【化學】2023-2024學年魯科版選擇性必修二 基態(tài)原子的核外電子排布 課件

第1課時基態(tài)原子的核外電子排布課程標準能結(jié)合能量最低原理、泡利不相容原理、洪特規(guī)則書寫常見元素(1～36號)基態(tài)原子的核外電子排布式和軌道表示式，并說明含義。

學法指導1.通過探討1～18號元素基態(tài)原子的核外電子排布，充分理解能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則。2．通過掌握基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)律，書寫1～36號元素基態(tài)原子的核外電子排布式、價電子排布式和軌道表示式，并能說明其含義。知識點一

基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)律1.電子排布規(guī)律規(guī)律內(nèi)容能量最低原理核外電子在原子軌道上排布時按軌道能量由____到____依次排列，使整個原子處于能量____的狀態(tài)泡利不相容原理一個原子軌道中最多只能容納兩個電子，且自旋狀態(tài)不同，用箭頭“____”或“____”表示洪特規(guī)則對于基態(tài)原子，核外電子在能量相同的原子軌道上排布時，將盡可能分占_____________并且自旋狀態(tài)____低高最低↑↓不同的原子軌道相同2.原子核外電子排布表示方法電子排布式表示方法在ns、np、nd等各能級符號的右上角用數(shù)字表示出該能級中的________數(shù)目圖示電子電子層數(shù)電子數(shù)能級軌道表示式表示方法用__________________表示一個原子軌道，用箭頭“____”或“____”來區(qū)別自旋狀態(tài)不同的電子的式子圖示方框(或小圓圈、短線)↑

↓微點撥能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則并不是孤立的，而是相互聯(lián)系、相互制約的，也就是說，基態(tài)原子的核外電子在原子軌道上的排布要同時遵循這三個原則。其中，能量最低原理可敘述為在不違背泡利不相容原理的前提下，核外電子在各個原子軌道上的排布方式應使整個原子體系的能量最低。

×××√××2．下面表示鋰原子結(jié)構(gòu)的化學用語中，對核外電子運動狀態(tài)描述最詳盡的是(

)答案：D解析：Li為鋰的元素符號，沒有描述核外電子的運動狀態(tài)；

表示Li原子結(jié)構(gòu)示意圖，描述了核外電子是分層排布的；1s22s1為鋰原子的核外電子排布式，描述了核外電子的能層、能級；

為鋰原子的核外電子排布圖，描述了核外電子的能層、能級、原子軌道和自旋方向，故描述最詳盡的是D。知識點二19～36號元素基態(tài)原子的核外電子排布1.構(gòu)造原理基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排列順序2．核外電子排布式按照基態(tài)原子核外電子排布原則，請嘗試寫出19～36號元素K～Kr的基態(tài)原子的核外電子排布式。①K：______________

②Ca：______________③Sc：______________

④Ti：______________⑤V：______________

⑥Cr：______________⑦Mn：______________

⑧Fe：______________⑨Co：______________

⑩Ni：______________?Cu：______________

?Zn：______________?Ga：__________________?Ge：__________________?As：__________________?Se：__________________?Br：__________________?Kr：__________________1s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p64s21s22s22p63s23p63d14s21s22s22p63s23p63d24s21s22s22p63s23p63d34s21s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d54s21s22s22p63s23p63d64s21s22s22p63s23p63d74s21s22s22p63s23p63d84s21s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p63d104s21s22s22p63s23p63d104s24p11s22s22p63s23p63d104s24p21s22s22p63s23p63d104s24p31s22s22p63s23p63d104s24p41s22s22p63s23p63d104s24p51s22s22p63s23p63d104s24p63．洪特規(guī)則特例(1)判斷下列基態(tài)原子的電子排布式的正誤。①基態(tài)鉻原子：a．1s22s22p63s23p63d44s2(

)b．1s22s22p63s23p63d54s1(

)②基態(tài)銅原子：a．1s22s22p63s23p63d94s2(

)b.1s22s22p63s23p63d104s1(

)(2)洪特規(guī)則特例：能量相同的________在全充滿(如d10)、半充滿(如d5)和全空(如d0)狀態(tài)時，體系能量________，原子________。

×√×√原子軌道較低較穩(wěn)定微點撥離子的電子排布式的書寫流程離子的電子排布式在書寫時應以原子的電子排布式為基礎，首先根據(jù)構(gòu)造原理，寫出相應原子的電子排布式，再根據(jù)原子得失電子的情況作出相應的調(diào)整，寫出相應的離子的電子排布式。比如，鈉原子的電子排布式為1s22s22p63s1，當它失去一個電子時就變成鈉離子，其電子排布式就變?yōu)?s22s22p6。學思用1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)電子排布式1s22s22p63s23p64s3違反了泡利不相容原理。(

)(2)基態(tài)原子電子排布式1s22s22p63s23p63d5違反了能量最低原理。(

)(3)根據(jù)構(gòu)造原理，原子核外電子填充順序為1s2s2p3s3p3d4s4p……。(

)(4)基態(tài)鐵原子的價電子排布式為3d74s1。(

)(5)某原子的2p軌道：

。(

)(6)Cu＋的電子排布式為1s22s22p63s23p63d10。(

)√√×××√2．下列基態(tài)原子或離子的電子排布式或最外層電子的軌道表示式正確的是(

)A．K＋：1s22s22p63s23p6B．Al3＋：1s22s23p6C．P原子最外層電子的軌道表示式：

D．Cr：1s22s22p63s23p63d44s2答案：A解析：由核外電子排布規(guī)律知，電子排布2s軌道后應排2p軌道而不是3p軌道，正確的應為1s22s22p6，B項錯誤；違反洪特規(guī)則，正確的應為

，C項錯誤；忽略了能量相同的原子軌道在半充滿狀態(tài)時，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定，電子排布式應為1s22s22p22p63s23p63d54s1，D項錯誤。提升點一

基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)律1.能量最低原理(1)基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序：即電子所排的能級順序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……這一規(guī)律稱為構(gòu)造原理。(2)排列規(guī)律①一般規(guī)律：ns<np<nd<nf；1s<2s<3s<4s②電子層、能級不同時，原子中的價電子在外層分布時存在能級交錯現(xiàn)象。能級交錯規(guī)律：ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np2．泡利不相容原理的說明(1)在核外電子的排布中，排在同一軌道上的兩個電子自旋方向相反，自旋方向相同的電子，必然處于不同的軌道上?？梢岳斫鉃樵谕辉又?，不存在運動狀態(tài)完全相同的兩個電子，原子核外有幾個電子，就有幾種運動狀態(tài)。(2)每個電子層中原子軌道的總數(shù)為n2個，根據(jù)泡利不相容原理，每個電子層最多能容納2n2個電子。3．洪特規(guī)則的特例在同一能級上的電子排布為全充滿(如p6、d10、f14)、半充滿(如p3、d5、f7)和全空(如p0、d0、f0)狀態(tài)時，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定，這稱為洪特規(guī)則特例。如過渡元素中的Cr、Cu、Mo、Pd、Ag、Au等?；犹骄繂栴}1

若將鐵元素原子的電子排布式表示為1s22s22p63s23p63d8，不符合核外電子排布的哪個原則？

提示：不符合能量最低原理，由于3d大于4s所以應該先排4s再排3d軌道，因此電子排布式應該為1s22s22p63s23p63d64s2。問題2

若鋰原子的核外電子排布表示為

違背了哪一個原則？提示：違背了泡利不相容原理，s軌道上的兩個電子的自旋方向應該相反。問題3

為什么原子核外最外層的電子不超過8個？次外層不超過18個電子？提示：由于E(nd)＞E[(n＋1)s]，當ns和np軌道電子排滿時，多余的電子不是填入nd軌道，而是首先填入(n＋1)s軌道，因此最外層電子數(shù)不可能超過2＋6＝8。同理次外層由(n－1)s(n－1)p(n－1)d組成，所容納的電子數(shù)不大于2＋6＋10＝18。典例示范[典例1]下列對電子排布式或軌道表示式書寫的評價正確的是(

)答案：C解析：根據(jù)洪特規(guī)則，核外電子在能量相同的原子軌道上排布時，將盡可能分占不同的原子軌道且自旋方向相同，因此p軌道上兩個單電子應分占兩個軌道自旋方向相同，故A錯誤；同一軌道中的兩個電子運動方向應相反，違反了泡利不相容原理，不符合題意，B錯誤；因E(4s)＜E(3d)故Ca原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s2，選項違反了能量最低原理，符合題意，C正確；Br－的電子排布式：[Ar]3d104s24p6，正確，評價錯誤，D錯誤。素養(yǎng)訓練[訓練1]下列軌道表示式中，元素原子處于能量最低狀態(tài)的是(

)答案：A解析：A項軌道表示式符合能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則，其元素原子處于能量最低狀態(tài)，符合題意；B、D項軌道表示式中2s軌道上的1個電子均躍遷到2p軌道上，其對應的元素原子均處于激發(fā)態(tài)，能量較高，均不符合題意；C項軌道表示式中2p軌道上的3個電子盡可能分占不同的原子軌道且自旋狀態(tài)相同時，元素原子的能量最低，不符合題意。提升點二

原子核外電子排布表示方法原子結(jié)構(gòu)示意圖意義將每個電子層上的電子總數(shù)表示在原子核外的式子實例Na：

電子排布式意義用數(shù)字在能級符號右上角標明該能級上排布的電子數(shù)，這就是電子排布式實例K：1s22s22p63s23p64s1離子排布式意義元素原子得到電子或失去電子形成的離子的電子排布式實例K＋：1s22s22p63s23p6簡化電子排布式意義把內(nèi)層電子排布達到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分用相應稀有氣體的元素符號外加“[

]”表示實例K：[Ar]4s1軌道表示式意義每個方框都代表一個原子軌道，每個箭頭代表一個電子實例互動探究問題1

電子進入原子軌道的順序和電子排布式的書寫順序一致嗎？

提示：不完全一致。如果出現(xiàn)能級交錯現(xiàn)象。如E4s＜E3d，電子進入軌道的順序與電子排布式的書寫不一致。書寫電子排布式原則上把同一層的能級寫在一起，電子層低的能級寫在左邊，不能按電子填充順序?qū)憽栴}2

如何理解“對于ns和(n－1)d軌道都填有電子的原子，在許多情況下(n－1)d軌道的電子能量更低”？

提示：因為軌道能量ns＜(n－1)d，所以電子先填ns軌道再填(n－1)d軌道，但是這一順序不代表電子填充后在原子中各原子軌道的能級高低順序，多數(shù)填充后ns軌道能量比(n－1)d更低，因此基態(tài)原子失電子優(yōu)先失ns軌道上的電子，再失(n－1)d軌道上的電子。問題3

Fe2＋和Fe3＋的電子排布式如何表示？為什么Fe3＋的穩(wěn)定性大于Fe2＋的穩(wěn)定性？提示：Fe2＋電子排布式為1s22s22p63s23p63d6，F(xiàn)e3＋電子排布式為1s22s22p63s23p63d5。根據(jù)洪特規(guī)則特例，F(xiàn)e3＋的3d軌道處于半充滿狀態(tài)，更穩(wěn)定些。典例示范[典例2]已知某原子結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，下列有關說法正確的是(

)A．原子結(jié)構(gòu)示意圖中x＝2B．該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d44s2C．該原子3d軌道的電子排布圖為

D．該原子結(jié)構(gòu)中共有7個能級上有電子答案：D解析：由原子結(jié)構(gòu)示意圖可知，K層排滿時為2個電子，故x＝1，該元素為鉻，故A選項錯誤；根據(jù)洪特規(guī)則特例該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1，故B選項錯誤；鉻原子3d軌道上填充了5個電子，根據(jù)洪特規(guī)則，5個電子應分占5個軌道且自旋方向相同，故C選項錯誤；該原子結(jié)構(gòu)中共有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s7個能級上有電子，故D選項正確。素養(yǎng)訓練[訓練2]根據(jù)下列敘述寫出對應元素和基態(tài)原子核外電子排布式。(1)次外層d軌道全空，最外層有一個4s電子：_________________。(2)某元素＋3價離子和氬原子的電子排布相同：________________________。(3)某元素＋3價離子的3d軌道半充滿：_______________________。(4)某元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒有成對電子，只有一個未成對電子：______________________。K：1s22s22p63s23p64s1Sc：1s22s22p63s23p63d14s2Fe：1s22s22p63s23p63d64s2Cu：1s22s22p63s23p63d104s1解析：(1)為K元素，(2)為Sc元素，(3)為Fe元素，(4)為Cu元素。課

堂

總

結(jié)[知識導圖][誤區(qū)警示]書寫基態(tài)原子核外電子軌道表示式時的“四”注意1．不同電子層及能級類別的原子軌道的方框(或小圓圈)必須分開表示，同一電子層相同能級類別(能量相同)的原子軌道(簡并軌道)的方框(或小圓圈)相連書寫。2．當□或○中有2個電子時，它們的自旋狀態(tài)必須不同。3．軌道表示式的書寫順序要與相應的電子排布式順序一致，即按電子層順序書寫。有時畫出的能級上下錯落，以表示能量高低不同。4．切記軌道表示式中能級符號的右上角不能標記電子數(shù)，如Li：

。1．在d軌道中電子排布成

，而不排布成

，其最直接的根據(jù)是(

)A．能量最低原理

B．泡利不相容原理C．原子軌道構(gòu)造原理D．洪特規(guī)則答案：D解析：洪特規(guī)則表明，當電子排布在能量相同的不同軌道時，總是盡可能分占不同的軌道且自旋方向相同。2．下列各原子或離子的電子排布式不符合構(gòu)造原理的是(

)A．Ca2＋

1s22s22p63s23p6B．O1s22s22p4C．Cl－1s22s22p63s23p54s1D．Br1s22s22p63s23p63d104s