高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 原子结构模型第2课时课后作业题

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第2课时　量子力学对原子核外电子运动状态的描述
[核心素养发展目标]　1.知道描述原子核外电子运动状态的四个量子数的含义。2.理解用四个量子数描述原子核外电子的运动状态。3.了解原子轨道和电子云的含义。
一、原子轨道
1．电子层
(1)含义：使用量子数n所描述的电子运动状态。
(2)表示方法
n的取值
1
2
3
4
5
6
7
符号
K
L
M
N
O
P
Q
离核远近

能量高低


2.能级
当n相同时，电子所具有的能量可能不同，即同一电子层可分成不同的能级，当n＝x时，有x个能级，分别用符号s、p、d、f等表示。
如：(1)当n＝2时，有2个能级，符号分别为s、p；
(2)当n＝3时，有3个能级，符号分别为s、p、d；
(3)当n＝4时，有4个能级，符号分别为s、p、d、f。
3．原子轨道
(1)概念：原子中的单个电子的空间运动状态。
(2)n值所对应的能级和原子轨道的情况
n(电子层)
能级
原子轨道
取值
符号
符号
符号
数目
1
K
s
1s
1＝12
2
L
s
2s
1＋3＝22
p
2px、2py、2pz
3
M
s
3s
1＋3＋5＝32
p
3px、3py、3pz
d
3d
4
N
s
4s
1＋3＋5＋7＝42
p
4px、4py、4pz
d
4d
f
4f
……
……
……
……
……

结论：第n电子层上有 n个能级，有 n2个轨道。
4．自旋运动状态
处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态只有两种，分别用符号“↑”和“↓”表示。

(1)离核越近的电子，能量越低(　　)
(2)第三电子层有s、p共两个能级(　　)
(3)当电子层数n＝2时，有2s、2px、2py、2pz四个原子轨道(　　)
(4)各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7(　　)
(5)各电子层的能级都是从s能级开始至f能级结束(　　)
(6)处于s能级的电子能量一定比处于p能级的电子能量低(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)×

1．原子核外电子的运动状态决定因素有电子层、能级、原子轨道、自旋运动状态。Na原子核外有11个电子，有11种运动状态，即一个原子中不存在(填“存在”或“不存在”)运动状态相同的电子。
2．电子层数n＝5时，该层电子的空间运动状态有25种，原子轨道总数25个，s能级的表示符号为5s。
3．比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低。
(1)2s________3s；(2)2s________3d；(3)3p________3s；(4)3px________3pz。
答案　(1)2p
答案　B
解析　同一能级上各原子轨道的能量相同，3px＝3py，B错误。
7．下列电子层中，原子轨道的数目为4的是(　　)
A．K层 B．L层
C．M层 D．N层
答案　B
解析　电子层为n时，轨道数为n2，故可知该层为第二层即L层，B正确。
8．下列有关电子云的叙述中，正确的是(　　)
A．电子云形象地表示了电子在核外某处单位体积内出现的概率
B．电子云直观地表示了核外电子的数目
C．1s电子云界面图是一个球面，表示在这个球面以外，电子出现的概率为零
D．电子云是电子绕核运动形成的一团带负电荷的云雾
答案　A
解析　为了形象地表示电子在原子核外空间的分布状况，人们常用小点的疏密程度来表示电子在原子核外出现概率的大小；点密集的地方，表示电子出现的概率大；点稀疏的地方，表示电子出现的概率小，这就是电子云。1s电子云界面以外，电子出现的概率不为零，只是出现的概率很小。
9．(2019·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
答案　C
解析　电子云就是用小黑点的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。
二、不定项选择题
10．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轨道呈哑铃形，在空间有两个伸展方向
D．与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大
答案　D
解析　电子云仅表示电子在某一区域内出现的概率，并非原子核真被电子云雾所包裹，故A错误；原子轨道是电子出现的概率约为90%的空间轮廓，它表明电子在这一区域内出现的机会大，在此区域外出现的机会少，故B错误；p轨道在空间有x、y、z 3个伸展方向，故C错误。
11．下列有关原子核外电子的能量与运动状态的说法正确的是(　　)
A．在同一原子中，2p、3p、4p……能级的电子轨道数依次增多
B．在同一能级上运动的电子，其能量一定相同
C．在同一能级上运动的电子，其运动状态不相同
D．在同一原子中，1s、2s、3s、4s……能级的原子轨道的平均半径相同
答案　BC
解析　虽然s能级的原子轨道的形状都是球形，但按照1s、2s、3s、4s……的顺序，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，电子云向更大的空间扩展，原子轨道的平均半径逐渐增大，D项错误。
12．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
答案　D
解析　2px、2py、2pz所表示的是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，原子轨道都是哑铃形的，都是轴对称图形；在空间伸展方向上不同，D项正确。
13.观察2pz轨道电子云示意图(如图所示)，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概率小
C．电子先沿z轴正半轴运动，然后沿其负半轴运动
D．2pz轨道的形状为两个椭圆球
答案　BC
解析　在图中，电子在空间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。
三、非选择题
14．(1)可正确表示原子轨道的是________(填字母)。
A．2s B．2d C．3p D．3f
(2)如图是s能级、p能级的原子轨道图，试回答问题：

①s能级的原子轨道呈______形，每个s能级有________个原子轨道；p能级的原子轨道分别相对于x、y、z轴________，每个p能级有________个原子轨道。
②s能级原子轨道、p能级原子轨道的半径与_______有关，_______越大，原子轨道半径越大。
答案　(1)AC　(2)①球　1　对称　3　②电子层数　电子层数
解析　(1)L电子层包括s、p能级，M电子层包括s、p、d能级，所以L层不存在2d轨道，M层不存在3f轨道，故选A、C。 (2)s轨道在三维空间分布呈球形，p轨道空间分布分别相对于x、y、z轴对称，原子轨道的半径与电子层数有关，并随电子层数的增大而增大。
15．回答下列问题：
(1)在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是________(填字母)。
a．最易失去的电子能量最高
b．同一个电子层上的不同能级上的原子轨道，能量大小不同
c．p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量
d．在离核最近区域内运动的电子能量最低
(2)比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低。
①1s________3d；②3s________3p________3d；
③2p________3p________4p；④3px______3py______3pz。
(3)基态铝原子有________种不同运动状态的电子。
答案　(1)c　(2)①