2024-2025學(xué)年高二化學(xué)課件（人教版2019選擇性必修2）第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)第3課時(shí)

第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)第3課時(shí)第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)21本節(jié)重點(diǎn)本節(jié)難點(diǎn)電子云原子軌道3電子自旋原子核一二三四電子層電子層模型示意圖原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是怎樣的呢？1913年，玻爾提出氫原子模型，電子在

上繞核運(yùn)行。線性軌道1922年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者氫原子模型然而，1926年，玻爾建立的線性軌道模型被量子力學(xué)推翻。薛定諤方程1926年奧地利物理學(xué)家薛定諤提出：可以用一個(gè)數(shù)學(xué)方程描述核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，為近代量子力學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)。量子力學(xué)指出：一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子并不在玻爾假設(shè)的線性軌道上運(yùn)動(dòng)，而是在核外空間各處都可以出現(xiàn)，只是出現(xiàn)的概率不同。核外電子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(核外電子運(yùn)動(dòng)空間的不確定性與概率)埃爾溫·薛定諤(ErwinSchr?dinger)概率密度分布圖與電子云圖電子云與原子軌道氫原子1s電子的概率密度分布圖概率密度(ρ)小點(diǎn)是1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度的形象描述P表示電子在某處出現(xiàn)的概率V表示該處的體積ρ＝PV

表達(dá)公式將出現(xiàn)概率90%的空間圈出來(lái)概率密度分布圖與電子云圖電子云與原子軌道電子云圖與電子云輪廓圖1s電子的電子云輪廓圖繪制過(guò)程1s2s3s4s能層越高，s電子的電子云半徑越大概率密度分布圖與電子云圖電子云與原子軌道相同原子的s電子的電子云輪廓圖不同能級(jí)s電子的電子云形狀一致，均為球形概率密度分布圖與電子云圖電子云與原子軌道2py電子云px、py、pz的電子云輪廓圖處于一定空間

的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)只有一種空間伸展方向三種空間伸展方向，分別相對(duì)于x、y、z軸對(duì)稱——球形——啞鈴形s電子云p電子云1s2s3s4s概率密度分布圖與電子云圖電子云與原子軌道電子云圖概念含義形狀用單位體積內(nèi)小黑點(diǎn)的疏密程度表示電子在原子核外出現(xiàn)概率大小，小黑點(diǎn)越密，表示概率密度越大s電子的原子軌道呈

形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越___形狀一量子力學(xué)把電子在原子核外的一個(gè)

稱為一個(gè)原子軌道空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)球大原子軌道電子云與原子軌道1s2s3sxyzxyzxyzxyz4s概念形狀p電子的原子軌道呈

形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大啞鈴原子軌道電子云與原子軌道形狀形狀二s能級(jí)的原子軌道是1個(gè)，p能級(jí)的原子軌道是3個(gè)，那么，d、f能級(jí)中的原子軌道數(shù)量是多少呢？能級(jí)spdf最多可容納電子數(shù)261014原子軌道數(shù)13單軌道容納電子數(shù)225722p電子的原子軌道呈

形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大啞鈴原子軌道電子云與原子軌道形狀形狀二各能級(jí)所含有原子軌道數(shù)目能級(jí)符號(hào)nsnpndnf軌道數(shù)目1357不同能層的同種能級(jí)的原子軌道形狀相同，只是半徑不同。能層序數(shù)n越大，原子軌道的半徑越大關(guān)系一s能級(jí)只有1個(gè)原子軌道。p能級(jí)有3個(gè)原子軌道，它們互相垂直，分別以px、py、pz表示。同一能層中px、py、pz的能量相同關(guān)系二原子軌道數(shù)與能層序數(shù)(n)的關(guān)系：原子軌道數(shù)目＝n2關(guān)系三原子軌道與能層序數(shù)的關(guān)系電子云與原子軌道能層能級(jí)原子軌道數(shù)原子軌道符號(hào)電子云輪廓圖形狀取向K1s11s球形——L2s12s球形——2p32px、2py、2pz啞鈴形相互垂直M3s13s球形——3p33px、3py、3pz啞鈴形相互垂直3d5——————能層、能級(jí)和原子軌道之間的關(guān)系電子云與原子軌道每個(gè)原子軌道中最多可容納兩個(gè)電子，那么，這兩個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有什么差異呢？斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)在斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了銀原子束經(jīng)過(guò)不均勻磁場(chǎng)，產(chǎn)生了偏轉(zhuǎn)，并最終在屏幕垂直方向上，形成了兩個(gè)上下對(duì)稱的非連續(xù)分布。至此，所有的粒子從理論上就都有了——自旋。電子自旋在空間有順時(shí)針和逆時(shí)針兩種取向，簡(jiǎn)稱自旋相反，常用上下箭頭(“↑”“↓”)表示自旋相反的電子電子自旋沃爾夫?qū)づ堇?925年，泡利正式提出：在一個(gè)原子軌道里，最多只能容納2個(gè)電子，它們的自旋相反，這個(gè)原理被稱為泡利原理(泡利不相容原理)物理史上最囂張的論文——1頁(yè)1925年，兩個(gè)物理研究生，竟然搞出了電子自旋的概念，認(rèn)為契合了天才泡利的預(yù)測(cè)，于是就整出了1頁(yè)的論文。沒(méi)想到的是，這個(gè)理論竟然違背了愛(ài)因斯坦相對(duì)論，其速度居然達(dá)到了光速10倍，偏偏還是對(duì)的！他們分別叫，烏侖貝克和高斯密特。(左烏倫貝克，右古德斯米特，拍攝時(shí)間約為1928年)1．(2023下·湖北·高二校聯(lián)考期中)圖1和圖2分別是1s電子的概率密度分布圖和電子云輪廓圖。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是A．圖1中的每個(gè)小黑點(diǎn)都表示1個(gè)電子B．圖1中的小黑點(diǎn)表示電子在核外所處的位置C．圖2表明1s軌道呈球形，有無(wú)數(shù)對(duì)稱軸D．圖2表示1s電子只能在球體內(nèi)出現(xiàn)【答案】C【詳解】A．電子云就是用小黑點(diǎn)疏密來(lái)表示空間各電子出現(xiàn)概率大小的一種圖形，小黑點(diǎn)表示空間各電子出現(xiàn)的幾率，故A錯(cuò)誤；B．小黑點(diǎn)表示空間各電子出現(xiàn)的幾率，故B錯(cuò)誤；C．圓形軌道沿剖面直徑連線，所以有無(wú)數(shù)對(duì)稱軸，故C正確；D．圖2表示電子云輪廓圖，在界面內(nèi)出現(xiàn)該電子的幾率大于90%界面外出現(xiàn)該電子的幾率不足10%，電子也可能在球外出現(xiàn)，故D錯(cuò)誤；故選C。2．(2022上·福建福州·高二福建省福州第一中學(xué)?？计谀?下列說(shuō)法中，正確的是A．1s電子云輪廓圖呈球形，處在該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)B．電子云輪廓圖中的小黑點(diǎn)密度大，說(shuō)明該原子核外空間電子數(shù)目多C．ns能級(jí)的原子軌道的電子云輪廓圖如圖所示D．3d6表示3d能級(jí)有6個(gè)原子軌道【答案】C【詳解】A．電子云表示電子在核外空間某處出現(xiàn)的概率，不代表電子的運(yùn)動(dòng)軌跡，A錯(cuò)誤；B．小黑點(diǎn)的疏密表示電子出現(xiàn)概率的大小，密則概率大，疏則概率小，B錯(cuò)誤；C．s軌道為球形，則ns能級(jí)的電子云輪廓圖可表示為

，C正確；D．3d6表示3d能級(jí)有6個(gè)電子，D錯(cuò)誤；3．(2023上·上海楊浦·高二上海市控江中學(xué)?？计谀?對(duì)基態(tài)碳原子核外兩個(gè)未成對(duì)電子的描述，錯(cuò)誤的是A．電子云形狀相同

B．自旋方向相同C．能量相同

D．在同一軌道【答案】D【詳解】A．基態(tài)碳原子核外兩個(gè)未成對(duì)電子，其電子云形狀都為啞鈴形，故A正確；B．兩個(gè)未成對(duì)電子符合洪特規(guī)則，自旋方向相同，故B正確；C．兩個(gè)未成對(duì)電子在2p能級(jí)上，其能量相同，故C正確；D．兩個(gè)未成對(duì)電子符合洪特規(guī)則，優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，因此兩個(gè)電子在不同軌道，故D錯(cuò)誤。4．(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))玻爾理論、量子力學(xué)理論都是對(duì)核外電子運(yùn)動(dòng)的描述方法，根據(jù)對(duì)它們的理解，下列敘述中正確的是A．因?yàn)閟軌道的形狀是球形的，所以s電子做的是圓周運(yùn)動(dòng)B．3px、3py、3pz的軌道相互垂直，能量不同C．各原子能級(jí)之間的能量差不一致，這是量子力學(xué)中原子光譜分析的理論基礎(chǔ)D．同一能層的p軌道電子能量不一定高于s軌道電子能量【答案】B【詳解】A．球形表示電子在核外運(yùn)動(dòng)概率輪廓圖，而非電子運(yùn)動(dòng)軌跡，故A錯(cuò)誤；B．p能級(jí)在空間有三種取向相互垂直且能量相同，如3px、3py、3pz相互垂直能量相同，故B正確；C．各原子的能級(jí)由于電子填充情況不同，能量有所差異。不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)吸收或釋放不同的光，從而利用其原子光譜進(jìn)行元素分析，故C錯(cuò)誤；D．同一能層np能量大于ns，故D錯(cuò)誤；5．(2022下·高二單元測(cè)試)如圖甲是氫原子的1s電子云圖(即概率密度分布圖)，圖乙、丙分別表示s、p能級(jí)的電子云輪廓圖。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是A．電子云圖(即概率密度分布圖)就是原子軌道圖B．3p2表示3p能級(jí)中有兩個(gè)原子軌道C．由圖乙可知，s能級(jí)的電子云輪廓圖呈圓形，有無(wú)數(shù)條對(duì)稱軸D．由圖丙可知，p能級(jí)的原子軌道圖呈啞鈴形，且有3個(gè)伸展方向【答案】D【詳解】電子云輪廓圖與電子云圖不是同一個(gè)概念，而是我們常說(shuō)的原子軌道圖，A項(xiàng)錯(cuò)誤；3p2表示3p能級(jí)中容納了兩個(gè)電子，B項(xiàng)錯(cuò)誤；s能級(jí)的電子云輪廓圖呈球形而不是圓形，C項(xiàng)錯(cuò)誤；p能級(jí)的原子軌道圖呈啞鈴形，有px