苏教版选修3 原子核外电子的运动 学案.doc

第一单元原子核外电子的运动学习要求学习要点1进一步认识卢瑟福和玻尔的原子结构模型。2了解原子核外电子的运动状态。3了解原子核外电子排布所遵循的原理，知道原子轨道能量顺序。4能用电子排布式表示136号元素原子的核外电子排布。5知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。1原子核外电子的运动状态，电子云、电子层(能层)、原子轨道(能级)的含义。2知道电子层、能级的含义，能用电子排布式表示136号元素原子的核外电子排布。一、人类对原子结构的认识1原子是由原子核和核外电子构成的，原子核由_和_构成。质子带_电荷，核外电子带_电荷，中子_电荷，质子数_核外电子数，故原子呈电中性。2构成原子的微粒之间数量关系：质子数核外电子数_。质量数_。3卢瑟福被称为“_”。4玻尔根据量子力学提出了原子结构模型。(1)原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，这些轨道称为_。核外电子在原子轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。(2)不同的原子轨道具有不同的能量，原子轨道的能量变化是_的。(3)原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生_。5原子核外电子的运动特点(1)原子核外电子以极高的速度、在极小的空间内做永不停止的运动。(2)核外电子的运动_宏观物体所具有的运动规律(不能测出在某一时刻的位置、速度，即不能描画出它的运动轨迹)。描述核外电子运动通常采用_的方法电子云。注意：电子云是人们形象地描述_。电子云图通常是用小黑点的_来描述电子在原子核外空间出现的机会的大小所得到的图形。预习交流1用电子云描述核外电子运动时，1个小黑点是不是表示1个电子或电子在此出现过一次？二、原子核外电子的运动特征1电子层(1)划分标准根据电子的_和_不同，认为原子核外电子处于不同的电子层。(2)表示方法能量由低到高，离核由近到远电子层序数123456电子层符号klmnop2原子轨道(1)含义用量子力学描述电子在原子核外空间运动的_。(2)符号形状及伸展方向表示spdf形状球形纺锤形伸展方向1357(3)轨道的能量高低比较原子轨道能量高低同电子层上的原子轨道ns_np_nd_nf形状相同的原子轨道1s_2s_3s_4s电子层数相同，形状也相同的原子轨道2px_2py_2pz(4)各电子层轨道数和最多容纳的电子数电子层1234n原子轨道1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f 轨道数目1131351357n24916可容纳的电子数目2818322n23自旋运动原子核外电子有两种不同的自旋状态，通常用“_”和“_”表示。三、原子核外电子的排布1核外电子排布遵循的原理2表示方法(1)电子排布式如：铝原子的电子排布式为_或_。溴原子的电子排布式为_或_。(2)轨道表示式用“”表示一个_，用“_”、“_”表示_不同的电子。如：氧原子的轨道表示式为_。磷原子的轨道表示式为_。(3)外围电子排布式在化学反应中，一般是原子的外围电子发生变化(主族元素的外围电子就是_)。如氯原子的外围电子排布式为_。预习交流2根据原子核外电子排布原则分析，为什么原子核外电子的最外层不超过8个，次外层不超过18个？四、原子光谱原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。处于最低能量的原子叫做_原子。当基态原子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成_原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量。光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称_。许多元素就是通过原子光谱被发现的。在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为_。在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点答案：预习导引一、1质子中子正负不带等于2原子序数核电荷数质子数中子数3原子之父4(1)原子轨道(2)不连续(3)跃迁5(2)不遵循统计电子在原子核外空间出现的机会的大小疏密预习交流1：答案：电子质量很小，运动速度很快，人们无法准确测定电子在某一时刻的运动方向和速度，故人们用统计图示的方法形象地描绘电子在原子核外空间出现机会的大小，用小黑点表示电子在某一空间出现的机会，形象的称为电子云。但小黑点不表示1个电子或电子在此出现过一次。二、1(1)能量差异主要运动区域2(1)主要区域(3)3三、1能量最低能量较高最低不同不同的原子轨道相同2(1)电子数原子轨道1s22s22p63s23p1ne3s23p11s22s22p63s23p63d104s24p5ar3d104s24p5(2)原子轨道自旋方向(3)最外层电子3s23p5预习交流2：答案：由原子核外电子排布原则可知，在电子填充过程中，最外层最多填满s轨道和p轨道。而s轨道有1个原子轨道，p轨道有3个原子轨道，根据泡利不相容原理知4个原子轨道最多容纳8个电子，故原子最外层最多不超过8个电子。同理可分析次外层不超过18个电子。而k为最外层时，最多2个电子。四、基态激发态原子光谱光谱分析1电子层和原子轨道下列有关认识正确的是()。a各原子轨道中的轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7b各电子层的原子轨道都是从s轨道开始至f轨道结束c各电子层含有的轨道数为n1d各电子层含有的电子数为2n2个(1)“3p2表示3p轨道有两个轨道”，这个说法正确吗？(2)“各电子层含有的轨道数为n2个”，对吗？1电子层和原子轨道的组成关系(1)电子层距核由近及远依次为k、l、m、n、o、p、q(2)多电子原子中，同一电子层上的电子能量可能不同，还可以分成不同轨道，用符号s，p，d，f表示。2原子轨道(1)原子轨道是核外电子运动的空间区域，每个电子层上的轨道数目为n2个。(2)每个原子轨道上最多可容纳2个电子。(3)每个电子层上最多容纳的电子数为2n2个。2基态原子核外电子排布的规律主族元素的原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子。下列各原子或离子的电子排布式错误的是()。aca2：1s22s22p63s23p6bo：1s22s23p4ccl：1s22s22p63s23p6dar：1s22s22p63s23p6由构造原理解释，原子的各能层上所能容纳的电子数最多为2n2个，最外层电子数不超过8个，次外层电子数不超过18个，倒数第三层电子数不超过32个，请举例说明。基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序轨道类型相同时，电子层数愈大，原子轨道能量愈高，如e3pe2p。电子层数相同时，按轨道类型s、p、d、f能量升高，如e3de3pe3s。电子层数和轨道类型均不同时，原子中的价电子在外层分布时存在原子轨道能量交错现象。如e4se3de4p，e5se4de5p。3核外电子排布的表示法与书写按要求填空：(1)cu的原子结构示意图为_。(2)p的外围电子排布式为_。(3)fe的电子排布式为_。(4)n的轨道表示式为_。(5)x元素的外围电子排布式是4s24p5，x的元素符号是_。原子核外电子排布的表示方法有哪些？请举例说明。(1)电子排布式的书写元素符号；轨道符号；轨道顺序按电子层由里到外和s、p、d、f的顺序；电子个数(右上角标出)。(2)轨道表示式的书写格式元素符号；轨道框(一个轨道一个框，能量相同的轨道连在一起)；电子自旋状态(用“”“”表示)；轨道符号(标在轨道框下面)。1下列有关核外电子的运动状态的说法中错误的是()。a电子亚层(能级)是描述电子运动的电子云形状b只有在电子层、电子亚层(能级)、电子云的伸展方向及电子的自旋都确定时，电子的运动状态才能确定下来c必须在b项所述四个方面都确定时，才能决定组成每一能层的最多轨道数d电子云伸展方向与能量大小是无关的2对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是()。a电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量b电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线c氖原子获得电子后转变成发出红光的物质d在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应3比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低。(1)1s,3d(2)3s,3p,3d(3)2p,3p,4p4下列原子的外围电子排布式(或外围轨道表示式)中，哪一种状态的能量较低？试说明理由。(1)氮原子：(2)钠原子：a3s1b3p1(3)铬原子：a3d54s1b3d44s2(4)碳原子：5四种元素x、y、z、w位于元素周期表的前四周期，已知它们的核电荷数依次增加，且核电荷数之和为51；y原子的l层p轨道中有2个电子；z与y原子的价层电子数相同；w原子的l层电子数与最外层电子数之比为41，其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为51。(1)y、z可分别与x形成只含一个中心原子的共价化合物a、b，它们的分子式分别是_、_。(2)w的元素符号是_，其2价离子的核外电子排布式是_。提示：用最精炼的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记。知识精华技能要领答案：活动与探究1：a解析：各电子层的轨道数等于其所处的电子层数的平方，即当n1时，它只有1个s轨道，当n2时，它有4个轨道，1个s轨道和3个p轨道，所以b、c均错误。每个电子层最多容纳的电子数为2n2个，而不是每个电子层含有电子数一定为2n2个，d错误。思考与交流：答案：(1)错误。3p2表示3p轨道上有两个电子。(2)正确。各电子层最多容纳的电子数为2n2个，而一个轨道最多容纳的电子数为2个，所以，各电子层含有的轨道数为n2个。活动与探究2：b解析：核外电子的排布要遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。对于各电子层原子轨道的数目和可容纳的电子数为：电子层原子轨道类型原子轨道数目可容纳电子数11s1222s、2p4833s、3p、3d91844s、4p、4d、4f1632nn22n2题目中o的电子排布式应为1s22s22p4。思考与交流：答案：由构造原理解释：最外层为k层时，电子数最多为2个(1s2)；最外层为l层时，电子数最多为8个(2s22p6)；最外层为m层时，电子数最多为8个(3s23p6)类推出最外层电子不超过8个。最外层为第六电子层时，次外层的电子数最多为18(5s25p65d10)，倒数第三层的电子数最多为32(4s24p64d104f14)；最外层为第七电子层时，次外层的电子数最多为18(6s26p66d10)；倒数第三层的电子数最多为32(5s25p65d105f14)类推出次外层电子不超过18个，倒数第三层电子不超过32个。活动与探究3：答案：(1)(2)3s23p3(3)1s22s22p63s23p63d64s2(4)(5)br解析：本题主要考查核外电子排布的常用表示方法，电子排布式应是这些方法的基础。cu的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1，所以其原子结构示意图是；p的外围电子排布式为3s23p3；fe的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2；n的电子排布式为1s22s22p3，所以其轨道表示式是。x元素出现了4p层，说明3d层已经排满，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，原子序数是35，为溴元素。思考与交流：答案：(1)原子结构示意图：如11na的原子结构示意图为，表示原子核外各电子层上排布的电子数。(2)电子排布式：电子排布式是用核外电子分布的能级及各能级上的电子数表示电子排布的式子。如铝原子的电子排布式是1s22s22p63s23p1，钙原子的电子排布式是1s22s22p63s23p64s2。简化电子排布式：将电子排布式中的内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加方括号来表示而得到的式子称为简化电子排布式。如碳、钠、钙的简化电子排布式分别为he2s22p2、ne3s1、ar4s2。(3)轨道表示式：将每一个原子轨道用1个方框表示，在方框内标明基态原子核外电子分布的式子称为轨道表示式。例如，o、na的轨道表示式分别为：o：na：当堂检测1c解析：原子核外电子运动的空间里，不同区域离核的远近不同，电子能量不同，据此分成不同的能层。同一能层上的电子又依据其能量差异和电子云的形状不同分为不同能级，同一能级上的电子能量相同，但电子云的空间伸展方向不同(s、p、d、f电子云分别有1、3、5、7个伸展方向)，电子的运动状态由量子力学理论的四个量子数来描述，所以a、b、d三项都是正确的。由于每一能层的最多轨道数与电子的自旋无关，所以c项错误。2a解析：解答该题的关键是明确基态原子与激发态原子的相互转化及其转化过程中的能量变化和现象。在电流作用下，基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高能级，变为激发态原子，这一过程要吸收能量，不会发出红色光；而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将释放能量，从而产生红色光，故a项正确。3答案：(1)e1se3d(2)e3se3pe3d(3)e2pe3pe4p解析：在多电子原子中， 电子填充原子轨道时，原子轨道能量的高低存在如下规律：相同电子层上原子轨道能量的高低：nsnpndnf。形状相同的原子轨道能量的高低：1s2s3s4s电子层和形状相同的原子轨道的能量相等，如2px、2py、2pz轨道的能量相等。4答案：(1)b；a中原子的外围电子排布违反了洪特规则。(2)a；b中原子的外围电子排布违反了能量最低原理。(3)a；b中原子的外围电子排布违反了洪特规则。(4)a；b中原子的外围电子排布违反了洪特规则。解析：本题考查的是核外电子排布所遵循的原理(或规则)方面的知识。根据洪特规则，电子在能量相同的各个轨道上排布时尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，故(1)选b，(4)选a。根据能量最低原理，核外电