高中化學(xué) 第一章 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 1_1_3 電子云與原子軌道 泡利原理和洪特規(guī)則課件 新人教版選修3

目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,一、電子云 1.電子云 電子云是處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。小黑點(diǎn)越密,表示概率密度越大。由于核外電子的概率密度分布看起來(lái)像一片云霧,因而被形象地稱(chēng)作電子云。 2.電子云輪廓圖 為了表示電子云輪廓的形狀,對(duì)核外電子的空間狀態(tài)有一個(gè)形象化的簡(jiǎn)便描述,把電子在原子核外空間出現(xiàn)概率P=90%的空間圈出來(lái),即為電子云輪廓圖。 氫原子的1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布圖(如圖),目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,3.電子云的形狀 s電子云呈球形 p電子云呈啞鈴狀,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,有關(guān)核外電子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的描述錯(cuò)誤的是() A.核外電子質(zhì)量很小,在原子核外做高速運(yùn)動(dòng) B.核外電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與普通物體不同,不能用牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)解釋 C.在電子云示意圖中,通常用小黑點(diǎn)來(lái)表示電子繞核做高速圓周運(yùn)動(dòng) D.在電子云示意圖中,小黑點(diǎn)密的地方表示電子在該空間內(nèi)出現(xiàn)的概率密度大 解析:電子云示意圖中,通常用小黑點(diǎn)來(lái)表示電子在核外空間某處出現(xiàn)的概率,C項(xiàng)錯(cuò)。 答案:C,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,二、原子軌道 1.定義 量子力學(xué)把電子在原子核外的一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱(chēng)為一個(gè)原子軌道。 2.各能級(jí)所含有的原子軌道數(shù),目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,下列說(shuō)法中正確的是() A.1 s電子云呈球形,表示電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng) B.電子云圖中的小黑點(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)的原子軌道圖可表示為 D.3d3表示3d能級(jí)有3個(gè)軌道 解析:電子云是用小黑點(diǎn)表示電子在核外空間某處出現(xiàn)的概率,小黑點(diǎn)不代表電子,小黑點(diǎn)的疏密表示電子出現(xiàn)概率密度的大小,A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;3d3表示第三能層d能級(jí)有3個(gè)電子,d能級(jí)有5個(gè)軌道,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案:C,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,三、泡利原理和洪特規(guī)則 1.泡利原理 在一個(gè)原子軌道里,最多只能容納2個(gè)電子,而且它們的自旋狀態(tài)相反。電子自旋有順時(shí)針和逆時(shí)針兩種狀態(tài),常用上下箭頭(和)表示自旋狀態(tài)相反的電子。 2.洪特規(guī)則 當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí),基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道,而且自旋狀態(tài)相同。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,以下列出的是一些原子的2p能級(jí)和3d能級(jí)中電子排布的情況。其中違反了泡利原理的是() 解析:泡利原理是指在一個(gè)原子軌道里,最多只能容納2個(gè)電子,而且它們的自旋狀態(tài)相反,故A項(xiàng)違反了泡利原理。 答案:A,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,四、電子排布圖 在電子排布圖中,用方框表示原子軌道,用箭頭表示電子,其中一個(gè)方框表示一個(gè)軌道,一個(gè)箭頭表示一個(gè)電子,如13Al的電子排布圖為,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,某原子核外共有6個(gè)電子,分布在K電子層與L電子層上,L電子層中電子的分布正確的是() 解析:該原子核外電子排布式為1s22s22p2,而第二能層中p能級(jí)上的兩個(gè)電子應(yīng)分別占據(jù)不同的軌道,且自旋狀態(tài)相同,只有D項(xiàng)符合題意。 答案:D,一,二,三,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,四,遷移應(yīng)用,一、電子云 1.在電子云圖中每個(gè)小黑點(diǎn)不代表一個(gè)電子,也不代表電子在此出現(xiàn)過(guò),而是代表電子在核外空間某處出現(xiàn)的概率。 2.黑點(diǎn)疏密的程度代表電子在核外空間區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的概率密度。點(diǎn)疏的地方表示電子出現(xiàn)的概率密度小,點(diǎn)密集的地方表示電子出現(xiàn)的概率密度大。 3.離核越近,電子出現(xiàn)的概率密度越大,電子云越密集。 4.電子云輪廓圖的制作過(guò)程:,一,二,三,四,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,氫原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖為 ,該圖告訴我們氫原子的電子在這一電子層上繞核高速旋轉(zhuǎn),該觀點(diǎn)對(duì)嗎? 答案:不對(duì)。電子是微觀粒子,不能確定其運(yùn)動(dòng)軌跡,只能統(tǒng)計(jì)出它在核外各處出現(xiàn)的概率,該電子更不是在這一電子層上繞核高速旋轉(zhuǎn)。,一,二,三,四,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,【例1】 現(xiàn)代科學(xué)研究發(fā)現(xiàn):電子在核外空間所處的位置及其運(yùn)動(dòng)速度不能同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定。為了描述核外電子的運(yùn)動(dòng)情況,現(xiàn)代量子力學(xué)采用了統(tǒng)計(jì)的方法,即對(duì)1個(gè)電子的多次行為或多電子的一次行為進(jìn)行總的研究。如圖是對(duì)氫原子核外1個(gè)電子數(shù)以百萬(wàn)次的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)統(tǒng)計(jì)而得,人們形象化地稱(chēng)之為“電子云”(呈三維對(duì)稱(chēng))。 (導(dǎo)學(xué)號(hào)52700007),一,二,三,四,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)通過(guò)對(duì)圖中數(shù)百萬(wàn)次運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果的分析,你能得出什么結(jié)論?。 (2)離核越近,電子的能量越;離核越遠(yuǎn),電子的能量越。 (3)有關(guān)氫原子電子云圖的說(shuō)法中正確的是。 A.黑點(diǎn)密度大,電子數(shù)多 B.黑點(diǎn)密度大,單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的概率大 C.電子云圖是對(duì)電子運(yùn)動(dòng)無(wú)規(guī)律性的描述 D.電子云圖描述了電子運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律,一,二,三,四,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,解析:單獨(dú)看電子云圖中的小黑點(diǎn)沒(méi)什么實(shí)際意義,但從小黑點(diǎn)密度的大小上則能說(shuō)明電子在該區(qū)域出現(xiàn)的概率密度大小。(1)從統(tǒng)計(jì)的結(jié)果中分析,距離原子核越近,電子出現(xiàn)的概率密度越大;距離原子核越遠(yuǎn),電子出現(xiàn)的概率密度越小。(2)從物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)總是趨于能量最低來(lái)分析。離核越近,電子云的密度越大,電子的能量越低;離核越遠(yuǎn),電子云的密度越小,電子的能量越高。(3)電子運(yùn)動(dòng)雖然沒(méi)有宏觀物體那樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,但也有自身的規(guī)律,電子云就是人們對(duì)電子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的形象描述。 答案:(1)距離原子核越近,電子出現(xiàn)的概率密度越大;距離原子核越遠(yuǎn),電子出現(xiàn)的概率密度越小 (2)低高 (3)BD,一,二,三,四,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,1.圖1和圖2分別是1s電子的概率分布圖和原子軌道圖。下列有關(guān)認(rèn)識(shí)正確的是() A.圖1中的每個(gè)小黑點(diǎn)表示1個(gè)電子 B.圖2表示1s電子只能在球體內(nèi)出現(xiàn) C.圖2表明1s軌道呈圓形,有無(wú)數(shù)對(duì)稱(chēng)軸 D.圖1中的小黑點(diǎn)表示某一時(shí)刻電子曾經(jīng)在此出現(xiàn)過(guò)一次 解析:電子云圖中的一個(gè)小黑點(diǎn)只表示電子曾經(jīng)在此出現(xiàn)過(guò)一次,A項(xiàng)錯(cuò);圖2所示只是說(shuō)明電子在該區(qū)域出現(xiàn)的概率大,在此之外電子也能出現(xiàn),不過(guò)概率很小,B項(xiàng)錯(cuò);1s軌道呈球形而不是圓形,C項(xiàng)錯(cuò)。 答案:D,一,二,三,四,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,2.關(guān)于電子云的敘述不正確的是() A.電子云是用小點(diǎn)的疏密程度來(lái)表示電子在空間出現(xiàn)概率大小的圖形 B.電子云實(shí)際是電子運(yùn)動(dòng)形成的類(lèi)似云一樣的圖形 C.小點(diǎn)密集的地方電子在那里出現(xiàn)的概率密度大 D.軌道不同,電子云的形態(tài)也不同 解析:用統(tǒng)計(jì)的方法描述電子在核外空間出現(xiàn)的概率大小的圖形稱(chēng)為電子云;常用小黑點(diǎn)的疏密程度來(lái)表示電子在原子核外出現(xiàn)概率密度的大小。小黑點(diǎn)密集的地方,表示電子在那里出現(xiàn)的概率密度大,小黑點(diǎn)稀疏的地方,表示電子在那里出現(xiàn)的概率密度小。 答案:B,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,四,二、原子軌道 多電子原子中,電子填充原子軌道時(shí),原子軌道能量的高低有以下規(guī)律: 1.相同電子層不同原子軌道的能量高低:E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)。 2.電子云形狀相同的原子軌道的能量高低:E(1s)<E(2s)<E(3s)<E(4s) 3.電子層和電子云形狀相同的原子軌道的能量相等,如2px、2py、2pz的能量相等。 點(diǎn)撥(1)不同能層的電子云形狀相同的原子軌道半徑不同,能層序數(shù)n越大,原子軌道的半徑越大。 (2)s能級(jí)只有一個(gè)原子軌道。 (3)p能級(jí)有3個(gè)原子軌道,它們互相垂直,分別用px、py、pz表示。在同一能層中px、py、pz的能量相同。,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,四,【例2】 下列說(shuō)法中正確的是() A.因?yàn)閜電子云是啞鈴狀的,所以p電子的運(yùn)動(dòng)形態(tài)也為啞鈴狀 B.能層為3時(shí),有3s、3p、3d 3個(gè)軌道 C.氫原子中只有一個(gè)電子,故氫原子只有一個(gè)軌道 D.原子軌道與電子云都是用來(lái)描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的 解析:p電子云是啞鈴狀的,是電子出現(xiàn)頻率較高“區(qū)域”的形狀,而不是p電子的運(yùn)動(dòng)形態(tài);能層為3時(shí),共有9個(gè)軌道;氫原子中只有一個(gè)電子,但氫原子不一定有一個(gè)軌道,因?yàn)檐壍朗侨藶橐?guī)定的,可以存在空軌道。 答案:D,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,四,符號(hào)3px所代表的含義是() (導(dǎo)學(xué)號(hào)52700008) A.px軌道上有3個(gè)電子 B.第三能層的px軌道有3個(gè)伸展方向 C.px電子云有3個(gè)伸展方向 D.第三能層沿x軸方向伸展的p軌道 解析:符號(hào)“3px”中“3p”表示第三能層的p軌道,“x”表示軌道沿x軸的方向伸展。 答案:D,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,四,三、泡利原理和洪特規(guī)則 1.泡利原理 在一個(gè)原子軌道里,最多只能容納2個(gè)電子,而且它們的自旋狀態(tài)相反,這就是泡利原理。 2.洪特規(guī)則 當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí),基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道,而且自旋狀態(tài)相同,這就是洪特規(guī)則。,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,四,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,四,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,四,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,四,1.下列電子排布圖所表示的元素原子中,其能量處于最低狀態(tài)的是(),答案:D,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,四,2.下列原子的電子排布式、最外層電子排布式或最外層電子排布圖中,哪一種狀態(tài)的能量較低? (導(dǎo)學(xué)號(hào)52700009),一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,四,解析:本題考查的是核外電子排布遵循的原理。根據(jù)洪特規(guī)則:當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí),基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道,而且自旋狀態(tài)相同,故(1)選B,(4)選A。根據(jù)能量最低原理,核外電子總是先占據(jù)能量低的能級(jí),再占據(jù)能量高的能級(jí),(2)中由于3s能級(jí)的能量低于3p能級(jí)的,故選A。(3)中A的3d能級(jí)有5個(gè)電子,為半充滿狀態(tài),是相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài),所以A的能量較低,故選A。 答案:(1)B (2)A (3)A (4)A,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,四,四、電子排布圖 1.電子排布圖中各符號(hào)和數(shù)字的意義:,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,四,一,二,三,四,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例4】 下面是第二周期部分元素基態(tài)原子的電子排布圖,則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(),A.每個(gè)原子軌道里最多只能容納2個(gè)電子 B.電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí),總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道 C.每個(gè)能層所具有的能級(jí)數(shù)等于能層的序數(shù)(n) D.若同一能級(jí)的原子軌道里有2個(gè)電子,則其自旋狀態(tài)相反,一,二,三,四,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,解析:由題給的四種元素原子的電子排布圖可知,在一個(gè)原子軌道里,最多只能容納2個(gè)電子,即要符合泡利原理,A項(xiàng)正確;當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí),總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道,而且自旋狀態(tài)相同,即符合洪特規(guī)則,B項(xiàng)正確;任一能層的能級(jí)總是從s能級(jí)開(kāi)始,而且能級(jí)數(shù)等于該能層序數(shù),C項(xiàng)正確;若在一個(gè)原子軌道里有2個(gè)電子,則它們的自旋狀態(tài)相反,若在同一能級(jí)的不同軌道里有2個(gè)電子,則它們的自旋狀態(tài)相同,故D項(xiàng)錯(cuò)。 答案:D,一,二,三,四,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,1.下列3d能級(jí)的電子排布圖正確的是() 解析:A、D項(xiàng)中同一原子軌道內(nèi)電子的自旋狀態(tài)相同,違反了泡利原理,C項(xiàng)違反了洪特規(guī)則。 答案:B,一,二,三,四,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,2.下列表示方法錯(cuò)誤的是() (導(dǎo)學(xué)號(hào)52700010) 解析:Br是35號(hào)元素,位于第四周期第A族,核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p5,其簡(jiǎn)化電子排布式為Ar3d104s24p5。 答案:B,案例探究,方法總結(jié),洪特規(guī)則特例的應(yīng)用 原子核外第四能層只有1個(gè)電子的元素共有()種(導(dǎo)學(xué)號(hào)52700011) A.1B.2 C.3D.4 解析:根據(jù)能量最低原理,電子填入能級(jí)的順序?yàn)?s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p;再結(jié)合洪特規(guī)則,原子第四能層只有1個(gè)電子的元素應(yīng)符合1s22s22p63s23p63dn4s1的電子排布式。此時(shí),有3種情況符合題意,這3種情況分別是K:1s22s22p63s23p64s1,Cr:1s22s22p63s23p63d54s1,Cu:1s22s22p63s23p63d104s1。 答案:C,案例探究,方法總結(jié),當(dāng)同一能級(jí)上的電子排布為全充滿(p6、d10、f14)、半充滿(p3、d5、f7)和全空狀態(tài)(p0、d0、f0)時(shí),具有較低的能量和較高的穩(wěn)定性。例如,鉻(24Cr)的電子排布式是Ar3d54s1(3d能級(jí)為半充滿狀態(tài))而不是Ar3d44s2,銅(29Cu)的電子排布式是Ar3d104s1(3d能級(jí)為全充滿狀態(tài))而不是Ar3d94s2。,