高中化學(xué) 第1章 原子結(jié)構(gòu) 第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表 第1課時(shí)課件 魯科版選修3-魯科版高二選修3化學(xué)課件

1、第1課時(shí)基態(tài)原子的核外電子排布第1章第2節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.了解基態(tài)原子的核外電子在原子軌道上的排布順序。2.掌握基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)律，會(huì)書寫136號(hào)元素原子的核外電子排布式和軌道表示式。3.學(xué)會(huì)利用電子排布式、軌道表示式正確表示核外電子排布。新知導(dǎo)學(xué)達(dá)標(biāo)檢測內(nèi)容索引新知導(dǎo)學(xué)1.能量最低原則能量最低原則(1)能量最低原理基態(tài)原子的核外電子在各個(gè)原子軌道上的排布方式應(yīng)使整個(gè)原子體系的能量 。(2)基態(tài)原子的核外電子在原子軌道上的排列順序：隨著原子核電荷數(shù)的遞增，絕大多數(shù)元素的原子核外電子排布遵循如圖所示順序。電子所排的能級(jí)順序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、 、4p

2、、5s、 、5p、6s、 、 、6p、7s，這是從實(shí)驗(yàn)得到的規(guī)律，適用于大多數(shù)基態(tài)原子的核外電子排布。一、基態(tài)原子的核外電子排布原則最低3d4d4f5d相關(guān)視頻2.泡利不相容原理泡利不相容原理泡利不相容原理的內(nèi)容：一個(gè)原子軌道中最多只能容納 個(gè)電子，而且這 個(gè)電子的自旋方向必須 (用“”“”表示)。例如，基態(tài)氦原子的軌道表示式為 。根據(jù)泡利不相容原理，可以獲得以下幾個(gè)重要結(jié)論：(1)每一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子只能有 個(gè)。(2)由于每一個(gè)原子軌道包括兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以每一個(gè)原子軌道最多只能容納 自旋方向 的電子。兩相反兩一兩個(gè)相反(3)因?yàn)閟，p，d，f能級(jí)的原子軌道數(shù)分別為 , , , 個(gè)，所以s，

3、p，d，f各原子軌道分別最多能容納 , , , 個(gè)電子。(4)每個(gè)電子層中原子軌道的總數(shù)為 個(gè)，因此，每個(gè)電子層最多能容納 個(gè)電子。3.洪特規(guī)則洪特規(guī)則(1)對(duì)于基態(tài)原子，電子在能量相同的軌道上排布時(shí)，應(yīng)盡可能分占_ 并且自旋方向 。這就是洪特規(guī)則。如碳原子的軌道表示式不是 ，而是 。2 6 10 14n22n2不同的軌道相同1 3 57(2)能量相同的原子軌道在 (如p6和d10)、 (如p3和d5)和_(如p0和d0)狀態(tài)時(shí)，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。這稱為洪特規(guī)則特例。如下列基態(tài)原子的電子排布式的書寫：錯(cuò)誤正確鉻原子1s22s22p63s23p63d44s2_銅原子1s22s22p63

4、s23p63d94s2_全充滿半充滿全空1s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s1原子核外電子排布要遵循三個(gè)原則原子核外電子排布要遵循三個(gè)原則(1)能量最低原則：電子在原子軌道上的排布要盡可能地使原子的能量最低。(2)泡利不相容原理：每個(gè)原子軌道中最多只能容納兩個(gè)電子且這兩個(gè)電子的自旋方向必須相反(同一原子中不可能有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子)。(3)洪特規(guī)則：當(dāng)電子排布在相同能量的不同軌道時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相同。提醒提醒基態(tài)原子核外電子排布必須同時(shí)遵循核外電子排布三原則。歸納總結(jié)歸納總結(jié)例例1“各能級(jí)最多容納的電子數(shù)是該能級(jí)原子

5、軌道數(shù)的兩倍”，支撐這一結(jié)論的理論是 A.構(gòu)造原理 B.泡利不相容原理C.洪特規(guī)則 D.能量最低原理解析解析根據(jù)泡利不相容原理，每個(gè)原子軌道中最多能容納2個(gè)自旋狀態(tài)相反的電子，所以每個(gè)能級(jí)最多能容納的電子數(shù)是該能級(jí)原子軌道數(shù)的2倍，選項(xiàng)B符合題意。答案解析例例2若以E(nl)表示某能級(jí)的能量，以下各式中正確的是 A.E(5s)E(4f)E(4s)E(3d)B.E(3d)E(4s)E(3p)E(3s)C.E(4s)E(3s)E(2s)E(4s)E(4f)E(3d)解析解析根據(jù)構(gòu)造原理，各能級(jí)能量的大小順序由低到高為1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s，A項(xiàng)和D項(xiàng)正確順序?yàn)镋(4f

6、)E(5s)E(3d)E(4s)；對(duì)于不同能層的相同能級(jí)，能層序數(shù)越大，能量越高，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案解析例例3在能量相同的d軌道中電子排布成 ，而不排布成解析解析洪特規(guī)則是指當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，且自旋方向相同。答案解析，最直接的依據(jù)是 A.能量最低原則 B.泡利不相容原理C.原子軌道能級(jí)圖 D.洪特規(guī)則書寫基態(tài)原子的軌道表示式時(shí)，要兼顧三條原則，不能顧此失彼，防止出現(xiàn)以下錯(cuò)誤：違反泡利不相容原理： ；違反洪特規(guī)則： 或 ；違反能量最低原則： 。易錯(cuò)警示1.電子排布式電子排布式(1)價(jià)電子定義：與元素的 密切相關(guān)的 軌道上的電子，稱為價(jià)電子。規(guī)

7、律：主族元素價(jià)電子數(shù) 主族族序數(shù)。二、原子核外電子排布的表示方法化學(xué)性質(zhì)外層等于(2)按要求填表： 電子排布式價(jià)電子排布式S_Ca_Fe_Cu_Ge_1s22s22p63s23p41s22s22p63s23p64s21s22s22p63s23p63d64s21s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p63d104s24p23s23p44s23d64s23d104s14s24p22.軌道表示式軌道表示式(1)用一個(gè)小圓圈(或方框)表示一個(gè)原子軌道，在圓圈(或方框)內(nèi)用箭頭“”或“”標(biāo)明原子核外電子排布的式子稱為軌道表示式。以鋁原子為例，軌道表示式中各符號(hào)、數(shù)字的意義為

8、(2)寫出下列原子的軌道表示式：O： ；Na： 。(3)在軌道表示式中也可以用方框表示一個(gè)原子軌道，如Na： 。3.原子結(jié)構(gòu)示意圖原子結(jié)構(gòu)示意圖(1)原子結(jié)構(gòu)簡(示意)圖：圓圈內(nèi)數(shù)字表示質(zhì)子數(shù)，弧線表示電子層，弧線內(nèi)數(shù)字表示該電子層中的電子數(shù)。(2)寫出下列原子或離子的結(jié)構(gòu)示意圖：K： ；Fe： ；Mg2： ；Cl： 。歸納總結(jié)歸納總結(jié)(1)主族元素原子的最外層電子稱為價(jià)電子。過渡元素原子的價(jià)電子一般包括最外層的s電子和次外層的d電子，有的還包括倒數(shù)第三層的f電子。(2)電子排布式書寫注意問題雖然電子排布是遵循能量最低原則的，但書寫電子排布式時(shí)應(yīng)按照電子層的順序書寫。如鐵原子的電子排布式是1s

9、22s22p63s23p63d64s2，而不寫作1s22s22p63s23p64s23d6。簡化電子排布式為避免電子排布式書寫繁瑣，可把內(nèi)層電子排布達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分用相應(yīng)稀有氣體的元素符號(hào)外加“”表示。如S：Ne3s23p4，Ca：Ar4s2，F(xiàn)e：Ar3d64s2，Ge：Ar3d104s24p2。離子的電子排布式原子轉(zhuǎn)化為離子有兩種情況：一是由原子失去電子轉(zhuǎn)化為陽離子，失電子的順序與電子填入的順序有所不同，失電子時(shí)，首先失去的是最外電子層上的電子，同層則按能級(jí)由高到低失電子；二是由原子得到電子轉(zhuǎn)化為陰離子，得到的電子填入原子軌道的順序與基態(tài)原子電子的排布順序相同。特殊原子的電子排布式有

10、少數(shù)元素的基態(tài)原子的電子排布對(duì)于構(gòu)造原理有1個(gè)電子的偏差。因?yàn)槟芰肯嗤脑榆壍涝谌錆M(如p6和d10)、半充滿(如p3和d5)和全空(如p0和d0)狀態(tài)時(shí)，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。提醒提醒元素原子的價(jià)電子排布式不一定是最外層的電子排布式，主族元素的價(jià)電子排布式是最外層電子排布式，過渡元素的最外層是價(jià)電子，但有的內(nèi)層電子也是價(jià)電子，如Fe原子價(jià)電子排布式為3d64s2。例例4下列有關(guān)核外電子排布式或軌道表示式不正確的是 A.24Cr的電子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1B.K的簡化電子排布式：Ar4s1C.N原子的軌道表示式： D.S原子的軌道表示式：解析解析S原子的軌

11、道表示式違反了洪特規(guī)則，正確的應(yīng)是 。答案解析例例5按要求寫出電子排布式、原子結(jié)構(gòu)示意圖或軌道表示式。(1)基態(tài)Cu的電子排布式：_。解析解析基態(tài)Cu原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，失去1個(gè)電子所得Cu的電子排布式為1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10。答案解析1s22s22p63s23p63d10(或Ar3d10)(2)基態(tài)P原子的價(jià)電子排布式：_。3s23p3解析解析P原子最外層為第三層，且有5個(gè)電子，所以其價(jià)電子排布式為3s23p3。 (3)17Cl的軌道表示式：_。解析解析Cl的電子排布式為1s22s22p63s23p5，軌道表示式為 。

12、(4)第4周期中最外層僅有1個(gè)電子的所有基態(tài)原子的電子排布式：_。Ar4s1、Ar3d54s1、Ar3d104s1解析解析第4周期最外層只有1個(gè)電子的最外層電子排布式為4s1，此時(shí)3s、3p應(yīng)已填滿，3d軌道可能全空、半充滿或全充滿，即其電子排布式為Ar4s1、Ar3d54s1、Ar3d104s1。答案解析(1)電子排布式的書寫順序與核外電子進(jìn)入軌道的順序不同。電子排布式的書寫順序按電子層由里到外和s、p、d的順序，而核外電子進(jìn)入軌道的順序按照基態(tài)原子在原子軌道上的排布順序。(2)基態(tài)原子失電子時(shí)，由外層向里層，同層則按能級(jí)由高到低順序失電子。如Cr(Ar3d54s1)Cr3(Ar3d3)易錯(cuò)

13、警示學(xué)習(xí)小結(jié)達(dá)標(biāo)檢測1.以下表示氦原子結(jié)構(gòu)的化學(xué)用語中，對(duì)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述最詳盡的是 A. B. C.1s2 D. 12345答案解析解析解析A項(xiàng)只能表示最外層電子數(shù)；B項(xiàng)只表示核外的電子分層排布情況；C項(xiàng)具體到各能層的電子數(shù)；而D項(xiàng)包含了能層數(shù)、能級(jí)數(shù)以及軌道內(nèi)電子的自旋方向，故該項(xiàng)正確。62.以下電子排布式表示基態(tài)原子電子排布的是 A.1s22s22p63s13p3B.1s22s22p63s23p63d104s14p1C.1s22s22p63s23p63d24s1D.1s22s22p63s23p63d104s24p1答案解析12345解析解析基態(tài)核外電子排布應(yīng)該是1s22s22p63s23

14、p2，A錯(cuò)誤；基態(tài)核外電子排布應(yīng)該是1s22s22p63s23p63d104s2，B錯(cuò)誤；基態(tài)核外電子排布應(yīng)該是1s22s22p63s23p63d14s2，C錯(cuò)誤； 1s22s22p63s23p63d104s24p1符合原子核外電子排布規(guī)律，D正確。63.下列微粒的核外電子的表示方法中正確的是 A.碳原子的軌道表示式： B.磷原子價(jià)電子軌道表示式： C.鉻原子的價(jià)電子排布式：3d44s2D.Fe2的電子排布式：1s22s22p63s23p63d44s2答案解析123456解析解析A項(xiàng)表示C原子的軌道表示式，正確；B項(xiàng)不符合洪特規(guī)則；C項(xiàng)不符合洪特規(guī)則特例，應(yīng)為3d54s1；D項(xiàng)Fe2應(yīng)為Fe原

15、子失去4s上的兩個(gè)電子，而不是失去3d上的兩個(gè)電子，應(yīng)為1s22s22p63s23p63d6。1234564.已知元素X的原子最外層電子排布式為nsn1npn2，則X元素的原子序數(shù)為 A.9 B.10 C.17 D.18答案解析12345解析解析n12，則n3，即最外層電子排布式為3s23p5，為氯元素。65.下列軌道表示式所表示的元素原子中，能量處于最低狀態(tài)的是 12345答案解析6解析解析要使各原子能量處于最低狀態(tài)(即基態(tài))，核外電子必須遵循三大原則進(jìn)行排布。A項(xiàng)中2s軌道沒有排滿電子就排在了2p軌道上，顯然能量不是最低的；B項(xiàng)中2p軌道上的電子排布不符合洪特規(guī)則，三個(gè)電子各占一個(gè)p軌道且

16、自旋狀態(tài)相同時(shí)，能量最低；C項(xiàng)中2p3為半充滿狀態(tài)，能量最低；D項(xiàng)中2p軌道未排滿就排3s軌道，能量不是最低的。故正確答案為C。1234566.(1)下列原子或離子的電子排布正確的是_(填序號(hào)，下同)，違反能量最低原則的是_，違反洪特規(guī)則的是_，違反泡利不相容原理的是_。Ca2：1s22s22p63s23p6F：1s22s23p6P： Cr：1s22s22p63s23p63d44s2Fe：1s22s22p63s23p63d64s2Mg2：1s22s22p6C： 12345答案解析6解析解析根據(jù)核外電子排布規(guī)律，中錯(cuò)誤在于電子排完2s軌道后應(yīng)排2p軌道而不是3p軌道，正確的應(yīng)為1s22s22p6；中沒有遵循洪特規(guī)則電子在能量相同的軌道上排布時(shí)，應(yīng)盡可能分占不同的軌道并且自旋方向相同，最外層的軌道表達(dá)式應(yīng)為 ；中忽略了能量相同的原子軌道在半充滿狀態(tài)時(shí)，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定，正確的應(yīng)為1s22s22p63