高中化學(xué)第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)11能層與能級(jí)構(gòu)造原理與電子排布式教學(xué)案高二化學(xué)教學(xué)案

【第一課時(shí)能層與能級(jí)結(jié)構(gòu)原理與電子排布式】之小船創(chuàng)作學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道原子核外電子的能級(jí)散布。2.認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理。3.能用電子排布式表示常有元素(1～36號(hào))原子核外電子的排布。[知識(shí)回首]1．原子結(jié)構(gòu)原子核質(zhì)子Z個(gè)A中子N個(gè)＝A－Z個(gè)Z原子(X)電子Z個(gè)質(zhì)量數(shù)(A)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)2．質(zhì)子數(shù)決定了元素的種類，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)決定原子種類。[重點(diǎn)梳理]1．開天辟地—原子的出生原子的出生—宇宙大爆炸理論2小時(shí)后大爆炸――→大批的氫，少許的氦和很少許的鋰出生原子核的交融反響――――――――→其余元素。合成宇宙的構(gòu)成元素氫約占宇宙原子總數(shù)的88.6%，氦約占?xì)湓訑?shù)的1/8，它們加在一同占宇宙原子總數(shù)的99.7%以上，其余90多種天然元素原子的總數(shù)加起來不足1%。地球上的元素絕大部分是金屬，非金屬(包含罕有氣體)僅22種。2．能層、能級(jí)能層(n)：在多電子原子中，核外電子的能量是不一樣的，依照電子的能量差別將其分紅不一樣能層。往常用K、L、M、N表示，能量挨次高升。能級(jí)：在多電子原子中，同一能層里的電子的能量也可能不一樣，又將其分紅不一樣的能級(jí)，往常用s、p、d、f等表示，同一能層里，各能級(jí)的能量按ns、np、nd、nf(n代表能層)的次序高升。能級(jí)數(shù)等于能層序數(shù)，M能層的能級(jí)符號(hào)分別為：3s、3p、3d。各能級(jí)可容納的最多電子數(shù)以下表：能級(jí)spdfg最多容納26101418的電子數(shù)結(jié)論各能級(jí)最多容納的電子數(shù)挨次為1、3、5、7、9的兩倍結(jié)構(gòu)原理與電子排布式結(jié)構(gòu)原理①多電子原子中，原子核外電子大多是依照以下圖的次序填補(bǔ)的，填滿一個(gè)能級(jí)再填一個(gè)新能級(jí)。這個(gè)規(guī)律稱為結(jié)構(gòu)原理。②依據(jù)結(jié)構(gòu)原理，絕大部分原子核外電子依照以下順序：1s2s2p3s3p4s3d4p。電子排布式電子排布式：將K、L、M、N等能層分別用1、2、3、4等數(shù)字表示，各能級(jí)用s、p、d、f等符號(hào)表示，在相應(yīng)能級(jí)符號(hào)的右上角用數(shù)字表示出該能級(jí)上所排布的電子數(shù)，這種式子叫電子排布式。如Na原子的電子排布式為1s22s22p63s1，簡(jiǎn)化的電子排布式為[Ne]3s1。知識(shí)點(diǎn)一能層與能級(jí)1．能層多電子原子中，原子核外電子是分層排布的。請(qǐng)達(dá)成下表：能層一二三四五六七符號(hào)KLMNOPQ最多容納28183250電子數(shù)離核遠(yuǎn)近由近→遠(yuǎn)能量高低由低→高能級(jí)任一能層的能級(jí)都是從s能級(jí)開始，能級(jí)數(shù)量等于該能層序數(shù)。N能層有4個(gè)能級(jí)，能級(jí)符號(hào)挨次為4s、4p、4d、4f,4d、4f能層最多容納的電子數(shù)為：10、14。在同一能層中各能級(jí)能量大小次序?yàn)椋簄s＜np＜ndnf。[問題研究]1．每一能層最多容納的電子數(shù)與能層序數(shù)(n)之間有怎樣的關(guān)系？[答案]原子核外每一能層最多容納的電子數(shù)為2n2。2．英文字母同樣的不一樣能級(jí)容納的電子數(shù)能否同樣？能量的高低有如何的關(guān)系？[答案]英文字母同樣的不一樣能級(jí)容納的電子數(shù)同樣。能層序數(shù)越大(離核越遠(yuǎn))能量越高，如：1s<2s<3s<4s。1．能層與能級(jí)經(jīng)過必修2的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道多電子原子的核外電子的能量是不一樣的，由內(nèi)而外能夠分為：第一、二、三、四、五、六、七能層符號(hào)表示K、L、M、N、O、P、Q――――――――――――――――――――――――→能量由低到高比如：鈉原子有11個(gè)電子，散布在三個(gè)不一樣的能層上，第一層2個(gè)電子，第二層8個(gè)電子，第三層1個(gè)電子。因?yàn)樵又械碾娮邮翘幵谠雍说囊?chǎng)中，電子老是盡可能先從內(nèi)層排起，當(dāng)一層充滿后再填補(bǔ)下一層?？墒峭粋€(gè)能層的電子，能量也可能不一樣，還能夠把它們分紅能級(jí)(s、p、d、f)，就好似能層是樓層，能級(jí)是樓梯的階級(jí)。能級(jí)的符號(hào)和所能容納的最多電子數(shù)以下：每個(gè)能層中，能級(jí)符號(hào)的次序是ns、np、nd、nf；任一能層，能級(jí)數(shù)＝能層序數(shù)；s、p、d、f

可容納的電子數(shù)挨次是

1、3、5、7的兩倍。2．原子核外每一能層最多容納的電子數(shù)是

2n2(

n是能層序數(shù))個(gè)的原由：每一能層有的能級(jí)數(shù)等于能層序數(shù)，及第n能層有n個(gè)能級(jí)，而按s、p、d、f擺列，各能級(jí)最多容納的電子數(shù)為1、3、5、7(等差數(shù)列，公差為2)的2倍。各能層最多容納的電子數(shù)為2(1＋3＋)。依據(jù)等差數(shù)列前n項(xiàng)和公式1＋nn－1(1為首項(xiàng)，d為公差)，則各能na2dan－1層最多容納的電子數(shù)為2＝na1＋d2×1＋nn－1×2＝2。2n22n每一能層中能級(jí)次序挨次為：

ns、np、nd、nf

，故每個(gè)能層都有s能級(jí)，第二能層出現(xiàn)d能級(jí)，第四能層才有f能級(jí)。

p能級(jí)，第三能層才有1．(

雙選

)

以下各能層中不包含

d能級(jí)的是

(

)A．L能層B．M能層C．N能層D．K能層[分析]第三層才有

每個(gè)能層都有s能級(jí)，第二能層出現(xiàn)d能級(jí)，第四能層才有f能級(jí)。

p能級(jí)，[答案]AD2．在基態(tài)多電子原子中，對(duì)于核外電子能量的表達(dá)錯(cuò)誤的是()A．最易失掉的電子能量最高B．3d能級(jí)的能量高于3p能級(jí)C．p軌道電子能量必定高于s軌道電子能量D．在離核近來地區(qū)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子能量最低[分析]能量越高的電子在離核越遠(yuǎn)的地區(qū)內(nèi)運(yùn)動(dòng)，也就越簡(jiǎn)單失掉，A正確；在同一能層中各能級(jí)能量大小次序?yàn)椋簄s＜np＜nd＜nf，B正確；同一能層，p軌道電子的能量必定比s軌道電子能量高，不一樣能層，外層s能級(jí)電子能量高于內(nèi)層p能層電子能量，C錯(cuò)誤；電子第一排布能量最低、離核近來的軌道，再挨次排布離核較遠(yuǎn)、能量較高的軌道，D正確。[答案]C能層與能級(jí)是掌握原子核外電子排布的基礎(chǔ)。要知道能層區(qū)分依照，正確記憶能層序數(shù)的字母表示，明確每個(gè)能層中的能級(jí)數(shù)和能級(jí)符號(hào)及各能級(jí)容納的電子數(shù)。能比較個(gè)能級(jí)的能量高低。如：N能層(第四能層)。有4s、4p、4d、4f四個(gè)能級(jí)，各能級(jí)最多容納的電子數(shù)為2、6、10、14，N能2層最多容納的電子數(shù)為2×4＝32。各能級(jí)能量關(guān)系為：4s4p＜4d＜4f。知識(shí)點(diǎn)二結(jié)構(gòu)原理與電子排布式1．結(jié)構(gòu)原理核外電子排布的一般規(guī)律——分層排布①核外電子老是盡量先排布在能量較低的電子層，而后由里向外，挨次排布在能量逐漸高升的電子層(能量最低原理)。②原子核外各電子層最多容納2n2個(gè)電子。③原子最外層電子數(shù)量不可以超出8個(gè)(K層為最外層時(shí)不可以超出2個(gè)電子)。④次外層電子數(shù)量不可以超出18個(gè)(K層為次外層時(shí)不可以超出2個(gè))，倒數(shù)第三層電子數(shù)量不可以超出32個(gè)。(說明：以上規(guī)律是相互聯(lián)系的，不可以孤立地理解。)能級(jí)交織現(xiàn)象由結(jié)構(gòu)原理可知，從第三層開始各能級(jí)不完整依照能層次序，產(chǎn)生能級(jí)交織擺列，即產(chǎn)生“能級(jí)交織現(xiàn)象”。如：E3d＞E4s，E5d＞E4f＞E6s。(填“＞”“＜”或“＝”)多電子原子中核外電子填入能級(jí)的次序教材P6圖1－2結(jié)構(gòu)原理表示圖中各圓圈間連結(jié)線的方向表示隨核電荷數(shù)遞加而增添的電子填入能級(jí)的次序。填入能級(jí)的次序?yàn)椋?s,2s2p,3s3p,4s3d4p,5s4d5p。[問題研究]1．電子排布式能夠簡(jiǎn)化書寫，如Na的電子排布式能夠?qū)懗蒣Ne]3s1。方括號(hào)里的符號(hào)的意義是什么？請(qǐng)寫出Cl、Ca、Fe簡(jiǎn)化的電子排布式。[答案][Ne]稱為原子實(shí)，表示對(duì)應(yīng)原子的核外電子排布與Ne同樣的部分。Cl、Ca、Fe簡(jiǎn)化的電子排布式分別為：[Ne]3s23p5,[Ar]4s2，[Ar]3d64s2。原子核外電子排布有哪些表示方法？[答案](1)原子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖：35Br的原子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖為，表示原子核外各能層上排布的電子數(shù)。電子排布式：①電子排布式是用核外電子散布的能級(jí)及各能級(jí)上的電子數(shù)表示電子排布的式子。如

Al

原子的電子排布式是1s22s22p63s23p1，Ca原子的電子排布式是

1s22s22p63s23p64s2。②簡(jiǎn)化電子排布式：將電子排布式中的內(nèi)層電子排布用相應(yīng)的罕有氣體元素符號(hào)加方括號(hào)來表示，而獲得的式子稱為簡(jiǎn)化電子排布式。如碳、鎂、鈣的簡(jiǎn)化電子排布式分別為[He]2s22p2、[Ne]3s2、[Ar]4s2。1．能級(jí)組美國(guó)有名結(jié)構(gòu)化學(xué)家Pauling提出，將全部的能級(jí)，共分紅能量鄰近的七個(gè)能級(jí)組。此中除第一能級(jí)組只有一個(gè)能級(jí)外，其余各能級(jí)組均以ns開始，以np結(jié)束。即Ens

＜E(n－2)f

＜E(n－1)d＜

Enp。則第三能級(jí)組的電子填入能級(jí)的次序?yàn)椋?s3p，第五能級(jí)組的電子填入能級(jí)的次序?yàn)榈诹芗?jí)組的電子填入能級(jí)的次序?yàn)?s4f5d6p交織圖和能級(jí)組。

5s4d5p，，如能級(jí)當(dāng)出現(xiàn)

d軌道時(shí)，固然電子按

ns，(

n－1)d

，np

次序填序，但在書寫電子排布式時(shí)，仍把

(

n－1)d

放在

ns

前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正確；Fe：1s22s22p63s23p64s23d6錯(cuò)誤。2．周期表中1～7周期的元素種類分別是2、8、8、18、18、32、32，以第5、7周期為例：在周期表中

1～7

周期的元素種類數(shù)與對(duì)應(yīng)

(

周期序數(shù)與能級(jí)組序數(shù)同樣

)

能級(jí)組所容納的最多電子數(shù)同樣。如第

5周期有

18種元素，第

5能級(jí)組為：

5s4d5p

，各能級(jí)容納的電子數(shù)之和為2＋10＋6＝18。如第7周期有32種元素，第7能級(jí)組為：7s5f6d7p，各能級(jí)容納的電子數(shù)之和為214＋10＋6＝32。即在周期表中各周期的元素種類數(shù)與對(duì)應(yīng)(周期序數(shù)與能級(jí)組序數(shù)同樣)能級(jí)組所容納的最多電子數(shù)同樣。1．某原子第5電子層只有2個(gè)電子，其第4電子層電子數(shù)為()A．8B．18C．8～18D．8～32[分析]依據(jù)結(jié)構(gòu)原理，第5電子層上有2個(gè)電子，第5能級(jí)組為5s4d5p,4d排布0～10個(gè)電子。則該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p64d0～105s2，第4電子層電子數(shù)為8～18。[答案]C2．(1)寫出以下原子的電子排布式和簡(jiǎn)化的電子排布式。元素原子電子排布式簡(jiǎn)化的電子排布式NMgSTi(2)X元素的＋1價(jià)陽(yáng)離子的核外電子排布與氬原子同樣，則X元素的原子核外電子排布式為________。[分析](1)依據(jù)原子核外電子排布依照的規(guī)律書寫原子核外電子排布式，注意從3d能級(jí)開始出現(xiàn)能級(jí)交織現(xiàn)象。氬原子的電子排布式為1s22s22p63s23p6，故X元素的原子失掉

4s

上的

1個(gè)電子形成陽(yáng)離子。則

X是

K，K原子核外電子排布式為

1s22s22p63s23p64s1。[

答案]

(1)元素原子

電子排布式

簡(jiǎn)化的電子排布式N

1s22s22p3

[He]2s

22p3Mg

1s22s22p63s2

[Ne]3s

2S

1s2s2p3s3p

[Ne]3s

3pTi

1s22s22p63s23p63d24s2

[Ar]3d

24s2(2)1s22s22p63s23p64s1要正確書寫1～36號(hào)元素原子的電子排布式，第一要熟記1～36號(hào)元素的原子序數(shù)及對(duì)應(yīng)的元素符號(hào)和元素名稱，熟習(xí)罕有氣體的電子排布式。元素原子簡(jiǎn)化的電子排布式：[]內(nèi)是該元素上一周期的罕有氣體元素符號(hào)，將節(jié)余電子(元素的原子序數(shù)－上一周期的罕有氣體的原子序數(shù))挨次排布在該元素所在周期序數(shù)對(duì)應(yīng)的能級(jí)組中(Cr、Cu等少量元素原子排布還依照其余規(guī)則，下一課時(shí)學(xué)習(xí))。如：Mn(第4周期，原子序數(shù)25,25－18＝7)原子簡(jiǎn)化的電子排布式：括號(hào)是第3周期的罕有氣體(Ar)，第4能級(jí)組為4s3d4p,7個(gè)電子的填補(bǔ)是4s23d5。書寫時(shí)能層低的寫在左側(cè)。則Mn原子簡(jiǎn)化的電子排布式為：[Ar]3d54s2，電子排布式為：1s22s22p63s23p63d54s2。[知識(shí)脈絡(luò)]1．能層與能級(jí)能層區(qū)分原則及能層序號(hào)能層中能級(jí)的數(shù)量及能級(jí)符號(hào)能級(jí)各能級(jí)中容納的最多電子數(shù)結(jié)構(gòu)原理與電子排布結(jié)構(gòu)原理與能級(jí)交織核外電子排布的表示方法核外電子排布式和簡(jiǎn)化核外電子排布式的書寫[核心重點(diǎn)]1．依據(jù)能量不一樣和離核的遠(yuǎn)近將原子核外電子分紅K、L、M、N不一樣能層，任一能層，能級(jí)數(shù)＝能層序數(shù)；s、p、d、f可容納的電子數(shù)挨次是1、3、5、7的兩倍。2．原子核外電子按結(jié)構(gòu)原理

(3d

后出現(xiàn)能級(jí)交織

)按能量由低到高次序排布在各能級(jí)：1s；2s2p

；3s3p

；4s3d4p;5s4d5p

；6s4f5d6p

；7s5f6d7p

。3．固然電子在填補(bǔ)時(shí)依照結(jié)構(gòu)原理，但書寫電子排布式時(shí)能層低的寫在左側(cè)，不可以依照填補(bǔ)次序?qū)?。如V(釩，原子2262623序數(shù)23)電子填補(bǔ)次序?yàn)椋?s2s2p3s3p4s3d，但電子排2262632布式表示為：1s2s2p3s3p3d4s。4．電子排布式的內(nèi)層電子排布可用相應(yīng)罕有氣體的元素符號(hào)加方括號(hào)表示。如Al的簡(jiǎn)化電子排布式為：[Ne]3s23p1。1．(雙選)以下能級(jí)符號(hào)存在錯(cuò)誤的一組是()A．1s、2p、2dB．1s、2s、3sC．2s、2p、3fD．4p、4d、4f[分析]能層中能級(jí)數(shù)＝能層序數(shù)，g次序排布，第3能層出現(xiàn)d能級(jí)，第

能級(jí)按s、p、d、f、4能層出現(xiàn)f能級(jí)。AC錯(cuò)誤。[答案]AC2．以下相關(guān)認(rèn)識(shí)正確的選項(xiàng)是()A.s、p、d、f能級(jí)可容納的最多電子數(shù)挨次是1、3、5、7的兩倍B．各能層的能級(jí)都是從s能級(jí)開始至f能級(jí)結(jié)束C．各能層含有的能級(jí)數(shù)為n－1D．各能層含有的電子數(shù)為2n2[分析]各能層的能級(jí)數(shù)＝能層序數(shù)，第1能層只有s能級(jí)，第2能層只有s、p兩個(gè)能級(jí)。B、C項(xiàng)錯(cuò)誤；各能層最多含有的電子數(shù)為2n2，原子核外的最外層電子數(shù)最多不超出8個(gè)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。[答案]A3．以下各原子或離子的電子排布式錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()A．Al1s22s22p63s23p1B.O2－1s22s22p4C．Na＋1s22s22p6D．Si1s2