1、1第一单元 原子核外电子的运动第 1 课时 原子核外电子的运动特征学习目标定位 熟知原子的构成，理解“电子云”的概念，会描述原子核外电子的运动特征。一、核外电子运动的特点及电子云1原子核外电子的运动特点(1)电子的质量很小，带负电荷。(2)相对于原子和电子的体积而言，电子运动的空间很大。(3)电子运动的速度很快，接近光速。2电子云：用小点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得到的图形。3电子云轮廓图：是指量子力学描述电子在原子核外空间运动的主要区域。一般是将出现的概率约为 90%的空间圈出来，制作电子云的轮廓图，称为原子轨道。如氢原子核外电子的电子云轮廓图的绘制：2(1)电子云中的小
2、黑点并不代表一个电子而是代表电子在该处出现过一次。小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现的概率大小。小黑点稀疏的地方，表示电子在该处出现的概率小；小黑点密集的地方，表示电子在该处出现的概率大。(2)离核越近，电子出现的概率越大，小黑点越密集。例 1 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，电子数目多B黑点密度大，单位体积内电子出现的机会多C通常用小黑点来表示电子绕核做高速圆周运动D电子云图是对运动无规律性的描述答案 B解析 黑点的疏密表示电子出现的概率大小，不表示电子数目的多少，黑点密度大，电子出现的频率高，故 A 错误，B 正确；小黑点表示电子在
3、核外空间某处出现的机会，不代表电子的运动轨迹，故 C 错误；电子云图反映电子在核外无规则运动时在某点出现的概率，是对运动的描述，故 D 错误。二、核外电子运动状态的描述对于多电子原子来说，常从以下几个方面来描述：1电子层(1)电子层：如图所示，在多电子原子中，核外电子是分层运动的，能量高的电子在离核远的区域里运动，能量低的电子在离核近的区域里运动。这也说明多电子的原子中电子的能量是不同的。能量不同的电子在核外不同的区域内运动，这种不同的区域称为电子层( n)。(2)电子层的表示方法：电子层( n) 1 2 3 4 5 6 7 符号 K L M N O P Q 离核远近 由近到远能量高低 由低到
4、高32.原子轨道(1)含义：处于同一电子层的原子核外电子运动的不同区域。(2)类型及形状类型：即同一电子层中含有不同类型的原子轨道，分别用 s、p、d、f 表示，不同的轨道其形状不相同。形状：s 轨道呈球形，p 轨道呈纺锤形，d 轨道和 f 轨道较复杂。(3)原子轨道数目(电子云伸展方向)及表示方法同 一 类 型 的 原 子 轨 道 形 状 相 同 ， 但 伸 展 方 向 不 一 定 相 同 。 每 一 种 伸 展 方 向 代 表 一 个 原 子 轨道 。原子轨道表示方法及含有的轨道数原子轨道符号 ns np nd nf轨道数目 1 3 5 7(4)原子轨道的能量比较同一电子层同一类型的不同原
5、子轨道的能量相等。在同一电子层上不同类型原子轨道的能量由低到高的顺序是 ns np nd nf。不同电子层上形状相同的原子轨道的能量 n 值越大，能量越高，如 1s2s3s4s。3电子自旋原子核外电子还有一种称为“自旋”的运动，可以有两种不同的状态，通常用“”和“”来表示。(1)描述核外电子运动状态的参数4(2)电子层序数与原子轨道数、所容纳电子数目的关系原子轨道数与电子层序数( n)的关系是原子轨道为 n2个。处于同一个原子轨道上的电子有两种不同的自旋状态。每个电子层所容纳电子数最多为2n2个。例 2 (2018宿迁一中月考)下列原子轨道的符号错误的是( )A2pB3fC4sD5d答案 B解
6、析 每一电子层的原子轨道数与电子层序数相等，且具有的原子轨道依次为s、p、d、f，M 能层具有的原子轨道有 s、p、d 轨道，没有 f 轨道。例 3 下列关于电子层与原子轨道的说法中正确的是( )A不同的电子层中的 s 原子轨道的能量相同B原子核外电子的每一个电子层最多可容纳的电子数为 n2C每种类型的原子轨道里最多容纳的电子个数与原子轨道数目相等D电子层的原子轨道总是从 s 能级开始，而且原子轨道类型数等于该电子层序数答案 D解析 A 项中不同电子层中的 s 原子轨道的能量不同，电子层序数越大，能量越高；B 项中每一个电子层最多可容纳的电子数为 2n2；C 项中每种类型原子轨道里最多容纳的电
7、子个数是原子轨道数目的 2 倍。例 4 在对电子运动状态的描述中，确定一个“轨道”的方面包括( )电子层 轨道类型 电子云的伸展方向 电子的自旋状态A BC D答案 B解析 在对电子运动状态的描述中，确定一个“轨道”的方面包括：电子层、轨道类型、电子云的伸展方向三个方面；电子的自旋状态与电子运动轨道无关，描述的是电子自旋的方向。各电子层轨道数和最多容纳的电子数5电子层 1 2 3 4 n原子轨道 1s 2s 2p 3s3p 3d 4s 4p 4d 4f n1 3 1 3 5 1 3 5 7轨道数目14 9 16n2可容纳的电子数目 2 8 18 32 2n21 n 为 3 的电子层中( )A只
8、有 s 和 p 轨道 B只有 s、p 和 d 轨道C只有 s 轨道 D有 s、p、d 和 f 轨道答案 B2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Bs 轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动Cp 轨道呈纺锤形，随着电子层数的增加，轨道数也在增多Dp 轨道的能量随电子层序数的增大而增大答案 D解析 电子云表示电子出现的概率，电子云是用小黑点疏密来表示电子在原子核外空间出现概率大小的一种图形，不代表电子的运动轨迹，A 错误；s 能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子不只在球壳内运动，还在球壳外运动，只是在球壳外运动概率较小，B
9、错误；任何电子层的 p 轨道都有 3 个原子轨道，与电子层数无关，C 错误； p 原子轨道的能量随电子层序数的增大而增大，D 正确。3对于钠原子的第二电子层的 p 轨道 2px、2p y、2p z间的差异，下列说法中正确的是( )A电子云形状不同B原子轨道的对称类型不同C电子的能量不同D电子云空间伸展方向不同答案 D解析 2p x、2p y、2p z所表示的同一能级中的三个不同的原子轨道，其能量相同。2px、2p y、2p z的电子云，原子轨道都是纺锤形的，都是轴对称图形。在空间伸展方向上不同，D 项正确。4下列说法中正确的是( )6A所有的电子在同一区域里运动B核外电子质量很小，在原子核外做
10、高速运动C在离原子核较近的区域内运动的电子能量较高，在离原子核较远的区域内运动的电子能量较低D同一原子中，4s、4p、4d、4f 所能容纳的电子数越来越多，但各原子轨道的能量大小相等答案 B解析 在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动， A 错误；在多个电子的原子中，电子的能量是不相同的，在离原子核较近的区域内运动的电子能量较低，在离原子核较远的区域内运动的电子能量较高，C 错误；同一原子中，4s、4p、4d、4f 所能容纳的电子数越来越多，但同一电子层中， E(4s)E(4p)E(4d)E(4f), D 错误。5回答下列问题：(1)n2 的电子层有_种类型的原子轨道，_种形状
11、不同的电子云，有_个原子轨道，最多容纳_个电子。(2)用相应的符号描述电子层序数为 2 的所有的原子轨道_。(3)基态 K 原子中，核外电子占据的最高电子层符号为_，占据该能层电子的电子云轮廓图的形状为_。答案 (1)2 2 4 8 (2)2s、2p x、2p y、2p z (3)N 球形解析 (1)第 2 电子层有 s、p 两种类型的原子轨道，有 s、p 2 种形状不同的电子云，有2s、2p x、2p y、2p z 4 个原子轨道，每个轨道最多容纳 2 个电子，所以 n2 的电子层最多容纳 8 个电子。(2)n2 的原子轨道为 2s、2p x、2p y、2p z。(3) K 原子核外有四个电
12、子层，N 层上只有一个电子，占据 4s 轨道，电子云轮廓图为球形。对点训练题组一 电子云及原子轨道的图形描述1(2018邢台市月考)图 1 和图 2 分别是 1s 电子的概率密度分布图和原子轨道图。下列有关说法正确的是( )7A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 轨道呈球形，有无数对称轴D图 1 中的小黑点表示电子在核外所处的位置【考点】电子云与原子轨道【题点】电子云答案 C解析 电子云就是用小黑点疏密来表示空间各电子出现概率大小的一种图形，小黑点表示空间各电子出现的几率， A、D 错误；在界面内出现该电子的几率大于 90%，界
13、面外出现该电子的几率不足 10%, B 错误。2在 1s、2p x、2p y、2p z轨道中，具有球形对称的是( )A1sB2p xC2p yD2p z答案 A解析 1s 轨道和 2p 轨道的图像分别为由图像可看出，呈球形对称的为 1s 原子轨道。3.根据 2pz轨道电子云示意图(如图所示)判断，下列说法中错误的是( )A2p z轨道上的电子在空间出现的概率分布呈 z 轴对称B点密集的地方表明电子出现的机会大C电子先沿 z 轴正半轴运动，然后在负半轴运动D2p z轨道的形状为两个椭圆球答案 C解析 观察 2pz轨道电子云示意图发现，处于 2pz轨道上的电子在空间出现的概率分布相对于 z 轴对称
14、，电子主要在 xy 平面的上、下方出现，A 正确；电子云中的小黑点疏密程度代表电子出现的概率大小，所以点密集的地方表明电子出现的机会大，B 正确；在图中，电子出现的概率分布关于 z 轴对称，电子云并不是电子的真实运动轨迹，C 错误；2p z轨道电子云形状为两个椭圆球，而不是面，D 正确。题组二 电子层与原子轨道84下列电子层中，包含有 f 轨道的是( )AK 电子层 BL 电子层CM 电子层 DN 电子层答案 D解析 K 电子层只含有 1s 轨道；L 电子层含有 2s、2p 两种轨道；M 电子层含有 3s、3p、3d三种轨道；N 电子层含有 4s、4p、4d、4f 四种轨道。根据原子轨道类型数
15、等于电子层序数的关系规律，只有电子层序数4 的电子层中才有 f 轨道。所以，K、L、M 电子层中均无 f轨道。5原子核外电子是分层排布的，在不同电子层上运动的电子的能量不同，下列电子层上运动的电子能量最高的是( )AK 层 BL 层CM 层 DN 层答案 D解析 原子核外电子是分层排布的，距离原子核越远能量越高，所以 N 层能量最高，故选D。6第 N 能层所含原子轨道类型、原子轨道数和最多容纳电子数分别为( )A3、9、18 B4、12、24C5、16、32 D4、16、32答案 D解析 每一能层包含的原子轨道类型数等于该能层的序数，故第三能层包含 s、p、d 三种原子轨道，每类原子轨道所能容
16、纳的最多电子数是其原子轨道数目的 2 倍，以s、p、d、f排序的各类轨道可以容纳的最多电子数依次为 1、3、5、7的 2 倍，英文字母相同的原子轨道所能容纳的最多电子数相同。第 N 能层含有 4 类原子轨道，16 个原子轨道，容纳的最多电子数为 32 个。7在多电子原子中，轨道能量是由以下哪些因素决定 ( )电子层 轨道类型 电子云的伸展方向 电子自旋状态ABCD答案 A解析 轨道能量决定于电子层、轨道类型，而与电子云的伸展方向、电子的自旋状态无关。8符号 3px所代表的含义是( )Ap x轨道上有 3 个电子B第三个电子层 px轨道有 3 个伸展方向Cp x电子云有 3 个伸展方向9D第三个
17、电子层沿 x 轴方向伸展的 p 轨道【考点】电子云与原子轨道【题点】原子轨道答案 D解析 3p x中，3 表示第三电子层，p 原子轨道在三维空间的分布分别沿 x、 y、 z 三个方向，px表示沿 x 轴方向伸展的 p 轨道。9下列轨道上的电子在 xy 平面上出现的机会为零的是( )A3p zB3p xC3p yD3s【考点】电子云与原子轨道【题点】原子轨道答案 A解析 p x和 py在 xy 平面上，3p z轨道沿 z 轴方向伸展，垂直于 xy 平面，故该轨道上的电子不可能出现在 xy 平面上，s 轨道电子云为球形，各个方向都有，故 A 符合题意。题组三 原子核外电子运动状态描述方法10电子层
18、序数为 3 时，该电子层的原子轨道数共有( )A4 个 B7 个 C8 个 D9 个答案 D解析 电子层序数为 3 时，原子轨道有 3s(1 个原子轨道)、3p(3 个伸展方向，即 3 个原子轨道)、3d(5 个伸展方向，即 5 个原子轨道)共有 9 个原子轨道。11下列有关核外电子运动状态的说法正确的是( )A电子自旋就是电子围绕轴“自转”B原子轨道可用来描述核外电子的运动状态C第二电子层有自旋相反的两个轨道D原子轨道可用来描述核外电子的运动轨迹答案 B解析 电子的自旋表示处于同一原子轨道上电子的量子化运动，自旋不是“自转” ；原子轨道可用来描述原子中单个电子的空间运动状态，它只能描述核外电
19、子高频出现的“区域” ，而不是核外电子运动的轨迹；第二电子层有四个轨道，分别为 2s、2p x、2p y、2p z。综上所述，B 项正确。12以下对核外电子运动状况的描述正确的是( )A电子层序数越大，s 轨道上电子的主要运动区域越小B在同一原子轨道上运动的电子，其运动状态肯定不同C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D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10答案 B解析 电子层序数越大，电子离原子核越远，则电子的运动区域越大，A 错误；同一轨道上最多排 2 个电子，两个电子的自旋方向不同，其运动状态肯定不同，B 正确；电子运动不是围绕原子核
20、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，C 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 能量还高，D错误。综合强化13下图是 s 轨道、p 轨道的原子轨道图，试回答下列问题：(1)s 能级的原子轨道呈_形，每个 s 能级有_个原子轨道；p 能级的原子轨道呈_形，每个 p 能级有_个原子轨道。(2)s 原子轨道、p 原子轨道的能量与_有关，_越大，原子轨道的能量越大。答案 (1)球 1 纺锤 3 (2)电子层序数 电子层序数14比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低。(1)1s,3d (2)3s,3p,3d (3)2p,3p,4p答案 (
21、1)1s3d (2)3s3p3d (3)2p3p4p解析 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：相同电子层上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电子层和形状相同的原子轨道的能量相等，如 2px、2p y、2p z轨道的能量相等。15(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_形象化描述。11(2)对于排布在 2s 轨道上的电子，不能确定的是_。a电子所在的电子层b电子的自旋方向c电子云的形状d电子云的伸展方向(3)O2 核外电子占有的原子轨道数目为_。答案 (1)电子云 (2) b (3) 5解析 (1)电子在原子核外出现的概率密度分布通常用电子云来形象化地描述。(2)排布在 2s 轨道上的电子，在第 2 电子层的 s 轨道上，s 能级的电子云形状为球形，不能确定电子的自旋方向。(3)O2 核外有 10 个电子，每个原子轨道最多容纳 2 个电子，故共占据 5 个原子轨道。
