高中化学苏教版选修3课件：专题2第一单元-原子核外电子的运动.ppt

1、专专题题2 2课前预习课前预习巧设计巧设计名师课堂名师课堂一点通一点通创新演练创新演练大冲关大冲关考考 点一点一课堂课堂1010分钟练习分钟练习设计设计 1 1考考 点二点二课下课下3030分钟演练分钟演练课堂课堂5 5分钟归纳分钟归纳第第一一单单元元设计设计 2 2一、人类对原子结构的认识一、人类对原子结构的认识1原子的构成原子的构成 构成原子的基本微粒有构成原子的基本微粒有 、和和 ，原子呈，原子呈中性的原因是核内质子所带正电荷数与核外电子所带负电中性的原因是核内质子所带正电荷数与核外电子所带负电荷数相等。荷数相等。质子质子中子中子电子电子 2原子结构的有核模型原子结构的有核模型 1911

2、年，英国物理学家年，英国物理学家 通过通过 实验实验提出。卢瑟福认为原子的质量主要集中在提出。卢瑟福认为原子的质量主要集中在 上，电子上，电子在在 空间做高速运动。空间做高速运动。卢瑟福卢瑟福粒子的散射粒子的散射原子核原子核原子核外原子核外 3玻尔原子结构模型玻尔原子结构模型 1913年，丹麦物理学家年，丹麦物理学家 研究了研究了 后提出。后提出。(1)原子核外电子在一系列原子核外电子在一系列 上运动，既不上运动，既不 ，也不，也不 ；(2)不同的原子轨道具有不同的能量，原子轨道的能量变不同的原子轨道具有不同的能量，原子轨道的能量变化是不连续的；化是不连续的；(3)原子核外电子可以在能量不同的

3、轨道上发生跃迁。原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生跃迁。玻尔玻尔氢原子光谱氢原子光谱稳定的轨道稳定的轨道放放出能量出能量吸收能量吸收能量 4电子云模型电子云模型 科学家采用统计学来描述电子在核外某一区域出现的机会，科学家采用统计学来描述电子在核外某一区域出现的机会，电子在原子核外空间出现的机会是有规律的。如氢原子的核外电子在原子核外空间出现的机会是有规律的。如氢原子的核外电子，当处于能量最低状态时电子，当处于能量最低状态时(简称基态简称基态)，电子主要在，电子主要在 的球形区域内运动。运动区域距离核近，电子出的球形区域内运动。运动区域距离核近，电子出现的机会现的机会 ；运动区域距离核远，电

4、子出现的机会；运动区域距离核远，电子出现的机会 。原子核周围原子核周围大大小小二、原子核外电子的运动特征二、原子核外电子的运动特征1电子层电子层 多电子原子的核外电子的能量多电子原子的核外电子的能量 ，人们根据，人们根据差异和差异和 的不同，可将核外电子分成不同的的不同，可将核外电子分成不同的 。原子中由里向外的电子层数。原子中由里向外的电子层数n可依次取可依次取1、2、3、4、5等正整数，对应的电子层符号分别为等正整数，对应的电子层符号分别为 等。等。不同不同电子能量电子能量主要运动区域主要运动区域电电子层子层K、L、M、N、O2原子轨道原子轨道(1)概念：概念：指量子力学描述电子在原子核外

5、空间运动的主要区域。指量子力学描述电子在原子核外空间运动的主要区域。(2)分类：分类：处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动。原子轨道上运动。s轨道呈轨道呈 ，只有，只有 个轨道；个轨道；p轨道呈轨道呈 ，包括，包括 3个轨道；个轨道；d轨道包括轨道包括 个轨道；个轨道；f轨道包括轨道包括 个轨道。个轨道。球形球形1纺锤形纺锤形cpx、py、pz 75 (3)电子填充规律：电子填充规律：多电子原子中，电子填充原子轨道时，按照能量多电子原子中，电子填充原子轨道时，按照能量 的顺序填充。原子轨道能量的高低存在如下规律：的顺序填

6、充。原子轨道能量的高低存在如下规律：处于相同电子层的原子轨道能量的高低：处于相同电子层的原子轨道能量的高低：。形状相同的原子轨道能量的高低：形状相同的原子轨道能量的高低：。电子层和形状相同的原子轨道的能量相等，如电子层和形状相同的原子轨道的能量相等，如 (其他合理均可其他合理均可)轨道的能量相等。轨道的能量相等。由低到由低到nsnpndnf1s2s3s4s2px、2py、2pz高高(4)自旋运动：自旋运动：原子核外电子有两种原子核外电子有两种“自旋自旋”运动状态，通常用运动状态，通常用 和和 表示。表示。三、原子核外电子的排布三、原子核外电子的排布1能量最低原理能量最低原理 原子核外电子先占据

7、原子核外电子先占据 的轨道，然后依次进入的轨道，然后依次进入 的轨道，这样使整个原子处于的轨道，这样使整个原子处于 的能量状态。的能量状态。2泡利不相容原理泡利不相容原理 一个原子轨道上最多容纳一个原子轨道上最多容纳 个电子，且自旋方向个电子，且自旋方向 。能量低能量低能量较高能量较高最低最低相反相反两两 3洪特规则洪特规则 当电子排布在当电子排布在 的的 轨道时，总是优先轨道时，总是优先 ，而且自旋方向，而且自旋方向 。4基态原子核外电子排布的轨道顺序基态原子核外电子排布的轨道顺序 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d。能量相同能量相同不同不同分占不同轨道分占不同轨道相同

8、相同5描述方式描述方式(1)电子排布式：氧原子的电子排布式电子排布式：氧原子的电子排布式1s22s22p4。(2)轨道表示式：氧原子的轨道表示式轨道表示式：氧原子的轨道表示式 2p2s1s。1判断下列说法是否正确？判断下列说法是否正确？(1)卢瑟福被称为卢瑟福被称为“原子之父原子之父”，他完美地解释了原子的，他完美地解释了原子的真正结构。真正结构。()(2)玻尔原子结构假说指出当电子吸收了能量后会从能玻尔原子结构假说指出当电子吸收了能量后会从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道，并发射出光子。量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道，并发射出光子。()(3)电子云示意图中小黑点代表电子，小黑点越密说明电

9、子云示意图中小黑点代表电子，小黑点越密说明该区域出现的电子越多。该区域出现的电子越多。()(4)原子轨道不同，能量一定不同。原子轨道不同，能量一定不同。()(5)电子层越多，所含的原子轨道数目越多，可容纳的电子电子层越多，所含的原子轨道数目越多，可容纳的电子数也就越多。数也就越多。()(6)所有所有s轨道电子能量比轨道电子能量比p轨道电子能量要低。轨道电子能量要低。()(7)洪特规则指的是电子尽可能分占不同的轨道，且自旋方洪特规则指的是电子尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相反。向相反。()(8)周期表中所有元素原子核外电子排布均遵守原子核外电周期表中所有元素原子核外电子排布均遵守原子核外电子排

10、布的轨道能量顺序。子排布的轨道能量顺序。()解析：解析：(1)卢瑟福有核模型并没有完美解释原子结构，玻卢瑟福有核模型并没有完美解释原子结构，玻尔结合普朗克理论和卢瑟福模型解释了氢原子线状光谱，尔结合普朗克理论和卢瑟福模型解释了氢原子线状光谱，但无法解释多电子原子的光谱，后来被量子力学有关理但无法解释多电子原子的光谱，后来被量子力学有关理论取代后才较完美地解释原子的真正结构。论取代后才较完美地解释原子的真正结构。(2)电子吸收能量后从能量较低的轨道跃迁到能量较高的电子吸收能量后从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，也不会发射光子。轨道，也不会发射光子。(3)小黑点代表在该区域出现的机会。小黑点代

11、表在该区域出现的机会。(4)同一电子层相同形状的轨道在各个空间能量相同，如同一电子层相同形状的轨道在各个空间能量相同，如3px、3py、3pz能量相同。能量相同。(5)电子层为电子层为n的原子轨道数目为的原子轨道数目为n2，最多容纳的电子数为，最多容纳的电子数为2n2。(6)3s能量比能量比2p高，高，4s能量比能量比3p高。高。(7)自旋方向相同。自旋方向相同。(8)第第4、5、6、7周期的某些元素不符合轨道能量顺序。周期的某些元素不符合轨道能量顺序。答案：答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)答案：答案：(2)1s22s22p63s23p64s1或或Ar4s12p2s1s(

12、3)2填空题填空题(1)钠原子的原子结构示意图钠原子的原子结构示意图_。(2)钾原子的电子排布式钾原子的电子排布式_。(3)碳原子的轨道表示式碳原子的轨道表示式_。3连线题：将下列电子排布式与相应元素连接起来。连线题：将下列电子排布式与相应元素连接起来。A1s22s22p63s1MgB1s22s22p63s23p63d64s2 BrCNe3s2 NaDAr3d104s24p5 Fe答案：答案：A，B，C，D4某元素原子序数为某元素原子序数为33，请回答：，请回答：(1)此元素原子的质子总数是此元素原子的质子总数是_，有，有_个个电子。电子。(2)有有_个电子层，个电子层，_个原子轨道。个原子轨

13、道。(3)它的电子排布式为它的电子排布式为_，轨，轨道表示式为道表示式为_。解析：解析：元素原子的核外电子数质子数原子序数，得出元素原子的核外电子数质子数原子序数，得出(1)的答案。由电子排布轨道顺序得出其电子排布式：的答案。由电子排布轨道顺序得出其电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p3，得出，得出(2)的答案：共的答案：共1131351318个原子轨道个原子轨道(s：1个轨道；个轨道；p：3个轨道；个轨道；d：5个轨道个轨道)。3d 4s 4p答案：答案：(1)3333(2)418(3)1s22s22p63s23p63d104s24p3Ar1电子层与原子轨道类型的关系

14、电子层与原子轨道类型的关系 第第n电子层中有电子层中有n种类型原子轨道，如种类型原子轨道，如K层有层有s轨道，轨道，L层层有有s、p轨道，轨道，M层有层有s、p、d轨道。轨道。2各原子轨道类型与原子轨道数的关系各原子轨道类型与原子轨道数的关系 s、p、d、f轨道分别有轨道分别有1、3、5、7个轨道。个轨道。3电子层、原子轨道、电子数关系电子层、原子轨道、电子数关系电子层电子层一一二二三三四四符号符号KLMN原子轨道原子轨道1s 2s 2p 3s 3p 3d4s 4p 4d 最多电子数最多电子数2262 6 102 6 10 144各原子轨道能量高低各原子轨道能量高低1s2s2p3s3p4s3d

15、4p5s4d5p，原子轨道能量高低即为核外电子排布轨道顺序。原子轨道能量高低即为核外电子排布轨道顺序。例例1下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是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，故称电子云电子云 Bs轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动 Cp轨道呈纺锤形，随着电子层的增加，轨道呈纺锤形，随着电子层的增加，p原子轨道也在原子轨道也在增多增多 D与与s电子原子轨道相同，电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随电子原子轨道的平均半径随电子层

16、的增大而增大电子层的增大而增大 解析解析A项电子云是一种形象化描述，一个小黑点不项电子云是一种形象化描述，一个小黑点不代表一个电子，电子云的疏密代表电子在那里出现的概率的代表一个电子，电子云的疏密代表电子在那里出现的概率的大小；大小；B项原子轨道是电子出现的概率约为项原子轨道是电子出现的概率约为90%的空间轮廓；的空间轮廓；C项项s电子的原子轨道呈球形对称，电子的原子轨道呈球形对称，ns各有各有1个原子轨道；个原子轨道；p电电子的原子轨道呈纺锤形，子的原子轨道呈纺锤形，np各有各有3个原子轨道，相互垂直个原子轨道，相互垂直(用用px、py、pz表示表示)；nd各有各有5个原子轨道；个原子轨道；

17、nf各有各有7个原子轨道。个原子轨道。n越大，离核越远，能量越高，电子云越来越向更大的空间越大，离核越远，能量越高，电子云越来越向更大的空间扩展，原子轨道的平均半径逐渐增大。扩展，原子轨道的平均半径逐渐增大。答案答案D 每个电子层轨道总数为每个电子层轨道总数为n2个，每个轨道容纳个，每个轨道容纳2个电个电子，所以每个电子层最多容纳的电子数为子，所以每个电子层最多容纳的电子数为2n2个。个。1能量最低原理能量最低原理 原子核外电子总是优先占有能量低的轨道，然后依次进原子核外电子总是优先占有能量低的轨道，然后依次进入能量高的轨道，这样使整个原子处于能量最低的状态。入能量高的轨道，这样使整个原子处于

18、能量最低的状态。2泡利原理泡利原理 每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋方向相反的电子。每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋方向相反的电子。如如2s轨道上的电子排布为轨道上的电子排布为 ，不能表示为，不能表示为 。2s2s3洪特规则洪特规则 (1)基态原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电基态原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。如子的能量最低。如2p3的电子排布为的电子排布为 ，不能表示为，不能表示为 或或 2p 2p 2p 4构造原理构造原理 随着原子核电荷数的

19、递增，绝大多数元素的原子核随着原子核电荷数的递增，绝大多数元素的原子核外电子排布将遵循如下图所示的排布顺序。这个排布顺外电子排布将遵循如下图所示的排布顺序。这个排布顺序被称为构造原理。序被称为构造原理。不同电子层的轨道的能量有交错，如不同电子层的轨道的能量有交错，如E4sE3d。存在如。存在如下规律：下规律：ns(n2)f(n1)dnp。答案答案(1)A(2)D(3)BC1核外电子排布与周期的关系核外电子排布与周期的关系点此进入点此进入 (1)电子层离核越远，能量越高，每个电子层有与电子电子层离核越远，能量越高，每个电子层有与电子层数相等的原子轨道类型，依次用层数相等的原子轨道类型，依次用s、p、d、f等表示。等表示。(2)s轨道呈球形、轨道呈球形、p轨道呈纺锤形，轨道呈纺锤形，s、p、d、f拥有的拥有的原子轨道数分别为原子轨道数分别为1、3、5、7。(3)电子进入原子轨道的顺序为：电子进入原子轨道的顺序为：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p (4)氮原子的核外电子排布氮原子的核外电子排布 原子结构示意图：原子结构示意图：电子排布式：电子排布式：1s22s22p3 轨道表示式：轨道表示式：点此进入点此进入