高中化學(xué)魯科版 (2019)選擇性必修2第1章 原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)第1節(jié) 原子結(jié)構(gòu)模型課前預(yù)習(xí)ppt課件

這是一份高中化學(xué)魯科版 (2019)選擇性必修2第1章 原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)第1節(jié) 原子結(jié)構(gòu)模型課前預(yù)習(xí)ppt課件，共56頁。PPT課件主要包含了課前自主學(xué)習(xí)，特定波長(zhǎng)，原子核，量子化，激發(fā)態(tài)，氫原子光譜是線狀光譜，軌道之間，低→高，近→遠(yuǎn)，pdf等內(nèi)容，歡迎下載使用。
學(xué)習(xí)任務(wù)一　 氫原子光譜和玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型任務(wù)驅(qū)動(dòng):霓虹燈是城市的美容師,燈管是一個(gè)兩端有電極的密封玻璃管,其中填充了一些低氣壓的氣體。每當(dāng)夜幕降臨時(shí),華燈初上,五顏六色的霓虹燈就把城市裝扮得格外美麗。為什么通電后霓虹燈會(huì)發(fā)出不同顏色的光呢?
1.原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展史
【情境·思考】1911年,根據(jù)著名的α粒子散射實(shí)驗(yàn),盧瑟福提出核式原子結(jié)構(gòu)模型,與正電荷聯(lián)系的質(zhì)量集中在中心形成原子核,電子繞著核在核外運(yùn)動(dòng)。周期運(yùn)動(dòng)的電子產(chǎn)生周期變化的電場(chǎng),進(jìn)一步形成周期變化的電磁場(chǎng)而損失動(dòng)能。損失的動(dòng)能以電磁波的形式輻射,電子損失動(dòng)能后軌道會(huì)減小,最終落入原子核中。根據(jù)盧瑟福核式模型,氫原子光譜應(yīng)該是什么樣的?實(shí)際是什么樣的?提示:根據(jù)盧瑟福的核式模型,電子不斷釋放能量,氫原子光譜應(yīng)該是連續(xù)光譜,而實(shí)際上氫原子光譜是線狀光譜。
2.光譜和氫原子光譜(1)光譜的含義:利用原子光譜儀將物質(zhì)吸收的光或發(fā)射的光的_____(或波長(zhǎng))和_____分布記錄下來得到光譜。(2)光譜的類型①連續(xù)光譜:若波長(zhǎng)的變化呈_____分布,這種光譜為連續(xù)光譜。例如,陽光形成的光譜即為連續(xù)光譜。②線狀光譜:若光譜是由具有_________、彼此_____的譜線組成,則所得光譜為線狀光譜。
(3)氫原子光譜特點(diǎn)氫原子光譜是_____光譜。
【想一想】根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型和經(jīng)典的電動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)能否解釋氫原子光譜為線狀光譜?提示:不能,根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型和經(jīng)典的電動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn),圍繞原子核高速運(yùn)動(dòng)的電子一定會(huì)自動(dòng)連續(xù)地輻射能量,其光譜應(yīng)當(dāng)是連續(xù)光譜。
3.玻爾原子結(jié)構(gòu)模型(1)基本觀點(diǎn)
(2)貢獻(xiàn)①成功地解釋了_____________________的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。②闡明了原子光譜源自核外電子在能量不同的_________的躍遷,而電子所處的軌道的能量是_______的。
【想一想】根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)模型解釋為什么氫原子光譜是線狀光譜?提示:根據(jù)玻爾理論,氫原子核外電子所處的軌道的能量是量子化的,不連續(xù)的,軌道的能量差也是不連續(xù)的,電子從一個(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí),輻射或吸收的能量是不連續(xù)的,以光的形式表現(xiàn)出來的光的波長(zhǎng)是不連續(xù)的,所以氫原子光譜是線狀光譜。
學(xué)習(xí)任務(wù)二　量子力學(xué)對(duì)原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述任務(wù)驅(qū)動(dòng):我們知道,電子的質(zhì)量非常小,運(yùn)行速度又極快,很難確定某一時(shí)刻原子中電子所處的精確位置。那么應(yīng)該如何描述核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)呢?
1.核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述(1)電子層(n)
(2)能級(jí)在同一電子層中,電子所具有的能量可能_____,所以同一電子層可分成不同的_____,用___________等表示。(3)原子軌道
(4)自旋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)處于同一原子軌道上的電子自旋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)只有__種,分別用符號(hào)“___”和“___”表示。2.電子在核外的空間分布(1)電子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn):電子質(zhì)量非常小、運(yùn)行速度極快,故不能確定某一時(shí)刻原子中的電子的精確位置,只能統(tǒng)計(jì)電子在原子核外空間出現(xiàn)的概率大小。(2)電子云圖:描述電子在空間的_________的圖形稱為電子云圖。(3)描述方法:用單位體積內(nèi)小點(diǎn)的_________來表示電子在原子核外某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)概率的大小。
3.原子軌道的圖形描述(1)描述對(duì)象:原子中單個(gè)電子的_____________。(2)表示方法:將原子軌道的空間分布在___________中表示出來。(3)圖形形狀:s軌道為___形,具有_______性;p軌道分別相對(duì)于__________對(duì)稱,可表示為__________。(4)意義:表示原子軌道的_________。
【做一做】(1)用符號(hào)填寫電子層所含能級(jí)種類:K層:________________;?L層:________________;?M層:________________;?N層:________________。?
(2)用數(shù)字填寫能級(jí)所含原子軌道數(shù)目:s:________________;?p:________________;?d:________________;?f:________________。?提示:(1)1s　 2s、2p　 3s、3p、3d　4s、4p、4d、4f(2)1　3　5　7
探究任務(wù)一 　電子層、能級(jí)和原子軌道【教材情境】玻爾引入一個(gè)量子數(shù)n,很好解釋了氫原子光譜為線狀光譜的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。但在越來越多的光譜實(shí)驗(yàn)中,人們發(fā)現(xiàn),電子在兩個(gè)相鄰電子層之間發(fā)生躍遷時(shí),會(huì)出現(xiàn)多條相近的譜線,這表明,同一電子層中還存在著能量的差別。
【問題探究】1.每個(gè)電子層上的能級(jí)數(shù)目與電子層序數(shù)n有什么關(guān)系?是不是每個(gè)電子層上都有s、p、d、f能級(jí)?提示:電子層上的能級(jí)數(shù)目=電子層序數(shù)n,因此并不是所有的電子層都有s、p、d、f能級(jí)。2.當(dāng)量子數(shù)為n時(shí),能級(jí)、原子軌道數(shù)、電子總數(shù)和n有怎樣的關(guān)系?提示:能級(jí)數(shù)=n,原子軌道數(shù)=n2,電子總數(shù)=2n2。
3.在同一電子層的同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子,其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同嗎?提示:不相同。同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子所處的軌道不一定相同,即使是同一原子軌道,電子的自旋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有2種,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也不同,故同一原子的各電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都不同。
【探究總結(jié)】1.電子層、能級(jí)和原子軌道之間的關(guān)系
2.原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述(1)在多電子原子中,核外電子處于不同的電子層,電子層序數(shù)(量子數(shù))n越大,電子離核越遠(yuǎn),能量越高。(2)處于同一電子層的電子,能量可能不同,可以把它們分成若干個(gè)不同的能級(jí),用s、p、d、f等符號(hào)表示,能級(jí)數(shù)等于電子層數(shù)。(3)同一能級(jí)中,根據(jù)電子運(yùn)動(dòng)方向的不同,可分為若干個(gè)不同的原子軌道,同一能級(jí)上的原子軌道的能量相同,每個(gè)電子層中原子軌道總數(shù)為n2個(gè)。(4)處于同一個(gè)原子軌道上的電子有兩種不同的自旋狀態(tài)。在同一個(gè)原子中不存在兩個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子。
【典例】(2020·太原高二檢測(cè))下列對(duì)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述正確的是(　)A.電子的運(yùn)動(dòng)與行星的運(yùn)動(dòng)相似,圍繞原子核在固定的軌道上高速旋轉(zhuǎn)B.電子層數(shù)為3時(shí),有3s、3p、3d、3f四個(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.在同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子,其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)肯定不同
【解析】選D。A項(xiàng),質(zhì)量很小的電子在做高速運(yùn)動(dòng)時(shí),其運(yùn)動(dòng)規(guī)律跟普通物體不同,電子沒有確定的運(yùn)動(dòng)軌道;B項(xiàng),第3電子層只有3s、3p、3d三個(gè)能級(jí),而3s能級(jí)有1個(gè)軌道、3p能級(jí)有3個(gè)軌道、3d能級(jí)有5個(gè)軌道,故第3電子層有9個(gè)軌道;C項(xiàng),氫原子中只有1個(gè)電子,在1s軌道,但還存在其他空軌道;D項(xiàng),電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與電子層、能級(jí)和自旋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān),在同一原子內(nèi)部沒有兩個(gè)電子存在完全相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
【延伸探究】(1)在同一原子中,2p、3p、4p……能級(jí)的電子軌道數(shù)依次增多嗎?提示:不是。在同一原子中,電子層的p能級(jí)都只有三個(gè)原子軌道。(2)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子,其能量也一定不同嗎?提示:不一定。若是處于同一能級(jí)的電子,其能量是相同的,如2s2中的兩個(gè)電子,只是自旋狀態(tài)不同,而能量是相同的。
【探究訓(xùn)練】1.下列說法正確的是(　　)A.自然界中的所有原子都處于基態(tài)B.同一原子處于激發(fā)態(tài)時(shí)的能量一定高于基態(tài)時(shí)的能量C.無論原子種類是否相同,基態(tài)原子的能量總是低于激發(fā)態(tài)原子的能量D.激發(fā)態(tài)原子的能量較高,極易失去電子,表現(xiàn)出較強(qiáng)的還原性
【解析】選B。自然界中的原子有的處于基態(tài),有的處于激發(fā)態(tài),A不正確;同一種原子處于激發(fā)態(tài)時(shí)的能量一定高于基態(tài)時(shí)的能量,若原子種類不同,則不一定如此,所以B正確,C不正確;激發(fā)態(tài)原子的能量較高,容易躍遷到能量較低的狀態(tài)或基態(tài),能量降低。激發(fā)態(tài)原子若要失去電子,仍必須再吸收能量,失去電子難易程度需根據(jù)原子的具體情況而定,有的激發(fā)態(tài)原子易失去電子,有的激發(fā)態(tài)原子難失去電子,故D不正確。
2.(雙選)下列敘述正確的是(　　)A.各電子層的原子軌道數(shù)按s、p、d的順序分別為1、3、5B.各電子層的能級(jí)都是從s能級(jí)開始到f能級(jí)結(jié)束C.各電子層含有的能級(jí)數(shù)為n-1D.各電子層含有的原子軌道數(shù)為n2【解析】選A、D。各能級(jí)的原子軌道數(shù)取決于原子軌道在空間的分布情況,s、p、d能級(jí)分別含有1、3、5個(gè)原子軌道,A正確;各電子層的能級(jí)都是從s能級(jí)開始,但能級(jí)數(shù)等于電子層數(shù),不一定到f能級(jí)結(jié)束,B、C不正確;各電子層含有的原子軌道數(shù)為n2個(gè),D正確。
【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.以下對(duì)核外電子運(yùn)動(dòng)狀況的描述正確的是(　　)A.電子的運(yùn)動(dòng)與行星相似,圍繞原子核在固定的軌道上高速旋轉(zhuǎn)B.能量低的電子只能在s軌道上運(yùn)動(dòng),能量高的電子總是在f軌道上運(yùn)動(dòng)C.電子層數(shù)越多,s軌道的半徑越大D.在同一軌道上運(yùn)動(dòng)的電子,其能量不相同
【解析】選C。電子的運(yùn)動(dòng)沒有固定的軌道,A錯(cuò)誤;原子軌道能量的高低取決于電子層數(shù)和原子軌道的形狀兩個(gè)因素,不能單從原子軌道的形狀來判斷,例如7s軌道的能量比4f軌道的能量高,故B錯(cuò)誤;相同類型的原子軌道,電子層序數(shù)越多,能量越高,電子運(yùn)動(dòng)的區(qū)域越大,原子軌道的半徑越大,C正確。
2.量子數(shù)為n=3時(shí),電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有(　　)A.4種　　　　B.7種　　　　C.8種　　　　D.9種【解析】選D。電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)即原子軌道,量子數(shù)n=3的原子軌道有3s(1個(gè)原子軌道)、3p(3個(gè)伸展方向,即3個(gè)原子軌道)、3d(5個(gè)伸展方向,即5個(gè)原子軌道)共有9個(gè)原子軌道。
探究任務(wù)二　原子軌道的圖形描述以及電子在核外的空間分布【歷史情境】電子云是1926年奧地利學(xué)者薛定諤在德布羅意關(guān)系式的基礎(chǔ)上,對(duì)電子的運(yùn)動(dòng)做了適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)處理,提出了二階偏微分的薛定諤方程式。原子軌道就是波函數(shù),薛定諤方程是波函數(shù)的偏微分方程,最后結(jié)果是解出了波函數(shù)的表達(dá)式,也就是原子軌道的表達(dá)式,由波函數(shù)的表達(dá)式畫出的圖就是原子軌道的圖形。
【問題探究】請(qǐng)結(jié)合電子云圖和原子軌道的知識(shí),回答下列問題:1.在電子云圖中,每個(gè)小點(diǎn)代表1個(gè)電子嗎?小點(diǎn)的疏密表示電子的多少嗎?提示:不代表1個(gè)電子。小點(diǎn)的疏密表示電子在原子核外單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率的大小,而不是表示電子的多少。2.電子在原子核外出現(xiàn)的概率有什么規(guī)律?提示:離核越近,電子出現(xiàn)的概率越大,電子云越密集。如1s電子云比2s電子云密集。
3.不同電子層的同種能級(jí)的原子軌道形狀是否完全相同?提示:不同電子層的同種能級(jí)的原子軌道形狀相似,但不完全相同。只是原子軌道的半徑不同,能級(jí)序數(shù)n越大,電子的能量越大,原子軌道的半徑越大。例如1s、2s、3s軌道均為球形,原子軌道半徑:r(1s)