第1講(名校講義,精品,原子核與核外電子排布)

1、原子核與核外電子排布高三化學(xué)復(fù)習(xí)第一講思考 人們對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識經(jīng)歷了幾個歷史階段，也人們對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識經(jīng)歷了幾個歷史階段，也因此留下了探究原子結(jié)構(gòu)奧秘的足跡。下列屬因此留下了探究原子結(jié)構(gòu)奧秘的足跡。下列屬于用現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)說表明原子結(jié)構(gòu)模型的是于用現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)說表明原子結(jié)構(gòu)模型的是（ ）A.A.近代原子學(xué)說近代原子學(xué)說B.B.葡萄干面包模型葡萄干面包模型C.C.行星模型行星模型D.D.電子云模型電子云模型D一、原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展史古典原子論古典原子論德謨克利特德謨克利特近代原子學(xué)說近代原子學(xué)說道爾頓道爾頓葡萄干面包模型葡萄干面包模型湯姆孫湯姆孫盧瑟福盧瑟福行星模型行星模型波爾原子模型波爾

2、原子模型波爾波爾電子云模型電子云模型薛定諤薛定諤二、原子結(jié)構(gòu)與同位素原子原子原子核原子核核外電子核外電子質(zhì)子質(zhì)子中子中子（帶正電）（帶正電）（帶負(fù)電）（帶負(fù)電）不顯不顯電性電性決定元素種類決定元素種類決定原子種類決定原子種類同位素同位素質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)核電荷數(shù)、原子序數(shù)核電荷數(shù)、原子序數(shù)最外層電子數(shù)最外層電子數(shù)決定主族元素決定主族元素化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)原子：原子： 原子序數(shù)原子序數(shù)=核電荷數(shù)核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)核外電子數(shù)XAZ質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)（A）= 質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)（Z）+ 中子數(shù)中子數(shù)（N）構(gòu)成原子的粒子及其性質(zhì)構(gòu)成原子的粒子構(gòu)成原子的粒子 電子電子原子核原子核質(zhì)子質(zhì)子中子中子電性和電量電

3、性和電量1個電子帶一個個電子帶一個單位負(fù)電荷單位負(fù)電荷1個質(zhì)子帶一個個質(zhì)子帶一個單位正電荷單位正電荷不顯電性不顯電性 質(zhì)量質(zhì)量/kg9.10910-31 1.67310-27 1.67510-27相對質(zhì)量相對質(zhì)量 1/1836 1.007 1.008相對原子質(zhì)量質(zhì)子的相對質(zhì)量是質(zhì)子的相對質(zhì)量是1.007，中子的相對質(zhì)量是，中子的相對質(zhì)量是1.008，這個，這個數(shù)值是怎樣得來的？數(shù)值是怎樣得來的？ 都是以一個都是以一個12C原子質(zhì)量的原子質(zhì)量的1/12作標(biāo)準(zhǔn)，一個質(zhì)子的作標(biāo)準(zhǔn)，一個質(zhì)子的質(zhì)量與這個標(biāo)準(zhǔn)的比值即為質(zhì)量與這個標(biāo)準(zhǔn)的比值即為1.007，一個中子的質(zhì)量與這，一個中子的質(zhì)量與這個標(biāo)準(zhǔn)的比值

4、即為個標(biāo)準(zhǔn)的比值即為1.008。M(z) = 1.673 X10-27 kg/ 1.661 X10-27 kg =1.007 相對原子質(zhì)量相對原子質(zhì)量=cxmm121一個原子質(zhì)量數(shù)近似等于該原子的相對原子質(zhì)量一個原子質(zhì)量數(shù)近似等于該原子的相對原子質(zhì)量原子的表示方法O8162-離子電荷離子電荷2原子個數(shù)原子個數(shù)質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)- 2化化合合價價原子核的表示方法原子核的表示方法同位素核組成核組成質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)中子數(shù)質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù) 學(xué)學(xué) 名名 俗俗 稱稱 1 1 1 1 1 0 2 3 2 氕氕 氘氘 氚氚 重氫重氫 超重氫超重氫H11H21H31試比較三種原子的異同，指出它們之間的關(guān)系。

5、試比較三種原子的異同，指出它們之間的關(guān)系。質(zhì)子數(shù)相同質(zhì)子數(shù)相同中子數(shù)不同，質(zhì)量數(shù)不同中子數(shù)不同，質(zhì)量數(shù)不同屬同種元素屬同種元素不同種原子不同種原子(D)(T)具有相同質(zhì)子數(shù)不同中子數(shù)的原子互稱為具有相同質(zhì)子數(shù)不同中子數(shù)的原子互稱為同位素同位素 氫氫常見同位素的用途U23592C146Co6027HH3121/氫彈氫彈治療癌癥（化療）治療癌癥（化療）考古斷代考古斷代原子彈原子彈同位素示蹤同位素示蹤CH3CO18OH+C2H5OH CH3COOC2H5+H218O元素的相對原子質(zhì)量 元素的元素的相對原子質(zhì)量相對原子質(zhì)量：實際上是該元素各：實際上是該元素各種同位素相對種同位素相對原子質(zhì)量原子質(zhì)量按其

6、豐度計算所得按其豐度計算所得的平均值。的平均值。 元素的元素的近似相對原子質(zhì)量近似相對原子質(zhì)量：是該元素各種：是該元素各種同位素的同位素的質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)和其和其豐度豐度計算所得的平均計算所得的平均值。值。思考 天然氫是由兩種同位素天然氫是由兩種同位素1 1H H和和2 2H H組成，它們的同位素相對質(zhì)量分組成，它們的同位素相對質(zhì)量分別是別是1.007821.00782和和2.01402.0140，同位素豐度分別是，同位素豐度分別是99.985%99.985%和和0.015% 0.015% ，則氫元素的相對原子質(zhì)量為多少？氫元素的近似相對原子，則氫元素的相對原子質(zhì)量為多少？氫元素的近似相對原子質(zhì)量

7、為多少？質(zhì)量為多少？氫元素的相對原子質(zhì)量：氫元素的相對原子質(zhì)量：1.007821.0078299.985%+2.014099.985%+2.01400.015%=1.007970.015%=1.00797氫元素的近似相對原子質(zhì)量：氫元素的近似相對原子質(zhì)量：1 199.985%+299.985%+20.015%=1.000150.015%=1.00015三.核外電子排布-1、原子核外電子的運動特征、原子核外電子的運動特征1）繞核運動的速度極快（）繞核運動的速度極快（106m/s)且沒有確定且沒有確定的軌道，因此不能測定它在某一時刻的位置和的軌道，因此不能測定它在某一時刻的位置和運動軌跡。運動軌跡

8、。2）電子的運動狀態(tài)是通過它在原子核外某一）電子的運動狀態(tài)是通過它在原子核外某一空間區(qū)域出現(xiàn)機會的多少來描述?？臻g區(qū)域出現(xiàn)機會的多少來描述。2、電子云為直觀起見，把電子在原子核外某處出現(xiàn)的機會為直觀起見，把電子在原子核外某處出現(xiàn)的機會多少的狀況用不同密集程度的小點來表示，就好多少的狀況用不同密集程度的小點來表示，就好像電子在原子核周圍形成了云霧，故稱電子云像電子在原子核周圍形成了云霧，故稱電子云思考思考從氫原子電子云剖面圖中分從氫原子電子云剖面圖中分析，小白點的疏密與什么有關(guān)？析，小白點的疏密與什么有關(guān)？你知道小白點疏密所表示的意義你知道小白點疏密所表示的意義嗎？嗎？3、核外電子的運動狀態(tài) 1

9、）1）電子層：）電子層：電子的能量：低電子的能量：低高高第一層第二層第三層第四層第五層第六層第七層K層L層M層N層O層P層Q層3、核外電子的運動狀態(tài) 2）2）電子亞層：）電子亞層：電子層電子層1234電子亞層數(shù)電子亞層數(shù)1234亞層符號亞層符號1s(球形球形)2s,2p(紡錘形紡錘形)3s,3p,3d4s,4p,4d,4f同一電子層中不同亞層的電子能量也不同：同一電子層中不同亞層的電子能量也不同：EsEpEdEfEx請將同一原子的請將同一原子的2p,3d,2s,1s,3p,4f,3s亞層中亞層中的電子按其能量由低到高的順序排列。的電子按其能量由低到高的順序排列。原子核外電子的能量由所處的電子層

10、和電子亞原子核外電子的能量由所處的電子層和電子亞層共同決定。層共同決定。3、核外電子的運動狀態(tài) 3）3）電子云的伸展方向）電子云的伸展方向s-1種伸展方向種伸展方向p-3種伸展方向種伸展方向yY2pxyzxY2pxyzxyzzY2ppz = px = pyd-5種伸展方向種伸展方向f-7種伸展方向種伸展方向軌道的概念：在一定的電子層上，具有一定的軌道的概念：在一定的電子層上，具有一定的形狀和伸展方向的電子云所占據(jù)的空間稱為一形狀和伸展方向的電子云所占據(jù)的空間稱為一個軌道。個軌道。3、核外電子的運動狀態(tài) 4）電子層電子層1234亞層符號亞層符號1s2s,2p3s,3p,3d4s,4p,4d,4f

11、各電子層中各電子層中最多軌道數(shù)最多軌道數(shù)11+3=41+3+5=91+3+5+7=16各電子層中最多軌道數(shù)為電子層序數(shù)各電子層中最多軌道數(shù)為電子層序數(shù)(n)的平方，的平方，即即n2個軌道個軌道4）電子的自旋）電子的自旋電子自旋有兩種狀態(tài)，相當(dāng)于順時針和逆時針兩電子自旋有兩種狀態(tài)，相當(dāng)于順時針和逆時針兩種方向（用種方向（用或或 表示）。表示）。每個軌道最多可容納每個軌道最多可容納2個自旋方向相反的電子個自旋方向相反的電子4、核外電子排布規(guī)律 核外各個電子層最多能容納的電子數(shù)為核外各個電子層最多能容納的電子數(shù)為_最外電子層上的電子數(shù)不超過最外電子層上的電子數(shù)不超過_個個次外層上的電子數(shù)不超過次外層

12、上的電子數(shù)不超過_個個 倒數(shù)第三層不超過倒數(shù)第三層不超過_個個原子核外電子排布時，一般先占有能量較低原子核外電子排布時，一般先占有能量較低的軌道，然后，電子才依次進入能量較高的軌道。的軌道，然后，電子才依次進入能量較高的軌道。2n281832思考畫出畫出15號、號、35號、號、51號、號、82號、號、114號、號、26號號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖四、核外電子排布的規(guī)律(拓展) 1.能量最低原理能量最低原理電子在核外排布時，盡可能占據(jù)能量最低的軌道電子在核外排布時，盡可能占據(jù)能量最低的軌道1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p能級交錯現(xiàn)象：能級交錯現(xiàn)象：是指電子層數(shù)較大的某

13、些軌道的能是指電子層數(shù)較大的某些軌道的能量反低于電子層數(shù)較小的某些軌道能量的現(xiàn)象。量反低于電子層數(shù)較小的某些軌道能量的現(xiàn)象。 核外電子排布式：核外電子排布式：表示原子核外電子在每個電子層表示原子核外電子在每個電子層中各個亞層排布情況的式子中各個亞層排布情況的式子 1.能量最低原理Ex3寫出下列原子的核外電子排布式寫出下列原子的核外電子排布式 O、P、Ca、Fe(26號號)書寫電子排布式時，要從左向右按電子層能量遞增的書寫電子排布式時，要從左向右按電子層能量遞增的順序排列；每個電子層中的亞層是按順序排列；每個電子層中的亞層是按s p d f能量遞增能量遞增的順序排列；各電子亞層上的電子數(shù)標(biāo)在亞層

14、符號的的順序排列；各電子亞層上的電子數(shù)標(biāo)在亞層符號的右上角。右上角。 例如氮原子的電子排布式為例如氮原子的電子排布式為1s22s22p3 解析解析:O-1s:O-1s2 22s2s2 22p2p4 4; P-1s; P-1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 22p2p3 3; ; Ca-1s Ca-1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 64s4s2 2; ; Fe-1s Fe-1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d6 64s4s2 22.泡利（Pauli）不相容原理2.2.泡利（泡利（PauliPauli）不相容原理）不

15、相容原理同一原子中，沒有運動狀態(tài)四個方面完全一樣的電同一原子中，沒有運動狀態(tài)四個方面完全一樣的電子，子，即即每個軌道只能容納兩個自旋方向相反的電子每個軌道只能容納兩個自旋方向相反的電子 思考思考 用用軌道表示式軌道表示式描述描述B B原子的核外電子排布原子的核外電子排布C C原子的原子的軌道表示式軌道表示式？軌道表示式：表示原子軌道表示式：表示原子核外電子排布核外電子排布的圖式之一。的圖式之一。用一個方框用一個方框(或圓圈或圓圈)表示一個軌道，用表示一個軌道，用“”和和“”表示電子自旋狀態(tài)和數(shù)目。表示電子自旋狀態(tài)和數(shù)目。 2.泡利（Pauli）不相容原理 思考思考 用用軌道表示式軌道表示式描述

16、描述B B原子的核外電子排布原子的核外電子排布C C原子的原子的軌道表示式軌道表示式？解析解析:B 1s 2s 2p:B 1s 2s 2p解析解析:C 1s 2s 2p:C 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p3.洪特規(guī)則3.洪特規(guī)則洪特規(guī)則在能量相同的軌道上有多個電子時，電子盡可能的在能量相同的軌道上有多個電子時，電子盡可能的先分占不同軌道，且保持自旋狀態(tài)相同，這樣排布先分占不同軌道，且保持自旋狀態(tài)相同，這樣排布可使體系能量降到最低最穩(wěn)定?？墒贵w系能量降到最低最穩(wěn)定。Ex4寫出下列原子的價層電子軌道表示式

17、：寫出下列原子的價層電子軌道表示式：N、O、Fe、Cr（24號）號）解析解析:N- 2s 2p O- 2s 2p:N- 2s 2p O- 2s 2p Fe- 3d 4s Cr- 3d Fe- 3d 4s Cr- 3d 4s4s 3.洪特規(guī)則3.洪特規(guī)則洪特規(guī)則在能量相同的軌道上有多個電子時，電子盡可能的在能量相同的軌道上有多個電子時，電子盡可能的先分占不同軌道，且保持自旋狀態(tài)相同，這樣排布先分占不同軌道，且保持自旋狀態(tài)相同，這樣排布可使體系能量降到最低最穩(wěn)定。可使體系能量降到最低最穩(wěn)定。推論：電子排布時，電子亞層處于全充滿，半充推論：電子排布時，電子亞層處于全充滿，半充滿，全空狀態(tài)時比較穩(wěn)定滿

18、，全空狀態(tài)時比較穩(wěn)定Ex5寫出寫出Cu（29號）的核外電子排布式號）的核外電子排布式解析：解析：Cu-1SCu-1S2 22S2S2 22P2P6 63S3S2 23P3P6 63d3d10104S4S1 1在在陸地生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng)研究中，研究中，2H、13C、15N、18O、34S等常用作等常用作環(huán)境分析指示物。下列說法正確的是環(huán)境分析指示物。下列說法正確的是 （ ）A. 34S原子核內(nèi)中子數(shù)為原子核內(nèi)中子數(shù)為16 B在相同條件下在相同條件下1H216O比比1H218O更易揮發(fā)更易揮發(fā)C13C和和15N原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)相差原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)相差2 D2H的酸性比的酸性比1H的酸性更強的酸性

19、更強例題1B解析：解析：B B選項中分子的揮發(fā)性與沸點有關(guān)，對于結(jié)構(gòu)相選項中分子的揮發(fā)性與沸點有關(guān)，對于結(jié)構(gòu)相似的分子，分子量越大分子間作用力越強，沸點越高，似的分子，分子量越大分子間作用力越強，沸點越高，越難揮發(fā)。越難揮發(fā)。D D選項中同位素的化學(xué)性質(zhì)幾乎相同。選項中同位素的化學(xué)性質(zhì)幾乎相同。例題2 某氖原子的質(zhì)量是某氖原子的質(zhì)量是ag，12C原子的質(zhì)量是原子的質(zhì)量是bg，用，用NA表示阿佛表示阿佛加德羅常數(shù)，則以下敘述中正確的是加德羅常數(shù)，則以下敘述中正確的是（ ） A氖元素的相對原子質(zhì)量為氖元素的相對原子質(zhì)量為12a/b BW克該氖原子的物質(zhì)的量為克該氖原子的物質(zhì)的量為w/(a NA )

20、mol C該氖原子的摩爾質(zhì)量為該氖原子的摩爾質(zhì)量為aNA克克 DW克該氖原子所含的質(zhì)子數(shù)為克該氖原子所含的質(zhì)子數(shù)為10w/a個個B,D解析：根據(jù)相對原子質(zhì)量的定義，該氖原子的相對原解析：根據(jù)相對原子質(zhì)量的定義，該氖原子的相對原子質(zhì)量為子質(zhì)量為12a/b12a/b，但是氖元素可能含有其它的同位素，但是氖元素可能含有其它的同位素，所以所以A A選項錯誤；選項錯誤；W W克該氖原子所含有的氖原子個數(shù)為克該氖原子所含有的氖原子個數(shù)為W/aW/a，則其物質(zhì)的量為，則其物質(zhì)的量為w/(w/(a NA )mol )mol，所含的質(zhì)子數(shù)，所含的質(zhì)子數(shù)為為10w/a10w/a，所以，所以B B、D D選項正確；

21、而選項正確；而C C選項雖然數(shù)值正確，選項雖然數(shù)值正確，但忽略了摩爾質(zhì)量的單位是但忽略了摩爾質(zhì)量的單位是g/molg/mol。例題3 核內(nèi)中子數(shù)為核內(nèi)中子數(shù)為N N的的R R2+2+離子，質(zhì)量數(shù)為離子，質(zhì)量數(shù)為A A，則，則n gn g它的氧化物中它的氧化物中所含質(zhì)子的物質(zhì)的量為（所含質(zhì)子的物質(zhì)的量為（ ）molmol A.n(A-N+8)/(A+16) B.n(A-N+10)/(A+16) C.(A-N+2) D.n(A-N+6)/AA解析：解析： R R2+2+的質(zhì)子數(shù)為的質(zhì)子數(shù)為A-NA-N， O O2-2-的質(zhì)子數(shù)為的質(zhì)子數(shù)為8 8。 該氧化物為該氧化物為RORO，含質(zhì)子數(shù)為，含質(zhì)子數(shù)

22、為A-N+8A-N+8， n g n g的的RORO的物質(zhì)的量為的物質(zhì)的量為n/(A+16) n/(A+16) nn（質(zhì)子）（質(zhì)子）=n(A-N+8)/(A+16)=n(A-N+8)/(A+16) 例題4 元素元素X X有質(zhì)量數(shù)為有質(zhì)量數(shù)為7979和和8181的兩種同位素，現(xiàn)測得的兩種同位素，現(xiàn)測得X X元素的元素的近似近似相對原子質(zhì)量為相對原子質(zhì)量為79.979.9， 則同位素則同位素8181X X在在X X元素中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是元素中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是（ ） A.54.4%B.45.6% C.55% D.45%B解析：用十字交叉法解析：用十字交叉法 兩種同位素的個數(shù)比為兩種同位素的個數(shù)比為 79 1.1 79 1.1 7979X X： 8181X = 11X = 11：9 9 79.9 79.9