第1章-第1節(jié)-第2課時-構(gòu)造原理與電子排布式-電子云與原子軌道(講義)

第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)第2課時構(gòu)造原理與電子排布式電子云與原子軌道學(xué)習(xí)導(dǎo)航1.結(jié)合構(gòu)造原理形成核外電子排布式書寫的思維模型，并根據(jù)思維模型熟練書寫1～36號元素的電子排布式。2.通過原子軌道和電子云模型的學(xué)習(xí)，全面了解核外電子運(yùn)動狀態(tài)的描述方法。教學(xué)過程一、構(gòu)造原理與電子排布式1．構(gòu)造原理(1)含義以光譜學(xué)事實(shí)為基礎(chǔ)，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(gòu)造原理。(2)示意圖2．電子排布式將能級上所容納的電子數(shù)標(biāo)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。如氮原子的電子排布式為二、電子云與原子軌道1．概率密度1913年，玻爾提出氫原子模型，電子在線性軌道上繞核運(yùn)行。量子力學(xué)指出，一定空間運(yùn)動狀態(tài)的電子在核外空間各處都可能出現(xiàn)，但出現(xiàn)的概率不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝eq\f(P,V)(P表示電子在某處出現(xiàn)的概率；V表示該處的體積)。2．電子云(1)定義：處于一定空間運(yùn)動狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。(2)含義：用單位體積內(nèi)小黑點(diǎn)的疏密程度表示電子在原子核外出現(xiàn)概率大小，小黑點(diǎn)越密，表示概率密度越大。(3)形狀3．原子軌道(1)概念：量子力學(xué)把電子在原子核外的一個空間運(yùn)動狀態(tài)稱為一個原子軌道。(2)形狀①s電子的原子軌道呈球形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。②p電子的原子軌道呈啞鈴形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。(3)各能級所含有原子軌道數(shù)目能級符號nsnpndnf軌道數(shù)目1357【歸納總結(jié)】原子軌道與能層序數(shù)的關(guān)系(1)不同能層的同種能級的原子軌道形狀相同，只是半徑不同。能層序數(shù)n越大，原子軌道的半徑越大。如：(2)s能級只有1個原子軌道。p能級有3個原子軌道，它們互相垂直，分別以px、py、pz表示。在同一能層中px、py、pz的能量相同。(3)原子軌道數(shù)與能層序數(shù)(n)的關(guān)系：原子軌道數(shù)目＝n2。課時訓(xùn)練1．已知下列電子排布圖所表示的是元素的原子，其中能量處于最低狀態(tài)的是A． B．C． D．2．下列硼(B)原子電子排布式表示的狀態(tài)中，能量最高是A． B． C． D．3．下列各組原子中，彼此化學(xué)性質(zhì)一定相似的是A．2p軌道上只有兩個電子的X原子與3p軌道上只有兩個電子的Y原子B．原子核外M層上僅有兩個電子的X原子與原子核外N層上僅有兩個電子的Y原子C．原子核外電子排布式為1s2的X原子與原子核外電子排布式為1s22s2的Y原子D．最外層都只有一個電子的X、Y原子4．下列基態(tài)原子或離子的電子排布式正確的是A．K：1s22s22p63s23p7B．F-：1s22s22p6C．Cu+：1s22s22p63s23p63d94s1D．Mg：1s22s22p63s23p15．下列說法正確的是A．非金屬元素是主族或零族元素B．已知某元素+3價離子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，該元素位于周期表中的第四周期第Ⅷ族位置，屬于ds區(qū)C．處于最低能量的原子叫做基態(tài)原子，1s22s22→1s22s22過程中形成的是發(fā)射光譜D．最外層電子數(shù)為ns2的元素都在元素周期表第2列6．下列有關(guān)氧原子結(jié)構(gòu)的化學(xué)用語中，對電子運(yùn)動狀態(tài)描述最詳盡的是A． B． C．1s22s22p4 D．7．下列電子排布式中，表示的是激發(fā)態(tài)原子的是A．1s22s22p6 B．1s22s22p63s23p63d104s2C．1s22s22p33s1 D．1s22s22p63s23p63d54s18．電子在原子核外排布時，必須遵循的原則是A．電子排布在同一能級時，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)不同軌道，且自旋方向相反B．電子排布在不同能級時，總是優(yōu)先占據(jù)能量低的軌道，然后再占據(jù)能量高的軌道C．電子排布在同一軌道時，最多只能排2個，且自旋方向必須相反D．電子的排布總是遵循“能量最低原理”“泡利不相容原理”和“洪特規(guī)則”9．(1)Fe成為陽離子時首先失去___軌道電子，Sm的價層電子排布式為4f66s2，Sm3+價層電子排布式為___。(2)Cu2+基態(tài)核外電子排布式為___。(3)Mn位于元素周期表中第四周期___族，基態(tài)Mn原子核外未成對電子有___個。(4)下列Li原子電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最低和最高的分別為___、__(填標(biāo)號)。A．B．C．D．10．(1)基態(tài)Cl原子中，電子占據(jù)的最高電子層符號為_______，該電子層具有的原子軌道數(shù)為_______。(2)基態(tài)原子的N層有1個未成對電子，M層未成對電子最多的元素是_______，其價電子排布式為_______。(3)最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)3倍的元素是_______，其電子排布圖為_______。(4)下列表示的為一激發(fā)態(tài)原子的是_______。A．1s12s1B．1s22s22p1C．1s22p53s1D．1s22s22p63s2答案解析1．B【詳解】A．該原子的1個電子沒有排在能量低的2s能級，而是排在能量較高的2p能級上，不是能量最低的狀態(tài)，故A不符合題意；B．該元素原子的電子排布圖遵守核外電子排布的三個原理，能量處于最低狀態(tài)，故B符合題意；C．2p的3個電子沒有分占能量相同的3個2p軌道，違反了洪特規(guī)則，不是能量最低的狀態(tài)，故C不符合題意；D．該原子的1個電子沒有排在能量低的2s能級，而是排在能量較高的2p能級上，不是能量最低的狀態(tài)，故D不符合題意；故答案為B。2．A【詳解】基態(tài)原子的核外電子排布式符合能量最低原理、泡利原理、洪特規(guī)則，B、C、D為基態(tài)硼(B)原子的電子排布式，A項(xiàng)中2p能級上的電子躍遷到3s能級，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，故A表示的原子的能量最高，故A正確；故選A。3．A【詳解】A．X是碳，Y是硅，它們屬于同主族元素，彼此化學(xué)性質(zhì)一定相似，A符合題意；B．原子核外M層上僅有兩個電子的X原子為Mg、原子核外N層上僅有兩個電子的Y原子可能是Ca、Fe、Zn等，如果X是Mg、Y是Fe、Zn等，二者化學(xué)性質(zhì)不相似，B不符合題意；C．原子核外電子排布式為1s2的X原子為He，處于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，原子核外電子排布式為1s22s2的Y原子為Be，前者是0族元素、后者是第IIA族元素，兩者化學(xué)性質(zhì)不相似，C不符合題意；D．最外層只有一個電子的原子，可能是H、堿金屬原子或第ⅠB族元素原子，化學(xué)性質(zhì)不一定相似，D不符合題意；故選A。4．B【詳解】A．根據(jù)構(gòu)造原理知K原子電子排布式為：1s22s22p63s23p64s1，A錯誤；B．F電子排布式為1s22s22p5，F(xiàn)得1個電子形成F-，由于F原子3p能級未排滿，故得的1個電子填充在3p能級上，對應(yīng)排布式為1s22s22p6，B正確；C．根據(jù)構(gòu)造原理知Cu原子的電子排布式為：1s22s22p63s23p63d104s1，由于半滿、全滿為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故Cu原子的價電子排布為3d104s1，而不是3d94s2，Cu失去1個電子形成Cu+，對應(yīng)排布式為：1s22s22p63s23p63d10，C錯誤；D．Mg核外含有12個電子，對應(yīng)排布式為1s22s22p63s2，3p能級上沒有電子填充，D錯誤；故答案選B。5．A【詳解】A．副族都是金屬元素，非金屬元素是主族或零族元素，A正確；B．+3價離子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，則基態(tài)原子核外有26個電子，為26號元素，位于第四周期第Ⅷ族位置，屬于d區(qū)，B錯誤；C．px和py能量相同，1s22s22→1s22s22過程中不釋放能量，C錯誤；D．最外層電子數(shù)為ns2的元素可能為He、ⅡA族元素或一些過渡元素，D錯誤；綜上所述答案為A。6．D【詳解】A．只描述了原子序數(shù)是8，即原子外共有8個電子，A錯誤；B．原子結(jié)構(gòu)示意圖只表示核外電子的分層排布情況，B錯誤；C．原子核外電子排布式只具體到亞層電子數(shù)，C錯誤；D．原子軌道排布式包含了電子層數(shù)、亞層數(shù)以及軌道內(nèi)電子的自旋方向，因此最詳盡的描述了電子運(yùn)動狀態(tài)，D正確；答案選D。7．C【詳解】A．1s22s22p6是Ne原子處于基態(tài)的核外電子排布方式，選項(xiàng)A不符合；B．1s22s22p63s23p63d104s2的核外電子排布符合基態(tài)原子核外電子填充的能級順序和能量最低原理、泡利不相容原理及洪特規(guī)則，原子處于基態(tài)，選項(xiàng)B不符合；C．1s22s22p33s1為激發(fā)態(tài)，根據(jù)能量最低原理，其基態(tài)應(yīng)為1s22s22p4，選項(xiàng)C符合；D．1s22s22p63s23p63d54s1中4s軌道雖未充滿，但由于3d和4s軌道都處于半充滿狀態(tài)，能量也處于較低狀態(tài)，是Cr原子處于基態(tài)的核外電子排布式，選項(xiàng)D不符合；答案選C。8．C【詳解】A．電子排布在同一能級時，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)不同軌道，且自旋方向相同，為洪特規(guī)則內(nèi)容，故A錯誤；B．電子排布在不同能級時，若能級高的軌道處于半滿或全滿時，電子先占據(jù)能級高的軌道使其處于半滿或全滿的穩(wěn)定狀態(tài)，故B錯誤；C．電子排布在同一軌道時，最多只能排2個，且自旋方向必須相反，為泡利原理內(nèi)容，故C正確；D．電子的排布要綜合考慮“能量最低原理”“泡利不相容原理”和“洪特規(guī)則”，并不一定每條都符合，故D錯誤；故選C。9．4s4f5[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9ⅦB5DC【詳解】(1)Fe是26號元素，電子排布式為[Ar]3d64s2，F(xiàn)e成為陽離子時首先失去最外層4s軌道電子，Sm3+是Sm原子失去3個電子形成的，Sm的價層電子排布式為4f66s2，Sm3+價層電子排布式為4f5，故答案為：4s；4f5；(2)Cu是29號元素，電子排布式為[Ar]3d104s1，Cu2+是Cu原子失去2個電子生成的，其基態(tài)核外電子排布式為[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9，故答案為：[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9；(3)Mn是25號元素，位于元素周期表中第四周期ⅦB族，電子排布式為[Ar]3d54s2，d軌道上電子數(shù)為5，5個d電子分占5個g軌道時，能量較低，則d軌道中未成對電子數(shù)為5，故答案為：5；(4)根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知Li的基態(tài)核外電子排布式為1s22s1，則D中能量最低；選項(xiàng)C中有2個電子處于2p能級上，能量最高；故答案為：D；C。10．M9Cr3d54s1OAC【詳解】(1)基態(tài)Cl原子的電子排布式為1s22s22p63s23p5，則電子占據(jù)的最高電子層為第3能層，符號為M，該電子層有1個s軌道、3個p軌道、5個d軌道，具有的原子軌道數(shù)共9個，(2)基態(tài)原子的N層有一個未成對電子，M層未成對電子最多的元素是鉻(Cr)，24Cr的電子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1，價電子排布式為3d54s1；(3)最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)的3倍的元素是氧(O)，其電子排布圖為；(4)