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

選擇性必修2(人教版2019)2023-2024學年第一章

原子結構與性質第一節(jié)

原子結構第2課時構造原理與電子排布式原子核外電子排布能層能級符號：KLMNOPQ能量：K→Q依次升高符號：s、p、d、f、g能級數(shù)=能層序數(shù)知識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個電子。(3)原子最外層電子數(shù)目不能超過8個(K層為最外層時

不能超過2個電子)。能層KLMN能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f最多電子數(shù)HHe122226661010142電子首先填入能量最低的1s能級，直至將該能級填滿。LiBe2122當1s能級填滿之后，電子優(yōu)先填入能量較低的2s能級，直至填滿。能層KLMN能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f最多電子數(shù)2262610261014BCNOFNe221222223224225226在1s、2s能級填滿后，電子填入2p能級，直至2p能級填滿。能層KLMN能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f最多電子數(shù)2262610261014NaMgAlSi······Ar226122622262122626核外電子在能級中的排布順序：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中電子在能級中的排布順序，并畫出K的原子結構示意圖。能層KLMN最多電子數(shù)281832能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4fK226261最外層電子數(shù)不超過8核外電子在能級中的排布順序：1s→2s→2p→3s→3p→4sCa226262

K、Ca的光譜學實驗均表明，二者最外層填充的電子均在4s能級。當4s能級填滿后，下一個電子應該填充在哪個能級？能層KLMN最多電子數(shù)281832能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4fSc2262621M層不是最外層，電子數(shù)不超過181s→2s→2p→3s→3p→4s→3d

學習

目標第2課時構造原理與電子排布式PART01PART02通過認識原子核外電子排布,能辨識原子核外電子的能層、能級分布及其能量的關系。了解原子結構的構造原理,學會書寫基態(tài)原子的核外電子排布式。以光譜學事實為基礎，從1s能級開始，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。在多電子原子中，電子在能級上的排布順序：電子最先排布在能量低的能級上，然后依次排布在能量較高的能級上。1.含義：[任務一]認識構造原理能量升高能量升高每一行對應一個能層每一小圈對應一個能級各圓圈間連接線的方向表示隨核電荷數(shù)遞增而增加的電子填入能級的順序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寫：

1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f6s6p6d7s7p構造原理規(guī)律：每周期元素種類數(shù)：2；8；8；18；18；32；32能級交錯源于光譜學事實③隨電荷數(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。從第三能層開始，不同能層的能級出現(xiàn)“能級交錯”現(xiàn)象。如：優(yōu)先排布4s能級再排3d能級。

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

E(np)＜E(nd)＜E(nf)＜···3、對于出現(xiàn)能級交錯現(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，能使整個原子處于能量最低的狀態(tài)。請根據(jù)構造原理分析15P、25Mn的核外電子在能級中的排布。能級排布順序15P25Mn1s2s2p3s3p4s3d4p226252262625

構造原理作為一個理論模型，具有一定的局限性。對于個別特殊的過渡元素核外電子的排布并不適用。能級排布順序1s2s2p3s3p4s3d4p29Cu22626110

鉻、銅的電子排布源于光譜學事實，是從實驗事實得到，不符合構造原理。當理論與客觀事實出現(xiàn)矛盾時，必須遵循客觀事實。半充滿能級排布順序1s2s2p3s3p4s3d4p24Cr2262615全充滿當p、d、f能級處于全空、全充滿或半充滿狀態(tài)時，能量相對較低，原子結構較穩(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)能級符號該能級上排布的電子數(shù)Fe：1s22s22p63s23p63d64s2KLMN按能層次序書寫，按構造原理充入電子。KLM1.含義：將能級上所容納的電子數(shù)標在該能級符號右上角，并按照能層從左到右的順序排列的式子叫電子排布式。[任務二]書寫電子排布式2.書寫方法：

第一步：按照構造原理寫出能級順序和電子數(shù)。

（1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p）

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

氫氦鋰鈹

硼

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

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號元素原子的電子排布式11-18號元素原子的電子排布式原子序數(shù)元素名稱元素符號電子排布

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

3s11s22s22p6

3s21s22s22p63s23p11s22s22p63s23p21s22s22p63s23p31s22s22p63s23p41s22s22p63s23p51s22s22p6

3s23p619-28號元素原子的電子排布式原子序數(shù)元素名稱元素符號電子排布

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

4s11s22s22p63s23p6

4s21s22s22p63s23p63d14s21s22s22p63s23p63d24s21s22s22p63s23p63d34s21s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d54s21s22s22p63s23p63d64s21s22s22p63s23p63d74s21s22s22p63s23p63d84s2能級交錯現(xiàn)象不符合構造原理構造原理是一個思維模型，是個被理想化的假想過程。29-36號元素原子的電子排布式原子序數(shù)元素名稱元素符號電子排布

KLMN29銅Cu30鋅Zn31鎵Ga32鍺Ge33砷As34硒Se35溴Br36氪Kr1s22s22p63s23p63d104s24p11s22s22p63s23p63d104s24p21s22s22p63s23p63d104s24p31s22s22p63s23p63d104s24p41s22s22p63s23p63d104s24p51s22s22p63s23p63d104s24p61s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p63d104s2不符合構造原理構造原理是一個思維模型，是個被理想化的假想過程。[Ne][Ar]原子實表示內層電子簡化電子排布式Al：

Fe：[Ne]3s23p1[Ar]3d64s2如：Na：1s22s22p63s1可簡化為[Ne]3s1為了避免電子排布式過于繁瑣，我們可以把內層電子達到稀有氣體結構的部分，用“[稀有氣體]+剩余電子”來表示。1.簡化電子排布式【上一周期稀有氣體]+價層電子排布式方括號：該元素前一個周期的惰性氣體電子排布結構書寫簡化電子排布式的兩種類型：（前五周期）類型1：第1-12列（IA-IIB

）：【上一周期稀有氣體]+nd10+價層電子排布式類型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.價層電子排布式

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)。通常元素周期表只給出價層電子排布。Li1s22s1[He]2s1O1s22s22p4

[He]2s22p4

F1s22s22p5[He]2s22p5Si1s22s22p63s23p2

[Ne]

3s23p2

P1s22s22p63s23p3[Ne]

3s23p3K1s22s22p63s23p64s1[Ar]

4s1

Cr1s22s22p63s23p63d54s1

[Ar]

3d54s1Zn1s22s22p63s23p63d104s2[Ar]

3d104s2

2s12s22p4

2s22p53s23p23s23p34s13d54s13d104s2

價層電子排布式

主族元素的價層電子是最外層電子。

副族元素的價層電子是最外層電子以及次外層，甚至還有倒數(shù)第三層。原子實外的電子。注意[思考與交流]1～36號元素中是否都遵循構造原理？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。它們是否符合構造原理？并不是所有基態(tài)原子的核外電子都符合構造原理。當p、d、f能級處于全空、全滿或半滿狀態(tài)時，能量相對較低，原子結構較穩(wěn)定。(2)29Cu的電子排布式的書寫(1)24Cr的電子排布式的書寫3.離子的電子排布式(1)判斷該原子變成離子時會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能層的某一個能級上。

(3)原子失去電子時，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。一般來說，主族元素只失去它們的最外層電子，而副族和Ⅷ族元素可能還會進一步向里失去內層電子。Cl1s22s22p63s23p5

Cl－

1s22s22p63s23p6Fe1s22s22p63s23p63d64s2

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

)A.Ca

1s22s22p63s23p64s2B.Mg2+

1s22s22p6C.F-

1s22s22p5D.Br

1s22s22p63s23p63d104s24p5答案:C解析:Ca原子核外有20個電子，根據(jù)構造原理,其電子排布式為1s22s22p63s23p64s2，A項正確；Mg2+核外有10個電子，根據(jù)構造原理，其電子排布式為1s22s22p6，B項正確；F-核外有10個電子，根據(jù)構造原理，其電子排布式為1s22s22p6，C項錯誤；Br原子核外有35個電子，根據(jù)構造原理，其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p5，D項正確。2【典例2】按要求填空:(1)根據(jù)構造原理寫出下列基態(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_______、_______、______(2)某元素的最外層電子排布式是4s24p5,則其元素符號為________。

(3)基態(tài)Ti2+中,電子占據(jù)的最高的能層符號為_____,該能層有____個能級。(4)寫出基態(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:(1)最外層電子數(shù)不超過8(K層為最外層時最多容納2個電子)。(2)書寫電子式時按照能層由低到高的順序書寫,不能按電子的填充順序書寫。(3)原子結構與元素在元素周期表中的位置之間的關系?！窘馕觥?1)①L層有8個電子,則M層有4個電子,故A為硅。

②當次外層為K層時,最外層電子數(shù)則為3,為硼;當次外層為L層時,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)價電子排布式可知該元素有4個電子層,最外層有7個電子,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)的最高能層符號為M,該能層有3s、3p、3d3個能級。(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)構造原理寫出下列基態(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