新人教版学高中化学第一章第一节原子结构原子的基态与激发态电子云与原子轨道教案选修
[核心素养发展目标] １．宏观辨识与微观探析：通过微观上对核外电子排布规律的分析，理解基态与激发态的含义与关系，能辨识光谱与电子跃迁之间的关系。２．证据推理与模型认知：通过原子轨道和电子云模型的学习，全面了解核外电子运动状态的描述方法。
一、能量最低原理、原子的基态与激发态、光谱
１．能量最低原理
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。
２．基态原子与激发态原子
（１）基态原子：处于最低能量的原子。
（２）激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。
（３）基态、激发态相互间转化的能量变化
基态原子错误!激发态原子。
３．光谱
（１）光谱的成因及分类
（２）光谱分析：现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
关于电子跃迁的注意事项
（１）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；反之，将吸收能量。光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一。
（２）电子的跃迁是物理变化（未发生电子转移），而原子得失电子时发生的是化学变化。
（３）一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。
例１（２0１8·银川市育才中学月考）下列电子排布式是基态原子的电子排布式的是（）
１Be：１s２２s１２p１２O：１s２２s２２p４３He：１s１２s１４Cl：１s２２s２２p6３s２３p５
A．１２B．２３C．１３D．２４
【考点】原子的基态与激发态
【题点】能量最低原理及应用
答案D
解析１Be：１s２２s１２p１是激发态，２s能量低于２p，故错误；２O：１s２２s２２p４符合能量最低原理，故正确；３He：１s１２s１是激发态，１s能量低于２s，故错误；４Cl：１s２２s２２p6３s２３p５符合能量最低原理，故正确。
例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
【考点】原子的基态与激发态
【题点】原子光谱及其应用
答案A
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及现象。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，从而产生红光，故A项正确。
二、电子云与原子轨道
１．原子核外电子的运动特点
（１）电子的质量很小（9．１09５×１0—３１kg），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（３．0×１08m·s—１）。
２．电子云
（１）电子云：处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。
（２）电子云轮廓图的形状：s能级的电子云轮廓图是球形，p能级的电子云轮廓图是哑铃形。
３．原子轨道
（１）概念：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。
（２）形状
１s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。
２p电子的原子轨道呈哑铃形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。
（３）各能级所含有原子轨道数目
能级符号n s n p n d n f
轨道数目１３５7
原子轨道与能层序数的关系
（１）不同能层的同种能级的原子轨道形状相同，只是半径不同。能层序数n越大，原子轨道的半径越大。如：
（２）s能级只有１个原子轨道。p能级有３个原子轨道，它们互相垂直，分别以p x、p y、p z表示。在同一能层中p x、p y、p z的能量相同。
（３）原子轨道数与能层序数（n）的关系：原子轨道数目＝n２。
例３（２0１9·福州高二月考）下列关于电子云的叙述中不正确的是（）
A．电子云是用小黑点的疏密程度来表示电子在核外空间出现概率大小的图形
B．电子云实际上是电子运动形成的类似云一样的图形
C．电子云图说明离核越近，电子出现概率越大；离核越远，电子出现概率越小
D．能级类别不同，电子云的形态也不一样
【考点】电子云与原子轨道
【题点】电子云的理解与辨析
答案B
解析电子云是处于一定空间运动形态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述，而不是电子的实际运动轨迹。人们常用小黑点的疏密程度来表示电子在原子核外空间出现概率的大小。从电子云图中可以看出，离核越近，电子出现概率越大；离核越远，电子出现概率越小。
例４如图是s能级和p能级的原子轨道图，下列说法正确的是（）
A．s能级和p能级的原子轨道形状相同
B．每个p能级都有6个原子轨道
C．s能级的原子轨道半径与能层序数有关
D．钠原子的电子在１１个原子轨道上高速运动
【考点】电子云与原子轨道
【题点】原子轨道的理解与辨析
答案C
解析s轨道为球形，p轨道为哑铃形，A项错误；每个p能级只有３个原子轨道，B项错误；能层序数越小，s能级的原子轨道半径越小，C项正确；钠原子的电子在6个原子轨道上高速运动，D项错误。易错提醒
电子云图与电子云轮廓图不是同一个概念，电子云轮廓图实际上是电子云图的大部分区域；电子云轮廓图就是我们通常所说的原子轨道图。
（１）基态原子的核外电子排布遵循构造原理。
（２）电子及其运动特点可概括为体积小、质量轻、带负电；绕核转、运动快、测不准（某时刻的位置和速度）、（离核的）距离不同、能量相异、描述概率（电子在核外空间某处出现的概率，即电子云）。（３）原子轨道：同一能层，不同能级其原子轨道形状不同，数目不同；不同能层，同种能级某原子轨道形状相同，半径不同，能量不同。
１．正误判断
（１）处于最低能量的原子叫基态原子（√）
（２）电子跃迁时只吸收能量（×）
（３）２s的电子云比１s的电子云大，说明２s的电子云中的电子比１s多（×）
（４）同一原子中２p、３p、４p能级中原子轨道数依次增多（×）
（５）２p和３p轨道形状相同，能量也相同（×）
（6）３p４表示３p能级有四个轨道（×）
２．下列说法正确的是（）
A．自然界中的所有原子都处于基态
B．同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量
C．无论原子种类是否相同，基态原子的能量总是低于激发态原子的能量
D．激发态原子的能量较高，极易失去电子，表现出较强的还原性
【考点】原子的基态与激发态
【题点】基态与激发态的判断与比较
答案B
解析处于最低能量的原子叫作基态原子。电子由较低能级向较高能级跃迁，叫激发。激发态原子的能量总是比原来基态原子的能量高。如果电子仅在内层激发，电子未获得足够的能量，不会失去。
３．下列变化需要吸收能量的是（）
A．１s２２s２２p6３s１→１s２２s２２p6
B．３s２３p５→３s２３p6
C．２p x→２p z
D．２H→H２
【考点】原子的基态与激发态
【题点】基态与激发态的判断与比较
答案A
解析A项所示为３s能级上失去１个电子，失去电子需要吸收能量，正确；B项表示３p能级上得到１个电子，为放出能量的变化，错误；C项，p能级的３个轨道p x、p y、p z能量相同，错误；D项表示２个氢原子结合为H２分子的过程，是放热过程，错误。
４．电子由３d能级跃迁至４p能级时，可通过光谱仪直接摄取（）
A．电子的运动轨迹图像B．原子的吸收光谱
C．电子体积大小的图像D．原子的发射光谱
【考点】原子的基态与激发态
【题点】原子光谱及其应用
答案B
解析能量E（３d）＜E（４p），故电子由３d能级跃迁到４p能级时，要吸收能量，形成吸收光谱。５．（２0１9·长沙高二月考）下列说法正确的是（）
A．因为p轨道是“8”字形，所以p电子是“8”字形
B．能层数为３时，有３s、３p、３d9个轨道
C．氢原子中只有１个电子，故氢原子核外只有１个轨道
D．电子云图即是电子云轮廓图，都是用来形象描述电子运动状态的
【考点】电子云与原子轨道
【题点】电子云与原子轨道的理解与辨析
答案B
解析p轨道呈哑铃形，是指电子出现概率高的区域，而不是电子的形状，A项错误；能层数为３时，有３s、３p、３d ３个能级，共有9个轨道，B项正确；氢原子中确实只有１个电子，但轨道是人为规定的，可以是空轨道，C项错误。
6．按要求填空。
（１）硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为______，该能层具有的原子轨道数为________，电子数为______。
（２）基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为________。
【考点】电子云与原子轨道
【题点】电子云与原子轨道的理解与辨析
答案（１）M 9 ４（２）N 球形
解析（１）基态Si原子核外共有３个电子层，最高能层是M层，有４个电子。M能层具有１个s轨道、３个p轨道和５个d轨道，共9个原子轨道。
（２）基态K原子核外共有４个电子层，最高能层是N层，有１个电子，占据该能层的１s轨道，其电子云轮廓图为球形。
题组一基态、激发态及光谱
１．（２0１8·成都高二下学期期末）生活中的下列现象与原子核外电子发生跃迁有关的是（）A．钢铁长期使用后生锈
B．节日里燃放的焰火五彩缤纷
C．金属可以导电
D．樟脑丸久置后消失
【考点】原子的基态和激发态
【题点】原子光谱及应用
答案B
解析钢铁长期使用后生锈是因为铁失去电子被氧化，A项错误；节日里燃放的焰火五彩缤纷是因为原子核外电子发生了跃迁，B项正确；金属可以导电是因为自由电子在外加电场作用下发生了定向移动，C项错误；樟脑丸久置后消失是因为分子的运动，D项错误。
２．下列原子或离子核外电子排布不属于基态排布的是（）
A．N：１s２２s２２p３B．S２—：１s２２s２２p6３s２３p6
C．Na：１s２２s２２p５３s２D．Si：１s２２s２２p6３s２３p２
【考点】原子的基态和激发态
【题点】能量最低原理的应用
答案C
解析基态原子的核外电子排布必须遵循能量最低和构造原理，基态钠原子的电子排布式应是１s２２s２２p6３s１。
３．硅原子的电子排布式由１s２２s２２p6３s２３p２转变为１s２２s２２p6３s１３p３，下列有关该过程的说法正确的是（）
A．硅原子由基态转化为激发态，这一过程吸收能量
B．硅原子由激发态转化为基态，这一过程释放能量
C．硅原子处于激发态时的能量低于基态时的能量
D．转化后硅原子与基态磷原子的电子层结构相同，化学性质相同
【考点】原子的基态和激发态
【题点】基态与激发态的判断与比较
答案A
解析硅原子由基态转化为激发态，这一过程吸收能量，则其处于激发态时的能量高于基态时的能量，故A项正确，B、C项错误；转化后硅原子与基态磷原子的电子层结构不相同，因为基态磷原子的最外层排
布式为３s２３p３，化学性质也不相同，D项错误。
４．下列有关说法不正确的是（）
A．基态原子的核外电子排布遵循能量最低原理
B．原子核外电子发生跃迁不一定吸收能量
C．原子核外电子从基态跃迁到激发态时，只能跃迁到稍高的能级，如从２s只能跃迁到２p
D．夜幕下的霓虹灯光、军事上使用的激光均与原子核外电子发生跃迁有关
【考点】原子的基态和激发态
【题点】基态与激发态的判断与比较
答案C
解析基态原子是指处于最低能量的原子，A项正确；原子核外电子发生跃迁可以吸收能量，也可以放出能量，B项正确；电子跃迁可以跨能级跃迁，如从２s跃迁到３s、３d等，C项错误；霓虹灯光、激光都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关，D项正确。
５．（２0１8·成都高二期末）若某基态原子的价电子排布式为４d１５s２，则下列说法正确的是（）A．该元素基态原子共有３个电子
B．该元素基态原子核外有５个电子层
C．该元素基态原子最外层有３个电子
D．该元素基态原子M能层共有8个电子
【考点】原子的基态和激发态
【题点】
答案B
解析根据原子核外电子排布规则，结合其价电子排布式为４d１５s２，可知该元素基态原子的核外电子排布式为１s２２s２２p6３s２３p6３d１0４s２４p6４d１５s２，故该元素基态原子共有３9个电子，５个电子层，其中最外层有２个电子，M能层共有１8个电子，B项正确。
6．（２0１8·武汉高二月考）X、Y、Z三种元素原子的最外层电子排布式分别为n s１、３s２３p１和２s２２p４，由这三种元素组成的化合物的化学式可能是（）
A．X２YZ３B．X２YZ２
C．XYZ２D．XYZ３
【考点】原子的基态和激发态
【题点】
答案C
解析原子的最外层电子排布式为３s２３p１和２s２２p４的元素分别是Al和O，它们形成化合物时的常见化合价分别为＋３、—２，最外层电子排布式为n s１的元素形成化合物时的常见化合价为＋１，根据化合价代数和为0可知C项符合题意。
题组二核外电子的运动特点及描述方法
7．下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是（）
A．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云
B．s轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动
C．p轨道呈哑铃形，在空间有两个伸展方向
D．与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大
答案D
8．下列说法中正确的是（）
A．１s电子云呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动
B．电子云图中的小黑点密度大，说明该原子核外空间电子数目多
C．n s能级的原子轨道图可表示为
D．３d３表示３d能级有３个轨道
答案C
9．下列说法正确的是（）
A．p电子云是平面“8”字形的
B．３p２表示３p能级中有两个原子轨道
C．２d能级包含５个原子轨道，最多容纳１0个电子
D．s电子云是在空间各个方向上伸展程度相同的对称形状
【考点】电子云与原子轨道
【题点】原子轨道的理解与辨析
答案D
解析p电子云形状是哑铃形，不是平面“8”字形，A项错误；３p２表示３p能级中容纳了两个电子，B 项错误；L层没有d能级，C项错误。
１0．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
【考点】电子云与原子轨道
【题点】原子轨道的理解与辨析
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。
１１．下列有关原子核外电子的能量与运动状态的说法正确的是（）
A．在同一原子中，２p、３p、４p……能级的电子轨道数依次增多
B．在同一能级上运动的电子，其能量一定相同
C．在同一能级上运动的电子，其运动状态有可能相同
D．在同一原子中，１s、２s、３s、４s……能级的原子轨道的平均半径相同
【考点】电子云与原子轨道
【题点】原子轨道的理解与辨析
答案B
解析在同一原子中，任一能层的p能级都有三个互相垂直的原子轨道，A项错误；决定电子能量的是能层和能级，也就是说，处于同一能层相同能级上的电子，即使处在不同的原子轨道上，其能量也是相同的，B项正确；同一原子中没有运动状态完全相同的两个电子，C项错误；虽然s能级的原子轨道的形状都是球形，但按照１s、２s、３s、４s……的顺序，电子的能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云向更大的空间扩展，原子轨道的平均半径逐渐增大，D项错误。
１２．下图是s能级和p能级的原子轨道图，试回答下列问题：
（１）s电子的原子轨道呈________形，每个s能级有________个原子轨道；p电子的原子轨道呈________形，每个p能级有________个原子轨道。
（２）元素X的原子最外层电子排布式为n s n n p n＋１，原子中能量最高的是________电子，其电子云在空间有________________________方向。
【考点】电子云与原子轨道
【题点】原子轨道的理解与辨析
答案（１）球１哑铃３（２）２p 三个互相垂直的伸展
解析（１）n s能级各有１个轨道，n p能级各有３个轨道，s电子的原子轨道都是球形的，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，分别以p x、p y、p z表示。
（２）因为元素X的原子最外层电子排布式为n s n n p n＋１，n p轨道已排上电子，说明n s轨道已排满电子，即n＝２，则元素X的原子核外电子排布式为１s２２s２２p３，则原子中能量最高的是２p电子，其电子云在空间有三个互相垂直的伸展方向。
１３．下表列出了核电荷数为２１～２５的元素的最高正化合价，回答下列问题：
元素名称钪钛钒铬锰
元素符号Sc Ti V Cr Mn
核电荷数２１２２２３２４２５
最高正化合价＋３＋４＋５＋6＋7
（１）写出下列元素基态原子的核外电子排布式：
Sc________________________________________________________________________；
Ti________________________________________________________________________；
V________________________________________________________________________；
Mn________________________________________________________________________。
（２）已知基态铬原子的电子排布式是１s２２s２２p6３s２３p6３d５４s１，并不符合构造原理。人们常常会碰到客观事实与理论不相吻合的问题，当你遇到这样的问题时，你的态度是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（３）对比上述五种元素原子的核外电子排布与元素的最高正化合价，你发现的规律是______；
出现这一现象的原因是____________________________________________________。
【考点】原子的基态与激发态、光谱
【题点】原子的基态与激发态的判断与比较
答案（１）１s２２s２２p6３s２３p6３d１４s２（或[Ar]３d１４s２）
１s２２s２２p6３s２３p6３d２４s２（或[Ar]３d２４s２）
１s２２s２２p6３s２３p6３d３４s２（或[Ar]３d３４s２）
１s２２s２２p6３s２３p6３d５４s２（或[Ar]３d５４s２）
（２）尊重客观事实，注重理论适用范围，掌握特例（或其他合理答案）
（３）五种元素的最高正化合价数值都等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和能级交错使得d电子也参与了化学反应
解析（１）根据构造原理即可解答。（３）过渡元素的最高正化合价与主族元素不同，因为过渡元素在化学反应中，次外层上的电子也可能参与化学反应。
电子云与原子轨道教案
第一节原子结构（第二课时） 【教学目标】 知识目标： 1.原子核外电子运动的特征。 2.了解核外电子的分层排布规律，能画出1～18号元素的原子结构示意图 能力目标： 1.空间的想象能力和抽象思维能力。 2.分析推理能力。 情感目标： 1.培养学生的唯物观，世界是物质的。 2.物质的运动是有规律的。 3.培养学生用普遍联系的观点分析问题。 教学重点：原子核外电子的排布规律 教学难点：原子核外电子运动的特征，电子云，原子核外电子的排布规律。 教学过程： 【引入】普通物体的运动有固定的轨迹，可以测定或根据一定的数据计算出来在某一时刻的位置，并且能描绘出其运动轨迹。而原子核外电子的运动没有固定的轨迹，不能测定或计算出电子在某一时刻的位置，也无法描绘出其运动轨迹。但是电子的运动并不是毫无规律可循的。今天我们将学习有关核外电子运动的知识。 【板书】二、电子云与原子结构 【讲解】首先，我们来总结一下核外电子的运动特征 【板书】1、原子核外电子的运动特征 （1）电子的质量很小，只有9.11×10-31千克； （2）核外电子的运动范围很小（相对于宏观物体而言）； （3）电子的运动速度很大。 【提问】如何描述核外电子的运动状态呢？（以氢原子为例） 【讲解】科学家是用这种方法来描述的，在一定时间间隔内电子在原子核外出现概率的统计，电子每出现一次，在图中就增加一个小点，可以想象成你手持一架虚拟的高速照相机拍摄电子，然后把所有照片叠加在一起得到的图像。由此得到的概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象的称为电子云。（结合图讲解） 【板书】2、电子云 【提问】前面我们讲解的是核外只有1个电子的氢原子的电子云图，也就是1S电子的电子云图，且电子云是球形的。那么是不是所有的原子的核外电子的电子云都是球形的呢？【讲解】答案是否定的，根据科学家的研究，P电子的电子云形状呈纺锤形(或无柄亚铃形)；d电子云是花瓣形。像这种电子云的轮廓图我们又称为原子轨道 【板书】3、原子轨道 【讲解】像书上的图1－12是S能级的原子轨道，且随着能层序数n的增大，原子轨道半径也增大。这是由于1S、2S、3S……电子的能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率增高，电子云就向更大的空间扩展。从图1－13可见，跟S电子不同，P电子的原子轨道是纺锤形的，每个P能级有3个原子轨道，他们相互垂直，分别以Px、Py、Pz为符号。且P电子原子轨道的平均半径也随n增大而增大。
高中化学原子结构必修
原子结构(必修) 近代原子结构模型的演变 ⑤ 质子数（Z ）＝ 阴离子核外电子数 — 阴离子的电荷数 一、原子结构模型的演变 公元前5世纪，古希腊哲学家德谟克利特提出古代原子学说，认为万物都是由间断的、 不可分的原子构成的。 模型 道尔顿（英） 汤姆生（英） 卢瑟福（英） 玻尔（丹麦） 海森伯 年代 1803年 1904年 1911年 1913年 1926年 依据 元素化合时 的质量比例关系 发现电子 ɑ粒子散射 氢原子光谱 近代科学实验 主要内容 原子是不可 再分的实心小球 葡萄干布丁式 核式模型 行星轨道式原子模型 量子力学原子结构模型 模型 （微观粒子具有波粒二象性） 存在问题 不能解释电子的存在 不能解释ɑ粒 子散射时的现 象 不能解释氢 原子光谱 二、原子的构成 1. 得 电 失 子 阳离子 X n+ （核外电子数＝ ） 离子 阴离子 X n- （核外电子数＝ ） 2. 原子、离子中粒子间的数量关系： ① 质子数＝核电荷数＝核外电子数＝原子序数 ② 质量数（A ）＝质子数（Z ）＋ 中子数（N ） ③ 离子电荷＝质子数—核外电子数 ④ 质子数（Z ）＝ 阳离子核外电子数 ＋ 阳离子的电荷数 ⑥ 质量数≈相对原子质量 原子核 原子A Z X 中子（A-Z 个，电中性，决定原子种类→同位素） 质子（Z 个，带正电，决定元素的种类） 核外电子（Z 个，带负点，核外电子排布决定元素的化学性质）
①核外电子总是尽先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的 电子层(能量最低原理)； ②每个电子层最多容纳2n2个电子（n为电子层数）； ③最外层电子数目不能超过8个（K层为最外层时不能超过2个）； ④次外层电子数目不能超过18个（K层为次外层时不能超过2个）； ⑤倒数第三层电子数目不能超过32个（K层为倒数第三层时不能超过2个）。 （2）阳离子：核电荷数＝核外电子数＋电荷数（如图乙所示） （3）阴离子：核电荷数＝核外电子数—电荷数（如图丙所示） M电子层 微粒符号（原子或离子） L电子层原子核 K电子层核电荷数 (1)原子核中无中子的原子1 1H 3.核外电子排布的一般规律 （1） 电子层数（n） 1 2 3 4 5 6 7 符号K L M N O P Q 电子层能量的关系从低到高 电子层离核远近的关系由近到远 （2）在含有多个电子的原子里，电子依能量的不同是分层排布的，其主要规律是： 4.原子、离子的结构示意 （1）原子中：核电荷数＝核外电子数（如图甲所示） 5.常见等电子粒子 （1）2电子粒子：H—、Li＋、Be2＋；H2、He （2）10电子粒子：分子Ne、HF、H20、NH3、CH4 ；阳离子Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H30+； 阴离子N3-、O2-、F-、OH-、NH2-。 （3）18电子粒子：分子Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、C2H6、CH3OH、N2H4； 阳离子K、Ca ；阴离子P3—、S2—、Cl—、HS—、O22—。 （4）14电子粒子：Si、N2、CO、C2H2；16电子粒子：S、O2、C2H4、HCH0 。 6.1～20号元素原子结构的特点
电子云
电子云 1简介 电子云是物理学、化学中的一项概念。 电子云是近代对电子用统计的方法，在核外空间分布方式的形象描绘，它的区别在于行星轨道式模型。电子有波粒二象性，它不像宏观物体的运动那样有确定的轨道，因此画不出它的运动轨迹。不能预言它在某一时刻究竟出现在核外空间的哪个地方，只能知道它在某处出现的机会有多少。为此，就以单位体积内电子出现几率，即几率密度大小，用小白点的疏密来表示。小白点密处表示电子出现的几率密度大，小白点疏处几率密度小，看上去好像一片带负电的云状物笼罩在原子核周围，因此叫电子云。在量子化学中，用一个波函数Ψ（x，y，z）表征电子的运动状态，并且用它的模的平方|Ψ|2值表示单位体积内电子在核外空间某处出现的几率，即几率密度，所以电子云实际上就是|Ψ|2在空间的分布。研究电子云的空间分布主要包括它的径向分布和角度分布两个方面。径向分布探求电子出现的几率大小和离核远近的关系，被看作在半径为r，厚度为dr的薄球壳内电子出现的几率。角度分布探究电子出现的几率和角度的关系。例如s态电子，角度分布呈球形对称，同一球面上不同角度方向上电子出现的几率密度相同。p态电子呈8字形，不同角度方向上几率密度不等。有了pz的角度分布，再有n=2时2p的径向分布，就可以综合两者得到2pz的电子云图形。由于2p和3p的径向分布不同，2pz和3pz的电子云图形也不同。 2概念 电子云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。 电子云出现的几率大小 电子在原子核外很小的空间内作高速运动，其运动规律跟一般物体不同，它没有明确的轨道。根据量子力学中的测不准原理，我们不可能同时准确地测定出电子在某一时刻所处的位置和运动速度，也不能描画出它的运动轨迹。因此，人们常用一种能够表示电子在一定时间内在核外空间各处出现机会的模型来描述电子在核外的的运动。在这个模型里，
高中化学第1章原子结构与性质第1节原子结构(第2课时)能量最低原理电子云与原子轨道学业分层测评新人教选
能量最低原理 电子云与原子轨道 (建议用时：45分钟) [学业达标] 1．图中所发生的现象与电子的跃迁无关的是( ) 【解析】燃放烟火、霓虹灯、燃烧蜡烛等获得的光能都是电子跃迁时能量以光的形式释放出来导致的，而平面镜成像则是光线反射的结果。 【答案】 D 2．X、Y、Z三种元素的原子，其最外层电子排布分别为n s1、3s23p1和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式可能是( ) A．X2YZ3B．X2YZ2 C．XYZ2D．XYZ3 【解析】最外层电子排布为3s23p1和2s22p4的元素分别是Al和O，它们的化合价分别为＋3、－2。最外层电子排布为n s1的元素化合价为＋1，根据化合价代数和为0知C项符合题意。 【答案】 C 3．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。下列有关认识正确的是( ) 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轨道呈圆形，有无数对称轴 D．图1中的小黑点表示某一时刻，电子在核外所处的位置 【解析】电子云图中的一个小黑点只表示电子曾经在此出现过一次，A错误；图2所
示只是电子在该区域出现的几率大，在此之外也能出现，不过几率很小，B错误；1s轨道在空间呈球形而不是圆形，C错误。 【答案】 D 4．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．互相垂直的梅花瓣形 【解析】p轨道的电子云形状为 【答案】 C 5．下列各能级中轨道数最多的是( ) A．7s B．6p C．5d D．4f 【解析】s轨道是球形对称的，p轨道有3种伸展方向，而d轨道有5种伸展方向，f 轨道有7种伸展方向。因此7s、6p、5d、4f的原子轨道数分别为1、3、5、7。 【答案】 D 6．以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况。其中违反了泡利原理的是( ) 【解析】泡利原理是指在一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且自旋状态相反，故A违反了泡利原理。 【答案】 A 7．下面是第二周期部分元素基态原子的电子排布图，据此下列说法错误的是( )
高中化学选修三 原子结构与性质知识总结
原子结构与性质 一 原子结构 1、原子的构成 中子N （核素） 原子核 近似相对原子质量 质子Z （带正电荷） → 核电荷数 元素 → 元素符号 原子结构 决定原子呈电中性 电子数（Z 个） 化学性质及最高正价和族序数 体积小，运动速率高（近光速），无固定轨道 核外电子 运动特征 电子云（比喻） 小黑点的意义、小黑点密度的意义。 排布规律 → 电子层数 周期序数及原子半径 表示方法 → 原子（离子）的电子式、原子结构示意图 2、三个基本关系 （1）数量关系：质子数 = 核电荷数 = 核外电子数（原子中） （2）电性关系： ①原子中：质子数=核电荷数=核外电子数 ②阳离子中：质子数>核外电子数 或 质子数=核外电子数+电荷数 ③阴离子中：质子数<核外电子数 或 质子数=核外电子数-电荷数 （3）质量关系：质量数 = 质子数 + 中子数 二 原子核外电子排布规律 决定 X) (A Z
三相对原子质量 定义：以12C原子质量的1/12（约1.66×10-27kg）作为标准，其它原子的质量跟它比较所得的值。其国际单位制（SI）单位为1，符号为1（单位1一般不写） 原子质量：指原子的真实质量，也称绝对质量，是通过精密的实验测得的。 如：一个氯原子的m(35Cl)=5.81×10-26kg。 核素的相对原子质量：各核素的质量与12C的质量的1/12的比值。一种元素有几种同位素，就应 有几种不同的核素的相对原子质量， 相对诸量如35Cl为34.969,37Cl为36.966。 原子比较核素的近似相对原子质量：是对核素的相对原子质量取近似整数值，数值上与该质量 核素的质量数相等。如：35Cl为35,37Cl为37。 元素的相对原子质量：是按该元素各种天然同位素原子所占的原子个数百分比算出的平均值。如： Ar(Cl)=Ar(35Cl)×a% + Ar(37Cl)×b% 元素的近似相对原子质量：用元素同位素的质量数代替同位素相对原子质量与其原子个数百分比 的乘积之和。
原子结构—电子云与原子轨道教学设计
《电子云与原子轨道》教学设计
课堂练习复习提问电子在那里出现的概率小，点密的地方表示电子在那里出现 的概率大。 【问题2】S电子云的原子轨道都是球形的，电子只能出 现在球体内吗？ 【讲解点拨】绘制电子云轮廓图常把电子出现的概率约 为90%的空间圈出来，而电子也出现在球体外，只是概率小 于90%。 【讲解】认识原子轨道能级的电子云轮廓图 演示文稿展示S能级、P能级、d能级的电子云轮廓图。 【提出概念】轨道：量子力学把电子在原子核外的一个 空间运动状态称为一个原子轨道。 PPT：不同能层的能级、原子轨道及电子云轮廓图。 教师提问（略） 1.构造原理 2.书写Cl、K、Fe元素原子的核外电子排布式。 小组合作讨论后， 小组代表发言。 加深理解 得出结论：1.所有 原子的任一能层 的S电子云轮廓都 是一个球形，只是 球的半径大小不 同。2.其他空间运 动状态的电子云 都不是球形的。P 电子云是哑铃 状…… 学生回答问题 学生回忆 Cl:1s22s22p63s23p5 K: 1s22s22p63s23p64s1 F e:1s22s22p63s23p63d64s2
教师讲解课堂练习自主构建 课堂小结 二、泡利原理和洪特规则 【讲解】上节课我们学习了电子排布式的画法，下面需 要大家学会电子排布图的画法。电子排布图中每个方框代表 一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。 【板书】C、N的基态原子的电子排布式（略） 1.写出24号、29号元素的电子排布式、电子排布图。 2.阅读元素周期表，比较有什么不同，为什么？从元素周 期表中查出铜、银、金的外围电子层排布。它们是否符合构 造原理？ 教师引导学生小组讨论，形成补充规则。 相对稳定的状态是： 全充满：（P6，d10,f14） 全空：（P0，d0,f0） 半充满：（P3，d5,f7） 【引导】原子结构示意图、电子排布式、电子排布图不 同化学用语所能反映的粒子结构情况和区别。 结论： 1.原子结构示意图能直观反映粒子核内的质子数和核外 电子层数及各能层上的电子数。 2.电子排布能直观反映粒子各能层、各能级和各轨道的能 量的高低及个轨道上的电子分布情况及电子的自旋状态。 【归纳总结】PPT 1．核外电子排布规则： （1）能量最低原理 （2）泡利原理 （3）洪特规则 2．核外电子排布表示方法： （1）原子结构示意图 （2）电子排布式 （3）电子排布图 听、看、识忆、理 解 练习 1.写O、F、 Al、Si、P原子的电 子排布图。 对比元素周期表， 产生疑问。小组讨 论。 练习2.书写C、N Ca、Cl原子结构示 意图，电子排布 式、电子排布图。 深入理解 归纳、总结、识记
原子物理习题解答1
原子物理学习题解答 1.1 电子和光子各具有波长0.20nm,它们的动量和总能量各是多少? 解：由德布罗意公式p h /=λ,得： m/s kg 10 315.3m 10 20.0s J 10 63.624 9 34??=???= = =---λ h p p 光电 )J (10 9.94510 310 315.316 -8 24 ?=???=== =-c p hc h E 光光λ ν 2 16231 16 2 2 24 4 2 02 2 )10310 1.9(103)10 315.3(???+???=+=--c m c p E 电电 )J (1019.8107076.61089.914 2731---?=?+?= 1.2 铯的逸出功为1.9eV ,试求: (1)铯的光电效应阈频率及阈值波长;(2)如果要得到能量为1.5eV 的光电子,必 须使用多大波长的光照射? 解：(1) 由爱因斯坦光电效应公式w h mv -=ν2 02 1知,铯的光电效应阈频率为: Hz)(10 585.410 63.6106.19.114 34 19 0?=???= = --h w ν 阈值波长: m)(1054.610 585.410 37 14 80 0-?=??= = νλc (2) J 10 1.63.4eV 4.3eV 5.1eV 9.12 119 -2 0??==+=+ =mv w h ν 故: m)(10 656.310 6.14.310 310 63.67 19 8 34 ---?=?????= = = ν ν λh hc c 1.4 若一个电子的动能等于它的静止能量,试求：(1)该电子的速度为多大?(2)其相应的德布罗意波长是多少? 解：（1）由题意知，2 02 02 c m c m mc E k =-=，所以 2 02 2 2 02 2/1c m c v c m mc =-= 2 3c v = ? （2）由德布罗意公式得： )m (10 4.110 310 1.931063.63212 8 31 34 00---?=?????= = = = = c m h v m h mv h p h λ 1.5 (1)试证明: 一个粒子的康普顿波长与其德布罗意波长之比等于2 /120]1)/[(-E E ,式中0E 和E 分别是粒 子的静止能量和运动粒子的总能量. (2)当电子的动能为何值时,它的德布罗意波长等于它的康普顿波长? (1)证明：粒子的康普顿波长:c m h c 0/=λ 德布罗意波长: 1 )/(1 )/(2 02 02 04 20 2 -= -=-= == E E E E c m hc c m E hc mv h p h c λλ 所以, 2 /120]1)/[(/-=E E c λλ (2)解：当c λλ=时，有11)/(2 0=-E E ，即：2/0= E E 02E E = ? 故电子的动能为：2 000)12()12(c m E E E E k -=-=-= )J (1019.8)12(10 910 1.9)12(14 16 31--??-=????-= MeV 21.0eV 1051.0)12(6 =??-= 1.6 一原子的激发态发射波长为600nm 的光谱线,测得波长的精度为7 10 /-=?λλ,试问该原子态的寿命为 多长?
原子的基态与激发态、电子云与原子轨道
第2课时 原子的基态与激发态、电子云与原子轨道 [目标定位] 1.知道原子的基态、激发态与光谱之间的关系。2.了解核外电子运动、电子云轮廓图和核外电子运动的状态。 一、能量最低原理和原子的基态与激发态 1．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。 (1)处于最低能量的原子叫做基态原子。 (2)当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。 (3)基态、激发态相互间转化的能量变化 基态原子 吸收能量释放能量，主要形式为光 激发态原子 2．不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，若用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，则可确立某种元素的原子，这些光谱总称原子光谱。 (1)玻尔原子结构模型证明氢原子光谱为线状光谱。 (2)氢原子光谱为线状光谱，多电子原子光谱比较复杂。 3．可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火……都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。 (1)基态原子 电子按照构造原理排布(即电子优先排布在能量最低的能级里，然后依次排布在能量逐渐升高的能级里)，会使整个原子的能量处于最低状态，此时为基态原子。 (2)光谱分析 不同元素的原子光谱都是特定的，在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。 1．下列说法正确的是( ) A ．自然界中的所有原子都处于基态 B ．同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量
C．无论原子种类是否相同，基态原子的能量总是低于激发态原子的能量 D．激发态原子的能量较高，极易失去电子，表现出较强的还原性 答案 B 解析处于最低能量的原子叫做基态原子。电子由较低能级向较高能级跃迁，叫激发。激发态原子的能量只是比原来基态原子的能量高。如果电子仅在内层激发，电子未获得足够的能量，不会失去。 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 答案 A 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及现象。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，从而产生红光，故A项正确。 理解感悟光是电子释放能量的重要形式之一，日常生活中的许多可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。 易错提醒电子云图与电子云轮廓图不是同一个概念，电子云轮廓图实际上是电子云图的大部分区域；量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，电子云轮廓图就是我们通常所说的原子轨道图。 二、电子云与原子轨道 1．原子核外电子的运动特点。 (1)电子的质量很小(9.1095×10－31kg)，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(3.0×108m·s－1)。 2．电子在核外空间做高速运动，不能确定具有一定运动状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间何处，只能确定它在原子核外各处出现的概率，得到的概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。
电子云与原子轨道教案
《电子云与原子轨道》教学设计 本节内容是人教版高二化学上册所学选修3第一章第一节《原子结构与性质》的第五课时。本节课的授课对象主要是高三上普通班的同学。 一、教学设计思路分析 1、教材分析 本节课的地位和作用：人教版高中化学选修3、第一章第一节“原子结构与性质”（P9页）第五课时，主要内容为“电子云与原子轨道”概念的建立；了解原子核外电子的运动规律，掌握泡利原理、洪特规则；以及掌握不同能层的能级、原子轨道以电子云轮廓图的的关系。 教学重点：通过s电子云、p电子云的轮廓图，加深对电子云、原子轨道含义的理解。 教学难点：学会从电子云模拟轮廓图取理解核外电子的排布特点及特殊性质。 2、学情分析 学生接受能力较强，已处于高二阶段；在该阶段学生对原子结构以及核外电子排布等已有一定的理解，为这节课的学习也奠定了一定的基础。但对核外电子的运动规律以及原子轨道非常陌生，而且不易将泡利原理和洪特规则熟练地运用于原子轨道的理解中。 学生的好奇心强，已具备了探究的意识；掌握了探究必备的相关知识，如知道原子的组成，物质的远动是有规律的，核外电子的运动规律要遵循能量最低原理、洪特规则和泡利原理。 3、教学思路 以学生活动为主体，探究学习方法为基本方法，理论学习与实践相结合，用多媒体展示，通过模型建立，组织学生思考与讨论，从而获得认知。 二、教学方案设计 1、教学目标 知识与技能： （1）使学生领会电子云及原子轨道的基本含义。 （2）使学生理解s电子云、p电子云的轮廓图，加深对电子云、原子轨道含义的理解进一步掌握核外电子的排布及运动规律物质。 过程与方法：
创设学习情景，空间模型，引导学生积极参与探究过程，获取知识和亲身体验。培养学生知识迁移能力，合作学习能力，同时培养学生用普遍联系的观点分析问题。 情感态度与价值观： 培养学生的唯物观，世界是物质的；物质的运动是有规律；培养学生用普遍联系的观点分析问题。 2、教学方法： 教法：讨论法、讲授法指导教学。 学法：自主阅读法、讨论法。 3、教学准备 多媒体设备、PowerPoint课件、 4、教学过程
高中化学练习-原子结构_word版含解析
课练15原子结构 基础练 1．下列有关化学用语正确的是() A．甲烷分子的球棍模型： B．NH4I的电子式： C．F原子的结构示意图： D．中子数为20的氯原子：3717Cl 2．131 53I是常规核裂变产物之一,可以通过测定大气或水中131 53I的含量变化来监测核电站是否发生放射性物质泄漏。下列有关13153I的叙述中错误的是() A. 131 53I的化学性质与127 53I相同 B. 131 53I的原子序数为53 C. 131 53I的原子核外电子数为78 D. 131 53I的原子核内中子数多于质子数 3．已知氢有3种核素(1H、2H、3H),氯有2种核素(35Cl、37Cl)。则HCl的相对分子质量可能有() A．1种B．5种 C．6种D．1 000种 4．两种微粒含有相同的质子数和电子数,这两种微粒可能是() ①两种不同的原子；②两种不同元素的原子；③一种原子和一种分子；④一种原子和一种离子；⑤两种不同分子；⑥一种分子和一种离子；⑦两种不同阳离子；⑧两种不同阴离子；⑨一种阴离子和一种阳离子 A．①③⑤⑥⑦⑧B．①③⑤⑦⑧ C．①③④⑤⑦D．全部都是 5．下列说法中正确的是() A．原子中,质量数一定大于质子数 B．电子层多的原子半径一定大于电子层少的原子半径 C．由两种元素组成的化合物,若含有离子键,就没有共价键 D．自然界中有多少种核素,就有多少种原子 6．镨(Pr)、钕(Nd)都属于稀土元素,在军事和国防工业上有广泛应用,下列有关说法中正确的是()
A．镨(Pr)和钕(Nd)可能互为同位素 B.140 59Pr是镨的一种新元素 C.140 59Pr核内有59个质子,核外有81个电子 D.140 59Pr质量数为140,原子序数为59,核内有81个中子 7．据报道,在火星和金星大气层中发现了一种非常特殊的能导致温室效应的气态化合物,它的结构式为16O===C===18O。下列说法正确的是() A．16O与18O为同种核素 B．16O===C===18O与16O===C===16O互为同位素 C．16O===C===18O与16O===C===16O的化学性质几乎完全相同 D．目前提出的“低碳经济”的目标是向空气中增加CO2,促进碳的平衡 8．六种粒子的结构示意图分别为 A B C D E F 请回答下列问题： (1)依次写出6种粒子的符号：_____________________________________________________________________ ___。 (2)A、B、C、D、E、F共表示________种元素、________种原子、________种阳离子、________种阴离子。 (3)上述微粒中,阴离子与阳离子可构成两种化合物,这两种化合物的化学式为________、________。 9．用A＋、B－、C2－、D、E、F、G和H分别表示含有18个电子的八种微粒(离子或分子)。请回答： (1)A元素是________,B元素是________,C元素是________。(用元素符号表示) (2)D是由两种元素组成的双原子分子,其分子式是________。 (3)E是所有含18个电子的微粒中氧化能力最强的单质分子,其分子式是________。 (4)F是由两种元素组成的三原子分子,其分子式是________,电子式是________。 (5)G分子中含有4个原子,其分子式是________。 (6)H分子中含有8个原子,其分子式是________。 10．已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同微粒。它们之间存在如图所示的转化关系。 (1)如果A、B、C、D均是10电子的微粒,则A的结构式为________；D的电子式为________。 (2)如果A和C是18电子的微粒,B和D是10电子的微粒。
氢原子电子云空间分布的可视化
氢原子电子云空间分布的可视化 1 技术指标 1）设计一个用户界面，从不同角度直观揭示氢原子电子云空间几率分布的规律。要求：有用户任意输入量子数的界面； 2）根据量子力学中对氢原子的求解，设计出各个模块的参数（例如径向分布概率，角向分布概率等）； 3）用Matlab来进行模拟； 4）通过给定量子数，可以弹出绘图窗口，给出该量子态下，三维空间中氢原子中电子在空间各点的几率分布。 2 基本原理 2.1 电子云模型及其量子力学实质 电子云是电子在原子核外空间概率密度分布的形象描述，电子在原子核外空间的某区域内出现，好像带负电荷的云笼罩在原子核的周围，人们形象地称它为“电子云”。用现代量子力学的观点来看，电子有波粒二象性，它不像宏观物体的运动那样有确定的轨道，因此画不出它的运动轨迹。我们不能预言它在某一时刻究竟出现在核外空间的哪个地方，只能知道它在某处出现的机会有多少。为此，就以单位体积内电子出现几率，即几率密度大小，用小黑点的疏密来表示。小黑点密处表示电子出现的几率密度大，小黑点疏处几率密度小，看上去好像一片带负电的云状物笼罩在原子核周围，因此叫电子云。用一个波函数Ψ（x，y，z）表征电子的运动状态，并且用它的模的平方|Ψ|^2的值表示单位体积内电子在核外空间某处出现的几率，即几率密度，所以电子云实际上就是几率密度|Ψ|^2在空间的分布。研究电子云的空间分布主要包括它的径向几率分布和角度几率分布两个方面。径向分布探求电子出现的几率大小和离核远近的关系，被看作在半径为r，厚度为dr的薄球壳内电子出现的几率。角度分布探究电子出现的几率和角度的关系。 2.2 用matlab软件编程实现电子云模型
高二化学电子云与原子轨道教案
第一节原子结构 第三课时 一、教学目标 1. 了解电子云和原子轨道的含义。 2. 知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理 二、教学重难点 1. 原子轨道的含义 2. 泡利原理和洪特规则 三、教学方法 以科学探究、思考与交流等方式，探究泡利原则、洪特规则以及原子结构之间的关系，充分认识结构决定性质的化学基础 四、教具准备 多媒体 【教学过程】 【导入】 复习构造原理 Cr 1s22s22p63s23p63d54s1【引入】电子在核外空间运动，能否用宏观的牛顿运动定律来描述呢？ 五、电子云和原子轨道： 1. 电子云 宏观物体的运动特征： 可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度；可以描画它们的运动轨迹。 微观物体的运动特征：核外电子质量小，运动空间小，运动速率大。无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空间某处出现的机会多少。 【讲述】电子运动的特点：
①质量极小 ②运动空间极小 ③极高速运动。因此，电子运动来能用牛顿运动定律来描述，只能用统计的观点来描述。我们不可能像描述宏观运动物体那样，确定一定状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间如何，而只能确定它在原子核外各处出现的概率。 概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图成为原子轨道。 2. 原子轨道 【讲述】S 的原子轨道是球形的，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 P 的原子轨道是纺锤形的，每个P 能级有3个轨道，它们互相垂直，分别以P x 、P y 、P z 为符号。P 原子轨道的平均半径也随能层序数增大而增大。 【讲述】s 电子的原子轨道都是球形的(原子核位于球心)，能层序数越大，原子 轨道的半径越大。这是由于1s ，2s ，3s……电子的能量依次增高，电子在离核 更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展。这是不难理 解的，打个比喻，神州五号必须依靠推动(提供能量)才能克服地球引力上天，2s 电子比1s 电子能量高，克服原子核的吸引在离核更远的空间出现的概率就比1s 大，因而2s 电子云必然比1s 电子云更扩散。 3. 轨道表示式 （1）表示:用一个小方框表示一个原子轨道，在方框中用“↑ ”或“↓ ”表示该轨道上排入的电子的式子。 电子排布式：1s 2 2s 22p 3 轨道表示式： （2）原则 ?泡利原理：内容：每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子。即每个原子轨道最多只容纳两个电子。 ?洪特规则：内容：原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子 尽量分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。 全充满（p6，d10，f14）全空时（p0，d0，f0）半充满（p3，d5，f7） 1S 2S 2P +7 2 5
原子物理学第二章习题答案
第二章 原子的能级和辐射 2.1 试计算氢原子的第一玻尔轨道上电子绕核转动的频率、线速度和加速度。 解：电子在第一玻尔轨道上即年n=1。根据量子化条件， π φ2h n mvr p == 可得：频率 21211222ma h ma nh a v πππν= == 赫兹151058.6?= 速度：61110188.2/2?===ma h a v νπ米/秒 加速度：222122/10046.9//秒米?===a v r v w 2.2 试由氢原子的里德伯常数计算基态氢原子的电离电势和第一激发电势。 解：电离能为1E E E i -=∞，把氢原子的能级公式2 /n Rhc E n -=代入，得： Rhc hc R E H i =∞-=)1 1 1(2=13.60电子伏特。 电离电势：60.13== e E V i i 伏特 第一激发能：20.1060.1343 43)2 111(2 2=?==-=Rhc hc R E H i 电子伏特 第一激发电势：20.101 1== e E V 伏特 2.3 用能量为12.5电子伏特的电子去激发基态氢原子，问受激发的氢原子向低能基跃迁时，会出现那些波长的光谱线？ 解：把氢原子有基态激发到你n=2,3,4……等能级上去所需要的能量是： )1 11(22n hcR E H -= 其中6.13=H hcR 电子伏特 2.10)21 1(6.1321=-?=E 电子伏特 1.12)31 1(6.1322=-?=E 电子伏特 8.12)4 1 1(6.1323=-?=E 电子伏特 其中21E E 和小于12.5电子伏特，3E 大于12.5电子伏特。可见，具有12.5电子伏特能量的
新课标高中化学选修3第一节能量最低原理、基态与激发态、光谱电子云与原子轨道
第2课时能量最低原理、基态与激发态、光谱电子云与原子轨道学业要求素养对接 1.知道处于不同能级的电子，在一定条 件下会发生激发与跃迁。 2.知道电子的运动状态(空间分布及能 量)，可通过原子轨道和电子云模型来描 述。 3.能结合能量最低原理、泡利不相容原 理、洪特规则书写1～36号元素基态原 子的轨道表示式，并说明含义。 模型认知：建立新的原子结构模型，并 能说明建构思维模型在人类认识原子结 构过程中的重要作用。 微观探析：能说明微观粒子的运动状态 与宏观物体运动特点的差异。 [知识梳理] 一、基态与激发态、光谱 1.能量最低原理 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。 2.基态原子与激发态原子 (1)基态原子：处于最低能量的原子。 (2)激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁到较高能级，变成激发态原子。 (3)基态、激发态相互转化的能量变化 基态原子 吸收能量 释放能量主要形式为光激发态原子 3.光谱与光谱分析 (1)光谱形成原因 不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光。 (2)光谱分类
(3)光谱分析 在现代化学中，利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素的分析方法。 【自主思考】 1.为什么原子的核外电子排布要遵循能量最低原理呢？ 提示能量最低原理是自然界普遍遵循的规律。能量越低，物质越稳定，物质都有从高能量状态转化到低能量状态的趋势。 二、电子云与原子轨道 1.电子云 用小黑点来描述电子在原子核外空间出现的概率密度分布图，被形象地称为电子云。 2.电子云轮廓图 为了表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间状态有一个形象化的简便描述，把电子在原子核外空间出现概率P＝90%的空间圈出来，即为电子云轮廓图。3.原子轨道 (1)定义：电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。 (2)形状 ①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 ②p电子的原子轨道呈哑铃形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 (3)各能级所含有原子轨道数目 能级符号n s n p n d n f 轨道数目 1 3 5 7 4.泡利原理和洪特规则
2018_2019学年高中化学课时跟踪检测(二)能量最低原理电子云与原子轨道
课时跟踪检测（二）能量最低原理电子云与原子轨道 1.下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是( ) A.原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云 B.s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动 C.p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层的增加，p能级原子轨道也增多 D.与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大 解析：选D A项，电子云只是一种对核外电子运动的“形象”描述；B项，核外电子并不像宏观物体的运动那样具有一定的轨道；C项，p能级在任何能层均只有3个轨道。 2.当碳原子的核外电子排布由转变为 时，下列说法正确的是( ) ①碳原子由基态变为激发态②碳原子由激发态变为基态③碳原子要从外界环境中吸收能量④碳原子要向外界环境中释放能量 A.①② B．②③ C.①③ D．②④ 解析：选C 核外电子排布由2s22p2转变为2s12p3，碳原子体系能量升高，由基态变为激发态，要从外界环境中吸收能量。 3.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 B.1s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 D.1s轨道电子云的点的疏密表示电子在某一位置出现机会的多少 解析：选D 由电子云图可知，处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分布呈球形对称，而且电子在原子核附近出现的概率最大，离核越远，出现的概率越小。图中的小黑点不表示电子，而表示电子曾经出现过的位置。 4.基态硅原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是( )
解析：选C 基态硅原子的电子排布遵循能量最低原理、泡利原理、洪特规则，只有C选项正确。 5.对于Fe的下列电子排布，正确的是( ) 解析：选A Fe原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，据洪特规则可知A正确。 6．某原子核外电子排布为n s2n p7，它违背了( ) A．泡利原理 B．能量最低原理 C．洪特规则 D．洪特规则特例 解析：选A p能级有三个轨道，根据泡利原理，每个轨道最多排2个电子，故p能级最多排6个电子，不可能排7个，故违背泡利原理。 7．下列原子中未成对电子数最多的是( ) A．C B．O C．N D．Cl 解析：选C 本题综合考查能量最低原理、泡利原理、洪特规则。各原子的轨道表示式为 碳原子有2个未成对电子，氧原子有2个未成对电子，氮原子有3个未成对电子，氯原子有1个未成对电子。 8．下列3d能级的电子排布图正确的是( )
2018——2019学年北京选修3人教版第一章第一节 原子结构(第二课时原子的基态与激发态、电子云与
第一节 原子结构（第二课时原子的基态与激发态、电子云与原子轨道） [学习目标定位] 1.知道原子的基态、激发态与光谱之间的关系。2.了解核外电子运动、电子云轮廓图和核外电子运动的状态。 知识梳理 一、能量最低原理、原子的基态与激发态、光谱 1.能量最低原理 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。 2.基态原子与激发态原子 (1)基态原子：处于最低能量的原子。 (2)激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。 (3)基态、激发态相互间转化的能量变化 基态原子吸收能量 释放能量，主要形式为光 激发态原子。 3.光谱 (1)光谱的成因及分类 (2)光谱分析：现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。 归纳总结：关于电子跃迁的注意事项 (1)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；反之，将吸收能量。光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。 (2)电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移)，而原子得失电子时发生的是化学变化。 (3)一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。 例1 下列电子排布式是基态原子的电子排布式的是( ) ①Be ：1s 22s 12p 1 ②O ：1s 22s 22p 4 ③He ：1s 12s 1 ④Cl ：1s 22s 22p 63s 23p 5 A.①② B.②③ C.①③ D.②④ 【考点】原子的基态与激发态、光谱 【题点】原子的基态与激发态的判断与比较
答案 D 例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 答案 A 二、电子云与原子轨道 1.原子核外电子的运动特点 (1)电子的质量很小(9.109 5×10－31 kg)，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(3.0×108 m·s－1)。 2.电子云 (1)电子云：是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。 (2)电子云轮廓图的形状：s能级的电子云轮廓图是球形，p能级的电子云轮廓图是哑铃形。 3.原子轨道 (1)概念：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。 (2)形状 ①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 ②p电子的原子轨道呈哑铃形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 (3)各能级所含有原子轨道数目
人教版高二化学选修三物质结构和性质第一章 第一节 第2课时原子的基态和激发态、电子云和原子轨道导学案
第2课时原子的基态与激发态、电子云与原子轨道 一、能量最低原理、原子的基态与激发态、光谱 1．能量最低原理 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。2．基态原子与激发态原子 (1)基态原子：处于最低能量的原子。 (2)激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。 (3)基态、激发态相互间转化的能量变化 基态原子吸收能量 激发态原子。 释放能量，主要形式为光 3．光谱 (1)光谱的成因及分类 (2)光谱分析：现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
关于电子跃迁的注意事项 (1)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；反之，将吸收能量。光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。 (2)电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移)，而原子得失电子时发生的是化学变化。 (3)一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。 例 1(2018·银川市育才中学月考)下列电子排布式是基态原子的电子排布式的是() ①Be：1s22s12p1②O：1s22s22p4③He：1s12s1④Cl：1s22s22p63s23p5 A．①②B．②③C．①③D．②④
【考点】原子的基态与激发态 【题点】能量最低原理及应用 答案D 解析①Be：1s22s12p1是激发态，2s能量低于2p，故错误；②O：1s22s22p4符合能量最低原理，故正确；③He：1s12s1是激发态，1s能量低于2s，故错误；④Cl：1s22s22p63s23p5符合能量最低原理，故正确。 例 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