2017-2018学年人教版选修3 第一章 第一节 第二课时 能量最低原理 电子云与原子轨道 课件(24张)
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第一章《静电场》一、电荷、电荷守恒定律1、两种电荷:“+”“-”用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷。
2、元电荷:所带电荷的最小基元,一个元电荷的电量为1.6×10-19C,是一个电子(或质子)所带的电量。
说明:任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。
荷质比(比荷):电荷量q与质量m之比,(q/m)叫电荷的比荷3、起电方式有三种①摩擦起电②接触起电注意:电荷的变化是电子的转移引起的;完全相同的带电金属球相接触,同种电荷总电荷量平均分配,异种电荷先中和后再平分。
③感应起电——切割B,或磁通量发生变化。
④光电效应——在光的照射下使物体发射出电子4、电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能被消灭,它们只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,系统的电荷总数是不变的.二、库仑定律1.内容:真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
方向由电性决定(同性相斥、异性相吸)2.公式:221 r QQkF k=9.0×109N·m2/C2极大值问题:在r和两带电体电量和一定的情况下,当Q1=Q2时,有F最大值。
3.适用条件:(1)真空中;(2)点电荷.点电荷是一个理想化的模型,在实际中,当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,就可以把带电体视为点电荷.(这一点与万有引力很相似,但又有不同:对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,r都等于球心距;而对带电导体球,距离近了以后,电荷会重新分布,不能再用球心距代替r)。
点电荷很相似于我们力学中的质点.注意:①两电荷之间的作用力是相互的,遵守牛顿第三定律②使用库仑定律计算时,电量用绝对值代入,作用力的方向根据“同性相排斥,异性相吸引”的规律定性判定。
计算方法:①带正负计算,为正表示斥力;为负表示引力。
②一般电荷用绝对值计算,方向由电性异、同判断。
第2课时能量最低原理、基态与激发态、光谱电子云与原子轨道学业要求素养对接1.知道处于不同能级的电子,在一定条件下会发生激发与跃迁。
2.知道电子的运动状态(空间分布及能量),可通过原子轨道和电子云模型来描述。
3.能结合能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则书写1~36号元素基态原子的轨道表示式,并说明含义。
模型认知:建立新的原子结构模型,并能说明建构思维模型在人类认识原子结构过程中的重要作用。
微观探析:能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异。
[知识梳理]一、基态与激发态、光谱1.能量最低原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态,简称能量最低原理。
2.基态原子与激发态原子(1)基态原子:处于最低能量的原子。
(2)激发态原子:基态原子的电子吸收能量后,电子跃迁到较高能级,变成激发态原子。
(3)基态、激发态相互转化的能量变化基态原子吸收能量释放能量主要形式为光激发态原子3.光谱与光谱分析(1)光谱形成原因不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光。
(2)光谱分类(3)光谱分析在现代化学中,利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素的分析方法。
【自主思考】1.为什么原子的核外电子排布要遵循能量最低原理呢?提示能量最低原理是自然界普遍遵循的规律。
能量越低,物质越稳定,物质都有从高能量状态转化到低能量状态的趋势。
二、电子云与原子轨道1.电子云用小黑点来描述电子在原子核外空间出现的概率密度分布图,被形象地称为电子云。
2.电子云轮廓图为了表示电子云轮廓的形状,对核外电子的空间状态有一个形象化的简便描述,把电子在原子核外空间出现概率P=90%的空间圈出来,即为电子云轮廓图。
3.原子轨道(1)定义:电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。
(2)形状①s电子的原子轨道呈球形,能层序数越大,原子轨道的半径越大。
②p电子的原子轨道呈哑铃形,能层序数越大,原子轨道的半径越大。
(3)各能级所含有原子轨道数目能级符号n s n p n d n f轨道数目 1 3 5 74.泡利原理和洪特规则(1)泡利原理:一个原子轨道最多只能容纳2个电子,且自旋状态相反。
第一节 原子结构(第二课时原子的基态与激发态、电子云与原子轨道)[学习目标定位] 1.知道原子的基态、激发态与光谱之间的关系。
2.了解核外电子运动、电子云轮廓图和核外电子运动的状态。
知识梳理一、能量最低原理、原子的基态与激发态、光谱 1.能量最低原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态,简称能量最低原理。
2.基态原子与激发态原子(1)基态原子:处于最低能量的原子。
(2)激发态原子:基态原子的电子吸收能量后,电子会跃迁到较高能级,变成激发态原子。
(3)基态、激发态相互间转化的能量变化基态原子吸收能量释放能量,主要形式为光激发态原子。
3.光谱(1)光谱的成因及分类(2)光谱分析:现代化学中,常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素,称为光谱分析。
归纳总结:关于电子跃迁的注意事项(1)电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时,将释放能量;反之,将吸收能量。
光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。
(2)电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移),而原子得失电子时发生的是化学变化。
(3)一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。
例1 下列电子排布式是基态原子的电子排布式的是( )①Be :1s 22s 12p 1 ②O :1s 22s 22p 4 ③He :1s 12s 1 ④Cl :1s 22s 22p 63s 23p 5 A.①② B.②③ C.①③D.②④【考点】原子的基态与激发态、光谱 【题点】原子的基态与激发态的判断与比较答案 D例2对充有氖气的霓虹灯管通电,灯管发出红色光。
产生这一现象的主要原因是()A.电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量B.电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线C.氖原子获得电子后转变成发出红光的物质D.在电流的作用下,氖原子与构成灯管的物质发生反应答案 A二、电子云与原子轨道1.原子核外电子的运动特点(1)电子的质量很小(9.109 5×10-31 kg),带负电荷。
第3课时 原子核外电子排布规则一、基态原子核外电子的排布原则1.能量最低原理原子核外的电子应优先排布在 的能级里,然后由里到外,依次排布在 的能级里。
能级的能量高低顺序如构造原理所示(对于1~36号元素来说,应重点掌握和记忆“1s → →4p ”这一顺序)。
2.泡利原理(1)原理内容:在一个原子轨道里,最多只能容纳 个电子,而且它们的自旋状态 ,用方向相反的箭头“↑↓”表示。
(2)电子排布图 ①将每一个原子轨道用一个方框表示,在方框内标明基态原子核外电子分布的式子。
②以铝原子为例,电子排布图中各符号、数字的意义为3.洪特规则(1)内容:当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,而且自旋状态相同。
(2)特例在等价轨道(同一能级)上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时,具有 的能量和 的稳定性。
相对稳定的状态⎩⎪⎨⎪⎧全充满:p 6、d 10、f 14全空:p 0、d 0、f 0半充满:p 3、d 5、f 7如24Cr 的电子排布式为 ,为半充满状态,易错写为1s 22s 22p 63s 23p 63d 44s 2。
判断正误(1)基态多电子原子中,可以存在两个运动状态完全相同的电子( )(2)若将15P 原子的电子排布式写成1s 22s 22p 63s 23p 2x 3p 1y ,它违背了泡利原理( )(3)2p 3x 只违背了洪特规则( ) (4)某原子的最外层电子排布式为3s 23p 2,其有14种不同运动状态的电子( )深度思考1.以下列出的是一些原子的2p 能级和3d 能级中电子排布的情况,试判断,哪些违反了泡利原理,哪些违反了洪特规则。
(1) (2)(3)(4)(5)(6)违反泡利原理的有______,违反洪特规则的有______________。
2.用规范的化学用语表示下列基态原子核外电子电子排布情况。
(1)画出硼的电子排布图___________________,核外电子共有____种运动状态。
高中化学学习材料鼎尚图文收集整理课时训练2构造原理能量最低原理1.在探索微观世界的过程中,科学家们常通过建立假说模型来把握物质的结构及特点,不断拓展认识的新领域。
关于假说,有如下表述,其中正确的是()A.假说是对现实中已知事物或现象的一种简化处理B.假说是对未知领域的事物或现象提出的一种推测C.假说是对一个问题的所有幻想和假定D.假说最终都可以变成科学理论解析:假说是科学家在探索微观世界的过程中为把握物质的结构及特点而建立的一种模型,它是对未知领域的事物或现象提出的一种推测,然后通过实验或推理去验证它是否正确。
答案:B2.下列原子或离子核外电子排布不属于基态排布的是()A.Na:1s22s22p53s2B.S2-:1s22s22p63s23p6C.N:1s22s22p3D.Si:1s22s22p63s23p2解析:基态钠原子的核外电子排布为1s22s22p63s1,因此1s22s22p53s2是激发态钠原子的核外电子排布,故答案选A。
答案:A3.下列说法正确的是()A.自然界中的所有原子都处于基态B.同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量C.无论原子种类是否相同,基态原子的能量总是低于激发态原子的能量D.激发态原子的能量较高,极易失去电子,表现出较强的还原性解析:在日常生活中我们见到的许多可见光都与原子的核外电子跃迁释放能量有关,由此可知并不是自然界中的所有原子都处于基态;基态原子的能量与激发态原子的能量大小比较是针对同一种原子而言的,对于同一原子来讲:基态原子激发态原子;激发态原子的能量较高,但是其化学性质却没有变。
答案:B4.下列说法正确的是()A.基态原子的能量一定比激发态原子的能量低B.1s22s12p1表示的是基态原子的电子排布C.日常生活中我们看到的许多可见光,如霓虹灯光、节日焰火,都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关D.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱解析:同类原子基态比激发态的能量低,A选项错误;B选项中1s22s12p1不符合构造原理,处于激发态;原子光谱有发射光谱和吸收光谱两种,电子从激发态跃迁到基态时产生发射光谱,从基态到激发态跃迁时产生吸收光谱。
(精心整理,诚意制作)1.下列说法正确的是( ) A .点电荷就是体积很小的带电体B .点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体C .根据F =k q1q2r2可知,当r →0时,有F →∞D .静电力常量的数值是由实验得出的解析:不论电荷体积的大小,只要电荷的体积对所研究问题的影响可以忽略,则该带电体就可以看成点电荷,选项A 、B 错;当r →0时,两电荷就不能看成点电荷了,公式F =k q1q2r2不再成立,选项C 错;静电力常量的数值是由实验得出的,选项D 对。
答案:D 2. (20xx·济南检测)如图1所示,两个带电球,大球的电荷量大于小球的电荷量,可以肯定( )A .两球都带正电B .两球都带负电C .大球受到的静电力大于小球受到的静电力D .两球受到的静电力大小相等 图1解析:由题图可知,两带电球相互排斥,则说明两球一定带有同种电荷,但不能确定是正电荷,还是负电荷,故A 、B 错;两带电球间的静电力具有一般力的共性,符合牛顿第三定律,故选项C 错,D 对。
3.A、B两个点电荷带电荷量及距离恒定,当第三个点电荷C移近A、B时,A、B间的库仑力将( )A.变大B.变小C.不变D.都有可能解析:点电荷A、B间的相互作用力(库仑力)的大小只与A、B的电荷量及距离有关,与其他因素无关,故C正确。
答案:C4.设某星球带负电,一电子粉尘悬浮在距星球表面1 000km的地方。
若将同样的电子粉尘带到距星球表面2 000km的地方相对于该星球无初速释放,则此电子粉尘( )A.向星球下落B.仍在原处悬浮C.推向太空D.无法判断解析:设粉尘距该星球球心距离为r,粉尘质量为m,星球质量为M,粉尘电荷量为q,星球电荷量为Q,则有kQqr2=GMmr2。
由等式可看出r再大,等式仍成立,故选B。
答案:B5.两个质量分别为m1和m2的小球,各用长为L的绝缘细线悬挂在同一点。
两球带同种电荷,如图2所示,若m1=m2,q1>q2,则两细线与竖直方向间的夹角θ1和θ2的关系为( )A.θ1>θ2B.θ2>θ1C.θ1=θ2D.无法确定图2解析:两球所受的库仑力大小相等,方向相反,又因两球均处于平衡状态,故可以根据各自所受合力为零判断两个角度的大小。
第3节电场强度1.英国物理学家法拉第提出电场是电荷周围存在的一种特殊物质,它对放入其中的电荷有力的作用。
2.电场强度是矢量,定义式为E=Fq。
电场中某点的电场强度的方向规定为正电荷在该点所受的静电力的方向。
3.电场线是为了形象描述电场而引入的假想线,是由法拉第首先提出的。
其疏密程度表示电场的强弱,其每点的切线方向表示该点的电场强度方向。
4.匀强电场中各点电场强度的大小相等、方向相同,其电场线是间隔相等的平行直线。
一、电场电场强度1.电场在电荷的周围存在着由它产生的电场,它能够传递电荷间的相互作用,其中静止电荷产生的电场叫静电场。
(1)电场和磁场统称为电磁场,电磁场是一种客观存在的特殊物质,也有能量、动量。
(2)电荷之间的库仑力是通过电场发生的。
(3)电场的基本性质就是对放入其中的电荷有力的作用。
2.试探电荷与场源电荷(1)试探电荷:如图1-3-1所示,带电小球q是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的,称为试探电荷,或检验电荷。
图1-3-1(2)场源电荷:被检验的电场是电荷Q 所激发的,电荷Q 称为场源电荷,或源电荷。
3.电场强度(1)定义:放入电场中某点的电荷所受的静电力F 跟它的电荷量q 的比值,叫做该点的电场强度。
(2)定义式:E =Fq。
(3)单位:牛/库(N/C),伏/米(V/m)。
1 N /C =1 V/m 。
(4)方向:电场强度是矢量,电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同。
(5)物理意义:电场强度是描述电场的力的性质的物理量,与试探电荷受到的静电力大小无关。
二、点电荷的电场 电场强度的叠加 1.点电荷的电场如图1-3-2所示,场源电荷Q 与试探电荷q 相距为r ,则它们的库仑力F =k Qq r 2=qk Qr 2,所以电荷q 处的电场强度E =F q =k Qr2。
图1-3-2(1)公式:E =k Qr2。
(2)方向:若Q 为正电荷,电场强度方向沿Q 和该点的连线背离Q ;若Q 为负电荷,电场强度方向沿Q 和该点的连线指向Q 。
人教版高中化学选修三第一章知识点汇总第一章原子结构与性质一.原子结构1.能级与能层2.原子轨道3.原子核外电子排布规律⑴构造原理:随着核电荷数递增,大多数元素的电中性基态原子的电子按右图顺序填入核外电子运动轨道(能级),叫做构造原理。
能级交错:由构造原理可知,电子先进入4s轨道,后进入3d轨道,这种现象叫能级交错。
说明:构造原理并不是说4s能级比3d能级能量低(实际上4s能级比3d能级能量高),而是指这样顺序填充电子可以使整个原子的能量最低。
也就是说,整个原子的能量不能机械地看做是各电子所处轨道的能量之和。
(2)能量最低原理现代物质结构理论证实,原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态,简称能量最低原理。
构造原理和能量最低原理是从整体角度考虑原子的能量高低,而不局限于某个能级。
(3)泡利(不相容)原理:基态多电子原子中,不可能同时存在4个量子数完全相同的电子。
换言之,一个轨道里最多只能容纳两个电子,且电旋方向相反(用“↑↓”表示),这个原理称为泡利(Pauli )原理。
洪特规则(4)洪特规则:当电子排布在同一能级的不同轨道(能量相同)时,总是优先单独占据一个轨道,而且自旋方向相同,这个规则叫洪特(Hund )规则。
比如,p3的轨道式为 或, 而不是 。
特例:当p 、d 、f 轨道填充的电子数为全空、半充满或全充满时,原子处于较稳定的状态。
即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14时,是较稳定状态。
前36号元素中,全空状态的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0;半充满状态的有:7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3;全充满状态的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。
4. 基态原子核外电子排布的表示方法(1)电子排布式①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数,这就是电子排布式,例如K :1s22s22p63s23p64s1。