高中化学 专题2 第1单元 原子核外电子的运动 第1课时 原子核外电子的运动特征教案 苏教版选修3

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n2

C．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．①②③

C．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 7

n2

4 9 16

可容纳的

电子数目

2 8 18 32 2n2

1．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1

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，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