能量最低原理泡利原理洪特規(guī)則

成才之路·化學(xué)路漫漫其修遠兮吾將上下而求索人教版·選修③現(xiàn)在是1頁\一共有69頁\編輯于星期日原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一章現(xiàn)在是2頁\一共有69頁\編輯于星期日第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)第一章第2課時能量最低原理泡利原理洪特規(guī)則現(xiàn)在是3頁\一共有69頁\編輯于星期日自主探究新知預(yù)習(xí)2預(yù)習(xí)自測初試牛刀3課堂探究疑難解惑4課堂達標(biāo)夯實基礎(chǔ)5視點拓展專家博客6課時作業(yè)7情境呈現(xiàn)激趣入題1現(xiàn)在是4頁\一共有69頁\編輯于星期日情境呈現(xiàn)激趣入題現(xiàn)在是5頁\一共有69頁\編輯于星期日霓虹燈為什么能夠發(fā)出五顏六色的光霓虹燈之所以能夠發(fā)出五顏六色的光，其原因與氫原子光譜形成的原因基本相同。對霓虹燈而言，燈管中裝載的氣體不同，在高電壓的激發(fā)下發(fā)出的光的顏色就不同。例如，氖燈的燈管中充入的氣體是氖氣，通電后在電場作用下，放電管里的氖原子中的電子吸收能量后躍遷到能量較高的軌道，但處在能量較高軌道上的電子會很快地以光的形式輻射能量而躍遷回能量較低的軌道，所發(fā)出的光的波長恰好位于可見光區(qū)域中的紅色波段，所以我們看到的是紅色光。類似地，在通電后氬氣發(fā)藍色光，氦氣發(fā)粉紅色光，水銀蒸氣發(fā)藍色光，等等?，F(xiàn)在是6頁\一共有69頁\編輯于星期日自主探究新知預(yù)習(xí)現(xiàn)在是7頁\一共有69頁\編輯于星期日一、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜1．能量最低原理現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論證實，原子中的電子排布遵循________能使整個原子的能量處于________狀態(tài)，簡稱能量最低原理。2．基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子構(gòu)造原理

最低最低能量吸收釋放能量較高現(xiàn)在是8頁\一共有69頁\編輯于星期日3．光譜與光譜分析(1)原子光譜：不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子________光譜或________光譜，總稱原子光譜。(2)光譜分析：現(xiàn)代化學(xué)中，常利用原子光譜上的________來鑒定元素，稱為光譜分析。吸收發(fā)射特征譜線現(xiàn)在是9頁\一共有69頁\編輯于星期日二、電子云與原子軌道1．電子云(1)概念：電子云是處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外空間的__________分布的形象化描述。小黑點越密，表示概率密度________。由于核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧，因而被形象地稱為________。概率密度越大電子云現(xiàn)在是10頁\一共有69頁\編輯于星期日(2)電子云的形狀：s電子云呈________形p電子云呈________形球啞鈴現(xiàn)在是11頁\一共有69頁\編輯于星期日2．原子軌道(1)原子軌道：通常把電子云輪廓圖中電子出現(xiàn)的概率約為________的空間圈出來，這種電子云輪廓圖稱為原子軌道。每一個原子軌道表示電子在原子核外的________空間運動狀態(tài)。(2)能級與原子軌道數(shù)目關(guān)系能級符號nsnpndnf軌道數(shù)目90%一個1357現(xiàn)在是12頁\一共有69頁\編輯于星期日2相反“↑↓”單獨占據(jù)相同↑↑↑↑↓↑↓↑現(xiàn)在是13頁\一共有69頁\編輯于星期日3．電子排布圖：用方框表示原子軌道，用不同方向的箭頭表示自旋狀態(tài)不同的電子的式子。如氮原子的電子排布圖是_____________________?，F(xiàn)在是14頁\一共有69頁\編輯于星期日預(yù)習(xí)自測初試牛刀現(xiàn)在是15頁\一共有69頁\編輯于星期日答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×現(xiàn)在是16頁\一共有69頁\編輯于星期日現(xiàn)在是17頁\一共有69頁\編輯于星期日答案：B解析：處于最低能量的原子稱為基態(tài)原子。電子由較低能級向較高能級躍遷，叫激發(fā)。激發(fā)態(tài)原子的能量只是比原來基態(tài)原子的能量高。如果電子僅在內(nèi)層激發(fā)，電子未獲得足夠的能量，不會失去?，F(xiàn)在是18頁\一共有69頁\編輯于星期日答案：C解析：根據(jù)構(gòu)造原理寫出來的原子處于基態(tài)。當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原子。A項，電子從2s能級躍遷到2p能級，屬于激發(fā)態(tài)；B項屬于基態(tài)；C項，電子從3s能級躍遷3d能級，屬于激發(fā)態(tài)，D項，電子從3s能級躍遷到3p能級，屬于激發(fā)態(tài)。現(xiàn)在是19頁\一共有69頁\編輯于星期日答案：C解析：A和B兩項都是電子排布式，C和D兩項都是電子排布圖，其中C項違背了洪特規(guī)則?，F(xiàn)在是20頁\一共有69頁\編輯于星期日答案：D現(xiàn)在是21頁\一共有69頁\編輯于星期日解析：電子云是對電子運動的形象化描述，它僅表示電子在某一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的概率，并非原子核真被電子云霧所包圍，故選項A錯誤；原子軌道是電子出現(xiàn)的概率約為90%的空間輪廓，它表明電子在這一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的機會大，在此區(qū)域外出現(xiàn)的機會少，故選項B錯誤；無論能層序數(shù)n怎樣變化，每個p能級都是3個原子軌道且相互垂直，故選項C錯誤；由于按1p、2p、3p…的順序，電子的能量依次增大，電子在離核更遠的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸增大，電子云越來越向更大的空間擴展、原子軌道的平均半徑逐漸增大?，F(xiàn)在是22頁\一共有69頁\編輯于星期日現(xiàn)在是23頁\一共有69頁\編輯于星期日解析：ns能級各有1個軌道，np能級各有3個軌道，s電子的原子軌道都是球形的，p電子的原子軌道都是啞鈴形的，每個p能級有3個原子軌道，它們相互垂直，分別以px、py、pz表示?，F(xiàn)在是24頁\一共有69頁\編輯于星期日課堂探究疑難解惑現(xiàn)在是25頁\一共有69頁\編輯于星期日1.能量最低原理：原子核外電子總是優(yōu)先占有能量低的軌道，然后依次進入能量高的軌道，這樣使整個原子處于能量最低的狀態(tài)。這個原則是比較抽象的，如果我們打個這樣的比方就可以理解了，也易于記憶了。把地球比作原子核，把能力高的大雁、老鷹等鳥比作能量高的電子，把能力低的麻雀、小燕子等鳥比作能量低的電子。能力高的鳥常在離地面較高的天空飛翔，能力低的鳥常在離地面很低的地方活動。核外電子排布遵循的規(guī)律現(xiàn)在是26頁\一共有69頁\編輯于星期日現(xiàn)在是27頁\一共有69頁\編輯于星期日現(xiàn)在是28頁\一共有69頁\編輯于星期日現(xiàn)在是29頁\一共有69頁\編輯于星期日現(xiàn)在是30頁\一共有69頁\編輯于星期日現(xiàn)在是31頁\一共有69頁\編輯于星期日解析：據(jù)洪特規(guī)則，電子在能量相同的各個軌道上排布時盡可能分占不同的原子軌道，且自旋狀態(tài)相同，故(1)選B，(4)選A；據(jù)能量最低原理，核外電子先占有能量低的軌道，再占有能量高的軌道，(2)中由于s軌道能量低于p軌道，故選A；(3)中A：d5為半充滿狀態(tài)，為相對穩(wěn)定的狀態(tài)，B不是，所以選A。答案：(1)B(2)A(3)A(4)A現(xiàn)在是32頁\一共有69頁\編輯于星期日現(xiàn)在是33頁\一共有69頁\編輯于星期日現(xiàn)在是34頁\一共有69頁\編輯于星期日現(xiàn)在是35頁\一共有69頁\編輯于星期日1.電子排布式(1)定義：用核外電子分布的原子軌道(能級)及各原子軌道(能級)上的電子數(shù)來表示電子排布的式子。如1s22s22p4、1s22s22p63s23p63d64s2分別是O、Fe原子的電子排布式。以鋁原子為例，電子排布式中各符號、數(shù)字的意義為：描述核外電子排布的化學(xué)用語現(xiàn)在是36頁\一共有69頁\編輯于星期日(2)簡化的電子排布式電子排布式中的內(nèi)層電子排布可用相應(yīng)的稀有氣體的元素符號加方括號來表示，以簡化電子排布式。以稀有氣體的元素符號外加方括號表示的部分稱為“原子實”。如鈣的電子排布式為1s22s22p63s23p64s2，其簡化的電子排布式可以表示為[Ar]4s2。現(xiàn)在是37頁\一共有69頁\編輯于星期日(3)外圍電子排布式在原子的核外電子排布式中，省去“原子實”后剩下的部分稱為外圍電子排布式，也叫價電子排布。如氯、銅原子的電子排布式分別為1s22s22p63s23p5、1s22s22p63s23p63d104s1，用“原子實”的形式分別表示為[Ne]3s23p5、[Ar]3d104s1，其外圍電子排布式分別為3s23p5、3d104s1?，F(xiàn)在是38頁\一共有69頁\編輯于星期日提示：①雖然電子排布是遵循構(gòu)造原理的，但書寫時應(yīng)按照電子層的順序排列。如鐵原子的電子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，而不宜寫作1s22s22p63s23p64s23d6。②主族元素的最外層電子就是外圍電子，又稱價電子。過渡元素的外圍電子一般包括最外層的s電子和次外層的d電子，有的還包括倒數(shù)第三層的f電子。③元素周期表中呈現(xiàn)的電子排布是各元素原子的外圍電子排布?，F(xiàn)在是39頁\一共有69頁\編輯于星期日現(xiàn)在是40頁\一共有69頁\編輯于星期日電子排布式和電子排布圖反映的是基態(tài)原子即處于最低能量狀態(tài)的原子的電子排布情況。它們相互關(guān)聯(lián)，可以非常方便地相互轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)在是41頁\一共有69頁\編輯于星期日3．原子結(jié)構(gòu)示意圖原子結(jié)構(gòu)示意圖是表示原子的核電荷數(shù)和核外電子在原子核外各電子層排布的圖示。4．電子式在化學(xué)反應(yīng)中，一般是原子的最外層電子數(shù)目發(fā)生變化。為了簡便起見，化學(xué)中常在元素符號周圍用小黑點“·”或小叉“×”來表示元素原子的最外層電子，相應(yīng)的式子叫做電子式。如鈉原子的電子式為·Na(或×Na)?，F(xiàn)在是42頁\一共有69頁\編輯于星期日現(xiàn)在是43頁\一共有69頁\編輯于星期日(1)A為________(寫出元素符號，下同)，電子排布式是___________________。(2)B為______，簡化電子排布式是______________。(3)C為______，價電子排布式是______________。(4)D為______，電子排布圖是______________。(5)E為______，原子結(jié)構(gòu)示意圖是______________。解析：由題意可知，A為Si，B為Na，C為P，則D為N，E為Fe。這五種元素電子排布式分別為A．1s22s22p63s23p2，B：1s22s22p63s1，C.1s22s22p63s23p3，D.1s22s22p3，E.1s22s22p63s23p63d64s2。由電子排布式可寫出答案?，F(xiàn)在是44頁\一共有69頁\編輯于星期日現(xiàn)在是45頁\一共有69頁\編輯于星期日現(xiàn)在是46頁\一共有69頁\編輯于星期日解析：Br是35號元素，位于第四周期第ⅦA族，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p5，其簡化電子排布式為[Ar]3d104s24p5。現(xiàn)在是47頁\一共有69頁\編輯于星期日名師培優(yōu)易混概念的比較1．電子層、次外層、最外層、最內(nèi)層、內(nèi)層在推斷題中經(jīng)常出現(xiàn)與層數(shù)有關(guān)的概念，理解這些概念是正確做推斷題的關(guān)鍵。為了研究方便，人們形象地把原子核外電子的運動看成分層運動，在原子結(jié)構(gòu)示意圖中，按能量高低將核外電子分為不同的能層，并用符號K、L、M、N、O、P、Q……表示相應(yīng)的層，統(tǒng)稱為電子層。一個原子在基態(tài)時，電子所占據(jù)的電子層數(shù)等于該元素在周期表中所處的周期數(shù)。現(xiàn)在是48頁\一共有69頁\編輯于星期日現(xiàn)在是49頁\一共有69頁\編輯于星期日2．基態(tài)、激發(fā)態(tài)處于最低能量的原子叫基態(tài)原子?；鶓B(tài)原子的核外電子排布遵循泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理。當(dāng)基態(tài)原子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原子。3．價電子、最外層電子、外圍電子價電子指原子參加化學(xué)反應(yīng)時形成化合價的電子；最外層電子指能量最高的電子層上的電子，對于主族元素，最外層電子數(shù)等于價電子數(shù)；對于副族元素，部分能量高的次外層電子參與成鍵，即次外層部分電子與最外層電子統(tǒng)稱為外圍電子，即價電子。例如，鋁原子的簡化電子排布式為[Ne]3s23p1，最外層電子數(shù)和價電子數(shù)都是3?，F(xiàn)在是50頁\一共有69頁\編輯于星期日4．能層、能級、軌道電子層即為能層，同一能層中按能量高低分為不同的能級(如s、p、d……)，同一能級中若有多個軌道，其能量相同。例如，鎳(Ni)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2，其中1、2、3、4稱為能層，2s、2p表明第2能層上有2個能級，即鎳原子核外電子排布有4個能層，7個能級(1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s)。軌道：s、p、d、f所含軌道數(shù)分別為1、3、5、7，如1s、2s、3s、4s能級的能量不同，但是軌道數(shù)相同。電子進入能級的順序是(按能量高低排序)1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s、5f、6d……現(xiàn)在是51頁\一共有69頁\編輯于星期日答案：A解析：B項違背了3d能級半充滿時為穩(wěn)定狀態(tài)，C項違背了3d能級全充滿時為穩(wěn)定狀態(tài)，D項違背了能量最低原理。故選A?，F(xiàn)在是52頁\一共有69頁\編輯于星期日現(xiàn)在是53頁\一共有69頁\編輯于星期日解析：A項表示碳原子的軌道表示式，正確；B項不符合洪特規(guī)則；C項，正確的Cr原子的價電子排布式為3d54s1；Fe2＋是鐵原子失去最外層2個電子形成的，其電子排布式是1s22s22p63s23p63d6?，F(xiàn)在是54頁\一共有69頁\編輯于星期日課堂達標(biāo)夯實基礎(chǔ)現(xiàn)在是55頁\一共有69頁\編輯于星期日現(xiàn)在是56頁\一共有69頁\編輯于星期日答案：D解析：電子云是處于一定空間運動狀態(tài)(即原子軌道)的電子在原子核外空間的概率分布的形象化描述，所以①③正確，②⑥⑦錯誤；s、p軌道的電子云分別為球形和啞鈴形，④⑤⑨錯誤而⑧正確；電子云伸展方向不同的3個p軌道、5個d軌道、7個f軌道的能量是彼此相同，⑩正確?，F(xiàn)在是57頁\一共有69頁\編輯于星期日答案：A解析：霓虹燈之所以能發(fā)光，是因為電子吸收能量后躍遷到能量較高的軌道，能量較高軌道上的電子會很快以光的形式輻射能量而躍遷回能量較低的軌道?，F(xiàn)在是58頁\一共有69頁\編輯于星期日答案：C解析：不同能級的原子軌道形狀可以相同，如1s、2s能級的原子軌道都是球形，只是半徑不同，A錯。現(xiàn)在的技術(shù)無法測定電子在原子核外的運動軌跡，原子軌道只是體現(xiàn)電子的運動狀態(tài)，B、D錯。任何能層的p能級都有3個p軌道，C正確?，F(xiàn)在是59頁\一共有69頁\編輯于星期日答案：C解析：根據(jù)洪特規(guī)則可知，能量相同的原子軌道在全充滿、半滿時，體系能量較低，原子較穩(wěn)定?，F(xiàn)在是60頁\一共有69頁\編輯于星期日現(xiàn)在是61頁\一共有69頁\編輯于星期日解析：p軌道有3個原子軌道，最多可以容納6個電子，根據(jù)電子排布的泡利不相容原理和洪特規(guī)則，當(dāng)p軌道上有2個電子或4個電子時，p軌道上有2個未成對電子，所以可能是ⅣA族元素，也可能是ⅥA族元素，故A不符合題意；p軌道上有1個空軌道，說明另外兩個軌道各容納了1個電子，加上s軌道上的2個電子，最外層是4個電子，屬于ⅣA族元素，故B符合題意；最外層電子排布式為1s2和2s22p6的原子，二者都是稀有氣體元素，但不屬于主族元素，故C錯誤；最外層電子排布式為1s2的原子為He，位于0族，而最外層電子排布為2s2的原子是Be，屬于ⅡA族元素，故D錯誤?，F(xiàn)在是62頁\一共有69頁\編輯于星期日現(xiàn)在是63頁\一共有69頁\編輯于星期日(5)E元素基態(tài)原子中沒有未成對電子，E的外圍電子排布式是________。現(xiàn)在是64頁\一共有69頁\