第1课时原子核外电子的运动特征[核心素养发展目标] 1.了解原子核外电子运动的特点，能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异，培养宏观辨识与微观探析的学科核心素养。
2.理解“电子云”的概念，会用电子云和原子轨道的模型来描述原子核外电子运动的特征，培养证据推理和模型认知的学科核心素养。
一、核外电子运动的特点及电子云1．原子核外电子的运动特点(1)电子的质量很小，带负电荷。
(2)相对于原子和电子的体积而言，电子运动的空间很大。
(3)电子运动的速度很快，接近光速。
2．电子云图：用小点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会的大小所得到的图形。
3．电子云轮廓图：是指量子力学描述电子在原子核外空间运动的主要区域。
一般是将出现的概率约为90%的空间圈出来，制作电子云的轮廓图，称为原子轨道。
如氢原子核外电子的电子云轮廓图的绘制：(1)电子云中的小黑点并不代表一个电子而是代表电子在该处出现过一次。
小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现的概率大小。
小黑点稀疏的地方，表示电子在该处出现的概率小；小黑点密集的地方，表示电子在该处出现的概率大。
(2)离核越近，电子出现的概率越大，小黑点越密集。
例1下列关于氢原子电子云图的说法正确的是( )A．通常用小黑点来表示电子的多少，黑点密度大，电子数目多B．黑点密度大，单位体积内电子出现的机会多C．通常用小黑点来表示电子绕核做高速圆周运动D．电子云图是对运动无规律性的描述答案 B解析黑点的疏密表示电子出现的概率大小，不表示电子数目的多少，黑点密度大，电子出现的频率高，故A错误，B正确；小黑点表示电子在核外空间某处出现的机会，不代表电子的运动轨迹，故C错误；电子云图反映电子在核外无规则运动时在某点出现的概率，是对运动的描述，故D错误。
二、核外电子运动状态的描述对于多电子原子来说，常从以下几个方面来描述：1．电子层(1)电子层：如图所示，在多电子原子中，核外电子是分层运动的，能量高的电子在离核远的区域里运动，能量低的电子在离核近的区域里运动。
这也说明多电子的原子中电子的能量是不同的。
能量不同的电子在核外不同的区域内运动，这种不同的区域称为电子层(n)。
(2)电子层的表示方法：电子层(n) 1 2 3 4 5 6 7 ……符号K L M N O P Q ……离核远近由近到远能量高低由低到高2.原子轨道(1)类型及形状①类型：即同一电子层中含有不同类型的原子轨道，分别用s、p、d、f表示，不同的轨道其形状不相同。
②形状：s轨道呈球形，p轨道呈纺锤形，d轨道和f轨道较复杂。
(2)原子轨道数目(电子云伸展方向)及表示方法①同一类型的原子轨道形状相同，但伸展方向不一定相同。
每一种伸展方向代表一个原子轨道。
②原子轨道表示方法及含有的轨道数原子轨道符号n s n p n d n f轨道数目 1 3 5 7(3)原子轨道的能量比较①同一电子层同一类型的不同原子轨道的能量相等。
②在同一电子层上不同类型原子轨道的能量由低到高的顺序是n s＜n p＜n d＜n f。
③不同电子层上形状相同的原子轨道的能量n值越大，能量越高，如1s＜2s＜3s＜4s。
3．电子自旋原子核外电子还存在一种称为“自旋”的运动，可以有两种不同的状态，通常用向上箭头“↑”和向下箭头“↓”来表示。
(1)描述核外电子运动状态的参数(2)电子层序数与原子轨道数、所容纳电子数目的关系①原子轨道数与电子层序数(n)的关系是原子轨道数为n2个。
②处于同一个原子轨道上的电子有两种不同的自旋状态。
每个电子层所容纳电子数最多为2n2个。
例2(2018·宿迁一中月考)下列原子轨道的符号错误的是( )A．2pB．3fC．4sD．5d答案 B解析每一电子层的原子轨道数与电子层序数相等，且具有的原子轨道依次为s、p、d、f……，M电子层具有的原子轨道有s、p、d轨道，没有f轨道。
例3下列关于电子层与原子轨道的说法中正确的是( )A．不同的电子层中的s原子轨道的能量相同B．原子核外电子的每一个电子层最多可容纳的电子数为n2C．每种类型的原子轨道里最多容纳的电子个数与原子轨道数目相等D．电子层中所含有的原子轨道类型数等于该电子层序数答案 D解析A项中不同电子层中的s原子轨道的能量不同，电子层序数越大，能量越高；B项中每一个电子层最多可容纳的电子数为2n2; C项中每种类型原子轨道里最多容纳的电子个数是原子轨道数目的2倍。
例4在对电子运动状态的描述中，确定一个“轨道”的方面包括( )①电子层②轨道类型③电子云的伸展方向④电子的自旋状态A．①②③④B．①②③C．①②D．①答案 B解析在对电子运动状态的描述中，确定一个“轨道”的方面包括：①电子层、②轨道类型、③电子云的伸展方向三个方面；电子的自旋状态与电子运动轨道无关，描述的是电子自旋的方向。
各电子层轨道数和最多容纳的电子数电子层 1 2 3 4 n原子轨道类型1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f —轨道数目 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7n24 9 16可容纳的电子数目2 8 18 32 2n21．正误判断(1)处于能量最低状态的原子叫基态原子( )(2)电子层序数越大，该电子层的能量越高( )(3)2s的电子云比1s的电子云大，说明2s的电子云中电子数目比1s多( )(4)同一原子中2p轨道比3p轨道的轨道数目多( )(5)2p轨道和3p轨道的形状相同，能量也相同( )(6)多电子原子中不存在运动状态完全相同的两个电子( )答案(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√2．下列叙述中，不属于核外电子的特点的是( )A．质量很小B．运动范围很小C．运动速率很快D．有确定的运动轨道答案 D解析核外电子的质量极小，约为9.1×10－31kg，仅为质子质量的11836，在直径10－10m的空间内做高速运动，运动速率接近光速(3×108m·s－1)。
所以，不能同时准确测定电子在某一时刻所处的位置及运动速率，也不能描画出它的运动轨迹，即没有确定的运动轨道。
3．关于“电子云”的描述中，正确的是( )A．黑点的多少表示电子个数的多少B．一个小黑点代表电子在此出现过一次C．电子云是带正电的云雾D．小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现机会的多少答案 D解析电子云图中小黑点自身并没有意义，一个小黑点并不代表一个电子，也就不能说“一个小黑点代表电子在此出现过一次”，因为它只是一种统计的结果。
小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现机会的多少。
电子云是一个比喻的说法，好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，电子云只是对核外电子运动特征的一种形象描述。
4．对于钠原子的第二电子层的p轨道2p x、2p y、2p z间的差异，下列说法中正确的是( ) A．电子云形状不同B．原子轨道的对称类型不同C．电子的能量不同D．电子云空间伸展方向不同答案 D解析2p x、2p y、2p z所表示的是同一电子层中形状相同的原子轨道，其能量相同。
2p x、2p y、2p z的电子云，原子轨道都是纺锤形的，都是轴对称图形。
在空间伸展方向上不同，D项正确。
5．下列各电子层中不包含纺锤形轨道的是( )A．NB．MC．LD．K答案 D解析p轨道呈纺锤形，K层只包含s轨道，其他电子层均包含p轨道。
6．回答下列问题：(1)n＝2的电子层有________种类型的原子轨道，______种形状不同的电子云，有________个原子轨道，最多容纳________个电子。
(2)用相应的符号描述电子层序数为2的所有的原子轨道________________。
(3)基态K原子中，核外电子占据的最高电子层符号为________，占据该电子层电子的电子云轮廓图的形状为________，该原子核外电子共有________种运动状态。
答案(1)2 2 4 8 (2)2s、2p x、2p y、2p z(3)N 球形19解析(1)第2电子层有s、p两种类型的原子轨道，有s、p两种形状不同的电子云，有2s、2p x、2p y、2p z 4个原子轨道，每个轨道最多容纳2个电子，所以n＝2的电子层最多容纳8个电子。
(2)n＝2的原子轨道为2s、2p x、2p y、2p z。
(3) K原子核外有四个电子层，N层上只有一个电子，占据4s轨道，电子云轮廓图为球形，原子核外有多少个电子就有多少种运动状态，即K原子中的核外电子共有19种运动状态。
题组一电子云及原子轨道的图形描述1．(2018·威海月考)图1和图2分别是1s电子的概率密度分布图和原子轨道图。
下列有关说法正确的是( )A．图1中的每个小黑点表示1个电子B．图2表示1s电子只能在球体内出现C．图2表明1s轨道呈球形，有无数对称轴D．图1中的小黑点表示电子在核外所处的位置答案 C解析电子云图就是用小黑点疏密来表示空间各电子出现概率大小的一种图形，小黑点表示空间各电子出现的几率，A、D错误；在界面内出现该电子的几率大于90%，界面外出现该电子的几率不足10%，B错误。
2．在1s、2p x、2p y、2p z轨道中，具有球形对称的是( )A．1sB．2p x C．2p y D．2p z答案 A解析1s轨道和2p轨道的图像分别为由图像可看出，呈球形对称的为1s原子轨道。
3.根据2p z轨道电子云示意图(如图所示)判断，下列说法中错误的是( )A．2p z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机会大C．电子先沿z轴正半轴运动，然后在负半轴运动D．2p z轨道的形状为两个椭圆球答案 C解析观察2p z轨道电子云示意图发现，处于2p z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；电子云中的小黑点疏密程度代表电子出现的概率大小，所以点密集的地方表明电子出现的机会大，B正确；在图中，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；2p z轨道电子云形状为两个椭圆球，而不是面，D正确。
4．(2018·贵阳高二检测)下列关于电子云的说法中，正确的是( )A．电子云表示电子在原子核外运动的轨迹B．电子云表示电子在核外单位体积的空间出现的概率大小C．电子云图中的小黑点越密表示该核外空间的电子越多D．钠原子的1s、2s、3s电子云半径相同答案 B解析电子云表示电子在核外单位体积的空间出现的概率大小，不是表示电子运动的轨迹，A 错误，B正确；电子云图中的小黑点越密表示电子在核外空间出现的机会越多，C错误；钠原子的1s、2s、3s电子云半径逐渐增大，D错误。
5．下列轨道上的电子在xy平面上出现的机会为零的是( )A．3p z B．3p x C．3p y D．3s答案 A解析p x和p y在xy平面上，3p z轨道沿z轴方向伸展，垂直于xy平面，故该轨道上的电子不可能出现在xy平面上，s轨道电子云为球形，各个方向都有，故A符合题意。
