1.1 原子结构模型学案

skybamboo · 发表于 5 小时前

第一章　化学反应与能量变化
第1节　化学反应的热效应
1.1.1 化学反应的反应热内能变化

1.了解有关原子结构模型的历史发展过程，初步认识原子结构的量子力学模型，知道电子运动的能量状态具有量子化的特征，电子可以处于不同的能级，在一定条件下会发生激发与跃迁。
2.知道原子核外电子的运动不同于宏观物体，不能同时准确测定它的位置和速度，用"电子云"对电子在空间体积里出现的概率大小进行描述，用波函数的图形对原子轨道进行形象化描述。

能级与原子轨道

1.原子是有和构成，决定元素种类的是数，核素种类是由数和数决定。元素的性质由决定。
2.核外电子排布的规律是能量由到，距离由到；每层所容纳的电子数最多为；
最外层电子不超过；次外层不超过，倒数第三层不超过。

氢原子光谱和玻尔的原子结构模型

【阅读思考】阅读教材P2-P4页内容思考以下问题：

什么是原子光谱？

根据卢瑟福的核式模型，原子光谱应该是什么光谱？

氢原子光谱的特点是什么？

玻尔原子结构模型观点是什么？意义是什么？

【归纳总结】

1.原子光谱：利用原子光谱仪将物质或的频率(或波长)和强度分布记录下来得到光谱。

2.根据卢瑟福的核式模型，原子是不稳定的，原子光谱应当是光谱。即波长的变化呈分布。
3.氢原子光谱特点：具有、的谱线组成的光谱。
4.玻尔核外电子分层排布的原子结构模型的基本观点：
（1）原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕运动，并且不辐射能量
（2）在不同轨道上运动的电子具有的能量，而且能量值是的，这称为能量“量子化”。轨道能量依n值(1、2、3、…)的增大而，n称为量子数。
（3）对氢原子而言，电子处在n＝1的轨道时能量最低，这种状态称为；能量高于基态能量的状态，称为。电子在能量不同的轨道之间跃迁时，辐射或吸收的能量以光的形式表现出来并被记录下来，就形成了。
二．量子力学对原子核外电子运动状态的描述
1.原子轨道
【阅读思考】阅读教材PP4-6页思考以下问题：

玻尔原子结构模型不能解释的问题有哪些？

为什么说同一量子数n所标记的核外电子运动状态中的不同电子所具有的能量不同？

量子力学的主要内容有哪些？电子层、能级、原子轨道的关系是什么？

霓虹灯为什么能够发出五颜六色的光？

【交流研讨】

（1）量子力学从哪些方面描述原子核外电子的运动状态？

（2）电子层数与该电子层中的能级数、原子轨道数有什么关系？能级与原子轨道数之间又有什么关系？

（3）决定电子能量高低的因素是什么？

【归纳总结】

电子层：量子数n所描述的电子运动状态。n的取值为，对应的符号分别为。n越大，电子离核的平均距离越，电子具有的能量越。

能级：同一电子层内的电子具有的能量不同，成为不同的能级。当n=x时，有个能级，分别用符号等表示。每个电子层所具有的能级数与相同。

原子轨道：描述原子中的空间运动状态。s、p、d、f分别具有的轨道数目为、、、。电子层为n的装态含有个原子轨道。

自旋量子化状态

处于同一原子轨道上的电子，自旋状态只有种，分别用符号“”和“”表示。
2.原子轨道的图形描述
s轨道在三维空间分布的图形为形，具有对称性；P轨道在三维空间分布特点是分别相对于对称，呈形。
3.电子在核外的空间分布
（1））电子云图：描述电子在核外空间某处图形。
（2）电子云图含义：点密集的地方，表示电子在此处；点稀疏的地方，表示电子在此处。
（3）1s轨道上的电子的概率分布呈形对称；电子在原子核附近单位体积内出现的概率，离核越远，单位单位体积内出现的概率。2p电子云具有一定的性。

【课堂小结】

1．能级的表示方法及各能级最多容纳的电子数

电子层(n)

1

2

3

4

…

符号

…

能级

…

原子轨道数

…

最多容纳的电子数

每个能级

…

每个电子层

…

能量

1．玻尔理论不能解释(　　)
A．氢原子光谱为线状光谱
B．在一给定的稳定轨道上，运动的核外电子不辐射能量
C．氢原子的可见光区谱线
D．在有外加磁场时氢原子光谱有多条谱线
2．下列叙述不正确的是(　　)
A．原子的核外电子处于能量最低的状态称为基态
B．原子的核外电子吸收能量而高于基态的状态称为激发态
C．焰色试验是电子从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道时产生的
D．原子的核外电子由能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，辐射的能量可能以光的形式表现出来
解析：选C　
3．下列能级中轨道数为3的是(　　)
A．s能级       B．p能级
C．d能级       D．f能级
4．3px所代表的含义是(　　)
A．px轨道上有3个电子
B．第三电子层px轨道有3个伸展方向
C．px电子云有3个伸展方向
D．第三电子层沿x轴方向伸展的p轨道
5．以下能级符号正确的是(　　)
①6s　②2d　③3f　④7p
A．①②       B．②③
C．③④       D．①④
6．下列说法正确的是(　　)
A．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐增大
B．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多
C．能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动
D．各电子层含有的原子轨道数为n2(n为电子层序数)
7．在多电子原子中，决定轨道能量的是(　　)
A．电子层
B．电子层和能级
C．电子层、能级和原子轨道空间分布
D．原子轨道空间分布和电子自旋方向
8．下列叙述正确的是(　　)
A．在一个基态多电子原子中，可以有两个运动状态完全相同的电子
B．在一个基态多电子原子中，不可能有两个能量完全相同的电子
C．在一个基态多电子原子中，M层上的电子能量肯定比L层上的电子能量高
D．如果某一基态原子3p能级上仅有2个电子，它们的自旋状态必然相反
9．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．小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布呈球形对称，而且电子在原子核附近出现的概率小，离核越远电子出现的概率越大
D．处在2pz轨道的电子主要在xy平面的上、下方出现
10．若以E表示某能级的能量，下列能量大小顺序中正确的是(　　)
A．E(3s)＞E(2s)＞E(1s)       B．E(3s)＞E(3p)＞E(3d)
C．E(4f)＞E(4s)＞E(4d)       D．E(5s)＞E(4s)＞E(5f)
11．下列说法正确的是(　　)
①原子中处于第三能层的电子跃迁到第二能层时会放出能量　②M能层可以有s、p、d、f能级　③3pz表示有3个pz轨道　④在一个原子中，不可能出现运动状态完全相同的两个电子　⑤2s电子云有两个空间取向
A．①②③ B．①④    C．②⑤        D．③④⑤
12．下列关于多电子原子核外电子的运动规律的叙述正确的是(　　)
A．所有的电子在同一区域里运动
B．在离原子核较近的区域内运动的电子能量较高，在离原子核较远的区域内运动的电子能量较低
C．处于最低能量的原子叫基态原子
D．同一原子中，4s、4p、4d、4f所能容纳的电子数依次增多，各能级能量大小相等
检测反馈答案
1．【答案】D【解析】玻尔理论是针对原子的稳定存在和氢原子光谱为线状光谱的事实提出的，在有外加磁场时氢原子有多条谱线，玻尔的原子结构模型已无法解释这一现象，必须借助量子力学加以解释。
2．【答案】C
3．【答案】B【解析】s能级中轨道数为1，p能级中轨道数为3，d能级中轨道数为5，f能级中轨道数为7。
4．【答案】D【解析】3px中，3表示第三电子层，px表示沿x轴方向伸展的p轨道。
5．【答案】D【解析】能级数与电子层数n相同，当n＝2时，只有2s、2p能级，不能出现d能级，而当n＝3时也不会出现3f能级。
6．【答案】AD【解析】同一能级，能层越大，能级上电子的能量越大，故A正确；同一原子中，各p能级的轨道数相等，都为3，故B错误；能量高的电子在离核远的区域运动，能量低的电子在离核近的区域运动，故C错误；电子层为n的状态，含有n2个原子轨道，D正确。
7．【答案】B
8．【答案】C【解析】在多电子原子中，电子填充在不同的能层，能层又分不同的能级，同一能级又有不同的原子轨道，每个轨道中最多可以填充两个电子，自旋相反，在一个基态多电子原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子，故A错误；每个轨道中最多可以填充两个电子，自旋方向相反，这两个电子的能量完全相同，另外在等价轨道上填充的电子能量也相同，可能存在能量相同的电子，故B错误；L层只有2s、2p能级，2s、2p能级能量比3s、3p能级低，故M层上的电子能量肯定比L层上的电子能量高，故C正确；某一基态3p能级上仅有2个电子，这2个电子分别占据不同的轨道，且自旋方向相同，故D错误。
9．【答案】D【解析】电子云示意图是用小点的疏密程度来表示电子在原子核外出现的概率大小，A、B错误；1s轨道的电子云呈球形对称，在原子核附近小点密集，电子出现的概率大，离核越远电子出现的概率越小，C错误；处在2pz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，D正确。
10．【答案】A【解析】B项，应为E(3d)＞E(3p)＞E(3s)；C项，应为E(4f)＞E(4d)＞E(4s)；D项，应为E(5f)＞E(5s)＞E(4s)。
11．【答案】B【解析】①原子中处于第三能层的电子跃迁到第二能层是由较高能层跃迁到较低能层，会放出能量，正确；②M能层有s、p、d三个能级，没有f能级，错误；③3pz表示第三能层的pz轨道，错误；④在一个原子中，不可能出现运动状态完全相同的两个电子，正确；⑤2s电子云呈球形对称，错误，故选B。
12．【答案】C【解析】在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动，A错误；在多个电子的原子中，电子的能量是不相同的，在离原子核较近的区域内运动的电子能量较低，在离原子核较远的区域内运动的电子能量较高，B错误；处于最低能量的原子叫基态原子，当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，C正确；同一原子中，4s、4p、4d、4f所能容纳的电子数依次增多，但第四能层中，能级的能量大小不同：E(4s)<E(4p)<E(4d)<E(4f)，所以D错误。

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[鲁科版] 1.1 原子结构模型 学案

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