1.1.2 構造原理與電子排布式高二化學（人教版2019選擇性必修2）

1、走進奇妙的化學世界2022-2023選擇性必修2第一章原子結構與性質(zhì)第一節(jié) 原子結構這就是Mg的核外電子排布式1s2 2s2 2p6 3s2請標出能層上的能級符號，并將能級上所含有的電子數(shù)標在能級符號的右上角【問題探究】 根據(jù)已有知識，試寫出K原子的可能電子排布式與原子結構示意圖？猜想一： +192 8 91s22s22p63s23p63d1 猜想二： +192 8 8 11s22s22p63s23p64s1 +122 8 2Mg 學習 目標第2課時 構造原理與電子排布式PART01PART02通過認識原子核外電子排布,能辨識原子核外電子的能層、能級分布及其能量的關系。了解原子結構的構造原理,

2、學會書寫基態(tài)原子的核外電子排布式。 以光譜學事實為基礎，從氫開始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入能級的順序稱為構造原理。 在多電子原子中，電子在能級上的排布順序：電子最先排布在能量低的能級上，然后依次排布在能量較高的能級上。1.含義： 一、構造原理【思考】：有何規(guī)律？每一行對應一個能層每一小圈對應一個能級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的順序2.示意圖76543214f1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p5p6p7p6d5d4d3d5f核外電子填充順序圖構造原理： 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能層后再開始填入下一個能層的。從第三能層開始，不同能層的能級出現(xiàn)“能級交錯” 現(xiàn)象。一般規(guī)律為：ns(n2)f(n1)dnp。構造原理中排布順序的實質(zhì)各能級的能量高低順序 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)能級符號該能級上排布的電子數(shù)Fe：1s22s22p63s23p63d64s2KLMN按能層次序書寫，按構造原理充入電子。KLM 二、電子排布式1.含義：將能級上所容納的電子數(shù)標在該能級符號右上角，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：先按構造原理從低到高排列； 后將同能層的能級移到一起。3.請寫出130號基態(tài)原子的電子排布式原子序數(shù)元素名稱元素符號 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能級交錯現(xiàn)象能級交錯從第三能層開始出現(xiàn)能級交錯現(xiàn)象，能級交

6、錯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能層后再開始填入下一個能層的，電子是按能量由低到高的順序填充的，這種現(xiàn)象被稱為能級交錯。源于光譜學事實1-36號元素基態(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不符合構造原理構造原理是被理想化的注 意思考與交流136號元素中是否都遵循構造原理？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。它們是否符合構造原理？1s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s1并不是所有基態(tài)原子的核外電子都符合構造原理。當p、d、f 能級處于全空、全充滿p6、d10、f14 或半充滿狀態(tài)p3、d5、f7 時，能量相對較

8、低，原子結構較穩(wěn)定。1-36號元素基態(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化為試寫出8號、14號、26號元素的簡化排布式嗎？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)層電子達到稀有氣體結構的部分，以相應稀有氣體元素符號外加方括號來表示。5.價層電子排布式 為突出化合價與電子排布的關系，將在化學反應中可能發(fā)生電子變動的能級稱為價電子層(簡稱價層)。通常元素周期表只給出價層電子排布。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會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能層的某一個能級上。 (3)原子失去電子時，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、還會進一步向里失去內(nèi)層電子。Cl 1s22s22p63s23p5 Cl 1s22s22p63s23p6Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 Fe2+ 1s22s22p63s23p63d6Fe3+ 1s22s22p63s23p63d5 電子排布式的書寫1簡單原子的電子排布式(1)按照構造原理將電子依次填充到能量逐漸升高的能級中。如(2)簡化電子排布式：把內(nèi)層電子達到稀有氣體結構的部分，以相應稀有氣體元素符號外加方括號來表示。如Na的核外電子排布式為1s22s22p63s1，其中第一、二電子層與Ne(1s22s22p6)的結構相同，所以其電子排布式可簡化為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小結電子排布式的書寫2復雜原子的電子排布式 對于較復雜的電子排布式，應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p、d、f能級處于全空、全充滿或半充滿狀態(tài)時

13、，能量相對較低，原子結構較穩(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】下列有關認識,正確的是()A.各能級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.各能層的能級都是從s能級開始至f能級結束C.各能層含有的能級數(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:(1)構造原理的含義。(2)能層與能級的組成及數(shù)量關系?！窘馕觥窟xA。根據(jù)構造原理,電子排布的能級順序為1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s各個能層的能級數(shù)等于能層的序數(shù);能級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能級開始,且能級數(shù)與能層序數(shù)相同,并非都含sf能級。(2)每個能層最多容納電子數(shù)是能層序數(shù)平方的二倍,但與實際填充的電子數(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能級應排5個電子;磷原子的3s能級應排2個電子,3p能級應排3個電子;寫電子排布式

15、時,應將同能層的能級移到一起。【典例3】下列基態(tài)原子或離子的電子排布式錯誤的是() A.Ca1s22s22p63s23p64s2 B.Mg2+1s22s22p6 C.F-1s22s22p5 D.Br1s22s22p63s23p63d104s24p5答案:C解析:Ca原子核外有20個電子，根據(jù)構造原理,其電子排布式為1s22s22p63s23p64s2，A項正確；Mg2+核外有10個電子，根據(jù)構造原理，其電子排布式為1s22s22p6，B項正確；F-核外有10個電子，根據(jù)構造原理，其電子排布式為1s22s22p6，C項錯誤；Br原子核外有35個電子，根據(jù)構造原理，其電子排布式為1s22s22p6

16、3s23p63d104s24p5，D項正確?！镜淅?】按要求填空:(1)根據(jù)構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,則其元素符號為_。(3)基態(tài)Ti2+中,電子占據(jù)的最高的能層符號為_,該能層有_個能級。(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。【解題指南】解答該題要注意以下三點:(1)最外層電子數(shù)不超過8(K層為最外層時最多容納2個電子)。(2)書寫電子式

17、時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)原子結構與元素在元素周期表中的位置之間的關系?！窘馕觥?1)L層有8個電子,則M層有4個電子,故A為硅。 當次外層為K層時,最外層電子數(shù)則為3,為硼;當次外層為L層時,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)價電子排布式可知該元素有4個電子層,最外層有7個電子,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)的最高能層符號為M,該能層有3s、3p、3d 3個能級。(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,寫出對應離子的電子排布式。如:O2-的電子排布式,先寫O原子的電子排