魯科版選修3 第1章第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表（第1課時(shí)） 學(xué)案.doc

第2節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表第1課時(shí)基態(tài)原子的核外電子排布學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.了解基態(tài)原子的核外電子在原子軌道上的排布順序。2.掌握基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)律，會(huì)書(shū)寫(xiě)136號(hào)元素原子的核外電子排布式和軌道表示式。3.學(xué)會(huì)利用電子排布式、軌道表示式正確表示核外電子排布。一、基態(tài)原子的核外電子排布原則1原子核外電子排布的軌道能量順序設(shè)想從氫原子開(kāi)始，隨著原子核電荷數(shù)的遞增，原子核每增加一個(gè)質(zhì)子，原子核外便增加一個(gè)電子，這個(gè)電子大多是按下圖所示的軌道能量順序進(jìn)行填充：觀(guān)察分析上圖，討論回答下列問(wèn)題：(1)在多電子原子中，電子進(jìn)入能級(jí)的先后應(yīng)遵循的原則是什么？答案能量最低原則。電子最先排布在能量低的軌道上，然后依次排布在能量較高的軌道上。(2)多電子原子核外電子排布是否完全遵循電子層的順序？答案從第三電子層開(kāi)始各軌道不完全遵循電子層順序，產(chǎn)生了軌道能量交錯(cuò)排列，即產(chǎn)生“能級(jí)交錯(cuò)”現(xiàn)象。(3)軌道的能量高低主要是由哪些因素決定的？答案各軌道的能量由電子層序數(shù)和軌道類(lèi)型共同決定，各軌道的能量高低順序，符合ns(n2)f(n1)d的是()a氮原子：b鈉原子：3s13p1c鉻原子：3d54s13d44s2d碳原子：答案a解析a項(xiàng)，據(jù)洪特規(guī)則，對(duì)于基態(tài)原子，電子在能量相同的軌道上排布時(shí)盡可能分占不同的軌道，且自旋方向相同，故能量；b項(xiàng)，由于3s軌道能量低于3p軌道，故能量；c項(xiàng)，d5為半充滿(mǎn)狀態(tài)，為相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，故能量；d項(xiàng)，據(jù)洪特規(guī)則，對(duì)于基態(tài)原子，電子在能量相同的軌道上排布時(shí)，應(yīng)盡可能分占不同的軌道，且自旋方向相同，故能量。二、原子核外電子排布的表示方法1電子排布式(1)價(jià)電子定義：與元素的化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)的外層軌道上的電子，稱(chēng)為價(jià)電子。規(guī)律：主族元素價(jià)電子數(shù)等于主族族序數(shù)。(2)按要求填表：電子排布式價(jià)電子排布式s1s22s22p63s23p43s23p4ca1s22s22p63s23p64s24s2fe1s22s22p63s23p63d64s23d64s2cu1s22s22p63s23p63d104s13d104s1ge1s22s22p63s23p63d104s24p24s24p22.軌道表示式(1)用一個(gè)小圓圈(或方框)表示一個(gè)原子軌道，在圓圈(或方框)內(nèi)用箭頭“”或“”標(biāo)明原子核外電子排布的式子稱(chēng)為軌道表示式。以鋁原子為例，軌道表示式中各符號(hào)、數(shù)字的意義為(2)寫(xiě)出下列原子的軌道表示式：o：；na：。(3)在軌道表示式中也可以用方框表示一個(gè)原子軌道，如na：。3原子結(jié)構(gòu)示意圖(1)原子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)(示意)圖：圓圈內(nèi)數(shù)字表示質(zhì)子數(shù)，弧線(xiàn)表示電子層，弧線(xiàn)內(nèi)數(shù)字表示該電子層中的電子數(shù)。(2)寫(xiě)出下列原子或離子的結(jié)構(gòu)示意圖：k：；fe：；mg2：；cl：。1.主族元素原子的最外層電子稱(chēng)為價(jià)電子。過(guò)渡元素原子的價(jià)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。2電子排布式書(shū)寫(xiě)注意問(wèn)題(1)雖然電子排布是遵循能量最低原則的，但書(shū)寫(xiě)電子排布式時(shí)應(yīng)按照電子層的順序書(shū)寫(xiě)。如鐵原子的電子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，而不寫(xiě)作1s22s22p63s23p64s23d6。(2)簡(jiǎn)化電子排布式為避免電子排布式書(shū)寫(xiě)繁瑣，可把內(nèi)層電子排布達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分用相應(yīng)稀有氣體的元素符號(hào)外加“”表示。如s：ne3s23p4，ca：ar4s2，fe：ar3d64s2，ge：ar3d104s24p2。(3)離子的電子排布式原子轉(zhuǎn)化為離子有兩種情況：一是由原子失去電子轉(zhuǎn)化為陽(yáng)離子，失電子的順序與電子填入的順序有所不同，失電子時(shí)，首先失去的是最外電子層上的電子，同層則按能級(jí)由高到低失電子；二是由原子得到電子轉(zhuǎn)化為陰離子，得到的電子填入原子軌道的順序與基態(tài)原子電子的排布順序相同。(4)特殊原子的電子排布式有少數(shù)元素的基態(tài)原子的電子排布對(duì)于構(gòu)造原理有1個(gè)電子的偏差。因?yàn)槟芰肯嗤脑榆壍涝谌錆M(mǎn)(如p6和d10)、半充滿(mǎn)(如p3和d5)和全空(如p0和d0)狀態(tài)時(shí)，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。提醒元素原子的價(jià)電子排布式不一定是最外層的電子排布式，主族元素的價(jià)電子排布式是最外層電子排布式，過(guò)渡元素的最外層是價(jià)電子，但有的內(nèi)層電子也是價(jià)電子，如fe原子價(jià)電子排布式為3d64s2。3按要求寫(xiě)出電子排布式、原子結(jié)構(gòu)示意圖或軌道表示式。(1)基態(tài)ni原子的電子排布式：_。(2)基態(tài)cu的電子排布式：_。(3)基態(tài)p原子的價(jià)電子排布式：_。 (4)zn原子結(jié)構(gòu)示意圖：_。(5)17cl的軌道表示式：_。(6)第4周期中最外層僅有1個(gè)電子的所有基態(tài)原子的電子排布式：_。答案(1)1s22s22p63s23p63d84s2或 ar3d84s2(2)1s22s22p63s23p63d10或ar3d10(3)3s23p3(4)(5)(6)ar4s1、ar3d54s1、ar3d104s1解析(1)ni 的原子序數(shù)為28，根據(jù)核外電子填充順序和能量最低原則、泡利不相容原理可知基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或 ar3d84s2。(2)基態(tài)cu原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，失去1個(gè)電子所得cu的電子排布式為1s22s22p63s23p63d10或ar3d10。(3)p原子最外層為第三層，且有5個(gè)電子，所以其價(jià)電子排布式為3s23p3。(4)zn原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，原子結(jié)構(gòu)示意圖為。(5)cl的電子排布式為1s22s22p63s23p5，軌道表示式為。(6)第4周期最外層只有1個(gè)電子的最外層電子排布式為4s1，此時(shí)3s、3p應(yīng)已填滿(mǎn)，3d軌道可能全空、半充滿(mǎn)或全充滿(mǎn)，即其電子排布式為ar4s1、ar3d54s1、ar3d104s1。易錯(cuò)警示(1)電子排布式的書(shū)寫(xiě)順序與核外電子進(jìn)入軌道的順序不同。電子排布式的書(shū)寫(xiě)順序按電子層由里到外和s、p、d的順序，而核外電子進(jìn)入軌道的順序按照基態(tài)原子在原子軌道上的排布順序。(2)基態(tài)原子失電子時(shí)，由外層向里層，同層則按能級(jí)由高到低順序失電子。如cr(ar3d54s1)cr3(ar3d3)4下列基態(tài)原子的價(jià)電子排布式中，正確的是()a3d94s2 b3d44s2c4s25p3 d3d74s2答案d解析根據(jù)電子填入軌道的順序和核外電子的排布規(guī)律， a項(xiàng)應(yīng)為3d104s1; b項(xiàng)應(yīng)為3d54s1；c項(xiàng)應(yīng)為4s24p3；d項(xiàng)正確。易錯(cuò)警示(1)價(jià)電子排布式只表示與元素化學(xué)性質(zhì)相關(guān)的電子排布式。主族元素的最外層電子排布式為價(jià)電子排布式。第4周期元素的價(jià)電子排布式為3d和4s上的電子排布式。(2)絕大多數(shù)元素原子核外電子的排布遵循電子填充順序(構(gòu)造原理)，136號(hào)元素中，cr和cu元素具有特殊性：cr：ar3d54s1，cu：ar3d104s1。(3)過(guò)渡元素電子排布式書(shū)寫(xiě)順序與電子排布順序不一致。1某基態(tài)原子核外共有6個(gè)電子，分布在k與l電子層上，在下列l(wèi)層分布中正確的是()答案d解析a項(xiàng)錯(cuò)誤，2s軌道應(yīng)排滿(mǎn)兩個(gè)電子，且自旋方向相反；b項(xiàng)錯(cuò)誤，2p軌道的兩個(gè)電子自旋方向要相同；c項(xiàng)錯(cuò)誤，2p軌道的兩個(gè)電子應(yīng)分占兩個(gè)軌道，且自旋方向相同；d項(xiàng)正確，2p的3個(gè)軌道能量是相同的。2下列各原子或離子的電子排布式或軌道表示式表示正確的是()aca2：1s22s22p63s23p6bf：1s22s23p6cp：最外層電子軌道表示式為dcr：1s22s22p63s23p63d44s2答案a解析a項(xiàng)正確，符合核外電子排布規(guī)律；b項(xiàng)錯(cuò)誤，由核外電子排布規(guī)律，電子排完2s后應(yīng)排2p軌道而不是3p軌道，正確的應(yīng)為1s22s22p6；c項(xiàng)錯(cuò)誤，沒(méi)有遵循洪特規(guī)則電子在能量相同的原子軌道上排布時(shí)，應(yīng)盡可能分占不同的原子軌道且自旋方向相同，正確的應(yīng)為；d項(xiàng)錯(cuò)誤，忽略了能量相同的原子軌道在半充滿(mǎn)狀態(tài)時(shí)，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定，正確的應(yīng)為1s22s22p63s23p63d54s1。3下列微粒的核外電子的表示方法中正確的是()a碳原子的軌道表示式：b磷原子價(jià)電子軌道表示式：c鉻原子的價(jià)電子排布式：3d44s2dfe2的電子排布式：1s22s22p63s23p63d44s2答案a解析a項(xiàng)表示c原子的軌道表示式，正確；b項(xiàng)不符合洪特規(guī)則；c項(xiàng)不符合洪特規(guī)則特例，應(yīng)為3d54s1；d項(xiàng)fe2應(yīng)為fe原子失去4s上的兩個(gè)電子，而不是失去3d上的兩個(gè)電子，應(yīng)為1s22s22p63s23p63d6。4已知元素x的原子最外層電子排布式為nsn1npn2，則x元素的原子序數(shù)為()a9 b10 c17 d18答案c解析n12，則n3，即最外層電子排布式為3s23p5，為氯元素。5下列軌道表示式所表示的元素原子中，能量處于最低狀態(tài)的是()答案c解析要使各原子能量處于最低狀態(tài)(即基態(tài))，核外電子必須遵循三大原則進(jìn)行排布。a項(xiàng)中2s軌道沒(méi)有排滿(mǎn)電子就排在了2p軌道上，顯然能量不是最低的；b項(xiàng)中2p軌道上的電子排布不符合洪特規(guī)則，三個(gè)電子各占一個(gè)p軌道且自旋狀態(tài)相同時(shí)，能量最低；c項(xiàng)中2p3為半充滿(mǎn)狀態(tài)，能量最低；d項(xiàng)中2p軌道未排滿(mǎn)就排3s軌道，能量不是最低的。故正確答案為c。6按要求填空。(1)寫(xiě)出下列基態(tài)原子或基態(tài)離子的電子排布式：b：_；n3：_；ni2：_；ga：_；mn2：_；ge：_。(2)2p軌道上最多只能排布6個(gè)電子，其依據(jù)的規(guī)律是_。(3)氧元素基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)為_(kāi)個(gè)，寫(xiě)出3p軌道上只有兩個(gè)未成對(duì)電子的元素符號(hào)_，m層上有兩對(duì)成對(duì)電子的原子最外層共有_種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子。(4)136號(hào)元素原子中未成對(duì)電子數(shù)為2的元素符號(hào)及價(jià)電子排布式：_。(5)x元素的價(jià)電子排布式是4s24p5，x元素的符號(hào)是_。(6)某元素的原子序數(shù)為33，該元素原子的價(jià)電子排布式為_(kāi)，該元素原子核外有_個(gè)電子層，_個(gè)能級(jí)，_個(gè)原子軌道。(7)基態(tài)fe原子有_個(gè)未成對(duì)電子，fe3電子排布式為_(kāi)。答案(1)1s22s22p11s22s22p6ar3d8ar3d104s24p1ar3d5ar3d104s24p2(2)泡利不相容原理(3)2si或s6(4)c：2s22p2；si：3s23p2；ge：4s24p2；o：2s22p4；s：3s23p4；se：4s24p4；ti：3d24s2；ni：3d84s2(5)br(6)4s24p34818(7)4ar3d5解析(1)b的核外有5個(gè)電子，電子排布式為1s22s22p1；n原子電子排布式為1s22s22p3，n原子得到3個(gè)電子所得n3的電子排布式為1s22s22p6；ni的原子序數(shù)為28，基態(tài)ni原子的電子排布式為ar3d84s2，所以ni2的電子排布式為ar3d8；ga位于第4周期a族，ga的價(jià)電子排布式為4s24p1，故ga的電子排布式為ar3d104s24p1；mn的原子序數(shù)為25，mn原子的電子排布式為ar3d54s2，故mn2的電子排布式為ar3d5；ge位于第4周期a族，ge的價(jià)電子排布式為4s24p2，所以ge的電子排布式為ar3d104s24p2。(2)泡利不相容原理是指每個(gè)原子軌道最多容納兩個(gè)電子，且自旋方向相反，2p有3個(gè)軌道，最多容納6個(gè)電子。(3)o原子核外有8個(gè)電子，其基態(tài)原子核外電子排布為1s22s22p4,4個(gè)電子在3個(gè)軌道中排布，故未成對(duì)的電子個(gè)數(shù)是兩個(gè)。3p軌道上只有兩個(gè)未成對(duì)電子的價(jià)電子排布為3s23p2或3s23p4，核外電子數(shù)為14或16，元素符號(hào)為si或s。m層上有2對(duì)成對(duì)電子的原子的電子排布式為1s22s22p63s23p4，最外層有6個(gè)電子，每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不相同，所以共有6種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子。(4)具有最外層為p2、p4、3d2、3d8結(jié)構(gòu)的原子有2個(gè)未成對(duì)電子。符合條件的元素價(jià)電子排布式為2s22p2 、3s23p2 、4s24p2 、2s22p4、3s23p4、4s24p4、3d24s2 、3d84s2，分別為c