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高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 原子结构教学ppt课件
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 原子结构教学ppt课件，共48页。PPT课件主要包含了课前·新知导学，概率密度，哑铃状，空间运动状态，原子轨道，单独分占，课堂·重难探究，重难突破，典例精练，课堂小结等内容，欢迎下载使用。
电子云与原子轨道1．电子云 电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的________分布的形象化描述。小黑点越______表示概率密度越______。由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云。s电子云为_______，p电子云是_________。
2．原子轨道(1)原子轨道：量子力学把电子在原子核外的一个______________称为一个原子轨道。(2)能级与原子轨道数目的关系。
电子云中的一个小黑点表示电子在该处出现过一次吗？【答案】不是。电子云图中独立的小黑点没有意义，小黑点的密度才有意义，小黑点的密度大小表示电子出现概率的大小。
判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)原子轨道即为电子的运动轨迹。 ( )(2)在原子中第n能层，电子占有的轨道数最多为n2。 ( )(3)同一原子中的npx与npy轨道形状相同，半径相同且在空间相互垂直。( )(4)电子云图中小黑点密度的大小可表示电子的多少。( )(5)p轨道呈哑铃状，因此p轨道上的电子运动轨迹呈哑铃状。( )【答案】(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)√
泡利原理、洪特规则、能量最低原理1．泡利原理 在一个原子轨道里最多只能容纳________个电子，而且自旋方向________，常用上下箭头(↑和↓)表示。2．电子排布的轨道表示式轨道表示式又称电子排布图，如氢原子、氧原子的轨道表示式分别为_____、____________。其中方框(或圆圈)表示___________，能量相同的原子轨道相连，箭头表示一种自旋状态的电子；“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”表示单电子(或称未成对电子)。
3．洪特规则基态原子中，填入简并轨道(能量相同的原子轨道)的电子总是先________，且自旋______。4．能量最低原理基态原子中，电子尽可能占据能量最___的原子轨道，使整个原子的能量最____。
对于多电子的基态原子，核外电子排布总是按照构造原理，由低能级依次排列才能保证原子的能量最低吗？【答案】不是。如Cr、Cu的核外电子排布。
判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(6)常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向( )【答案】(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)×
重难点一 原子轨道图形描述与电子云 1．对电子云图的说明(1)电子云图表示电子在核外空间某处出现的概率，不代表电子的运动轨迹。(2)电子云图中的小黑点是电子在原子核外出现的概率密度的形象描述，小黑点越密，表明电子在核外出现的概率密度越大。(3)常把电子在原子核外空间出现的概率P＝90%的空间圈起来，即为电子云轮廓图。
2．不同能层中的原子轨道
注：各能层的d轨道和f轨道各有其名称、形状和取向，此处不作赘述。
如图是2pz轨道电子云的示意图，请观察图示并判断下列说法中不正确的是( )A．2pz轨道上的电子在空间出现的概率分布关于z轴对称B．s电子的电子云形状是球形对称的C．电子先沿z轴正半轴运动，然后再沿负半轴运动D．2pz原子轨道形状为哑铃状
【答案】C 【解析】电子云是表示电子在一定区域内出现概率大小的图形，它并不是电子运动的实际轨迹，C错误。
观察1s轨道电子云示意图，判断下列说法正确的是( )A．一个小点表示1个自由运动的电子B．1s轨道的电子云形状为圆形的面C．电子在1s轨道上运动就像地球围绕太阳旋转D．1s轨道电子云小点的疏密表示电子在某一位置出现的概率密度的大小
【答案】D 【解析】图中的小点不表示电子，小点的疏密表示电子在此位置出现的概率密度。
下列说法正确的是( )A．“电子云”表示电子像云一样分布在原子核周围B．原子轨道即为电子的运动轨迹C．s轨道形状为圆形，p轨道是“8”字形D．2s轨道与1s轨道都是球形，但2s轨道的球形更大【答案】D
【解析】电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述，A错误；同一轨道上最多排2个电子，其运动状态不同，如s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子不只在球壳内运动，还在球壳外运动，只是在球壳外运动概率较小，所以原子轨道不是电子的运动轨迹，B错误；s轨道的形状是球形，p轨道是哑铃状，C错误。
重难点二 核外电子排布规律及其表达方式 1．基态原子核外电子排布的规则(1)核外电子排布所遵循的规律。①能量最低原理：电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低。②泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子且自旋相反。③洪特规则：基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占且自旋平行。
(2)构造原理中的“能级交错”现象。从构造原理示意图可以看出，从第三能层就会出现能级交错现象，这是因为3d能级的能量高于4s能级。按能量最低原理，电子在进入核外电子层时，不是排完3p就排3d，而是先排4s，排完4s才排3d。由于能级交错，在次外层未达最大容量之前，已出现了最外层，而且最外层未达最大容量时，又进行次外层电子的填充，所以原子最外层和次外层电子数常常达不到最大容量。
(3)洪特规则特例。有少数元素基态原子的电子排布对于排布原则有1个电子的偏差。因为能量相同的原子轨道在全充满(p6和d10)、半充满(p3和d5)和全空(p0和d0)状态时，体系能量较低，原子较稳定。如：Cr为1s22s22p63s23p63d44s2(错误)，实际为1s22s22p63s23p63d54s1；Cu为1s22s22p63s23p63d94s2(错误)，实际为1s22s22p63s23p63d104s1。
2．原子核外电子排布的表示方法
A、B、C、D、E代表5种元素。请填空：(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，该原子的轨道表示式为________________________。 (2)B元素的负一价离子与C元素的正一价离子的电子排布式都与氩原子相同，B元素的符号为_____，C的离子结构示意图为__________。 (3)D元素正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为___________，其基态原子的电子排布式为_____________________。
(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为___，其价层电子轨道表示式为_________。 【答案】(1)(2)Cl (3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)(4)Cu
【名师点拨】基态原子中未成对电子判断的一般规律(1)在元素周期表中有如下一般规律：第ⅠA、ⅢA、ⅦA族元素的基态原子核外存在着1个未成对电子，第ⅣA、ⅥA族元素的基态原子核外存在着2个未成对电子，第ⅤA族元素的基态原子核外存在着3个未成对的p电子，而第ⅡA族和0族元素都不存在未成对电子。(2)副族元素可通过核外电子排布式进行判断，其中特别要注意的是铬和铜两种元素，铬的基态原子存在着6个未成对电子而不是4个，铜的基态原子存在着1个未成对s电子而不是d电子。
下列电子排布的表示正确的是( )C．基态Cr原子的电子排布式：[Ar]3d54s1D．基态Ca原子的电子排布式：[Ar]3d2【答案】C
以下是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况，其中违反了洪特规则的是( ) A．①②④ B．①③④C．③④⑤ D．②④⑤【答案】D
【解析】①2p能层有4个电子，应在3个不同的轨道，符合洪特规则、泡利不相容原理；②简并轨道自旋平行，第三个轨道中的电子自旋方向和前面的轨道相反，违反了洪特规则；③2p能级上的4个电子排布符合洪特规则、泡利原理；④同一个能级中排布的电子，总是先占据不同的轨道，违反了洪特规则；⑤3d能级上的第4个轨道上的电子自旋方向和前面轨道上的相反，违反洪特规则；⑥符合洪特规则。违反了洪特规则的是②④⑤。
1．图1和图2分别是1s电子的概率密度分布图和原子轨道图。下列有关认识中正确的是( )A．图1中的每个小黑点表示1个电子B．图2表示1s电子只能在球体内出现C．图2表明1s轨道呈圆形，有无数对称轴D．图1中小黑点的疏密表示某一时刻电子在核外出现的概率密度
【答案】D 【解析】图2只是表示电子在该区域出现的概率密度较大，在此之外也能出现，不过概率密度很小，B错误；1s轨道在空间呈球形而不是圆形，C错误。
2．下列说法不正确的是( )A．基态原子中，3d3表示3d能级有3个电子且自旋平行B．np能级全满时的轨道表示式为C．核外电子运动的概率密度分布图(电子云)就是原子轨道D．电子的运动状态可从能层、能级、原子轨道、自旋方向4个方面进行描述【答案】C 【解析】电子云是对电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述，而电子云的轮廓图才是原子轨道，它用来描述核外电子空间运动状态，C错误。
3．(2021·广东汕头月考)下列有关核外电子排布式或轨道表示式不正确的是( )A．24Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1B．K原子电子排布式：[Ar]4s1C．基态N 原子的轨道表示式： D．基态Si原子的价层电子轨道表示式： 【答案】 D 【解析】硅原子的价层电子轨道表示式为 。
4．若某原子在处于能量最低状态时，价层电子排布式为4d15s2，则下列说法正确的是( )A．该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有3个未成对电子B．该元素的原子核外共有5个电子层C．该元素原子的M能层中有8个电子D．该元素原子最外层有3个电子
【答案】B 【解析】该元素原子处于能量最低状态时，原子中只有1个未成对电子，A错误；该元素原子核外共有5个电子层，B正确；该元素原子的M能层中有18个电子，C错误；该元素原子最外层有2个电子，D错误。
5．下面是s能级、p能级的原子轨道图，据图回答下列问题： (1)s能级的原子轨道呈________形，每个s能级有________个原子轨道；p能级中的原子轨道分别相对于x、y、z轴________，每个p能级有______个原子轨道。 (2)s能级原子轨道、p能级原子轨道的半径与什么因素有关？是什么关系？______________________________________________。
【答案】(1)球 1 对称 3(2)原子轨道的半径与能层数有关，并随能层数增大而增大。【解析】(1)s能级中的原子轨道在三维空间分布的图形为球形，p能级中的原子轨道在空间分布的图形分别相对于x、y、z轴对称。(2)原子轨道的半径与能层数有关，并随能层数增大而增大。
6．(1)砷的元素符号为________，原子中所有电子占据______个能级，共占有_______个轨道，核外共有_______个不同运动状态的电子。 (2)元素Ni的名称为________，该元素在周期表的位置为第______周期，第________族。 (3)第四周期基态原子中未成对电子数最多的元素是________，该元素基态原子的价层电子轨道表示式为_______________________。(4)第三电子层上有________个能级，作为内层最多可容纳________个电子，作为最外层时，最多可含有__________个未成对电子。
【答案】(1)As 8 18 33 (2)镍 四 Ⅷ(3)铬(或Cr) (4)3 18 3【解析】(1)砷的元素符号为As，是第33号元素，核外有33个不同运动状态的电子，其核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p3，电子占据8个能级，共占有18个原子轨道。(2)镍的元素符号为Ni，在周期表中的第四周期第Ⅷ族。
电子云与原子轨道1．电子云 电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的________分布的形象化描述。小黑点越______表示概率密度越______。由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云。s电子云为_______，p电子云是_________。
2．原子轨道(1)原子轨道：量子力学把电子在原子核外的一个______________称为一个原子轨道。(2)能级与原子轨道数目的关系。
电子云中的一个小黑点表示电子在该处出现过一次吗？【答案】不是。电子云图中独立的小黑点没有意义，小黑点的密度才有意义，小黑点的密度大小表示电子出现概率的大小。
判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)原子轨道即为电子的运动轨迹。 ( )(2)在原子中第n能层，电子占有的轨道数最多为n2。 ( )(3)同一原子中的npx与npy轨道形状相同，半径相同且在空间相互垂直。( )(4)电子云图中小黑点密度的大小可表示电子的多少。( )(5)p轨道呈哑铃状，因此p轨道上的电子运动轨迹呈哑铃状。( )【答案】(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)√
泡利原理、洪特规则、能量最低原理1．泡利原理 在一个原子轨道里最多只能容纳________个电子，而且自旋方向________，常用上下箭头(↑和↓)表示。2．电子排布的轨道表示式轨道表示式又称电子排布图，如氢原子、氧原子的轨道表示式分别为_____、____________。其中方框(或圆圈)表示___________，能量相同的原子轨道相连，箭头表示一种自旋状态的电子；“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”表示单电子(或称未成对电子)。
3．洪特规则基态原子中，填入简并轨道(能量相同的原子轨道)的电子总是先________，且自旋______。4．能量最低原理基态原子中，电子尽可能占据能量最___的原子轨道，使整个原子的能量最____。
对于多电子的基态原子，核外电子排布总是按照构造原理，由低能级依次排列才能保证原子的能量最低吗？【答案】不是。如Cr、Cu的核外电子排布。
判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(6)常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向( )【答案】(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)×
重难点一 原子轨道图形描述与电子云 1．对电子云图的说明(1)电子云图表示电子在核外空间某处出现的概率，不代表电子的运动轨迹。(2)电子云图中的小黑点是电子在原子核外出现的概率密度的形象描述，小黑点越密，表明电子在核外出现的概率密度越大。(3)常把电子在原子核外空间出现的概率P＝90%的空间圈起来，即为电子云轮廓图。
2．不同能层中的原子轨道
注：各能层的d轨道和f轨道各有其名称、形状和取向，此处不作赘述。
如图是2pz轨道电子云的示意图，请观察图示并判断下列说法中不正确的是( )A．2pz轨道上的电子在空间出现的概率分布关于z轴对称B．s电子的电子云形状是球形对称的C．电子先沿z轴正半轴运动，然后再沿负半轴运动D．2pz原子轨道形状为哑铃状
【答案】C 【解析】电子云是表示电子在一定区域内出现概率大小的图形，它并不是电子运动的实际轨迹，C错误。
观察1s轨道电子云示意图，判断下列说法正确的是( )A．一个小点表示1个自由运动的电子B．1s轨道的电子云形状为圆形的面C．电子在1s轨道上运动就像地球围绕太阳旋转D．1s轨道电子云小点的疏密表示电子在某一位置出现的概率密度的大小
【答案】D 【解析】图中的小点不表示电子，小点的疏密表示电子在此位置出现的概率密度。
下列说法正确的是( )A．“电子云”表示电子像云一样分布在原子核周围B．原子轨道即为电子的运动轨迹C．s轨道形状为圆形，p轨道是“8”字形D．2s轨道与1s轨道都是球形，但2s轨道的球形更大【答案】D
【解析】电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述，A错误；同一轨道上最多排2个电子，其运动状态不同，如s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子不只在球壳内运动，还在球壳外运动，只是在球壳外运动概率较小，所以原子轨道不是电子的运动轨迹，B错误；s轨道的形状是球形，p轨道是哑铃状，C错误。
重难点二 核外电子排布规律及其表达方式 1．基态原子核外电子排布的规则(1)核外电子排布所遵循的规律。①能量最低原理：电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低。②泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子且自旋相反。③洪特规则：基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占且自旋平行。
(2)构造原理中的“能级交错”现象。从构造原理示意图可以看出，从第三能层就会出现能级交错现象，这是因为3d能级的能量高于4s能级。按能量最低原理，电子在进入核外电子层时，不是排完3p就排3d，而是先排4s，排完4s才排3d。由于能级交错，在次外层未达最大容量之前，已出现了最外层，而且最外层未达最大容量时，又进行次外层电子的填充，所以原子最外层和次外层电子数常常达不到最大容量。
(3)洪特规则特例。有少数元素基态原子的电子排布对于排布原则有1个电子的偏差。因为能量相同的原子轨道在全充满(p6和d10)、半充满(p3和d5)和全空(p0和d0)状态时，体系能量较低，原子较稳定。如：Cr为1s22s22p63s23p63d44s2(错误)，实际为1s22s22p63s23p63d54s1；Cu为1s22s22p63s23p63d94s2(错误)，实际为1s22s22p63s23p63d104s1。
2．原子核外电子排布的表示方法
A、B、C、D、E代表5种元素。请填空：(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，该原子的轨道表示式为________________________。 (2)B元素的负一价离子与C元素的正一价离子的电子排布式都与氩原子相同，B元素的符号为_____，C的离子结构示意图为__________。 (3)D元素正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为___________，其基态原子的电子排布式为_____________________。
(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为___，其价层电子轨道表示式为_________。 【答案】(1)(2)Cl (3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)(4)Cu
【名师点拨】基态原子中未成对电子判断的一般规律(1)在元素周期表中有如下一般规律：第ⅠA、ⅢA、ⅦA族元素的基态原子核外存在着1个未成对电子，第ⅣA、ⅥA族元素的基态原子核外存在着2个未成对电子，第ⅤA族元素的基态原子核外存在着3个未成对的p电子，而第ⅡA族和0族元素都不存在未成对电子。(2)副族元素可通过核外电子排布式进行判断，其中特别要注意的是铬和铜两种元素，铬的基态原子存在着6个未成对电子而不是4个，铜的基态原子存在着1个未成对s电子而不是d电子。
下列电子排布的表示正确的是( )C．基态Cr原子的电子排布式：[Ar]3d54s1D．基态Ca原子的电子排布式：[Ar]3d2【答案】C
以下是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况，其中违反了洪特规则的是( ) A．①②④ B．①③④C．③④⑤ D．②④⑤【答案】D
【解析】①2p能层有4个电子，应在3个不同的轨道，符合洪特规则、泡利不相容原理；②简并轨道自旋平行，第三个轨道中的电子自旋方向和前面的轨道相反，违反了洪特规则；③2p能级上的4个电子排布符合洪特规则、泡利原理；④同一个能级中排布的电子，总是先占据不同的轨道，违反了洪特规则；⑤3d能级上的第4个轨道上的电子自旋方向和前面轨道上的相反，违反洪特规则；⑥符合洪特规则。违反了洪特规则的是②④⑤。
1．图1和图2分别是1s电子的概率密度分布图和原子轨道图。下列有关认识中正确的是( )A．图1中的每个小黑点表示1个电子B．图2表示1s电子只能在球体内出现C．图2表明1s轨道呈圆形，有无数对称轴D．图1中小黑点的疏密表示某一时刻电子在核外出现的概率密度
【答案】D 【解析】图2只是表示电子在该区域出现的概率密度较大，在此之外也能出现，不过概率密度很小，B错误；1s轨道在空间呈球形而不是圆形，C错误。
2．下列说法不正确的是( )A．基态原子中，3d3表示3d能级有3个电子且自旋平行B．np能级全满时的轨道表示式为C．核外电子运动的概率密度分布图(电子云)就是原子轨道D．电子的运动状态可从能层、能级、原子轨道、自旋方向4个方面进行描述【答案】C 【解析】电子云是对电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述，而电子云的轮廓图才是原子轨道，它用来描述核外电子空间运动状态，C错误。
3．(2021·广东汕头月考)下列有关核外电子排布式或轨道表示式不正确的是( )A．24Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1B．K原子电子排布式：[Ar]4s1C．基态N 原子的轨道表示式： D．基态Si原子的价层电子轨道表示式： 【答案】 D 【解析】硅原子的价层电子轨道表示式为 。
4．若某原子在处于能量最低状态时，价层电子排布式为4d15s2，则下列说法正确的是( )A．该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有3个未成对电子B．该元素的原子核外共有5个电子层C．该元素原子的M能层中有8个电子D．该元素原子最外层有3个电子
【答案】B 【解析】该元素原子处于能量最低状态时，原子中只有1个未成对电子，A错误；该元素原子核外共有5个电子层，B正确；该元素原子的M能层中有18个电子，C错误；该元素原子最外层有2个电子，D错误。
5．下面是s能级、p能级的原子轨道图，据图回答下列问题： (1)s能级的原子轨道呈________形，每个s能级有________个原子轨道；p能级中的原子轨道分别相对于x、y、z轴________，每个p能级有______个原子轨道。 (2)s能级原子轨道、p能级原子轨道的半径与什么因素有关？是什么关系？______________________________________________。
【答案】(1)球 1 对称 3(2)原子轨道的半径与能层数有关，并随能层数增大而增大。【解析】(1)s能级中的原子轨道在三维空间分布的图形为球形，p能级中的原子轨道在空间分布的图形分别相对于x、y、z轴对称。(2)原子轨道的半径与能层数有关，并随能层数增大而增大。
6．(1)砷的元素符号为________，原子中所有电子占据______个能级，共占有_______个轨道，核外共有_______个不同运动状态的电子。 (2)元素Ni的名称为________，该元素在周期表的位置为第______周期，第________族。 (3)第四周期基态原子中未成对电子数最多的元素是________，该元素基态原子的价层电子轨道表示式为_______________________。(4)第三电子层上有________个能级，作为内层最多可容纳________个电子，作为最外层时，最多可含有__________个未成对电子。
【答案】(1)As 8 18 33 (2)镍 四 Ⅷ(3)铬(或Cr) (4)3 18 3【解析】(1)砷的元素符号为As，是第33号元素，核外有33个不同运动状态的电子，其核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p3，电子占据8个能级，共占有18个原子轨道。(2)镍的元素符号为Ni，在周期表中的第四周期第Ⅷ族。
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