選修3第一章第一節(jié)原子結構3(已修改)
2024-12-22 00:22 本頁面
【正文】 第一章 原子結構與性質(zhì) 第一節(jié) 原子結構 【學海導航】 一、能層與能級 對多電子原子的核外電子，按能量的差異將其分成不同的能層 (n)；各能層最多容納的電子數(shù)為 2n2。對于同一能層里能量不同的電子，將其分成不同的能級 (l)；能級類型的種類數(shù)與能層數(shù)相對應；同一能層里，能級的能量按 s、 p、 d、 f 的順序升高，即 E(s)＜ E(p)＜ E(d)＜ E(f)。 各能層所包含的能級類型及各能層、能級最多容納的電子數(shù)見下表： 能 層 (n) 一 二 三 四 五 六 七 符 號 K L M N O P Q 能 級 (l) 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s ? ?? 最 多 電 子 數(shù) 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 ? ?? 2 8 18 32 ?? 2n2 二、電子云與原子軌道 1．電子云：電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布。電子云是核外電子運動狀態(tài)的形象化描述。 2．原子軌道：不同能級上的電子出現(xiàn)概率約為 90%的電子云空間輪廓圖。 s 電子的原子軌道呈球形對稱， ns 能級各有 1個原子軌道； p電子的原子軌道呈紡錘形， np能級各 有 3 個原子軌道，相互垂直（用 px、py、 pz表示）； nd 能級各有 5 個原子軌道； nf 能級各有 7 個原子軌道。 三、核外電子排布規(guī)律 1．構造原理：絕大多數(shù)基態(tài)原子核外電子的排布都遵循下列順序： 1s、 2s、 2p、 3s、 3p、 4s、 3d、 4p、 5s、 4d、 5p、 6s、 4f?? 構造原理揭示了原子核外電子的能級分布。從中可以看出，不同能層的能級有交錯現(xiàn)象，如 E(3d)＞E(4s)、 E(4d)＞ E(5s)、 E(5d)＞ E(6s)、 E(6d)＞ E(7s)、 E(4f)＞ E(5p)、 E(4f)＞ E(6s)等。 構造原理是書 寫基態(tài)原子電子排布式的依據(jù)，也是繪制基態(tài)原子電子排布圖（即軌道表示式）的主要依據(jù)之一。 2．能量最低原理：原子核外電子遵循構造原理排布時，原子的能量處于最低狀態(tài)。即在基態(tài)原子里，電子優(yōu)先排布在能量最低的能級里，然后排布在能量逐漸升高的能級里。 3．泡利原理：每個原子軌道里最多只能容納 2 個自旋方向相反的電子。 4．洪特規(guī)則：電子排布在同一能級的各個軌道時，優(yōu)先占據(jù)不同的軌道，且自旋方向相同。 四、基態(tài)、激發(fā)態(tài)、光譜 1．基態(tài)：最低能量狀態(tài)。如處于最低能量狀態(tài)的原子稱為基態(tài)原子。 2．激發(fā)態(tài)：較高能量狀態(tài)（相對基態(tài)而言）。如基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子躍遷至較高能級成為激發(fā)態(tài)原子。 3．光譜：不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收（基態(tài)→激發(fā)態(tài)）和放出（基態(tài)→激發(fā)態(tài)）能量，產(chǎn)生不同的光譜 —— 原子光譜（吸收光譜和發(fā)射光譜）。利用光譜分析可以發(fā)現(xiàn)新元素或利用特征譜線鑒定元素。 【例題解析】 例 1 下列有關電子云和原子軌道的說法正確的是（ ） A．原子核外的電子象云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱電子云 B． s 能級的原子軌道呈球形，處在該軌道上的電子只能在球殼內(nèi) 運動 C． p 能級的原子軌道呈紡錘形，隨著能層的增加， p 能級原子軌道也在增多 D．與 s 電子原子軌道相同， p 電子原子軌道的平均半徑隨能層的增大而增大 分析 電子云是對電子運動的形象化描述，它僅表示電子在某一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的概率，并非原子核真被電子云霧所包裹，故選項 A錯誤。原子軌道是電子出現(xiàn)的概率約為 90%的空間輪廓，它表明電子在這一區(qū) 域內(nèi)出現(xiàn)的機會大，在此區(qū)域外出現(xiàn)的機會少，故選項 B錯誤。無論能層序數(shù) n怎樣變化，每個 p 能級都是 3 個原子軌道且相互垂直，故選項 C 錯誤。由于按 1p、 2p、 3p??的順序，電子的能量依次 增高，電子在離核更遠的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸增大，電子云越來越向更大的空間擴展，原子軌道的平均半徑逐漸增大。 答案 D 例 2 已知錳的核電荷數(shù)為 25，以下是一些同學繪制的基態(tài)錳原子核外電子的軌道表示式（即電子排布圖），其中最能準確表示基態(tài)錳原子核外電子運動狀態(tài)的是（ ） A B C D 分析 由構造原理可知 E(4s)＜ E(3d)，而選項 A、 B 中 E(3d)＜ E(4s)。洪特 規(guī)則指出：“電子排布在同一能級的不同軌道時優(yōu)單獨占據(jù)一個軌道，且自旋方向相同”而選項 A中未單獨占據(jù)一個軌道，選項 C 中雖然單獨占據(jù)一個軌道但自旋方向不相同。根據(jù)泡利原理：“ 1 個原子軌道里最多可容納 2 個自旋方向相反的電子”而選項 B 中的 s 軌道的自旋方向相同。 答案 D 例 3 若 某基態(tài)原子的外圍電子排布為 4d15s2， 則下列說法正確的是（ ） A．該元素基態(tài)原子中共有 3 個電子 B．該元素原子核外有 5 個電子層 C．該元素原子最外層共有 3 個電子 D．該元素原子 M 能層共有 8 個電子 分析 根據(jù)核外電子排布規(guī)律，該 元素基態(tài)原子的
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