1.1.2 構(gòu)造原理與電子排布式 課件高二下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

選擇性必修2(人教版2019)2023-2024學(xué)年第一章

原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)

原子結(jié)構(gòu)第2課時(shí)構(gòu)造原理與電子排布式原子核外電子排布能層能級(jí)符號(hào)：KLMNOPQ能量：K→Q依次升高符號(hào)：s、p、d、f、g能級(jí)數(shù)=能層序數(shù)知識(shí)回顧核外電子在能層中的排布規(guī)律(1)核外電子總是盡量先排布在能量較低的電子層，

然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的電子層。(2)原子核外各電子層最多容納2n2個(gè)電子。(3)原子最外層電子數(shù)目不能超過(guò)8個(gè)(K層為最外層時(shí)

不能超過(guò)2個(gè)電子)。能層KLMN能級(jí)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f最多電子數(shù)HHe122226661010142電子首先填入能量最低的1s能級(jí)，直至將該能級(jí)填滿(mǎn)。LiBe2122當(dāng)1s能級(jí)填滿(mǎn)之后，電子優(yōu)先填入能量較低的2s能級(jí)，直至填滿(mǎn)。能層KLMN能級(jí)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f最多電子數(shù)2262610261014BCNOFNe221222223224225226在1s、2s能級(jí)填滿(mǎn)后，電子填入2p能級(jí)，直至2p能級(jí)填滿(mǎn)。能層KLMN能級(jí)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f最多電子數(shù)2262610261014NaMgAlSi······Ar226122622262122626核外電子在能級(jí)中的排布順序：1s→2s→2p→3s→3p22622

根據(jù)核外電子在能層中的排布規(guī)律，分析K中電子在能級(jí)中的排布順序，并畫(huà)出K的原子結(jié)構(gòu)示意圖。能層KLMN最多電子數(shù)281832能級(jí)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4fK226261最外層電子數(shù)不超過(guò)8核外電子在能級(jí)中的排布順序：1s→2s→2p→3s→3p→4sCa226262

K、Ca的光譜學(xué)實(shí)驗(yàn)均表明，二者最外層填充的電子均在4s能級(jí)。當(dāng)4s能級(jí)填滿(mǎn)后，下一個(gè)電子應(yīng)該填充在哪個(gè)能級(jí)？能層KLMN最多電子數(shù)281832能級(jí)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4fSc2262621M層不是最外層，電子數(shù)不超過(guò)181s→2s→2p→3s→3p→4s→3d

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(guò)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,學(xué)會(huì)書(shū)寫(xiě)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1s能級(jí)開(kāi)始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入能級(jí)的順序稱(chēng)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：[任務(wù)一]認(rèn)識(shí)構(gòu)造原理能量升高能量升高每一行對(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(xiàn)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【思考】：有何規(guī)律？76543214f1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p5p6p7p6d5d4d3d5f核

外

電

子

填

充

順

序

圖①核外電子填充順序：1s；2s2p；3s3p；4s3d4p；5s4d5p；6s4f5d6p；7s5f6d7p②核外電子排布式的書(shū)寫(xiě)：

1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f6s6p6d7s7p構(gòu)造原理規(guī)律：每周期元素種類(lèi)數(shù)：2；8；8；18；18；32；32能級(jí)交錯(cuò)源于光譜學(xué)事實(shí)③隨電荷數(shù)遞增，電子并不總是填滿(mǎn)一個(gè)能層后再開(kāi)始填入下一個(gè)能層的。從第三能層開(kāi)始，不同能層的能級(jí)出現(xiàn)“能級(jí)交錯(cuò)”現(xiàn)象。如：優(yōu)先排布4s能級(jí)再排3d能級(jí)。

④不同能層不同能級(jí)的電子填充順序規(guī)律為：ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np。注意：1、構(gòu)造原理不是某個(gè)原子的能級(jí)的能量高低順序，只是元素周期表中，隨著核電荷數(shù)遞增時(shí)，新增電子被填入能級(jí)的先后順序。2、在多電子原子中，能確定同一能層各能級(jí)順序?yàn)镋(ns)＜

E(np)＜E(nd)＜E(nf)＜···3、對(duì)于出現(xiàn)能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象的軌道，如3d和4s，二者能量的高低不是一成不變的，只是電子按照這樣的順序填充之后，能使整個(gè)原子處于能量最低的狀態(tài)。請(qǐng)根據(jù)構(gòu)造原理分析15P、25Mn的核外電子在能級(jí)中的排布。能級(jí)排布順序15P25Mn1s2s2p3s3p4s3d4p226252262625

構(gòu)造原理作為一個(gè)理論模型，具有一定的局限性。對(duì)于個(gè)別特殊的過(guò)渡元素核外電子的排布并不適用。能級(jí)排布順序1s2s2p3s3p4s3d4p29Cu22626110

鉻、銅的電子排布源于光譜學(xué)事實(shí)，是從實(shí)驗(yàn)事實(shí)得到，不符合構(gòu)造原理。當(dāng)理論與客觀(guān)事實(shí)出現(xiàn)矛盾時(shí)，必須遵循客觀(guān)事實(shí)。半充滿(mǎn)能級(jí)排布順序1s2s2p3s3p4s3d4p24Cr2262615全充滿(mǎn)當(dāng)p、d、f能級(jí)處于全空、全充滿(mǎn)或半充滿(mǎn)狀態(tài)時(shí)，能量相對(duì)較低，原子結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。鈣Ca1s22s22p63s23p64s2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：1s22s22p63s1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(shū)寫(xiě)，按構(gòu)造原理充入電子。KLM1.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的式子叫電子排布式。[任務(wù)二]書(shū)寫(xiě)電子排布式2.書(shū)寫(xiě)方法：

第一步：按照構(gòu)造原理寫(xiě)出能級(jí)順序和電子數(shù)。

（1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p）

第二步：將同能層的能級(jí)移到一起。1s1→1s2→1s22s1→1s22s2→1s22s22p1→1s22s22p2

氫氦鋰鈹

硼

碳例如：鐵(Fe)1s22s22p63s23p64s23d51s22s22p63s23p63d54s2原子序數(shù)元素名稱(chēng)元素符號(hào)電子排布

K

LMN1氫H2氦He3鋰Li4鈹Be5硼B(yǎng)6碳C7氮N8氧O9氟F10氖Ne1s11s2

2s11s21s22s21s22s22p11s22s22p21s22s22p31s22s22p41s22s22p51s22s22p61-10號(hào)元素原子的電子排布式11-18號(hào)元素原子的電子排布式原子序數(shù)元素名稱(chēng)元素符號(hào)電子排布

KLMN11鈉Na12鎂Mg13鋁Al14硅Si15磷P16硫S17氯Cl18氬Ar1s22s22p6

3s11s22s22p6

3s21s22s22p63s23p11s22s22p63s23p21s22s22p63s23p31s22s22p63s23p41s22s22p63s23p51s22s22p6

3s23p619-28號(hào)元素原子的電子排布式原子序數(shù)元素名稱(chēng)元素符號(hào)電子排布

KLMN19鉀K20鈣Ca21鈧Sc22鈦Ti23釩V24鉻Cr25錳Mn26鐵Fe27鈷Co28鎳Ni1s22s22p63s23p6

4s11s22s22p63s23p6

4s21s22s22p63s23p63d14s21s22s22p63s23p63d24s21s22s22p63s23p63d34s21s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d54s21s22s22p63s23p63d64s21s22s22p63s23p63d74s21s22s22p63s23p63d84s2能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象不符合構(gòu)造原理構(gòu)造原理是一個(gè)思維模型，是個(gè)被理想化的假想過(guò)程。29-36號(hào)元素原子的電子排布式原子序數(shù)元素名稱(chēng)元素符號(hào)電子排布

KLMN29銅Cu30鋅Zn31鎵Ga32鍺Ge33砷As34硒Se35溴Br36氪Kr1s22s22p63s23p63d104s24p11s22s22p63s23p63d104s24p21s22s22p63s23p63d104s24p31s22s22p63s23p63d104s24p41s22s22p63s23p63d104s24p51s22s22p63s23p63d104s24p61s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p63d104s2不符合構(gòu)造原理構(gòu)造原理是一個(gè)思維模型，是個(gè)被理想化的假想過(guò)程。[Ne][Ar]原子實(shí)表示內(nèi)層電子簡(jiǎn)化電子排布式Al：

Fe：[Ne]3s23p1[Ar]3d64s2如：Na：1s22s22p63s1可簡(jiǎn)化為[Ne]3s1為了避免電子排布式過(guò)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，用“[稀有氣體]+剩余電子”來(lái)表示。1.簡(jiǎn)化電子排布式【上一周期稀有氣體]+價(jià)層電子排布式方括號(hào)：該元素前一個(gè)周期的惰性氣體電子排布結(jié)構(gòu)書(shū)寫(xiě)簡(jiǎn)化電子排布式的兩種類(lèi)型：（前五周期）類(lèi)型1：第1-12列（IA-IIB

）：【上一周期稀有氣體]+nd10+價(jià)層電子排布式類(lèi)型2：第13-18列（IIIA-0族）：Si：[Ne]3s23p2Ge：[Ar]

3d104s24p2

從以上電子排布式中找出稀有氣體的最外層電子排布式，并分析他們的通式如何表示(除氦外)。ns2np62.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(chēng)為價(jià)電子層(簡(jiǎn)稱(chēng)價(jià)層)。通常元素周期表只給出價(jià)層電子排布。Li1s22s1[He]2s1O1s22s22p4

[He]2s22p4

F1s22s22p5[He]2s22p5Si1s22s22p63s23p2

[Ne]

3s23p2

P1s22s22p63s23p3[Ne]

3s23p3K1s22s22p63s23p64s1[Ar]

4s1

Cr1s22s22p63s23p63d54s1

[Ar]

3d54s1Zn1s22s22p63s23p63d104s2[Ar]

3d104s2

2s12s22p4

2s22p53s23p23s23p34s13d54s13d104s2

價(jià)層電子排布式

主族元素的價(jià)層電子是最外層電子。

副族元素的價(jià)層電子是最外層電子以及次外層，甚至還有倒數(shù)第三層。原子實(shí)外的電子。注意[思考與交流]1～36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？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、全滿(mǎn)或半滿(mǎn)狀態(tài)時(shí)，能量相對(duì)較低，原子結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。(2)29Cu的電子排布式的書(shū)寫(xiě)(1)24Cr的電子排布式的書(shū)寫(xiě)3.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(lái)說(shuō)，主族元素只失去它們的最外層電子，而副族和Ⅷ族元素可能還會(huì)進(jìn)一步向里失去內(nèi)層電子。Cl1s22s22p63s23p5

Cl－

1s22s22p63s23p6Fe1s22s22p63s23p63d64s2

Fe2+1s22s22p63s23p63d6Fe3+1s22s22p63s23p63d5小結(jié)※【典例1】下列基態(tài)原子或離子的電子排布式錯(cuò)誤的是(

)A.Ca

1s22s22p63s23p64s2B.Mg2+

1s22s22p6C.F-

1s22s22p5D.Br

1s22s22p63s23p63d104s24p5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1s22s22p63s23p63d104s24p5，D項(xiàng)正確。2【典例2】按要求填空:(1)根據(jù)構(gòu)造原理寫(xiě)出下列基態(tài)原子或離子的核外電子排布式。①A元素原子核外M層電子數(shù)是L層電子數(shù)的一半:___________________。

②B元素原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的1.5倍:____________。

③基態(tài)Ni2+、Fe3+、S2-的電子排布式分別為_(kāi)______、_______、______(2)某元素的最外層電子排布式是4s24p5,則其元素符號(hào)為_(kāi)_______。

(3)基態(tài)Ti2+中,電子占據(jù)的最高的能層符號(hào)為_(kāi)____,該能層有____個(gè)能級(jí)。(4)寫(xiě)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(diǎn):(1)最外層電子數(shù)不超過(guò)8(K層為最外層時(shí)最多容納2個(gè)電子)。(2)書(shū)寫(xiě)電子式時(shí)按照能層由低到高的順序書(shū)寫(xiě),不能按電子的填充順序書(shū)寫(xiě)。(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)①L層有8個(gè)電子,則M層有4個(gè)電子,故A為硅。

②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1.5×8=12,違背了排布規(guī)律,故不可能。

③Ni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ⅦA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[Ar]3d24s2,故基態(tài)Ti2+的電子排布式為[Ar]3d2,電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為M,該能層有3s、3p、3d3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[Ar]3d104s24p3,位于第四周期第ⅤA族。2【典例2】按要求填空:(1)根據(jù)構(gòu)造原理寫(xiě)出下列基態(tài)原子或離子的核外電子排布式。①A元素原子核外M層電子數(shù)是L層電子數(shù)的一半:___________________。

②B元素原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的1.5倍:____________。

③基態(tài)Ni2+、Fe3+、S