原子结构
第三章原子结构习题
1.是非判断题
1-1基态氢原子的能量具有确定值，但它的核外电子的位置不确定。
1-2微观粒子的质量越小，运动速度越快，波动性就表现得越明显。
1-3原子中某电子的合理的波函数，代表了该电子可能存在的运动状态，该运动状态可视为一个原子轨道。
1-4对于氢原子的1s轨道，不应该理解为电子绕核作圆周运动，因为电子有波粒二象性，它的运动轨道是测不准的。
1-5因为氢原子只有一个电子，所以它只有一条原子轨道。
1-6 p轨道的空间构型为双球形，则每一个球形代表一条原子轨道。
1-7因为在s轨道中可以填充两个自旋方向相反的电子，因此s轨道必有两个不同的伸展方向，它们分别指向正和负。
1-8不同磁量子数m表示不同的原子轨道，因此它们所具有的能量也不相同。
1-9随着原子序数的增加，n、l相同的原子轨道的能量也随之不断增加。
1-10每一个原子中的原子轨道需要有3个量子数才能具体确定，而每一个电子则需要4个量子数才能具体确定。
1-11磁量子数m决定原子轨道在空间的取向。
1-12多电子原子中，电子的能量决定与主量子数n和角量子数l。
1-13主量子n相同，角量子数l不同，随l增大，屏蔽作用增加。
1-14 3个p轨道的能量，形状、大小都相同，不同的是在空间的取向。
1-15磁量子数m=0的轨道都是球形对称的轨道。
1-16氢原子的能级中，4s=4p=4d=4f，而多电子原子中，4s<4p<4d<4f。
1-17主量子数n为4时，有4s，4p，4d，4f四条轨道。
1-18电子云的黑点表示电子可能出现的位置,疏密程度表示电子出现在该范围的机会大小。
1-19描述原子核外电子运动状态的波函数Ψ需要用四个量子数来确定。
1-20一组n，l，m组合可以表达核外电子的一种运动状态。
1-21某原子的价电子构型为2s22p2，若用四个量子数表示2p2两个价电子的运动状态，则分别为2，2，0，-1/2和2，2，1，+1/2。
1-22 Na原子的3s能级与K原子的3s能级具有相同的能量。
1-23 n=5，l=2的原子轨道可表示为5p轨道，它共有3种空间伸展方向,最多可容纳6个电子。
1-24主量子数n为4时，其轨道总数为16，该电子层电子的最大容量为32。
1-25 VIB族的所有元素的价电子层排布均为3d44s2。
1-26元素周期表中每一周期元素的个数正好等于相应的最外层原子轨道可以容纳的电子数目。1-27某元素的原子难失电子，不一定就容易获得电子。
1-28电离能大的元素，其电子亲合能也大。
1-29电负性反映了化合态原子吸引电子能力的大小。
1-30一个元素的原子，核外电子层数与元素在周期表中所处的周期数相等；最外层电子数与该元素在周期表中所处的族数相等。
2.选择题
2-1对薛定谔方程中，波函数Ψ描述的是
A.原子轨道
B.几率密度
C.核外电子的运动轨迹
D.核外电子的空间运动状态2-2下列叙述中，能够描述测不准原理的是
A.微观粒子运动的位置和动量没有不准确性
B.微观粒子运动的位置有不准确性，但动量没有不准确性
C.微观粒子运动的动量有不准确性，但位置没有不准确性
D.微观粒子的运动不能同时具有确定的位置和确定的动量
2-3量子力学中所说的原子轨道是指
A.波函数Ψ n,l,m,m s
B.波函数Ψ n,l,m
C.电子云形状
D.几率密度2-4下列说法中错误的是
A.2ψ表示电子的几率
B.2ψ表示电子的几率密度
C.2ψ在空间分布的形象比图象成称为电子云
D.2ψ的值大于Ψ的值
2-5下面几种描述核外电子运动的说法中，较正确的是
A.电子绕原子核作圆周运动
B.电子在离核一定距离的球面上运动
C.电子在核外一定的空间范围内运动
D.现在还不可能正确描述核外电子运动
2-6下列说法中错误的是
A.只要n,l相同，径向波函数R?就相同
B.波函数的角度分布图形与主量子数无关
C.只要l,m相同，角度波函数Y(θ,φ)就相同
D.s轨道的角度分布波函数Y s(θ,φ)也与角度θ，φ有关
2-7应用波尔理论可以说明的事实中，错误的是
A.氢原子的通常条件下不会发光，也不会发生原子自发毁灭的现象
B.因为轨道是量子化的，所以电子在轨道间跃迁时，发射光的频率也是不连续的
C.当原子受到激发时，核外电子获得能量，从基态跃迁到激发态而发光
D.基态氢原子的轨道半径为52.9pm
2-8在电子云示意图中的小黑点
A.表示电子
B.表示电子在该处出现
C.其疏密表示电子出现的几率大小
D. 其疏密表示电子出现的几率密度大小
2-9所谓原子轨道是指
A.一定的电子云
B.核外电子的概率
C.一定的波函数
D.某个径向分布函数
2-10以波函数Ψ(n,l,m)表示原子轨道时，正确的表示是
A. Ψ3，2，0
B. Ψ3，1，1/2
C. Ψ3，3，2
D. Ψ4，0，-1
2-11决定核外电子运动状态的量子数为
A. n,l
B. n,m
C. n,l,m
D.n,l,m,m s
2-12决定原子轨道数目的量子数是
A. n
B. l
C. n,l
D. n,l,m
2-13量子数n，l和m不能决定
A.原子轨道的能量
B.原子轨道的形成
C.原子轨道的数目
D.电子的数目
2-14用量子数描述的下列亚层中，可以容纳电子数最多的是
A.n=2,l=1
B.n=3,l=2
C.n=4,l=3
D.n=5,l=0
2-15对于多电子原子来说，下列说法中正确的是
A.主量子数n决定原子轨道的能量
B.主量子数n是决定原子轨道能量的主要因素
C.主量子数n值逾大，轨道能量正值逾大
D.主量子数n决定角量子数l的取值
2-16下列说法中错误的是
A.角量子数l决定原子轨道的形状
B.角量子数l决定原子轨道在空间的伸展方向
C.磁量子数m决定原子轨道在空间的伸展方向
D.2l+1等于原子轨道的数目
2-17 3d轨道的磁量子数可能有
A. 1，2，3
B. 0，1，2
C. 0，+1
D. 0，+1，+2
2-18当角量子数为5时，可能的简并轨道数是
A. 6
B. 7
C. 9
D. 11
E. 13 2-19关于下列对四个量子数的说法，正确的是
A.电子的自旋量子数是1/2，在某一个轨道中有两个电子,所以总自旋量子数是1或0
B.磁量子数m=0的轨道都是球形的轨道
C.角量子数l的可能取值是从0到n的正整数
D.多电子原子中电子的能量决定于主量子数n和角量子数l
2-20下列哪一组数值是原子序数19的元素的价电子的四个量子数（依次为n,l,m，m s）
A. 1,0,0,+1/2
B. 2,1,0,+1/2
C. 3,2,1,+1/2
D. 4,0,0,+1/2
2-21有六组量子数：I. n=2, l=1, m=-1；II. n=3, l=0, m=0；III. n=2, l=2, m=-1；IV. n=2, l=1, m=0；V. n=2, l=0, m=-1；VI. n=2, l=3, m=2. 其中正确的是
A. I，III，V
B. II，IV，VI
C. I，II，III
D. I，II，IV
2-22某原子中有5个电子，分别具有如下所列的量子数，其中对应于能量最高的电子的量子数是A. n=2,l=1,m=1.m2=-1/2 B. n=2,l=1,m=0,ms=-1/2
C. n=3,l=1,m=1,ms=1/2
D. n=3,l=2,m=-2,ms=-1/2
2-23对原子中的电子来说，下列成套量子数中不可能存在的是
A. 3，1，1，-1/2
B. 2，1，-1，+1/2
C. 3，3，0，+1/2
D. 4，3，-3，-1/2 2-24一个3p电子可用下列量子数之一来描述：①3，1，0，+1/2；②3，1，0，-1/2；③3，1，1，+1/2；④3，1，1，-1/2；⑤3，1，-1，+1/2；⑥3，1，-1，-1/2。硫的电子构型为1s22s22p63s23p4,其3p电子组合正确的有
A. ①②③④
B. ①③④⑥
C. ②③④⑥
D. ②④⑤⑥
2-25钠原子的1s电子能量与氢原子的1s电子能量相比较的结果是
A.前者高
B.后者高
C.相等
D.符号相反
2-26原子核外电子排布主要应遵循
A.统计规律
B.能量最低原理
C.泡利不相容原理
D.洪特规则
2-27对于基态原子电子排布规则，下列叙述中正确的是
A.按照洪特规则，每个电子层的电子容量为2n2个
B.当轨道处于完全充满时，电子较稳定，故35Br的电子排布为[Ar]3d104s14p6
C.原子中核外电子的分布是根据三规则、一特例得出的
D.能量最低原理解决了电子在不同亚层中的排布顺序问题，而洪特规则解决了电子在简并轨道中的排布问题
2-28.若将氮原子的电子排布式写成1s22s22p x22p y1，它违背
A.能量守恒原理
B.泡利不相容原理
C.能量最低原理
D.洪特规则
2-29多电子原子的能量E由下列哪一组量子数决定的
A.主量子数n
B. n和l
C. n，l，m
D. l
2-30 39号元素钇的电子排布应是下列各组中的哪一组
A. 1s22s32p63s23d104s24p64d15s2
B. 1s22s22p63s23p63d104s24p65s25p1
C. 1s22s22p63s23p63d104s24p64f15s2
D. 1s22s22p23s23p63d104s24p65s25d1
2-31 n=4时，电子填入轨道的顺序是
A. 1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f
B. 1s2s2p3s3p3d4s4p4d
C. 1s2s2p2d3s3p3d4s4p4d
D. 1s2s2p3s3p4s3d4p
2-32铜原子的价层电子排布式为
A.3d94s2
B.3d104s1
C.3d64s2
D.3s13d10
2-33铁原子的价电子构型是
A. 4s2
B. 4s24d6
C. 3d64s2
D. 3s23p63d6
2-34 Cr3+的外层电子排布式为
A. 3d24s1
B. 3d34s0
C. 3s23p63d64s1
D. 3s23p63d3
2-35 Fe3+的外层电子排布式为
A 3d34s1 B. 3d34s0 C. 3s23p63d5 D. 3s23p63d34s2
2-36某基态原子的第六电子层只有2个电子时，其第五电子层上的电子数为
A. 8
B. 18
C. 8～18
D. 8～32
2-37在l=3的亚层中，最多能容纳的电子数是
A. 2
B. 6
C. 10
D. 14
2-3824Cr3+的未成对电子数为
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
2-39今有一种元素，其原子中有5个半充满的d轨道，该元素是
A. 24Cr
B. 29Cu
C. 26Fe
D. 74W
2-40在第四周期中，成单电子数为3个的元素有几个
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
2-41如果发现114号元素，该元素应属下列的哪一周期哪一族
A.第八周期IIIA族
B.第六周期VA族
C.第七周期IVB族
D.第七周期IVA族
2-42外围电子构型为4f75d16s2的元素，在周期表中所处的位置是
A.第四周期VIIB族
B.第五周期IIIB族
C.第七周期VIIIB族
D.第六周期IIIB族
2-43下列元素中，哪一个元素外围电子构型中3d全满4s半充满
A.汞B银 C.铜 D.镍
2-44某元素原子的外层电子构型为3d54s2，它的原子中未成对电子数为
A. 0
B. 1
C. 3
D. 5
2-45某元素的基态原子中，l=0的轨道中有7个电子，l=2的轨道中全充满,则这个元素是
A. N
B. P
C. Cu
D. Zn
E. Cl
2-46第八周期预计将会出现多少个元素
A. 8
B. 18
C. 50
D. 32
E. 72
2-47原子序数为33的元素，其原子在n=4，l=1，m=0的轨道中的电子数为
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
E. 5
2-48下列元素的电负性大小次序正确的是
A. S B. S C.Na D. Hg 2-49元素性质的周期性变化决定于 A.原子中核电荷数的变化 B.原子中价电子数目的变化 C.原子半径的周期性变化 D.原子中电子分布的周期性 E.原子中得失电子能力的周期性变化 2-50鲍林电负性值可以预言元素的 A.配位数 B.偶极矩 C.分子的极性 D.键的极性 3.填空 3-1由于微观粒子具有性和性，所以对微观粒子的运动状态只能用统计的规律来说明，原子核外电子的运动状态可由来描述. 3-2根据量子力学，基态氢原子的电子可以在核外空间出现，但在距核为pm 的薄球壳层中出现的最大，这是因为距核更近时，虽然较大，但球壳体积却较小，因而较小；距核更远时，虽然球壳体积较大，但却很小，因而也较小。 3-3在氢原子的激发态中，4s和3d状态的能量高低次序为E4s E3d；对钙原子，能量高低次序为E4s E3d。 3-4每一个原子轨道要用个量子数描述，其符号分别是，表征电子自旋方式的量子数有个，具体值分别是。 3-5电子云的角度分布图是用对作的图，它表示在不同时，电子出现的的变化。氢原子的径向分布函数用R(r)表示，R(r)dr=R2n,l(r)4πr2dr。即概率=概率密度×体积，以为纵坐标，以为横坐标作图，就得到氢原子的各种状态电子的径向分布函数图，该图反映了氢原子的各种状态的电子出现的与的关系。 3-6下列电子构型（Ι）1s22s32p1 ; (ΙΙ) 1s22p2 ;(ΙΙΙ) 1s22s2 ; （IV）1s22s22p63s13d1（V） 1s22s22p53d1 ; （VI）1s22s12p1。属于原子激发态的是，纯属错误的是。 Al原子核外基态电子排布式是，其原子实表示为，它的三个价电子的3-7 27 13 运动状态可分别用量子数组表示。 3-8 n=4，l=1，其原子轨道符号为，电子云形状为，原子轨道数目为个，最多能容纳个电子。 3-9基态原子36Kr中，符合量子数m=0的电子有个，符合量子数l=-1的原子轨道有个，符合量子数m s=+1/2的电子有个。 3-10原子序数为24的元素，其基态原子核外电子排布为，这是因为遵循了。基态原子中有个成单电子，最外层价电子的量子数为，次外层上价电子的磁量子数分别为，自旋量子数为。 3-11在一原子中，主量子数为n的电子层中有个原子轨道，角量子数为l的亚层中含有个原子轨道。 3-12某元素的最高氧化数为+5，原子的最外层电子数为2，原子半径是同族元素中最小的，则该元素的价电子构型为，属于区元素，原子序数为。该元素氧化数为+3的阳离子的电子排布式为，属于电子构型的离子。 3-1329Cu原子失去两个价电子氧化成Cu2+，这两个价电子的四个量子数分别为 和。Cu2+的电子构型为。当基态Cu原子的价电子吸收能量跃迁到波函数为Ψ4,3,0的轨道上，该轨道的符号是。 3-14 M3+离子的3d轨道上有6个电子，则M原子基态时核外电子排布是，M属于 周期族区元素，原子序数为。 3-15某元素基态原子l=1的轨道排布了15个电子，该元素的电子排布式是，原子序数为，它可以形成最高氧化数为的化合物。 3-16第五周期元素中未成对电子数最多可达个。第八周期若元素填满应该有个元素。3-17下列气态原子或离子在基态时，未成对电子的数目分别是，13Al ，16S ，21 Sc ，24Cr ，77Ir 。 3-18一般来说，一个原子的电负性大小取决于，其规律为。 原子结构习题答案 1.是非判断题 1-1√1-2√1-3√1-4√1-5×1-6×1-7×1-8×1-9√1-10√ 1-11√1-12√1-13×1-14√1-15×1-16√1-17×1-18√1-19×1-20× 1-21×1-22×1-23×1-24√1-25×1-26×1-27√1-28×1-29√1-30× 2.选择题 2-1 A,D 2-2D 2-3B 2-4 A,D 2-5 C 2-6 D 2-7 C 2-8 D 2-9 C 2-10A 2-11 D 2-12 B 2-13 D 2-14C 2-15 B,D 2-16 B 2-17 D 2-18 D 2-19 D 2-20 D 2-21 D 2-22 D 2-23 C 2-24C 2-25 B 2-26 B 2-27D 2-28 D 2-29 B 2-30A 2-31 D 2-32 B 2-33 C 2-34 D 2-35 C 2-36 C 2-37 D 2-38 B 2-39 A 2-40C 2-41 D 2-42 D 2-43 C 2-44C 2-45 C 2-46 C 2-47 A 2-48 A,C 2-49D 2-50D 3.填空 3-1波动；粒子；波函数 3-2各处；52.9；概率；概率密度；概率；概率密度；概率 3-3 >；< 3-4 3；n,l,m；1；+1 2和-1 2 3-5 Y2；l,m(θ,φ)；θ, φ；方向角度上的概率密度；R(r)；r；概率；距离r 3-6（II），（IV），（V），（VI）；（I） 3-7 1s22s22p63s23p1；[Ne]3s23p1；3,0,0, 1 2；3,1,0,+1 2 3-8 4p；8 字形；3；6 3-9 16；4；18 3-10 1s22s22p63s23p63d54s1；洪特规定；6；4,0,0, +1 2；-2,-1,0, +1 2 ；+1 2 或-1 2 3-11 n2；2l+1 3-12 3d34s2；d；23；1s22s22p63s23p63d2；9～17 3-13 4,0,0, +1 2；3,2,-2, -1 2 ；3s23p63d9；4f 3-14 1s22s22p63s23p63d74s2；四；VIII；d；27 3-15 1s22s22p63s23p63d104s24p3；33；+5 3-16 6；50 3-17 1；2；0；3；4 3-18原子的半径和外层电子数；原子半径越小，外层电子数越多，电负性就越大 第一章原子结构与元素周期律 第一节原子结构 一．教材分析 （一）知识脉络 通过初中的化学学习,同学们已经知道原子是由原子核和核外电子构成的。本节教材，就是要在已有经验的基础上继续深入地探讨原子核的结构以及核外电子的排布的规律，并利用原子结构的知识解释某些元素的部分性质，使学生初步了解原子的最外层电子排布与元素的性质(得失电子能力、化合价等)的关系。同时，通过原子结构知识的学习，为后阶段学习元素周期律、元素周期表和分子结构打下基础。 （三）新教材的主要特点： 新教材（必修）与旧教材相比，删掉了描述核外电子运动特征的电子云；降低了核外电子排布规律的要求；增加了原子结构示意图，元素的部分化学性质与原子的最外层电子排布的关系；调整了核素、同位素在教材中出现的位置。使得它更符合知识的逻辑关系，符合学生认识规律。同时，新教材更注重了让学生参与学习，提高了学生学习的主动性，更注重了学生能力的培养。 二．教学目标 （一）知识与技能目标 1．引导学生认识原子核的结构，懂得质量数和 A Z X的含义，掌握构成原子 的微粒间的关系；知道元素、核素、同位素的涵义；掌握核电荷数、质子数、中子数、质量数之间的相互关系。 2.引导学生了解原子核外电子的排布规律，使他们能画出1～18号元素的原子结构示意图；了解原子的最外层电子排布与元素的原子得、失电子能力和化合价的关系。 （二）过程与方法目标 通过对构成原子的微粒间的关系和氢元素核素等问题的探讨，培养学生分析、处理数据的能力，尝试运用比较、归纳等方法对信息进行加工。 (三)情感态度与价值观目标 1.通过构成物质的基本微粒的质量、电性的认识,了解微观世界的物质性,从而进一步认识物质世界的微观本质；通过原子中存在电性不同的两种微粒的关系，认识原子是矛盾的对立统一体。 2.通过人类探索原子结构的历史的介绍，使学生了解假说、模型等科学研究方法和科学研究的历程，培养他们的科学态度和科学精神，体验科学研究的艰辛与喜悦。 3.通过“化学与技术----放射性同位素与医疗”,引导学生关注化学知识在提高人类生活质量中所起的作用。 4.通过“未来的能源----核聚变能”,引导他们关注与化学有关的热点问题,形成可持续发展的思想。 三．教学重点、难点 （一）知识上重点、难点：构成原子的微粒间的关系和核外电子排布规律。 （二）方法上重点、难点：培养分析、处理数据的能力,尝试运用比较、归纳等方法对信息进行加工。了解假说、模型等科学研究方法和科学研究的历程。四．教学准备 （一）学生准备：上网查阅，C在考古上的应用；核素、同位素在生产和生活中的应用。搜集有关原子结构模型的资料。 第一章物质结构与性质教案 教材分析： 一、本章教学目标 1．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。 2．了解能量最低原理，知道基态与激发态，知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。 3．了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。 4．认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值。 5．能说出元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。 6．从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，在抽象思维、理论分析的过程中逐步形成科学的价值观。 本章知识分析： 本章是在学生已有原子结构知识的基础上，进一步深入地研究原子的结构，从构造原理和能量最低原理介绍了原子的核外电子排布以及原子光谱等，并图文并茂地描述了电子云和原子轨道；在原子结构知识的基础上，介绍了元素周期系、元素周期表及元素周期律。总之，本章按照课程标准要求比较系统而深入地介绍了原子结构与元素的性质，为后续章节内容的学习奠定基础。尽管本章内容比较抽象，是学习难点，但作为本书的第一章，教科书从内容和形式上都比较注意激发和保持学生的学习兴趣，重视培养学生的科学素养，有利于增强学生学习化学的兴趣。 通过本章的学习，学生能够比较系统地掌握原子结构的知识，在原子水平上认识物质构成的规律，并能运用原子结构知识解释一些化学现象。 注意本章不能挖得很深，属于略微展开。 第一节原子结构 第一课时 知识与技能： 1、进一步认识原子核外电子的分层排布 2、知道原子核外电子的能层分布及其能量关系 3、知道原子核外电子的能级分布及其能量关系 4、能用符号表示原子核外的不同能级，初步知道量子数的涵义 5、了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布 6、能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布 方法和过程： 复习和沿伸、类比和归纳、能层类比楼层，能级类比楼梯。 情感和价值观：充分认识原子结构理论发展的过程是一个逐步深入完美的过程。 教学过程： 1、原子结构理论发展 从古代希腊哲学家留基伯和德谟克利特的朴素原子说到现代量子力学模型，人类思想中的原子结构模型经过多次演变，给我们多方面的启迪。 现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸。大爆炸后约两小时，诞生了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂。其后，经过或长或短的发展过程，氢、氦等发生原子核的熔合反应，分期分批地合成其他元素。 〖复习〗必修中学习的原子核外电子排布规律： 一、填空题 1. 已知:类氢离子He +的某一状态Ψ=0202/30)22()2(241a r e a r a -?-?π此状态的n ，l ，m 值分别为_____________________.其能量为_____________________,角动量平方为_________________.角动量在Z 轴方向分量为_________. 2. He +的3p z 轨道有_____个径向节面， 有_____个角度节面。 3. 如一原子轨道的磁量子数m=0，主量子数n ≤2，则可能的轨道为__________。 二、选择题 1. 在外磁场下，多电子原子的能量与下列哪些量子数有关（ ） A. n,l B. n,l,m C. n D. n,m 2. 用来表示核外某电子运动状况的下列各组量子数（n ，l ，m ，ms ）中，哪一组是合理的（） A. （2，1，-1，-1/2） B. （0，0，0，1/2） C. （3，1，2，1/2） D.（2，1，0，0） 3. 如果一个原子的主量子数是4，则它（ ） A. 只有s 、p 电子 B. 只有s 、p 、d 电子 C. 只有s 、p 、d 和f 电子 D. 有s 、p 电子 4. 对氢原子Φ方程求解,下列叙述有错的是( ). A. 可得复函数解Φ=ΦΦim m Ae )(. B. 由Φ方程复函数解进行线性组合,可得到实函数解. C. 根据Φm (Φ)函数的单值性,可确定|m|=0.1.2…………I D. 根据归一化条件1)(220=ΦΦΦ?d m π求得π21 =A 5. He +的一个电子处于总节面数为3的d 态问电子的能量应为 ( ). A.1 B.1/9 C.1/4 D.1/16 6. 电子在核附近有非零几率密度的原子轨道是( ). A.Ψ3P B. Ψ3d C.Ψ2P D.Ψ2S 7. 氢原子处于下列各状态 (1)ψ2px (2) ψ3dxz (3) ψ3pz (4) ψ3dz 2 (5)ψ322 ，问哪些状态既是M 2算符的本征函数，又是M z 算符的本征函数? A. (1) (3) B. (2) (4) C. (3) (4) (5) D. (1) (2) (5) 教案 课题：第一节原子结构（2）授课班级 课时 教学目的 知识 与 技能 1、了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布 2、能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布 3、知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理 4、知道原子的基态和激发态的涵义 5、初步知道原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱，了解其简单应用 过程 与 方法 复习和沿伸、动画构造原理认识核外电子排布，亲自动手书写，体会原理情感 态度 价值观 充分认识原子构造原理，培养学生的科学素养，有利于增强学生学习化学 的兴趣。 重点电子排布式、能量最低原理、基态、激发态、光谱难点电子排布式 知识结构与板书设计三、构造原理 1．构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布的能级顺序都遵循下列顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s…… 2、能级交错现象(从第3电子层开始)：是指电子层数较大的某些轨道的能量反低于电子层数较小的某些轨道能量的现象。 电子先填最外层的ns，后填次外层的（n-1）d，甚至填入倒数第三层的（n-2）f的规律叫做“能级交错” 3．能量最低原理：原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于最低状态。即在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。 4、对于同一电子亚层(能级)(等价轨道),当电子排布为全充满、半充满或全空时,原子是比较稳定的。 5、基态原子核外电子排布可简化为：［稀有气体元素符号］+外围电子(价电子、最外层电子) 四、基态与激发态、光谱 1、基态—处于最低能量的原子。 §4.3 碱金属原子光谱的精细结构 一．碱金属光谱的精细结构 碱金属光谱的每一条光谱是由二条或三条线组成，如图所示。 二、定性解释 为了解释碱金属光谱的精细结构，可以做如下假设： 1．P 、D 、F 能级均为双重结构，只S 能级是单层的。 2．若l 一定，双重能级的间距随主量子数n 的增加而减少。 3．若n 一定，双重能级的间距随角量子数l 的增加而减少。 4．能级之间的跃迁遵守一定的选择定则。 根据这种假设，就可以解释碱金属光谱的精细结构。 §4.4 电子自旋同轨道运动的相互作用 一、电子自旋角动量和自旋磁矩 1925年，荷兰的乌伦贝克和古德史密特提出了电子自旋的假设： 每个电子都具有自旋的特性，由于自旋而具有自旋角动量S 和自旋磁矩s μ ，它们是电子 本身所固有的，又称固有矩和固有磁矩。 自旋角动量：ππ2*2)1(h s h s s p s =+=，2 1=s 外场方向投影：π2h m S s z =， 21±=s m 共2个， 自旋磁矩：s s p m e -=μ B s s h s s m e p m e μπ μ32)1(-=+-=- = 外场方向投影： B z z S m e μμ±=-= 共两个?偶数，与实验结果相符。 1928年，Dirac 从量子力学的基本方程出发，很自然地导出了电子自旋的性质，为这个假设提供了理论依据。 二、电子的总角动量 电子的运动=轨道运动+自旋运动 轨道角动量：π π2*2)1(h l h l l p l =+= 12,1,0-=n l 自旋角动量：ππ2*2)1(h s h s s p s =+= 2 1=s 总角动量： s l j p p p += π π2*2)1(h j h j j p j =+= s l j +=，1-+s l ，……s l - 当s l >时，共12+s 个值 当s l <时，共12+l 个值 由于 2 1=s 当0=l 时，2 1==s j ，一个值。 当 3,2,1=l 时，2 1±=l j ，两个值。 例如：当1=l 时，23211=+=j 2 1211=-=j π π222)1(h h l l p l =+= ππ2232)1(h h s s p s =+= 第一章原子结构与性质 第一节原子结构 第一课时（教学设计） 一.教学目标 （一）知识与技能： 使学生能进一步认识原子核外电子的分层排布； 熟知原子核外电子的能层分布、能级分布及其能量关系。 （二）过程与方法： 在教学中，我将采用微视频引入、类比、自主探究、合作探究、练习巩固、归纳总结等方式展开教学。 （三）情感态度和价值观： 通过让学生阅读《人类认识原子的历程》，使学生了解原子结构理论发展的过程，是一个逐步深入和完善的过程；让他们体会到科学探究的魅力，从而树立积极、务实的人生观、价值观。 二.教学重、难点： 认识能层、能级的分布以及它们之间的能量关系。 三.教学过程 （引课）播放宇宙大爆炸的模拟小视频，然后引入：同学们，在大爆炸之后，原子便诞生了！让我们一起来探寻原子的奥秘吧！ 【课前自主学习的效果检测】 1.什么是能层？核外电子共有几个能层? 2.各能级最多容纳的电子数是多少？ 3.能级间的能量关系如何？（三个问题都通过填空的形式呈现。） 【学生自主学习过程中的问题展示】 学生将自己在课前预习过程中发现的问题在课堂上进行展示。 【合作探究与表达评价】 各小组任意选择之前学生所展示的问题，在组内进行交流讨论，然后由各小组推选出一名同学给全班同学进行讲解。 【课堂探究】 1.如何比较不同能层中同一能级的能量? 2.同一能层中,各能级之间的能量大小有怎样的关系? 3.1s、2s、3d分别表示什么意义? 4.钠原子第三能层只有3s能级填充电子,是否可以说钠原子第三能层只有3s能级?钠原子有3个能层填充电子,是否可以说钠原子只有3个能层? 5.原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数N与能层的序数(n)之间存在什么关系? 6.不同能层相同类型的能级中所容纳的电子数有什么规律? 7.第5能层所容纳的电子数最多是多少?写出你推导的两种方法。 8.能级的能量高低主要是由哪些因素决定的？ 【教师点拨和疑难突破】 （播放整张幻灯片：能层和能级） （设疑）都是核外电子，为什么具有的能量不同，运动的区域也不同？ （讲解）我们每个人就好比不同的电子，有的人体格强壮，有的人瘦弱多病。有一天，大家聚在一起比赛跳高，那些体格强壮的人，能跳两米多高，而那些体弱多病的人，却只能跳几分米高。电子也一样，能量低的电子，只能在离核近的区域运动，而那些能量高的电子，却可以跑到离核远的地方去“逍遥”。 【学以致用】完成课堂学案中的“学以致用”题目。 学生归纳总结，并交流学习心得。 四. 板书设计 一.能层和能级 1.能层 2.能级 3.能量关系 作业布置：课本12页1-4题。 1. 评 述 下 列 叙 述 是 否 正 确， 如 有 错 误， 试 予 以 改 正。(1) 主 量 子 数 n = 3 时， 有 3s 、3p 、3d 三 个 原 子 轨 道；(2) 四 个 量 子 数 n 、l 、m 、m s 都 是 用 来 描 述 原 子 轨 道 的。 1.解：(1) 错 误。 应 有 3s 、3p 、3d 三 个 亚 层 和 3s ，3p x ，3p y ，3p z ，322 d x y -，3 d xy ，3 d xz ， 3 d yz 和 32 d z ， 共 九 个 轨 道。 (2) 错 误。 量 子 数 n 、l 、m 是 用 来 描 述 原 子 轨 道 的，而 m s 只 描 述 电 子 自 旋 方 向。 、2. 下 列 关 于 原 子 轨 道 的 叙 述 是 否 正 确？ 如 不 正 确 试 予 以 改 正： (1) 主 量 子 数 n = 1 时， 有 自 旋 相 反 的 两 个 原 子 轨 道；(2) 主 量 子 数 n = 4 时， 有 4s ，4p ，4d ，4f 四 个 原 子 轨 道；(3) 磁 量 子 数 m = 0， 对 应 的 都 是 s 原 子 轨 道。 2.解：(1) 不 正 确。n = 1 时, 只 有 1s 亚 层， 也 只 有 一 个 1s 原 子 轨 道， 其 中 最 多 可 容 纳 自 旋 方 式 相 反 的 两 电 子。 (2) 不 正 确。n = 4 时 可 能 有 4s 、4p 、4d 、4f 亚 层， 原 子 轨 道 数 目 分 别 为 1、3、5、7， 所 以 可 以 有 16 个原 子 轨 道。(3) 不 正 确。 原 子 轨 道 空 间 图 象 取 决 于 角 量 子 数 l ，只 有 l = 0，m = 0 时 为 s 原 子 轨 道， 而 l ≠ 0，m = 0时 都 不 是 s 原 子 轨 道。 3. 对 某 一 多 电 子 原 子 来 说 ,(1) 下 列 原 子 轨 道 3s 、3p x 、3p y 、3p z 、3d xy 、3d xz 、3d yz 、3d z 2、3d x y 22- 中， 哪 些 是 等 价（简 并） 轨 道？(2) 具 有 下 列 量 子 数 的 电 子， 按 其 能 量 由 低 到 高 排 序， 如 能 量 相 同 则 排 在 一 起（ 可 用“<”、“=” 符 号 表 示）： (A) 3、2、1、+ 12； (B) 4、3、2、- 12； (C) 2、0、0、+ 12 ； (D) 3、2、0、+ 12； (E) 1、0、0、- 12； (F) 3、1、1、+ 12 。 3.解：(1) 等 价 轨 道 为：3 p x 、3 p y 、3 p z 3 d xy 、3 d xz 、3 d yz 、3d z 2、3d x y 22- (2) 能 量 顺 序： (E) < (C) < (F) < (A) = (D) < (B)。 4. 确 定 一 个 基 态 原 子 的 电 子 排 布 应 遵 循 哪 些 规 则？ 下 列 电 子 排 布 式 各 违 犯 了 哪 一 规 则？ (1) 7N ：1s 2 2s 2 2p x 2 2p y 1 (2) 28Ni ：1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 (3) 22Ti : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 10 4.解： 应 遵 循 的 规 则： 能 量 最 低 原 理， 泡 利 ( Pauli ) 不 相 容 原 理，洪 德(Hund) 规 则； (1) 违 反 洪 德 规 则 (2) 违 反 能 量 最 低 原 理 (3) 违 反 泡 利 不 相 容 原 理。 5. 某 元 素 的 阳 离 子 M 2+ 的 3d 轨 道 中 有 5 个 电 子， 试：(1) 写 出 M 原 子 的 核 外 电 子 排 布 式； (2) M 原 子 的 元 素 符 号 及 其 在 周 期 表 中 的 位 置（ 周 期、 族）；(3) M 2+ 的 5 个 3d 电 子 的 运 动 状 态（用 量 子 数 表 示）。 5.解：(1) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2 (2) Mn ， 第 四 周 期， 第ⅦB 族 (3) n = 3，l = 2，m = 0，m s = + 12； n = 3，l = 2，m = 1，m s = + 12； n = 3，l = 2，m = - 1，m s = + 12； n = 3，l = 2，m = 2，m s = + 12； n = 3，l = 2，m = - 2，m s = + 12 。 6. 已 知 某 元 素 A 与 Ar 在 周 期 表 中 处 于 同 一 周 期， 且 原 子 核 外 相 差 3 个 电 子。 试 回 答： (1) 元 素 A 在 周 期 表 中 所 处 位 置 ( 周 期、 族 ) 及 元 素 符 号；(2) A 原 子 核 外 每 个 不 成 对 电 子 的 运 动 状 态 ( 用 量 子 数 表 示 )；(3) A 与 硫 相 比， 何 者 第 一 电 离 能 大？ 简 述 原 理。 6.(1) 第 三 周 期，ⅤA 族，P (2) 有 3 个 不 成 对 电 子， 它 们 的 量 子 数 为： 3 1 1 +12 ， 3 1 0 +12， 3 1-1 +12 (3) P 的 第 一 电 离 能 比 S 的 第 一 电 离 能 大， 因 为 失 去 的 都 是 3p 亚 层 上 的 电 子，P 原 子 的 3p 亚 层 处 于 半 充 满 状 态， 相 对 较 稳 定， 失 去 较 困 难。 7.原 子 轨 道 就 是 原 子 核 外 电 子 运 动 的 轨 道， 这 与 宏 观 物 体 运 动 轨 道 的 含 义 相 同。（ ）。 7. 错 8.以 电 子 概率(几 率) 密 度 表 示 的 空 间 图 象 即 为 原 子 轨 道， 波 函 数 的 空 间 图 象 即 为 电 子 云。（ ） 鲁科版化学选修3《原子结构模型》教案 【学习目标】 1、知识与技能目标 （1）了解“玻尔原子结构模型”，知道其合理因素和存在的不足。初步认识原子结构的量子力学模型 （2）能利用“玻尔原子结构模型”解释氢原子的线状光谱。 （3）能用n、ι、m、ms四个量子数描述核外电子的运动状态。 （4）知道n、ι、m、ms的相互关系及有关量子限制 （5）了解原子轨道和电子云的概念及形状，能正确书写能级符号及原子轨道符号 2、过程与方法目标 （1）通过介绍几种原子结构模型，培养学生分析和评价能力。 （2）通过原子结构模型不断发展、完善的过程，使学生认识到化学实验对化学理论发展的重要意义，使学生感受到在学生阶段就要认真作实验、认真记录实验现象。 （3）通过自主学习，培养学生自学能力和创造性思维能力。 （4）通过介绍四个量子数及有关量子限制，使学生感受到科学的严密性。 3、情感态度·价值观目标 （1）通过原子结构模型不断发展、完善的过程教学，培养学生科学精神和科学态度。（2）通过合作学习，培养团队精神。 【学习重点】1、基态、激发态及能量量子化的概念。 2、利用跃迁规则，解释氢原子光谱是线状光谱及其他光谱现象。 3、用四个量子数描述核外电子的运动状态。 【学习难点】1、n、ι、m、ms的相互关系及有关量子限制。 2、原子轨道和电子云的概念 第1课时 【自主预习提纲】 一、原子结构理论发展史： 1、1803年提出原子是一个“实心球体”建立原子学说的是英国化学家，1903 年汤姆逊提出原子结构的“”模型，1911年卢瑟福提出了原子结构的模型，1913年玻尔提出的原子结构模型，建立于20世纪20年代中期的模型已成为现代化学的理论基础。 二、必修中学习的原子核外电子排布规律： (1)原子核外的电子是________排布的，研究表明已知原子的核外电子共分为______ 1. 评 述 下 列 叙 述 是 否 正 确， 如 有 错 误， 试 予 以 改 正。 (1) 主 量 子 数 n = 3 时， 有 3 s 、 3p 、3d 三 个 原 子 轨 道； (2) 四 个 量 子 数 n 、 l 、 、 m s 都 是 用 来 描 述 原 子 轨 道 的。 m 1. 解：(1) 错 误。 应 有 3 s 、3 3 三 个 亚 层 和 3 ，3 p x ，3p ，3 p z ，3 d 2 2 ， 3 d xy ， 3 d xz ， 3 d yz 和 3 d 2 ， p 、 d s y y x z 共 九 个 轨 道。 (2) 错 误。 量 子 数 n 、l 、m 是 用 来 描 述 原 子 轨 道 的，而 m s 只 描 述 电 子 自 旋 方 向。 、 2. 下 列 关 于 原 子 轨 道 的 叙 述 是 否 正 确？ 如 不 正 确 试 予 以 改 正： (1) 主 量 子 数 n = 1 时， 有 自 旋 相 反 的 两 个 原 子 轨 道； (2) 主 量 子 数 n = 4 时， 有 4 s ，4 ，4 ，4 四 个 原 子 p d f 轨 道； (3) 磁 量 子 数 = 0 ， 对 应 的 都 是 s 原 子 轨 道。 m 2. 解：(1) 不 正 确。n = 1 时, 只 有 1 s 亚 层， 也 只 有 一 个 1 s 原 子 轨 道， 其 中 最 多 可 容 纳 自 旋 方 式 相 反 的 两 电 子。 (2) 不 正 确。 n = 4 时 可 能 有 4 s 、4 、4 、4 亚 层， 原 子 轨 道 数 目 分 别 为 1 、3、5、7， 所 以 可 以 有 16 p d f 个原 子 轨 道。 (3) 不 正 确。 原 子 轨 道 空 间 图 象 取 决 于 角 量 子 数 l ，只 有 l = 0 ， = 0 时 为 s 原 子 轨 道， 而 m l ≠ 0 ， = 0 时 都 不 是 s 原 子 轨 道。 m 3. 对 某 一 多 电 子 原 子 来 说 ,(1) 下 列 原 子 轨 道 3 s 、3 、3 、3 p z 、3 、3 d xz 、3 、3 d z 2 、3 d x 2 y 2 中， 哪 些 是 等 p x p y d xy d yz 价（简 并） 轨 道？ (2) 具 有 下 列 量 子 数 的 电 子， 按 其 能 量 由 低 到 高 排 序， 如 能 量 相 同 则 排 在 一 起（ 可 用“ <”、“ =” 符 号 表 示）： (A) 3 、 2、 1、 + 21 ； (B) 4 、 3、 2、 - 21 ； (C) 2 、 0、 0、 + 21 ； (D) 3 、 2、 0、 + 21 ； (E) 1 、 0、 0、 - 21 ； (F) 3 、 1、 1、 + 21 。 3. 解： (1) 等 价 轨 道 为： 3 p x 、3 p y 、3 p z 3 d xy 、 3 d xz 、3 d yz 、 3d z 2 、 3d x 2 y 2 (2) 能 量 顺 序： (E) < (C) < (F) < (A) = (D) < (B) 。 4. 确 定 一 个 基 态 原 子 的 电 子 排 布 应 遵 循 哪 些 规 则？ 下 列 电 子 排 布 式 各 违 犯 了 哪 一 规 则？ (1) 7N ：1s 2 2 s 2 2 p x 2 2 p y 1 (2) 28Ni ： 1s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 3 d 10 (3) 22Ti : 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 10 4. 解： 应 遵 循 的 规 则： 能 量 最 低 原 理， 泡 利 ( Pauli ) 不 相 容 原 理，洪 德(Hund) 规 则； (1) 违 反 洪 德 规 则 (2) 违 反 能 量 最 低 原 理 (3) 违 反 泡 利 不 相 容 原 理。 5. 某 元 素 的 阳 离 子 M 2+ 的 3 d 轨 道 中 有 5 个 电 子， 试： (1) 写 出 M 原 子 的 核 外 电 子 排 布 式； (2) M 原 子 的 元 素 符 号 及 其 在 周 期 表 中 的 位 置（ 周 期、 族）； (3) M 2+ 的 5 个 3 d 电 子 的 运 动 状 态（用 量 子 数 表 示）。 5. 解： (1) 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 3 d 5 4 s 2 (2) Mn ， 第 四 周 期， 第Ⅶ B 族 (3) n = 3 ， l = 2 ， = 0 ， m = + 1 ； n = 3 ， l = 2 ， = 1 ， m = + 1 ； n = 3 ， l = 2 ， = - 1 ， m = + 1 ； m 2 m 2 m 2 s s s ， ， = + 1 ； n = 3 ， l = 2 ， = - 2 ， m = + 1 。 n = 3 ， l = 2 m = 2 m s m 2 s 2 6. 已 知 某 元 素 A 与 Ar 在 周 期 表 中 处 于 同 一 周 期， 且 原 子 核 外 相 差 3 个 电 子。 试 回 答： (1) 元 素 A 在 周 期 表 中 所 处 位 置 ( 周 期、 族 ) 及 元 素 符 号；(2) A 原 子 核 外 每 个 不 成 对 电 子 的 运 动 状 态 ( 用 量 子 数 表 示 ) ；(3) A 与 硫 相 比， 何 者 第 一 电 离 能 大？ 简 述 原 理。 6.(1) 第 三 周 期，Ⅴ A 族， P (2) 有 3 个 不 成 对 电 子， 它 们 的 量 子 数 为： 3 1 1 + 1 1 1 2 ， 3 1 0 + 2 ， 3 1-1 + 2 (3) P 的 第 一 电 离 能 比 S 的 第 一 电 离 能 大， 因 为 失 去 的 都 是 3p 亚 层 上 的 电 子， P 原 子 的 3 p 亚 层 处 于 半 充 满 状 态， 相 对 较 稳 定， 失 去 较 困 难。 7. 原 子 轨 道 就 是 原 子 核 外 电 子 运 动 的 轨 道， 这 与 宏 观 物 体 运 动 轨 道 的 含 义 相 同。（ ）。 7. 错 8. 以 电 子 概率 ( 几 率) 密 度 表 示 的 空 间 图 象 即 为 原 子 轨 道， 波 函 数 的 空 间 图 象 即 为 电 子 云。（ ） 原子结构教学设计 Teaching design of atomic structure 原子结构教学设计 前言：小泰温馨提醒，化学是自然科学的一种，主要在分子、原子层面，研究物质的组成、性质、结构与变化规律，创造新物质。是一门以实验为基础在原子层次上研究物质的组成、结构、性质、及变化规律的自然科学。本教案根据化学课程标准的要求和针对教学对象是 高中生群体的特点，将教学诸要素有序安排，确定合适的教学方案的设想和计划、并以启 迪发展学生智力为根本目的。便于学习和使用，本文下载后内容可随意修改调整及打印。 〖教学目标〗 1．复习原子构成的初步知识，使学生懂得质量数和 x的含义，掌握构成原子的粒子间的关系． 2．使学生了解关于原子核外电子运动特征的常识． 3．了解核外电子排布的初步知识，能画出1-20号元素的原子结构示意图． 4．培养学生的空间想象能力、抽象思维能力、科学的分析 推理能力及对所学知识的应用能力． 5．使学生认识物质的结构决定物质的性质． 〖教学重点〗-----原子核的结构关系计算及核外电子的 排布规律 〖教学难点〗 1．原子核外电子运动的特征 2．原子核外电子的排布规律 〖课时安排〗----2课时 〖教学方法〗----启发、诱导、设问、激疑、形象比喻、讨论、练习、讲述 〖教学用具〗----投影仪、胶片、画面一样的音乐贺卡和普通贺卡、铁锁、电脑 〖教学过程〗 第一课时 〖引入〗----［展示两张外表类似的贺卡］ 〖提问〗同学们，我这儿有两张贺卡，现在我把它们打开，请大家说出它们最明显的不同点在哪里？为什么会不同呢？ 〖过渡〗我们知道，一种物质之所以区别于另一种物质，是由于它们具有不同的性质．而它们的性质又决定于它们各自的结构．因此，我们很有必要掌握有关物质结构的知识．然而，自然界的物质太多太多，如果我们不假思索地去一个一个地进行认识的话，既耗时间又费精力，这显然是不切合实际的．这就需要我们在研究物质结构的基础上，总结出一些规律，并以此来指导我们的实践．本章我们就来学习这方面的内容． 第一节原子结构 教学目标： 知识目标： 1．复习原子构成的初步知识，使学生懂得质量数和A Z X的含义，掌握构成原子的粒子间的关系。 2．了解关于原子核外电子运动特征和常识。 3．理解电子云的描述和本质。 4．了解核外电子排布的初步知识，能画出1～号元素的原子结构示意图。 能力目标： 培养自学能力、归纳总结能力、类比推理能力。 教学重点：原子核外电子的排布规律。 教学难点：原子核外电子运动的特征，原子核外电子的排布规律。 (第一课时) 教学过程： [复习]原子的概念，原子的构成，原子为什么显电中性？ [板书]一、原子核 1。原子结构 质子： 1.6726×10-27kg 原子核 原子中子： 1.6748×10-27kg 电子： 1.6726×10-27kg/1836 注意：核电荷数=质子数=电子数近似原子量=质子数+中子数原子的粒子间的关系： 决定元素种类的是：，决定原子质量的 是： 决定元素化学性质的主要是：，决定原子种类的是： 1.6726×10-27kg 1.66×10-27kg 2．质量数 质子的相对质量= =1.007≈1 1.6748×10-27kg 1.66×10-27kg 中子的相对质量= =1.008≈1 将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似值整数加起来，所得的数值叫质量数（A） 质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N） N = A – Z 练习：用A Z X表示原子： （1）求中性原子的中子数：N= （2）求阳离子的中子数，A X n+共有x个电子，则N= （3）求阴离子的中子数，A X n-共有x个电子，则N= （4）求中性分子或原子团的中子数，12C16O2分子中， N= （5） A2-原子核内有x个中子，其质量数为m，则n g A2-离子所含电子的物质的量为 ： . 二、核外电子运动的特征 请一位同学讲述宏观物体的运动的特征。 比较电子的运动和宏观物体的运动。 1．核外电子运动的特征： （1）带负电荷，质量很小。 （2）运动的空间范围小。 （3）高速运动。 学生阅读课本P91，播放电子云形成的动画。 2．电子云 电子在原子核外空间一定范围内出现，可以想象为一团带负电荷的云雾笼罩在原子核的周围，所以人们形象地把它叫做“电子云”。 注意：（1）图中的每个小黑点并不代表一个电子，小黑点的疏密表示电子在核外单位体积内出现机会的多少。 （2）“电子云”是核外电子运动的一种形象化表示。 1．已知一种碳原子（质子数、中子数均为6）的一个原子的质量为m kg，若一个铁原子的质量为n kg ，则铁的原子量是 2．以下有关电子云的描述，正确的是（） A 电子云示意图的小黑点疏密表示电子在核外空间出现机会的多少 B 电子云示意图中的每一个小黑点表示一个电子 C 小黑点表示电子，黑点愈多核附近的电子就愈多 D 小黑点表示电子绕核作圆周运动的轨道 第二课时 [复习]1。原子的结构。 2．电子云的概念及核外电子运动的特征。 对于多电子的原子，核外电子的运动要复杂一些，通常，能量低的在离核较近的区域运动，能量高的在离核较远的区域运动。 结论： K层为最外层时，最多能容纳的电子数 第一节原子结构 课前预习 一、原子核 1、原子是由和构成的，原子核是由和构成的，其中带正电荷，而不带电，它们依靠一种特殊的力结合在一起，对原子来说质子数、核电荷数、核外电子数存在关系： 原子的符号可表示为，表示的意义为 【思考】（1）、为什么原子呈电中性？ （2）、原子的质量决定于哪些微粒？ 2、若忽略电子的质量，质子、中子的相对质量分别取近似整数值，那么原子的相对质量在 数值上与原子核内的质子数，中子数有什么关系？ 3、质量数：表达式： 二、核素 1、元素：，元素的种类由决定。 2、核素：________________________________,核素的种类由________________共同决定。 几种常见元素的核素：氢，氧，氯，铀 3、同位素：____________________________________ _______________________ 【思考】（3）目前已经发现了112种元素，是否表示发现了112种原子？ 理由： 【练习】（1）元素、核素、同位素及同素异形体的区别与联系 (2)比较氢元素的几种同位素的关系 三、核外电子排布 1、在含有多个电子的原子里，能量低的原子通常在的区域内运动，能量高的电子通常在的区域内运动。据此可以认为，电子是在原子核外 、能量的不同电子层上排布的。 2、电子层的划分标准是根据和。通常把、 的电子层叫，把、的电子层叫，由里往外依次类推，电子层越大，电子离核，电子能量。 3、电子层的表示符号：电子层：一二三四五六七 对应符号：（）（）（）（）（）（）（） 4、科学研究表明，核外电子排布尊循以下规律： ①② ③④ 5、人们常用原子结构示意图来简明地表示电子在原子核外的分层排布情况。 【练习】请画出核电荷数1—20的元素的原子结构示意图 6、元素的性质与密切相关，化合价是元素的一种重要性质。元素化合价的数值，与特别是有关。 最外层电子数得失电子化合价非金属元素 金属元素 稀有气体元素 第四章原子的精细结构：电子的自旋 玻尔理论考虑了原子主要的相互作用即核与电子的静电作用，较为有效地解释了氢光谱。不过人们随后发现光谱线还有精细结构，这说明还需考虑其它相互作用即考虑引起能量变化的原因。本章在量子力学基础上讨论原子的精细结构。 本章先介绍原子中电子轨道运动引起的磁矩，然后介绍原子与外磁场的相互作用，以及原子内部的磁场引起的相互作用。说明空间量子化的存在，且说明仅靠电子的轨道运动不能解释精细结构，还须引入电子自旋的假设，由电子自旋引起的磁相互作用才是产生精细结构的主要因素。 §4-1原子中电子轨道运动的磁矩 1.经典表示式 在经典电磁学中载流线圈的磁矩为。(若不取国 际单位制，则（为电流所围的面积，是垂直于该积的单位矢量。这里假定电子轨道为圆形，可证明，对于任意形状的闭合轨道，其结果不变。） 电子绕核的运动必定有一个磁矩，设电子旋转频率为，则原子中电子绕核旋转的磁矩为： 定义旋磁比：，则电子绕核运动的磁矩为 上式是原子中电子绕核运动的磁矩与电子轨道角动量之间的关系式。磁矩与轨道角动 量反向，这是因为磁矩的方向是根据电流方向的右手定则定义的，而电子运动方向与电流反向之故。 从电磁学知道，磁矩在均匀外磁场中不受力，但受到一个力矩作用，力矩为 力矩的存在将引起角动量的变化，即 由以上关系可得，可改写为 拉莫尔进动的角速度公式：，表明：在均匀外磁场中高速旋转的磁矩不向靠拢，而是以一定的绕作进动。的方向与一致。进动角频率（or拉莫尔频率）为： 2.量子化条件 此前的两个量子数中，主量子数n决定体系的能量，角动量量子数决定轨道形状。 轨道平面方向的确定：当有一个磁场存在时，磁场的方向即为参考方向，轨道平面的方向也才有意义。 轨道角动量垂直于轨道平面，它相对于磁场方向(定义为z的角度决定了轨道平面的方向，如右图示。 此前得到角动量量子化条件为： 鉴于量子力学的本质，将此条件作一原则性改动，取由量子力学计算所得的结果 ， 由此引入第三个量子化条件： 显然，对于一固定的，有(个m值。 3.角动量取向量子化 信息化教学设计 学院：化学化工学院 ：惠苗苗 学号：40907209 学科：化学教育 教材版本：鲁科版 《原子结构》教学设计 一、课标分析 《高中化学课程标准》对这节内容的要求是知道元素、核素的涵义。 二、教材分析 本节内容选自XX科学技术新课标教材《化学2》（必修）第一章《原子结构与元素周期律》的第一节《原子结构》。本节从卢瑟福的α粒子散射实验入手，在原子水平上认识了原子的结构，在这基础上，又认识了构成原子核的两种粒子——质子和中子；通过分析质子、中子、电子的相关数据总结出了原子的各种粒子间的电性关系和质量关系，引入了质量数这个概念，并介绍了核素、同位素的概念。旨在帮助高中学生进一步丰富原子结构的知识，提高分析问题和解决问题的能力。 三、学生分析 此前学生已经学习了分子、原子的概念，初步探索了物质构成的奥秘，但他们并不满足，还想知道原子是否可以再分?原子的质量有多大?等等。本课题学习的原子的构成，就是回答这些问题。 关于原子质量，书上给出了氢原子和氧原子的绝对质量，并指出它们数值太小，不便于记忆、书写和计算，只能使用相对质量。考虑到此时学生尚无同位素的知识，不便提元素相对原子质量是按各种天然同位素原子所占的一定百分比计算出来的平均值，所以此处只能要求学生对相对原子质量做含糊的、初步的了解(将原子的相对原子质量作为元素的相对原子质量使用)。 四、教学目标 （一）知识与技能 1．引导学生认识原子核的结构，懂得质量数和AZ X的含义，掌握构成原子的各微粒间的关系。 2．知道元素、核素、同位素的含义。 （二）过程与方法 通过对构成原子微粒间的关系和碳元素核素等问题的探讨，培养学生分析、处理数据的能力，尝试运用比较、归纳等方法对信息进行加工。 《原子结构的模型》教学设计 浙江省海宁市实验初中宋竺 《原子结构的模型》是学生在教师的指导下，进行自主的学习、合作学习。案例的动画模型有直观、形象的优点，动画与单纯用语言描述相比，教学效果较好。 一、教学分析 （一）教材分析 本节为浙教版初中《科学》八年级（下）第一章《粒子的模型与符号》的第3节第一课时，本节两个课时，第一课时主要对学生学习原子结构模型的建立完善。让学生沿着科学家的道路去构建原子模型，同时渗透模型的构建方法。通过对有关科学家和其研究的介绍，培养学生的科学兴趣，使学生体验、学习科学家提出问题、建立假设、修正模型的研究方法。教会学生学会观察、学会分析、学会总结，帮助学生认知，从而帮助学生构建知识。 本节的基本概念和基础原理多，如原子结构的概念，这些内容抽象，肉眼不可见，远离学生的生活，所以运用了大量的图片和动画来展示或模拟结构，使之形象化，便于直观认识。 本节还密切联系现代生活、生产和科学技术的实际，有着浓郁的生活气息和时代气息。使学生更好地理解科学与生活、科学与社会的关系。 （二）学生分析 从知识水平来看，本节内容抽象，肉眼又不可见，远离生活，学生难以理解，但学生在学习了前面的模型、符号的建立与作用，物质与微观粒子模型的基础上，继续来学习原子结构的模型，有一定的微观认识基础。 从人的思维发展阶段看，初中的学生还处于具体形象思维的阶段，要使他们形成正确的微观的结构表象和概念，需要教师提供直观的动画模型，帮助学生由感性认识上升到理性认识，帮助学生构建知识。 从学生的学习兴趣看，本节的丰富内容，精美的图片，与生活、科技紧密接合的事例，激起了学生探索科学的兴趣。 （三）网络教室 学生上课时可以直接查找网络或到自主学习网站学习，方便快捷，课堂容量大。 第五章 原子结构和元素周期表 本章总目标： 1：了解核外电子运动的特殊性，会看波函数和电子云的图形 2：能够运用轨道填充顺序图，按照核外电子排布原理，写出若干元素的电子构型。 3：掌握各类元素电子构型的特征 4：了解电离势，电负性等概念的意义和它们与原子结构的关系。 各小节目标： 第一节：近代原子结构理论的确立 学会讨论氢原子的玻尔行星模型213.6E eV n = 。 第二节：微观粒子运动的特殊性 1：掌握微观粒子具有波粒二象性（h h P mv λ= =）。 2：学习运用不确定原理（2h x P m π???≥ ）。 第三节：核外电子运动状态的描述 1：初步理解量子力学对核外电子运动状态的描述方法——处于定态的核外电子在核外空间的概率密度分布（即电子云）。 2：掌握描述核外电子的运动状态——能层、能级、轨道和自旋以及4个量子数。 3：掌握核外电子可能状态数的推算。 第四节：核外电子的排布 1：了解影响轨道能量的因素及多电子原子的能级图。 2;掌握核外电子排布的三个原则： ○ 1能量最低原则——多电子原子在基态时，核外电子尽可能分布到能量最低的院子轨道。 ○ 2Pauli 原则——在同一原子中没有四个量子数完全相同的电子，或者说是在同一个原子中没有运动状态完全相同的电子。 ○3Hund 原则——电子分布到能量简并的原子轨道时，优先以自旋相同的方式 分别占据不同的轨道。 3:学会利用电子排布的三原则进行 第五节：元素周期表 认识元素的周期、元素的族和元素的分区，会看元素周期表。 第六节：元素基本性质的周期性 掌握元素基本性质的四个概念及周期性变化 1：原子半径——○1从左向右，随着核电荷的增加，原子核对外层电子的吸引力也增加，使原子半径逐渐减小；○2随着核外电子数的增加，电子间的相互斥力也增强，使得原子半径增加。但是，由于增加的电子不足以完全屏蔽增加的核电荷，因此从左向右有效核电荷逐渐增加，原子半径逐渐减小。 2：电离能——从左向右随着核电荷数的增多和原子半径的减小，原子核对外层电子的引力增大，电离能呈递增趋势。 3：电子亲和能——在同一周期中，从左至右电子亲和能基本呈增加趋势，同主族，从上到下电子亲和能呈减小的趋势。 4：电负性——在同一周期中，从左至右随着元素的非金属性逐渐增强而电负性增强，在同一主族中从上至下随着元素的金属性依次增强而电负性递减。 习题 一选择题 1.3d电子的径向函数分布图有（）(《无机化学例题与习题》吉大版) A.1个峰 B.2个峰 C. 3个峰 D. 4个峰 2.波函数一定，则原子核外电子在空间的运动状态就确定，但仍不能确定的是（） A.电子的能量 B.电子在空间各处出现的几率密度 C.电子距原子核的平均距离 D.电子的运动轨迹 3.在下列轨道上的电子，在xy平面上的电子云密度为零的是（）(《无机化学例题与习题》吉大版) A .3s B .3p x C . 3p z D .3d z2 4.下列各组量子数中，合理的一组是（） A .n=3，l=1，m l=+1，m s= +1/2 B .n=4，l=5，m l= -1，m s= +1/2 C .n=3，l=3，m l=+1，m s= -1/2原子结构教案
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