学年高中化学第1章第1节第2课时量子力学对原子核外电子运动状态的描述课件鲁科版选修3.pptx

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1、第1章第1节 原子结构模型第一页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。1.理解四个量子数(n、l、m、ms)的含义。2.能用四个量子数(n、l、m、ms)描述核外电子的运动状态。3.了解原子轨道和电子云的含义。目标导航第二页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。基础知识导学重点难点探究随堂达标检测栏目索引第三页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。一、原子轨道 基础知识导学答案1.电子层(n)分层标准电子离核的远近n的取值1234567符号KLMNOPQ能量由 到离核由 到低高近远第四页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。2.能级在同一电子层中，电子所具有的能量可能 ，所以同一电子层可分成不同的 ，

2、用表示。3.原子轨道(1)概念：原子中的单个电子的状态。不同能级s、p、d、f空间运动(2)n值所对应的能级和原子轨道的情况：n(电子层)能级种类原子轨道取值符号符号符号数目1Ks1s1答案第五页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。2Ls2s1p2px、2py、2p33Ms3s1p3px、3py、3pz3d54Ns4s1p4px、4py、4pz3d 5f 7第六页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。答案4.自旋运动状态处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态只有 种，分别用符号“ ”和“ ”表示。2第七页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。答案议一议1.每个电子层上的能级数目与电子层序数n有什么关

3、系？是不是每个电子层上都有s、p、d、f能级？答案答案电子层上的能级数目电子层序数n，因此并不是所有的电子层都有s、p、d、f能级。2.总结每个电子层(n表示)最多容纳的电子数是多少？答案答案K层有1个轨道，每个轨道最多容纳2个电子，所以K层最多容纳2个电子；L层有4个轨道，最多容纳8个电子；同理，M层最多容纳18个电子；N层最多容纳32个电子，以此类推，每层最多容纳的电子数为2n2个。第八页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。答案3.在同一电子层的同一能级上运动的电子，其运动状态相同吗？答案答案不相同，同一能级上运动的电子所处的轨道不一定相同，即使是同一原子轨道，电子的自旋状态有2种，运动状

4、态也不同，故同一原子的各电子的运动状态都不同。第九页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。二、原子轨道的图形描述和电子云1.原子轨道的图形描述(1)描述对象：原子中单个电子的。(2)表示方法：将原子轨道的空间分布在中表示出来。(3)图形形状：s轨道为 形，具有 性；p轨道为哑铃形，并分别相对于 _轴对称，可表示为_。(4)意义：表示原子轨道的。答案空间运动状态直角坐标系球球对称x、y、zpx、py、pz空间分布第十页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。2.电子云(1)概念：描述电子在空间单位体积内出现的 的图形称为电子云图。(2)方法：用单位体积内小点的来表示电子在原子核外单位体积内出现概率的大

5、小。答案概率大小疏密程度第十一页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。1结合电子云和原子轨道的知识，回答下列问题：(1)在电子云图中，每个小点代表1个电子吗？小点的疏密表示电子的多少吗？(2)电子在原子核外出现的概率有什么规律？答案议一议答案答案不代表1个电子。小黑点的疏密表示电子在原子核外单位体积内出现的概率的大小，而不是表示电子的多少。答案答案离核越近，电子出现的概率越大，电子云越密集。如2s电子云比1s电子云疏散。第十二页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。(3)不同电子层的同种能级的原子轨道形状是否完全相同？答案答案不同电子层的同种能级的原子轨道形状相似，但不完全相同。只是原子轨道的半径

6、不同，能级序数n越大，电子的能量越大，原子轨道的半径越大。例如1s、2s、3s轨道均为球形，原子轨道半径：r(1s)r(2s)r(3s)。答案第十三页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。2.对氧原子的2px、2py、2pz，有以下不同的说法，你认为正确吗？(1)它们是同一原子轨道(2)电子云的形状不相同(3)电子云在空间的伸展方向相同(4)它们的能量不相同答案答案都不正确。因为主量子数n决定电子层，主量子数n和角量子数l共同决定原子轨道的能量，磁量子数m决定电子云的伸展方向。2px、2py、2pz的n、l相同，m不相同，它们表示的是主量子数为2，分别沿x轴、y轴、z轴伸展的三个p轨道，电子云的

7、形状都是哑铃形，空间的伸展方向互相垂直，且能量相同。返回答案第十四页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。一、电子层、能级、原子轨道 重点难点探究1.电子层、能级、原子轨道之间的关系量子数n符号能级原子轨道能级数目能级种类原子轨道符号原子轨道数原子轨道总数n1K1s1s11n2L2s2s14p2p3第十五页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。n3M3s3s19p3p3d3d5n n n2第十六页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。关键提醒(1)一个原子轨道上最多容纳2个电子，且运动状态不同。(2)任一电子层的能级总是从s能级开始，而且能级数电子层数。(3)每个电子层(n)中，原子轨道总数为n2个

8、，核外电子的运动状态共有2n2种。2.不同原子轨道能量大小关系(1)相同电子层不同能级的原子轨道能量：nsnpndnf。(2)不同电子层中同一能级的原子轨道能量：1s2s3s4s,2p3p4p。(3)相同电子层和相同能级的各原子轨道能量相等，例如：2px2py2pz。第十七页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。关键提醒(1)原子核外电子的能量取决于电子层和能级。(2)一般离核越近的电子具有的能量越低。第十八页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。例1下列各电子层中不包含d能级的是()A.N电子层 B.M电子层C.L电子层 D.O电子层解析答案解析解析第1电子层只有1个能级(1s)，第2电子层有2

9、个能级(2s和2p)，第3电子层有3个能级(3s、3p和3d)，依次类推。前两个电子层没有d能级，从第3电子层才开始出现d能级。C第十九页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。解题反思每个电子层都有s能级。第2电子层开始才有p能级，第3电子层开始才有d能级。第二十页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。解析答案变式训练1下列叙述正确的是( )A.各电子层的原子轨道数按s、p、d的顺序分别为1、3、5B.各电子层的能级都是从s能级开始到f能级结束C.各电子层含有的能级数为n1D.各电子层含有的原子轨道数为2n2解析解析各能级的原子轨道数取决于原子轨道在空间的分布情况，s、p、d能级分别含有1、3、5

10、个原子轨道，A正确；各电子层的能级都是从s能级开始，但能级数等于电子层数，不一定到f能级结束，B、C不正确；各电子层含有的原子轨道数为n2个，D不正确。A第二十一页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。解题反思第n电子层有n个能级，n2个原子轨道，最多容纳2n2个电子。第二十二页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。二、原子轨道的图形描述和电子云1.电子云(1)电子云图中的小点不代表电子。小点疏密程度表示电子在原子核外出现概率的大小。(2)离核越近，电子出现的概率越大，电子云越密集。如1s电子云比2s电子云更密集，2s电子云比1s电子云疏散。(3)s能级的电子云为球形，只有一种空间伸展方向。p能级

11、的电子云为哑铃形，有三种空间伸展方向。第二十三页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。2.原子轨道(1)不同电子层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同。电子层序数n越大，原子轨道的半径越大。(2)s能级只有1个原子轨道。p能级有3个原子轨道，它们互相垂直，分别以px、py、pz表示。(3)原子轨道数与电子层序数(n)的关系是原子轨道数为n2个。第二十四页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。量子力学中的轨道含义与玻尔轨道的含义完全不同，原子轨道不能理解成圆周轨道，也不能理解成电子的实际运动轨道。关键提醒相关视频第二十五页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。第二十六页，编辑于星期五：二十三点

12、五十九分。解析答案例2下列对核外电子运动状态的描述正确的是()A.电子的运动与行星的运动相似，围绕原子核在固定的轨道上高速旋转B.电子层数为3时，有3s、3p、3d、3f四个轨道C.氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一个轨道D.在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同第二十七页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。解析解析A项，质量很小的电子在做高速运动时，其运动规律跟普通物体不同，电子没有确定的运动轨道；B项，第3电子层只有3s、3p、3d三个能级，而3s能级有1个轨道、3p能级有3个轨道、3d能级有5个轨道，故第3电子层有9个轨道；C项，氢原子中只有1个电子，在1s轨道，但还存在其他空轨道

13、；D项，电子的运动状态与电子层、能级和自旋状态有关，在同一原子内部没有两个电子存在完全相同的运动状态。答案答案D第二十八页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。解题反思电子的运动状态由四个量子数(n、l、m、ms)共同决定，同一原子内部没有两个完全相同运动状态的电子。第二十九页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。变式训练2下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是()A.原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云B.s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动C.p能级的原子轨道呈哑铃形，随着电子层的增加，p能级原子轨道也 在增多D.与s原子轨道相同，p原子轨道的平均半径随电

14、子层的增大而增大解析答案第三十页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。解析解析电子云是对电子运动的形象化描述，它仅表示电子在某一区域内出现的概率，并非原子核真被电子云雾所包裹，A错；原子轨道是电子出现的概率约为90%的空间轮廓，它表明电子在这一区域内出现的机会大，在此区域外出现的机会小，B错；无论电子层序数n怎样变化，每个p能级都有3个原子轨道且相互垂直，C错；由于按1p、2p、3p的顺序，电子的能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展，原子轨道的平均半径逐渐增大。答案答案D第三十一页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。返回不同电子层的s、p电子云(或原

15、子轨道)形状相似，半径不同。解题反思第三十二页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。1.下列有关说法中正确的是( )A.一般而言，n越大，电子离核平均距离越远，能量越低B.第n电子层中含有n个能级C.同一能级的不同原子轨道的能量是不同的D.处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态可能相同，也可能不同B 随堂达标检测解析答案解析解析多电子原子中，电子层序数n越大，电子离核越远，能量越高；同一能级的不同原子轨道空间伸展方向不同，其能量相同；同一原子轨道上的电子其自旋方向一定不同，选项A、C、D都不正确。第三十三页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。2.下列说法正确的是( )A.一个原子轨道上只能有1个电

16、子B.处在同一原子轨道上的电子运动状态完全相同C.处在同一电子层上的电子(基态)能量一定相同D.处在同一能级中的电子(基态)能量一定相同解析答案第三十四页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。解析解析同一原子轨道上最多容纳2个电子，并且自旋方向相反，A、B均不正确；电子的能量由主量子数n和角量子数l共同决定，同一电子层(n相同)，根据能量的不同又分为不同的能级(l不同)，所以同一电子层不同能级上的电子的能量不同，C不正确；处在同一能级中的电子主量子数n、l相同，所以能量相同，D正确。答案答案D第三十五页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。3.下列原子轨道中，可容纳电子数最多的是( )A.5d B

17、.6p C.4f D.7sC解析答案解析解析能级中所含原子轨道的数目取决于能级种类，与电子层序数无关，s、p、d、f能级分别含有1、3、5、7个原子轨道，每个原子轨道最多容纳2个电子，所以4f轨道容纳电子数最多。第三十六页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。4.观察2pz轨道电子云示意图(如右图所示)判断，下列说法中错误的是( )A.2pz轨道上的电子在空间出现的概率分布呈z轴对称B.点密集的地方表明电子出现的概率大C.电子先沿z轴正半轴运动，然后在负半轴运动D.2pz轨道的形状为两个椭圆球解析答案第三十七页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。解析解析观察2pz轨道电子云示意图发现，处于2pz

18、轨道上的电子在空间出现的概率分布相对于z轴对称，电子主要在xy平面的上、下方出现，A正确；电子云中的小点疏密程度代表电子出现概率的大小，所以点密集的地方表明电子出现的概率大，B正确；图示中，电子出现的概率分布关于z轴对称，电子云并不是电子的真实运动轨迹，C错误；2pz轨道电子云形状为两个椭圆球，而不是面，D正确。答案答案C第三十八页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。5.下列有关核外电子运动状态的说法正确的是( )A.原子轨道图形与电子云都是用来形象描述电子运动状态的B.原子轨道可用来描述核外电子的运动轨迹C.第3电子层有3s、3p、3d三个轨道D.氢原子只有1个电子，故氢原子只有一个轨道解析

19、答案第三十九页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。解析解析原子轨道图形与电子云都是用来形象描述电子运动状态的，本质是相同的，A正确。原子轨道可用来描述原子中单个电子的空间运动状态，只能描述核外电子高频出现的“区域”，而不能描述核外电子运动的轨迹，B不正确。第3电子层有3s、3p、3d三个能级，分别有1、3、5个轨道，第3电子层共有9个轨道，C不正确。氢原子像其他原子一样，可以有多个电子层，电子层又分若干个能级和轨道，只是在通常条件下，氢原子的这一个电子处于能量最低的1s轨道，当电子从外界吸收能量后，氢原子的这个电子可以跃迁到能量较高的轨道，D不正确。答案答案A第四十页，编辑于星期五：二十三点

20、五十九分。6.回答下列问题：(1)n2的电子层有_个能级，_种形状不同的电子云，有_个原子轨道，最多容纳_个电子。解析答案解析解析第2电子层有2s、2p两个能级，有s、p 2种形状不同的电子云，有2s、2px、2py、2pz 4个原子轨道，每个轨道最多容纳2个电子，所以n2的电子层最多容纳8个电子。2248第四十一页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。(2)用相应的符号描述主量子数n2的所有的原子轨道_。解析答案解析解析n2的原子轨道为2s、2px、2py、2pz。2s、2px、2py、2pz(3)可正确表示原子轨道的是_(填字母)。A.2s B.2d C.3p D.3f解析解析L电子层只有2

21、s、2p能级，M电子层只有3s、3p、3d能级，故选A、C。AC(4)基态Cl核外电子的运动状态共_种。解析解析Cl有18个电子，每个电子运动状态不同，共18种运动状态。18第四十二页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。(5)基态Si原子中，电子占据的最高电子层符号为_，该电子层具有的原子轨道数为_，电子数为_。解析解析根据核外电子排布规律，能量高的在离核远的电子层运动，基态Si原子有K、L、M三个电子层，电子占据的最高电子层为M层。该层有1个3s轨道、3个3p轨道和5个3d轨道共9个轨道，Si原子M层有4个电子。M94(6)符号2px的意义是_。2px表示主量子数n为2，角量子数l为1，沿x轴方向伸展的p轨道返回解析答案第四十三页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。第四十四页，编辑于星期五：二十三点 五十九分。