魯科版選修三 第1章 第1節(jié) 第2課時(shí) 量子力學(xué)對原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述 課件（43張）.pptx

第1章第1節(jié)原子結(jié)構(gòu)模型 第2課時(shí)量子力學(xué)對原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述 1 理解四個(gè)量子數(shù) n l m ms 的含義 2 能用四個(gè)量子數(shù) n l m ms 描述核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 3 了解原子軌道和電子云的含義 目標(biāo)導(dǎo)航 基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)學(xué) 重點(diǎn)難點(diǎn)探究 隨堂達(dá)標(biāo)檢測 欄目索引 一 原子軌道 基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)學(xué) 答案 1 電子層 n 低 高 近 遠(yuǎn) 2 能級(jí)在同一電子層中 電子所具有的能量可能 所以同一電子層可分成不同的 用表示 3 原子軌道 1 概念 原子中的單個(gè)電子的狀態(tài) 不同 能級(jí) s p d f 空間運(yùn)動(dòng) 2 n值所對應(yīng)的能級(jí)和原子軌道的情況 答案 答案 4 自旋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)處于同一原子軌道上的電子自旋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)只有種 分別用符號(hào) 和 表示 2 答案 議一議 1 每個(gè)電子層上的能級(jí)數(shù)目與電子層序數(shù)n有什么關(guān)系 是不是每個(gè)電子層上都有s p d f能級(jí) 答案電子層上的能級(jí)數(shù)目 電子層序數(shù)n 因此并不是所有的電子層都有s p d f能級(jí) 2 總結(jié)每個(gè)電子層 n表示 最多容納的電子數(shù)是多少 答案k層有1個(gè)軌道 每個(gè)軌道最多容納2個(gè)電子 所以k層最多容納2個(gè)電子 l層有4個(gè)軌道 最多容納8個(gè)電子 同理 m層最多容納18個(gè)電子 n層最多容納32個(gè)電子 以此類推 每層最多容納的電子數(shù)為2n2個(gè) 答案 3 在同一電子層的同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子 其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同嗎 答案不相同 同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子所處的軌道不一定相同 即使是同一原子軌道 電子的自旋狀態(tài)有2種 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也不同 故同一原子的各電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都不同 二 原子軌道的圖形描述和電子云1 原子軌道的圖形描述 1 描述對象 原子中單個(gè)電子的 2 表示方法 將原子軌道的空間分布在中表示出來 3 圖形形狀 s軌道為形 具有性 p軌道為啞鈴形 并分別相對于 軸對稱 可表示為 4 意義 表示原子軌道的 答案 空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 直角坐標(biāo)系 球 球?qū)ΨQ x y z px py pz 空間分布 2 電子云 1 概念 描述電子在空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的的圖形稱為電子云圖 2 方法 用單位體積內(nèi)小點(diǎn)的來表示電子在原子核外單位體積內(nèi)出現(xiàn)概率的大小 答案 概率大小 疏密程度 1 結(jié)合電子云和原子軌道的知識(shí) 回答下列問題 1 在電子云圖中 每個(gè)小點(diǎn)代表1個(gè)電子嗎 小點(diǎn)的疏密表示電子的多少嗎 2 電子在原子核外出現(xiàn)的概率有什么規(guī)律 答案 議一議 答案不代表1個(gè)電子 小黑點(diǎn)的疏密表示電子在原子核外單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率的大小 而不是表示電子的多少 答案離核越近 電子出現(xiàn)的概率越大 電子云越密集 如2s電子云比1s電子云疏散 3 不同電子層的同種能級(jí)的原子軌道形狀是否完全相同 答案不同電子層的同種能級(jí)的原子軌道形狀相似 但不完全相同 只是原子軌道的半徑不同 能級(jí)序數(shù)n越大 電子的能量越大 原子軌道的半徑越大 例如1s 2s 3s軌道均為球形 原子軌道半徑 r 1s r 2s r 3s 答案 2 對氧原子的2px 2py 2pz 有以下不同的說法 你認(rèn)為正確嗎 1 它們是同一原子軌道 2 電子云的形狀不相同 3 電子云在空間的伸展方向相同 4 它們的能量不相同 答案都不正確 因?yàn)橹髁孔訑?shù)n決定電子層 主量子數(shù)n和角量子數(shù)l共同決定原子軌道的能量 磁量子數(shù)m決定電子云的伸展方向 2px 2py 2pz的n l相同 m不相同 它們表示的是主量子數(shù)為2 分別沿x軸 y軸 z軸伸展的三個(gè)p軌道 電子云的形狀都是啞鈴形 空間的伸展方向互相垂直 且能量相同 返回 答案 一 電子層 能級(jí) 原子軌道 重點(diǎn)難點(diǎn)探究 1 電子層 能級(jí) 原子軌道之間的關(guān)系 關(guān)鍵提醒 1 一個(gè)原子軌道上最多容納2個(gè)電子 且運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同 2 任一電子層的能級(jí)總是從s能級(jí)開始 而且能級(jí)數(shù) 電子層數(shù) 3 每個(gè)電子層 n 中 原子軌道總數(shù)為n2個(gè) 核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)共有2n2種 2 不同原子軌道能量大小關(guān)系 1 相同電子層不同能級(jí)的原子軌道能量 ns np nd nf 2 不同電子層中同一能級(jí)的原子軌道能量 1s 2s 3s 4s 2p 3p 4p 3 相同電子層和相同能級(jí)的各原子軌道能量相等 例如 2px 2py 2pz 關(guān)鍵提醒 1 原子核外電子的能量取決于電子層和能級(jí) 2 一般離核越近的電子具有的能量越低 例1下列各電子層中不包含d能級(jí)的是 a n電子層b m電子層c l電子層d o電子層 解析答案 解析第1電子層只有1個(gè)能級(jí) 1s 第2電子層有2個(gè)能級(jí) 2s和2p 第3電子層有3個(gè)能級(jí) 3s 3p和3d 依次類推 前兩個(gè)電子層沒有d能級(jí) 從第3電子層才開始出現(xiàn)d能級(jí) c 解題反思 每個(gè)電子層都有s能級(jí) 第2電子層開始才有p能級(jí) 第3電子層開始才有d能級(jí) 解析答案 變式訓(xùn)練1下列敘述正確的是 a 各電子層的原子軌道數(shù)按s p d的順序分別為1 3 5b 各電子層的能級(jí)都是從s能級(jí)開始到f能級(jí)結(jié)束c 各電子層含有的能級(jí)數(shù)為n 1d 各電子層含有的原子軌道數(shù)為2n2 解析各能級(jí)的原子軌道數(shù)取決于原子軌道在空間的分布情況 s p d能級(jí)分別含有1 3 5個(gè)原子軌道 a正確 各電子層的能級(jí)都是從s能級(jí)開始 但能級(jí)數(shù)等于電子層數(shù) 不一定到f能級(jí)結(jié)束 b c不正確 各電子層含有的原子軌道數(shù)為n2個(gè) d不正確 a 解題反思 第n電子層有n個(gè)能級(jí) n2個(gè)原子軌道 最多容納2n2個(gè)電子 二 原子軌道的圖形描述和電子云 1 電子云 1 電子云圖中的小點(diǎn)不代表電子 小點(diǎn)疏密程度表示電子在原子核外出現(xiàn)概率的大小 2 離核越近 電子出現(xiàn)的概率越大 電子云越密集 如1s電子云比2s電子云更密集 2s電子云比1s電子云疏散 3 s能級(jí)的電子云為球形 只有一種空間伸展方向 p能級(jí)的電子云為啞鈴形 有三種空間伸展方向 2 原子軌道 1 不同電子層的同種能級(jí)的原子軌道形狀相似 只是半徑不同 電子層序數(shù)n越大 原子軌道的半徑越大 2 s能級(jí)只有1個(gè)原子軌道 p能級(jí)有3個(gè)原子軌道 它們互相垂直 分別以px py pz表示 3 原子軌道數(shù)與電子層序數(shù) n 的關(guān)系是原子軌道數(shù)為n2個(gè) 量子力學(xué)中的軌道含義與玻爾軌道的含義完全不同 原子軌道不能理解成圓周軌道 也不能理解成電子的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌道 關(guān)鍵提醒 相關(guān)視頻 解析答案 例2下列對核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述正確的是 a 電子的運(yùn)動(dòng)與行星的運(yùn)動(dòng)相似 圍繞原子核在固定的軌道上高速旋轉(zhuǎn)b 電子層數(shù)為3時(shí) 有3s 3p 3d 3f四個(gè)軌道c 氫原子中只有一個(gè)電子 故氫原子只有一個(gè)軌道d 在同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子 其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)肯定不同 解析a項(xiàng) 質(zhì)量很小的電子在做高速運(yùn)動(dòng)時(shí) 其運(yùn)動(dòng)規(guī)律跟普通物體不同 電子沒有確定的運(yùn)動(dòng)軌道 b項(xiàng) 第3電子層只有3s 3p 3d三個(gè)能級(jí) 而3s能級(jí)有1個(gè)軌道 3p能級(jí)有3個(gè)軌道 3d能級(jí)有5個(gè)軌道 故第3電子層有9個(gè)軌道 c項(xiàng) 氫原子中只有1個(gè)電子 在1s軌道 但還存在其他空軌道 d項(xiàng) 電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與電子層 能級(jí)和自旋狀態(tài)有關(guān) 在同一原子內(nèi)部沒有兩個(gè)電子存在完全相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 答案d 解題反思 電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由四個(gè)量子數(shù) n l m ms 共同決定 同一原子內(nèi)部沒有兩個(gè)完全相同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子 變式訓(xùn)練2下列有關(guān)電子云和原子軌道的說法正確的是 a 原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍 故稱電子云b s能級(jí)的原子軌道呈球形 處在該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)c p能級(jí)的原子軌道呈啞鈴形 隨著電子層的增加 p能級(jí)原子軌道也在增多d 與s原子軌道相同 p原子軌道的平均半徑隨電子層的增大而增大 解析答案 解析電子云是對電子運(yùn)動(dòng)的形象化描述 它僅表示電子在某一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的概率 并非原子核真被電子云霧所包裹 a錯(cuò) 原子軌道是電子出現(xiàn)的概率約為90 的空間輪廓 它表明電子在這一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)大 在此區(qū)域外出現(xiàn)的機(jī)會(huì)小 b錯(cuò) 無論電子層序數(shù)n怎樣變化 每個(gè)p能級(jí)都有3個(gè)原子軌道且相互垂直 c錯(cuò) 由于按1p 2p 3p 的順序 電子的能量依次增高 電子在離核更遠(yuǎn)的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸增大 電子云越來越向更大的空間擴(kuò)展 原子軌道的平均半徑逐漸增大 答案d 返回 不同電子層的s p電子云 或原子軌道 形狀相似 半徑不同 解題反思 1 下列有關(guān)說法中正確的是 a 一般而言 n越大 電子離核平均距離越遠(yuǎn) 能量越低b 第n電子層中含有n個(gè)能級(jí)c 同一能級(jí)的不同原子軌道的能量是不同的d 處于同一原子軌道上的電子自旋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能相同 也可能不同 b 隨堂達(dá)標(biāo)檢測 1 2 3 解析答案 4 5 解析多電子原子中 電子層序數(shù)n越大 電子離核越遠(yuǎn) 能量越高 同一能級(jí)的不同原子軌道空間伸展方向不同 其能量相同 同一原子軌道上的電子其自旋方向一定不同 選項(xiàng)a c d都不正確 6 2 下列說法正確的是 a 一個(gè)原子軌道上只能有1個(gè)電子b 處在同一原子軌道上的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同c 處在同一電子層上的電子 基態(tài) 能量一定相同d 處在同一能級(jí)中的電子 基態(tài) 能量一定相同 解析答案 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 解析同一原子軌道上最多容納2個(gè)電子 并且自旋方向相反 a b均不正確 電子的能量由主量子數(shù)n和角量子數(shù)l共同決定 同一電子層 n相同 根據(jù)能量的不同又分為不同的能級(jí) l不同 所以同一電子層不同能級(jí)上的電子的能量不同 c不正確 處在同一能級(jí)中的電子主量子數(shù)n l相同 所以能量相同 d正確 答案d 3 下列原子軌道中 可容納電子數(shù)最多的是 a 5db 6pc 4fd 7s c 解析答案 解析能級(jí)中所含原子軌道的數(shù)目取決于能級(jí)種類 與電子層序數(shù)無關(guān) s p d f能級(jí)分別含有1 3 5 7個(gè)原子軌道 每個(gè)原子軌道最多容納2個(gè)電子 所以4f軌道容納電子數(shù)最多 1 2 3 4 5 6 4 觀察2pz軌道電子云示意圖 如右圖所示 判斷 下列說法中錯(cuò)誤的是 a 2pz軌道上的電子在空間出現(xiàn)的概率分布呈z軸對稱b 點(diǎn)密集的地方表明電子出現(xiàn)的概率大c 電子先沿z軸正半軸運(yùn)動(dòng) 然后在負(fù)半軸運(yùn)動(dòng)d 2pz軌道的形狀為兩個(gè)橢圓球 解析答案 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 解析觀察2pz軌道電子云示意圖發(fā)現(xiàn) 處于2pz軌道上的電子在空間出現(xiàn)的概率分布相對于z軸對稱 電子主要在xy平面的上 下方出現(xiàn) a正確 電子云中的小點(diǎn)疏密程度代表電子出現(xiàn)概率的大小 所以點(diǎn)密集的地方表明電子出現(xiàn)的概率大 b正確 圖示中 電子出現(xiàn)的概率分布關(guān)于z軸對稱 電子云并不是電子的真實(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡 c錯(cuò)誤 2pz軌道電子云形狀為兩個(gè)橢圓球 而不是面 d正確 答案c 5 下列有關(guān)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的說法正確的是 a 原子軌道圖形與電子云都是用來形象描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的b 原子軌道可用來描述核外電子的運(yùn)動(dòng)軌跡c 第3電子層有3s 3p 3d三個(gè)軌道d 氫原子只有1個(gè)電子 故氫原子只有一個(gè)軌道 解析答案 1 2 3 4 5 6 解析原子軌道圖形與電子云都是用來形象描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的 本質(zhì)是相同的 a正確 原子軌道可用來描述原子中單個(gè)電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 只能描述核外電子高頻出現(xiàn)的 區(qū)域 而不能描述核外電子運(yùn)動(dòng)的軌跡 b不正確 第3電子層有3s 3p 3d三個(gè)能級(jí) 分別有1 3 5個(gè)軌道 第3電子層共有9個(gè)軌道 c不正確 氫原子像其他原子一樣 可以有多個(gè)電子層 電子層又分若干個(gè)能級(jí)和軌道 只是在通常條件下 氫原子的這一個(gè)電子處于能量最低的1s軌道 當(dāng)電子從外界吸收能量后 氫原子的這個(gè)電子可以躍遷到能量較高的軌道 d不正確 1 2 3 4 5 6 答案a 6 回答下列問題 1 n 2的電子層有 個(gè)能級(jí) 種形狀不同的電子云 有 個(gè)原子軌道 最多容納 個(gè)電子 解析答案 1 2 3 4 5 6 解析第2電子層有2s 2p兩個(gè)能級(jí) 有s p2種形狀不同的電子云 有2s 2px 2py 2pz4個(gè)原子軌道 每個(gè)軌道最多容納2個(gè)電子 所以n 2的電子層最多容納8個(gè)電子 2 2 4 8 2 用相應(yīng)的符號(hào)描述主量子數(shù)n 2的所有的原子軌道 解析答案 1 2 3 4 5 6 解析n 2的原子軌道為2s 2px 2py 2pz 2s 2px 2py 2pz 3 可正確表示原子軌道的是 填字母 a 2sb 2dc 3pd 3f 解析l電子層只有2s 2p能級(jí) m電子層只有3s 3p 3d能級(jí) 故選a c ac 4 基態(tài)cl