2020学年高中化学 第1章 原子结构 第1节 原子结构模型教学案 鲁科版选修3

1 第1节 原子结构模型 [课标要求] 1．了解原子核外电子的运动状态。 2．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.能级符号及所含轨道数：s、1，p、3，d、5，f、7。 2．每个电子层所含能级类型：K：s；L：s、p；M：s、p、d；N：s、p、d、f。 3．s轨道呈球形，p轨道呈“∞”形。 4．原子轨道能量高低关系： 同电子层不同能级：nf＞nd＞np＞ns； 不同电子层同能级：ns＞(n－1)s＞(n－2)s＞(n－3)s； 同电子层同能级：npx＝npy＝npz。

氢原子光谱和玻尔的原子结构模型

1．不同时期的原子结构模型

2．光谱和氢原子光谱 (1)光谱 ①概念：利用仪器将物质吸收的光或发射的光的波长和强度分布记录下来的谱线。 ②形成原因：电子在不同轨道间跃迁时，会辐射或吸收能量。 (2)氢原子光谱：属于线状光谱。 3．玻尔原子结构模型的基本观点 2

运动轨迹 原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，并且不辐射能量

能量分布 在不同轨道上运动的电子具有不同的能量，而且能量是量子化的。轨道能量依n(电子层数)值(1,2，3，…)的增大而升高

电子跃迁

对氢原子而言，电子处于n＝1的轨道时能量最低，称为基态；能量高于基态的状态

称为激发态。电子在能量不同的轨道之间跃迁时，辐射或吸收的能量以光的形式表现出来并被记录下来，就形成了光谱

[特别提醒] (1)基态原子吸收能量释放能量激发态原子。 (2)基态原子和激发态原子的相互转化时吸收或释放能量，形成光谱。 (3)焰色反应产生的原因是原子中的电子在能量不同轨道上跃迁。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)门捷列夫提出原子学说，并发现元素周期律。( ) (2)氢原子外围只有一个电子，故氢原子光谱只有一条谱线。( ) (3)氢原子光谱属于线状光谱。( ) (4)基态氢原子转变成激发态氢原子时释放能量。( ) (5)焰色反应与电子跃迁有关，属于化学变化。( ) 答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× 2．原子结构模型的建立经历了若干个阶段，下列是这几个阶段中的主要成果和代表人物，请用线连接起来。 Ⅰ Ⅱ 葡萄干布丁模型 道尔顿 实心球体模型 卢瑟福 核式模型 汤姆逊 核外电子分层排布模型 玻尔 解析：原子结构模型在不同时期的主要成果和代表人物分别是：1803年英国化学家道尔顿创立的原子学说→1903年汤姆逊提出葡萄干布丁模型→1911年卢瑟福提出核式模型→1913年玻尔建立核外电子分层排布模型→20世纪20年代产生了量子力学模型。 答案： 3

量子力学对原子核外电子运动状态的描述 1．原子轨道 (1)电子层(n) 分层标准 电子离核的远近 n的取值 1 2 3 4 5 6 7

符号 K L M N O P Q 能量 ――→由低到高

离核 ――→由近到远

(2)能级 在同一电子层中，电子所具有的能量可能不同，所以同一电子层可分成不同的能级，用 s、p、d、f 表示。 (3)原子轨道 ①概念：原子中的单个电子的空间运动状态。 ②n值所对应的能级和原子轨道的情况： n(电子层) 能级 原子轨道

取值 符号 符号 符号 数目 1 K s 1s 1

2 L s 2s 1 p 2px、2py、2pz 3

3 M s 3s 1 p 3px、3py、3pz 3 d 3d 5

4 N s 4s 1 p 4px、4py、4pz 3 d 4d 5 f 4f 7 4

(4)自旋运动状态 处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态只有两种，分别用符号“↑”和“↓”表示。 2．原子轨道的图形描述和电子云 (1)原子轨道的图形描述 ①对象：原子中单个电子的空间运动状态即原子轨道。 ②方法：用直角坐标系标注。 ③意义：表示原子轨道的空间分布。 ④形状：s轨道呈球形；p轨道在空间的分布特点是分别相对于x、y、z轴对称，呈哑铃形(∞)。 (2)电子云 ①概念：描述电子在空间单位体积内出现概率大小的图形。 ②含义：用单位体积内小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现概率的大小。

1．量子力学从哪些方面描述原子核外电子的运动状态？ 提示：从电子层、能级、原子轨道、自旋运动状态、电子云五方面。 2．电子层数与该电子层中的能级数、原子轨道数有什么关系？能级与原子轨道数之间又有什么关系？ 提示：第n电子层中的能级数为n，原子轨道数为n2；s能级有1个原子轨道，p能级有3个原子轨道，d能级有5个原子轨道，f能级有7个原子轨道。 3．决定电子能量高低的因素是什么？ 提示：电子的运动区域离原子核越远能量越高；原子轨道所处的电子层及能级决定电子的能量高低。

1．电子层数(n)、能级数、原子轨道数、容纳电子数的关系： n取值 1 2 3 4 n 能级数 1 2 3 4 n 原子轨道数 1 4 9 16 n2 最多容纳电子数 2 8 18 32 2n2 2.不同原子轨道能量高低的关系

不同电子层不同能级ns＜(n－2)f＜(n－1)a＜np 5

3．s轨道为球形，p轨道为“∞”字形，并不是说s能级电子绕核做圆周运动，p能级电子绕核做“∞”形运动。 4．电子云图中的一个小黑点，不代表一个电子。 5．离核越近，电子在单位体积内出现的概率越大。

1．下列能级中轨道数为3的是( ) A．s能级 B．p能级 C．d能级 D．f能级 解析：选B s能级中轨道数为1，p能级中轨道数为3，d能级中轨道数为5，f能级中轨道数为7。 2．3px所代表的含义是( ) A．px轨道上有3个电子 B．第三电子层px轨道有3个伸展方向 C．px电子云有3个伸展方向 D．第三电子层沿x轴方向伸展的p轨道 解析：选D 3px中，3表示第三电子层，px表示沿x轴方向伸展的p轨道。 3．写出下列各电子层上的原子轨道数目。 K：_________，L：_________，M：_________，N：_________。 答案：1 4 9 16 [三级训练·节节过关]

1．下列说法中正确的是( ) A．电子云通常是用小黑点来表示电子的多少 B．处于最低能量的原子叫基态原子 C．能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动 D．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 解析：选B A项，电子云通常用小黑点的疏密来表示单位体积内电子出现概率的大小；C项，电子离核由近到远，能量由低到高；D项，电子在基态跃迁到激发态时也会产生原子光谱。 2．以下能级符号不正确的是( ) A．3s B．3p C．3d D．3f 解析：选D 电子层序数与所含能级数目相同，第3电子层包含3s、3p、3d三种能级。 6

3．下列能级中，轨道数为5的是( ) A．s能级 B．p能级 C．d能级 D．f能级 解析：选C s、p、d、f能级所含的轨道数依次为1、3、5、7。 4．人们把电子云轮廓图称为原子轨道，下列有关说法错误的是( ) A．s电子的原子轨道都是球形的，2s电子比1s电子能量高且电子云比1s更扩散 B．p电子的原子轨道都是哑铃形的，每个p能级有3个原子轨道，它们相互垂直，能量相同 C．p电子能量一定高于s电子能量 D．处于同一原子轨道电子，自旋状态有两种 解析：选C 同一电子层上p电子能量高于s电子能量，不同电子层上p电子能量不一定高于s电子能量，如3s＞2p。 5．填空。 (1)用符号填写电子层所含能级种类： K层：__________；L层：__________；M层：__________；N层：__________。 (2)用数字填写能级所含原子轨道数目： s：____；p：____；d：____；f：____。 (3)比较下列原子轨道的能量高低(填“＜”“＝”或“＞”)。 ①4s____3s____2s____1s； ②3px____3py____3pz； ③4f____4d____4p____4s； ④1s____2p____3d____4f。 答案：(1)1s 2s、2p 3s、3p、3d 4s、4p、4d、4f (2)1 3 5 7 (3)＞ ＞ ＞ ＝ ＝ ＞ ＞ ＞ ＜ ＜ ＜

1．关于原子结构模型的演变过程，正确的是( ) A．汤姆逊原子模型→道尔顿原子模型→卢瑟福原子模型→玻尔原子模型→量子力学模型 B．汤姆逊原子模型→卢瑟福原子模型→玻尔原子模型→量子力学模型→道尔顿原子模型 C．道尔顿原子模型→卢瑟福原子模型→汤姆逊原子模型→玻尔原子模型→量子力学模型 D．道尔顿原子模型→汤姆逊原子模型→卢瑟福原子模型→玻尔原子模型→量子力学模型 解析：选D 模型建立先后顺序为：道尔顿原子模型(1803年)→汤姆逊原子模型(1903年)→卢瑟福原子模型(1911年)→玻尔原子模型(1913年)→量子力学模型(20世纪20年代中期)。