第一章 第1节原子结构【高中化学竞赛精品资源】

第1节原子结构模型

【自学目标】

1．了解原子核外电子的运动状态，学会用四个量子数来表示核外电子的运动状态；

2．知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，知道原子核外电子跃迁会吸收或放出光子，并了解其应用。

3．了解原子吸收和发射光谱分析。知道原子核外电子的能量是量子化的，了解原子核外电子的排布规律。

4.了解人类探索物质结构的历程，认识从原子、分子等层次研究物质的意义。讨论模型方法在探索原

子结构中的应用。

5. 知道物质是由微粒构成的,了解研究物质结构的基本方法和实验手段。

【自学助手】

1、原子结构理论发展史：1803年提出原子是一个“实心球体”的是英国化学家，1903年汤姆逊提出原子结构的“”模型，1911年卢瑟福提出了原子结构的模型，1913年玻尔提出的原子结构模型，建立于20世纪20年代中期的模型已成为现代化学的理论基础。

2．光谱分为和，氢原子光谱为。为了解释原子的稳定性和的实验事实，丹麦科学家波尔在原子模型的基础上提出了的原子结构模型，该理论的重大贡献在于指出了原子光谱源自在不同能量的上的跃迁，而电子所处的的能量是。

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3.核外电子的运动状态是由四个量子数决定的。其中，主量子数n的取值

为…，对应的符号为…，n越大，表明电子离核的平均距离、能量，因此将n值所表示的电子运动状态称为。

在多电子原子中，角量子数l与一起决定着原子轨道的能量，若两个电子所取的n、l 值均相同，就表明这两个电子具有。对于确定的n值，l的取值共个，分别

是…，对应的符号为…，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（也称亚层）。

对每一个确定的l，m值可取，…，共个值；处于同一原子轨道上的电子自旋状态只有种，分别

用来表示。一旦确定了n、l和m，就确定了即原子轨道，再加

上，即可完整描述原子中的电子运动状态。

4. 4p轨道的主量子数为，角量子数为，该亚层的轨道最多可以有种空间取向，最多可容纳个电子。

【思维点拨】

【例题1】下列各电子层中不包含d亚层的是

A．N电子层B．M电子层C．L电子层D．K电子层

【解答】本题考查学生对四个量子数的掌握情况。在一个多电子的原子中，若两个电子所占据原子轨道的n、l相同，就表明这两个电子具有相同的能量，我们就用电子亚层(或能级)来表达n、l相同电子运动状态。对于确定的n值，l的取值就有n个：0、1、2、3…、(n-1)，对应符号为s、p、d、f…。所以，当n＝1(K电子层)时，l＝0，即为s亚层；当n＝2(L电子层)时，l＝0，1，即为s亚层和p亚层；当n＝

2

3(M电子层)时，l＝0，1，2，即为s亚层、p亚层和d亚层；当n＝4(N电子层)时，l＝0，1，2，3，即为s亚层、p亚层、d亚层和f亚层。

【答案】CD

【例题2】下列说法是否正确？如不正确，应如何改正？

(1) s电子绕核旋转，其轨道为一圆圈，而p电子是走∞字形。

(2) 主量子数为1时，有自旋相反的两条轨道。

(3) 主量子数为3时，有3s、3p、3d、3f四条轨道。

【解答】本题是涉及电子云及量子数的概念题。必须从基本概念出发，判断正误。

(1)不正确，因为电子运动并无固定轨道。应改为：s电子在核外运动电子云图像或概率分布呈球型对称，其剖面图是个圆。而p电子云图或概率分布呈哑铃型，其剖面图是∞形。

(2)不正确，因为n＝1，l＝0，m＝0，只有一个1s原子轨道。应改为主量子数为1时，在1s原子轨道中有两个自旋相反的电子。

(3)不正确，因为n＝3时，l只能取0、1、2，所以没有3f。另外3s、3p、3d的电子云形状不同，3p还有m＝0、±1三种空间取向不同的运动状态，有3个原子轨道，3d有m＝0、±1、±2五种空间取向，有5个原子轨道。因此应改为：主量子数为3时，有9个原子轨道。

【自我检测】

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

3

4 2．下列关于电子云的说法不正确的是( )

A. 电子云是描述核外某空间电子出现的几率密度的概念;

B. 电子云是电子在核内外空间出现的几率和几率密度

C. 电子云有多种图形,黑点图只是其中一种;

D. 电子就象云雾一样在原子核周围运动,故称为电子云.

3．描述一确定的原子轨道（即一个空间运动状态），需用以下参数 （

） A. n 、l B. n 、l 、m C. n 、l 、m 、m s D. 只需n

4．n ＝4时，m 的最大取值为 （ ）

A. 4

B. ±4

C. 3

D. 0

5．原子中电子的描述不可能的量子数组合是 （

） A. 1，0，0，21

+ B. 3，1，1，21- C. 2，2，0，21

-

D. 4，3，－3，21- 6．多电子原子中，在主量子数为n ，角量子数为l 的能级上，原子轨道数为（

） A. 2l ＋1 B. n －1 C. n －l ＋1 D. 2l －1

7．玻尔理论不能解释 （ ）

A. H 原子光谱为线状光谱

B. 在一给定的稳定轨道上，运动的核外电子不发射能量----电磁波