高中化学选修三（人教版 课件）-第一章　原子结构与性质 1_1_3

高中化学选修三（人教版 课件）-第一章　原子结构与性质 1_1_3

目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 一 二 三 四 一、电子云 1 . 电子云 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。小黑点越密 , 表示概率密度越 大 。由于核外电子的 概率密度 分布看起来像一片云雾 , 因而被形象地称作电子云。 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。 氢原子的 1s 电子在原子核外出现的概率密度分布图 ( 如图 ) 目标导航 预习导引 一 二 三 四 3 . 电子云的形状 s 电子云呈 球 形 p 电子云呈 哑铃 状 目标导航 预习导引 一 二 三 四 有关核外电子运动规律的描述错误的是 ( 　　 ) A. 核外电子质量很小 , 在原子核外做高速运动 B. 核外电子的运动规律与普通物体不同 , 不能用牛顿运动定律来解释 C. 在电子云示意图中 , 通常用小黑点来表示电子绕核做高速圆周运动 D. 在电子云示意图中 , 小黑点密的地方表示电子在该空间内出现的概率密度大 解析 : 电子云示意图中 , 通常用小黑点来表示电子在核外空间某处出现的概率 ,C 项错。 答案 : C 目标导航 预习导引 一 二 三 四 二、原子轨道 1 . 定义 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 . 各能级所含有的原子轨道数 目标导航 预习导引 一 二 三 四 下列说法中正确的是 ( 　　 ) A.1 s 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.3d 3 表示 3d 能级有 3 个轨道 解析 : 电子云是用小黑点表示电子在核外空间某处出现的概率 , 小黑点不代表电子 , 小黑点的疏密表示电子出现概率密度的大小 ,A 、 B 项错误 ;3d 3 表示第三能层 d 能级有 3 个电子 ,d 能级有 5 个轨道 ,D 项错误。 答案 : C 目标导航 预习导引 一 二 三 四 三、泡利原理和洪特规则 1 . 泡利原理 在一个原子轨道里 , 最多只能容纳 2 个电子 , 而且它们的自旋状态 相反 。电子自旋有 顺时针 和 逆时针 两种状态 , 常用上下箭头 (↑ 和 ↓) 表示自旋状态相反的电子。 2 . 洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时 , 基态原子中的电子总是 优先单独占据一个轨道 , 而且自旋状态 相同 。 目标导航 预习导引 一 二 三 四 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里 , 最多只能容纳 2 个电子 , 而且它们的自旋状态相反 , 故 A 项违反了泡利原理。 答案 : A 目标导航 预习导引 一 二 三 四 四、电子排布图 在电子排布图中 , 用方框表示 原子轨道 , 用箭头表示 电子 , 其中一个方框表示 一个轨道 , 一个箭头表示 一个电子 , 如 13 Al 的电子排布图为 目标导航 预习导引 一 二 三 四 某原子核外共有 6 个电子 , 分布在 K 电子层与 L 电子层上 ,L 电子层中电子的分布正确的是 ( 　　 ) 解析 : 该原子核外电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 2 , 而第二能层中 p 能级上的两个电子应分别占据不同的轨道 , 且自旋状态相同 , 只有 D 项符合题意。 答案 : D 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 四 迁移应用 一、电子云 1 . 在电子云图中每个小黑点不代表一个电子 , 也不代表电子在此出现过 , 而是代表电子在核外空间某处出现的概率。 2 . 黑点疏密的程度代表电子在核外空间区域内出现的概率密度。点疏的地方表示电子出现的概率密度小 , 点密集的地方表示电子出现的概率密度大。 3 . 离核越近 , 电子出现的概率密度越大 , 电子云越密集。 4 . 电子云轮廓图的制作过程 : 一 二 三 四 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 氢原子的原子结构示意图为 , 该图告诉我们氢原子的电子在这一电子层上绕核高速旋转 , 该观点对吗 ? 答案 : 不对。电子是微观粒子 , 不能确定其运动轨迹 , 只能统计出它在核外各处出现的概率 , 该电子更不是在这一电子层上绕核高速旋转。 一 二 三 四 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 【例 1 】 现代科学研究发现 : 电子在核外空间所处的位置及其运动速度不能同时准确测定。为了描述核外电子的运动情况 , 现代量子力学采用了统计的方法 , 即对 1 个电子的多次行为或多电子的一次行为进行总的研究。如图是对氢原子核外 1 个电子数以百万次的运动状态统计而得 , 人们形象化地称之为 “ 电子云 ”( 呈三维对称 ) 。 ( 导学号 52700007) 一 二 三 四 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 请回答下列问题 : (1) 通过对图中数百万次运动状态的统计结果的分析 , 你能得出什么结论 ? 　 。   (2) 离核越近 , 电子的能量越 　　　　　 ; 离核越远 , 电子的能量越 　　　　　 。   (3) 有关氢原子电子云图的说法中正确的是 　　　 。   A. 黑点密度大 , 电子数多 B. 黑点密度大 , 单位体积内电子出现的概率大 C. 电子云图是对电子运动无规律性的描述 D. 电子云图描述了电子运动的客观规律 一 二 三 四 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 解析 : 单独看电子云图中的小黑点没什么实际意义 , 但从小黑点密度的大小上则能说明电子在该区域出现的概率密度大小。 (1) 从统计的结果中分析 , 距离原子核越近 , 电子出现的概率密度越大 ; 距离原子核越远 , 电子出现的概率密度越小。 (2) 从物质的运动总是趋于能量最低来分析。离核越近 , 电子云的密度越大 , 电子的能量越低 ; 离核越远 , 电子云的密度越小 , 电子的能量越高。 (3) 电子运动虽然没有宏观物体那样的运动规律 , 但也有自身的规律 , 电子云就是人们对电子运动规律的形象描述。 答案 : (1) 距离原子核越近 , 电子出现的概率密度越大 ; 距离原子核越远 , 电子出现的概率密度越小 (2) 低　高 (3)BD 一 二 三 四 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 1 . 图 1 和图 2 分别是 1s 电子的概率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曾经在此出现过一次 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 项错 ; 图 2 所示只是说明电子在该区域出现的概率大 , 在此之外电子也能出现 , 不过概率很小 ,B 项错 ;1s 轨道呈球形而不是圆形 ,C 项错。 答案 : D 一 二 三 四 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 2 . 关于电子云的叙述不正确的是 ( 　　 ) A. 电子云是用小点的疏密程度来表示电子在空间出现概率大小的图形 B. 电子云实际是电子运动形成的类似云一样的图形 C. 小点密集的地方电子在那里出现的概率密度大 D. 轨道不同 , 电子云的形态也不同 解析 : 用统计的方法描述电子在核外空间出现的概率大小的图形称为电子云 ; 常用小黑点的疏密程度来表示电子在原子核外出现概率密度的大小。小黑点密集的地方 , 表示电子在那里出现的概率密度大 , 小黑点稀疏的地方 , 表示电子在那里出现的概率密度小。 答案 : B 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 二、原子轨道 多电子原子中 , 电子填充原子轨道时 , 原子轨道能量的高低有以下规律 : 1 . 相同电子层不同原子轨道的能量高低 : E ( n s)< E ( n p)< E ( n d)< E ( n f) 。 2 . 电子云形状相同的原子轨道的能量高低 : E (1s)< E (2s)< E (3s)< E (4s)…… 3 . 电子层和电子云形状相同的原子轨道的能量相等 , 如 2p x 、 2p y 、 2p z 的能量相等。 点拨 (1) 不同能层的电子云形状相同的原子轨道半径不同 , 能层序数 n 越大 , 原子轨道的半径越大。 (2)s 能级只有一个原子轨道。 (3)p 能级有 3 个原子轨道 , 它们互相垂直 , 分别用 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。 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 【例 2 】 下列说法中正确的是 ( 　　 ) A. 因为 p 电子云是哑铃状的 , 所以 p 电子的运动形态也为哑铃状 B. 能层为 3 时 , 有 3s 、 3p 、 3d 3 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. 原子轨道与电子云都是用来描述电子运动状态的 解析 : p 电子云是哑铃状的 , 是电子出现频率较高 “ 区域 ” 的形状 , 而不是 p 电子的运动形态 ; 能层为 3 时 , 共有 9 个轨道 ; 氢原子中只有一个电子 , 但氢原子不一定有一个轨道 , 因为轨道是人为规定的 , 可以存在空轨道。 答案 : D 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 符号 3p x 所代表的含义是 ( 　　 ) ( 导学号 52700008) A.p x 轨道上有 3 个电子 B. 第三能层的 p x 轨道有 3 个伸展方向 C.p x 电子云有 3 个伸展方向 D. 第三能层沿 x 轴方向伸展的 p 轨道 解析 : 符号 “3p x ” 中 “3p” 表示第三能层的 p 轨道 ,“ x ” 表示轨道沿 x 轴的方向伸展。 答案 : D 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 三、泡利原理和洪特规则 1 . 泡利原理 在一个原子轨道里 , 最多只能容纳 2 个电子 , 而且它们的自旋状态相反 , 这就是泡利原理。 2 . 洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时 , 基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道 , 而且自旋状态相同 , 这就是洪特规则。 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 1 . 下列电子排布图所表示的元素原子中 , 其能量处于最低状态的是 ( 　　 ) 答案 : D 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 2 . 下列原子的电子排布式、最外层电子排布式或最外层电子排布图中 , 哪一种状态的能量较低 ? ( 导学号 52700009) 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 解析 : 本题考查的是核外电子排布遵循的原理。根据洪特规则 : 当电子排布在同一能级的不同轨道时 , 基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道 , 而且自旋状态相同 , 故 (1) 选 B,(4) 选 A 。根据能量最低原理 , 核外电子总是先占据能量低的能级 , 再占据能量高的能级 ,(2) 中由于 3s 能级的能量低于 3p 能级的 , 故选 A 。 (3) 中 A 的 3d 能级有 5 个电子 , 为半充满状态 , 是相对稳定的状态 , 所以 A 的能量较低 , 故选 A 。 答案 : (1)B (2)A (3)A (4)A 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 四、电子排布图 1 . 电子排布图中各符号和数字的意义 : 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 一 二 三 四 知识精要 典题例解 迁移应用 【例 4 】 下面是第二周期部分元素基态原子的电子排布图 , 则下列说法错误的是 ( 　　 ) A. 每个原子轨道里最多只能容纳 2 个电子 B. 电子排布在同一能级的不同轨道时 , 总是优先单独占据一个轨道 C. 每个能层所具有的能级数等于能层的序数 ( n ) D. 若同一能级的原子轨道里有 2 个电子 , 则其自旋状态相反 一 二 三 四 知识精要 典题例解 迁移应用 解析 : 由题给的四种元素原子的电子排布图可知 , 在一个原子轨道里 , 最多只能容纳 2 个电子 , 即要符合泡利原理 ,A 项正确 ; 当电子排布在同一能级的不同轨道时 , 总是优先单独占据一个轨道 , 而且自旋状态相同 , 即符合洪特规则 ,B 项正确 ; 任一能层的能级总是从 s 能级开始 , 而且能级数等于该能层序数 ,C 项正确 ; 若在一个原子轨道里有 2 个电子 , 则它们的自旋状态相反 , 若在同一能级的不同轨道里有 2 个电子 , 则它们的自旋状态相同 , 故 D 项错。 答案 : D 一 二 三 四 知识精要 典题例解 迁移应用 1 . 下列 3d 能级的电子排布图正确的是 ( 　　 ) 解析 : A 、 D 项中同一原子轨道内电子的自旋状态相同 , 违反了泡利原理 ,C 项违反了洪特规则。 答案 : B 一 二 三 四 知识精要 典题例解 迁移应用 2 . 下列表示方法错误的是 ( 　　 ) ( 导学号 52700010) 解析 : Br 是 35 号元素 , 位于第四周期第 ⅦA 族 , 核外电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5 , 其简化电子排布式为 [Ar]3d 10 4s 2 4p 5 。 答案 : B 案例探究 方法总结 洪特规则特例的应用 原子核外第四能层只有 1 个电子的元素共有 ( 　　 ) 种 ( 导学号 52700011) A.1 B.2 C.3 D.4 解析 : 根据能量最低原理 , 电子填入能级的顺序为 1s 、 2s 、 2p 、 3s 、 3p 、 4s 、 3d 、 4p …… ; 再结合洪特规则 , 原子第四能层只有 1 个电子的元素应符合 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d n 4s 1 的电子排布式。此时 , 有 3 种情况符合题意 , 这 3 种情况分别是 ① K:1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 , ② Cr:1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 , ③ Cu:1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 。 答案 : C 案例探究 方法总结 当同一能级上的电子排布为全充满 (p 6 、 d 10 、 f 14 ) 、半充满 (p 3 、 d 5 、 f 7 ) 和全空状态 (p 0 、 d 0 、 f 0 ) 时 , 具有较低的能量和较高的稳定性。例如 , 铬 ( 24 Cr) 的电子排布式是 [Ar]3d 5 4s 1 (3d 能级为半充满状态 ) 而不是 [Ar]3d 4 4s 2 , 铜 ( 29 Cu) 的电子排布式是 [Ar]3d 10 4s 1 (3d 能级为全充满状态 ) 而不是 [Ar]3d 9 4s 2 。