化学选择性必修2第一节 原子结构优秀复习练习题

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第三课时 电子云与原子轨道 泡利原理、洪特规则、能量最低原理
【学习目标】1.了解核外电子运动、电子云轮廓图和核外电子运动的状态 。
2. 了解泡利原理和洪特规则，会书写和说明1-36号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式
【学习重点】泡利原理和洪特规则在轨道表示式书写中的应用
【学习难点】电子的运动状态和电子云轮廓图
【课前预习】
旧知回顾：
1、能级能量大小的判断方法：
①先看能层，一般情况下，能层序数越大，能量越 高 ；
再看同一能层各能级的能量顺序为：E(ns) < E(np) < E(nd) < E(nf) ……
②不同能层中同一能级，能层序数越大，能量越 高 。
③不同原子同一能层，同一能级的能量大小 不同 。
2、构造原理示意图中，从1s至5s电子的排布顺序： 1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s
新知预习：
1、电子云：由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云
2、原子轨道：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道
3、泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反，这个原理被称为泡利原
理（也称为泡利不相容原理）
4、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，称为洪特规则
5、能量最低原理：在构建基态原子时，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，这就是能量最低原理
【课中探究】
情景导入：通过刚才的视频，我们发现，电子的运动状态是很复杂的，那么电子到底是如何运动的，视频中提到的电子构成的概率云，自旋又指的是什么，通过今天的学习，我们就能解决这些问题。
一、电子云与原子轨道
任务一、了解电子云的相关内容
【学生活动】阅读教材P12第1-4自然段，了解电子云，回答下列问题：
1、概率密度的表达式及相关物理量的含义？
用P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积，则 称为概率密度，用ρ
表示。
2、电子云的概念？
由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。
3、电子云与概率密度的关系？
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。
4、电子云中的小点与概率密度的关系？
电子云图中小点越密，表示电子出现的概率越大。
任务二、认识电子云轮廓图
【学生活动】阅读教材P12第5，6自然段，和P13第1，2自然段，了解电子云轮廓图的内容，回答下列问题：
1、绘制电子云轮廓图的目的？
表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。
2、绘制电子云轮廓图的方法？
把电子在原子核外空间出现概率P=90%的空间圈出来
3、s、p电子云轮廓图的形状？
s——球形，p——哑铃状
4、p电子云轮廓图有几种，如何表示，什么关系？
3种，px、py、pz，px、py、pz相互垂直
5、电子云轮廓图的大小与能层序数的关系及产生这种变化的原因？
关系：同一原子的能层越高，电子云的半径越大
原因：随着能层序数的增大，电子的能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展。
【对应训练1】下列说法中正确的是（ ）
A.电子云通常是用小黑点来表示电子的多少
B.能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动
C.处于最低能量状态的原子叫基态原子
D.电子仅由激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
【答案】C
【解析】电子云是用小黑点表示电子在核外空间某处出现的概率，小黑点的疏密表示出现概率的大小，A错误；通常能量低的电子在离核近的区域运动，能量高的电子在离核远的区域运动，B错误；基态原子的能量最低，C正确；电子由基态跃迁到激发态，或由激发态跃迁到基态，都会产生原子光谱，D错误。
【对应训练2】下列关于电子云的叙述中不正确的是（ ）
A.电子云是用小黑点的疏密程度来表示电子在核外空间出现概率大小的图形
B.电子云实际上是电子运动形成的类似云一样的图形
C.电子云图说明离核越近，电子出现概率越大；离核越远，电子出现概率越小
D.能级类别不同，电子云的形态也不一样
【答案】B
【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，而不是电子的实际运动轨迹。人们常用小黑点的疏密程度来表示电子在原子核外空间出现概率的大小。从电子云图中可以看出，离核越近，电子出现概率越大；离核越远，电子出现概率越小。
【对应训练3】下列关于1s电子在原子核外出现的概率分布图，也称电子云示意图(如图所示)
的有关说法中，正确的是（ ）
A.通常用小点来表示电子的多少，小点越密，电子数目越多
B.小点越密，单位体积内电子出现的机会越大
C.氢原子核外电子绕核做高速圆周运动
D.氢原子的电子云就是氢原子的核外电子分布图
【答案】B
【解析】电子云是一个统计学结果的形象描述。小点密度大表示单位体积内电子出现的概率大。取电子出现的概率P=90%的空间圈出来，形成电子云轮廓图。
任务三、探究原子轨道
【学生活动】阅读教材P14表1-2，小组讨论归纳，回答下列问题：
1、原子轨道的形状有哪些？
s轨道——球形，p轨道——哑铃形
2、同一能层，不同能级的原子轨道个数有什么规律？
s能级——1个，p能级——3个，d能级——5个，f能级——7个
3、不同能层，相同能级的原子轨道个数有什么规律？
不同能层，相同能级的原子轨道个数相同
4、原子轨道的个数由什么决定？
由能级决定
【思考题】1、同一能层不同能级的原子轨道，能量大小如何判断？
同一能层各能级的能量顺序为：E(ns)< E(np)