山东省泰安市肥城市第三中学高中化学 量子力学对原子核外电子运动状态的描述学案 鲁科版选修4.doc

山东省泰安市肥城市第三中学高中化学 量子力学对原子核外电子运动状态的描述学案 鲁科版选修4学习内容学习指导即时感悟学习目标：1.初步认识原子结构的量子力学模型，知道原子中单个电子的空间运动状态用原子轨道来描述。2.进一步认识原子轨道的能量是量子化的，而且原子轨道的能量用能级来描述。3. 了解原子轨道的图象是原子轨道在空间的一种形象化表示，会辨认不同的原子轨道示意图；知道“电子云”是对电子在空间单位体积里出现概率大小的形象化描述。学习重点：正确书写能级符号及原子轨道符号学习难点：从能级和概率两个角度认识核外电子运动的特点【回顾预习】一、回顾必修中学习的原子核外电子排布规律：1.(1)原子核外的电子是_排布的，研究表明已知原子的核外电子共分为_个电子层，也可称为能层，分别为：第 一、 二、 三、 四、 五、 六、 七电子层符号表示 、 、 、 、 、 、 能量由低到高(2)原子核外各电子层最多容纳 个电子。(3)原于最外层电子数目不能超过 个(k层为最外层时不能超过 个电子)。(4)次外层电子数目不能超过 个(k层为次外层时不能超过 个)，倒数第三层电子数目不能超过 个。 2.核外电子总是尽量先排布在能量较 的电子层，然后由 向 ，依次排布在能量逐步 的电子层(能量最低原理)。3.常用原子结构示意图表示原子核外电子排布例如： 钠原子有 个电子，分布在 个不同的电子层上，每层分别有 个电子。钠原子结构示意图为： 氯原子有 个电子，分布在 个不同的电子层上，每层分别有 个电子。氯原子结构示意图为： 二、阅读教材p4联想质疑，思考钠原子光谱由n=4的状态跃迁到n=3的状态，会产生多条谱线，以上事实能用玻尔理论解释吗？指出玻尔原子模型的成功之处及局限性。【自主合作探究】探究一、原子轨道、能级原子轨道原理 方法 技巧主量子数n主量子数n即电子层。在氢原子中根据电子离原子核的远近和能量的高低，分为若干电子层。一般来说，主量子数n越大，处于该层的电子离原子核越远、能量越高。n 取值: 符号： 能级（角量子数）角量子数即能级。处于同一电子层上的电子能量也不尽相同，根据这种能量差异，一个电子层分为一个或若干个能级。请写出下列电子层各有哪几个能级：k：_ _l：_ _m：_ _n：_ _原子轨道（磁量子数m）当氢原子由n=2跃迁到n=1，可以观察到两条靠得很近的谱线，用角量子数无法解释这个现象，因此还必须引入新的量子数。磁量子数即原子轨道个数。原子轨道是指一个电子空间运动状态。根据光谱现象，科学家发现外磁场存在时同一能级电子空间运动状态不尽相同，一个能级包含着一个或若干个原子轨道。原子轨道的表示方法s能级只有_个原子轨道，可表示为s。p能级有_个原子轨道，可表示为 。d能级有_个原子轨道，f能级有_个原子轨道。对于第n层的s轨道，可记作_，对于第n层的3个p轨道，可记作_。自旋运动状态（自旋磁量子数ms）氢原子上的电子由n=2的状态跳回到n=1的状态，会产生两条靠得很近的谱线，为什么？自旋磁量子数ms表示同一轨道中电子的两种自旋状态探究二、原子轨道的图形描述1.描述对象：2.用什么方式表示：3.意义：4.在三维空间的分布特点：s轨道 、p轨道 、d轨道 探究三、电子云1.概念：2.意义：3.注意：(1)电子云是一种对原子核外电子运动状态形象化描述的方法，而不是一个具体的实物。(2)电子云图中的一个小黑点代表的不是一个电子，而是表示电子出现过一次。(3)s能级的电子云图呈球形对称，而且离核越近，单位体积内电子出现的概率越大，电子云越密集。p能级的原子轨道的电子云呈哑铃形（或纺锤形），在空间的分布分别沿x、y、z方向。【例题讲解】例1、下列各电子层中不包含d能级的是an电子层 bm电子层 cl电子层 dk电子层例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，有自旋相反的两个轨道。(3) 主量子数为3时，有3s、3p、3d、3f四条轨道。【当堂达标】1下列电子层中，原子轨道的数目为4的是 （ ）ak层 bl层 cm层 dn层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 p轨道电子云形状正确叙述为( )a. 球形对称 b. 对顶双球c. 极大值在x、y、z轴上的哑铃形 d. 互相垂直的花瓣形4下列说法中正确的是 ( )a一个原子轨道上只能有一个电子b处在同一原子轨道上的电子运动状态完全相同c处在同一电子层上的电子（基态）能量一定相同d处在同一能级中的电子（基态）能量一定相同5如果每个轨道只能容纳2个电子，那么l电子层最多可容纳的电子数为 ( )a3个b8个 c9个 d18个6以下各能级能否存在？如果能存在，各包含多少个轨道？ （1）2s （2）2d （3）4p （4）5d【反思提升】【作业】教材p9习题【拓展延伸】1观察1s轨道电子云示意图，判断下列说法正确的是（ ）a一个小黑点表示1个自由运动的电子b1s轨道的电子云形状为圆形的面c电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转d1s轨道电子云小黑点的疏密表示电子在某一位置出现机会的多少2对于钠原子的第3层电子的p轨道3px、3py、3pz间的差异，下列几种说法中正确的是（ ）a电子云形状不同 b原子轨道的对称类型不同c电子（基态）的能量不同 d电子云空间伸展的方向不同33d能级中原子轨道的主量子数为 ，该能级的原子轨道最多可以有 种空间取向，如果每个轨道只能容纳2个电子，该能级最多可容纳 个电子。4不同原子轨道在三维空间的轮廓图形只由_量子数决定。5原子在正常或稳定状态时，电子尽可能处于能量最低的轨道，这种状态称为_；电子受激发