魯科版高中化學(xué)選擇性必修2第1章第2節(jié)第1課時(shí)基態(tài)原子的核外電子排布基礎(chǔ)課課件

第1課時(shí)基態(tài)原子的核外電子排布(基礎(chǔ)課)第1章原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)第2節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表素養(yǎng)目標(biāo)1．認(rèn)識(shí)基態(tài)原子中核外電子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則等。2．知道原子核外電子的能級(jí)高低順序，了解原子核外電子排布的構(gòu)造原理。3．能運(yùn)用構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)電子排布式，知道1～36號(hào)元素基態(tài)原子核外電子的排布。舊知回顧1．核外電子排布的表示方法——原子結(jié)構(gòu)示意圖舊知回顧2．1～20號(hào)元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖。必備知識(shí)自主預(yù)習(xí)一、基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)律1．基態(tài)原子的核外電子排布原則原則含義能量最低原理原子核外電子按軌道能量由__到__依次排列，使整個(gè)原子處于最低的能量狀態(tài)泡利不相容原理低

高

兩

兩

原則含義洪特規(guī)則對(duì)于基態(tài)原子，核外電子在能量相同的原子軌道上排布時(shí)，將盡可能分占____的原子軌道并且自旋狀態(tài)____想一想為什么每個(gè)電子層最多容納2n2(n為電子層數(shù))個(gè)電子？提示：各電子層上的能級(jí)數(shù)＝電子層數(shù)(n)，根據(jù)泡利不相容原理，每個(gè)原子軌道最多只能容納2個(gè)電子，所以每個(gè)電子層最多容納2n2個(gè)電子。不同相同2．電子排布式與軌道表示式電子排布式表示方法按照________原理對(duì)能級(jí)進(jìn)行排序，進(jìn)而在ns、np、nd等能級(jí)符號(hào)的右上角用數(shù)字表示出____的數(shù)目圖示

能量最低電子軌道表示式表示方法用方框(或小圓圈、短線)表示一個(gè)________，用箭頭“↑”或“↓”來(lái)區(qū)別________不同的電子圖示

原子軌道自旋狀態(tài)練一練寫(xiě)出下列基態(tài)原子的電子排布式：O：_____________________________________________________；Ne：____________________________________________________；Na：____________________________________________________；Cl：____________________________________________________。1s22s22p41s22s22p61s22s22p63s11s22s22p63s23p53．構(gòu)造原理隨著原子序數(shù)的遞增，基態(tài)原子的“外層電子”在原子軌道上的排布順序是1s、___、___、3s、___、___、3d、___、___、___、5p、6s……這一規(guī)律稱為構(gòu)造原理。[注意]

電子填充時(shí)按構(gòu)造原理進(jìn)行，書(shū)寫(xiě)電子排布式時(shí)按電子層和能級(jí)順序書(shū)寫(xiě)。2s2p3p4s4p5s4d二、19～36號(hào)元素基態(tài)原子的核外電子排布1．寫(xiě)出以下幾種元素基態(tài)原子的電子排布式(1)19K：___________________________________________________；(2)21Sc：__________________________________________________；(3)24Cr：___________________________________________________；(4)29Cu：__________________________________________________。1s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p63d14s21s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s12．Cr、Cu基態(tài)原子的電子排布違反構(gòu)造原理的解釋能量相同的原子軌道在______(如d10)、______(如d5)和____(如d0)狀態(tài)時(shí)，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。3．價(jià)電子(1)定義：最外能級(jí)組中那些有可能參與化學(xué)反應(yīng)的電子。(2)規(guī)律：主族元素價(jià)電子數(shù)____主族族序數(shù)。(3)舉例：寫(xiě)出下列基態(tài)原子的價(jià)電子排布式。Na：____，Cl：________，F(xiàn)e：________。全充滿半充滿全空等于3s13s23p53d64s2關(guān)鍵能力情境探究[情境探究]多電子的基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序可表示為正確理解基態(tài)原子核外電子排布的規(guī)律1．基態(tài)原子核外電子在原子軌道上是先排3d軌道還是先排4s軌道？提示：根據(jù)構(gòu)造原理可知，電子在基態(tài)原子核外排布時(shí)，先排4s軌道再排3d軌道。2．n值小的能級(jí)的軌道的能量一定小于n值大的能級(jí)的軌道的能量嗎？提示：不一定。電子層數(shù)、能級(jí)不同時(shí)，核外電子在外層分布時(shí)存在原子軌道能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象，如E4s<E3d<E4p，E5s<E4d<E5p。3．為什么原子核外最外層的電子不超過(guò)8個(gè)，次外層不超過(guò)18個(gè)？提示：由于E(nd)>E[(n＋1)s]，當(dāng)ns和np軌道電子排滿時(shí)，多余的電子不是填入nd軌道，而是首先填入(n＋1)s軌道，因此最外層電子數(shù)不可能超過(guò)2＋6＝8。同理次外層由(n－1)s、(n－1)p和(n－1)d組成，所容納的電子數(shù)不大于2＋6＋10＝18。[歸納總結(jié)]1．泡利不相容原理泡利不相容原理可以簡(jiǎn)單敘述為一個(gè)原子軌道中最多只能容納兩個(gè)電子，并且這兩個(gè)電子的自旋狀態(tài)必須相反。說(shuō)明：a．排在同一軌道上的兩個(gè)電子，自旋狀態(tài)相反；而自旋狀態(tài)相同的電子，必然處于不同的軌道上。即在同一原子中，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的兩個(gè)電子存在，原子核外有幾個(gè)電子，就有幾種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。b．根據(jù)泡利不相容原理我們可以推算出各電子層可以容納的最多電子數(shù)。如下表所示：電子層(n)KLMN…能級(jí)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f…原子軌道數(shù)1131351357…14916

電子數(shù)281832…2×122×222×322×42…在原子中，每個(gè)電子層最多可容納2n2個(gè)電子，每個(gè)能級(jí)最多容納的電子數(shù)是其所包含的原子軌道數(shù)的2倍。特例：當(dāng)同一能級(jí)上的電子排布為全充滿(s2、p6、d10、f14)、半充滿(s1、p3、d5、f7)和全空狀態(tài)(p0、d0、f0)時(shí)，具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性，這稱為洪特規(guī)則的特例。例如，鉻(24Cr)的價(jià)電子排布式是3d54s1(3d、4s能級(jí)均為半充滿)而不是3d44s2，基態(tài)銅(29Cu)原子的價(jià)電子排布式是3d104s1(3d全充滿、4s半充滿)而不是3d94s2等。[能力達(dá)成]1．下列有關(guān)氮原子的軌道表示式中違反洪特規(guī)則的是(

)√

√A

[A項(xiàng)，各能級(jí)能量的大小順序?yàn)?s、2s、2p、3s、3p、4s……，ns電子的能量一定高于(n－1)p電子的能量，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，對(duì)于碳原子來(lái)說(shuō)，2p能級(jí)有3個(gè)能量相同的原子軌道，最后2個(gè)電子應(yīng)以自旋狀態(tài)相同的方式分布在兩個(gè)不同的2p軌道上，故B正確；C項(xiàng)，對(duì)于21Sc原子來(lái)說(shuō)，最后3個(gè)電子應(yīng)先排滿4s軌道，再排3d軌道，應(yīng)為1s22s22p63s23p63d14s2，故違反了能量最低原理，故C正確；D項(xiàng)，對(duì)于22Ti原子來(lái)說(shuō)，3p能級(jí)共有3個(gè)軌道，最多可以排6個(gè)電子，如果排10個(gè)電子，則違反了泡利不相容原理，故D正確。]3．各電子層排布電子的總數(shù)要遵循以下規(guī)律：①每層最多容納2n2個(gè)電子；②原子最外層電子數(shù)≤8；③原子次外層電子數(shù)≤18。決定這3條規(guī)律的電子排布原則是(

)A．能量最低原理B．泡利不相容原理C．洪特規(guī)則D．能量最低原理和泡利不相容原理√[問(wèn)題探究]1．基態(tài)鈦原子的核外電子排布式如何表示？明確核外電子排布的表示方法提示：1s22s22p63s23p63d24s2。2．基態(tài)鈦原子的軌道表示式如何表示？提示：3．電子排布式和軌道表示式在描述核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方面有什么區(qū)別？提示：電子排布式能夠表示出每一個(gè)能級(jí)上的電子排布情況，軌道表示式除了能夠表示出在每一個(gè)能級(jí)上電子的排布情況，還能表示出電子在該能級(jí)的原子軌道上的排布情況，因此軌道表示式比電子排布式更加具體形象。結(jié)構(gòu)示意圖意義將每個(gè)電子層上的電子總數(shù)表示在原子核外的圖示實(shí)例

電子排布式意義用數(shù)字在能級(jí)符號(hào)右上角標(biāo)明該能級(jí)上排布的電子數(shù)，這就是電子排布式實(shí)例K：1s22s22p63s23p64s1[歸納總結(jié)]簡(jiǎn)化電子排布式意義為了避免電子排布式書(shū)寫(xiě)過(guò)于煩瑣，將內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體的元素符號(hào)外加方括號(hào)表示實(shí)例K：[Ar]4s1價(jià)電子排布式意義主族元素的價(jià)電子指最外層電子，價(jià)電子排布式即最外層電子排布式，副族元素還包括次外層的d電子及次外層的f電子實(shí)例Al：3s23p1軌道表示式意義每個(gè)方框代表一個(gè)原子軌道，每個(gè)箭頭代表一個(gè)電子實(shí)例

[能力達(dá)成]1．下列基態(tài)原子的電子排布式或軌道表示式，正確的是(

)C．24Cr：[Ar]3d44s2D．26Fe2+：[Ar]3d6√D

[基態(tài)12Mg原子軌道表示式為

，違反了泡利不相容原理，A錯(cuò)誤；基態(tài)8O原子軌道表示式為

，違反了洪特規(guī)則，B錯(cuò)誤；鉻是24號(hào)元素，其原子核外有24個(gè)電子，根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知其基態(tài)核外電子排布式為[Ar]3d54s1或1s22s22p63s23p63d54s1，C錯(cuò)誤；基態(tài)鐵原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，所以基態(tài)亞鐵離子的核外電子排布式為[Ar]3d6，D正確。]2．(雙選)下列有關(guān)化學(xué)用語(yǔ)表示正確的是(

)A．K＋的結(jié)構(gòu)示意圖：B．基態(tài)氧原子的軌道表示式為

C．水分子的電子式：D．基態(tài)鎳原子(28Ni)的電子排布式：1s22s22p63s23p63d84s2√√BD

[K＋的結(jié)構(gòu)示意圖為

，A錯(cuò)誤；根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知基態(tài)氧原子的軌道表示式為

，B正確；水是共價(jià)化合物，含有共價(jià)鍵，水分子的電子式為

，C錯(cuò)誤；基態(tài)鎳原子(28Ni)的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2，D正確。]3．A、B、C、D、E代表前四周期的五種元素，原子序數(shù)依次增大。請(qǐng)?zhí)羁眨?1)A元素基態(tài)原子的最外層有3個(gè)未成對(duì)電子，次外層有2個(gè)電子，其軌道表示式為_(kāi)_____________________。(2)B元素的負(fù)一價(jià)離子的電子層結(jié)構(gòu)與氬相同，B－的結(jié)構(gòu)示意圖為_(kāi)_________。(3)C元素的正三價(jià)離子的3d能級(jí)為半充滿，C的元素符號(hào)為_(kāi)______，其基態(tài)原子的核外電子排布式為_(kāi)_______________________。(4)D元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒(méi)有成對(duì)電子，只有一個(gè)未成對(duì)電子，D的元素符號(hào)為_(kāi)_________。其基態(tài)原子的核外電子排布式為_(kāi)______________________。(5)E元素基態(tài)原子中沒(méi)有未成對(duì)電子，E的核外電子排布式為_(kāi)__________________________________________。Fe1s22s22p63s23p63d64s2Cu1s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p63d104s2或1s22s22p63s23p63d104s24p6[解析]

(1)基態(tài)原子的最外層有3個(gè)未成對(duì)電子，次外層有2個(gè)電子的元素為氮元素，其軌道表示式為

。(2)因?yàn)锽－的電子層結(jié)構(gòu)與氬相同，即核外電子數(shù)相同，所以B元素的質(zhì)子數(shù)為18－1＝17，則B－為Cl－，其結(jié)構(gòu)示意圖為

。(3)C元素的正三價(jià)離子的3d能級(jí)為半充滿，C的元素符號(hào)為Fe，其基態(tài)原子的核外電子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2。(4)D元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒(méi)有成對(duì)電子，只有一個(gè)未成對(duì)電子，則D為Cu，其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1。(5)E元素基態(tài)原子中沒(méi)有未成對(duì)電子，且E的原子序數(shù)在五種元素中最大，因此E元素為30號(hào)元素Zn或36號(hào)元素Kr，其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2或1s22s22p63s23p63d104s24p6。方法技巧離子的電子排布式的書(shū)寫(xiě)流程離子的電子排布式在書(shū)寫(xiě)時(shí)應(yīng)以原子的電子排布式為基礎(chǔ)，首先根據(jù)構(gòu)造原理，寫(xiě)出相應(yīng)原子的電子排布式，再根據(jù)原子得失電子的情況做出相應(yīng)的調(diào)整，寫(xiě)出相應(yīng)的離子的電子排布式。

比如，基態(tài)鈉原子的電子排布式為1s22s22p63s1當(dāng)它失去一個(gè)電子時(shí)就變成鈉離子，其電子排布式就變?yōu)?s22s22p6。[教材鏈接][教材活動(dòng)·探究]寫(xiě)出下列基態(tài)原子或離子的①電子排布式、②價(jià)電子軌道表示式、③電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、④未成對(duì)電子數(shù)。(1)Fe2+：①_____________________________，②________________，③____，④________。(2)Se：①_____________________________________________，②____________________，③_____，④_____。1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)

1441s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4)

182(3)Br－：①______________________________________________，②___________________，③________，④________。[解析]

(1)Fe是26號(hào)元素，其基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，則基態(tài)Fe2+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)；基態(tài)Fe2+的價(jià)電子排布式為3d6，價(jià)電子軌道表示式為

；有14個(gè)軌道即電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有14種；3d6上有1對(duì)成對(duì)電子，有4個(gè)未成對(duì)電子。1s22s22p63s23p63d104s24p6(或[Ar]3d104s24p6)

180(2)Se為34號(hào)元素，其基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4)，價(jià)電子排布式為4s24p4，價(jià)電子軌道表示式為

；有18個(gè)軌道即電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有18種；4p4上1對(duì)成對(duì)電子，有2個(gè)未成對(duì)電子。(3)Br為35號(hào)元素，其基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p5(或[Ar]3d104s24p5)，則Br－的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p6(或[Ar]3d104s24p6)，價(jià)電子排布式為4s24p6，價(jià)電子軌道表示式為

；有18個(gè)軌道，即電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有18種；4p6上都是成對(duì)電子，有0個(gè)未成對(duì)電子。學(xué)習(xí)效果隨堂評(píng)估1．下列各項(xiàng)敘述錯(cuò)誤的是(

)A．若基態(tài)硫原子軌道表示式為

，則違反了泡利不相容原理B．若21號(hào)Sc元素的基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d3，則違反了構(gòu)造原理243題號(hào)1C．基態(tài)鈹原子的軌道表示式為

，符合洪特規(guī)則和泡利不相容原理D．原子的電子排布式由1s22s22p33s1→1s22s22p4能釋放特定能量產(chǎn)生發(fā)射光譜243題號(hào)1A

[根據(jù)洪特規(guī)則，填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是優(yōu)先單獨(dú)分占不同的原子軌道并且自旋狀態(tài)相同，該軌道表示式違反了洪特規(guī)則，A錯(cuò)誤；根據(jù)構(gòu)造原理，最后兩個(gè)能級(jí)的電子應(yīng)先填入4s軌道再填入3d軌道，該排布式違反了構(gòu)造原理，B正確；鈹元素原子序數(shù)為4，1s、2s能級(jí)均只有一個(gè)原子軌道，該軌道表示式符合洪特規(guī)則與泡利不相容原理，C正確；該變化表示電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，輻射能量，故會(huì)產(chǎn)生發(fā)射光譜，D正確。]243題號(hào)12．下列關(guān)于價(jià)電子排布式為3s23p4的微粒描述正確的是(

)A．它的元素符號(hào)為OB．它的核外電子排布式為1s22s22p63s23p4C．它可與H2生成液態(tài)化合物D．其基態(tài)原子軌道表示式為23題號(hào)14√B

[A項(xiàng)，根據(jù)價(jià)電子排布式可知該微粒的電子排布式為1s22s22p63s23p4，故該元素為硫元素；C項(xiàng)，S與H2化合生成氣態(tài)氫化物H2S；D項(xiàng)，基態(tài)S原子軌道表示式應(yīng)為

。]23題號(hào)143．(雙選)下面是第2周期部分元素基態(tài)原子的軌道表示式，下列說(shuō)法一定錯(cuò)誤的是(

)23