高中化学第1章原子结构1.2.1基态原子的核外电子排布课件鲁科版选修3

1 第2课时

量子力学对原子核外电子运动状态的描述

[学习目标定位]

1.知道描述原子核外电子运动状态的四个量子数的含义。2.理解用四个量子数描述原子核外电子的运动状态。3.了解原子轨道和电子云的含义。

一、原子轨道

1．电子层

通常，我们用量子数n来描述电子离核的远近，习惯上称为电子层。n的取值为正整数1,2,3,4,5,6，…，对应的符号为K，L，M，N，O，P等。n越大，电子离核的平均距离越远、能量越高。

2．能级

当量子数n相同时，电子所具有的能量也可能不同，因此，对同一个电子层，还可分为若干个能级。例如，n＝1时，有1个s能级；n＝2时，有1个s能级和1个p能级；n＝3时，有1个s能级，1个p能级和1个d能级。

3．原子轨道

(1)概念：原子中的单个电子的空间运动状态的描述。

(2)n值所对应的能级和原子轨道的情况

量子数n 符号 能级种类 原子轨道 原子轨道数

n＝1 K s 1s 1

n＝2 L s 2s 1

p 2p 3

n＝3 M s 3s 1

p 3p 3

d 3d 5

… … … … …

4.电子的“自旋”

处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态只能有两种，分别用符号“↑”和“↓”表示。

(1)电子层、能级、原子轨道和自旋状态四个因素决定了电子的运动状态。

(2)与电子能量有关的因素是电子层和能级，即处于同一电子层同一能级中的电子具有相同的

2 能量。

(3)处于同一个原子轨道上的电子有两种不同的自旋状态。在同一个原子中不存在两个运动状态完全相同的电子。

例1 下列有关认识正确的是( )

A．各能层的能级数按K、L、M、N分别为1、2、3、4

B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束

C．各能层含有的能级数为n－1

D．各能层含有的电子数为2n2

答案 A

解析 各能层中的能级数等于其所处的能层数，即当n＝1时，它只有一个s能级，当n＝2时，含有两个能级分别为s、p能级，所以B、C都不正确；D选项中每个能层最多能填充2n2个电子，但不是一定含有2n2个电子。

课时训练3 基态原子的核外电子排布

基础夯实

1.下列有关物质结构的表述正确的是( )

A.次氯酸的电子式:

B.二氧化硅的分子式:SiO2

C.硫原子的最外层电子排布式:3s23p4

D.钠离子的结构示意图: +11

解析：A项应为,B项SiO2是化学式而不是分子式,D项应为○+11。

答案：C

2.下列原子轨道表示式能表示氧原子的最低能量状态的是( )

A.

B.

C.

D.

解析：基态氧原子的核外电子排布式为1s22s22p4,2p轨道上的4个电子有2个处于同一个轨道上且自旋方向相反,另外2个电子各占据一个轨道,并且自旋方向相同,故A项正确。

答案：A

3.下列叙述中,正确的是( )

A.在一个基态多电子的原子中,可以有两个运动状态完全相同的电子

B.在一个基态多电子的原子中,不可能有两个能量完全相同的电子

C.在一个基态多电子的原子中,M层上的电子能量肯定比L层上的电子能量高

D.如果某一基态原子的3p能级上仅有2个电子,它们自旋方向必然相反

解析：同一轨道上的两个电子,能量相同自旋方向相反,即运动状态不一样,所以A、B均不正确;M层与L层没有能级交错,所以M层电子的能量一定大于L层,C项正确;D中3p能级有3个轨道,按洪特规则,两个电子应占据其中两个轨道,且自旋方向相同。

答案：C

4.具有1s22s22p63s23p1电子结构的原子是( )

A.Mg B.Na C.He

D.Al

解析：依据电子排布式:该元素原子有三个电子层,最外层有三个电子,为铝元素。

答案：D

5.原子序数为33的元素,其原子在n=4,l=1的轨道中电子数为( )

A.3 B.4 C.5 D.6

解析：33号元素的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d104s24p3,所以4p轨道中电子个数为3。

答案：A

6.某元素原子有6个电子处于n=3,l=2的能级上,根据洪特规则推测它在d轨道上未成对电子数为 ( )

精品

第1课时

基态原子的核外电子排布

1．了解基态原子的核外电子在原子轨道上的排布顺序。

2．掌握基态原子的核外电子排布规律，会书写常见元素(1～36号)原子的核外电子排布。(重点)

3．学会利用电子排布式、轨道表示式正确表示核外电子排布。(难点)

基 态 原 子 的 核 外 电 子 排 布 原 则

[基础·初探]

1．能量最低原则

(1)基态原子的核外电子排布使整个原子体系的能量最低。

(2)基态原子的核外电子在原子轨道上的排列顺序：

1s，2s，2p，3s，3p，4s，3d，4p，5s，4d，5p，6s……

2．泡利不相容原理

(1)一个原子轨道最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的自旋方向必须相反；或者说，一个原子中不存在两个完全相同的电子。

(2)在原子中，每个电子层最多能容纳2n2个电子。

3．洪特规则

(1)对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同轨道并且自旋方向相同。

(2)能量相同的原子轨道在全充满(如d10)、半充满(如d5)和全空(如d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。如基态铬原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，基态铜原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。

4．电子数与电子层和能级的关系

在原子中，每个电子层最多容纳2n2个电子，每个能级最多能容纳的电子数为其所包含的原子轨道数的2倍。

(1)原子轨道能量的相对大小为：E4s＞E3d＞E3p＞E3s。(×)

(2)基态O原子电子排布式为：1s22s22p4。(√)

(3)Al原子核外有1个未成对电子。(√)

(4)2p能级上有2个未成对电子的元素只有碳。(×)

(5)基态铜原子：①1s22s22p63s23p63d94s2(×)

②1s22s22p63s23p63d104s1(√)

[合作·探究]

原子核外电子排布规律

[探究背景] 精品

基态原子的核外电子排布 电子云与原子轨道

一、A组 定向巩固

定向巩固一、能量最低原理 基态与激发态光谱

1.有关光谱的说法中不正确的是( )

A.原子中的电子在跃迁时能量的表现形式之一是光,这也是原子光谱产生的原因

B.原子光谱只有发射光谱

C.通过原子光谱可以发现新的元素

D.通过光谱分析可以鉴定某些元素

解析:电子在基态和激发态之间的跃迁会引起能量的变化,并以光的形式体现,用光谱仪摄取得到光谱。电子从基态向激发态的跃迁会吸收能量,形成吸收光谱;电子从激发态向基态的跃迁会放出能量,形成发射光谱,B错误。

答案:B

2.电子由3d能级跃迁至4p能级时,可通过光谱仪直接摄取到( )

A.电子的运动轨迹图像 B.原子的吸收光谱

C.电子体积大小的图像 D.原子的发射光谱

解析:由于4p能级的能量要高于3d能级的能量,电子由3d能级跃迁至4p能级时需要吸收能量,故得到的是原子的吸收光谱。

答案:B

定向巩固二、电子云和原子轨道

3.下列各能级中轨道数最多的是( )

A.7s B.6p C.5d D.4f

解析:s轨道是球形对称的,p轨道有3种伸展方向,而d轨道有5种伸展方向,f轨道有7种伸展方向。因此7s、6p、5d、4f的原子轨道数分别为1、3、5、7。

答案:D

4.下面是s能级、p能级的原子轨道图,试回答问题:

(1)s电子的原子轨道呈

形,每个s能级有 个原子轨道;p电子的原子轨道分别相对于x、y、z轴 ,每个p能级有 个原子轨道。

(2)s电子原子轨道、p电子原子轨道的半径与什么因素有关?是什么关系?

解析:s轨道在三维空间分布的图形为球形,p轨道空间分布的图形分别相对于x、y、z轴对称,原子轨道的半径与电子层数有关,并随电子层数增大而增大。 答案:(1)球 1 对称

3

(2)原子轨道的半径与电子层数有关,并随电子层数增大而增大。

定向巩固三、核外电子排布规律