資源簡介

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第一章
原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第一節(jié)　原子結(jié)構(gòu)
第1課時　原子核外電子的運動狀態(tài)
內(nèi)容索引
學(xué)習(xí)目標(biāo)
活動方案
課堂反饋
學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)
1. 認識有關(guān)原子模型的歷史發(fā)展過程，學(xué)習(xí)原子結(jié)構(gòu)的玻爾模型和電子云模型。
2. 知道核外電子根據(jù)能量的不同，可處于不同的能層和能級。
3. 了解電子云和原子軌道的含義。
活 動 方 案
1. 原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展經(jīng)歷了道爾頓模型(1803年)、湯姆孫模型、盧瑟福模型、玻爾模型和電子云模型五個階段。原子模型依據(jù)科學(xué)實驗和理論分析的不斷發(fā)展而逐步發(fā)展和完善。其中湯姆孫和盧瑟福分別有如下的實驗和發(fā)現(xiàn)：
1897年湯姆孫發(fā)現(xiàn)陰極射線是帶負電的粒子，最先提出電子，電子體積很小，質(zhì)量只有氫原子質(zhì)量的約二千分之一。
1909年，漢斯·蓋革和恩斯特·馬斯登(Jishi.Y)在歐內(nèi)斯特·盧瑟福指導(dǎo)下，用α射線轟擊薄金箔，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的α粒子(帶正電)都暢通無阻地穿過，偏轉(zhuǎn)角度很小，大約有1/8 000 的α粒子會發(fā)生大于90°甚至等于150°的大角散射，極少數(shù)被反彈回去。
請分別說明原子結(jié)構(gòu)的道爾頓模型、湯姆孫模型和盧瑟福模型。
活動一：回顧已經(jīng)學(xué)習(xí)的原子模型和結(jié)構(gòu)的有關(guān)知識
【答案】 道爾頓模型：化學(xué)元素由不可分的基本微粒——原子構(gòu)成，原子在一切化學(xué)變化中是不可再分的最小單位。同種元素的原子性質(zhì)和質(zhì)量都相同，不同元素原子的性質(zhì)和質(zhì)量各不相同。
湯姆孫模型：原子是球體，一個平均分布著正電荷的粒子球，帶負電的電子鑲嵌在球內(nèi)，中和了正電荷，整個原子顯中性。
盧瑟福模型：原子的中心有個原子核，體積很小，但是質(zhì)量很大，帶正電荷，電子像太陽系的行星圍繞太陽轉(zhuǎn)那樣，圍繞著原子核旋轉(zhuǎn)。
2. 原子是由哪些粒子構(gòu)成的？原子核是由哪些粒子構(gòu)成的？元素的種類取決于哪一種粒子的數(shù)目？
【答案】 原子由原子核和核外電子構(gòu)成。原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成。元素的種類取決于質(zhì)子的數(shù)目。
3. 原子中的質(zhì)子數(shù)、核外電子數(shù)、中子數(shù)、核電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)之間有哪些定量關(guān)系？
【答案】 核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)。質(zhì)量數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)。
1. 閱讀下列資料，并回答問題。
玻爾在前人研究的基礎(chǔ)上，進一步提出原子結(jié)構(gòu)的玻爾模型：電子在一定能量的軌道上運動；正常情況下電子在離核較近、能量較低的軌道上運動，獲得能量后可以躍遷到離核較遠、能量較高的軌道上運動，也可以再躍遷回來。
依據(jù)玻爾模型，將核外電子按能量不同分為不同能層，能層越高，電子的能量越高。同一能層的電子，還被分為不同能級，多電子原子中，同一能層各能級按s能級、p能級、d能級、f能級的順序逐漸升高。核外電子的能層、能級及最多容納電子數(shù)如下表所示。
活動二：認識原子結(jié)構(gòu)的玻爾模型
能層 一 二 三 四 五 六 七
符號 K L M N O P Q
所能容納的 最多電子數(shù) 2 8 18 32 50 72 98
能級 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p …… …… ……
所能容納的 最多電子數(shù) 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 …… …… ……
(1) 能層序數(shù)(n)與電子的能量高低是什么關(guān)系？原子核外電子每一能層所能容納的最多電子數(shù)與能層序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系？
【答案】 一般而言，n越大，電子離核的平均距離越遠，電子具有的能量越高。每個電子層所能容納的最多電子數(shù)為2n2。
(2) 每個能層所具有的能級數(shù)與能層序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系？s、p、d、f能級上最多所能容納的電子數(shù)分別是多少？
【答案】 每個能層的能級數(shù)等于能層序數(shù)(n)。s、p、d、f能級上最多所能容納的電子數(shù)分別是2、6、10、14。
(3) 比較4s、4p、4d、4f能級中電子能量的高低。
【答案】 E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f)
2. 電子排布式可以表示核外電子在不同能層、能級的排布情況。能級符號右上角的數(shù)字表示該能級的電子數(shù)。觀察示例，然后寫出指定基態(tài)原子的電子排布式。
例：H的基態(tài)電子排布式為1s1；B的基態(tài)電子排布式為1s22s22p1；S的基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s23p4。
分別寫出N、Ne、Na、Cl的基態(tài)原子的電子排布式。
【答案】 N的基態(tài)電子排布式為1s22s22p3；Ne的基態(tài)電子排布式為1s22s22p6；
Na的基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s1；Cl的基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s23p5。
1. 閱讀下列資料，并回答問題。
活動三：認識原子結(jié)構(gòu)的電子云模型
圖1　氫原子的1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布圖
圖2　電子云輪廓圖的繪制過程
圖3　同一原子的s電子的電子云輪廓圖
(1) 圖1中的小黑點是什么？小黑點越密，其表達的含義是什么？
【答案】 小黑點是1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度的形象描述。小黑點越密，表明概率密度越大。
(2) s電子云的輪廓圖為什么形狀？同一原子不同能層s電子云有什么異同？
【答案】 為球形。形狀均為球形，但半徑：1s＜2s＜3s＜4s。
(3) 圖4所示為p電子云的輪廓圖，右下標(biāo)x、y、z分別是電子云在直角坐標(biāo)系中的取向。
①p電子云輪廓像什么物體？
【答案】 啞鈴。
②p電子云在空間上有幾個取向、相互關(guān)系如何？
【答案】 3個取向、相互垂直。
圖4　px、py、pz的電子云輪廓圖
2. 量子力學(xué)把電子在原子核外的一個空間運動狀態(tài)稱為一個原子軌道。常用電子云輪廓圖的形狀和取向表示原子軌道的形狀和取向。下表所示為1～4能層的能級、原子軌道數(shù)和原子軌道名稱。
能層 能級 原子軌道數(shù) 原子軌道名稱
一 1s 1 1s
二 2s 1 2s
2p 3 2px、2py、2pz
三 3s 1 3s
3p 3 3px、3py、3pz
3d 5 ……
四 4s 1 4s
4p 3 4px、4py、4pz
4d 5 ……
4f 7 ……
……
(1) s、p、d、f能級各含有多少原子軌道？
【答案】 1、3、5、7。
(2) 預(yù)測每個原子軌道中各含有多少電子？
【答案】 2個。
課 堂 反 饋
2
4
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1
3
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8
1. 下列能層中，不包含d能級的是( 　　)
A. K　　　　　　　　 B. Q　　　　　　　　
C. M　　　　　　　　 D. N
【解析】 K能層是第一能層，只有1個1s能級，不包含d能級，A符合題意；Q能層是第七能層，含有7個能級，分別是7s、7p、7d、7f等能級，包含d能級，B不符合題意；M能層是第三能層，含有3個能級，分別是3s、3p、3d能級，包含d能級，C不符合題意；N能層是第四能層，含有4個能級，分別是4s、4p、4d、4f能級，包含d能級，D不符合題意。
【答案】 A
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2. 符號為N的能層最多能容納的電子數(shù)為( 　　)
A. 18　　　　　　　　 B. 32　　　　　　　　
C. 50　　　　　　　　 D. 72
【解析】 符號為N的能層是第四能層，每一能層最多所能容納的電子數(shù)為2n2，故N層最多能容納的電子數(shù)為2×42＝32。
【答案】 B
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8
1
3. 下列有關(guān)電子云和原子軌道的說法正確的是( 　　)
A. 原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱電子云
B. s能級的原子軌道呈球形，處在該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運動
C. p能級的原子軌道呈啞鈴形，隨著能層的增加，p能級原子軌道也在增多
D. 與s電子的原子軌道相同，p電子的原子軌道的平均半徑也隨能層的增大而增大
2
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1
【解析】 原子核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧，而不是電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍，A錯誤；處在s能級原子軌道上的電子，出現(xiàn)在球形內(nèi)空間的概率為90%，B錯誤；無論是2p、3p、4p、5p，能級中原子軌道數(shù)目不變(都是3)，只是能量增加，C錯誤。
【答案】 B
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3
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8
4. 某元素基態(tài)原子核外電子處于三個不同的能級，且每個能級中所含電子數(shù)相同。該元素是( 　　)
A. Li B. C
C. Mg D. S
1
【答案】 B
2
4
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3
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8
5. 下列敘述正確的是( 　　)
A. 能級就是電子層
B. 每個能層最多可容納的電子數(shù)是2n2
C. 同一能層中的不同能級的能量高低相同
D. 不同能層中的s能級的能量高低相同
1
【解析】 能層是電子層，能級是電子能級，A錯誤；每個能層最多可容納的電子數(shù)是2n2，但最外層不超過8個電子，次外層不超過18個電子，倒數(shù)第三層不超過32個電子，排列電子時這幾條規(guī)律都要考慮，B正確；同一能層的不同能級能量不同，且按s、p、d…規(guī)律依次增大，C錯誤；不同能層中的s能級的能量高低不同，能層數(shù)越大，其s能級的能量越高，D錯誤。
【答案】 B
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6. K層有______個能級，用符號表示為________；L層有______個能級，用符號表示為______________；M層有______個能級，用符號分別表示為____________________。由此可推知，n能層最多可能有____個能級，能量最低的兩個能級的符號分別表示為______________，它們的原子軌道電子云形狀分別為________、__________。
1
1
1s
2
2s、2p
3
3s、3p、3d
n
ns、np
球形
啞鈴形
2
4
5
3
7
6
8
7. 下圖是s能級和p能級的電子云輪廓圖，試回答問題。
(1) s電子云輪廓圖呈______形，每個s能級有______個原子軌道；p電子云輪廓圖呈________________形，每個p能級有______個原子軌道，其能量________(填“相等”或“不等”)。
1
【解析】 ns能級各有1個軌道，np能級各有3個軌道，s電子的原子軌道都是球形的，p電子的原子軌道都是啞鈴狀的，每個p能級有3個原子軌道，它們相互垂直，分別以px、py、pz表示，它們的能量完全相等。
球
1
啞鈴(紡錘)
3
相等
2
4
5
3
7
6
8
(2) 元素X的原子最外層電子排布式為nsnnpn＋1，原子中能量最高的是________電子，其電子云在空間有______________________方向；X
元素的元素符號是______，它的簡單氫化物的電子式是________。
1
【解析】 因為元素X的原子最外層電子排布式為nsnnpn＋1，np軌道已排上電子，說明ns軌道已排滿電子，即n＝2，則元素X的原子核外電子排布式為1s22s22p3，則X是氮元素。
2p
三個互相垂直的伸展
N
2
4
5
3
7
6
8
8. 寫出1～18號元素的基態(tài)原子的電子排布式。
【答案】 H：1s1　He：1s2　Li：1s22s1　Be：1s22s2
B：1s22s22p1　C：1s22s22p2　N：1s22s22p3
O：1s22s22p4　F：1s22s22p5　Ne：1s22s22p6
Na：1s22s22p63s1　Mg：1s22s22p63s2
Al：1s22s22p63s23p1　Si：1s22s22p63s23p2
P：1s22s22p63s23p3　S：1s22s22p63s23p4
Cl：1s22s22p63s23p5　Ar：1s22s22p63s23p6
1
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