2023-2024學(xué)年蘇教版新教材選擇性必修二 專題2第一單元 原子核外電子的運動（第2課時） 學(xué)案

第2課時原子核外電子的排布[素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1．了解原子核外電子排布所遵循的原理，知道原子軌道能量順序。2．能用電子排布式表示1～36號元素原子的核外電子排布。3．知道原子核外電子在一定條件下會發(fā)生躍遷，了解其簡單應(yīng)用。一、原子核外電子的排布原理1．構(gòu)造原理電子是按順序填充的，填滿一個能級之后再填下一個能級，這種規(guī)律稱為構(gòu)造原理。2．構(gòu)造原理的三大內(nèi)容(1)能量最低原理原子核外電子先占據(jù)能量低的軌道，然后依次進入能量較高的軌道，這樣使整個原子處于能量最低的狀態(tài)。電子填充軌道的順序如圖：(2)泡利不相容原理每個原子軌道最多容納兩個自旋狀態(tài)不同的電子。s，p，d，f軌道的原子軌道數(shù)分別為1、3、5、7個，分別最多能容納2、6、10、14個電子。(3)洪特規(guī)則原子核外電子在能量相同的各個軌道上排布時，電子盡可能分占不同的原子軌道，且自旋狀態(tài)相同，這樣整個原子的能量最低?！炯磳W(xué)即練】1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)原子核外電子填充3p、3d、4s能級的順序為3p→4s→3d(√)(2)某基態(tài)原子部分核外電子的排布為3s24s2(×)學(xué)生用書第21頁(3)不是所有基態(tài)原子的核外電子排布均符合構(gòu)造原理(√)(4)構(gòu)造原理中的電子填入能級的順序，實質(zhì)是各能級能量由低到高的順序(√)二、核外電子排布的表示方法1．電子排布式(1)概念：將軌道上所排布的電子數(shù)標(biāo)注在該軌道符號右上角，并按照電子層從左到右的順序排列的式子。(2)表示方法(3)寫出下列原子的電子排布式：①16S：1s22s22p63s23p4；②20Ca：1s22s22p63s23p64s2；③26Fe：1s22s22p63s23p63d64s2。(4)為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，把內(nèi)層電子已達到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分寫成“原子實”，以相應(yīng)稀有氣體的元素符號外加方括號表示，得到簡化的電子排布式。上述四種原子的簡化電子排布式為①[Ne]3s23p4；②[Ar]4s2；③[Ar]3d64s2。(5)在簡化的電子排布式中，省去相應(yīng)的稀有氣體的元素符號后剩下的部分稱為外圍電子排布式。上述四種原子的外圍電子排布式為①3s23p4；②4s2；③3d64s2。2．軌道表示式(1)概念：將每一個原子軌道用一個方框表示，在方框內(nèi)標(biāo)明基態(tài)原子核外電子排布的式子稱為軌道表示式。(2)表示方法(3)寫出下列基態(tài)原子的軌道表示式①②【即學(xué)即練】2．下列軌道表示式中哪個是氧的基態(tài)原子()A[根據(jù)洪特規(guī)則，基態(tài)原子中，填入原子軌道的電子總是先單獨分占不同的軌道，且自旋狀態(tài)相同。]三、光譜與光譜分析1．光譜形成原因不同元素的原子電子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光。2．光譜分類學(xué)生用書第22頁3．光譜分析在現(xiàn)代化學(xué)中，人們可通過原子發(fā)射光譜和吸收光譜來檢測元素，稱為光譜分析?！炯磳W(xué)即練】3．對充有氖氣的霓虹燈管通電，燈管發(fā)出紅色光。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是()A．電子由能量較高的軌道向能量較低的軌道躍遷時以光的形式釋放能量B．電子由能量較低的軌道向能量較高的軌道躍遷時吸收除紅光以外的光線C．氖原子獲得電子后轉(zhuǎn)變成發(fā)出紅光的物質(zhì)D．在電流的作用下，氖原子與構(gòu)成燈管的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)答案：A一、原子核外電子的排布原理1．為什么基態(tài)氦原子的電子排布式是1s2而不是1s12s1?提示：氦原子核外有2個電子，根據(jù)能量最低原理和泡利不相容原理，基態(tài)氦原子的2個電子以自旋狀態(tài)不同的形式填充在能量最低的1s軌道中，且1s軌道和2s軌道能量相差較大，所以基態(tài)氦原子不會出現(xiàn)2個電子單獨分占1s、2s軌道的情況。2．為什么基態(tài)K和Ca的外圍電子排布是4s1和4s2，而不是3d1和3d2。提示：根據(jù)構(gòu)造原理，3d軌道的能量大于4s軌道的能量，所以依據(jù)能量最低原理，電子填入能量低的原子軌道可使整個原子的能量最低。3．下列核外電子排布的書寫是否正確？如不正確分別違背了什么原則。(1)2p軌道上有3個電子的原子：(2)2p軌道上有2個電子的原子：(3)4s軌道上有2個電子的原子：(4)3d軌道上有8個電子：提示：都不正確(1)、(2)、(4)違背了洪特規(guī)則，當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時，原子中的電子總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道，且自旋狀態(tài)相同。(3)違背了泡利不相容原理，一個原子軌道最多只容納兩個電子，而且這兩個電子的自旋狀態(tài)不同。4．根據(jù)能量最低原理的軌道能量順序24Cr和29Cu的電子排布式分別為1s22s22p63s23p63d44s2和1s22s22p63s23p63d94s2，你認(rèn)為對嗎？若不對，應(yīng)怎樣寫？提示：不對。當(dāng)原子軌道上的電子為半滿狀態(tài)和全滿狀態(tài)時整個體系的能量最低。故24Cr和29Cu的電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s23p63d54s1和1s22s22p63s23p63d104s1。1．三大排布規(guī)律的關(guān)系能量最低原理、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學(xué)生用書第23頁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(yīng)使整個原子體系的能量最低。2．洪特規(guī)則特例當(dāng)同一原子軌道上的電子排布為全充滿(p6、d10、f14)、半充滿(p3、d5、f7)和全空狀態(tài)(p0、d0、f0)時，具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。例如，鉻(24Cr)的外圍電子排布式是3d54s1(3d、4s軌道均為半充滿)，而不是3d44s2；銅(29Cu)的外圍電子排布式是3d104s1(3d全充滿、4s半充滿)，而不是3d94s2。1．在下列元素的基態(tài)原子中，其最外層電子未成對電子最多的是()A．氮B．硒C．鉻D．銅C[A．氮的電子排布式為1s22s22p3，未成對電子數(shù)為3；B．硒的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p4，未成對電子數(shù)為2;C．鉻的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1，未成對電子數(shù)為6；D．銅的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，未成對電子數(shù)為1；綜上所述，最外電子層未成對電子最多的是鉻；答案選C。]2．下列說法錯誤的是()A．ns電子的能量不一定高于(n－1)p電子的能量B．6C的電子排布式1s22s22pC．電子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3違反了能量最低原則D．電子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10違反了泡利原理A[A．根據(jù)能級構(gòu)造原理可知，不同層不同能級ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np，ns電子的能量一定高于(n－1)p電子的能量，A錯誤；B．洪特規(guī)則是指原子核外電子進入相同能級的不同軌道時，總是優(yōu)先單獨進入不同的軌道且自旋方向相同，故6C的電子排布式1s22s22p違反了洪特規(guī)則，正確排布為：1s22s22p2p，B正確；C．能量最低原理是指原子核外的電子總是優(yōu)先進入能量低的離核近的能級里，故電子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3違反了能量最低原則，正確的排布為：1s22s22p63s23p63d14s2，C正確；D．泡利原理是指在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，且它們的自旋狀態(tài)不同，故電子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10違反了泡利原理，正確的排布為：1s22s22p63s23p63d24s2，D正確；故答案為A。3．若某元素原子處于能量最低狀態(tài)時，外圍電子排布式為4d15s2，則下列說法正確的是()A．該元素原子處于能量最低狀態(tài)時，原子中共有3個未成對電子B．該元素原子核外共有5個電子層C．該元素原子的M層共有8個電子D．該元素原子最外層有3個電子B[根據(jù)核外電子排布規(guī)律，該元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，由此可見：該元素原子中共有39個電子，分5個電子層，其中M能層上有18個電子，最外層上有2個電子；A．該元素原子處于能量最低狀態(tài)時，原子中共有1個未成對電子，故A錯誤；B．該元素原子核外有5個電子層，故B正確；C．該元素原子M層共有18個電子，故C錯誤；D．該元素原子最外層上有2個電子，故D錯誤；故答案為B。]二、原子核外電子排布的表示方法1．寫出Cl、K的核外電子排布式和外圍電子排布式？提示：Cl：1s22s22p63s23p5，3s23p5，K：1s22s22p63s23p64s1，4s1。2．寫出Fe的簡化電子排布式及原子結(jié)構(gòu)示意圖？提示：[Ar]3d64s2，。3．寫出S2－、Fe2＋的核外電子排布式？提示：1s22s22p63s23p6，1s22s22p63s23p63d6。4．寫出Cr、Cu的外圍電子排布式和外圍電子軌道表示式。提示：Cr：3d54s1Cu：3d104s1學(xué)生用書第24頁原子核外電子排布的表示方法比較結(jié)構(gòu)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示意圖實例電子排布式實例K：1s22s22p63s23p64s1意義用數(shù)字在原子軌道符號右上角標(biāo)明該原子軌道上排布的電子數(shù)簡化電子排布式意義為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，把內(nèi)層電子達到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體的元素符號外加方括號表示實例K：[Ar]4s1外圍電子排布式意義主族元素的外圍電子指最外層電子實例Al：3s23p1軌道表示式或電子排布圖意義每個方框代表一個原子軌道，每個箭頭代表一個電子實例1．下列各原子或離子的電子排布式或電子排布圖表示正確的是()A．9F－：1s22s23pB．15P：最外層電子軌道表示式為C．20Ca2＋：1s22s22p63s23p6D．25Mn：1s22s22p63s23p63d64s1C[A選項，F(xiàn)電子排布式應(yīng)該為9F－：1s22s22p6，故A錯誤；B選項，違背了洪特規(guī)則，占據(jù)一個軌道，即為，故B錯誤；C選項，20Ca2＋：1s22s22p63s23p6，失去兩個電子，最外層為8個電子，故C正確；D選項，Mn的電子排布式應(yīng)該為25Mn：1s22s22p63s23p63d54s2，故D錯誤；綜上所述，答案為C。]2．下列化學(xué)用語表示錯誤的是()A．氮原子外圍電子的軌道表示式：B．Cu2＋基態(tài)核外電子排布式：1s22s22p63s23p63d9C．Na＋的軌道表示式：D．乙腈(CH3CN)的結(jié)構(gòu)式：CH3－C≡ND[A．由洪特規(guī)則和泡利原理可知，基態(tài)氮原子L層電子的軌道表示式為，故A正確；B．Cu核外有29個電子，基態(tài)核外電子排布式1s22s22p63s23p63d104s1，Cu原子失去2個電子生成Cu2＋，所以Cu2＋基態(tài)核外電子排布式1s22s22p63s23p63d9，故B正確；C．Na＋由鈉原子失去一個電子得到的，故Na＋是Na原子的軌道表示式失去3s1電子，故C正確；D．CH3－C≡N為乙腈(CH3CN)的結(jié)構(gòu)簡式，不是結(jié)構(gòu)式，故D錯誤；故選D。]1．下列軌道表示式能表示磷原子的最低能量狀態(tài)的是()C[由于軌道中的電子處于半充滿或全充滿狀態(tài)能量最低、穩(wěn)定性強，且遵循洪特規(guī)則，電子單獨占據(jù)一個軌道，電子自旋方向相同，所以選項C正確，答案選C。]2．某元素的最常見的化合價為－2價，則該元素的原子最外電子層排列式是()學(xué)生用書第25頁A．ns2 B．ns2np2C．ns2np4 D．ns2np6C[某元素的最常見的化合價為－2價，其最外層電子可能有6個電子，則最外層電子排布式為：ns2np4，答案為C。]3．下列表達方式正確的是()A．24Cr的外圍電子排布式：3d44s2B．硫氫根離子的電離方程式：HS－＋H2OOH－＋H2SC．基態(tài)碳原子的外圍電子排布圖為D．S2－的結(jié)構(gòu)示意圖：C[A．24Cr的核外電子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1，則外圍電子排布式：3d54s1，故A錯誤；B．硫氫根離子為弱酸的酸式酸根，其電離是可逆的，所以硫氫根離子的電離方程式HS－H＋＋S2－，故B錯誤；C．基態(tài)碳原子的2p軌道有兩個電子，所以基態(tài)碳原子的外圍電子排布圖為，故選C；D．S2－為硫原子得到兩個電子所形成，所以其離子結(jié)構(gòu)示意圖為：，故D錯誤。答案選C。]4．下列原子或離子的電子排布式或軌道表示式正確的是________(填序號，下同)，違反能量最低原理的是________，違反洪特規(guī)則的是________，違反泡利不相容原理的是__________。①Ca2＋：1s22s22p63s23p6②F－：1s22s23p6④Fe：1s22s22p63s23p63d64s2⑤Mg2＋：1s22s22p6⑥C：解析：根據(jù)核外電子排布規(guī)律知②中錯誤在于電子排滿2s軌道后應(yīng)排2p軌道，而不是3p軌道，正確的應(yīng)為1s22s22p6；③中沒有遵循洪特規(guī)則——電子在同一能級的不同軌道上排布時，應(yīng)盡可能分占不同的軌道并且自旋狀態(tài)相同，正確的應(yīng)為；⑥違反泡利不相容原理，正確的應(yīng)為。答案：①④⑤②③⑥5．我國“嫦娥五號”返回器攜回，月壤中存在天然的鐵、金、銀、鉛、鋅、銅、銻、錸等礦物顆粒。(1)要證明月壤中含有這些元素，可采用的方法是____________________________。(2)寫出銅的基態(tài)原子的電子排布式：______________________________________________________