19版高中化学专题2原子核外电子的运动学案Word格式文档下载.docx
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小黑点表示电子在核外空间某处出现的机会，不代表电子的运动轨迹，故C错误；
电子云图反映电子在核外无规则运动时在某点出现的概率，是对运动的描述，故D错误。
二、核外电子运动状态的描述
对于多电子原子来说，常从以下几个方面来描述：
1．电子层
（1）电子层：
如图所示，在多电子原子中，核外电子是分层运动的，能量高的电子在离核远的区域里运动，能量低的电子在离核近的区域里运动。
这也说明多电子的原子中电子的能量是不同的。
能量不同的电子在核外不同的区域内运动，这种不同的区域称为电子层（n）。
（2）电子层的表示方法：
电子层（n）
1
2
3
4
5
6
7
……
符号
K
L
M
N
O
P
Q
离核远近
由近到远
能量高低
由低到高
2.原子轨道
（1）含义：
处于同一电子层的原子核外电子运动的不同区域。
（2）类型及形状
①类型：
即同一电子层中含有不同类型的原子轨道，分别用s、p、d、f表示，不同的轨道其形状不相同。
②形状：
s轨道呈球形，p轨道呈纺锤形，d轨道和f轨道较复杂。
（3）原子轨道数目（电子云伸展方向）及表示方法
①同一类型的原子轨道形状相同，但伸展方向不一定相同。
每一种伸展方向代表一个原子轨道。
②原子轨道表示方法及含有的轨道数
原子轨道符号
ns
np
nd
nf
轨道数目
（4）原子轨道的能量比较
①同一电子层同一类型的不同原子轨道的能量相等。
②在同一电子层上不同类型原子轨道的能量由低到高的顺序是ns＜np＜nd＜nf。
③不同电子层上形状相同的原子轨道的能量n值越大，能量越高，如1s＜2s＜3s＜4s。
3．电子自旋
原子核外电子还有一种称为“自旋”的运动，可以有两种不同的状态，通常用“↑”和“↓”来表示。
（1）描述核外电子运动状态的参数
（2）电子层序数与原子轨道数、所容纳电子数目的关系
①原子轨道数与电子层序数（n）的关系是原子轨道为n2个。
②处于同一个原子轨道上的电子有两种不同的自旋状态。
每个电子层所容纳电子数最多为2n2个。
例2
（2018·
宿迁一中月考）下列原子轨道的符号错误的是（ ）
A．2pB．3fC．4sD．5d
解析 每一电子层的原子轨道数与电子层序数相等，且具有的原子轨道依次为s、p、d、f……，M能层具有的原子轨道有s、p、d轨道，没有f轨道。
例3
下列关于电子层与原子轨道的说法中正确的是（ ）
A．不同的电子层中的s原子轨道的能量相同
B．原子核外电子的每一个电子层最多可容纳的电子数为n2
C．每种类型的原子轨道里最多容纳的电子个数与原子轨道数目相等
D．电子层的原子轨道总是从s能级开始，而且原子轨道类型数等于该电子层序数
答案 D
解析 A项中不同电子层中的s原子轨道的能量不同，电子层序数越大，能量越高；
B项中每一个电子层最多可容纳的电子数为2n2；
C项中每种类型原子轨道里最多容纳的电子个数是原子轨道数目的2倍。
例4
在对电子运动状态的描述中，确定一个“轨道”的方面包括（ ）
①电子层 ②轨道类型 ③电子云的伸展方向 ④电子的自旋状态
A．①②③④B．①②③
C．①②D．①
解析 在对电子运动状态的描述中，确定一个“轨道”的方面包括：
①电子层、②轨道类型、③电子云的伸展方向三个方面；
电子的自旋状态与电子运动轨道无关，描述的是电子自旋的方向。
各电子层轨道数和最多容纳的电子数
电子层
n
原子轨道
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
n2
9
16
可容纳的电子数目
8
18
32
2n2
1．n为3的电子层中（ ）
A．只有s和p轨道B．只有s、p和d轨道
C．只有s轨道D．有s、p、d和f轨道
2．下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是（ ）
A．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云
B．s轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动
C．p轨道呈纺锤形，随着电子层数的增加，轨道数也在增多
D．p轨道的能量随电子层序数的增大而增大
解析 电子云表示电子出现的概率，电子云是用小黑点疏密来表示电子在原子核外空间出现概率大小的一种图形，不代表电子的运动轨迹，A错误；
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，B错误；
任何电子层的p轨道都有3个原子轨道，与电子层数无关，C错误；
p原子轨道的能量随电子层序数的增大而增大，D正确。
3．对于钠原子的第二电子层的p轨道2px、2py、2pz间的差异，下列说法中正确的是（ ）
A．电子云形状不同
B．原子轨道的对称类型不同
C．电子的能量不同
D．电子云空间伸展方向不同
解析 2px、2py、2pz所表示的同一能级中的三个不同的原子轨道，其能量相同。
2px、2py、2pz的电子云，原子轨道都是纺锤形的，都是轴对称图形。
在空间伸展方向上不同，D项正确。
4．下列说法中正确的是（ ）
A．所有的电子在同一区域里运动
B．核外电子质量很小，在原子核外做高速运动
C．在离原子核较近的区域内运动的电子能量较高，在离原子核较远的区域内运动的电子能量较低
D．同一原子中，4s、4p、4d、4f所能容纳的电子数越来越多，但各原子轨道的能量大小相等
解析 在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动，A错误；
在多个电子的原子中，电子的能量是不相同的，在离原子核较近的区域内运动的电子能量较低，在离原子核较远的区域内运动的电子能量较高，C错误；
同一原子中，4s、4p、4d、4f所能容纳的电子数越来越多，但同一电子层中，E（4s）<
E（4p）<
E（4d）<
E（4f）,D错误。
5．回答下列问题：
（1）n＝2的电子层有________种类型的原子轨道，________种形状不同的电子云，有________个原子轨道，最多容纳________个电子。
（2）用相应的符号描述电子层序数为2的所有的原子轨道________________。
（3）基态K原子中，核外电子占据的最高电子层符号为________，占据该能层电子的电子云轮廓图的形状为________。
答案
（1）2 2 4 8
（2）2s、2px、2py、2pz （3）N 球形
解析
（1）第2电子层有s、p两种类型的原子轨道，有s、p2种形状不同的电子云，有2s、2px、2py、2pz4个原子轨道，每个轨道最多容纳2个电子，所以n＝2的电子层最多容纳8个电子。
（2）n＝2的原子轨道为2s、2px、2py、2pz。
（3）K原子核外有四个电子层，N层上只有一个电子，占据4s轨道，电子云轮廓图为球形。
[对点训练]
题组一 电子云及原子轨道的图形描述
1．（2018·
邢台市月考）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。
下列有关说法正确的是（ ）
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轨道呈球形，有无数对称轴
D．图1中的小黑点表示电子在核外所处的位置
【考点】电子云与原子轨道
【题点】电子云
答案 C
解析 电子云就是用小黑点疏密来表示空间各电子出现概率大小的一种图形，小黑点表示空间各电子出现的几率，A、D错误；
在界面内出现该电子的几率大于90%，界面外出现该电子的几率不足10%,B错误。
2．在1s、2px、2py、2pz轨道中，具有球形对称的是（ ）
A．1sB．2pxC．2pyD．2pz
答案 A
解析 1s轨道和2p轨道的图像分别为
由图像可看出，呈球形对称的为1s原子轨道。
3.根据2pz轨道电子云示意图（如图所示）判断，下列说法中错误的是（ ）
A．2pz轨道上的电子在空间出现的概率分布呈z轴对称
B．点密集的地方表明电子出现的机会大
C．电子先沿z轴正半轴运动，然后在负半轴运动
D．2pz轨道的形状为两个椭圆球
解析 观察2pz轨道电子云示意图发现，处于2pz轨道上的电子在空间出现的概率分布相对于z轴对称，电子主要在xy平面的上、下方出现，A正确；
电子云中的小黑点疏密程度代表电子出现的概率大小，所以点密集的地方表明电子出现的机会大，B正确；
在图中，电子出现的概率分布关于z轴对称，电子云并不是电子的真实运动轨迹，C错误；
2pz轨道电子云形状为两个椭圆球，而不是面，D正确。
题组二 电子层与原子轨道
4．下列电子层中，包含有f轨道的是（ ）
A．K电子层B．L电子层
C．M电子层D．N电子层
解析 K电子层只含有1s轨道；
L电子层含有2s、2p两种轨道；
M电子层含有3s、3p、3d三种轨道；
N电子层含有4s、4p、4d、4f四种轨道。
根据原子轨道类型数等于电子层序数的关系规律，只有电子层序数≥4的电子层中才有f轨道。
所以，K、L、M电子层中均无f轨道。
5．原子核外电子是分层排布的，在不同电子层上运动的电子的能量不同，下列电子层上运动的电子能量最高的是（ ）
A．K层B．L层
C．M层D．N层
解析 原子核外电子是分层排布的，距离原子核越远能量越高，所以N层能量最高，故选D。
6．第N能层所含原子轨道类型、原子轨道数和最多容纳电子数分别为（ ）
A．3、9、18B．4、12、24
C．5、16、32D．4、16、32
解析 每一能层包含的原子轨道类型数等于该能层的序数，故第三能层包含s、p、d三种原子轨道，每类原子轨道所能容纳的最多电子数是其原子轨道数目的2倍，以s、p、d、f……排序的各类轨道可以容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的2倍，英文字母相同的原子轨道所能容纳的最多电子数相同。
第N能层含有4类原子轨道，16个原子轨道，容纳的最多电子数为32个。
7．在多电子原子中，轨道能量是由以下哪些因素决定（ ）
①电子层 ②轨道类型 ③电子云的伸展方向 ④电子自旋状态
A．①②B．①④C．②③D．③④
解析 轨道能量决定于电子层、轨道类型，而与电子云的伸展方向、电子的自旋状态无关。
8．符号3px所代表的含义是（ ）
A．px轨道上有3个电子
B．第三个电子层px轨道有3个伸展方向
C．px电子云有3个伸展方向
D．第三个电子层沿x轴方向伸展的p轨道
【题点】原子轨道
解析 3px中，3表示第三电子层，p原子轨道在三维空间的分布分别沿x、y、z三个方向，px表示沿x轴方向伸展的p轨道。
9．下列轨道上的电子在xy平面上出现的机会为零的是（ ）
A．3pzB．3pxC．3pyD．3s
解析 px和py在xy平面上，3pz轨道沿z轴方向伸展，垂直于xy平面，故该轨道上的电子不可能出现在xy平面上，s轨道电子云为球形，各个方向都有，故A符合题意。
题组三 原子核外电子运动状态描述方法
10．电子层序数为3时，该电子层的原子轨道数共有（ ）
A．4个B．7个C．8个D．9个
解析 电子层序数为3时，原子轨道有3s（1个原子轨道）、3p（3个伸展方向，即3个原子轨道）、3d（5个伸展方向，即5个原子轨道）共有9个原子轨道。
11．下列有关核外电子运动状态的说法正确的是（ ）
A．电子自旋就是电子围绕轴“自转”
B．原子轨道可用来描述核外电子的运动状态
C．第二电子层有自旋相反的两个轨道
D．原子轨道可用来描述核外电子的运动轨迹
解析 电子的自旋表示处于同一原子轨道上电子的量子化运动，自旋不是“自转”；
原子轨道可用来描述原子中单个电子的空间运动状态，它只能描述核外电子高频出现的“区域”，而不是核外电子运动的轨迹；
第二电子层有四个轨道，分别为2s、2px、2py、2pz。
综上所述，B项正确。
12．以下对核外电子运动状况的描述正确的是（ ）
A．电子层序数越大，s轨道上电子的主要运动区域越小
B．在同一原子轨道上运动的电子，其运动状态肯定不同
C．电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定的轨道上高速旋转
D．能量低的电子只能在s轨道上运动，能量高的电子总是在f轨道上运动
解析 电子层序数越大，电子离原子核越远，则电子的运动区域越大，A错误；
同一轨道上最多排2个电子，两个电子的自旋方向不同，其运动状态肯定不同，B正确；
电子运动不是围绕原子核在固定的轨道上高速旋转，只是在某个区域出现的概率大些，C错误；
能量高的电子也可以在s轨道上运动，如7s轨道上的电子能量也很高，比4f能量还高，D错误。
[综合强化]
13．下图是s轨道、p轨道的原子轨道图，试回答下列问题：
（1）s能级的原子轨道呈______形，每个s能级有______个原子轨道；
p能级的原子轨道呈______形，每个p能级有______个原子轨道。
（2）s原子轨道、p原子轨道的能量与________有关，________越大，原子轨道的能量越大。
答案
（1）球 1 纺锤 3
（2）电子层序数 电子层序数
14．比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低。
（1）1s,3d
（2）3s,3p,3d （3）2p,3p,4p
答案
（1）1s＜3d
（2）3s＜3p＜3d （3）2p＜3p＜4p
解析 在多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子轨道能量的高低存在如下规律：
①相同电子层上原子轨道能量的高低：
ns＜np＜nd＜nf。
②形状相同的原子轨道能量的高低：
1s＜2s＜3s＜4s……
③电子层和形状相同的原子轨道的能量相等，如2px、2py、2pz轨道的能量相等。
15．
（1）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。
（2）对于排布在2s轨道上的电子，不能确定的是_____________________________。
a．电子所在的电子层
b．电子的自旋方向
c．电子云的形状
d．电子云的伸展方向
（3）O2－核外电子占有的原子轨道数目为________。
答案
（1）电子云
（2）b （3）5
解析
（1）电子在原子核外出现的概率密度分布通常用电子云来形象化地描述。
（2）排布在2s轨道上的电子，在第2电子层的s轨道上，s能级的电子云形状为球形，不能确定电子的自旋方向。
（3）O2－核外有10个电子，每个原子轨道最多容纳2个电子，故共占据5个原子轨道。
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