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1、【三维设计】【三维设计】20142014高中高中化学化学-第第1 1章章-第第1 1节节-原子原子结构模型课件结构模型课件-鲁科版选鲁科版选修修3 3 1氢原子光谱是线状光谱，四个量子数氢原子光谱是线状光谱，四个量子数(n、l、m、ms)是为是为了解释原子光谱而引入的。了解释原子光谱而引入的。2原子中单个电子的空间运动状态是用原子轨道描述的。原子中单个电子的空间运动状态是用原子轨道描述的。3原子光谱源自核外电子在能量不同的原子轨道之间的跃原子光谱源自核外电子在能量不同的原子轨道之间的跃迁，电子所处的原子轨道的能量是量子化的。迁，电子所处的原子轨道的能量是量子化的。4原子轨道的能量由原子轨道的能
2、量由n、l两个量子数决定，核电子的运动两个量子数决定，核电子的运动状态由状态由n、l、m、ms四个量子数决定。四个量子数决定。5具有相同具有相同n、l值的运动状态叫能级，如值的运动状态叫能级，如1s能级、能级、2p能级等。能级等。1原子结构的发展历程原子结构的发展历程 在道尔顿原子学说的基础上，不同时期原子结构模型先在道尔顿原子学说的基础上，不同时期原子结构模型先后经历了汤姆逊的后经历了汤姆逊的 模型模型卢瑟福的卢瑟福的 模型模型玻尔的玻尔的 的原子结构模型的原子结构模型模型。模型。2氢原子光谱氢原子光谱 光谱分为光谱分为 光谱和光谱和 光谱，氢原子光谱是光谱，氢原子光谱是 光光谱。谱。葡萄干
3、布丁葡萄干布丁核外电子分层排布核外电子分层排布氢原子光谱和玻尔的原子结构模型氢原子光谱和玻尔的原子结构模型核式核式量子力学量子力学连续连续线状线状线状线状 3玻尔原子结构模型的基本观点玻尔原子结构模型的基本观点 (1)电子在具有确定电子在具有确定 的圆周轨道上绕的圆周轨道上绕 运动，运动，不辐射能量。不辐射能量。(2)不同轨道上运动的电子具有不同轨道上运动的电子具有 的能量，而且能量的能量，而且能量是是 的。轨道能量依量子数的。轨道能量依量子数n值值(1,2,3，)的增大而的增大而 。(3)电子在不同能量的轨道之间跃迁时，会电子在不同能量的轨道之间跃迁时，会 或或能量。能量。半径半径原子核原子
4、核升高升高不同不同量子化量子化辐射辐射吸收吸收 (1)人们利用仪器将物质吸收的光或发射的光的波长和强人们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，得到所谓的光谱。度分布记录下来，得到所谓的光谱。(2)线状光谱是由特定波长的、彼此分立的谱线组成的光线状光谱是由特定波长的、彼此分立的谱线组成的光谱，如氢原子光谱；连续光谱是由各种波长的光所组成，且谱，如氢原子光谱；连续光谱是由各种波长的光所组成，且相近的波长因差别极小而不能分辨的光谱，如阳光形成的光相近的波长因差别极小而不能分辨的光谱，如阳光形成的光谱。谱。(3)轨道能量是量子化的，即其能量是轨道能量是量子化的，即其能量是“一份一份
5、一份一份”的，的，不能连续变化而只能取某些不连续的数值。以氢原子而言，不能连续变化而只能取某些不连续的数值。以氢原子而言，电子处于电子处于n1的轨道时能量最低，称为基态，能量高于基态的轨道时能量最低，称为基态，能量高于基态的状态称为激发态。的状态称为激发态。1下列说法正确的是下列说法正确的是 ()A自然界中的所有原子都处于基态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 发态原子的能量发态原子的能量D激发态原子的能量较高，极
6、易失去电子，表现出较强激发态原子的能量较高，极易失去电子，表现出较强 的还原性的还原性答案：答案：B 1原子轨道原子轨道 用来描述原子中单个电子的用来描述原子中单个电子的 状态。每个原子状态。每个原子轨道须由三个量子数轨道须由三个量子数 、共同描述。共同描述。2四个量子数四个量子数 (1)主量子数主量子数n：量子数量子数n称为称为 。n的取值为正整数的取值为正整数1,2,3,4,5,6，对应的符号为对应的符号为 、等。一般而言，等。一般而言，n越大，电子离核的平均距离越越大，电子离核的平均距离越 ，能量越，能量越 ，因此，因此n值值所表示的电子运动状态称为所表示的电子运动状态称为 。原子轨道与
7、四个量子数原子轨道与四个量子数空间运动空间运动nlm主量子数主量子数KLMNOP高高远远电子层电子层 (2)角量子数角量子数l：量子数量子数l称为称为 。对多电子原子来说，对于确。对多电子原子来说，对于确定的定的n值，值，l共有共有 个值，个值，0,1,2，,(n1)，分别用，分别用 、d、f等表示。等表示。电子运动状态的能量不仅与电子运动状态的能量不仅与n有关，还与有关，还与l有关。若两个有关。若两个电子运动状态的电子运动状态的n、l值均相同，就表明这两个电子具有值均相同，就表明这两个电子具有 的能量。的能量。在一个电子层中，在一个电子层中，l有多少个取值，就表示该电子层有有多少个取值，就表
8、示该电子层有多少个不同的多少个不同的 ，如在，如在L层中有层中有 个个s能级和能级和 个个p能级。能级。角量子数角量子数nsp相同相同能级能级11 (3)磁量子数磁量子数m：在外磁场作用下，对在外磁场作用下，对 相同的一个能级相同的一个能级l而言，电子而言，电子的运动状态共有的运动状态共有 个。在外磁场中，原来光谱中一条个。在外磁场中，原来光谱中一条谱线会分裂为谱线会分裂为 条谱线。条谱线。(4)自旋磁量子数自旋磁量子数ms：处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态只有两种，分处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态只有两种，分别用符号别用符号“和和”“”标记。标记。能量能量(2l1)多多 (1)每个
9、原子轨道须由三个只能取整数的量子数每个原子轨道须由三个只能取整数的量子数n、l、m共同描述。电子除做轨道运动外，还做自旋运动，其自旋的共同描述。电子除做轨道运动外，还做自旋运动，其自旋的状态由自旋磁量子数描述，因此要完整地描述一个核外电子状态由自旋磁量子数描述，因此要完整地描述一个核外电子运动状态需要四个量子数运动状态需要四个量子数n、l、m、ms。(2)n值与该电子层中的能级数相等。在值与该电子层中的能级数相等。在K(n1)层中只有层中只有1个个s能级、记作能级、记作1s；在；在L(n2)层中有层中有1个个s能级和能级和1个个p能级，能级，分别记作分别记作2s和和2p；在；在M(n3)层中有
10、层中有1个个s能级，能级，1个个p能级和能级和1个个d能级，分别记作能级，分别记作3s、3p和和3d。(3)对同一个能级而言，对同一个能级而言，m的取值可为的取值可为0，1，2，3，l，共有，共有(2l1)个值。个值。(4)s能级中有能级中有1个原子轨道，个原子轨道，p能级中有能级中有3个能量相同的个能量相同的原子轨道，原子轨道，d能级中有能级中有5个能量相同的原子轨道。第个能量相同的原子轨道。第n层的层的s轨轨道记作道记作ns，第，第n层的层的3个个p轨道分别记作轨道分别记作npx、npy、npz。2下列各电子层不包含下列各电子层不包含p能级的是能级的是 ()AN电子层电子层 BK电子层电子
11、层CL电子层电子层 DM电子层电子层解析：解析：在一个电子层中，在一个电子层中，l的取值数与的取值数与n相同，相同，l有多少个有多少个取值，该电子层就有多少个不同的能级，因此，取值，该电子层就有多少个不同的能级，因此，K电子层电子层只有只有1个个s能级。能级。答案：答案：B 1.原子轨道的图形描述原子轨道的图形描述 (1)对象：单个电子的对象：单个电子的 即原子轨道。即原子轨道。(2)方法：用方法：用 标注。标注。(3)意义：表示原子轨道的意义：表示原子轨道的 。(4)形状：形状：s轨道为轨道为 形，具有形，具有 性；性；p轨道是哑铃轨道是哑铃形并分别相对于形并分别相对于 对称。对称。2电子云
12、电子云 (1)概念：形象地描述电子在空间单位体积内出现的概念：形象地描述电子在空间单位体积内出现的 的图形。的图形。原子轨道的图形描述和电子云原子轨道的图形描述和电子云空间运动状态空间运动状态直角坐标系直角坐标系空间分布空间分布球对称球对称x、y、z轴轴球球概率大小概率大小 (2)意义：小点的意义：小点的 表示电子在原子核外出现概表示电子在原子核外出现概率的大小。点率的大小。点 的地方，表示电子在那里出现的概率大；的地方，表示电子在那里出现的概率大；点点 的地方，表示电子在那里出现的概率小。的地方，表示电子在那里出现的概率小。(3)电子云图中的小点不代表一个电子，每个点表示电子电子云图中的小点
13、不代表一个电子，每个点表示电子出现过一次。出现过一次。(4)s能级的电子云图呈球形对称，而且离核越近，单位体能级的电子云图呈球形对称，而且离核越近，单位体积内电子出现的概率越大，电子云越密集；积内电子出现的概率越大，电子云越密集；p能级的原子轨道能级的原子轨道的电子云呈哑铃形，在空间的分布分别沿的电子云呈哑铃形，在空间的分布分别沿x、y、z方向。方向。疏密程度疏密程度密集密集稀疏稀疏3氢原子的电子云图中小黑点表示的意义是氢原子的电子云图中小黑点表示的意义是 ()A1个小黑点表示一个电子个小黑点表示一个电子B小黑点的多少表示电子个数的多少小黑点的多少表示电子个数的多少C表示电子运动的轨迹表示电子
14、运动的轨迹D表示电子在核外空间出现机会的多少表示电子在核外空间出现机会的多少解析：解析：电子云图中的小黑点并不代表电子，每个小黑点表电子云图中的小黑点并不代表电子，每个小黑点表示电子出现过一次，用单位体积内小黑点的疏密程度表示示电子出现过一次，用单位体积内小黑点的疏密程度表示电子在原子核外单位体积内出现的概率大小。电子在原子核外单位体积内出现的概率大小。答案：答案：D氢原子光谱和玻尔原子结构模型氢原子光谱和玻尔原子结构模型 解析解析玻尔理论是针对原子的稳定存在和氢原子光玻尔理论是针对原子的稳定存在和氢原子光谱为线状光谱的事实提出的，有外加磁场时氢原子光谱增谱为线状光谱的事实提出的，有外加磁场时
15、氢原子光谱增加多条谱线，玻尔的原子结构模型已无法解释这一现象，加多条谱线，玻尔的原子结构模型已无法解释这一现象，必须借助于量子力学加以解释。必须借助于量子力学加以解释。答案答案D 原子结构理论的发展是不断深入的，各原子结构理论的发展是不断深入的，各个时期的原子结构模型都是为了解释当时出现的某一现个时期的原子结构模型都是为了解释当时出现的某一现实问题或实验现象而提出的。随后可能又会碰到不能解实问题或实验现象而提出的。随后可能又会碰到不能解释的问题，这些问题的出现又会推动原理论的改进或新释的问题，这些问题的出现又会推动原理论的改进或新理论的创建。理论的创建。1下列说法正确的是下列说法正确的是 ()
16、A氢光谱是元素的所有光谱中最简单的光谱之一氢光谱是元素的所有光谱中最简单的光谱之一B“量子化量子化”就是不连续的意思，微观粒子运动均有此就是不连续的意思，微观粒子运动均有此 特点特点C玻尔理论不但成功地解释了氢原子光谱，而且还推玻尔理论不但成功地解释了氢原子光谱，而且还推 广到其他原子光谱广到其他原子光谱D原子中电子在具有确定半径的圆周轨道上像火车一原子中电子在具有确定半径的圆周轨道上像火车一 样高速运转着样高速运转着解析：解析：A项，氢光谱是元素的所有光谱中最简单的光谱；项，氢光谱是元素的所有光谱中最简单的光谱；C项，玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，但对多电子项，玻尔理论成功地解释了氢原子光
17、谱，但对多电子原子的光谱解释却遇到了困难；原子的光谱解释却遇到了困难；D项，原子中电子运动项，原子中电子运动没有确定半径的原子轨道，原子轨道是电子运动出现的没有确定半径的原子轨道，原子轨道是电子运动出现的“区域区域”。答案：答案：B电子运动状态与四个量子数电子运动状态与四个量子数 例例2下列有关下列有关n、l、m、ms四个量子数的说法中，正四个量子数的说法中，正确的是确的是 ()A一般而言，一般而言，n越大，电子离核平均距离越远，能量越越大，电子离核平均距离越远，能量越低低 Bl数值的多少，决定了某电子层不同能级的个数数值的多少，决定了某电子层不同能级的个数 C对于确定的对于确定的n值，值，m
18、的取值共有的取值共有(2n1)个个 Dms表示电子的自旋方向，处于同一原子轨道上的电表示电子的自旋方向，处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态可能有多种子自旋运动状态可能有多种 解析解析 随着随着n值的增大，电子离核的平均距离越来越远，值的增大，电子离核的平均距离越来越远，能量越来越高，故能量越来越高，故A项错误；项错误；n值和值和l值相同的电子，能量相同，值相同的电子，能量相同，故同一电子层故同一电子层(n值相同值相同)中能级个数取决于中能级个数取决于l的取值，故的取值，故B项正项正确；对于确定的确；对于确定的n值，值，m的取值共有的取值共有n2个，故个，故C项错误；项错误；ms表表示电子的自
19、旋方向，但处于同一原子轨道上的电子自旋运动示电子的自旋方向，但处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态只能有两种，故状态只能有两种，故D项错误。项错误。答案答案B2下列组合中的电子运动状态，理的是下列组合中的电子运动状态，理的是 ()An1，l1，m0，msBn2，l0，m1，msCn3，l3，m3，msDn4，l3，m2，ms解析：解析：解答本题，必须熟悉描述核外电子运动状态的四个量解答本题，必须熟悉描述核外电子运动状态的四个量子数的相互关系。子数的相互关系。A项，项，n1时，时，l只能取值为只能取值为0；B项，当项，当l0时，时，m只能取值为只能取值为0；C项，当项，当n3时，时，l不能取值不
20、能取值3，m可可取值为取值为0、1、2，不能取值，不能取值3；D项符合题意。项符合题意。答案：答案：D 例例3下列说法正确的是下列说法正确的是 ()A因为因为p轨道是轨道是“8”字形的，所以字形的，所以p电子走电子走“8”字形字形 B主量子数为主量子数为3时，有时，有3s、3p、3d、3f四个轨道四个轨道 C氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一条轨道氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一条轨道 D原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的原子轨道的图形描述和电子云原子轨道的图形描述和电子云 解析解析p轨道是哑铃形，是说电子出现频率高的轨道是哑铃形
21、，是说电子出现频率高的“区区域域”的形状，而不是的形状，而不是p电子的运动轨迹，电子的运动轨迹，A错误；错误；n3时，时，l0,1,2，共有，共有3s、3p、3d三个能级，共有三个能级，共有1359个轨个轨道，道，B错误；电子数目多少与原子轨道数目之间没有必然联错误；电子数目多少与原子轨道数目之间没有必然联系，系，C错误。错误。答案答案D (1)因人们不能确定原子中的电子在某一时刻一定出现在因人们不能确定原子中的电子在某一时刻一定出现在何处，只可能预言在空间某处电子出现的概率，故量子力学何处，只可能预言在空间某处电子出现的概率，故量子力学中轨道的含义已与玻尔轨道的含义完全不同，它既不是圆形中轨
22、道的含义已与玻尔轨道的含义完全不同，它既不是圆形轨道，也不是其他经典意义上的固定轨迹。轨道，也不是其他经典意义上的固定轨迹。(2)电子云图中的小黑点的疏密表示的是电子在核外空间电子云图中的小黑点的疏密表示的是电子在核外空间某处单位体积内出现机会的多少，而不表示电子的多少。某处单位体积内出现机会的多少，而不表示电子的多少。3双选题双选题下列关于电子云示意图的叙述正确的是下列关于电子云示意图的叙述正确的是()A电子云表示电子的运动轨迹电子云表示电子的运动轨迹B黑点的多少表示电子个数的多少黑点的多少表示电子个数的多少C处于处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分别呈球形轨道上的电子在空间出现的概率分别
23、呈球形 对称，而且电子在原子核附近出现的概率大，离核对称，而且电子在原子核附近出现的概率大，离核 越远电子出现的概率越小越远电子出现的概率越小D处在处在2pz轨道的电子主要在轨道的电子主要在xOy平面的上、下方出现平面的上、下方出现解析：解析：电子云示意图中的小黑点是电子在原子核外出现的电子云示意图中的小黑点是电子在原子核外出现的概率大小的形象描述，并不具体指电子。如概率大小的形象描述，并不具体指电子。如A项中电子的运项中电子的运动轨迹无法确定，错把电子云作为电子的运动轨迹；动轨迹无法确定，错把电子云作为电子的运动轨迹；B项中项中将电子式与电子云混淆或抽象思维欠缺，错把小黑点认为将电子式与电子云混淆或抽象思维欠缺，错把小黑点认为是电子。是电子。答案：答案：CD结束结束