2018_19版高中化学专题2原子核外电子的运动学案

第一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

[学习目标定位] 熟知原子的构成，理解“电子云”的概念，会描述原子核外电子的运动特征。

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：用小点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得到的图形。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：

2.原子轨道

(1)含义：处于同一电子层的原子核外电子运动的不同区域。

(2)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。

(3)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

(4)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

原子核外电子还有一种称为“自旋”的运动，可以有两种不同的状态，通常用“↑”和“↓”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能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．电子层的原子轨道总是从s能级开始，而且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

1．n为3的电子层中( )

A．只有s和p轨道B．只有s、p和d轨道

C．只有s轨道D．有s、p、d和f轨道

答案 B

2．下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是( )

A．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云

B．s轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动

C．p轨道呈纺锤形，随着电子层数的增加，轨道数也在增多

D．p轨道的能量随电子层序数的增大而增大

答案 D

解析电子云表示电子出现的概率，电子云是用小黑点疏密来表示电子在原子核外空间出现概率大小的一种图形，不代表电子的运动轨迹，A错误；s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子不只在球壳内运动，还在球壳外运动，只是在球壳外运动概率较小，B错误；任何电子层的p轨道都有3个原子轨道，与电子层数无关，C错误； p原子轨道的能量随电子层序数的增大而增大，D正确。

3．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。

4．下列说法中正确的是( )