1.1.2構造原理與電子排布式電子云與原子軌道（導學案）高二化學（人教版2019選修第二冊）

第一章原子結構與性質第一節(jié)原子結構第二課時構造原理與電子排布式【學習目標】1.了解原子核外電子排布的構造原理2.能寫出136號元素基態(tài)原子的電子排布式，進一步增強證據(jù)推理意識【學習重點】前四周期基態(tài)原子電子排布式、簡化電子排布式、價層電子排布式的書寫【學習難點】對構造原理的理解【課前預習】舊知回顧：1、能級的個數(shù)=所在能層的能層序數(shù)2、能級的字母代號是s、p、d、f，字母前的數(shù)字代表能層序數(shù)，每個能級最多容納的電子數(shù)分別為s2，p6，d10，f14。3、英文字母相同的不同能級中所能容納的最多電子數(shù)相同。（填“相同”或“不同”）4、每一能層最多容納的電子數(shù)為2n2。5、練習書寫前20號元素的原子結構示意圖新知預習：1、構造原理的內(nèi)容：以光譜學事實為基礎，從氫開始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入能級的順序稱為構造原理2、構造原理示意圖中，從1s至5s電子的排布順序：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s3、能級交錯的內(nèi)容:構造原理告訴我們，隨核電荷數(shù)遞增，電子并不總是填滿一個能層后再開始填入下一個能層的。這種現(xiàn)象被稱為能級交錯4、閱讀教材P9表11，仔細觀察一些元素基態(tài)原子電子排布式的書寫方式5、嘗試書寫鐵、錳的原子結構示意圖Fe：Mn：【課中探究】情景導入：通過剛才的視頻，我們回顧了以前學過的電子的運動狀態(tài)和前三周期的原子結構示意圖的書寫，那么第四周期元素的原子結構示意圖該如何書寫，原子核外的電子排布還有哪些其他的表達方式，今天我們就來研究這方面的問題。一、構造原理任務一、認識構造原理【學生活動】閱讀教材P8第二自然段，了解構造原理，回答下列問題：1、構造原理的內(nèi)容？以光譜學事實為基礎，從氫開始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入能級的順序稱為構造原理2、構造原理示意圖中：小圓圈表示一個能級，每一行對應一個能層，箭頭引導的曲線顯示遞增電子填入能級的順序3、根據(jù)構造原理示意圖，找出電子排布的順序？1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s→5f→6d→7p任務二、探究電子的填充順序【學生活動】小組合作討論，仔細觀察構造原理示意圖，回答以下問題：1、從能層的角度看，電子的填充順序規(guī)律是怎樣的？電子先填滿一個能層，再繼續(xù)填下一個能層；填充時，從第一能層開始，依次填入2、從能級的角度看，電子的填充順序規(guī)律是怎樣的？電子先填滿一個能級，再繼續(xù)填下一個能級；填充時，從s能層開始，依次填入p、d、f能級3、電子填充的順序，有沒有特殊情況出現(xiàn)？電子并不總是填滿一個能層后再開始填入下一個能層，例如從第三層開始，填充完3p之后，先填充的是第四層的s能級任務三、探究能級交錯的現(xiàn)象【學生活動】閱讀教材P10第二、三自然段，回答以下問題：1、能級交錯的內(nèi)容？構造原理告訴我們，隨核電荷數(shù)遞增，電子并不總是填滿一個能層后再開始填入下一個能層的。這種現(xiàn)象被稱為能級交錯2、構造原理呈現(xiàn)的能級交錯源于光譜學事實，是經(jīng)驗的，而不是任何理論推導的結果。構造原理是一個思維模型，是個假想過程。3、Cr和Cu最后兩個能級的電子排布是什么？Cr:3d54s1Cu:3d104s1活動一、舉一反三，通過教師講授一個表達式，學生能夠自己說出3s1、2p3、4p5、3d10、4f12這5個表達式的涵義3s1：表示第三能層，s能級上，填充1個電子2p3：表示第二能層，p能級上，填充3個電子4p5：表示第四能層，p能級上，填充5個電子3d10：表示第三能層，d能級上，填充10個電子4f12：表示第四能層，f能級上，填充12個電子活動二、各小組討論剩余元素基態(tài)原子電子排布式的書寫，到黑板補充8O：1s22s22p413Al：1s22s22p63s23p116S：1s22s22p63s23p417Cl：1s22s22p63s23p526Fe：1s22s22p63s23p63d64s231Ga：1s22s22p63s23p63d104s24p135Br：1s22s22p63s23p63d104s24p529Cu：1s22s22p63s23p63d104s124Cr：1s22s22p63s23p63d54s1活動三、閱讀教材P11思考與討論第一題，小組合作討論，回答其中的問題【思考與討論】按照構造原理寫出稀有氣體氦、氖、氬、氪、氙、氡、的基態(tài)原子的最外層電子排布；除氦外它們的通式是什么？He：1s2Ne：2s22p6Ar：3s23p6Kr：4s24p6Xe：5s25p6Rn：6s26p6Og：7s27p6通式：ns2np6任務四、利用電子排布式書寫鈦、錳、鐵、鋅、鉻、銅、鍺、砷、氪的原子結構示意圖【學生活動】書寫鈦、錳、鐵、鋅、鉻、銅、鍺、砷、氪的原子結構示意圖。分組討論，完成填空，到黑板前展示填寫結果，大家共同探討22Ti:25Mn：26Fe：30Zn：24Cr：29Cu：32Ge：33As:36Kr：任務五、探究簡化的電子排布式【學生活動】閱讀教材P11思考與討論第二題，回答其中的問題【思考與討論】電子排布式可以簡化，如鈉的電子排布式可以簡化為[Ne]3s1。試問：上式方括號里的符號的意義是什么？內(nèi)層電子已達到稀有氣體結構的部分請仿照鈉原子的簡化的電子排布式，寫出第8號元素氧、第14號元素硅和第29號元素銅的簡化電子排布式？8O:[He]2s22p414Si:[Ne]3s23p229Cu:[Ar]3d104s1任務六、探究價層電子排布式的相關內(nèi)容【學生活動】閱讀教材P11思考與討論第三題，小組討論，回答下列問題1、價電子層的定義：為突出化合價與電子排布的關系，將在化學反應中可能發(fā)生電子變動的能級稱為價電子層(簡稱價層)。2、請從書末的元素周期表中找出Na、Al、Cl、Mn、Br的價層電子排布。11Na:3s113Al:3s23p117Cl:3s23p525Mn:3d54s235Br:4s24p53、查看書末元素周期表中前四周期元素的價層電子排布，總結不同族中，價層電子的排布規(guī)律，并寫出通式。①對于主族元素和零族元素來說，價電子就是最外層電子表示方法：IA、IIA：nsxIIIA0族：nsxnpy②對于副族和第VIII族元素來說，價電子除最外層電子外，還包括次外層電子表示方法：3dx4sy【練習】寫出下列原子的價層電子排布式：19K、12Mg、14Si、8O、18Ar、23V、27Co、30Zn、29Cu19K:4s112Mg:3s214Si:3s23p28O:2s22p418Ar:3s23p623V:3d34s227Co:3d74s230Zn:3d104s229Cu:3d104s1【對應訓練1】構造原理揭示的電子排布能級順序，實質是各能級能量高低。若以E(nl)表示某能級的能量，以下各式中正確的是（）A.E(5s)>E(4f)>E(4s)>E(3d)B.E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s)C.E(4s)<E(3s)<E(2s)<E(1s)D.E(5s)>(4s)>(4f)>E(3d)【答案】B【解析】根據(jù)構造原理，各能級填充的電子的能量由小到大的順序為1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s…,A項和D項正確順序為E(4f)>E(5s)>E(3d)>E(4s);對于不同能層的相同能級，能層序數(shù)越大，能量越高，C項錯，其正確順序為E(4s)>E(3s)>E(2s)>E(1s);E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s)符合構造原理，B項正確。答案選B?！緦柧?】下列說法正確的是（）A.鉀(K)原子的原子結構示意圖為B.H2O的電子式為：C.Mg的電子排布式為1s22s22p63s23p1D.Ca2+的電子排布式為1s22s22p63s23p64s2【答案】B【解析】19號元素鉀(K)原子的原子結構示意圖為,A項錯誤；H2O為共價化合物，B項正確；12號元素Mg的電子排布式為1s22s22p63s2,C項錯誤；Ca2+的電子排布式為1s22s22p63s23p6,D項錯誤。答案選B。【對應訓練3】以下電子排布式是基態(tài)原子的電子排布式的是（）①1s12s1②1s22s12p1③1s22s22p63s2④1s22s22p63s23p1A.①②B.①③C.②③D.③④【答案】D【解析】基態(tài)原子排布式的特點是，按照構造原理，依次排布。①應先排滿1s能級再排2s能級，顯然不符合基態(tài)原子的排布要求；②應先排滿2s能級再排2p能級，也不符合基態(tài)原子的排布要求。答案選D。【對應訓練4】在下列所示的粒子中，氧化性最強的是（）A.1s22s22p2B.1s22s22p5C.1s22s22p63s1D.1s22s22p6【答案】B【解析】4種粒子分別為C、F、Na、Ne,氧化性最強的是氟原子。答案選B。【對應訓練5】某元素正二價離子的最外層電子排布為3d9,則該元素的原子序數(shù)為（）A.29B.30C.31D.32【答案】A【解析】某元素正二價離子的最外層電子排布為3d9,則其原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,核外共有29個電子，原子序數(shù)為29。答案選A?！緦柧?】回答下列問題。(1)①Co基態(tài)原子核外電子排布式為②Zn2+基態(tài)核外電子排布式為③Cr3+基態(tài)核外電子排布式為④N的基態(tài)原子核外電子排布式為；Cu的基態(tài)原子最外層有個電子。⑤Si元素基態(tài)原子的電子排布式是(2)比較下列多電子原子的原子軌道的能量高低(填“>”或“<”或“=”)。①2s3s②2s3d③3d4s④4f6f答案：(1)①[Ar]3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2②1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10③1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3④1s22s22p31⑤1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2(2)①<②<③>④<【解析】按照構造原理依次書寫?！菊n后鞏固】1.（易）下列各原子或離子的電子排布式中，錯誤的是（）A.K+1s22s22p63s23p6B.F1s22s22p5C.S21s22s22p63s23p4D.Ar1s22s22p63s23p6【答案】C【解析】S2的電子排布式為1s22s22p63s23p6，故C錯誤。2.（易）下列各離子或原子的電子排布式錯誤的是（）A.Ca2+:1s22s22p63s23p6B.O2:1s22s22p4C.K:1s22s22p63s23p64s1D.Fe3+:1s22s22p63s23p63d5【答案】B【解析】已知O原子的電子排布式為1s22s22p4,故O2的電子排布式為1s22s22p6,B項錯誤。3.（易）根據(jù)下列電子排布式判斷，處于激發(fā)態(tài)的原子是（）A.1s22s22p6B.1s22s22p63s1C.1s22s23s1D.[Ar]3d104s2【答案】C【解析】原子的電子排布是使整個原子的能量處于最低狀態(tài)，處于最低能量狀態(tài)的原子叫基態(tài)原子，所以A、B、D都是基態(tài)原子，C中原子沒有排2p軌道直接排了3s軌道，不是能量最低，所以是激發(fā)態(tài)。4.(易)下列各項中，前面的能級先填入電子的為（）①3d和4s②4p和5s③5s和4d④5p和4dA.①②B.②③C.②④D.③④【答案】B【解析】原子核外電子優(yōu)先占有能量低的軌道，軌道能量的高低由能層和能級決定。①中的3d>4s,②中4p<5s,③中的5s<4d,④中的5p>4d。所以前面能級先填入電子的是②③。5.（易）下列微粒的核外電子排布式書寫不正確的是（）A.23V：[Ar]3d34s2B.N：1s22s22p3C.26Fe3+：[Ar]3d6D.Br：[Ar]3d104s24p5【答案】C【解析】26Fe的電子排布式為[Ar]3d64s2,則26Fe3+的電子排布式為[Ar]3d5。6.（易）一個電子排布為1s22s22p63s23p1的元素最可能的價態(tài)是（）A.+1B.+2C.+3D.1【答案】C【解析】基態(tài)原子電子排布為1s22s22p63s23p1,價電子排布為3s23p1,說明最外層電子數(shù)為3,在反應中易失去，則化合價為+3價。7.（中）表示一個原子在M能層上有10個電子，可以寫成（）A.3p6B.3d10C.3s23p63d24s2D.3s23p64s2【答案】C【解析】M能層即第三能層，把所有第三能層s、p、d能級上的所有電子數(shù)加在一起，等于10，故C正確。8.（中）已知元素X的基態(tài)原子最外層電子排布為nsn1npn+2,則X元素的原子序數(shù)為（）A.9B.10C.17D.18【答案】C【解析】X的基態(tài)原子最外層電子排布為3s313p3+2,為氯元素。9.（易）(1)某元素的原子序數(shù)為33,則：①此元素原子的電子總數(shù)是②有個電子層，個能級；③它的電子排布式為(2)寫出S、Ca2+、Cl—的電子排布式：①S:②Ca2+：③Cl—：【答案】(1)①33②48③1s22s22p63s23p63d104s24p3(2)①1s22s22p63s23p4