《原子結(jié)構(gòu)模型》參考課件

第1節(jié)原子結(jié)構(gòu)模型1.了解有關(guān)核外電子運(yùn)動(dòng)模型的歷史發(fā)展過程。會(huì)運(yùn)用玻爾原子結(jié)構(gòu)模型的基本觀點(diǎn)解釋原子光譜的特點(diǎn),形成證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。2.結(jié)合量子力學(xué)對(duì)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述認(rèn)識(shí)微觀電子不同于宏觀物體,不能同時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)定電子的位置和速度,培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的化學(xué)核心素養(yǎng)。3.知道電子運(yùn)動(dòng)的能量狀態(tài)具有量子化的特征,電子可以處于不同的能級(jí),在一定條件下會(huì)發(fā)生激發(fā)和躍遷。知道電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(空間分布及能量)可以通過原子軌道和電子云模型來描述,形成證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。知識(shí)鋪墊必備知識(shí)正誤判斷1.構(gòu)成原子的粒子

2.原子中相關(guān)量之間的關(guān)系(1)質(zhì)量關(guān)系:質(zhì)量數(shù)(A)=質(zhì)子數(shù)(Z)+中子數(shù)(N)。(2)數(shù)量關(guān)系:質(zhì)子數(shù)(Z)=核電荷數(shù)=中性原子的核外電子數(shù)。知識(shí)鋪墊必備知識(shí)正誤判斷一、氫原子光譜和玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型1.原子結(jié)構(gòu)模型的演變道爾頓原子學(xué)說1803年,英國(guó)化學(xué)家道爾頓提出原子論湯姆孫“葡萄干布丁”模型1904年,湯姆孫在發(fā)現(xiàn)電子的基礎(chǔ)上提出了原子結(jié)構(gòu)的“葡萄干布丁”模型,開始涉及原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)盧瑟福核式模型1911年,英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子結(jié)構(gòu)的核式模型玻爾原子結(jié)構(gòu)模型1913年,丹麥科學(xué)家玻爾根據(jù)原子光譜實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步建立起核外電子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型量子力學(xué)模型20世紀(jì)20年代中期,建立了量子力學(xué)理論,從而產(chǎn)生了原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型知識(shí)鋪墊必備知識(shí)正誤判斷2.光譜和氫原子光譜(1)光譜。許多物質(zhì)都能夠吸收光或發(fā)射光。人們利用原子光譜儀將物質(zhì)吸收的光或發(fā)射的光的頻率(或波長(zhǎng))和強(qiáng)度分布記錄下來,就得光譜。(2)氫原子光譜。氫原子光譜是由具有特定波長(zhǎng)、彼此分立的譜線組成的線狀光譜。知識(shí)鋪墊必備知識(shí)正誤判斷3.玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型(1)玻爾原子結(jié)構(gòu)模型的基本觀點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)軌跡原子中的電子在具有確定半徑的圓周軌道上繞原子核運(yùn)動(dòng),并且不輻射能量能量分布在不同軌道上運(yùn)動(dòng)的電子具有不同的能量(E),而且能量值是不連續(xù)的,這稱為能量“量子化”。軌道能量依n值(1、2、3、…)的增大而升高,n稱為量子數(shù)電子躍遷只有當(dāng)電子從一個(gè)軌道(能量為E1)躍遷到另一個(gè)軌道(能量為E2)時(shí),才會(huì)輻射或吸收能量,當(dāng)輻射或吸收的能量以光的形式表現(xiàn)出來并被記錄時(shí),就形成了光譜(2)意義。成功解釋了氫原子光譜是線狀光譜的實(shí)驗(yàn)事實(shí);原子光譜源自核外電子在能量不同的軌道之間的躍遷;電子所處的軌道的能量是量子化的。知識(shí)鋪墊必備知識(shí)正誤判斷二、量子力學(xué)對(duì)原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述1.原子軌道(1)電子層。①量子力學(xué)理論仍然使用量子數(shù)n。習(xí)慣上,將n所描述的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為電子層。②電子層的表示方法:原子中由里向外的電子層數(shù)n可取1、2、3、4、5、6等,對(duì)應(yīng)的電子層符號(hào)分別為K、L、M、N、O、P等。電子層序數(shù)、符號(hào)、離核遠(yuǎn)近及能量之間的關(guān)系如下表:n12345…對(duì)應(yīng)電子層第一層第二層第三層第四層第五層…符號(hào)KLMNO…離核遠(yuǎn)近近

遠(yuǎn)能量高低低

高知識(shí)鋪墊必備知識(shí)正誤判斷(2)能級(jí)。在含有多個(gè)電子的原子中,在同一電子層(即n相同)的電子,能量也可能不同,即同一個(gè)電子層內(nèi)的電子可處于不同能級(jí),分別用s、p、d、f等表示。在無外磁場(chǎng)的條件下,處于同一能級(jí)的電子能量相同?！疚⑺伎?】電子層序數(shù)與能級(jí)數(shù)的關(guān)系是怎樣的?提示:能級(jí)數(shù)等于電子層序數(shù),如當(dāng)n=4時(shí),有4個(gè)能級(jí),分別用符號(hào)s、p、d、f表示。知識(shí)鋪墊必備知識(shí)正誤判斷(3)原子軌道。①含義:用來描述原子中單個(gè)電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。②n(電子層)值所對(duì)應(yīng)的原子軌道數(shù)目。電子層為n的狀態(tài)含有n2個(gè)原子軌道。當(dāng)n=1,有1個(gè)能級(jí),記為1s,也只有一個(gè)原子軌道,記作1s。當(dāng)n=2時(shí),有2個(gè)能級(jí),分別記為2s、2p;共有4個(gè)原子軌道,包括1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道(分別記為2s、2px、2py、2pz)。當(dāng)n=3時(shí),有3個(gè)能級(jí),分別記為3s、3p、3d;有9個(gè)原子軌道,包括1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道(分別記為3s、3px、3py、3pz)以及5個(gè)d軌道。(4)自旋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在核外運(yùn)動(dòng)的電子還存在一種被稱為“自旋”的量子化運(yùn)動(dòng)。處于同一原子軌道上的電子自旋狀態(tài)只能有兩種,分別用符號(hào)“↑”和“↓”表示。知識(shí)鋪墊必備知識(shí)正誤判斷【微點(diǎn)撥】(1)原子核外電子的每一電子層(n)最多可容納的電子數(shù)是2n2。(2)多電子原子中,離核越近的電子層具有的能量越低。不同電子層之間,符號(hào)相同的能級(jí)的能量隨著電子層序數(shù)的增大而增大。例如:1s<2s<3s<4s<5s<6s<7s。(3)相同電子層中各能級(jí)能量由低到高的順序是ns<np<nd<nf。知識(shí)鋪墊必備知識(shí)正誤判斷2.原子軌道的圖形描述(1)原子軌道:描述原子中單個(gè)電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。(2)原子軌道示意圖。①s軌道在三維空間分布的圖形為球形。即s軌道具有球?qū)ΨQ性。電子層序數(shù)n不同時(shí),s軌道的形狀相同、半徑不同,即s軌道半徑1s<2s<3s<……電子層序數(shù)越大,原子軌道的半徑越大。知識(shí)鋪墊必備知識(shí)正誤判斷②p軌道在三維空間分布的圖形與s軌道明顯不同,它的分布特點(diǎn)是分別相對(duì)于x、y、z軸對(duì)稱,p軌道在空間分別沿x、y、z軸的方向分布。電子層序數(shù)n不同時(shí),p軌道的形狀相同,大小不同?！疚Ⅻc(diǎn)撥】ns能級(jí)各有1個(gè)原子軌道;np能級(jí)各有3個(gè)原子軌道,相互垂直(用px、py、pz表示);nd能級(jí)各有5個(gè)原子軌道;nf能級(jí)各有7個(gè)原子軌道。知識(shí)鋪墊必備知識(shí)正誤判斷3.電子在核外的空間分布(1)電子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn):質(zhì)量非常小、運(yùn)行速度極快且運(yùn)動(dòng)空間極小。(2)描述核外電子運(yùn)動(dòng)的方法:通常用單位體積內(nèi)小點(diǎn)的疏密程度來表示電子在原子核外某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)概率的大小。這種形象地描述電子在原子核外空間某處單位體積內(nèi)的概率分布的圖形稱為電子云圖?！疚⑺伎?】電子云圖表示的是電子在原子核外的運(yùn)動(dòng)軌跡嗎?提示:電子云圖表示電子在核外空間某處出現(xiàn)的概率分布,不代表電子的運(yùn)動(dòng)軌跡。知識(shí)鋪墊必備知識(shí)正誤判斷判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。1.1s電子云呈球形,表示電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)。(

)2.電子云圖中的小黑點(diǎn)密度越大,說明該原子核外空間電子越多。(

)3.ns軌道在三維空間分布的圖形為球形。(

)4.焰色反應(yīng)中觀察到的特殊焰色是金屬原子在電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時(shí)產(chǎn)生的光譜譜線的顏色。(

)5.能級(jí)就是電子層。(

)6.對(duì)于確定的n值,其對(duì)應(yīng)的電子層的原子軌道數(shù)為n2。(

)7.同一電子層中不同能級(jí)的能量高低相同。(

)8.不同電子層中的s能級(jí)的能量高低相同。(

)答案:1.×

2.×

3.√

4.×

5.×

6.√

7.×8.×探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(cè)電子層、能級(jí)和原子軌道之間的關(guān)系問題探究1.按電子的能量差異可以將原子核外電子分成哪幾個(gè)不同電子層?能級(jí)符號(hào)如ns、np、nd、nf中的n代表什么?提示:原子核外電子一般分成K、L、M、N、O、P、Q7個(gè)電子層。n代表電子層。2.K、L、M、N層最多容納的電子數(shù)分別是多少?提示:K、L、M、N層最多容納的電子數(shù)分別是2、8、18、32。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(cè)3.如何比較原子核外電子的能量高低?提示:在多電子原子中,電子填充原子軌道時(shí),原子軌道能量的高低存在如下規(guī)律:(1)相同電子層上原子軌道能量的高低:ns<np<nd<nf。(2)不同電子層中能級(jí)符號(hào)相同的原子軌道,電子層序數(shù)越小,能量越低,如1s<2s<3s;2p<3p<4p等。(3)相同電子層中能級(jí)符號(hào)相同的原子軌道能量(無外磁場(chǎng))相等,如2px=2py=2pz。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(cè)深化拓展1.任一電子層的能級(jí)總是從s能級(jí)開始,能級(jí)數(shù)等于該電子層的序數(shù):第一電子層只有1個(gè)能級(jí)(1s),第二電子層有2個(gè)能級(jí)(2s和2p),第三電子層有3個(gè)能級(jí)(3s,3p和3d),即對(duì)于任一電子層,其能級(jí)數(shù)=電子層序數(shù)。2.電子層與能級(jí)類似樓層與階梯之間的關(guān)系,在每一個(gè)電子層中,能級(jí)符號(hào)順序是ns、np、nd、nf……(如右圖所示)。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(cè)3.同一能級(jí)又可能包含幾個(gè)空間分布不同的原子軌道,s能級(jí)中有1個(gè)原子軌道、p能級(jí)中有3個(gè)能量相同的原子軌道,分別記作npx、npy、npz,d能級(jí)中有5個(gè)能量相同的原子軌道。4.對(duì)于確定的n值,其原子軌道數(shù)為n2;每一電子層最多能容納的電子數(shù)不同,每一電子層最多容納的電子數(shù)為2n2(n表示電子層序數(shù))。5.能級(jí)的表示方法及各能級(jí)最多容納的電子數(shù)電子層(n)1234…符號(hào)KLMN…能級(jí)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f…原子軌道數(shù)1131351357…最多容納的電子數(shù)每個(gè)能級(jí)2262610261014…每個(gè)電子層281832…能量一般順序是K<L<M<N<…探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(cè)注意:在沒有特別說明的情況下,本書中所描述的核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)均為不存在外磁場(chǎng)的情況。【微點(diǎn)撥】①每一電子層最多能容納的電子數(shù)為2n2(n為電子層序數(shù))。②原子核外電子按能量不同分為不同的電子層,同一電子層又按能量不同分為不同的能級(jí),每個(gè)能級(jí)(s能級(jí)除外)中又分為能量相同但空間分布不同的原子軌道,每個(gè)軌道中最多填充2個(gè)自旋狀態(tài)不同的電子。由此可知,在任何一個(gè)原子中找不到兩個(gè)完全相同的電子。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(cè)素能應(yīng)用典例1(雙選)(2020江蘇徐州第一中學(xué)高二月考)下列說法正確的是(

)A.同一原子中,1s、2s、3s電子的能量逐漸升高B.同一原子中,2p、3p、4p能級(jí)的軌道數(shù)依次增多C.能量高的電子在離核近的區(qū)域運(yùn)動(dòng),能量低的電子在離核遠(yuǎn)的區(qū)域運(yùn)動(dòng)D.各電子層含有的原子軌道數(shù)為n2(n為電子層序數(shù))探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(cè)答案:AD解析:不同電子層中能級(jí)符號(hào)相同的能級(jí),電子層序數(shù)越大能量越高,故A正確;同一原子中,各p能級(jí)的軌道數(shù)相等,都為3,故B錯(cuò)誤;能量高的電子在離核遠(yuǎn)的區(qū)域運(yùn)動(dòng),能量低的電子在離核近的區(qū)域運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;第一電子層上只有s能級(jí),含有軌道數(shù)目為1,第二電子層上有s、p2個(gè)能級(jí),分別含有軌道數(shù)目為1、3,共含有原子軌道數(shù)為4,第三電子層上有s、p、d3個(gè)能級(jí),分別含有軌道數(shù)目為1、3、5,共含有原子軌道數(shù)為9,第四電子層上有s、p、d、f4個(gè)能級(jí),分別含有軌道數(shù)目為1、3、5、7,共含有原子軌道數(shù)為16,D正確。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(cè)易錯(cuò)警示

要正確理解“能級(jí)數(shù)等于該電子層序數(shù)”。在電子層中能級(jí)順序依次為ns、np、nd、nf……故每個(gè)電子層都有s能級(jí),從第二電子層開始才有p能級(jí),從第三電子層開始才有d能級(jí),從第四電子層開始才有f能級(jí)。原子核外每一電子層所能容納的最多電子數(shù)為2n2。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練1下列關(guān)于電子層與能級(jí)的說法正確的是(

)A.同一原子中,原子軌道空間分布的圖形相同的能級(jí)上電子的能量不一定相同B.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)不一定等于該電子層序數(shù)C.同是s能級(jí),在不同的電子層中所能容納的最多電子數(shù)是不相同的D.多電子原子中,每個(gè)電子層上電子的能量一定不同探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(cè)答案:A解析:同一原子中,原子軌道空間分布的圖形相同的能級(jí)上電子的能量不一定相同,如原子軌道能量2s>1s,A正確;每一電子層含有的能級(jí)數(shù)等于電子層序數(shù),即第n電子層含有n個(gè)能級(jí),每一電子層總是從s能級(jí)開始,B錯(cuò)誤;同是s能級(jí),在不同的電子層中所能容納的最多電子數(shù)都是2,C錯(cuò)誤;多電子原子中,同一能級(jí)上電子的能量相同,D錯(cuò)誤。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(cè)電子在核外的空間分布問題探究電子云圖上的每個(gè)小黑點(diǎn)都代表實(shí)際存在的電子嗎?提示:電子云圖上的小黑點(diǎn)是指電子在原子核外某處出現(xiàn)的概率分布,不是實(shí)際存在的電子。深化拓展1.電子云圖的含義為了形象地表示電子在原子核外空間的分布狀況,人們通常用單位體積內(nèi)小點(diǎn)的疏密程度來表示電子在原子核外單位體積內(nèi)出現(xiàn)概率的大小。點(diǎn)密集的地方,表示電子在此處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率大;點(diǎn)稀疏的地方,表示電子在此處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率小。2.電子云輪廓圖的形狀s軌道上的電子的概率分布呈球形,p軌道上的電子云具有一定的空間取向。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(cè)素能應(yīng)用典例2(2020云南昭通永善第二中學(xué)高二期末)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軌道空間分布呈球形,處在該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)C.p軌道在空間沿2個(gè)方向分布D.與s軌道相同,p軌道的平均半徑隨電子層的增大而增大探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(cè)答案:D解析:電子云是對(duì)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,并非原子核被電子云霧所包裹,A項(xiàng)錯(cuò)誤;原子軌道是電子出現(xiàn)的概率比較高的空間輪廓,它表明電子在這一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的概率大,在此區(qū)域外出現(xiàn)的概率小,B項(xiàng)錯(cuò)誤;p軌道在空間分別沿x、y和z3個(gè)方向分布,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由于按2p、3p、……的順序,原子軌道的能量依次升高,能量高的電子在離核更遠(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,D項(xiàng)正確。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練2-1下列關(guān)于電子云圖的敘述不正確的是(

)A.電子云圖是用小黑點(diǎn)的疏密程度來表示電子在空間某處出現(xiàn)概率大小的圖形B.電子云圖中的小黑點(diǎn)都表示實(shí)際存在的電子C.電子云圖說明離核越近,出現(xiàn)概率越大,離核越遠(yuǎn),出現(xiàn)概率越小D.軌道類型不同,電子云圖的空間取向也不一樣答案:B解析:為了形象地表示電子在原子核外空間的運(yùn)動(dòng)狀況,人們常用小黑點(diǎn)的疏密程度來表示電子在原子核外某處出現(xiàn)概率的大小。小黑點(diǎn)密集的地方,表示電子在此處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率大;小黑點(diǎn)稀疏的地方,表示電子在此處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率小。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練2-2(雙選)(2020廣西北海中學(xué)高二期末)下列說法中正確的是(

)A.因?yàn)閜軌道是“8”字形的,所以p電子走“8”字形B.M電子層有3s、3p、3d三個(gè)能級(jí),9個(gè)原子軌道C.原子軌道與電子云都是用來形象化描述電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)D.基態(tài)銅原子有8個(gè)能級(jí)答案:BC解析:p軌道的空間分布圖形類似于“8”字形,表示的是電子出現(xiàn)概率大的區(qū)域的形狀,而不是指電子的運(yùn)動(dòng)軌跡,故A錯(cuò)誤;第三電子層有3s、3p、3d三個(gè)能級(jí),共有9個(gè)原子軌道,故B正確;原子軌道與電子云都是用來形象化描述電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),故C正確;基態(tài)銅原子有7個(gè)能級(jí),故D錯(cuò)誤。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(cè)探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(cè)探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(cè)1.氮原子2p能級(jí)上的3個(gè)電子分別位于2px、2py、2pz3個(gè)原子軌道上,則這3個(gè)電子不相同的是(

)A.能量 B.電子云圖C.電子云伸展方向 D.質(zhì)量答案:C解析:氮原子2p能級(jí)上的3個(gè)電子分布在不同的原子軌道上,因此它們的電子云伸展方向不同。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(cè)2.下列電子層中包含有f能級(jí)的是(