2013屆高考化學(xué) 專題2 第一單元 原子核外電子的運(yùn)動(dòng) 蘇教版選修3

1、專題專題2 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)專題專題2 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)第一單元原子核外電子的運(yùn)動(dòng)第一單元原子核外電子的運(yùn)動(dòng)課程標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)航1.了解原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。了解原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。2.了解原子核外電子排布所遵循的原理，知道了解原子核外電子排布所遵循的原理，知道原子核外電子的能級分布。原子核外電子的能級分布。3.能用電子排布式表示能用電子排布式表示136號元素原子的核號元素原子的核外電子排布。外電子排布。4.知道原子核外電子在一定條件下會發(fā)生躍知道原子核外電子在一定條件下會發(fā)生躍遷，了解其簡單應(yīng)用。遷，了解其簡單應(yīng)用。新知初探自學(xué)導(dǎo)引新

2、知初探自學(xué)導(dǎo)引自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)一、人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識一、人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識1. 原子是由原子是由_和和_構(gòu)構(gòu)成的，其中成的，其中_帶正電，它又是由帶帶正電，它又是由帶正電的正電的_和不帶電的和不帶電的_構(gòu)成構(gòu)成的，的，_帶負(fù)電。整個(gè)原子是帶負(fù)電。整個(gè)原子是_。原子核原子核核外電子核外電子原子核原子核質(zhì)子質(zhì)子中子中子核外電子核外電子電中性電中性2. 原子中：質(zhì)子數(shù)原子中：質(zhì)子數(shù)_原子序數(shù)原子序數(shù)質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)_ 3. 1911年，英國物理學(xué)家盧瑟福根據(jù)年，英國物理學(xué)家盧瑟福根據(jù)粒子的粒子的散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子結(jié)構(gòu)的有核模型。盧散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子結(jié)構(gòu)的有核模型。盧瑟福認(rèn)為原子的質(zhì)量主要集中在瑟

3、福認(rèn)為原子的質(zhì)量主要集中在_上，電子在原子核外空間做高速運(yùn)動(dòng)。上，電子在原子核外空間做高速運(yùn)動(dòng)。核電荷數(shù)核電荷數(shù)核外電子數(shù)核外電子數(shù)質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)中子數(shù)原子核原子核4. 1913年，丹麥物理學(xué)家玻爾提出新的原子年，丹麥物理學(xué)家玻爾提出新的原子結(jié)構(gòu)模型：結(jié)構(gòu)模型：(1)原子核外電子在一系列穩(wěn)定的原子核外電子在一系列穩(wěn)定的軌道上運(yùn)動(dòng)，這些軌道稱為原子軌道；電子軌道上運(yùn)動(dòng)，這些軌道稱為原子軌道；電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)，不會有能量變化。在運(yùn)動(dòng)時(shí)，不會有能量變化。(2)軌道的能量軌道的能量各不相同，原子軌道的能量變化是不連續(xù)各不相同，原子軌道的能量變化是不連續(xù)的。的。(3)原子核外電子可以在能量不同的軌道原子

4、核外電子可以在能量不同的軌道上發(fā)生躍遷。上發(fā)生躍遷。5. 原子核外電子運(yùn)動(dòng)不遵循宏觀物體的運(yùn)動(dòng)原子核外電子運(yùn)動(dòng)不遵循宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，科學(xué)家用統(tǒng)計(jì)方法來描述核外電子的規(guī)律，科學(xué)家用統(tǒng)計(jì)方法來描述核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。用小黑點(diǎn)的疏密代表電子在核外運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。用小黑點(diǎn)的疏密代表電子在核外空間區(qū)域出現(xiàn)的機(jī)會，所得圖形稱為電子云空間區(qū)域出現(xiàn)的機(jī)會，所得圖形稱為電子云圖。離核近的區(qū)域電子出現(xiàn)的機(jī)會大，離核圖。離核近的區(qū)域電子出現(xiàn)的機(jī)會大，離核遠(yuǎn)的區(qū)域，電子出現(xiàn)的機(jī)會少。遠(yuǎn)的區(qū)域，電子出現(xiàn)的機(jī)會少。6. 原子處于能量最低狀態(tài)時(shí)，稱為基態(tài)。原子處于能量最低狀態(tài)時(shí)，稱為基態(tài)。想一想想一想1.電子云圖上的小黑點(diǎn)代

5、表一個(gè)電子嗎？電子云圖上的小黑點(diǎn)代表一個(gè)電子嗎？提示：提示：不是，小黑點(diǎn)僅代表電子出現(xiàn)的機(jī)不是，小黑點(diǎn)僅代表電子出現(xiàn)的機(jī)率，并不是存在一個(gè)真實(shí)的電子。率，并不是存在一個(gè)真實(shí)的電子。二、原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征二、原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征1.原子軌道（能級）的類型有：原子軌道（能級）的類型有：s、p、d、f等。等。s軌道呈球形，有軌道呈球形，有1個(gè)軌道，可容納個(gè)軌道，可容納2個(gè)電個(gè)電子；子；p軌道呈紡錘形，在空間有軌道呈紡錘形，在空間有3個(gè)伸展方個(gè)伸展方面，包括面，包括px、py、pz軌道，它們之間是互相垂軌道，它們之間是互相垂直的直的,可容納可容納6個(gè)電子。個(gè)電子。d軌道有軌道有5個(gè)軌道，可個(gè)軌道

6、，可容納容納10個(gè)電子；個(gè)電子；f軌道有軌道有7個(gè)軌道，可容納個(gè)軌道，可容納14個(gè)電子。個(gè)電子。2.原子軌道用表示原子軌道用表示_和和_s、p、d、f結(jié)合起來共同表示，如結(jié)合起來共同表示，如1s、2s、2p、3d等。等。3.第第n電子層中含有的原子軌道類型有電子層中含有的原子軌道類型有n種，種，原子軌道數(shù)目為原子軌道數(shù)目為n2個(gè)，可容納的電子數(shù)為個(gè)，可容納的電子數(shù)為2n2。如第。如第3層中，含有層中，含有3s、3p、3d三種類型三種類型的軌道，原子軌道數(shù)目為的軌道，原子軌道數(shù)目為9個(gè)，一共可容納的個(gè)，一共可容納的電子數(shù)為電子數(shù)為18個(gè)。個(gè)。電子層電子層(能層）的能層）的n表示原子軌道形狀的符號

7、表示原子軌道形狀的符號4.原子軌道能量高低：（原子軌道能量高低：（1）相同電子層的原）相同電子層的原子軌道中：子軌道中：ns_np_nd_nf。（。（2）形狀相同的原子軌道：形狀相同的原子軌道：2p_3p_4p。（3）電子層數(shù)和原子軌道形狀均相同：）電子層數(shù)和原子軌道形狀均相同：2px_2py_2pz。2p。要點(diǎn)歸納要點(diǎn)歸納2. 各電子層包含的原子軌道數(shù)目的表示方法各電子層包含的原子軌道數(shù)目的表示方法及最多容納的電子數(shù)及最多容納的電子數(shù) 3. 原原子子軌軌道道4. 原子核外電子排布的軌道能量順序原子核外電子排布的軌道能量順序(如下如下)：按箭頭指向，能級的能量越來越大。按箭頭指向，能級的能量越

8、來越大。即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用解析：選解析：選D。電子離核越近，能量越低，。電子離核越近，能量越低，A項(xiàng)項(xiàng)正確；原子軌道種類數(shù)與電子層序數(shù)相等，正確；原子軌道種類數(shù)與電子層序數(shù)相等，當(dāng)電子層序數(shù)為當(dāng)電子層序數(shù)為3時(shí)，只有時(shí)，只有3s、3p、3d三種原三種原子軌道，所以子軌道，所以3f不存在，不存在，B項(xiàng)正確；項(xiàng)正確；C項(xiàng)正項(xiàng)正確；確；p軌道在空間有軌道在空間有x、y、z 3個(gè)伸展方向，個(gè)伸展方向，故與電子層序數(shù)無關(guān)，故與電子層序數(shù)無關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。項(xiàng)錯(cuò)誤。核外電子排布的表示方法核外電子排布的表示方法探究導(dǎo)引探究導(dǎo)引1 從元素周期表中查出銅、銀、從元素周期表中查出銅、銀、金的外圍電子排布，它們是否符合構(gòu)

9、造原金的外圍電子排布，它們是否符合構(gòu)造原理？若不符合，請做出合理解釋。理？若不符合，請做出合理解釋。提示：提示：從元素周期表中查出銅、銀、金的外從元素周期表中查出銅、銀、金的外圍電子排布分別為圍電子排布分別為Cu：3d104s1，Ag：4d105s1，Au：5d106s1。根據(jù)構(gòu)造原理根據(jù)構(gòu)造原理Cu、Ag、Au的外圍電子排布的外圍電子排布為：為：(n1)d9ns2。所以它們電子層排布不符。所以它們電子層排布不符合構(gòu)造原理。合構(gòu)造原理。合理解釋：以合理解釋：以s、p、d、f排序的各能級排序的各能級可容納的最多電子數(shù)依次為可容納的最多電子數(shù)依次為1、3、5、7的兩倍！而量子力學(xué)的理論指出，在等價(jià)

10、軌的兩倍！而量子力學(xué)的理論指出，在等價(jià)軌道上道上(同一能級同一能級)的電子排布在全充滿、的電子排布在全充滿、半充滿和全空狀態(tài)的具有較低的能量和較大半充滿和全空狀態(tài)的具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。的穩(wěn)定性。相對穩(wěn)定的狀態(tài)相對穩(wěn)定的狀態(tài)探究導(dǎo)引探究導(dǎo)引2 電子排布式可以簡化，如鈉的電子排布式可以簡化，如鈉的電子排布式寫成電子排布式寫成Ne3s1，方括號中符號的意，方括號中符號的意義是什么？義是什么？ 你能仿照鈉原子的簡化電子排布你能仿照鈉原子的簡化電子排布式寫出第式寫出第8號元素氧、第號元素氧、第14號元素硅和第號元素硅和第26號號元素鐵的簡化電子排布式嗎？元素鐵的簡化電子排布式嗎？ 提示：提示：

11、電子排布式書寫過繁，可以把內(nèi)層電子排布式書寫過繁，可以把內(nèi)層電子已達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分寫成電子已達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分寫成“原子原子實(shí)實(shí)”，以稀有氣體的元素符號外加方括號表示。以稀有氣體的元素符號外加方括號表示。O、Si、Fe的簡化電子排布式為的簡化電子排布式為O：He2s22p4Si：Ne3s23p2Fe：Ar3d64s2。在化學(xué)反應(yīng)中，原子的外圍。在化學(xué)反應(yīng)中，原子的外圍電子發(fā)生變化而電子發(fā)生變化而“原子實(shí)原子實(shí)”不受影響，所以不受影響，所以描述原子核外電子排布時(shí)，也可以省去描述原子核外電子排布時(shí)，也可以省去“原原子實(shí)子實(shí)”僅寫出原子的外圍電子排布式僅寫出原子的外圍電子排布式(對主族對主

12、族元素的原子，外圍電子又稱價(jià)電子元素的原子，外圍電子又稱價(jià)電子)。如如O：2s22p4Si：3s23p2 Fe：3d64s2。要點(diǎn)歸納要點(diǎn)歸納1. 原子核外電子排布遵循的原則原子核外電子排布遵循的原則(1)能量最低原理：原子核外電子總是盡先占能量最低原理：原子核外電子總是盡先占據(jù)能量最低的原子軌道，填滿后再依次填充據(jù)能量最低的原子軌道，填滿后再依次填充能量較高的其他原子軌道。也就是先填能量較高的其他原子軌道。也就是先填1s，填滿后填填滿后填2s，然后填，然后填2p，按照，按照“要點(diǎn)一要點(diǎn)一”的的“要點(diǎn)歸納要點(diǎn)歸納”中中“4.原子核外電子排布的軌原子核外電子排布的軌道能量順序道能量順序”依次排布

13、。依次排布。(2)泡利不相容原理：一個(gè)原子中不可能有兩泡利不相容原理：一個(gè)原子中不可能有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)四個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)四方面完全相同的電子。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)四方面是指方面完全相同的電子。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)四方面是指軌道所處電子層、軌道類型、軌道伸展方向軌道所處電子層、軌道類型、軌道伸展方向和電子自旋狀態(tài)。和電子自旋狀態(tài)。(3)洪特規(guī)則：當(dāng)電子排布在能量相同的各個(gè)洪特規(guī)則：當(dāng)電子排布在能量相同的各個(gè)軌道時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且軌道時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相同，自旋方向相同，這個(gè)規(guī)則叫洪特這個(gè)規(guī)則叫洪特(Hund)規(guī)則。比如，規(guī)則。比如，p3的軌的軌道式為道式為 或或 而不是而不是(4)洪特規(guī)

14、則的特例：當(dāng)洪特規(guī)則的特例：當(dāng)p、d、f軌道填充的電軌道填充的電子數(shù)為全空、半充滿或全充滿時(shí)，原子處于子數(shù)為全空、半充滿或全充滿時(shí)，原子處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。即較穩(wěn)定的狀態(tài)。即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14時(shí)，是較穩(wěn)定狀態(tài)。時(shí)，是較穩(wěn)定狀態(tài)。前前36號元素中，全空狀態(tài)的有號元素中，全空狀態(tài)的有4Be：2s22p0、12Mg：3s23p0、20Ca：4s23d0；半充滿狀態(tài)的有：半充滿狀態(tài)的有：7N：2s22p3、15P：3s23p3、24Cr：3d54s1、25Mn：3d54s2、33As：4s24p3；全充滿狀態(tài)的有全充滿狀態(tài)的有 10Ne：2s22p6、18Ar：3s

15、23p6、29Cu：3d104s1、30Zn：3d104s2、36Kr：4s24p6。2. 基態(tài)原子核外電子排布的表示方法基態(tài)原子核外電子排布的表示方法(1)電子排布式電子排布式用數(shù)字在能級符號的右上角表明該能級上用數(shù)字在能級符號的右上角表明該能級上排布的電子數(shù)，這就是電子排布式，例如、排布的電子數(shù)，這就是電子排布式，例如、K：1s22s22p63s23p64s1。為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，把內(nèi)為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，把內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體元素原子結(jié)構(gòu)的部分以層電子達(dá)到稀有氣體元素原子結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體的元素符號外加方括號表示，相應(yīng)稀有氣體的元素符號外加方括號表示，例如例如

16、K：Ar4s1。(2)電子排布圖電子排布圖(軌道表示式軌道表示式)每個(gè)方框代表一個(gè)原子軌道，每個(gè)箭頭代表每個(gè)方框代表一個(gè)原子軌道，每個(gè)箭頭代表一個(gè)電子。一個(gè)電子。如基態(tài)硫原子的軌道表示式為如基態(tài)硫原子的軌道表示式為即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用2. 下列電子排布式或軌道表示式正確的是下列電子排布式或軌道表示式正確的是()AC原子的軌道表示式：原子的軌道表示式：BCa原子的電子排布式：原子的電子排布式：1s22s22p63s23p63d2C氮原子的軌道表示式：氮原子的軌道表示式：DBr的電子排布式的電子排布式Ar3d104s24p6解析：選解析：選D。A項(xiàng)違反了洪特規(guī)則項(xiàng)違反了洪特規(guī)則,2p軌道軌道上兩個(gè)電子

17、應(yīng)分占不同的軌道且自旋方向相上兩個(gè)電子應(yīng)分占不同的軌道且自旋方向相同同,正確的軌道表示式應(yīng)為正確的軌道表示式應(yīng)為 ；B項(xiàng)違反了能量最低原理，應(yīng)先填充項(xiàng)違反了能量最低原理，應(yīng)先填充4s軌道，軌道，再填充再填充3d軌道，正確的電子排布式應(yīng)為軌道，正確的電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s23p64s2或或Ar4s2；C項(xiàng)違反了泡利不相容原理，項(xiàng)違反了泡利不相容原理，1s和和2s軌道上電軌道上電子自旋方向應(yīng)相反，正確的軌道表示式應(yīng)為子自旋方向應(yīng)相反，正確的軌道表示式應(yīng)為 。題型探究技法歸納題型探究技法歸納原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征 若原子的電子層數(shù)若原子的電子層數(shù)(能層能層)為為n

18、，則下，則下列推論不正確的是列推論不正確的是()A每個(gè)電子層中具有的能級數(shù)為每個(gè)電子層中具有的能級數(shù)為nB每個(gè)電子層中具有的原子軌道數(shù)為每個(gè)電子層中具有的原子軌道數(shù)為n2C每個(gè)電子層中最多具有的電子數(shù)為每個(gè)電子層中最多具有的電子數(shù)為2n2D同一原子軌道上的電子能量一定相同，不同一原子軌道上的電子能量一定相同，不同原子軌道上的電子能量一定不同同原子軌道上的電子能量一定不同【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】原子核外電子排布遵循一定原子核外電子排布遵循一定的規(guī)律，其中能層，原子軌道等概念需要深的規(guī)律，其中能層，原子軌道等概念需要深入理解。入理解。【解析解析】同一原子里有不同軌道，如同一原子里有不同軌道，如s和和p

19、中的電子能量肯定不同。不同原子的軌道，中的電子能量肯定不同。不同原子的軌道，只要對應(yīng)的電子層數(shù)和軌道相同，則能量相只要對應(yīng)的電子層數(shù)和軌道相同，則能量相同，同，D項(xiàng)錯(cuò)。項(xiàng)錯(cuò)?！敬鸢复鸢浮緿 【規(guī)律方法規(guī)律方法】能層數(shù)能級數(shù)，如第能層數(shù)能級數(shù)，如第2層中層中含有兩個(gè)能級，即含有兩個(gè)能級，即2s，2p。原子軌道數(shù)能。原子軌道數(shù)能層數(shù)的平方，如第層數(shù)的平方，如第2層中含有層中含有4個(gè)原子軌道，個(gè)原子軌道，即即2s，2px，2py，2pz。每個(gè)軌道可以填充。每個(gè)軌道可以填充2個(gè)個(gè)電子，則每層中所能容納的最大電子數(shù)目為電子，則每層中所能容納的最大電子數(shù)目為2n2，如第，如第2層，最多能排層，最多能排8個(gè)電子。個(gè)電子。軌道式的書寫規(guī)則軌道式的書寫規(guī)則 已知錳的核電荷數(shù)為已知錳的核電荷數(shù)為25，以下是一些，以下是一些同學(xué)繪制的基態(tài)錳原子核外電子的軌道表示同學(xué)繪制的基態(tài)錳原子核外電子的軌道表示式式(即電子排布圖即電子排布圖)，其中最能準(zhǔn)確表示基態(tài)，其中最能準(zhǔn)確表示基態(tài)錳原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的是錳原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的是()【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)要綜合考慮原子解答本題時(shí)要綜合考慮原子核外