高中化學(xué) 第1章 第1節(jié) 原子結(jié)構(gòu)模型課件 魯科版選修3

知識點三知識點三第第1 1章章第第1 1節(jié)節(jié)晨背晨背關(guān)鍵語句關(guān)鍵語句理解教理解教材新知材新知應(yīng)用創(chuàng)應(yīng)用創(chuàng)新演練新演練把握熱把握熱點考向點考向知識點一知識點一知識點二知識點二考向一考向一考向二考向二隨堂基礎(chǔ)鞏固隨堂基礎(chǔ)鞏固課時跟蹤訓(xùn)練課時跟蹤訓(xùn)練考考向三向三 1氫原子光譜是線狀光譜，四個量子數(shù)氫原子光譜是線狀光譜，四個量子數(shù)(n、l、m、ms)是為是為了解釋原子光譜而引入的。了解釋原子光譜而引入的。 2原子中單個電子的空間運動狀態(tài)是用原子軌道描述的。原子中單個電子的空間運動狀態(tài)是用原子軌道描述的。 3原子光譜源自核外電子在能量不同的原子軌道之間的躍原子光譜源自核外電子在能量不同的原子軌道之間的躍遷，電子所處的原子軌道的能量是量子化的。遷，電子所處的原子軌道的能量是量子化的。 4原子軌道的能量由原子軌道的能量由n、l兩個量子數(shù)決定，核電子的運動兩個量子數(shù)決定，核電子的運動狀態(tài)由狀態(tài)由n、l、m、ms四個量子數(shù)決定。四個量子數(shù)決定。 5具有相同具有相同n、l值的運動狀態(tài)叫能級，如值的運動狀態(tài)叫能級，如1s能級、能級、2p能級等。能級等。 1原子結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程原子結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程 在道爾頓原子學(xué)說的基礎(chǔ)上，不同時期原子結(jié)構(gòu)模型先在道爾頓原子學(xué)說的基礎(chǔ)上，不同時期原子結(jié)構(gòu)模型先后經(jīng)歷了湯姆遜的后經(jīng)歷了湯姆遜的 模型模型盧瑟福的盧瑟福的 模型模型玻爾的玻爾的 的原子結(jié)構(gòu)模型的原子結(jié)構(gòu)模型模型。模型。 2氫原子光譜氫原子光譜 光譜分為光譜分為 光譜和光譜和 光譜，氫原子光譜是光譜，氫原子光譜是 光譜。光譜。葡萄干布丁葡萄干布丁核外電子分層排布核外電子分層排布氫原子光譜和玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型氫原子光譜和玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型核式核式量子力學(xué)量子力學(xué)連續(xù)連續(xù)線狀線狀線狀線狀 3玻爾原子結(jié)構(gòu)模型的基本觀點玻爾原子結(jié)構(gòu)模型的基本觀點 (1)電子在具有確定電子在具有確定 的圓周軌道上繞的圓周軌道上繞 運動，運動，不輻射能量。不輻射能量。 (2)不同軌道上運動的電子具有不同軌道上運動的電子具有 的能量，而且能量的能量，而且能量是是 的。軌道能量依量子數(shù)的。軌道能量依量子數(shù)n值值(1,2,3，)的增大而的增大而 。 (3)電子在不同能量的軌道之間躍遷時，會電子在不同能量的軌道之間躍遷時，會 或或能量。能量。半徑半徑原子核原子核升高升高不同不同量子化量子化輻射輻射吸收吸收 (1)人們利用儀器將物質(zhì)吸收的光或發(fā)射的光的波長和強人們利用儀器將物質(zhì)吸收的光或發(fā)射的光的波長和強度分布記錄下來，得到所謂的光譜。度分布記錄下來，得到所謂的光譜。 (2)線狀光譜是由特定波長的、彼此分立的譜線組成的光線狀光譜是由特定波長的、彼此分立的譜線組成的光譜，如氫原子光譜；連續(xù)光譜是由各種波長的光所組成，且譜，如氫原子光譜；連續(xù)光譜是由各種波長的光所組成，且相近的波長因差別極小而不能分辨的光譜，如陽光形成的光相近的波長因差別極小而不能分辨的光譜，如陽光形成的光譜。譜。 (3)軌道能量是量子化的，即其能量是軌道能量是量子化的，即其能量是“一份一份一份一份”的，的，不能連續(xù)變化而只能取某些不連續(xù)的數(shù)值。以氫原子而言，不能連續(xù)變化而只能取某些不連續(xù)的數(shù)值。以氫原子而言，電子處于電子處于n1的軌道時能量最低，稱為基態(tài)，能量高于基態(tài)的軌道時能量最低，稱為基態(tài)，能量高于基態(tài)的狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。的狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。1下列說法正確的是下列說法正確的是 ()A自然界中的所有原子都處于基態(tài)自然界中的所有原子都處于基態(tài)B同一原子處于激發(fā)態(tài)時的能量一定高于基態(tài)時的能量同一原子處于激發(fā)態(tài)時的能量一定高于基態(tài)時的能量C無論原子種類是否相同，基態(tài)原子的能量總是低于激無論原子種類是否相同，基態(tài)原子的能量總是低于激 發(fā)態(tài)原子的能量發(fā)態(tài)原子的能量D激發(fā)態(tài)原子的能量較高，極易失去電子，表現(xiàn)出較強激發(fā)態(tài)原子的能量較高，極易失去電子，表現(xiàn)出較強 的還原性的還原性答案：答案：B 1原子軌道原子軌道 用來描述原子中單個電子的用來描述原子中單個電子的 狀態(tài)。每個原子狀態(tài)。每個原子軌道須由三個量子數(shù)軌道須由三個量子數(shù) 、 、 共同描述。共同描述。 2四個量子數(shù)四個量子數(shù) (1)主量子數(shù)主量子數(shù)n： 量子數(shù)量子數(shù)n稱為稱為 。n的取值為正整數(shù)的取值為正整數(shù)1,2,3,4,5,6，對應(yīng)的符號為對應(yīng)的符號為 、 、 、 、 、 等。一般而言，等。一般而言，n越大，電子離核的平均距離越越大，電子離核的平均距離越 ，能量越，能量越 ，因此，因此n值值所表示的電子運動狀態(tài)稱為所表示的電子運動狀態(tài)稱為 。原子軌道與四個量子數(shù)原子軌道與四個量子數(shù)空間運動空間運動nlm主量子數(shù)主量子數(shù)KLMNOP高高遠遠電子層電子層 (2)角量子數(shù)角量子數(shù)l： 量子數(shù)量子數(shù)l稱為稱為 。對多電子原子來說，對于確。對多電子原子來說，對于確定的定的n值，值，l共有共有 個值，個值，0,1,2，,(n1)，分別用，分別用 、 、d、f等表示。等表示。 電子運動狀態(tài)的能量不僅與電子運動狀態(tài)的能量不僅與n有關(guān)，還與有關(guān)，還與l有關(guān)。若兩個有關(guān)。若兩個電子運動狀態(tài)的電子運動狀態(tài)的n、l值均相同，就表明這兩個電子具有值均相同，就表明這兩個電子具有 的能量。的能量。 在一個電子層中，在一個電子層中，l有多少個取值，就表示該電子層有有多少個取值，就表示該電子層有多少個不同的多少個不同的 ，如在，如在L層中有層中有 個個s能級和能級和 個個p能級。能級。角量子數(shù)角量子數(shù)nsp相同相同能級能級11 (3)磁量子數(shù)磁量子數(shù)m： 在外磁場作用下，對在外磁場作用下，對 相同的一個能級相同的一個能級l而言，電子而言，電子的運動狀態(tài)共有的運動狀態(tài)共有 個。在外磁場中，原來光譜中一條個。在外磁場中，原來光譜中一條譜線會分裂為譜線會分裂為 條譜線。條譜線。 (4)自旋磁量子數(shù)自旋磁量子數(shù)ms： 處于同一原子軌道上的電子自旋運動狀態(tài)只有兩種，分處于同一原子軌道上的電子自旋運動狀態(tài)只有兩種，分別用符號別用符號“ 和和”“ ”標(biāo)記。標(biāo)記。能量能量(2l1)多多 (1)每個原子軌道須由三個只能取整數(shù)的量子數(shù)每個原子軌道須由三個只能取整數(shù)的量子數(shù)n、l、m共同描述。電子除做軌道運動外，還做自旋運動，其自旋的共同描述。電子除做軌道運動外，還做自旋運動，其自旋的狀態(tài)由自旋磁量子數(shù)描述，因此要完整地描述一個核外電子狀態(tài)由自旋磁量子數(shù)描述，因此要完整地描述一個核外電子運動狀態(tài)需要四個量子數(shù)運動狀態(tài)需要四個量子數(shù)n、l、m、ms。 (2)n值與該電子層中的能級數(shù)相等。在值與該電子層中的能級數(shù)相等。在K(n1)層中只有層中只有1個個s能級、記作能級、記作1s；在；在L(n2)層中有層中有1個個s能級和能級和1個個p能級，能級，分別記作分別記作2s和和2p；在；在M(n3)層中有層中有1個個s能級，能級，1個個p能級和能級和1個個d能級，分別記作能級，分別記作3s、3p和和3d。 (3)對同一個能級而言，對同一個能級而言，m的取值可為的取值可為0，1，2，3，l，共有，共有(2l1)個值。個值。 (4)s能級中有能級中有1個原子軌道，個原子軌道，p能級中有能級中有3個能量相同的個能量相同的原子軌道，原子軌道，d能級中有能級中有5個能量相同的原子軌道。第個能量相同的原子軌道。第n層的層的s軌軌道記作道記作ns，第，第n層的層的3個個p軌道分別記作軌道分別記作npx、npy、npz。2下列各電子層不包含下列各電子層不包含p能級的是能級的是 ()AN電子層電子層 BK電子層電子層CL電子層電子層 DM電子層電子層解析：解析：在一個電子層中，在一個電子層中，l的取值數(shù)與的取值數(shù)與n相同，相同，l有多少個有多少個取值，該電子層就有多少個不同的能級，因此，取值，該電子層就有多少個不同的能級，因此，K電子層電子層只有只有1個個s能級。能級。答案：答案：B 1.原子軌道的圖形描述原子軌道的圖形描述 (1)對象：單個電子的對象：單個電子的 即原子軌道。即原子軌道。 (2)方法：用方法：用 標(biāo)注。標(biāo)注。 (3)意義：表示原子軌道的意義：表示原子軌道的 。 (4)形狀：形狀：s軌道為軌道為 形，具有形，具有 性；性；p軌道是啞鈴軌道是啞鈴形并分別相對于形并分別相對于 對稱。對稱。 2電子云電子云 (1)概念：形象地描述電子在空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概念：形象地描述電子在空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的 的圖形。的圖形。原子軌道的圖形描述和電子云原子軌道的圖形描述和電子云空間運動狀態(tài)空間運動狀態(tài)直角坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系空間分布空間分布球?qū)ΨQ球?qū)ΨQx、y、z軸軸球球概率大小概率大小 (2)意義：小點的意義：小點的 表示電子在原子核外出現(xiàn)概表示電子在原子核外出現(xiàn)概率的大小。點率的大小。點 的地方，表示電子在那里出現(xiàn)的概率大；的地方，表示電子在那里出現(xiàn)的概率大；點點 的地方，表示電子在那里出現(xiàn)的概率小。的地方，表示電子在那里出現(xiàn)的概率小。 (3)電子云圖中的小點不代表一個電子，每個點表示電子電子云圖中的小點不代表一個電子，每個點表示電子出現(xiàn)過一次。出現(xiàn)過一次。 (4)s能級的電子云圖呈球形對稱，而且離核越近，單位體能級的電子云圖呈球形對稱，而且離核越近，單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的概率越大，電子云越密集；積內(nèi)電子出現(xiàn)的概率越大，電子云越密集；p能級的原子軌道能級的原子軌道的電子云呈啞鈴形，在空間的分布分別沿的電子云呈啞鈴形，在空間的分布分別沿x、y、z方向。方向。疏密程度疏密程度密集密集稀疏稀疏3氫原子的電子云圖中小黑點表示的意義是氫原子的電子云圖中小黑點表示的意義是 ()A1個小黑點表示一個電子個小黑點表示一個電子B小黑點的多少表示電子個數(shù)的多少小黑點的多少表示電子個數(shù)的多少C表示電子運動的軌跡表示電子運動的軌跡D表示電子在核外空間出現(xiàn)機會的多少表示電子在核外空間出現(xiàn)機會的多少解析：解析：電子云圖中的小黑點并不代表電子，每個小黑點電子云圖中的小黑點并不代表電子，每個小黑點表示電子出現(xiàn)過一次，用單位體積內(nèi)小黑點的疏密程度表示電子出現(xiàn)過一次，用單位體積內(nèi)小黑點的疏密程度表示電子在原子核外單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率大小。表示電子在原子核外單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率大小。答案：答案：D氫原子光譜和玻爾原子結(jié)構(gòu)模型氫原子光譜和玻爾原子結(jié)構(gòu)模型 解析解析玻爾理論是針對原子的穩(wěn)定存在和氫原子光玻爾理論是針對原子的穩(wěn)定存在和氫原子光譜為線狀光譜的事實提出的，有外加磁場時氫原子光譜增譜為線狀光譜的事實提出的，有外加磁場時氫原子光譜增加多條譜線，玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型已無法解釋這一現(xiàn)象，加多條譜線，玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型已無法解釋這一現(xiàn)象，必須借助于量子力學(xué)加以解釋。必須借助于量子力學(xué)加以解釋。 答案答案D 原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展是不斷深入的，各原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展是不斷深入的，各個時期的原子結(jié)構(gòu)模型都是為了解釋當(dāng)時出現(xiàn)的某一現(xiàn)個時期的原子結(jié)構(gòu)模型都是為了解釋當(dāng)時出現(xiàn)的某一現(xiàn)實問題或?qū)嶒灛F(xiàn)象而提出的。隨后可能又會碰到不能解實問題或?qū)嶒灛F(xiàn)象而提出的。隨后可能又會碰到不能解釋的問題，這些問題的出現(xiàn)又會推動原理論的改進或新釋的問題，這些問題的出現(xiàn)又會推動原理論的改進或新理論的創(chuàng)建。理論的創(chuàng)建。1下列說法正確的是下列說法正確的是 ()A氫光譜是元素的所有光譜中最簡單的光譜之一氫光譜是元素的所有光譜中最簡單的光譜之一B“量子化量子化”就是不連續(xù)的意思，微觀粒子運動均有此就是不連續(xù)的意思，微觀粒子運動均有此 特點特點C玻爾理論不但成功地解釋了氫原子光譜，而且還推玻爾理論不但成功地解釋了氫原子光譜，而且還推 廣到其他原子光譜廣到其他原子光譜D原子中電子在具有確定半徑的圓周軌道上像火車一原子中電子在具有確定半徑的圓周軌道上像火車一 樣高速運轉(zhuǎn)著樣高速運轉(zhuǎn)著解析：解析：A項，氫光譜是元素的所有光譜中最簡單的光譜；項，氫光譜是元素的所有光譜中最簡單的光譜；C項，玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜，但對多電子項，玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜，但對多電子原子的光譜解釋卻遇到了困難；原子的光譜解釋卻遇到了困難；D項，原子中電子運動項，原子中電子運動沒有確定半徑的原子軌道，原子軌道是電子運動出現(xiàn)的沒有確定半徑的原子軌道，原子軌道是電子運動出現(xiàn)的“區(qū)域區(qū)域”。答案：答案： B電子運動狀態(tài)與四個量子數(shù)電子運動狀態(tài)與四個量子數(shù) 例例2下列有關(guān)下列有關(guān)n、l、m、ms四個量子數(shù)的說法中，正四個量子數(shù)的說法中，正確的是確的是 () A一般而言，一般而言，n越大，電子離核平均距離越遠，能量越越大，電子離核平均距離越遠，能量越低低 Bl數(shù)值的多少，決定了某電子層不同能級的個數(shù)數(shù)值的多少，決定了某電子層不同能級的個數(shù) C對于確定的對于確定的n值，值，m的取值共有的取值共有(2n1)個個 Dms表示電子的自旋方向，處于同一原子軌道上的電表示電子的自旋方向，處于同一原子軌道上的電子自旋運動狀態(tài)可能有多種子自旋運動狀態(tài)可能有多種 解析解析 隨著隨著n值的增大，電子離核的平均距離越來越遠，值的增大，電子離核的平均距離越來越遠，能量越來越高，故能量越來越高，故A項錯誤；項錯誤；n值和值和l值相同的電子，能量相值相同的電子，能量相同，故同一電子層同，故同一電子層(n值相同值相同)中能級個數(shù)取決于中能級個數(shù)取決于l的取值，故的取值，故B項正確；對于確定的項正確；對于確定的n值，值，m的取值共有的取值共有n2個，故個，故C項錯誤；項錯誤；ms表示電子的自旋方向，但處于同一原子軌道上的電子自旋表示電子的自旋方向，但處于同一原子軌道上的電子自旋運動狀態(tài)只能有兩種，故運動狀態(tài)只能有兩種，故D項錯誤。項錯誤。 答案答案B2下列組合中的電子運動狀態(tài)，理的是下列組合中的電子運動狀態(tài)，理的是 ()An1，l1，m0，msBn2，l0，m1，msCn3，l3，m3，msDn4，l3，m2，ms12121212解析：解析：解答本題，必須熟悉描述核外電子運動狀態(tài)的四個量解答本題，必須熟悉描述核外電子運動狀態(tài)的四個量子數(shù)的相互關(guān)系。子數(shù)的相互關(guān)系。A項，項，n1時，時，l只能取值為只能取值為0；B項，當(dāng)項，當(dāng)l0時，時，m只能取值為只能取值為0；C項，當(dāng)項，當(dāng)n3時，時，l不能取值不能取值3，m可可取值為取值為0、1、2，不能取值，不能取值3；D項符合題意。項符合題意。答案：答案：D 例例3下列說法正確的是下列說法正確的是 () A因為因為p軌道是軌道是“8”字形的，所以字形的，所以p電子走電子走“8”字形字形 B主量子數(shù)為主量子數(shù)為3時，有時，有3s、3p、3d、3f四個軌道四個軌道 C氫原子中只有一個電子，故氫原子只有一條軌道氫原子中只有一個電子，故氫原子只有一條軌道 D原子軌道與電子云都是用來形象描述電子運動狀態(tài)的原子軌道與電子云都是用來形象描述電子運動狀態(tài)的原子軌道的圖形描述和電子云原子軌道的圖形描述和電子云 解析解析p軌道是啞鈴形，是說電子出現(xiàn)頻率高的軌道是啞鈴形，是說電子出現(xiàn)頻率高的“區(qū)區(qū)域域”的形狀，而不是的形狀，而不是p電子的運動軌跡，電子的運動軌跡，A錯誤；錯誤；n3時，時，l0,1,2，共有，共有3s、3p、3d三個能級，共有三個能級，共有1359個軌個軌道，道，B錯誤；電子數(shù)目多少與原子軌道數(shù)目之間沒有必然聯(lián)錯誤；電子數(shù)目多少與原子軌道數(shù)目之間沒有必然聯(lián)系，系，C錯誤。錯誤。 答案答案D (1)因人們不能確定原子中的電子在某一時刻一定出現(xiàn)在因人們不能確定原子中的電子在某一時刻一定出現(xiàn)在何處，只可能預(yù)言在空間某處電子出現(xiàn)的概率，故量子力學(xué)何處，只可能預(yù)言在空間某處電子出現(xiàn)的概率，故量子力學(xué)中軌道的含義已與玻爾軌道的含義完全不同，它既不是圓形中軌道的含義已與玻爾軌道的含義完全不同，它既不是圓形軌道，也不是其他經(jīng)典意義上的固定軌跡。軌道，也不是其他經(jīng)典意義上的固定軌跡。 (2)電子云圖中的小黑點的疏密表示的是電子在核外空間電子云圖中的小黑點的疏密表示的是電子在核外空間某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)機會的多少，而不表示電子的多少。某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)機會的多少，而不表示電子的多少。3雙選題雙選題下列關(guān)于電子云示意圖的敘述正確的是下列關(guān)于電子云示意圖的敘述正確的是()A電子云表示電子的運動軌跡電子云表示電子的運動軌跡B黑點的多少表示電子個數(shù)的多少黑點的多少表示電子個數(shù)的多少C處于處于1s軌道上的電子在空間出現(xiàn)的概率分別呈球形軌道上的電子在空間出現(xiàn)的概率分別呈球形 對稱，而且電子在原子核附近出現(xiàn)的概率大，離核對稱，而且電子在原子核附近出現(xiàn)的概率大，離核 越遠電子出現(xiàn)的概率越小越遠電子出現(xiàn)的概率越小D處在處在2pz軌道的電子主要在軌道的電子主要在xOy平面的上、下方出現(xiàn)平面的上、下方出現(xiàn)解析：解析：電子云示意圖中的小黑點是電子在原子核外出現(xiàn)的電子云示意圖中的小黑點是電子在原子核外出現(xiàn)的概率大小的形象描述，并不具體指電子。如概率大小的形象描述，并不具體指電子。如A項中電子的運項中電子的運動軌跡無法確定，錯把電子云作為電子的運動軌跡；動軌跡無法確定，錯把電子云作為電子的運動軌跡；B項中項中將電子式與電子云混淆或抽象思維欠缺，錯把小黑點認(rèn)為將電子式與電子云混淆或抽象思維欠缺，錯把小黑點認(rèn)為是電子。是電子。答案：答案：CD