最新苏教版高中化学选修3《物质结构与性质》全册学案

苏教版高中化学选修物质结构与性质全册学案

专题1 揭示物质结构的奥秘

[核心素养发展目标] 1.了解人类探索物质结构的过程，了解在原子、分子等不同尺度认识物质结构的价值和意义，培养科学精神与社会责任的学科核心素养。2.了解研究物质结构的基本方法，培养实验探究与创新精神的学科核心素养。

一、人类探索物质结构的历史

1．人类认识原子结构的历程

2．探究物质微观结构的具体内容

(1)研究原子结构与元素性质的关系。

(2)化学键理论知识和分子间作用力知识。

(3)分子的空间结构知识。

3．探索物质微观结构的方法

探索物质微观结构的方法主要有实验方法、模型化方法、科学假设和论证方法、量子力学研究方法、光谱和衍射实验方法等。

人类探索物质结构的历史

(1)由于道尔顿最早提出了原子论，合理地解释了当时的一些化学现象和规律，给化学奠定了唯物主义理论基石，所以道尔顿被誉为近代化学之父。

(2)从原子结构模型的演变过程可以看出，人类对原子结构的认识过程是逐步深入的。虽然很

多科学家得到了一些错误的结论，但对当时发现真相作出了一定的贡献。

(3)随着现代科学技术的发展，科学家已能利用电子显微镜和扫描隧道显微镜来拍摄表示原子图像的照片并且能在晶体硅表面上用探针对原子进行“搬迁”。

例1(2019·雅安期末)原子结构模型经历了五个主要阶段：1803年实心球模型→1904年葡萄干布丁模型→1911年原子核式结构模型→1913年的轨道模型→20世纪初电子云的原子结构模型。对轨道模型贡献最大的科学家是( )

A．玻尔B．汤姆生

C．卢瑟福D．道尔顿

答案 A

解析①19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体。②1897年，英国科学家汤姆生发现了电子，1904年提出“葡萄干布丁”的原子结构模型。③1911年英国物理学家卢瑟福(汤姆生的学生)提出了带核的原子结构模型。④1913年丹麦物理学家玻尔(卢瑟福的学生)引入量子论观点，提出电子在一定轨道上运动的原子结构模型。⑤奥地利物理学家薛定谔提出电子云模型(几率说)，为近代量子力学原子模型。对轨道模型贡献最大的科学家是丹麦物理学家玻尔。

例21911年前后，英国物理学家卢瑟福用带正电的α粒子轰击极薄的金箔，为了解释实验结果，提出了原子的核式结构学说。图中黑点表示金原子核的位置，曲线ab、cd和ef表示经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹，能正确反映实验结果的图是( )

答案 D

解析在金原子中原子核带正电且质量很大，占有的体积很小，用α粒子(带正电，质量较小)轰击金箔时，大部分α粒子可畅通无阻地通过，极小的一部分发生偏转或被笔直的弹回。例3核磁共振(NMR)技术已广泛应用于复杂分子结构的测定和医学诊断等高科技领域。已知质子数或中子数为奇数的原子核才有NMR现象，而质子数和中子数均为偶数的原子不产生核磁共振，下列原子组一定能产生NMR现象的是( )

A．18O、31P、119Sn B．27Al、19F、12C

C．6C、16S、9F D．1H、13C、35Cl

答案 D

解析A中18O的质子数为8、中子数为10，不合题意；B中12C的质子数和中子数均为6，不合题意；C中6C的质子数、中子数均为6,16S的质子数和中子数均为16；D中1H质子数为1,13C

中子数为7,35Cl中质子数为17，符合题意。

二、研究物质结构的意义

化学科学的发展离不开物质结构的探索和研究，研究物质结构，能够为设计与合成新物质提供理论基础，揭示物质结构与性能的关系，也可以帮助我们预测物质的性能。

(1)研究物质结构，能帮助我们了解材料的结构与性能之间的关系，有利于寻找性能优异的材料。

(2)研究物质结构，突破了在分子水平上探索生命现象的本质。

(3)物质结构研究对于保护生态环境，实现社会的可持续发展具有重大意义。

研究物质结构的意义

研究物质世界，就是研究物质的组成、结构、性质及其变化规律，并通过研究成果来为人类服务，化学来源于生活，并指导人们更好地生活。

例4人造骨是一种具有生理功能的新型无机非金属材料。它有类似于人骨和天然牙齿的性质和结构。人造骨可以依靠人体的体液中的某些离子形成新骨，可在骨骼接合界面发生反应，实现骨骼牢固结合，人造骨植入人体内需要吸收人体中的下列哪些离子形成新骨( ) A．Ca2＋、PO3－4B．Cl－、Na＋

C．Na＋、Mg2＋D．S2－、I－

答案 A

解析因Ca5(PO4)3OH、Ca3(PO4)2等无机盐为骨骼的主要成分，所以人造骨植入人体内需吸收人体中的Ca2＋和PO3－4形成新骨。

例5(2018·东城区一模)我国科学家利用蜡虫肠道菌群，将塑料降解时间从500年缩减到24小时，并用同位素示踪法证实了聚乙烯降解为CO2。下列有关该过程说法不正确的是( ) A．一定发生了氧化反应

B．只涉及碳碳键的断裂

C．同位素示踪法是从微观角度识别物质的变化

D．该研究成果有利于缓解塑料垃圾引起的环境问题

答案 B

解析有氧气参加的反应是氧化反应， A正确；塑料降解过程中不仅涉及碳碳键的断裂，还有碳氢键的断裂，B错误；同位素示踪法是从微观角度识别物质的变化，C正确；该研究成果有利于缓解塑料垃圾引起的白色污染，D正确。

1．(2019·上杭一中月考)化学真正成为一门科学并快速发展，始于( )

A．氧化学说的建立

B．元素概念的提出

C．原子——分子学说的建立

D．元素周期律的发现

答案 C

2．2015年是全中国人民引以为傲的一年，因为“诺贝尔医学奖或生理学奖”颁发给了一名中国科学家，这位科学家是( )

A．莫言B．屠呦呦

C．侯德榜D．徐光宪

答案 B

解析2015年，“诺贝尔医学奖或生理学奖”颁发给了中国科学家屠呦呦，引起了世界的轰动，故选B。

3．(2019·厦门市思明区期末)下列成果是因为创造新物质而获得诺贝尔化学奖的是( ) A．荧光成像显微技术

B．分子马达

C．生物分子冷冻电镜

D．核磁共振

答案 B

解析荧光成像显微技术是技术的突破，无新物质制造出来， A错误；分子马达是美国康奈尔大学研究人员在活细胞内的能源机制启发下，制造出的一种分子马达，又名分子发动机，是分布于细胞内部或细胞表面的一类蛋白质，有新物质制造出， B正确；冷冻电镜，是用于扫描电镜的超低温冷冻制样及传输技术，是技术的突破，无新物质制造出，C错误；核磁共振是用于有机物中H原子种类和个数的测定的技术，无新物质制造出，D错误。

4．在探索微观世界的过程中，科学家们常通过建立假说模型来把握物质的结构及特点，不断拓展认识新领域。关于假说，有如下表述，其中正确的是( )

A．假说是对现实中已知事物或现象的一种简化处理

B．假说是对未知领域的事物或现象提出的一种推测

C．假说是对一个问题的所有幻想和假定

D．假说最终都可以变成科学理论

答案 B

解析假说是科学家在探索的过程中，为把握物质的结构及特点而建立的一种模型，它是对未知领域的事物或现象提出的一种推测，然后通过实验或推理去验证它的正确与否。5．“拟晶”是一种具有凸多面体规则外形但不同于晶体的固态物质。Al65Cu23Fe12是科学家发现的几百种重要的拟晶之一，具有合金的某些优良物理性能。下列有关这种拟晶的说法正确的是( )

A．无法确定Al65Cu23Fe12中三种金属元素的化合价

B．Al65Cu23Fe12的硬度小于金属铁

C．Al65Cu23Fe12不可用作长期浸泡在海水中的材料

D．1molAl65Cu23Fe12溶于过量的硝酸时共失去265mol电子

答案 C

解析Al65Cu23Fe12具有合金的某些优良物理性能，因此这种拟晶中三种金属元素的化合价均为0，选项A错误；拟晶具有合金的某些优良物理性能，合金的硬度高，熔点低，因此选项B 错误；Al65Cu23Fe12在海水中会发生电化学腐蚀，因此不可用作长期浸泡在海水中的材料，选项C正确；1 mol Al65Cu23Fe12溶于过量的硝酸时，Al65Cu23Fe12转化为Al3＋、Cu2＋、Fe3＋，共失去277 mol电子，选项D错误。

6．(1)提出“近代原子学说”的是英国科学家________，他是最早提出科学的原子学说的人。

(2)提出“原子—分子论”的是意大利科学家____________________。该理论提出了分子的概念，并指出分子与原子的区别和联系(自从用“原子—分子论”来研究物质的性质和变化后，化学才真正开始成为一门科学)。

(3)发现电子的是英国科学家______________，他提出了________________的原子结构模型。

(4)英国物理学家____________通过α粒子散射实验，提出了原子结构有核模型。

(5)丹麦物理学家________研究了______________后，大胆地引入______________的观点，提出了新的原子结构模型。

答案(1)道尔顿(2)阿伏加德罗(3)汤姆生葡萄干布丁式(4)卢瑟福(5)玻尔电子的运动波粒二象性

题组一人类探索物质结构的历史

1．最早提出科学的原子概念的科学家是( )

A．道尔顿B．阿伏加德罗

C．门捷列夫D．卢瑟福

答案 A

解析英国科学家道尔顿首先提出了科学的原子概念。

2．下列有关化学史知识错误的是( )

A．原子—分子学说的建立是近代化学发展的里程碑

B．俄国科学家门捷列夫发现了元素周期律，编制了元素周期表

C．意大利科学家阿伏加德罗在总结气体反应体积比的基础上提出了分子的概念

D．英国科学家道尔顿首先发现了电子

答案 D

解析英国科学家汤姆生发现了电子。

3．(2018·北京房山区调研)化学在古代与现代的科技发展中起了十分重要的作用，下列说法中正确的是( )

A B C D

古代与现代的冶金

均运用了相同的化

学原理

古代与现代的火箭发

射均利用了液体燃料

古代捣碎中药与现代

中药纳米粉碎均是化

学变化

古代风筝与现代热气

球飞行均无需物质直

接供给能量

答案 A

解析金属的冶炼是金属元素由化合态变为游离态，即金属元素得电子被还原，故古代和现代的冶金技术不同，但原理相同， A正确；古代的火箭用的燃料是火药，而现代的火箭用的是液态燃料，B错误；无论是古代捣碎中药还是现代中药的纳米粉碎，均无新物质生成，故药品的粉碎均为物理变化，C错误；现代热气球需要燃料燃烧来提供能量，从而热气球中气体的密度小于空气，所以热气球才能浮起来，D错误。

4．(2019·资阳模拟)以下关于中国化学史的表述错误的是( )

A．杜康用高粱酿酒的原理是通过蒸馏法将高粱中的乙醇分离出来

B．蔡伦利用树皮、碎布(麻布)、麻头等原料精制出优质纸张

C．《本草纲目》中记载“火药乃焰消(KNO3)、硫磺、杉木炭所合，以为烽燧铳机诸药者”这是利用了KNO3的氧化性

D．英文的“中国”(China)又指“瓷器”，说明我国很早就应用化学技术制作陶瓷

答案 A

解析高粱中不含乙醇，用高粱酿酒是高粱中的淀粉在酒曲的作用下反应生成乙醇，然后用蒸馏法将乙醇分离出， A错误；蔡伦改进造纸工艺，利用树皮、碎布(麻布)、麻头、鱼网等原料精制出优质纸张，由他监制的纸被称为“蔡侯纸”， B正确；黑火药爆炸反应生成氮气，N元素化合价降低，被还原，硝酸钾表现氧化性， C正确；中国是使用瓷器最早的国家，故“中国”(China)又指“瓷器”，D正确。

5．门捷列夫在描述元素周期表时，许多元素尚未发现，但他为第4周期的三种元素留下了空位，并对它们的一些性质做了预测，X是其中的一种“类硅”元素，后来被德国化学家文克勒发现，并证实门捷列夫当时的预测相当准确。根据元素周期律，下列有关X性质的描述中错误的是( )

A．X单质不易与水反应

B．XO2可被碳或氢气还原为X

C．XCl4的沸点比SiCl4的高

D．XH4的稳定性比SiH4的高

答案 D

解析“类硅”元素和硅元素同为第ⅣA族元素，根据元素周期律，同主族元素随着原子序数的递增，非金属性减弱，气态氢化物的稳定性减弱，D选项错误。其他选项可由硅的性质进行类推。

题组二原子结构及其模型演变

6．下列说法正确的是( )

A．原子是不可再分的

B．原子中肯定含有中子

C．原子由原子核和核外电子构成，原子核又可以分为质子和中子，然后不能再分

D．随着科学的发展，人们发现原子组成中还存在更小的微粒，如夸克

答案 D

7．首先提出原子结构模型并开始涉及原子内部结构的科学家是( )

A．卢瑟福B．玻尔

C．汤姆生D．道尔顿

答案 C

解析本题考查原子结构模型的发展简史。“葡萄干布丁”模型开始涉及到原子内部的结构。A项卢瑟福提出原子结构的核式模型；B项玻尔建立了核外电子分层排布的原子结构模型；D 项道尔顿建立了原子学说。

8．首次成功解释了氢原子光谱的科学家是( )

A．道尔顿B．卢瑟福

C．玻尔D．爱因斯坦

答案 C

解析玻尔提出电子在一定轨道上运动的原子结构模型，指出电子在原子核外空间内一定的轨道上绕核做高速运动，这些轨道的能量是不连续的，玻尔理论能很好地解释氢原子光谱。9．原子结构模型的演变图中，①为道尔顿实心球式原子模型、②为卢瑟福行星运转式原子模型、③为汤姆生“葡萄干布丁”原子模型、④为近代量子力学原子模型、⑤为玻尔轨道式原子模型。其中符合历史演变顺序的一组排列是( )

A．①③②⑤④B．①②③④⑤

C．①⑤③②④D．①③⑤④②

答案 A

解析正确的顺序是道尔顿实心球式原子模型、汤姆生“葡萄干布丁”原子模型、卢瑟福行星运转式原子模型、玻尔轨道式原子模型、近代量子力学原子模型。

题组三研究物质结构的意义

10．历史事实表明，没有新材料的出现，就没有科技与生产发展的突破。信息高速公路的建立在于寻找新的信息材料。下列材料可作为信息材料的是( )

A．铜线B．化纤

C．橡胶D．光导纤维

答案 D

11．两位美国科学家彼德·阿格雷和罗德里克·麦金农，因为发现细胞膜水通道以及对离子通道结构和机理研究做出的开放性贡献而获得2003年诺贝尔化学奖，他们之所以获得诺贝尔化学奖而不是生理学或医学奖是因为( )

A．他们的研究和化学物质水有关

B．他们的研究有利于研制针对一些神经系统疾病和心血管疾病的药物

C．他们的研究深入到分子、原子的层次

D．他们的研究深入到细胞的层次

答案 C

解析细胞膜水通道的发现以及对离子通道结构和机理的研究对化学、生理学、医学等科学领域都有着重大意义，由于此项研究深入到了分子、原子的层次，所以做出开创性贡献的两位科学家得到了诺贝尔化学奖的殊荣。

12．我国科学家成功合成的3mm长的管状定向碳纳米管，长度居世界之首。这种碳纤维具有强度高、刚度(抵抗变形的能力)大、密度小(只有钢的四分之一)、熔点高、化学稳定性好的特点，因而被称为“超级纤维”。下列对碳纤维的说法不正确的是( )

A．它是制造飞机的理想材料

B．它的主要组成元素是碳

C．它的结构与石墨不同

D．碳纤维复合材料为一种高分子化合物

答案 D

解析碳纤维显然主要是由碳元素组成，B正确、D错误；由于碳纤维具有“强度高、刚度大、密度小、熔点高、化学稳定性好”的特点，所以A正确；由于碳纤维的物理性质不同于石墨，所以它们的结构不同，C正确。

13．金刚石、石墨、C60、碳纳米管均由同一种元素组成，属于____________，其性质差别很大，原因是________________，说明________________。

答案同素异形体它们的结构不同结构决定性质

解析由同种元素组成的不同单质互称为同素异形体；同素异形体的组成元素相同，但结构不同，因此造成性质不同的原因是其结构上的差异。

14．科学家正在设法探寻“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷符号相反。

(1)若有α粒子(即氦离子)的反粒子，称为反α粒子，则该粒子的质量数为_________，电荷数为_______，反α粒子的符号可表示为_______________。

(2)近几年，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布，他们分别制出9个和7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步。试推测反氢原子的构造是________(填字母)。

A．由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成

B．由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成

C．由一个不带电荷的中子与一个带负电荷的电子构成

D．由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成

答案(1)4 －2 He2－(2)B

解析所谓反物质，它的原子核是由反质子和反中子构成的，反质子的质量数为1，带负电荷，反中子的质量数也为1，不带电；核外是反电子，质量可忽略不计，带正电荷。正常的氢原子是由一个质子和一个电子构成的，反氢原子则是由一个反质子和一个反电子构成。15．揭示原子内部结构的奥秘，有助于我们理解所处的物质世界。

(1)上表中元素f的氢化物的电子式是__________________________________________，

此氢化物的热稳定性比元素g的氢化物热稳定性____________________________________ (填“强”或“弱”)。

(2)某元素形成的气态氢化物中氢的含量是所有氢化物中最高的，该元素形成的化合物种类也最多，该元素是__________(填编号)。该元素有多种同位素，在理论上和科学上均有重要的应用，写出其中两种用途______________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)α粒子是________(填编号)原子所形成的一种粒子，1909年，卢瑟福等人做了用α粒子轰击金箔的实验，从而提出原子结构的行星模型，下列选项中能正确表示这种模型的是________(填字母)。

(4)古代哲学家们也树立了不少有关物质构成的观点。例如，我国战国时期的惠施认为物质是无限可分的；而同时期的墨子认为如果物质不存在被分割的条件，物质就不能被无限分割。惠施的观点可用下图表示：

请你用相同的图示方法表示墨子的观点：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案(1)弱(2)b 利用14C的放射性考古断代，12C可作为相对原子质量的基准，0.012kg12C含有的碳原子数为阿伏加德罗常数(任选其二即可) (3)a C

(4)

解析墨子认为如果不具备分割条件则不能被无限分割，所以用线段表示则不能再减小。

专题2 原子结构与元素的性质

第1课时原子核外电子的运动特征

[核心素养发展目标] 1.了解原子核外电子运动的特点，能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异，培养宏观辨识与微观探析的学科核心素养。2.理解“电子云”的概念，会用电子云和原子轨道的模型来描述原子核外电子运动的特征，培养证据推理和模型认知的学科核心素养。

一、核外电子运动的特点及电子云

1．原子核外电子的运动特点

(1)电子的质量很小，带负电荷。

(2)相对于原子和电子的体积而言，电子运动的空间很大。

(3)电子运动的速度很快，接近光速。

2．电子云图：用小点的疏密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。3．电子云轮廓图：是指量子力学描述电子在原子核外空间运动的主要区域。一般是将出现的概率约为90%的空间圈出来，制作电子云的轮廓图，称为原子轨道。如氢原子核外电子的电子云轮廓图的绘制：

(1)电子云中的小黑点并不代表一个电子而是代表电子在该处出现过一次。小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现的概率大小。小黑点稀疏的地方，表示电子在该处出现的概率小；

小黑点密集的地方，表示电子在该处出现的概率大。

(2)离核越近，电子出现的概率越大，小黑点越密集。

例1下列关于氢原子电子云图的说法正确的是( )

A．通常用小黑点来表示电子的多少，黑点密度大，电子数目多

B．黑点密度大，单位体积内电子出现的机会多

C．通常用小黑点来表示电子绕核做高速圆周运动

D．电子云图是对运动无规律性的描述

答案 B

解析黑点的疏密表示电子出现的概率大小，不表示电子数目的多少，黑点密度大，电子出现的频率高，故A错误，B正确；小黑点表示电子在核外空间某处出现的机会，不代表电子的运动轨迹，故C错误；电子云图反映电子在核外无规则运动时在某点出现的概率，是对运动的描述，故D错误。

二、核外电子运动状态的描述

对于多电子原子来说，常从以下几个方面来描述：

1．电子层

(1)电子层：如图所示，在多电子原子中，核外电子是分层运动的，能量高的电子在离核远的区域里运动，能量低的电子在离核近的区域里运动。这也说明多电子的原子中电子的能量是不同的。能量不同的电子在核外不同的区域内运动，这种不同的区域称为电子层(n)。

(2)电子层的表示方法：

电子层(n) 1 2 3 4 5 6 7 ……

符号K L M N O P Q ……

离核远近由近到远

能量高低由低到高

2.原子轨道

(1)类型及形状

①类型：即同一电子层中含有不同类型的原子轨道，分别用s、p、d、f表示，不同的轨道其形状不相同。

②形状：s轨道呈球形，p轨道呈纺锤形，d轨道和f轨道较复杂。

(2)原子轨道数目(电子云伸展方向)及表示方法

①同一类型的原子轨道形状相同，但伸展方向不一定相同。每一种伸展方向代表一个原子轨道。

②原子轨道表示方法及含有的轨道数

原子轨道符号n s n p n d n f

轨道数目 1 3 5 7

(3)原子轨道的能量比较

①同一电子层同一类型的不同原子轨道的能量相等。

②在同一电子层上不同类型原子轨道的能量由低到高的顺序是n s＜n p＜n d＜n f。

③不同电子层上形状相同的原子轨道的能量n值越大，能量越高，如1s＜2s＜3s＜4s。3．电子自旋

原子核外电子还存在一种称为“自旋”的运动，可以有两种不同的状态，通常用向上箭头“↑”和向下箭头“↓”来表示。

(1)描述核外电子运动状态的参数

(2)电子层序数与原子轨道数、所容纳电子数目的关系

①原子轨道数与电子层序数(n)的关系是原子轨道数为n2个。

②处于同一个原子轨道上的电子有两种不同的自旋状态。每个电子层所容纳电子数最多为2n2个。

例2(2018·宿迁一中月考)下列原子轨道的符号错误的是( )

A．2pB．3fC．4sD．5d

答案 B

解析每一电子层的原子轨道数与电子层序数相等，且具有的原子轨道依次为s、p、d、f……，M电子层具有的原子轨道有s、p、d轨道，没有f轨道。

例3下列关于电子层与原子轨道的说法中正确的是( )

A．不同的电子层中的s原子轨道的能量相同

B．原子核外电子的每一个电子层最多可容纳的电子数为n2

C．每种类型的原子轨道里最多容纳的电子个数与原子轨道数目相等

D．电子层中所含有的原子轨道类型数等于该电子层序数

答案 D

解析A项中不同电子层中的s原子轨道的能量不同，电子层序数越大，能量越高；B项中每一个电子层最多可容纳的电子数为2n2; C项中每种类型原子轨道里最多容纳的电子个数是原子轨道数目的2倍。

例4在对电子运动状态的描述中，确定一个“轨道”的方面包括( )

①电子层②轨道类型③电子云的伸展方向④电子的自旋状态

A．①②③④B．①②③

C．①②D．①

答案 B

解析在对电子运动状态的描述中，确定一个“轨道”的方面包括：①电子层、②轨道类型、③电子云的伸展方向三个方面；电子的自旋状态与电子运动轨道无关，描述的是电子自旋的方向。

各电子层轨道数和最多容纳的电子数

电子层 1 2 3 4 n 原子轨道

类型

1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f —

轨道数目 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7

n2

4 9 16

可容纳的

电子数目

2 8 18 32 2n2

1．正误判断

(1)处于能量最低状态的原子叫基态原子( )

(2)电子层序数越大，该电子层的能量越高( )

(3)2s的电子云比1s的电子云大，说明2s的电子云中电子数目比1s多( )

(4)同一原子中2p轨道比3p轨道的轨道数目多( )

(5)2p轨道和3p轨道的形状相同，能量也相同( )

(6)多电子原子中不存在运动状态完全相同的两个电子( )

答案(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√

2．下列叙述中，不属于核外电子的特点的是( )

A．质量很小B．运动范围很小

C．运动速率很快D．有确定的运动轨道

答案 D

解析核外电子的质量极小，约为9.1×10－31kg，仅为质子质量的1

1836

，在直径10－10m的空间内做高速运动，运动速率接近光速(3×108m·s－1)。所以，不能同时准确测定电子在某一时刻所处的位置及运动速率，也不能描画出它的运动轨迹，即没有确定的运动轨道。

3．关于“电子云”的描述中，正确的是( )

A．黑点的多少表示电子个数的多少

B．一个小黑点代表电子在此出现过一次

C．电子云是带正电的云雾

D．小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现机会的多少

答案 D

解析电子云图中小黑点自身并没有意义，一个小黑点并不代表一个电子，也就不能说“一

个小黑点代表电子在此出现过一次”，因为它只是一种统计的结果。小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现机会的多少。电子云是一个比喻的说法，好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，电子云只是对核外电子运动特征的一种形象描述。

4．对于钠原子的第二电子层的p轨道2p x、2p y、2p z间的差异，下列说法中正确的是( ) A．电子云形状不同

B．原子轨道的对称类型不同

C．电子的能量不同

D．电子云空间伸展方向不同

答案 D

解析2p x、2p y、2p z所表示的是同一电子层中形状相同的原子轨道，其能量相同。2p x、2p y、2p z的电子云，原子轨道都是纺锤形的，都是轴对称图形。在空间伸展方向上不同，D项正确。5．下列各电子层中不包含纺锤形轨道的是( )

A．NB．MC．LD．K

答案 D

解析p轨道呈纺锤形，K层只包含s轨道，其他电子层均包含p轨道。

6．回答下列问题：

(1)n＝2的电子层有________种类型的原子轨道，______种形状不同的电子云，有________个原子轨道，最多容纳________个电子。

(2)用相应的符号描述电子层序数为2的所有的原子轨道________________。

(3)基态K原子中，核外电子占据的最高电子层符号为________，占据该电子层电子的电子云轮廓图的形状为________，该原子核外电子共有________种运动状态。

答案(1)2 2 4 8 (2)2s、2p x、2p y、2p z

(3)N 球形19

解析(1)第2电子层有s、p两种类型的原子轨道，有s、p两种形状不同的电子云，有2s、2p x、2p y、2p z 4个原子轨道，每个轨道最多容纳2个电子，所以n＝2的电子层最多容纳8个电子。

(2)n＝2的原子轨道为2s、2p x、2p y、2p z。

(3) K原子核外有四个电子层，N层上只有一个电子，占据4s轨道，电子云轮廓图为球形，原子核外有多少个电子就有多少种运动状态，即K原子中的核外电子共有19种运动状态。

题组一电子云及原子轨道的图形描述

1．(2018·威海月考)图1和图2分别是1s电子的概率密度分布图和原子轨道图。下列有关说法正确的是( )

A．图1中的每个小黑点表示1个电子

B．图2表示1s电子只能在球体内出现

C．图2表明1s轨道呈球形，有无数对称轴

D．图1中的小黑点表示电子在核外所处的位置

答案 C

解析电子云图就是用小黑点疏密来表示空间各电子出现概率大小的一种图形，小黑点表示空间各电子出现的几率，A、D错误；在界面内出现该电子的几率大于90%，界面外出现该电子的几率不足10%，B错误。

2．在1s、2p x、2p y、2p z轨道中，具有球形对称的是( )

A．1sB．2p x C．2p y D．2p z

答案 A

解析1s轨道和2p轨道的图像分别为

由图像可看出，呈球形对称的为1s原子轨道。

3.根据2p z轨道电子云示意图(如图所示)判断，下列说法中错误的是( )

A．2p z轨道上的电子在空间出现的概率分布呈z轴对称

B．点密集的地方表明电子出现的机会大

C．电子先沿z轴正半轴运动，然后在负半轴运动

D．2p z轨道的形状为两个椭圆球

答案 C

解析观察2p z轨道电子云示意图发现，处于2p z轨道上的电子在空间出现的概率分布相对于z轴对称，电子主要在xy平面的上、下方出现，A正确；电子云中的小黑点疏密程度代表电

子出现的概率大小，所以点密集的地方表明电子出现的机会大，B正确；在图中，电子出现的概率分布关于z轴对称，电子云并不是电子的真实运动轨迹，C错误；2p z轨道电子云形状为两个椭圆球，而不是面，D正确。

4．(2018·贵阳高二检测)下列关于电子云的说法中，正确的是( )

A．电子云表示电子在原子核外运动的轨迹

B．电子云表示电子在核外单位体积的空间出现的概率大小

C．电子云图中的小黑点越密表示该核外空间的电子越多

D．钠原子的1s、2s、3s电子云半径相同

答案 B

解析电子云表示电子在核外单位体积的空间出现的概率大小，不是表示电子运动的轨迹，A 错误，B正确；电子云图中的小黑点越密表示电子在核外空间出现的机会越多，C错误；钠原子的1s、2s、3s电子云半径逐渐增大，D错误。

5．下列轨道上的电子在xy平面上出现的机会为零的是( )

A．3p z B．3p x C．3p y D．3s

答案 A

解析p x和p y在xy平面上，3p z轨道沿z轴方向伸展，垂直于xy平面，故该轨道上的电子不可能出现在xy平面上，s轨道电子云为球形，各个方向都有，故A符合题意。

题组二电子层与原子轨道

6．下列电子层中，包含有f轨道的是( )

A．K电子层B．L电子层

C．M电子层D．N电子层

答案 D

解析K电子层只含有1s轨道；L电子层含有2s、2p两种轨道；M电子层含有3s、3p、3d 三种轨道；N电子层含有4s、4p、4d、4f四种轨道。根据原子轨道类型数等于电子层序数的关系规律，只有电子层序数≥4的电子层中才有f轨道。所以，K、L、M电子层中均无f轨道。7．原子核外电子是分层排布的，在不同电子层上运动的电子的能量不同，下列电子层上运动的电子能量最高的是( )

A．K层B．L层

C．M层D．N层

答案 D

解析原子核外电子是分层排布的，距离原子核越远能量越高，所以N层能量最高，故选D。8．在多电子原子中，轨道能量是由以下哪些因素决定 ( )

①电子层②轨道类型③电子云的伸展方向④电子自旋状态

A．①②B．①④C．②③D．③④

答案 A

解析轨道能量决定于电子层、轨道类型，而与电子云的伸展方向、电子的自旋状态无关。9．第N电子层所含原子轨道类型、原子轨道数和最多容纳电子数分别为( )

A．3、9、18 B．4、12、24

C．5、16、32 D．4、16、32

答案 D

解析每一电子层包含的原子轨道类型数等于该电子层的序数，故第三电子层包含s、p、d 三种原子轨道，每类原子轨道所能容纳的最多电子数是其原子轨道数目的2倍，以s、p、d、f……排序的各类轨道可以容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的2倍，形状相同的原子轨道所能容纳的最多电子数相同。第N电子层含有4类原子轨道，16个原子轨道，容纳的最多电子数为32个。

10．下列说法中正确的是( )

A．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小

B．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多

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．各电子层含有的轨道种数为n(n为电子层序数)

答案 D

题组三原子核外电子运动状态的描述

11．下列有关核外电子运动状态的说法正确的是( )

A．电子自旋就是电子围绕轴“自转”

B．原子轨道可用来描述核外电子的运动状态

C．第二电子层有自旋相反的两个轨道

D．原子轨道可用来描述核外电子的运动轨迹

答案 B

解析电子的自旋表示处于同一原子轨道上电子的量子化运动，自旋不是“自转”；原子轨道可用来描述原子中单个电子的空间运动状态，它只能描述核外电子高频出现的“区域”，而不是核外电子运动的轨迹；第二电子层有四个轨道，分别为2s、2p x、2p y、2p z。综上所述，B项正确。

12．下列对核外电子运动状态的描述正确的是( )

A．电子的运动与行星的运动相似，围绕原子核在固定的轨道上高速旋转

B．电子层数为3时，有3s、3p、3d、3f四个轨道

C．氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一个轨道

D．在同一轨道上运动的电子，其运动状态肯定不同

答案 D

解析A项，质量很小的电子在做高速运动时，其运动规律跟普通物体不同，电子没有确定的运动轨道；B项，第三电子层只有3s、3p、3d三种轨道，而3s轨道有1个轨道、3p轨道有3个轨道、3d轨道有5个轨道，故第三电子层有9个轨道；C项，氢原子中只有1个电子，在1s轨道，但还存在其他空轨道；D项，电子的运动状态与电子层、原子轨道和自旋状态有关，在同一原子内部没有两个电子存在完全相同的运动状态。

13．下图是s轨道、p轨道的原子轨道图，试回答下列问题：

(1)s轨道呈______形，每个s轨道有______个原子轨道；p轨道呈______形，每个p轨道有______个原子轨道。

(2)s原子轨道、p原子轨道的能量与____________有关，________越大，原子轨道的能量越大。

答案(1)球 1 纺锤 3 (2)电子层序数电子层序数

14．(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。

(2)对于排布在2s轨道上的电子，不能确定的是________(填字母)。

a．电子所在的电子层

b．电子的自旋方向

c．电子云的形状

d．电子云的伸展方向

(3)O2－核外电子占有的原子轨道数目为________。

答案(1)电子云(2)b (3)5

解析(1)电子在原子核外出现的概率密度分布通常用电子云来形象化地描述。

(2)排布在2s轨道上的电子，在第2电子层的s轨道上，s轨道的电子云形状为球形，不能确定电子的自旋方向。

(3)O2－核外有10个电子，每个原子轨道最多容纳2个电子，故共占据5个原子轨道。15．按要求填空：

(1)基态Si原子中，电子占据的能量最高的电子层符号为________，该电子层具有的原子轨