高中化学 第1章 第1节 原子结构模型 第2课时 量子力学对原子核外电子运动状态的描述教案 鲁科版选修3
第1章第1节 原子结构(第2课时 电子云与原子轨道 泡利原理 洪特规则 能量最低原理)(学生版)
《2021-2022学年高二化学同步精品学案（新人教版选择性必修2）》第一章原子结构与性质第一节原子结构第2课时电子云与原子轨道泡利原理、洪特规则、能量最低原理四．电子云与原子轨道由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云。
，注：(1)同一能层中，p能级的原子轨道空间伸展方向不同但原子轨道的能量相同；(2)人们把同一能级的几个能量相同的原子轨道称为简并轨道。
【思考讨论】分析同一原子的s电子的电子云轮廓图，请解释为什么同一原子的能层越高，s电子云半径越大？同一原子的s电子的电子云轮廓图【回顾与展望】各能级所含有原子轨道数目能级符号 n s n p n d n f 最多电子数 能级轨道数目能层轨道数目电子层为n 的状态含有 个原子轨道。
五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理：基态电子排布遵循的三个原理1、电子的运动状态⎩⎪⎨⎪⎧空间运动状态：一个空间运动状态即一个原子轨道自旋状态：一个原子轨道内的两个电子有顺时针和逆时针两种取向【深刻理解】电子自旋（1）内在属性：自旋是微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样的内在属性； （2）两种取向：电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称 ； （3）表示方法：常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子。
2、轨道表示式（电子排布图）（1）用方框(或圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连；（2）箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称 ，“↑”或“↓”称 (或称未成对电子)； （3）能直观反映出电子的排布情况及电子的自旋状态。
【资料卡片】常见原子的电子排布图原子类别 电子排布式电子排布图 氢原子 1s 1 1s↑ 氦原子1s 21s ↑↓ 氮原子 1s 22s 22p 31s ↑↓ 2s ↑↓ 2p ↑ ↑ ↑ 氧原子 1s 22s 22p 41s ↑↓ 2s ↑↓ 2p ↑↓ ↑ ↑ 钠原子1s 22s 22p 63s 11s ↑↓ 2s ↑↓ 2p ↑↓ ↑↓ ↑↓ 3s ↑〔思考讨论〕（1）在钠原子中，有 种空间运动状态，有 种运动状态不同的电子。
高中化学 第1章 原子结构与性质 第1节 原子结构 第2课时 基态原子的核
促敦市安顿阳光实验学校第2课时基态原子的核外电子排布原子轨道课时跟踪训练一、选择题1．生活中的下列现象与原子核外电子发生跃迁有关的是( )A．长期使用后生锈B．节日里燃放的焰火C．金属导线可以导电D．卫生丸久置后消失解析：选B 长期使用后生锈是化学变化，有电子的转移；焰火是电子由较高能量的激发态，跃迁到较低能量的基态，多余的能量以光的形式释放出来；金属导线导电是自由电子的向移动；卫生丸久置后消失是升华。
2．观察1s轨道电子云示意图，判断下列说法正确的是( )A．一个小黑点表示1个的电子B．1s轨道的电子云形状为圆形的面C．电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转D．1s轨道电子云的点的疏密表示电子在某一位置出现机会的多少解析：选D 由图可知，处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分布呈球形对称，而且电子在原子核附近出现的概率最大，离核越远，出现的概率越小。
图中的小黑点不表示电子，而表示电子曾经出现过的位置。
3．若将6C原子的电子排布式写成1s22s22p2x，它违背了( )A．能量守恒律B．能量最低原理C．泡利原理D．洪特规则解析：选D 根据洪特规则，对于基态原子的电子在能量相同的轨道上排布时，尽可能分占不同的轨道且自旋状态相同，故本题给出的电子排布式违背了洪特规则，写为1s22s22p1x2p1y。
4．(2019·高二检测)下列说法中正确的是( )A．1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布式B．元素的发射光谱一般是亮背景、暗线C．基态原子的电子只能从1s跃迁到2sD．同一原子能层越高，s电子云半径越小解析：选A 1s22s12p1为激发态的电子排布式，根据能量最低原理，其基态的电子排布式为1s22s2，A正确；发射光谱是原子自身发光产生的光谱，所以是暗背景、明线，B错误；基态原子的电子可以从1s跃迁到2s、2p，C错误；同一原子能层越高，s电子云半径越大，D错误。
5．某元素的3p能级上有两个未成对电子，因此其( )A．第三能层上一有4个电子B．最高正价为＋2C．最高正价为＋4D．第二电子层没有未成对电子解析：选D 由于3p能级上有两个未成对电子，所以该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2或者1s22s22p63s23p4。
高中化学 第1章第1节 原子结构模型(第2课时量子力学对原子核外电子运动状态的描述)教案 鲁科版选修
第2课时量子力学对原子核外电子运动状态的描述（1）【教学目标】１.知道原子结构的发展历程２.知道玻尔理论的要点３.知道氢光谱是线状光谱的原因【教学重点】1.知道玻尔理论的要点2.知道氢光谱是线状光谱的原因【教学难点】知道氢光谱是线状光谱的原因【教学过程】教学环节活动时间教学内容教师活动学生活动设计意图一、提出问题导入新课10分钟介绍一些光谱现象，评价“玻尔原子结构模型”的贡献和存在的不足。
教师在学生评价的基础上，整理“玻尔原子结构模型”的贡献：（1）说明了激发态原子为什么会发射光线（2）成功解释了氢原子光谱是线状光谱的实验现象（3）提出了主量子数n的概念及处于不同轨道上的电子能量量子化的理论，为量子力学的原子结构模型打下了基础。
介绍一些光谱现象和其他现象：（1）玻尔理论电子延着固定的轨道绕核运动的观点，不符和电子运动的特性。
（2）玻尔理论不能解释多原子评价“玻尔原子结构模型”的贡献，通过一些光谱现象和其他现象，知道“玻尔原子结构模型”存在的不足。
复习旧知识，引入新问题，使学生明白“玻尔原子结构模型”的贡献和不足，并顺其自然的导入新课题。
光谱，也不能解释氢原子光谱的精细结构。
教师讲解：20世纪20年代中期建立的量子理论，引入了四个量子数，解释了原子光谱的实验现象，成为现代化学的理论基础。
【板书】第1节原子结构模型原子结构的量子力学模型（1）二、展开新课5分钟1.主量子数n 教师讲解：主量子数n既能层或电子层。
在多电子原子中根据电子离原子核的远近和能量的高低，分为若干电子层(或能层)。
一般来说，主量子数n越大，处于该层的电子离原子核越远、能量越高。
【板书】1.主量子数n能量关系一般为：E K<E L<E M<E N<E O<E P<E Q了解主量子数n的大小与离核远近和能量高低的关系。
1.巩固新学知识。
2.培养合作意识3.解决新课开始提出的问题。
15分钟2.角量子数ι▲教师讲解：角量子数ι既能级或电子亚层。
第二讲 量子力学对核外电子运动状态的描述
的电子云界面图表示电子云的形状。
电子云界面图
原子结构与元素周期系
34
四、原子轨道和电子云的空间图像
原子轨道角度分布图 电子云角度分布图
电子云的径向部分分布图
电子云的空间形状（阅读）
（一）原子轨道角度分布图
由于描述电子运动的波函数是一个三维空间函数，
很难用适当的、简单的图形表示清楚，因此常将分离 为随半径的变化R n, l (r)和随角度的变化Y l,m q, f 两个 侧面来讨论。 氢原子波函数可写成仅包含半径变量r的径向部分R
第一章 原子结构与周期系
原子结构理论的发展概况
微观粒子运动的特殊性
量子力学对核外电子运动状态的描述
核外电子的排布
元素周期表
元素某些性质的周期性
原子结构与元素周期系
1
第二节 量子力学对核外电子 运动状态的描述
薛定谔方程与波函数
四个量子数
概率密度和电子云
原子轨道和电子云的空间图像
例如:
1,0,0= 1s, 即1s轨道;
2,0,0= 2s, 即2s轨道;
2,1,0= 2pz, 即2pz轨道;
三、概率密度和电子云
本身没有直观的物理意义； ||2表示电子在核外某空间出现的概 率密度，即单位体积内的概率。
概率＝ |ψ (x·y·z)|2 dτ
2 | ( x , y , z ) | dτ =|ψ (x·y·z)|2 概率密度＝ dτ
y
z
+
y
+
z
+
x
+
-
-
x
x z
+
+
+
2019 2020高中化学第1章第1节原子结构模型第2课时量子力学对原子核外电子运动状态的描述教案鲁科版
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nn的取值为正整数通常，我们用量子数来描述电子离核的远近，习惯上称为电子层。
n 越大，电子离核的平均距离越远、等。
，P，N，O，1,2,3,4,5,6，…，对应的符号为K，LM能量越高。
2．能级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，还可分为若干当量子数nnn ＝3时，个p能级；2时，有1个s能级和1个能级。
例如，1＝时，有1个s能级；＝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。
n值所对应的能级和原子轨道的情况 (2)n符号能级种类原子轨道原子轨道数量子数n＝K 1 s 1 1s1 s 2s n＝2L3 p 2p1 s3sn＝3 3 3p M pd3d 5……………电子的“自旋”4.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。
即处于同一电子层同一能级中的电子具有相同的与电子能量有关的因素是电子层和能级，(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、4B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束n－1 C．各能层含有的能级数为2n．各能层含有的电子数为2DA答案nn2＝1时，它只有一个s 解析各能层中的能级数等于其所处的能层数，即当能级，当＝2n2都不正确；D选项中每个能层最多能填充B时，含有两个能级分别为s、p能级，所以、C2n2个电子。
个电子，但不是一定含有) ( 2例 (2018·邢台市月考)下列能级符号表示错误的是5d 4sD．．2pB．3fC．AB答案能层只Mp、d、f……，、解析每一能层的能级数与能层序数相等，且具有的能级依次为s 3d 能级，没有3f能级。
高中化学第1章第1节原子结构模型第2课时量子力学对原子核外电子运动状态的描述教案高二化学教案
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p 3p 3d 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、4B．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－1D．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。
例2(2018·邢台市月考)下列能级符号表示错误的是( )A．2pB．3fC．4sD．5d答案B解析每一能层的能级数与能层序数相等，且具有的能级依次为s、p、d、f……，M能层只有3s、3p、3d能级，没有3f能级。
高中化学选择性必修二 第1章第1节 原子结构 第二课时 电子云与原子轨道
（1）s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。
1s
2s
3s
4s
新课讲解
（2）除s电子云外，其他电子云都不是球形的。 例如 p电子的原子轨道呈哑铃状。
p能级有三个原子轨道，它们互相垂直，分别以px、py、pz
表示，同一能层中px、py、pz的能量相同。
电子云轮廓图的形状与取向
“洪特规则”。
新课讲解
四、洪特规则
1.例1：画出氧的基态原子最外层轨道表示式。如果不考虑洪特规则，又认定3个2p轨
道有区别，可画出怎样的轨道表示式？
若遵循洪特规则，且不区分3个2p轨道，只需画出轨道表示式：
注意：①洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。
②洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的，并不适用于电子填入能量不
(3)29Cu+的价电子排布式为__________。
[答案]
(1)4
13
(2)4
1s22s22p63s23p63d5
(3)3d10
课堂小结
一、电子云
电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分
布的形象化描述。
二、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。
新课讲解
第一章
原子结构与性质
第一节
原子结构
第二课时
新课讲解
课程学习目标
1
了解有关核外电子运动模型的发展历史，认
识核外电子的运动特点。
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
认识基态原子中核外电子的排布遵循泡利原理、洪
高中化学鲁科版必修3《物质结构与性质》全册教案
高中化学鲁科版必修3《物质结构与性质》全册教案第1章原子结构第1节原子结构模型第1课时【教学目标】1.了解“玻尔原子结构模型”，知道其合理因素和存在的不足。
2.知道原子光谱产生的原因。
3.能利用“玻尔原子结构模型”解释氢原子的线状光谱。
【教学重点】1.基态、激发态及能量量子化的概念。
2.原子光谱产生的原因3.利用跃迁规则，解释氢原子光谱是线状光谱及其他光谱现象。
【教学难点】1.能量量子化的概念。
2.原子光谱产生的原因【教学方法】启发式讨论式【教学过程】教学环节活动时间教学内容教师活动学生活动设计意图一、联想·质疑2分钟在美丽的城市，我们经常可以看到五光十色的霓虹灯，霓虹灯为什么能发出五颜六色的光？我们马上就会知道。
【板书】第1节原子结构模型第1课时引起学生对本节课的学习兴趣。
量子力学前的原子结构模型二、复习旧课3分钟提问1.请同学们指出原子是由什么构成的？2.请同学们描述一下核外电子运动有什么特征？对学生的回答加以完善。
回答问题为评价各种原子结构模型提供知识支持三、导入新课5分钟1.介绍道尔顿原子学说的内容。
2.让学生评价“道尔顿原子学说”有那些不足之处，并对学生的评价加以完善同组内交流、讨论，并对“道尔顿原子学说”进行评价。
学生思考问题并做出否定的回答。
培养学生合作精神和分析、评价能力。
1.使学生认识到原子结构模型是不断发展、完善的。
2.使学生认识到化学实验对化学理论发展的重要意义。
四、171.道尔顿原子学说2.卢瑟福原子【板书】一、道尔顿原子学说1.介绍卢瑟福原子结构的核式模1.阅读“玻尔原子结构模1.使学生认识到“玻尔原子结构模型”对展开新课分钟结构的核式模型3.玻尔原子结构模型型。
2.让学生思考:“卢瑟福原子结构的核式模型”能解释氢原子的光谱是线状光谱吗?【板书】二.卢瑟福原子结构模型1、逐条分析“玻尔原子结构模型”。
【板书】2、玻尔原子结构模型（1）行星模型点拨：这里的“轨道”实际上就是我们现在所说的电子层。
《物质结构与性质》全册教案
高中化学鲁科版必修3《物质结构与性质》全册教案第1章原子结构第1节原子结构模型第1课时【教学目标】1.了解“玻尔原子结构模型”，知道其合理因素和存在的不足。
2.知道原子光谱产生的原因。
3.能利用“玻尔原子结构模型”解释氢原子的线状光谱。
【教学重点】1.基态、激发态及能量量子化的概念。
2.原子光谱产生的原因3.利用跃迁规则，解释氢原子光谱是线状光谱及其他光谱现象。
【教学难点】1.能量量子化的概念。
2.原子光谱产生的原因【教学方法】启发式讨论式【教学过程】教学环节活动时间教学内容教师活动学生活动设计意图一、联想·质疑2分钟在美丽的城市，我们经常可以看到五光十色的霓虹灯，霓虹灯为什么能发出五颜六色的光？我们马上就会知道。
【板书】第1节原子结构模型第1课时引起学生对本节课的学习兴趣。
量子力学前的原子结构模型二、复习旧课3分钟提问1.请同学们指出原子是由什么构成的？2.请同学们描述一下核外电子运动有什么特征？对学生的回答加以完善。
回答问题为评价各种原子结构模型提供知识支持三、导入新课5分钟1.介绍道尔顿原子学说的内容。
2.让学生评价“道尔顿原子学说”有那些不足之处，并对学生的评价加以完善同组内交流、讨论，并对“道尔顿原子学说”进行评价。
学生思考问题并做出否定的回答。
培养学生合作精神和分析、评价能力。
1.使学生认识到原子结构模型是不断发展、完善的。
2.使学生认识到化学实验对化学理论发展的重要意义。
四、171.道尔顿原子学说2.卢瑟福原子【板书】一、道尔顿原子学说1.介绍卢瑟福原子结构的核式模1.阅读“玻尔原子结构模1.使学生认识到“玻尔原子结构模型”对展开新课分钟结构的核式模型3.玻尔原子结构模型型。
2.让学生思考:“卢瑟福原子结构的核式模型”能解释氢原子的光谱是线状光谱吗?【板书】二.卢瑟福原子结构模型1、逐条分析“玻尔原子结构模型”。
【板书】2、玻尔原子结构模型（1）行星模型点拨：这里的“轨道”实际上就是我们现在所说的电子层。
高二化学《物质结构与性质》精品课件3：1.1.2量子力学对原子核外电子运动状态的描述
[例4] [双选题]下列关于电子云示意图的叙述正确的是( ) A．电子云表示电子的运动轨迹 B．黑点的多少表示电子个数的多少 C．处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分别呈球形 对称，而且电子在原子核附近出现的概率大，离核 越远电子出现的概率越小 D．处在2pz轨道的电子主要在xOy平面的上、下方出现
[解析] 电子云示意图中的小黑点是电子在原子核外出现的 概率大小的形象描述，并不具体指电子。如A项中电子的运 动轨迹无法确定，错把电子云作为电子的运动轨迹；B项中 将电子式与电子云混淆或抽象思维欠缺，错把小黑点认为 是电子。 [答案] CD
(4)s能级的电子云图呈球形对称，而且离核越近，单位体 积内电子出现的概率越大，电子云越密集；p能级的原子轨道 的电子云呈哑铃形，在空间的分布分别沿x、y、z方向。
典例剖析
一 电子运动状态与四个量子数
[例1] 下列有关n、l、m、ms四个量子数的说法中，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
(3)磁量子数m： 在外磁场作用下，对 能量 相同的一个能级l而言，电子 的运动状态共有 (2l＋1) 个。在外磁场中，原来光谱中一条 谱线会分裂为 多 条谱线。 (4)自旋磁量子数ms： 处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态只有两种，分 别用符号“ ↑ 和”“ ↓ ”标记。
归纳总结
(1)每个原子轨道须由三个只能取整数的量子数n、l、m 共同描述。电子除做轨道运动外，还做自旋运动，其自旋的 状态由自旋磁量子数描述，因此要完整地描述一个核外电子 运动状态需要四个量子数n、l、m、ms。
(4)s能级中有1个原子轨道，p能级中有3个能量相同的 原子轨道，d能级中有5个能量相同的原子轨道。第n层的s轨 道记作ns，第n层的3个p轨道分别记作npx、npy、npz。
化学选修三鲁科版第一章第1节第2课时 量子力学对原子核外电子运动状态的描述
基础知识导学
一、原子轨道 1.电子层（n）
分层标准
n的取值 1
符号
K
能量
离核
电子离核的远近
2
3 4567
L
MNOPQ
由 低到高
由 近到远
2.能级 在同一电子层中，电子所具有的能量可能 不同 ，所以同一 电子层可分成不同的 能级 ，用 ns、np、 nd、nf 表示。 处于同一能级的电子能量相同
3.原子轨道 (1)概念：量子力学把原子中的单个电子的 空间运动 状 态用原子轨道来描述。 (2)数目：s能级有1个原子轨道；p能级各有3个轨道；d能 级各有5个原子轨道
答案 C
px、py、p。z
空间分布
（4）意义：表示原子轨道的
。
说明： 原子轨道：即电子云轮廓图
s电子云呈球形，在半径相同的球面上， 电子出现的机会相同；
原子轨道
p电子云呈纺锤形(或无柄哑铃形)； d电子云是花瓣形； f电子云更为复杂
2测出它们在某一时刻所处的 位置及运行的速度； 可以描画它们的运动轨迹。
答案
（3）n值所对应的能级和原子轨道的情况：
量子数n 1 2
3
符号 K L
M
能级种类
s s p s p d
原子轨道
1s 2s 2px、2py、2pz 3s 3px、3py、3p 3d
原子轨道 数目 1 1 3 1 3 5
s
4s
1
4
N
p
4px、4py、4pz
3
d
5
f
7
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 2 种，分别 用符号“ ↑ ”和“ ↓ ”表示。
第1节 原子结构模型
高二化学《物质结构与性质》精品课件7：1.1.2量子力学对原子核外电子运动状态的描述
第2课时 量子力学对原子核外电子 运动状态的描述
知识回顾
1．原子是由_原__子__核__和_核__外__电__子__构成的。原子核是由_质__子__ 和_中__子__构成的，但_______原子核例外。在原子中，核电荷 数＝__质__子_数＝_核__外__电__子__数。
主量子数n 1 2 3 4 5 6 7 …
电子层符号 K L M N O P Q …
氢原子核外只有_一__个电子，不存在电子之间的相互作用，能 量只决定于主__量___子__数__n_。
(2)角量子数l
量子数l称为角量子数。对于确定的n值，l可取_n_个值，即0，1，
2，3…，(n－1)。在多电子原子中，它和主量子数一起决定电 子运动状态的能量。若两个电子的n与l相同，就表示这两个电
【慎思1】量子数与原子轨道有何关系？ 提示
主量子 数n
角量数l
取 值
符 号
取值
符 号
1K 0 s
0
2
s
L1
p
磁量子 数m 取值 0 0
0，±1
原子轨道
符号 1s 2s
2px，2py， 2pz
自旋磁 量子数 ms
取值
1 ±2 ±12
±12
0
3
1
M
2
s
0
p 0，±1
3s
1 ±2
3px，3py，3pz
子具有相___同__的__能__量__。我们用_能__级__来表示具有相同_n__、__l 值
的电子运动状态。在一个电子层中，l有多少个取值，就表示该
电子层有多少个不同的_能__级__。l＝0为_s_能级，l＝1为_p__能级， l＝2为_d_能级，l＝3为__f_能级。
高中化学 第1章第1节 原子结构模型(第3课时量子力学对原子核外电子运动状态的描述)教案 鲁科版选修
第3课时量子力学对原子核外电子运动状态的描述（2）【教学目标】１.初步认识原子结构的量子力学模型，能用n、l、m、ms 这四个量子数描述核外电子的运动状态２.知道主量子数n 、角量子数l 和磁量子数m对应着n电子层中l能级中的原子轨道3.了解原子轨道的图象是原子轨道在空间的一种形象化表示4.会辨认不同的原子轨道示意图【教学重点】1.用四个量子数描述核外电子的运动状态。
2.n、ι、m、m s的相互关系及有关量子限制3.原子轨道和电子云的概念及形状4.书写能级符号及原子轨道符号【教学难点】1.n、ι、m、m s的相互关系及有关量子限制。
2.原子轨道和电子云的概念【教学过程】教学环节活动时间教学内容教师活动学生活动设计意图一、复习旧课导入3分钟教师让学生回答下列问题①为什么在通常条件下，钠原子中的处于n=4能层的电子跃迁到n=3能层的状态时，在高分辨光谱仪上看到的不是一条谱线，而是多条谱线？②在高分辨光谱仪中，氢原子的电子从n=2跃迁到n=1层时，得到两1.回答问题2.思考老师提出的问题。
复习旧知识，引入新问题，导入新课教学。
新课条靠得很近的谱线？二、展开新课15分钟3.磁量子数m【板书】第1节原子结构模型原子结构的量子力学模型（2）教师讲解：磁量子数既原子轨道个数。
原子轨道是指一个电子空间运动状态。
根据光谱现象，科学家发现同一能级电子空间运动状态不尽相同，一个能级包含着一个或若干个原子轨道。
【板书】3.磁量子数m①角量子数ι和磁量子数m的关系角量子数ι和磁量子数m的关系既能级与原子轨道个数的关系。
对于一个确定的ι值，m值可取0、±1、±2、±3……±ι，共(2ι+1)个数值。
当ι=2时，m有0、±1、±2五个取值；既d能级有五个原子轨道。
②原子轨道的表示方法s能级只有一个原子轨道，可表示为s。
p能级有3个原子轨道，可表示为px、py、pz。
高中化学 第1章 原子结构与性质 第1节 原子结构(第2课时) 能量最低原理
促敦市安顿阳光实验学校能量最低原理泡利原理洪特规则一、选择题1．观察1s 轨道电子云示意图，判断下列说法正确的是 09440058( ) A．一个小黑点表示1个的电子B．1s轨道的电子云形状为圆形的面C．电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转D．1s轨道电子云的点的疏密表示电子在某一位置出现机会的多少答案：D解析：电子云中小点的疏密程度表示电子在原子核外出现概率的大小。
点密集的地方，表示电子在那里出现的概率大；点稀疏的地方，表示电子在那里出现的概率小。
处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分布呈球形，而且电子在原子核附近出现的概率最大，离核越远，出现的概率越小。
2．以下现象与核外电子的跃迁有关的是 09440059( )①霓虹灯发出光②棱镜分光③激光器产生激光④蒸馏⑤凸透镜聚光⑥燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的礼花⑦日光灯通电发光⑧冷却结晶A．①③⑥⑦B．②④⑤⑧C．①③⑤⑥⑦D．①②③⑤⑥⑦答案：A3．当碳原子的核外电子排布由转变为时，下列说法正确的是 09440060( )A．碳原子由基态变为激发态B．碳原子由激发态变为基态C．碳原子要向外界环境中释放不同的光D．碳原子要向外界环境释放能量答案：A4．下列有关化学用语中不能体现氮原子核外电子能量有差异的是09440061( )A．·N····B．C.D．1s22s22p3答案：A解析：电子式不能体现出核外电子的能量差异。
5．符号3p x 所代表的含义是 09440062( )A ．p x轨道上有3个电子B．第三个电子层p x轨道有3个伸展方向C．p x电子云有3个伸展方向D．第三个电子层沿x轴方向伸展的p轨道答案：D解析：3p x中，3表示第三电子层，p原子轨道在空间的分布分别沿x、y、z三个方向，p x表示沿x轴方向伸展的p轨道。
6．以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是 09440063( )A.··HeB.C．1s2 D.答案：D解析：A项只能表示最外层电子数；B项只表示核外的电子分层排布情况；C项具体到各能级的电子数；而D项包含了能层、能级以及轨道内电子的自旋状态，故选项D符合题意。
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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 1n＝2 Ls 2s 1p 2p 3n＝3 Ms 3s 1p 3p 3d 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、4B．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－1D．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。
例2(2018·邢台市月考)下列能级符号表示错误的是( )A．2pB．3fC．4sD．5d答案 B解析每一能层的能级数与能层序数相等，且具有的能级依次为s、p、d、f……，M能层只有3s、3p、3d能级，没有3f能级。
二、电子云与原子轨道的图形描述1．原子核外电子的运动特点(1)电子的质量很小(9.1095×10－31kg)，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(3.0×108m·s－1)。
2．电子云(1)电子云：是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。
(2)电子云轮廓图的形状：s能级的电子云轮廓图是球形，p能级的电子云轮廓图是哑铃形。
3．几种原子轨道的图形描述(1)s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。
(2)p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)同理，d原子轨道、f原子轨道等也都有相应的图像。
(1)电子云图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。
③s能级的电子云为球形，只有一种空间伸展方向。
p能级的电子云为哑铃形，有三种空间伸展方向。
(2)原子轨道①同一电子层，不同能级其原子轨道形状不同，数目不同，能量不同。
②不同电子层，同种能级其原子轨道形状相似，半径不同，能量不同。
③s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p x、p y、p z表示。
例3(2019·广东汕头月考)下列关于电子云的叙述中不正确的是( )A．电子云是用小黑点的疏密程度来表示电子在核外空间出现概率大小的图形B．电子云实际上是电子运动形成的类似云一样的图形C．电子云图说明离核越近，电子出现概率越大；离核越远，电子出现概率概率越小D．能级类别不同，电子云的形态也不一样答案 B解析电子云是处于一定空间运动形态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述，而不是电子的实际运动轨迹。
人们常用小黑点的疏密程度来表示电子在原子核外空间出现概率的大小。
从电子云图中可以看出，离核越近，电子出现概率越大；离核越远，电子出现概率越小。
例4下列说法正确的是( )A．因为p轨道是“8”字形，所以p电子是“8”字形B．电子层序数为3时，有3s、3p、3d9个轨道C．氢原子中只有1个电子，故氢原子核外只有1个轨道D．电子云图即是电子云轮廓图，都是用来形象描述电子运动状态的答案 B解析p轨道呈哑铃形，是指电子出现概率高的区域，而不是电子的形状，A项错误；电子层序数为3时，有3s、3p、3d3个能级，共有9个轨道，B项正确；氢原子中确实只有1个电子，但轨道是人为规定的，可以是空轨道，故C项错误。
易错提醒电子云图与电子云轮廓图不是同一个概念，电子云轮廓图实际上是电子云图的大部分区域；电子云轮廓图就是我们通常所说的原子轨道图。
1．下列各电子层中不包含p能级的是( )A．M电子层B．N电子层C．L电子层D．K电子层答案 D解析K电子层只包括s能级，L电子层包括s、p能级，M电子层包括s、p、d能级，N电子层包括s、p、d、f能级。
2．下列各能级的原子轨道中，可容纳电子数最多的是( )A．5d B．6pC．4f D．7s答案 C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。
3．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，也可能不同答案 B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，A、C、D 项错误。
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所表示的是同一能级中的三个不同的原子轨道，其能量相同；2p x、2p y、2p z的电子云，原子轨道都是哑铃形的，都是轴对称图形；在空间伸展方向上不同，D项正确。
5．观察2p z轨道电子云示意图(如图所示)，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概率大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概率的大小，所以点密集的地方表明电子出现的机率大，B正确；在图中，电子在空间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。
6．回答下列问题：(1)n＝2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。
(2)用相应的符号描述主量子数n＝2的所有的原子轨道________________________。
(3)处于一定空间状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象地描述。
在基态14C原子中，核外存在________个运动状态不同的电子。
(4)基态K原子中，核外电子占据的最高电子层符号为________，占据该能层电子的电子云轮廓图的形状为____________。
答案(1)2 2 4 8 (2)2s、2p x、2p y、2p z(3)电子云 6 (4)N 球形解析(1)第2电子层有2s、2p两个能级，有s、p2种形状不同的电子云，有2s、2p x、2p y、2p z4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)电子在原子核外出现的概率密度分布图像一团云雾，因而形象地称为电子云，用于描述电子的概率密度分布。
原子中单个电子的空间运动状态可以用原子轨道来描述，并具有两种自旋状态中的一种，因此多电子原子中，不同电子的运动状态不同，故14C原子核外有6个运动状态不同的电子。
(4)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。
题组1 电子层、能级与原子轨道1．下列电子层中，原子轨道的数目为4的是( )A．K层B．L层C．M层D．N层答案 B解析s、p、d、f能级中的轨道数目分别为1、3、5、7。
每个电子层中含有不同的能级，K 层有1个s能级，原子轨道数目为1。
L层中含有1个s能级和1个p能级，原子轨道数目为4。
M层含有1个s能级、1个p能级和1个d能级，原子轨道数目为9。
N层含有1个s能级、1个p能级、1个d能级和1个f能级，原子轨道数目为16。
2．下列能级符号不正确的是( )A．5sB．2dC．4fD．6p答案 B解析每一电子层的能级数与电子层序数相同，且具有的能级依次为s、p、d、f…，故L电子层只有2s、2p能级，没有2d能级。
3．主量子数为n＝3时，电子的空间运动状态有( )A．4种B．7种C．8种D．9种答案 D解析电子的空间运动状态即原子轨道，主量子数n＝3的原子轨道有3s(1个原子轨道)、3p(3个伸展方向，即3个原子轨道)、3d(5个伸展方向，即5个原子轨道)共有9个原子轨道。
4．下列有关核外电子运动状态的说法正确的是( )A．电子自旋就是电子围绕轴“自转”B．原子轨道可用来描述核外电子的运动状态C．第二电子层有自旋相反的两个轨道D．原子轨道可用来描述核外电子的运动轨迹答案 B解析电子的自旋表示处于同一原子轨道上电子的量子化运动，自旋不是“自转”；原子轨道可用来描述原子中单个电子的空间运动状态，它只能描述核外电子高频出现的“区域”，而不是核外电子运动的轨迹；第二电子层有四个轨道，分别为2s、2p x、2p y、2p z。
综上所述，B项正确。
5．下列有关电子层和能级的叙述中正确的是( )A．M电子层有s、p共2个能级，最多能容纳8个电子B．3d能级最多容纳5个电子，3f能级最多容纳7个电子C．无论哪一电子层的s能级最多容纳的电子数均为2D．任一电子层都有s、p能级，但不一定有d能级答案 C解析A项，M电子层有s、p、d共3个能级，最多容纳18个电子；B项，3d能级最多容纳10个电子，从N电子层开始有f能级，最多容纳14个电子，不存在3f能级；C项，每个电子层都从s能级开始，且s能级最多容纳2个电子；D项，K电子层只有s能级，不含有p 能级。