2022-2023學年新教材高中化學第1章原子結構與元素性質第2節(jié)原子結構與元素周期表第1課時基態(tài)原子的核外電子排布課件魯科版選擇性必修2

1、第1課時基態(tài)原子的核外電子排布第1章內(nèi)容索引0102基礎落實必備知識全過關重難探究能力素養(yǎng)全提升03學以致用隨堂檢測全達標素養(yǎng)目標1.通過學習能量最低原理、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號元素基態(tài)原子的核外電子排布,培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析的化學核心素養(yǎng)。2.通過學習基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)律,能夠書寫l36號元素基態(tài)原子的核外電子排布式,從而形成證據(jù)推理與模型認知的化學核心素養(yǎng)。基礎落實必備知識全過關知識鋪墊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)原子結構示意圖,如鈉原

2、子的結構示意圖如下:(2)離子結構示意圖: 自主梳理原則含義能量最低原理原子核外的電子應優(yōu)先排布在能量最低的能級里,然后由里到外,依次排布在能量逐漸升高的能級里。使整個原子處于能量最低狀態(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,并且這兩個電子的自旋狀態(tài)不同;由此可知,一個原子中不會存在兩個運動狀態(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,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】某同學寫出了下列幾種基態(tài)原子的

3、軌道表示式: 請分析以上3個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等各能級符號的右上角用數(shù)字表示出該能級中的電子數(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的稀有氣體的元素符號加方括號的形式來表示,以簡化電子排布式。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、數(shù)字的意義如下:自我檢測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造原理。()(3)構造原理中的電子排布能級順序,實質是各能級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)構造原理可知,電子在基態(tài)原子核外排布時,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,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.構造原理基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序:構造原理表明,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應用體驗【典例1】下列說法錯誤的是()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違反了構造原理C.根據(jù)構造原理,原子核外電子填充順序為

7、1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4pD.鈉原子由1s22s22p63s11s22s22p63p1時,原子吸收能量,由基態(tài)轉化成激發(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個電子,故A正確;因為基態(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違反了構造原理,正確的電子排布式應該為1s22s22p63s23p63d34s2,故B正確;根據(jù)構造原理可知,原子核外電子填充順序為1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s故C錯誤;鈉原子核外電子排布由1s22s22p63s

8、11s22s22p63p1時,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?幾種不同運動狀態(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個電子,為硅原子,有5種不同能量的電子,有14種不同運動狀態(tài)的電子。易錯警示依據(jù)構造原理可知,電子排入各能級的順序為np(n+1)snd、nd(n+1)p(n+2)snf。因此,電子在排滿np能級后接著進入的是(n+1)s能級而不是nd能級,當nd能級上有電子時,(n+1)s能級上已填有電子,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。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,當電子排滿nd能級后接著進入的是(n+1)p能級而不是nf能級,當nf能級上有電子時,(n+2)s能級上已填有電子,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。變式訓練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,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、柱石被國際珠寶界公認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是,基態(tài)Cr原子的價電子排布式是。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號元素,其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p1,最高能級為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,是按電子排布順序書寫嗎?提示 書寫電子排布式時,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號元素的軌道表示式和24號元素的電子排布式。Cr:1s22s22p63s23p63d54s1 歸納拓展原子結構示意圖含義將每個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)的質子數(shù)和核外的電子層數(shù)及各電子層上的電子數(shù)實例電子排布式含義用數(shù)字在能級符號右上角標明該能級上排布的電子數(shù)的式子意義能直觀地反映核外

12、電子的電子層、能級和各能級上的電子數(shù)實例K:1s22s22p63s23p64s1原子核外電子排布的表示方法 簡化電子排布式含義把電子排布式中內(nèi)層電子達到稀有氣體結構的部分以相應稀有氣體的元素符號外加方括號表示意義避免電子排布式書寫過于復雜實例K:Ar4s1價電子排布式含義主族元素的價電子指最外層電子,價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實例Al:3s23p1軌道表示式含義每個原子軌道用1個方框(或小圓圈、短線)表示,在方框內(nèi)用箭頭標明核外電子的分布意義直觀地反映電子的分布情況實例應用體驗【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號元素,6個電子分別排在1s、2s、2p軌道上,碳原子軌道表示式為 ,故A正確;硫原子3p能級上4個電子中有3個電子自旋狀態(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能級上兩個電子形成Fe2+,Fe2+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d6,故D錯誤?！咀兪皆O問2】銅原子的電子排布式如何表示? 答案 1s22s22p63s23p63d104s1 易錯警示(1)基態(tài)原子電子排布式

14、的書寫方法。第一步:按照構造原理寫出電子填入能級的順序:1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s第二步:根據(jù)各能級容納的電子數(shù)填充電子。第三步:去掉空能級,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會得到或失去的電子數(shù)。原子失去電子時,總是先失去能級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進一步失去內(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電子層的某一個能級上。變式訓練2-1(2022湖南沅陵一中高二開學考試)下列關于核外電子排布及運動狀態(tài)說法錯誤的是(

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能級上兩個電子排布在兩個不同的p軌道上,同時排布在2px軌道上違背了洪特規(guī)則,A正確;電子云圖中小黑點的疏密代表電子在相關區(qū)域出現(xiàn)的概率,不代表具體電子的多少,B錯誤;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。變式訓練2-2下列各組表述中,兩個微粒可能屬于同種元素原子的是()A.3p能級有一個未成對電子的基態(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能級有一個空軌道的基態(tài)原子和原子的核外電子排布為1s22s22p4的原子答案 A 解析 對于3p能級有一個未成對電子的基態(tài)原子,該原子3p能級應有1個或5個電子,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能級有一個空軌道的基態(tài)原子,該原子2p能級有2個電子,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。學以致用隨堂檢測全達標1.下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是() 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2p軌道上的3個電子的自旋狀態(tài)不完全相同,不符合洪特規(guī)則,錯誤;C項2p軌道上的3個電子應分別占據(jù)1個軌道,不符合洪特規(guī)則,錯誤;D項不是氮原子的軌道表示式,D錯誤。3.下列說法錯誤的是()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、能級有關,ns電子的能量一定高于(n-1)p電子的能量