1、1第 1 节 原子结构模型课标要求1了解原子核外电子的运动状态。2知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。1.能级符号及所含轨道数：s、1，p、3，d、5，f、7。2每个电子层所含能级类型：K：s；L：s、p；M：s、p、d；N：s、p、d、f。3s 轨道呈球形，p 轨道呈“”形。4原子轨道能量高低关系：同电子层不同能级： nf nd np ns；不同电子层同能级： ns( n1)s( n2)s( n3)s；同电子层同能级： npx npy npz。氢 原 子 光 谱 和 玻 尔 的 原 子 结 构 模 型1不同时期的原子结构模型2光谱和氢原子光谱(1)光谱概念：利用仪器将物质
2、吸收的光或发射的光的波长和强度分布记录下来的谱线。形成原因：电子在不同轨道间跃迁时，会辐射或吸收能量。(2)氢原子光谱：属于线状光谱。3玻尔原子结构模型的基本观点2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，而且能量是量子化的。轨道能量依n(电子层数)值(1,2，3，)的增大而升高电子跃迁对氢原子而言，电子处于 n1 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。电子在能量不同的轨道之间跃迁时，辐射或吸收的能量以光的形式表现出来并被记录下来，就形成了光谱特别提醒 (1)基态原子 激发态原子。 吸 收 能 量
3、 释 放 能 量(2)基态原子和激发态原子的相互转化时吸收或释放能量，形成光谱。(3)焰色反应产生的原因是原子中的电子在能量不同轨道上跃迁。1判断正误(正确的打“” ，错误的打“”)。(1)门捷列夫提出原子学说，并发现元素周期律。( )(2)氢原子外围只有一个电子，故氢原子光谱只有一条谱线。( )(3)氢原子光谱属于线状光谱。( )(4)基态氢原子转变成激发态氢原子时释放能量。( )(5)焰色反应与电子跃迁有关，属于化学变化。( )答案：(1) (2) (3) (4) (5)2原子结构模型的建立经历了若干个阶段，下列是这几个阶段中的主要成果和代表人物，请用线连接起来。 葡萄干布丁模型 道尔顿实
4、心球体模型 卢瑟福核式模型 汤姆逊核外电子分层排布模型 玻尔解析：原子结构模型在不同时期的主要成果和代表人物分别是：1803 年英国化学家道尔顿创立的原子学说1903 年汤姆逊提出葡萄干布丁模型1911 年卢瑟福提出核式模型1913 年玻尔建立核外电子分层排布模型20 世纪 20 年代产生了量子力学模型。答案：3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( n)分层标准 电子离核的远近n 的取值 1 2 3 4 5 6 7符号 K L M N O P Q能量 由 低 到 高 离核 由 近 到 远 (2)能级在同一电子层中，电子所具有的能量可能不
5、同，所以同一电子层可分成不同的能级，用 s、p、d、f 表示。(3)原子轨道概念：原子中的单个电子的空间运动状态。 n 值所对应的能级和原子轨道的情况：n(电子层) 能级 原子轨道取值 符号 符号 符号 数目1 K s 1s 1s 2s 12 Lp 2px、2p y、2p z 3s 3s 1p 3px、3p y、3p z 33 Md 3d 5s 4s 1p 4px、4p y、4p z 34 Nd 4d 54f 4f 7(4)自旋运动状态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“”和“”表示。2原子轨道的图形描述和电子云(1)原子轨道的图形描述对象：原子中单个电子的空间运动状态即
6、原子轨道。方法：用直角坐标系标注。意义：表示原子轨道的空间分布。形状：s 轨道呈球形；p 轨道在空间的分布特点是分别相对于 x、 y、 z 轴对称，呈哑铃形()。(2)电子云概念：描述电子在空间单位体积内出现概率大小的图形。含义：用单位体积内小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现概率的大小。1量子力学从哪些方面描述原子核外电子的运动状态？提示：从电子层、能级、原子轨道、自旋运动状态、电子云五方面。2电子层数与该电子层中的能级数、原子轨道数有什么关系？能级与原子轨道数之间又有什么关系？提示：第 n 电子层中的能级数为 n，原子轨道数为 n2；s 能级有 1 个原子轨道，p 能级有 3 个原子轨道
7、，d 能级有 5 个原子轨道，f 能级有 7 个原子轨道。3决定电子能量高低的因素是什么？提示：电子的运动区域离原子核越远能量越高；原子轨道所处的电子层及能级决定电子的能量高低。1电子层数( n)、能级数、原子轨道数、容纳电子数的关系：n 取值 1 2 3 4 n能级数 1 2 3 4 n原子轨道数 1 4 9 16 n2最多容纳电子数 2 8 18 32 2n22.不同原子轨道能量高低的关系5不同电子层不同能级 ns( n2)f( n1)a np3s 轨道为球形，p 轨道为“”字形，并不是说 s 能级电子绕核做圆周运动，p 能级电子绕核做“”形运动。4电子云图中的一个小黑点，不代表一个电子。
8、5离核越近，电子在单位体积内出现的概率越大。1下列能级中轨道数为 3 的是( )As 能级 Bp 能级Cd 能级 Df 能级解析：选 B s 能级中轨道数为 1，p 能级中轨道数为 3，d 能级中轨道数为 5，f 能级中轨道数为 7。23p x所代表的含义是( )Ap x轨道上有 3 个电子B第三电子层 px轨道有 3 个伸展方向Cp x电子云有 3 个伸展方向D第三电子层沿 x 轴方向伸展的 p 轨道解析：选 D 3p x中，3 表示第三电子层，p x表示沿 x 轴方向伸展的 p 轨道。3写出下列各电子层上的原子轨道数目。K：_，L：_，M：_，N：_。答案：1 4 9 16三级训练节节过关
9、 1下列说法中正确的是( )A电子云通常是用小黑点来表示电子的多少B处于最低能量的原子叫基态原子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电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱解析：选 B A 项，电子云通常用小黑点的疏密来表示单位体积内电子出现概率的大小；C 项，电子离核由近到远，能量由低到高；D 项，电子在基态跃迁到激发态时也会产生原子光谱。62以下能级符号不正确的是( )A3s B3pC3d D3f解析：选 D 电子层序数与所含能级数目相同，第 3 电子层包含 3s、3p、3d 三种能级。3下列能级中，轨道数为 5 的是( )As 能级 Bp 能级Cd 能级
10、Df 能级解析：选 C s、p、d、f 能级所含的轨道数依次为 1、3、5、7。4人们把电子云轮廓图称为原子轨道，下列有关说法错误的是( )As 电子的原子轨道都是球形的，2s 电子比 1s 电子能量高且电子云比 1s 更扩散Bp 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，能量相同Cp 电子能量一定高于 s 电子能量D处于同一原子轨道电子，自旋状态有两种解析：选 C 同一电子层上 p 电子能量高于 s 电子能量，不同电子层上 p 电子能量不一定高于 s 电子能量，如 3s2p。5填空。(1)用符号填写电子层所含能级种类：K 层：_；L 层：_；M 层：_；N
11、层：_。(2)用数字填写能级所含原子轨道数目：s：_；p：_；d：_；f：_。(3)比较下列原子轨道的能量高低(填“” “”或“”)。4s_3s_2s_1s；3p x_3py_3pz；4f_4d_4p_4s；1s_2p_3d_4f。答案：(1)1s 2s、2p 3s、3p、3d 4s、4p、4d、4f(2)1 3 5 7(3) 1关于原子结构模型的演变过程，正确的是( )A汤姆逊原子模型道尔顿原子模型卢瑟福原子模型玻尔原子模型量子力学模型B汤姆逊原子模型卢瑟福原子模型玻尔原子模型量子力学模型道尔顿原子模型7C道尔顿原子模型卢瑟福原子模型汤姆逊原子模型玻尔原子模型量子力学模型D道尔顿原子模型汤姆
12、逊原子模型卢瑟福原子模型玻尔原子模型量子力学模型解析：选 D 模型建立先后顺序为：道尔顿原子模型(1803 年)汤姆逊原子模型(1903年)卢瑟福原子模型(1911 年)玻尔原子模型(1913 年)量子力学模型(20 世纪 20 年代中期)。2成功解释氢原子光谱为线状光谱的原子结构模型的是( )A卢瑟福原子结构模型B玻尔原子结构模型C量子力学模型D汤姆逊原子结构模型解析：选 B 玻尔原子结构模型最早成功解释了氢原子光谱为线状光谱；汤姆逊原子结构模型只解释了原子中存在电子的问题(是在发现电子的基础上提出来的)，其原子结构模型为“葡萄干布丁”模型；卢瑟福原子结构模型是根据 粒子散射实验提出来的，解
13、决了原子核的问题(带正电的部分集中在一个核上)；量子力学模型是在量子力学理论的基础上提出来的，是一个统计的结果。3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解析：选 A 霓虹灯发红光是因为电子吸收能量后跃迁到能量较高的轨道，能量较高轨道上的电子会跃迁回能量较低的轨道而以光的形式释放能量。4电子层数 n3 时，电子的空间运动状态(即原子轨道)有( )A4 种 B7 种C8 种 D9 种解析：选
14、 D 电子层数 n3 的原子轨道有 3s(1 个原子轨道)，3p(3 种伸展方向，即 3个原子轨道)，3d(5 种伸展方向，即 5 个原子轨道)共 9(即 n2)个原子轨道。5以下能级符号正确的是( )6s 2d 3f 7pA BC D解析：选 D 能级数与电子层数 n 相同，当 n2 时，只有 2s、2p 能级，不能出现 d能级，而在 n3 时也不会出现 3f 能级。6下列电子层中，包含有 f 能级的是( )8AK 电子层 BL 电子层CM 电子层 DN 电子层解析：选 D K 层包含 s 能级，L 层包含 s、p 能级，M 层包含 s、p、d 能级，N 层包含s、p、d、f 能级。7下列各
15、组多电子原子的原子轨道能量高低比较中，错误的是( )2s2p 3p x3p y 3s3d 4s4pA BC D解析：选 D 同一电子层上原子轨道的能量高低为 ns np nd，、正确，错误，同一能级上各原子轨道的能量相同，3p x3p y，错误。8关于氢原子电子云图的说法正确的是( )A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机会小C电子云图是对电子运动无规律的描述D电子云图描述了电子运动的客观规律解析：选 D 电子云图中的黑点不代表电子，只是利用其密度的大小来代表电子在此区域出现机会的大小。电子运动的客观规律用图形表现就是电子云图。9写出下列各能级上的原子轨道数目1s：_，4
16、d：_，5f：_，6p：_。答案：1 5 7 310以下各能级是否存在？如果存在，各包含多少个原子轨道？(1)2s (2)2d (3)3p (4)5d解析：由电子层序数、能级数和原子轨道数之间的关系可知，存在着 2s 能级，且只有1 个原子轨道；不存在 2d 能级，电子层数为 2 时只有 2s、2p 两个能级；存在 3p 能级，且含有 3 个原子轨道，分别为 3px、3p y、3p z；存在 5d 能级，其含有 5 个原子轨道。答案：(1)2s 存在，原子轨道数为 1；(2)2d 不存在；(3)3p 存在，原子轨道数为 3；(4)5d 存在，原子轨道数为 5。1下列电子层中，原子轨道的数目为
17、4 的是( )AK 层 BL 层CM 层 DN 层解析：选 B s、p、d、f 能级包含原子轨道数目依次为 1、3、5、7；原子轨道数目为94，则该层包含 s、p 能级，故为 L 层。也可由原子轨道数 n24，得 n2，即为 L 层。2N 电子层含有的轨道类型数是( )A3 B4C5 D6解析：选 B N 电子层为第 4 层，轨道类型数即能级类型数，电子层数所含能级数，故 N 电子层含 4 种类型能级，分别为 4s、4p、4d、4f，则轨道类型数为 4。3下列说法中正确的是( )A1s、2p x、2p y、2p z轨道都具有球对称性B因为 p 轨道是“8”字形的，所以 p 电子也是“8”字形C
18、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形象描述电子运动状态的解析：选 D s 轨道是球形对称的；p 轨道呈哑铃形，p x、p y、p z分别相对于 x、 y、 z轴对称；氢原子中只有一个电子，填充在 1s 轨道上，但也存在其他空轨道，使电子跃迁，产生光谱。4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B黑点的多少表示电子个数的多少C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小，离核越远电子出现的概率越大D处在 2pz轨道的电子主要在 xy 平面的上、下方出现解析：选 D 电子云示意图是用小黑点的疏密
19、来表示电子在原子核外出现的概率的大小，A、B 错误；1s 轨道的电子云呈球形对称，在原子核附近小黑点密集，电子出现的概率大，离核越远电子出现的概率越小，C 错误；处在 2pz轨道上的电子在空间出现的概率分布相对于 z 轴对称，电子主要在 xy 平面的上、下方出现，D 正确。5下列说法正确的是( )A同一个电子层中 s 能级的能量总是大于 p 能级的能量B2s 原子轨道半径比 1s 原子轨道半径大，说明 2s 的电子云中的电子比 1s 的多C第 2 电子层上的电子，不论在哪一个原子轨道上，其能量都相等DN 电子层的原子轨道类型数和原子轨道数分别为 4 和 16解析：选 D 同一电子层中，s 能级
20、的能量小于 p 能级的能量，A 不正确；2s 原子轨道半径比 1s 原子轨道半径大，说明 2s 电子在离核更远的区域出现的概率比 1s 电子的大，B不正确；当电子在同一电子层的不同能级上时，其能量不相同，因此 C 不正确；对于 N 电子层， n4，其轨道类型数为 4，轨道数为 n24 216。6下列说法中正确的是( )10A一般而言， n 越大，电子离核平均距离越远，能量越低B一般 n 越大，电子层中的能级数越多C对于确定的 n 值，其原子轨道数为 2n2个D自旋状态随原子轨道的具体情况而确定解析：选 B 随 n 值增大，电子离核越来越远，但电子能量越来越高，A 项错误；电子层数越大，其能级数
21、越多，如 n1，K 层只有 s 能级， n2，L 层有 s、p 能级， n3，M层有 s、p、d 三个能级，B 项正确；一个电子层(电子层序数为 n)上的原子轨道数为 n2，电子有两种自旋状态(向上或向下)，该电子层容纳的最多电子数为 2n2，C 项错误；自旋状态与原子轨道无关，D 项错误。7下列关于电子层与能级的说法中正确的是( )A原子核外电子的每个电子层最多可容纳的电子数为 n2B任一电子层的能级总是从 s 能级开始，而且能级数等于该电子层序数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能级能量 4s4d解析：选 B A 项，每一电子层最多可容纳的电子数为 2n2；
22、C 项，只要是 s 能级，不论哪一电子层，所容纳的电子数都为 2；D 项，能级能量 4d4s。8若以 E 表示某能级的能量，下列能量大小顺序中正确的是( )A E(3p) E(2p) E(1p) B E(3s) E(3p) E(3d)C E(4f) E(4s) E(4d) D E(5s) E(4s) E(5f)解析：选 A B 项，应为 E(3d) E(3p) E(3s)；C 项，应为 E(4f) E(4d) E(4s)；D项，应为 E(5f) E(5s) E(4s)。9K 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 n
23、 电子层最多可能有_个能级，能量最低的两个能级其符号分别表示为_，它们的原子轨道电子云形状分别为_、_。解析：此题对电子层和能级的关系作了总结，有助于理解和掌握以下几个基本内容：第 n 个电子层有 n 个能级；核外电子的能量取决于该电子所处的电子层和能级；s能级和 p 能级电子云的形状。答案：1 1s 2 2s、2p 3 3s、3p、3d n ns、 np 球形 哑铃形10比较下列多电子原子原子轨道的能量高低(填“” “”或“”)。(1)2s_3s；(2)2s_3d；(3)2px_2py；(4)4f_6f。解析：相同电子层上不同原子轨道能量的高低： ns np nd nf；形状相同的原子轨道能量的高低：1s2s3s4s，同一能级上的原子轨道具有相同的能量：11npx npy npz等。答案：(1) (2) (3) (4)
