(共36张PPT)
第1节 原子结构模型
1.了解有关核外电子运动模型的历史发展过程。会运用玻尔原子结构模型的基本观点解释原子光谱的特点,形成证据推理与模型认知的化学核心素养。
2.结合量子力学对核外电子运动状态的描述认识微观电子不同于宏观物体,不能同时准确地测定电子的位置和速度,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。
3.知道电子运动的能量状态具有量子化的特征,电子可以处于不同的能级,在一定条件下会发生激发和跃迁。知道电子的运动状态(空间分布及能量)可以通过原子轨道和电子云模型来描述,形成证据推理与模型认知的化学核心素养。
知识铺垫
必备知识
正误判断
1.构成原子的粒子
2.原子中相关量之间的关系
(1)质量关系:质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。
(2)数量关系:质子数(Z)=核电荷数=中性原子的核外电子数。
知识铺垫
必备知识
正误判断
一、氢原子光谱和玻尔的原子结构模型
1.原子结构模型的演变
道尔顿
原子学说
1803年,英国化学家道尔顿提出原子论
汤姆孙“葡萄干布丁”
模型
1904年,汤姆孙在发现电子的基础上提出了原子结构的“葡萄干布丁”模型,开始涉及原子内部的结构
卢瑟福
核式模型
1911年,英国物理学家卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子结构的核式模型
玻尔原子
结构模型
1913年,丹麦科学家玻尔根据原子光谱实验,进一步建立起核外电子分层排布的原子结构模型
量子力学
模型
20世纪20年代中期,建立了量子力学理论,从而产生了原子结构的量子力学模型
知识铺垫
必备知识
正误判断
2.光谱和氢原子光谱
(1)光谱。
许多物质都能够吸收光或发射光。人们利用原子光谱仪将物质吸收的光或发射的光的频率(或波长)和强度分布记录下来,就得光谱。
(2)氢原子光谱。
氢原子光谱是由具有特定波长、彼此分立的谱线组成的线状光谱。
知识铺垫
必备知识
正误判断
3.玻尔的原子结构模型
(1)玻尔原子结构模型的基本观点。
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(E),而且能量值是不连续的,这称为能量“量子化”。轨道能量依n值(1、2、3、…)的增大而升高,n称为量子数
电子跃迁
只有当电子从一个轨道(能量为E1)跃迁到另一个轨道(能量为E2)时,才会辐射或吸收能量,当辐射或吸收的能量以光的形式表现出来并被记录时,就形成了光谱
(2)意义。
成功解释了氢原子光谱是线状光谱的实验事实;原子光谱源自核外电子在能量不同的轨道之间的跃迁;电子所处的轨道的能量是量子化的。
知识铺垫
必备知识
正误判断
二、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。
①量子力学理论仍然使用量子数n。习惯上,将n所描述的电子运动状态称为电子层。
②电子层的表示方法:原子中由里向外的电子层数n可取1、2、3、4、5、6等,对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P等。电子层序数、符号、离核远近及能量之间的关系如下表:
n
1
2
3
4
5
…
对应电子层
第一层
第二层
第三层
第四层
第五层
…
符号
K
L
M
N
O
…
离核远近
近
远
能量高低
低
高
知识铺垫
必备知识
正误判断
(2)能级。
在含有多个电子的原子中,在同一电子层(即n相同)的电子,能量也可能不同,即同一个电子层内的电子可处于不同能级,分别用s、p、d、f等表示。在无外磁场的条件下,处于同一能级的电子能量相同。
【微思考1】电子层序数与能级数的关系是怎样的?
提示:能级数等于电子层序数,如当n=4时,有4个能级,分别用符号s、p、d、f表示。
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必备知识
正误判断
(3)原子轨道。
①含义:用来描述原子中单个电子的空间运动状态。
②n(电子层)值所对应的原子轨道数目。
电子层为n的状态含有n2个原子轨道。当n=1,有1个能级,记为1s,也只有一个原子轨道,记作1s。当n=2时,有2个能级,分别记为2s、2p;共有4个原子轨道,包括1个s轨道和3个p轨道(分别记为2s、2px、2py、2pz)。当n=3时,有3个能级,分别记为3s、3p、3d;有9个原子轨道,包括1个s轨道和3个p轨道(分别记为3s、3px、3py、3pz)以及5个d轨道。
(4)自旋运动状态。
在核外运动的电子还存在一种被称为“自旋”的量子化运动。处于同一原子轨道上的电子自旋状态只能有两种,分别用符号“↑”和“↓”表示。
知识铺垫
必备知识
正误判断
【微点拨】(1)原子核外电子的每一电子层(n)最多可容纳的电子数是2n2。
(2)多电子原子中,离核越近的电子层具有的能量越低。不同电子层之间,符号相同的能级的能量随着电子层序数的增大而增大。例如:1s<2s<3s<4s<5s<6s<7s。
(3)相同电子层中各能级能量由低到高的顺序是ns知识铺垫
必备知识
正误判断
2.原子轨道的图形描述
(1)原子轨道:描述原子中单个电子的空间运动状态。
(2)原子轨道示意图。
①s轨道在三维空间分布的图形为球形。即s轨道具有球对称性。电子层序数n不同时,s轨道的形状相同、半径不同,即s轨道半径1s<2s<3s<……电子层序数越大,原子轨道的半径越大。
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必备知识
正误判断
②p轨道在三维空间分布的图形与s轨道明显不同,它的分布特点是分别相对于x、y、z轴对称,p轨道在空间分别沿x、y、z轴的方向分布。电子层序数n不同时,p轨道的形状相同,大小不同。
【微点拨】ns能级各有1个原子轨道;np能级各有3个原子轨道,相互垂直(用px、py、pz表示);nd能级各有5个原子轨道;nf能级各有7个原子轨道。
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必备知识
正误判断
3.电子在核外的空间分布
(1)电子运动的特点:质量非常小、运行速度极快且运动空间极小。
(2)描述核外电子运动的方法:通常用单位体积内小点的疏密程度来表示电子在原子核外某处单位体积内出现概率的大小。这种形象地描述电子在原子核外空间某处单位体积内的概率分布的图形称为电子云图。
【微思考2】电子云图表示的是电子在原子核外的运动轨迹吗?
提示:电子云图表示电子在核外空间某处出现的概率分布,不代表电子的运动轨迹。
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必备知识
正误判断
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
1.1s电子云呈球形,表示电子绕原子核做圆周运动。( )
2.电子云图中的小黑点密度越大,说明该原子核外空间电子越多。( )
3.ns轨道在三维空间分布的图形为球形。( )
4.焰色反应中观察到的特殊焰色是金属原子在电子从基态跃迁到激发态时产生的光谱谱线的颜色。( )
5.能级就是电子层。( )
6.对于确定的n值,其对应的电子层的原子轨道数为n2。( )
7.同一电子层中不同能级的能量高低相同。( )
8.不同电子层中的s能级的能量高低相同。( )
答案:1.× 2.× 3.√ 4.× 5.× 6.√ 7.×
8.×
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
电子层、能级和原子轨道之间的关系
问题探究
1.按电子的能量差异可以将原子核外电子分成哪几个不同电子层?能级符号如ns、np、nd、nf中的n代表什么?
提示:原子核外电子一般分成K、L、M、N、O、P、Q
7个电子层。n代表电子层。
2.K、L、M、N层最多容纳的电子数分别是多少?
提示:K、L、M、N层最多容纳的电子数分别是2、8、18、32。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
3.如何比较原子核外电子的能量高低?
提示:在多电子原子中,电子填充原子轨道时,原子轨道能量的高低存在如下规律:
(1)相同电子层上原子轨道能量的高低:ns(2)不同电子层中能级符号相同的原子轨道,电子层序数越小,能量越低,如1s<2s<3s;2p<3p<4p等。
(3)相同电子层中能级符号相同的原子轨道能量(无外磁场)相等,如2px=2py=2pz。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
深化拓展
1.任一电子层的能级总是从s能级开始,能级数等于该电子层的序数:第一电子层只有1个能级(1s),第二电子层有2个能级(2s和2p),第三电子层有3个能级(3s,3p和3d),即对于任一电子层,其能级数=电子层序数。
2.电子层与能级类似楼层与阶梯之间的关系,在每一个电子层中,能级符号顺序是ns、np、nd、nf……(如右图所示)。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
3.同一能级又可能包含几个空间分布不同的原子轨道,s能级中有1个原子轨道、p能级中有3个能量相同的原子轨道,分别记作npx、npy、npz,d能级中有5个能量相同的原子轨道。
4.对于确定的n值,其原子轨道数为n2;每一电子层最多能容纳的电子数不同,每一电子层最多容纳的电子数为2n2(n表示电子层序数)。
5.能级的表示方法及各能级最多容纳的电子数
电子层(n)
1
2
3
4
…
符号
K
L
M
N
…
能级
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
…
原子轨道数
1
1
3
1
3
5
1
3
5
7
…
最多容纳的电子数
每个能级
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
…
每个电子层
2
8
18
32
…
能量
一般顺序是K探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
注意:在没有特别说明的情况下,本书中所描述的核外电子运动状态均为不存在外磁场的情况。
【微点拨】①每一电子层最多能容纳的电子数为2n2(n为电子层序数)。②原子核外电子按能量不同分为不同的电子层,同一电子层又按能量不同分为不同的能级,每个能级(s能级除外)中又分为能量相同但空间分布不同的原子轨道,每个轨道中最多填充2个自旋状态不同的电子。由此可知,在任何一个原子中找不到两个完全相同的电子。
探究1
探究2
素养脉络
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素能应用
典例1(双选)(2020江苏徐州第一中学高二月考)下列说法正确的是( )
A.同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐升高
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.各电子层含有的原子轨道数为n2(n为电子层序数)
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
答案:AD
解析:不同电子层中能级符号相同的能级,电子层序数越大能量越高,故A正确;同一原子中,各p能级的轨道数相等,都为3,故B错误;能量高的电子在离核远的区域运动,能量低的电子在离核近的区域运动,故C错误;第一电子层上只有s能级,含有轨道数目为1,第二电子层上有s、p
2个能级,分别含有轨道数目为1、3,共含有原子轨道数为4,第三电子层上有s、p、d
3个能级,分别含有轨道数目为1、3、5,共含有原子轨道数为9,第四电子层上有s、p、d、f
4个能级,分别含有轨道数目为1、3、5、7,共含有原子轨道数为16,D正确。
探究1
探究2
素养脉络
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易错警示
要正确理解“能级数等于该电子层序数”。在电子层中能级顺序依次为ns、np、nd、nf……故每个电子层都有s能级,从第二电子层开始才有p能级,从第三电子层开始才有d能级,从第四电子层开始才有f能级。原子核外每一电子层所能容纳的最多电子数为2n2。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
变式训练1下列关于电子层与能级的说法正确的是( )
A.同一原子中,原子轨道空间分布的图形相同的能级上电子的能量不一定相同
B.任一电子层的能级总是从s能级开始,而且能级数不一定等于该电子层序数
C.同是s能级,在不同的电子层中所能容纳的最多电子数是不相同的
D.多电子原子中,每个电子层上电子的能量一定不同
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
答案:A
解析:同一原子中,原子轨道空间分布的图形相同的能级上电子的能量不一定相同,如原子轨道能量2s>1s,A正确;每一电子层含有的能级数等于电子层序数,即第n电子层含有n个能级,每一电子层总是从s能级开始,B错误;同是s能级,在不同的电子层中所能容纳的最多电子数都是2,C错误;多电子原子中,同一能级上电子的能量相同,D错误。
探究1
探究2
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电子在核外的空间分布
问题探究
电子云图上的每个小黑点都代表实际存在的电子吗?
提示:电子云图上的小黑点是指电子在原子核外某处出现的概率分布,不是实际存在的电子。
深化拓展
1.电子云图的含义
为了形象地表示电子在原子核外空间的分布状况,人们通常用单位体积内小点的疏密程度来表示电子在原子核外单位体积内出现概率的大小。点密集的地方,表示电子在此处单位体积内出现的概率大;点稀疏的地方,表示电子在此处单位体积内出现的概率小。
2.电子云轮廓图的形状
s轨道上的电子的概率分布呈球形,p轨道上的电子云具有一定的空间取向。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例2(2020云南昭通永善第二中学高二期末)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轨道空间分布呈球形,处在该轨道上的电子只能在球壳内运动
C.p轨道在空间沿2个方向分布
D.与s轨道相同,p轨道的平均半径随电子层的增大而增大
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
答案:D
解析:电子云是对电子运动的形象化描述,它仅表示电子在某一区域内出现的概率,并非原子核被电子云雾所包裹,A项错误;原子轨道是电子出现的概率比较高的空间轮廓,它表明电子在这一区域内出现的概率大,在此区域外出现的概率小,B项错误;p轨道在空间分别沿x、y和z
3个方向分布,C项错误;由于按2p、3p、……的顺序,原子轨道的能量依次升高,能量高的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,原子轨道的平均半径逐渐增大,D项正确。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
变式训练2-1下列关于电子云图的叙述不正确的是( )
A.电子云图是用小黑点的疏密程度来表示电子在空间某处出现概率大小的图形
B.电子云图中的小黑点都表示实际存在的电子
C.电子云图说明离核越近,出现概率越大,离核越远,出现概率越小
D.轨道类型不同,电子云图的空间取向也不一样
答案:B
解析:为了形象地表示电子在原子核外空间的运动状况,人们常用小黑点的疏密程度来表示电子在原子核外某处出现概率的大小。小黑点密集的地方,表示电子在此处单位体积内出现的概率大;小黑点稀疏的地方,表示电子在此处单位体积内出现的概率小。
探究1
探究2
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变式训练2-2(双选)(2020广西北海中学高二期末)下列说法中正确的是( )
A.因为p轨道是“8”字形的,所以p电子走“8”字形
B.M电子层有3s、3p、3d三个能级,9个原子轨道
C.原子轨道与电子云都是用来形象化描述电子的运动状态
D.基态铜原子有8个能级
答案:BC
解析:p轨道的空间分布图形类似于“8”字形,表示的是电子出现概率大的区域的形状,而不是指电子的运动轨迹,故A错误;第三电子层有3s、3p、3d三个能级,共有9个原子轨道,故B正确;原子轨道与电子云都是用来形象化描述电子的运动状态,故C正确;基态铜原子有7个能级,故D错误。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
1.氮原子2p能级上的3个电子分别位于2px、2py、2pz
3个原子轨道上,则这3个电子不相同的是( )
A.能量
B.电子云图
C.电子云伸展方向
D.质量
答案:C
解析:氮原子2p能级上的3个电子分布在不同的原子轨道上,因此它们的电子云伸展方向不同。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
2.下列电子层中包含有f能级的是( )
A.K能层
B.L能层
C.M能层
D.N能层
答案:D
解析:能级数目等于电子层序数,K、L、M、N对应的电子层序数依次为1、2、3、4,则分别有1(s)、2(s、p)、3(s、p、d)、4(s、p、d、f)个能级,即K、L、M电子层不包含f能级。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
3.下列叙述不正确的是( )
A.最易失去的电子能量最高
B.在离核最远区域内运动的电子能量最高
C.p能级电子能量一定高于s能级电子能量
D.在离核最近区域内运动的电子能量最低
答案:C
解析:电子能量最高时最易失去,A项正确;在离核最远区域内运动的电子能量最高,而在离核最近区域内运动的电子能量最低,B、D项正确;p能级电子能量不一定高于s能级电子能量,如3s能级电子能量高于2p能级电子能量,C项错误。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
4.(2019四川乐山一中高二期末)在多电子原子中,一般决定原子轨道能量的是( )
A.电子层
B.电子层和能级
C.电子层、能级和原子轨道空间分布
D.原子轨道空间分布和电子自旋方向
答案:B
解析:在多电子原子中,原子轨道能量由电子层和能级决定。通常情况下,电子层序数越大,原子轨道的能量越高;电子层相同时,能级按s、p、d、f的顺序,原子轨道的能量依次升高。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
5.根据所学知识,试回答下列问题:
原子核外s轨道呈 形,每个s能级有 个原子轨道;p轨道在三维空间分布的图形与s轨道明显不同,p轨道的分布特点是分别相对于 对称,每个p能级有 个原子轨道。?
答案:球 1 x、y、z轴 3第1章
原子结构与元素性质
第1节 原子结构模型
课后篇素养形成
夯实基础轻松达标
1.(2020江苏徐州第一中学高二月考)自从1803年英国化学家道尔顿提出原子论以来,人类对原子结构的认识不断深入、不断发展,通过实验事实不断地丰富、完善原子结构理论。请判断下列关于原子结构的说法正确的是
( )
A.所有的原子都含有质子、中子和电子三种基本构成微粒
B.每一类原子中的质子、中子和电子三种基本构成微粒的个数都是相等的
C.原子核对电子的吸引作用的实质是原子核中的质子对核外电子的吸引
D.原子中的质子、中子和电子三种基本构成微粒不可能再进一步分成更小的微粒
答案C
解析普通氢原子没有中子,大多数原子都含有质子、中子和电子三种基本构成微粒,故A错误;原子中质子数等于电子数,但中子数与质子数或电子数不一定相等,故B错误;质子带正电,电子带负电,则原子核对电子的吸引作用的实质是原子核中的质子对核外电子的吸引,故C正确;随着科学的发展,可认识到质子等微粒还可以再分成更小的微粒,故D错误。
2.下列说法中正确的是( )
A.s轨道电子云呈球形,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越大,说明该原子核外空间电子数目越多
C.ns能级的原子轨道图可表示为
D.3d表示d能级有3个轨道
答案C
解析s轨道电子云呈球形,表示电子在以原子核为中心的一定区域的圆球范围内运动,而不是做圆周运动,A项错误;电子云中的小黑点仅表示在此区域出现的概率,B项错误;s能级原子轨道为球形,C项正确;3d表示第三电子层上的d能级。
3.下列说法正确的是( )
A.1s轨道的电子云形状为圆形的面
B.2s的电子云半径比1s电子云半径大,说明2s能级的电子比1s的多
C.4f能级中有7个原子轨道
D.电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转
答案C
解析1s轨道为球形,所以1s轨道的电子云形状为球形,故A错误;2s的电子云比1s的电子云大,s电子云的大小与电子层有关,与电子数无关,故B错误;每个f能级都有7个原子轨道,故C正确;电子在原子核外做无规则的运动,不会像地球围绕太阳有规则的旋转,故D错误。
4.对于钠原子的第三层电子p能级的3px、3py、3pz间的差异,下列几种说法正确的是( )
A.电子云形状不同
B.原子轨道的对称类型不同
C.电子(基态)的能量不同
D.电子云空间伸展的方向不同
答案D
解析3px、3py、3pz所表示的是同一电子层上同一能级中的三个不同的原子轨道,其能量都相同。3px、3py、3pz的电子云形状、原子轨道类型都相同,都分别相对于x、y、z轴对称。在空间伸展方向上,3px电子云沿x轴方向伸展,3py电子云沿y轴方向伸展,3pz电子云沿z轴方向伸展。
5.下列说法正确的是( )
A.不同电子层的p能级的轨道数不同
B.3d能级有3个原子轨道
C.第三电子层最多容纳8个电子
D.第n电子层中含有n个能级
答案D
解析不同电子层的p能级都有3个原子轨道,A项错误;3d能级有5个原子轨道,故B项错误;每一电子层最多容纳的电子数为2n2(n为电子层序数),第三电子层最多容纳18个电子,故C项错误;各电子层的能级数等于其所处的电子层序数,即第n电子层中含有n个能级,D项正确。
6.(2020辽宁丹东凤城一中高二月考)下列叙述中正确的是( )
A.在一个基态多电子的原子中,所有s轨道的能量都比p轨道小
B.在一个基态多电子的原子中,不可能有两个能量完全相同的电子
C.在一个基态多电子的原子中,M层上的电子能量肯定比L层上的电子能量高
D.处于同一原子轨道上的电子自旋状态只能有一种
答案C
解析在一个基态多电子原子中,3s轨道比2p轨道能量高,A错误;在同一电子层同一能级上的电子能量相同,故B错误;L层只有2s、2p能级,2s、2p能级能量比3s、3p能级低,故M层上的电子能量肯定比L层上的电子能量高,故C正确;处于同一原子轨道上的电子自旋状态有两种,故D错误。
7.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,电子数目大
B.黑点密度大,单位体积内电子出现的概念大
C.通常用小黑点来表示电子绕核做高速圆周运动
D.电子云图是对电子运动轨迹无规律性的描述
答案B
解析小黑点表示电子在核外空间某处出现的轨迹,不表示电子数目,故A错误;小黑点密度大表示电子在原子核外此处单位体积内出现的概率大,故B正确;电子在核外的运动不是圆周运动,故C错误;电子云图表示电子在核外无规则运动时在某处出现的概率,不是运动轨迹的描述,故D错误。
8.与氯元素同族的短周期元素的原子,其最外电子层原子轨道数是 ;碘元素在元素周期表中的位置是 ;液溴的保存通常采取的方法是 。?
答案4 第5周期ⅦA族 用水封在棕色瓶中,密闭保存
解析与氯元素同族的短周期元素原子为氟原子,氟原子核外有2个电子层,最外电子层是第二电子层,原子轨道数为4;碘元素在元素周期表中的位置是第5周期ⅦA族;液溴容易挥发,温度越高,挥发性越强,所以液溴通常用水形成水封并存放在棕色瓶中,以密闭保存。
提升能力跨越等级
1.(双选)(2020云南昭通永善第二中学高二期末)以下对核外电子运动状态的描述正确的是( )
A.电子的运动与行星相似,围绕原子核在固定的轨道上高速旋转
B.能量低的电子只能在s轨道上运动,能量高的电子总是在f轨道上运动
C.电子层序数越大,s轨道的半径越大
D.在同一原子轨道上运动的电子,其自旋状态有两种
答案CD
解析电子运动不是围绕原子核在固定的轨道上高速旋转,只是在某个区域出现的概率大些,故A错误;能量高的电子也可以在s轨道上运动,如7s轨道上的电子能量也很高,比4f轨道能量还高,故B错误;电子层序数越大,电子离原子核越远,所以电子层序数越大,s轨道上的电子距离原子核越远,则相应s原子轨道的半径越大,故C正确;在同一原子轨道上运动的电子,其自旋状态有两种,故D正确。
2.下列说法正确的是( )
A.s电子云是在空间各个方向上伸展程度相同的对称形状
B.p电子云是平面“8”字形的
C.2p能级有2个原子轨道
D.2d能级包含5个原子轨道
答案A
解析p电子云具有一定的空间取向,分别沿x、y、z轴方向分布,B项错;2p能级有3个原子轨道,C项错;第二电子层没有d能级,D项错。
3.下列对核外电子运动状态的描述正确的是( )
A.人们可以同时准确地测定电子在核外运动的位置和速率
B.第三电子层有3s、3p、3d、3f四个能级
C.氢原子中只有一个电子,故氢原子只有一个轨道
D.在不同能级上运动的电子,其运动状态肯定不同
答案D
解析人们不可能同时准确地测定电子运动的位置和速率,A项错误。第三电子层只有3s、3p、3d三个能级,B项错误。氢原子中只有1个电子,只填充在1s轨道,但还存在其他空轨道,C项错误。电子的运动状态与能层、能级、原子轨道和自旋状态有关,在不同能级上的电子运动状态不同,D项正确。
4.玻尔理论、量子力学理论都是对核外电子运动的描述方法,根据对它们的理解,下列叙述正确的是( )
A.因为s轨道的形状是球形的,所以s电子做的是圆周运动
B.3px、3py、3pz的差异之处在于三者中电子(基态)的能量不同
C.钒原子核外有4个原子轨道
D.原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的
答案D
解析s轨道是球形的,s轨道电子云图表示电子在核外空间某处单位体积内出现概率的大小,不能说明电子在做圆周运动,A错误;p能级有三个原子轨道,同一电子层上的p轨道能量相同,3px、3py、3pz能量相同,它们的差异是在空间延伸方向不同,B错误;钒元素位于第4周期,其原子核外原子轨道多于4个,C错误;电子云和原子轨道都能形象地描述电子的运动状态,D正确。
5.(1)K层有 个能级,用符号表示为 ;L层有 个能级,用符号分别表示为 ;M层有 个能级,用符号分别表示为 。由此可推知第n电子层有 个能级。每个电子层中一定含有的能级符号为 ,其对应的原子轨道电子云形状为 。?
(2)比较下列多电子的原子轨道的能量高低(填“>”“<”或“=”)。
2s 3s 2s 3d?
2px 2py 4f 6f?
答案(1)1 1s 2 2s、2p 3 3s、3p、3d n s 球形
(2)< < = <
解析(1)第n个电子层有n个能级;每个电子层中都含有s能级,s能级对应的原子轨道电子云形状为球形。
(2)相同电子层上原子轨道能量由低到高的顺序是ns6.元素单质及其化合物有广泛用途,请回答下列问题:
(1)基态钙原子电子占据的能量最高电子层符号是 ,其核外共有 个电子。?
(2)第3周期元素原子核外能量最高的电子层符号为 ;由钠和氯两种元素组成的化合物的电子式为 。?
(3)请用一个实验事实说明钠比镁的金属性强: 。?
(4)KClO3可用于实验室制O2,若不加催化剂,400
℃时可分解生成两种盐,化学方程式为:KClO3KCl+KClO4(未配平),则氧化产物与还原产物的物质的量之比为 。?
(5)已知:
化合物
MgO
MgCl2
类型
离子化合物
离子化合物
熔点/℃
2
800
714
工业上通过电解熔融MgCl2制单质镁,而不通过电解熔融MgO制单质镁的原因是 。?
答案(1)N 20 (2)M Na+]-
(3)NaOH的碱性强于氢氧化镁(或者钠与水反应更剧烈等)
(4)3∶1 (5)MgO的熔点高,熔融时消耗能源多,生产成本高
解析(1)钙元素的原子序数为20,钙元素原子核外有20个电子,共有4个电子层,能量最高的电子层符号为N。
(2)第3周期元素原子核外都有3个电子层,能量最高的电子层符号为M。由钠和氯两种元素组成的化合物是氯化钠,其电子式为Na+]-。
(3)NaOH的碱性强于氢氧化镁(或者钠与水反应更剧烈),可说明钠的金属性比镁强。
(4)由题意可知KClO4是氧化产物,KCl是还原产物,结合得失电子守恒可得氧化产物与还原产物的物质的量之比为3∶1。
(5)工业上通过电解熔融MgCl2制单质镁,而不通过电解熔融MgO制单质镁,原因是MgO的熔点高,熔融时消耗能源多,生产成本高。
贴近生活拓展创新
下表给出了五种元素的相关信息,其中A、B、C、D均为短周期元素,E是长周期元素。
元素
相关信息
A
在常温、常压下,其单质是气体,随着人类对环境的认识和要求的提高,它将成为备受青睐的清洁燃料
B
工业上通过分离液态空气获得其单质,其某种同素异形体是保护地球地表环境的重要屏障
C
植物生长三要素之一,它能形成多种氧化物,其中一种是早期医疗中使用的麻醉剂
D
室温下其单质呈粉末状固体,加热易熔化。该单质在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰
E
它是人体不可缺少的微量元素,其单质也是工业生产中不可缺少的金属原材料,常用于制造桥梁、楼房等
根据上述信息填空:
(1)B元素的基态原子含有 个电子层,其中第二电子层中含有的能级为 ;画出D元素的原子结构示意图: 。?
(2)C与A形成的某一化合物能和C与B形成的另一无色化合物(这两种化合物分子中原子个数比均为1∶2)一起用作火箭助推剂,写出两者在催化剂条件下发生反应生成无毒物质的化学方程式: 。?
(3)某矿藏主要含D、E两种元素组成的化合物,它是我国生产某强酸的主要原料。试写出该生产过程中第一阶段主要反应的化学方程式: 。?
答案(1)2 2s、2p
(2)2N2H4+N2O43N2+4H2O (3)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
解析氢气是一种清洁燃料,所以A为氢元素;臭氧层对紫外线有吸收作用,是保护地球地表环境的重要屏障,所以B为氧元素。氮、磷、钾是植物生长的三要素,N2O俗名“笑气”,是早期医疗中使用的麻醉剂,所以C为氮元素;单质硫在氧气中燃烧时发出明亮的蓝紫色火焰,所以D为硫元素;日常生产和生活中最常用的金属是铁和铝,又由于E是长周期元素,所以E为铁元素。
(1)氧元素基态原子含有K层与L层两个电子层,L层为第二电子层,L层有s、p两个能级;D元素原子结构示意图为。
(2)氮和氢形成的原子个数比为1∶2的化合物为N2H4,氮和氧形成的原子个数比为1∶2的化合物有NO2和N2O4,其中N2O4是无色气体,NO2是红棕色气体,N2H4和N2O4反应可生成无毒的N2和H2O。
(3)我国主要以黄铁矿(主要成分是FeS2)为原料制备硫酸,其第一阶段的主要反应是煅烧黄铁矿制备SO2。
