2022-2023學(xué)年新教材高中化學(xué)第1章原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)第2節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表第1課時(shí)基態(tài)原子的核外電子排布課件魯科版選擇性必修2

1、第1課時(shí)基態(tài)原子的核外電子排布第1章內(nèi)容索引0102基礎(chǔ)落實(shí)必備知識(shí)全過關(guān)重難探究能力素養(yǎng)全提升03學(xué)以致用隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)1.通過學(xué)習(xí)能量最低原理、泡利不相容原理、洪特規(guī)則。能夠用以上原理或規(guī)則解釋l36號(hào)元素基態(tài)原子的核外電子排布,培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的化學(xué)核心素養(yǎng)。2.通過學(xué)習(xí)基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)律,能夠書寫l36號(hào)元素基態(tài)原子的核外電子排布式,從而形成證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。基礎(chǔ)落實(shí)必備知識(shí)全過關(guān)知識(shí)鋪墊1.核外電子排布規(guī)律(1)“一低”電子首先排布在能量最低的電子層里。排滿能量低的電子層,再排能量高的電子層。2.核外電子排布的表示方法(1)原子結(jié)構(gòu)示意圖,如鈉原

2、子的結(jié)構(gòu)示意圖如下:(2)離子結(jié)構(gòu)示意圖: 自主梳理原則含義能量最低原理原子核外的電子應(yīng)優(yōu)先排布在能量最低的能級(jí)里,然后由里到外,依次排布在能量逐漸升高的能級(jí)里。使整個(gè)原子處于能量最低狀態(tài)泡利不相容原理一個(gè)原子軌道中最多只能容納兩個(gè)電子,并且這兩個(gè)電子的自旋狀態(tài)不同;由此可知,一個(gè)原子中不會(huì)存在兩個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子,如2s軌道上的電子排布為 ,不能為 1.基態(tài)原子的核外電子排布原則 能量最低狀態(tài) 原則含義洪特規(guī)則對(duì)于基態(tài)原子,原子核外電子在能量相同的原子軌道上排布時(shí),將盡可能分占不同的原子軌道并且自旋狀態(tài)相同。如2p3的軌道表示式為 ,不能為 或 【微思考】某同學(xué)寫出了下列幾種基態(tài)原子的

3、軌道表示式: 請(qǐng)分析以上3個(gè)軌道表示式是否正確,若不正確說出違背了什么原理,并寫出正確的軌道表示式。提示 (1)不正確。違背了能量最低原理,其正確的軌道表示式為 2.核外電子排布的表示方法(1)電子排布式。在ns、np、nd等各能級(jí)符號(hào)的右上角用數(shù)字表示出該能級(jí)中的電子數(shù)目的式子就是電子排布式。如鉀原子的電子排布式可表示如下:電子排布式中的內(nèi)層電子排布可用相應(yīng)的稀有氣體的元素符號(hào)加方括號(hào)的形式來表示,以簡(jiǎn)化電子排布式。例如基態(tài)鉀原子的電子排布式還可表示為Ar4s1。(2)軌道表示式。軌道表示式用方框(或小圓圈、短線)表示一個(gè)原子軌道,用箭頭“”或“”來區(qū)別自旋狀態(tài)不同的電子。以鋁原子為例,軌道

4、表示式中各符號(hào)、數(shù)字的意義如下:自我檢測(cè)1.正誤判斷:(1)某基態(tài)原子部分核外電子的排布式為3d64s2。()(2)所有基態(tài)原子的核外電子排布都遵循構(gòu)造原理。()(3)構(gòu)造原理中的電子排布能級(jí)順序,實(shí)質(zhì)是各能級(jí)能量由低到高的順序。()(4)基態(tài)碳原子的電子排布式為1s22s12p3。() 2.(2021山東德州高二期中)下列各基態(tài)原子或離子的電子排布式書寫錯(cuò)誤的是()A.K:1s22s22p63s23p6B.F:1s22s22p5C.Mg2+:1s22s22p6D.O2-:1s22s22p6答案 A解析 鉀原子的原子序數(shù)為19,則K的電子排布式為1s22s22p63s23p64s1。重難探究能

5、力素養(yǎng)全提升探究1核外電子排布原則問題探究1.基態(tài)原子核外電子在原子軌道上是先排3d軌道還是先排4s軌道?提示 根據(jù)構(gòu)造原理可知,電子在基態(tài)原子核外排布時(shí),先排4s軌道再排3d軌道。2.基態(tài)N原子的軌道表示式寫成 正確嗎?如果不正確,違反了什么排布原則? 提示 不正確。違反了洪特規(guī)則。 歸納拓展1.洪特規(guī)則的特例在同一能級(jí)上的電子排布處于全充滿(如p6、d10、f14)、半充滿(如p3、d5、f7)和全空(如p0、d0、f0)狀態(tài)時(shí),具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性,這稱為洪特規(guī)則的特例。如24Cr的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1,而不能寫成1s22s22p63s23p

6、63d44s2;29Cu的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,而不能寫成1s22s22p63s23p63d94s2。2.構(gòu)造原理基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序:構(gòu)造原理表明,隨著原子序數(shù)的遞增,基態(tài)原子核外電子排布按照箭頭的方向依次排布在各原子軌道上:1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s應(yīng)用體驗(yàn)【典例1】下列說法錯(cuò)誤的是()A.電子排布式1s22s22p63s23p64s3違反了泡利不相容原理B.基態(tài)原子電子排布式1s22s22p63s23p63d5違反了構(gòu)造原理C.根據(jù)構(gòu)造原理,原子核外電子填充順序?yàn)?/p>

7、1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4pD.鈉原子由1s22s22p63s11s22s22p63p1時(shí),原子吸收能量,由基態(tài)轉(zhuǎn)化成激發(fā)態(tài)答案 C解析 根據(jù)泡利不相容原理可知,4s軌道最多排2個(gè)電子,故A正確;因?yàn)榛鶓B(tài)原子核外電子在原子軌道上先排4s后排3d,所以基態(tài)原子電子排布式1s22s22p63s23p63d5違反了構(gòu)造原理,正確的電子排布式應(yīng)該為1s22s22p63s23p63d34s2,故B正確;根據(jù)構(gòu)造原理可知,原子核外電子填充順序?yàn)?s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s故C錯(cuò)誤;鈉原子核外電子排布由1s22s22p63s

8、11s22s22p63p1時(shí),電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),要吸收能量,故D正確?！咀兪皆O(shè)問1】某原子的最外層電子排布式為3s23p2,那么該原子核外有幾種不同能量的電子?幾種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子?答案 514解析 由題給信息可知,該原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p2,共14個(gè)電子,為硅原子,有5種不同能量的電子,有14種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子。易錯(cuò)警示依據(jù)構(gòu)造原理可知,電子排入各能級(jí)的順序?yàn)閚p(n+1)snd、nd(n+1)p(n+2)snf。因此,電子在排滿np能級(jí)后接著進(jìn)入的是(n+1)s能級(jí)而不是nd能級(jí),當(dāng)nd能級(jí)上有電子時(shí),(n+1)s能級(jí)上已填有電子,n電子層已不是最外層

9、而是次外層了,所以原子核外最外層電子數(shù)不超過8個(gè)。例如,鉀原子的各層電子數(shù)分別是2、8、8、1而不是2、8、9。同樣,當(dāng)電子排滿nd能級(jí)后接著進(jìn)入的是(n+1)p能級(jí)而不是nf能級(jí),當(dāng)nf能級(jí)上有電子時(shí),(n+2)s能級(jí)上已填有電子,即n電子層已不是次外層而是倒數(shù)第三層了,所以次外層電子數(shù)不超過18個(gè)。變式訓(xùn)練1(1)下列基態(tài)原子或離子的電子排布的表示方法中,正確的是(填序號(hào),下同),違反了能量最低原理的是,違反了洪特規(guī)則的是。Ca2+:1s22s22p63s23p6F-:1s22s23p6Cr:1s22s22p63s23p63d44s2Fe:1s22s22p63s23p63d64s2(2)綠

10、柱石被國(guó)際珠寶界公認(rèn)為四大名貴寶石之一,其主要成分為Be3Al2(Si6O18),因含適量的Cr2O3(0.15%0.6%)而形成祖母綠?；鶓B(tài)Al原子中,電子填充的最高能級(jí)是,基態(tài)Cr原子的價(jià)電子排布式是。答案 (1)(2)3p3d54s1解析 (1)正確;違反了能量最低原理;違反了洪特規(guī)則;違反了洪特規(guī)則;正確;違反了洪特規(guī)則。(2)Al為13號(hào)元素,其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p1,最高能級(jí)為3p,根據(jù)核外電子排布規(guī)律可以寫出基態(tài)鉻原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1,所以基態(tài)鉻(Cr)原子的價(jià)電子排布式是3d54s1。探究2原子核外電子排布的表

11、示方法問題探究1.書寫電子排布式時(shí),是按電子排布順序書寫嗎?提示 書寫電子排布式時(shí),不是按電子排布順序書寫,而是按電子層順序,同一電子層的各能級(jí)連在一起。如Fe原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,而不是1s22s22p63s23p64s23d6。2.寫出15號(hào)元素的軌道表示式和24號(hào)元素的電子排布式。Cr:1s22s22p63s23p63d54s1 歸納拓展原子結(jié)構(gòu)示意圖含義將每個(gè)電子層上的電子總數(shù)表示在原子核外的式子意義能直觀反映核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)和核外的電子層數(shù)及各電子層上的電子數(shù)實(shí)例電子排布式含義用數(shù)字在能級(jí)符號(hào)右上角標(biāo)明該能級(jí)上排布的電子數(shù)的式子意義能直觀地反映核外

12、電子的電子層、能級(jí)和各能級(jí)上的電子數(shù)實(shí)例K:1s22s22p63s23p64s1原子核外電子排布的表示方法 簡(jiǎn)化電子排布式含義把電子排布式中內(nèi)層電子達(dá)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(hào)外加方括號(hào)表示意義避免電子排布式書寫過于復(fù)雜實(shí)例K:Ar4s1價(jià)電子排布式含義主族元素的價(jià)電子指最外層電子,價(jià)電子排布式即外圍電子排布式意義能直觀地反映元素的性質(zhì)實(shí)例Al:3s23p1軌道表示式含義每個(gè)原子軌道用1個(gè)方框(或小圓圈、短線)表示,在方框內(nèi)用箭頭標(biāo)明核外電子的分布意義直觀地反映電子的分布情況實(shí)例應(yīng)用體驗(yàn)【典例2】下列微粒的核外電子的表示方法不正確的是() C.鐵原子的電子排布式1s22s22

13、p63s23p63d64s2D.Fe2+電子排布式1s22s22p63s23p63d44s2答案 D 解析 碳是6號(hào)元素,6個(gè)電子分別排在1s、2s、2p軌道上,碳原子軌道表示式為 ,故A正確;硫原子3p能級(jí)上4個(gè)電子中有3個(gè)電子自旋狀態(tài)相同,硫原子最外層電子軌道表示式為 ,故B正確;鐵原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,故C正確;鐵原子失去4s能級(jí)上兩個(gè)電子形成Fe2+,Fe2+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d6,故D錯(cuò)誤?！咀兪皆O(shè)問2】銅原子的電子排布式如何表示? 答案 1s22s22p63s23p63d104s1 易錯(cuò)警示(1)基態(tài)原子電子排布式

14、的書寫方法。第一步:按照構(gòu)造原理寫出電子填入能級(jí)的順序:1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s第二步:根據(jù)各能級(jí)容納的電子數(shù)填充電子。第三步:去掉空能級(jí),并按照電子層順序排列即可得到電子排布式。(2)離子的電子排布式。判斷該原子變成離子時(shí)會(huì)得到或失去的電子數(shù)。原子失去電子時(shí),總是先失去能級(jí)較高的軌道上的電子,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還會(huì)進(jìn)一步失去內(nèi)層電子。原子得到電子而形成陰離子,則得到的電子填充在最外一個(gè)電子層的某一個(gè)能級(jí)上。變式訓(xùn)練2-1(2022湖南沅陵一中高二開學(xué)考試)下列關(guān)于核外電子排布及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)說法錯(cuò)誤的是(

15、)A.基態(tài)6C的電子排布式1s22s22 ,違反了洪特規(guī)則B.電子云圖中的小點(diǎn)越密表示該核外空間的電子越多C.基態(tài)Fe3+的最外層電子排布式:3s23p63d5D.電子層數(shù)為n的能層具有的原子軌道數(shù)為n2答案 B解析 基態(tài)碳原子2p能級(jí)上兩個(gè)電子排布在兩個(gè)不同的p軌道上,同時(shí)排布在2px軌道上違背了洪特規(guī)則,A正確;電子云圖中小黑點(diǎn)的疏密代表電子在相關(guān)區(qū)域出現(xiàn)的概率,不代表具體電子的多少,B錯(cuò)誤;Fe原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,則Fe3+電子排布式為1s22s22p63s23p63d5,其最外層為第三層,排布式為3s23p63d5,C正確;原子軌道總數(shù)=電子層數(shù)

16、的平方,D正確。變式訓(xùn)練2-2下列各組表述中,兩個(gè)微?？赡軐儆谕N元素原子的是()A.3p能級(jí)有一個(gè)未成對(duì)電子的基態(tài)原子和核外電子排布為1s22s22p63s23p1的原子B.M層全充滿而N層為4s2的原子和核外電子排布為1s22s22p63s23p64s2的原子C.最外層電子數(shù)是核外電子總數(shù)的 的原子和核外電子排布為1s22s22p63s23p5的原子D.2p能級(jí)有一個(gè)空軌道的基態(tài)原子和原子的核外電子排布為1s22s22p4的原子答案 A 解析 對(duì)于3p能級(jí)有一個(gè)未成對(duì)電子的基態(tài)原子,該原子3p能級(jí)應(yīng)有1個(gè)或5個(gè)電子,核外電子排布式為1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23

17、p5,故A符合題意;M層全充滿而N層為4s2的原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2,與核外電子排布為1s22s22p63s23p64s2的原子不表示同一原子,故B不符合題意;核外電子排布為1s22s22p63s23p5的原子,最外層電子數(shù)是7,核外電子總數(shù)為17,最外層電子數(shù)不是核外電子總數(shù)的 ,故C不符合題意;2p能級(jí)有一個(gè)空軌道的基態(tài)原子,該原子2p能級(jí)有2個(gè)電子,核外電子排布為1s22s22p2,與核外電子排布為1s22s22p4的原子不屬于同種原子,故D不符合題意。學(xué)以致用隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)1.下列各原子或離子的電子排布式錯(cuò)誤的是() B.Br1s22s22p

18、63s23p63d104s24p5C.O2-1s22s22p6D.Cr1s22s22p63s23p63d44s2答案 D解析 Mg2+的電子排布式為1s22s22p6,符合能量最低原理,故A正確;Br的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p5,符合能量最低原理,故B正確;O2-的電子排布式為1s22s22p6,符合能量最低原理,故C正確;Cr原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1,故D錯(cuò)誤。2.(2021河南洛陽高二期末)下列軌道表示式能表示氮原子的最低能量狀態(tài)的是()答案 A解析 A項(xiàng)符合基態(tài)原子電子排布的能量最低原理、洪特規(guī)則,正確;B項(xiàng)2p軌道上的3個(gè)電子的自旋狀態(tài)不完全相同,不符合洪特規(guī)則,錯(cuò)誤;C項(xiàng)2p軌道上的3個(gè)電子應(yīng)分別占據(jù)1個(gè)軌道,不符合洪特規(guī)則,錯(cuò)誤;D項(xiàng)不是氮原子的軌道表示式,D錯(cuò)誤。3.下列說法錯(cuò)誤的是()A.ns電子的能量可能低于(n-1)p電子的能量B.7N的電子排布式1s22s22 違反了洪特規(guī)則C.電子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3違反了能量最低原理D.電子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10違反了泡利不相容原理答案 A解析 電子的能量與電子層、能級(jí)有關(guān),ns電子的能量一定高于(n-1)p電子的能量