1.1.2 構(gòu)造原理與電子排布式高二化學(xué)（人教版2019選擇性必修2）

1、走進(jìn)奇妙的化學(xué)世界2022-2023選擇性必修2第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)這就是Mg的核外電子排布式1s2 2s2 2p6 3s2請(qǐng)標(biāo)出能層上的能級(jí)符號(hào)，并將能級(jí)上所含有的電子數(shù)標(biāo)在能級(jí)符號(hào)的右上角【問題探究】 根據(jù)已有知識(shí)，試寫出K原子的可能電子排布式與原子結(jié)構(gòu)示意圖？猜想一： +192 8 91s22s22p63s23p63d1 猜想二： +192 8 8 11s22s22p63s23p64s1 +122 8 2Mg 學(xué)習(xí) 目標(biāo)第2課時(shí) 構(gòu)造原理與電子排布式PART01PART02通過認(rèn)識(shí)原子核外電子排布,能辨識(shí)原子核外電子的能層、能級(jí)分布及其能量的關(guān)系。了解原子結(jié)構(gòu)的構(gòu)造原理,

2、學(xué)會(huì)書寫基態(tài)原子的核外電子排布式。 以光譜學(xué)事實(shí)為基礎(chǔ)，從氫開始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入能級(jí)的順序稱為構(gòu)造原理。 在多電子原子中，電子在能級(jí)上的排布順序：電子最先排布在能量低的能級(jí)上，然后依次排布在能量較高的能級(jí)上。1.含義： 一、構(gòu)造原理【思考】：有何規(guī)律？每一行對(duì)應(yīng)一個(gè)能層每一小圈對(duì)應(yīng)一個(gè)能級(jí)各圓圈間連接線的方向表示隨核電荷數(shù)遞增而增加的電子填入能級(jí)的順序2.示意圖76543214f1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p5p6p7p6d5d4d3d5f核外電子填充順序圖構(gòu)造原理： 1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p； 規(guī)律 5s 4d 5p; 6s 4f 5d 6p；7

3、s 5f 6d 隨電荷數(shù)遞增，電子并不總是填滿一個(gè)能層后再開始填入下一個(gè)能層的。從第三能層開始，不同能層的能級(jí)出現(xiàn)“能級(jí)交錯(cuò)” 現(xiàn)象。一般規(guī)律為：ns(n2)f(n1)dnp。構(gòu)造原理中排布順序的實(shí)質(zhì)各能級(jí)的能量高低順序 鈣Ca 1s22s22p63s23p64s2鈣Ca想一想+20 第1層第2層第3層K層L層M層2882N層第4層Na：1s2 2s22p6 3s1能層序數(shù)能級(jí)符號(hào)該能級(jí)上排布的電子數(shù)Fe：1s22s22p63s23p63d64s2KLMN按能層次序書寫，按構(gòu)造原理充入電子。KLM 二、電子排布式1.含義：將能級(jí)上所容納的電子數(shù)標(biāo)在該能級(jí)符號(hào)右上角，并按照能層從左到右的順序排列

4、的式子叫電子排布式。2.書寫方法：先按構(gòu)造原理從低到高排列； 后將同能層的能級(jí)移到一起。3.請(qǐng)寫出130號(hào)基態(tài)原子的電子排布式原子序數(shù)元素名稱元素符號(hào) 電子排布式K L M N O1氫H1s12氦He1s23鋰Li1s2 2s14鈹Be1s2 2s25硼B(yǎng)1s2 2s22p16碳C1s2 2s22p27氮N1s2 2s22p38氧O1s2 2s22p41-36號(hào)元素基態(tài)原子的電子排布式原子序數(shù)元素名稱元素符號(hào)電子排布式K L M N O9氟F1s2 2s22p510氖Ne1s2 2s22p611鈉Na1s2 2s22p6 3s112鎂Mg1s2 2s22p6 3s213鋁Al1s2 2s22p

5、6 3s23p114硅Si1s2 2s22p6 3s23p215磷P1s2 2s22p6 3s23p316硫S1s2 2s22p6 3s23p41-36號(hào)元素基態(tài)原子的電子排布式原子序數(shù)元素名稱元素符號(hào)電子排布式K L M N O17氯Cl18氬Ar19鉀K 20鈣Ca 21鈧Sc22鈦Ti 4s1 4s2 4s2 3d11s2 2s22p6 3s23p51s2 2s22p6 3s23p61s2 2s22p6 3s23p61s2 2s22p6 3s23p61s2 2s22p6 3s23p61s2 2s22p6 3s23p63d2 4s2能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象能級(jí)交錯(cuò)從第三能層開始出現(xiàn)能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象，能級(jí)交

6、錯(cuò)排列的順序即電子能量由低到高的順序，即EnsE(n-2)fE(n-1)dEnp隨著電荷數(shù)遞增，電子并不總是填滿一個(gè)能層后再開始填入下一個(gè)能層的，電子是按能量由低到高的順序填充的，這種現(xiàn)象被稱為能級(jí)交錯(cuò)。源于光譜學(xué)事實(shí)1-36號(hào)元素基態(tài)原子的電子排布式原子序數(shù)元素名稱元素符號(hào)電子排布式K L M N O23釩V24鉻Cr25錳Mn26鐵Fe27鈷Co28鎳Ni29銅Cu30鋅Zn1s2 2s22p6 3s23p63d3 4s21s2 2s22p6 3s23p63d4 4s23d5 4s11s2 2s22p6 3s23p63d5 4s21s2 2s22p6 3s23p63d6 4s21s2 2s

7、22p6 3s23p63d7 4s21s2 2s22p6 3s23p63d8 4s21s2 2s22p6 3s23p63d9 4s23d10 4s11s2 2s22p6 3s23p63d10 4s2不符合構(gòu)造原理構(gòu)造原理是被理想化的注 意思考與交流136號(hào)元素中是否都遵循構(gòu)造原理？能否舉出具體的例子？從元素周期表中查出銅、銀、金的外圍電子層排布。它們是否符合構(gòu)造原理？1s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s1并不是所有基態(tài)原子的核外電子都符合構(gòu)造原理。當(dāng)p、d、f 能級(jí)處于全空、全充滿p6、d10、f14 或半充滿狀態(tài)p3、d5、f7 時(shí)，能量相對(duì)較

8、低，原子結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。1-36號(hào)元素基態(tài)原子的電子排布式原子序數(shù)元素名稱元素符號(hào)電子排布式K L M N O31鎵Ga32鍺Ge33砷As34硒Se35溴Br36氬Ar1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p11s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p21s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p31s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p41s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p51s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p64.簡(jiǎn)化電子排布式如：Na：1s22s22p63s1Ne3s1表示鈉的內(nèi)層電子排布與稀有氣體元素N

9、e的核外電子排布相同簡(jiǎn)化為試寫出8號(hào)、14號(hào)、26號(hào)元素的簡(jiǎn)化排布式嗎？O：He2s22p4 Si：Ne3s23p2Fe:Ar3d64s2 為了避免電子排布式過于繁瑣，我們可以把內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分，以相應(yīng)稀有氣體元素符號(hào)外加方括號(hào)來表示。5.價(jià)層電子排布式 為突出化合價(jià)與電子排布的關(guān)系，將在化學(xué)反應(yīng)中可能發(fā)生電子變動(dòng)的能級(jí)稱為價(jià)電子層(簡(jiǎn)稱價(jià)層)。通常元素周期表只給出價(jià)層電子排布。Li 1s22s1 He 2s1 O 1s22s22p4 He 2s22p4 F 1s22s22p5 He 2s22p5Si 1s22s22p63s23p2 Ne 3s23p2 P 1s22s22p63s

10、23p3 Ne 3s23p3K 1s22s22p63s23p64s1 Ar 4s1 Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 Ar 3d54s1 Zn 1s22s22p63s23p63d104s2 Ar 3d104s2 2s12s22p4 2s22p53s23p23s23p34s13d54s13d104s2 6.離子的電子排布式(1)判斷該原子變成離子時(shí)會(huì)得到或失去的電子數(shù)。(2)原子得到電子形成陰離子，則得到的電子填充在最外一個(gè)能層的某一個(gè)能級(jí)上。 (3)原子失去電子時(shí)，總是從最外的能層失去電子，即失去電子的順序是由外向里。一般來說，主族元素只失去它們的最外層電子，而副族和族元素可能

11、還會(huì)進(jìn)一步向里失去內(nèi)層電子。Cl 1s22s22p63s23p5 Cl 1s22s22p63s23p6Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 Fe2+ 1s22s22p63s23p63d6Fe3+ 1s22s22p63s23p63d5 電子排布式的書寫1簡(jiǎn)單原子的電子排布式(1)按照構(gòu)造原理將電子依次填充到能量逐漸升高的能級(jí)中。如(2)簡(jiǎn)化電子排布式：把內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分，以相應(yīng)稀有氣體元素符號(hào)外加方括號(hào)來表示。如Na的核外電子排布式為1s22s22p63s1，其中第一、二電子層與Ne(1s22s22p6)的結(jié)構(gòu)相同，所以其電子排布式可簡(jiǎn)化為Ne3s1；K的核外電子排布式

12、為1s22s22p63s23p64s1或Ar4s1。微粒電子排布式微粒電子排布式C1s22s22p2Ne1s22s22p6Cl1s22s22p63s23p5K1s22s22p63s23p64s1小結(jié)電子排布式的書寫2復(fù)雜原子的電子排布式 對(duì)于較復(fù)雜的電子排布式，應(yīng)先按能量從低到高排列，然后將同一層的電子移到一起。 如 26Fe ：先按能量從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d6，然后將同一層的移到一起，即該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，簡(jiǎn)化為Ar3d64s2。電子排布式的書寫3特殊原子的核外電子排布式當(dāng)p、d、f能級(jí)處于全空、全充滿或半充滿狀態(tài)時(shí)

13、，能量相對(duì)較低，原子結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。(1)24Cr的電子排布式的書寫半充滿(2)29Cu的電子排布式的書寫全充滿【典例1】下列有關(guān)認(rèn)識(shí),正確的是()A.各能級(jí)s、p、d、f可容納的電子數(shù)按順序分別為1、3、5、7的二倍B.各能層的能級(jí)都是從s能級(jí)開始至f能級(jí)結(jié)束C.各能層含有的能級(jí)數(shù)為n-1D.各能層含有的電子數(shù)為2n2【解題指南】解答本題要注意以下兩點(diǎn):(1)構(gòu)造原理的含義。(2)能層與能級(jí)的組成及數(shù)量關(guān)系?！窘馕觥窟xA。根據(jù)構(gòu)造原理,電子排布的能級(jí)順序?yàn)?s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s各個(gè)能層的能級(jí)數(shù)等于能層的序數(shù);能級(jí)s、p、d、

14、f可容納的電子數(shù)按順序分別為1、3、5、7的二倍;各能層最多含有的電子數(shù)為2n2?！菊`區(qū)警示】(1)任一能層,都是從s能級(jí)開始,且能級(jí)數(shù)與能層序數(shù)相同,并非都含sf能級(jí)。(2)每個(gè)能層最多容納電子數(shù)是能層序數(shù)平方的二倍,但與實(shí)際填充的電子數(shù)不一定相同?！镜淅?】下列基態(tài)原子的電子排布式，書寫正確的是()A.9F:1s22s22p6B.15P:1s22s22p63s33p2C.21Sc:1s22s22p63s23p64s23d1D.35Br:1s22s22p63s23p63d104s24p5答案:D解析:氟原子2p能級(jí)應(yīng)排5個(gè)電子;磷原子的3s能級(jí)應(yīng)排2個(gè)電子,3p能級(jí)應(yīng)排3個(gè)電子;寫電子排布式

15、時(shí),應(yīng)將同能層的能級(jí)移到一起?！镜淅?】下列基態(tài)原子或離子的電子排布式錯(cuò)誤的是() A.Ca1s22s22p63s23p64s2 B.Mg2+1s22s22p6 C.F-1s22s22p5 D.Br1s22s22p63s23p63d104s24p5答案:C解析:Ca原子核外有20個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理,其電子排布式為1s22s22p63s23p64s2，A項(xiàng)正確；Mg2+核外有10個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理，其電子排布式為1s22s22p6，B項(xiàng)正確；F-核外有10個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理，其電子排布式為1s22s22p6，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Br原子核外有35個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理，其電子排布式為1s22s22p6

16、3s23p63d104s24p5，D項(xiàng)正確。【典例4】按要求填空:(1)根據(jù)構(gòu)造原理寫出下列基態(tài)原子或離子的核外電子排布式。A元素原子核外M層電子數(shù)是L層電子數(shù)的一半:_。B元素原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的1.5倍:_?；鶓B(tài)Ni2+、Fe3+、S2-的電子排布式分別為_、_、_(2)某元素的最外層電子排布式是4s24p5,則其元素符號(hào)為_。(3)基態(tài)Ti2+中,電子占據(jù)的最高的能層符號(hào)為_,該能層有_個(gè)能級(jí)。(4)寫出基態(tài)砷原子的電子排布式_,砷位于元素周期表中_周期第_族?！窘忸}指南】解答該題要注意以下三點(diǎn):(1)最外層電子數(shù)不超過8(K層為最外層時(shí)最多容納2個(gè)電子)。(2)書寫電子式

17、時(shí)按照能層由低到高的順序書寫,不能按電子的填充順序書寫。(3)原子結(jié)構(gòu)與元素在元素周期表中的位置之間的關(guān)系?！窘馕觥?1)L層有8個(gè)電子,則M層有4個(gè)電子,故A為硅。 當(dāng)次外層為K層時(shí),最外層電子數(shù)則為3,為硼;當(dāng)次外層為L(zhǎng)層時(shí),最外層電子數(shù)為1.58=12,違背了排布規(guī)律,故不可能。 Ni的原子序數(shù)為28,根據(jù)構(gòu)造原理,基態(tài)Ni原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2,故Ni2+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d8;基態(tài)Fe原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,故Fe3+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5;硫原子序數(shù)為

18、16,基態(tài)硫原子的電子排布式為1s22s22p63s23p4,故S2-的電子排布式為1s22s22p63s23p6。(2)根據(jù)價(jià)電子排布式可知該元素有4個(gè)電子層,最外層有7個(gè)電子,位于元素周期表的第四周期第A族,為Br元素。(3)Ti的原子序數(shù)為22,基態(tài)Ti原子的電子排布式為Ar3d24s2,故基態(tài)Ti2+的電子排布式為Ar3d2,電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為M,該能層有3s、3p、3d 3個(gè)能級(jí)。(4)砷的原子序數(shù)為33,基態(tài)As原子的電子排布式為Ar3d104s24p3,位于第四周期第A族。答案:(1)1s22s22p63s23p2或Ne3s23p21s22s22p1或He2s22p11s22s22p63s23p63d8或Ar3d81s22s22p63s23p63d5或Ar3d51s22s22p63s23p6或Ne3s23p6(2)Br(3)M3(4)Ar3d104s24p3四A【方法規(guī)律】簡(jiǎn)單離子電子排布式的書寫先寫原子的電子排布式,然后再得失電子,寫出對(duì)應(yīng)離子的電子排布式。如:O2-的電子排布式,先寫O原子的電子排