【導學案】2021年高中化學導學案魯科版選修3教師用書-1.1原子結構模型

第1節(jié)原子結構模型1.了解原子結構的進展歷程。2.初步生疏原子結構的量子力學模型,能用n、l、m、ms這四個量子數描述核外電子的運動狀態(tài)。3.了解原子軌道的表示方法及意義。一、氫原子光譜和波爾的原子結構模型1.原子結構理論進展史1803年提出原子是一個“實心球體”建立原子學說的是英國化學家①道爾頓,1903年湯姆遜提出原子結構的“②葡萄干布丁”模型,1911年盧瑟福提出了原子結構的③核式模型,1913年玻爾提出④核外電子分層排布的原子結構模型,建立于20世紀20年月中期的⑤量子力學模型已成為現代化學的理論基礎。2.氫原子光譜人們經常利用儀器將物質吸取光或放射光的波長和強度分布記錄下來,得到所謂的光譜,光譜分為⑥連續(xù)光譜和⑦線狀光譜,氫原子光譜為⑧線狀光譜。3.玻爾原子結構模型(1)玻爾原子結構模型基本觀點①原子中的電子在具有⑨確定半徑的圓周軌道上繞原子核運動,并且⑩不輻射能量?？衫斫鉃樾行悄Ｐ?這里的“軌道”實際上就是我們現在所說的電子層。②定態(tài)假設:玻爾原子結構理論認為同一電子層上的電子能量完全相同。在不同軌道上運動的電子具有不同的能量(E),而且能量是量子化的,即能量是“一份一份”的。各電子層能量差具有不連續(xù)性,即E3-E2≠E2-E1。③只有當電子從一個軌道(能量為Ei)躍遷到另一個軌道時,才會輻射或吸取能量。假如輻射或吸取的能量以光的形式表現并記錄下來,就形成了光譜。(2)玻爾原子結構模型理論成功地解釋了氫原子光譜是線狀光譜的試驗事實,但不能解決氫原子光譜的精細結構問題和多原子簡單的光譜現象。二、原子軌道與四個量子數依據量子力學理論,原子中的單個電子的空間運動狀態(tài)可以用原子軌道來描述,而每個原子軌道由三個量子數n、l、m共同描述。1.主量子數(n)主量子數(n)的取值與電子層符號的對應關系主量子數(n):1、2、3、4、5、6、7等,電子層符號:K、L、M、N、O、P、Q等。n值所表示的電子運動狀態(tài)稱為電子層,n越大,電子離核的平均距離越遠,能量越高。2.角量子數(l)①對多電子原子來講,對于確定的n值,l共有n個值,分別用符號s、p、d、f等來表示。②若兩個電子的n和l均相同,就表明兩個電子具有相同的能量,表示兩電子所處的能級相同。③l有多少個取值,就表示該電子層有多少個能量不同的能級。當n=1時l有1個值,有1個能級即s能級;當n=2時l有2個值,有2個能級即s能級和p能級;當n=3時l有3個值,有3個能級即s能級、p能級、d能級;當n=n時l有n個值,有n個能級。3.磁量子數(m)①在外磁場作用下,量子數n、l相同的狀態(tài)能量是不同的,用磁量子數m來標記這些狀態(tài)。對同一個能級l而言,電子的運動共有(2l+1)個狀態(tài)。②s能級有1個軌道;p能級有3個軌道;d能級有5個軌道;f能級有7個軌道,同一能級中不同軌道的能量是相同的。4.自旋量子數ms核外電子存在一種奇怪的量子化運動,人們稱其為自旋運動。常用自旋量子數ms來描述電子的自旋運動。處于同一原子軌道上的電子自旋運動狀態(tài)只能有2種,分別用符號↑和↓標記?？偨Y:主量子數n對應著電子層;主量子數n和角量子數l對應著n電子層中的能級;主量子數n、角量子數l和磁量子數m對應著n電子層中l(wèi)能級的原子軌道。電子的運動狀態(tài)可用量子數n、l、m確定的原子軌道來描述,并取兩種自旋狀態(tài)的一種。三、原子軌道的圖形描述和電子云1.原子軌道的圖形s軌道是球形,即該原子軌道具有球形對稱;p軌道是紡錘形,分別相對于x、y、z軸對稱。2.電子云為了形象地表示電子在核外空間的分布狀況,人們常用單位體積內小點的疏密程度來表示電子在原子核外單位體積內消滅概率的大小。點密集的地方表示電子消滅的概率大;點稀疏的地方表示電子消滅的概率小。這種形象地描述電子在空間單位體積內消滅的概率大小的圖形稱為電子云。1.原子核外電子的每一個電子層最多可容納的電子數與電子層的序數(n)間存在什么關系?【答案】每一個電子層最多可容納的電子數為2n2。2.不同的電子層分別有多少個能級?與電子層的序數(n)間存在什么關系?【答案】第n電子層有n個能級;能級數等于序數n。3.不同電子層的相同能級所能容納的最多電子數是否相同?【答案】相同。4.硫原子有16個電子,分別分布在幾個不同的電子層和能級上?各電子層與能級分別含有多少個電子?【答案】分別分布在3個不同的電子層,5個不同的能級上。第一電子層2個電子,處于1s能級中;其次電子層8個電子,分別為2s能級含有2個電子,2p能級含有6個電子;第三電子層6個電子,分別為3s能級含有2個電子,3p能級含有4個電子。1.關于原子模型的演化過程,正確的是()。A.湯姆遜原子模型→道爾頓原子模型→盧瑟福原子模型→玻爾原子模型→量子力學模型B.湯姆遜原子模型→盧瑟福原子模型→玻爾原子模型→量子力學模型→道爾頓原子模型C.道爾頓原子模型→盧瑟福原子模型→湯姆遜原子模型→玻爾原子模型→量子力學模型D.道爾頓原子模型→湯姆遜原子模型→盧瑟福原子模型→玻爾原子模型→量子力學模型【解析】1803年,道爾頓模型——原子是一個堅硬的小球;1903年,湯姆遜模型——原子是一個帶正電荷的球,電子鑲嵌在里面,原子好像一塊“布滿漿果的松糕”;1911年,盧瑟福模型——原子的大部分體積是空的,電子任憑地圍圍著一個帶正電荷的很小的原子核運轉;1913年,玻爾模型——電子不是任憑占據在原子核的四周,而是在固定的軌道上運動,當電子從一個軌道躍遷到另一軌道時,原子便吸取或釋放能量;20世紀20年月以來,現代模型(電子云模型)——電子繞核運動形成一個帶負電荷的云團,在一個確定的時刻不能精確測定電子的精確?????位置?！敬鸢浮緿2.下列各電子層中含有f軌道的是()。A.N電子層B.M電子層C.L電子層 D.K電子層【答案】A3.下列能級中軌道數為3的是()。A.s能級 B.p能級C.d能級 D.f能級【解析】s能級有1個軌道,p能級有3個軌道,d能級有5個軌道,f能級有7個軌道。【答案】B探究:原子軌道的表示方法(1)能級符號通常用ns、np、nd、nf、ng等表示,推想第五電子層具有的能級:,它們最多容納的電子數分別為,這些數值的規(guī)律是。

(2)第五電子層最多容納的電子數為。

【解析】第n電子層具有n個能級,第五電子層具有的能級是5s、5p、5d、5f、5g;s、p、d、f最多容納的電子數分別為2、6、10、14,各能級可容納的最多電子數依次為1、3、5、7的兩倍,可得出5g可容納的最多電子數為18;加和得出第五電子層最多容納的電子數為50?！敬鸢浮?1)5s、5p、5d、5f、5g;2、6、10、14、18;各能級可容納的最多電子數依次為1、3、5、7、9的兩倍(2)501.K層為最外層時,1s能級最多可填充多少個電子?【答案】2個。2.L層為最外層時,2p能級最多可填充多少個電子?【答案】6個。3.M層為最外層時,3d能級最多可填充多少個電子?【答案】0個。4.N層為最外層時,4f能級最多可填充多少個電子?【答案】0個。5.書寫能級時用到哪些符號?【答案】電子層序號與s、p、d、f等能級符號。6.鈉原子第三電子層只有3s能級填充電子,是否可以說鈉原子第三電子層只有3s能級?鈉原子有3個電子層填充電子,是否可以說鈉原子只有3個電子層?【答案】不行以,鈉原子第三電子層有3s、3p、3d能級,只有3s能級填充電子,3p、3d能級沒有電子;不行以,鈉原子具有若干電子層,但只有K、L、M三個電子層填充電子,其他電子層沒有電子。7.d能級中含有幾個軌道?最多能容納幾個電子?【答案】d能級中含有5個軌道,最多容納10個電子。1.將電子層序號寫在s、p、d、f等能級符號前,共同表示能級;猶如第幾層樓的第幾級樓梯一樣,如3d、4s等。能級是電子層中的電子亞層。2.每個電子層中,能級符號的挨次是ns、np、nd、nf……任一電子層,能級數=電子層序數=周期序數。1.能夠確定核外電子空間運動狀態(tài)的量子數組合為()。A.n、lB.n、l、msC.n、l、m D.n、l、m、ms【解析】主量子數(n)打算電子的離核遠近,角量子數(l)確定原子軌道的外形,磁量子數(m)打算原子軌道在空間的取向,故用n、l、m三個量子數可以確定一個電子的空間運動狀態(tài),即一個原子“軌道”?！敬鸢浮緾2.以下能級符號正確的是()。A.1pB.2dC.3fD.6s【解析】第一層級沒有p軌道,A項錯誤;其次層級沒有d軌道,B項錯誤;第三層級沒有f軌道,C項錯誤?！敬鸢浮緿3.p、f能級最多容納的電子數分別為()。A.2、4 B.4、8 C.6、10 D.6、14【解析】p能級最多容納的電子數為6;f能級最多容納的電子數為14?！敬鸢浮緿4.下列有關生疏正確的是()。A.各能級的原子軌道數按s、p