202X_202X學(xué)年高中化學(xué)第1章第2節(jié)第1課時(shí)基態(tài)原子的核外電子排布課件魯科版選修3

1、第1章第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表1.了解基態(tài)原子的核外電子在原子軌道上的排列順序。2.掌握基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)律，會(huì)書寫136號(hào)元素基態(tài)原子的核外電子排布和價(jià)電子排布。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。目標(biāo)導(dǎo)航基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)探究隨堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)欄目索引1.能量最低原則(1)能量最低原理基態(tài)原子的核外電子在各個(gè)原子軌道上的排布方式應(yīng)使整個(gè)原子體系的能量 。(2)基態(tài)原子的核外電子在原子軌道上的排列順序：1s、2s、2p、 、5p、6s這是從實(shí)驗(yàn)得到的一般規(guī)律，適用于大多數(shù)基態(tài)原子的核外電子排布。一、基態(tài)原子核外電子排布原則 基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)學(xué)答案最低3s、3p、4s、3d

2、、4p、5s、4d答案2.泡利不相容原理一個(gè)原子軌道中最多只能容納 個(gè)電子，并且這兩個(gè)電子的自旋方向必須 ，或者說(shuō)一個(gè)原子中不會(huì)存在 個(gè)量子數(shù)完全相同的電子。3.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_ _并且自旋方向。兩相反四軌道不同相同答案議一議1.根據(jù)基態(tài)原子核外電子排布原則思考：(1)為什么每個(gè)電子層最多容納2n2個(gè)電子？答案答案各電子層上的能級(jí)數(shù)目電子層序數(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。(2)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)電子？答案答案由于E(nd)E(n1)s，當(dāng)ns

3、和np軌道電子排滿時(shí)，多余的電子不是填寫入nd軌道，而是首先填入(n1)s軌道，因此最外層電子數(shù)不可能超過(guò)268。同理次外層由(n1)s(n1)p(n1)d組成，所容納的電子數(shù)不大于261018。答案2.指出下列核外電子排布的書寫分別違背了什么原則。(1)2p軌道上有3個(gè)電子的原子：答案答案違背了洪特規(guī)則，當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，且自旋方向相同。(2)2p軌道上有2個(gè)電子的原子：答案答案違背了洪特規(guī)則，當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，且自旋方向相同。答案(3)4s軌道上有2個(gè)電子的原子：答案答案違背了泡利不

4、相容原理，一個(gè)原子軌道最多只容納兩個(gè)電子，而且這兩個(gè)電子的自旋方向相反。(4)3d軌道上有8個(gè)電子：答案答案違背了泡利不相容原理，一個(gè)原子軌道最多只容納兩個(gè)電子，而且這兩個(gè)電子的自旋方向相反。二、基態(tài)原子核外電子排布的表示方法答案1.電子排布式可簡(jiǎn)單寫為nlx，其中n為主量子數(shù)，x為電子數(shù)，角量子數(shù)l用其所對(duì)應(yīng)的符號(hào)表示。如Li原子的電子排布式為，Al原子的電子排布式為 。2.軌道表示式用小圓圈(或方框、短線)表示一個(gè)給定量子數(shù)n、l、m的原子軌道，并用“”或“”區(qū)別自旋狀態(tài)不同的電子。如基態(tài)O原子的軌道表示式為_(kāi)或_ 。1s22s11s22s22p63s23p1答案議一議1.元素周期表中鈉的

5、電子排布式寫成Ne3s1，方括號(hào)里的符號(hào)是什么意義？模仿寫出8號(hào)、14號(hào)、26號(hào)元素的電子排布式。答案答案方括號(hào)里符號(hào)的意義是稀有氣體元素原子的結(jié)構(gòu)，表示該元素前一周期的稀有氣體元素原子的電子排布結(jié)構(gòu)。O：He2s22p4；Si：Ne3s22p2；Fe：Ar3d64s2。2.電子排布式的書寫順序與核外電子填充軌道的順序一定相同嗎？答案答案不一定相同。電子排布式的書寫順序?yàn)榘措娮訉佑衫锏酵夂蛃、p、d的順序，而核外電子填充軌道的順序是按照基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序，即1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s答案1.洪特規(guī)則特例(1)內(nèi)容：能量相同的原子軌

6、道在 (如p6和d10)、(如p3和d5)和 (如p0和d0)狀態(tài)時(shí)，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。(2)舉例：寫出下列基態(tài)原子的電子排布式。Cr: 。Cu： 。三、1936號(hào)元素的基態(tài)原子的核外電子排布全充滿半充滿全空1s22s22p63s23p63d54s1 1s22s22p63s23p63d104s1答案2.價(jià)電子(1)定義：與元素的 密切相關(guān)的 軌道上的電子，稱為價(jià)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：寫出下列基態(tài)原子的價(jià)電子元素的排布式。Na： ，Cl： , Fe： ?；瘜W(xué)性質(zhì)外層等于3s13s23p5 3d64s2返回答案議一議1.所有元素的價(jià)電子數(shù)都等于其原子

7、的最外層電子數(shù)嗎？答案答案不一定等于。價(jià)電子是指與元素化學(xué)性質(zhì)有密切關(guān)系的電子。主族元素的價(jià)電子就是元素原子的最外層電子，過(guò)渡元素的價(jià)電子不僅是最外層電子，還包括次外層電子，某些元素的倒數(shù)第3層電子也是價(jià)電子。如鐵原子3d軌道上的電子也能參與化學(xué)反應(yīng)，也屬于價(jià)電子。2.為什么Fe3的穩(wěn)定性強(qiáng)于Fe2？答案答案基態(tài)鐵原子的價(jià)電子排布式為3d64s2，當(dāng)失去4s軌道上的2個(gè)電子時(shí)變成Fe2，F(xiàn)e2價(jià)電子排布式為3d6，而Fe3的價(jià)電子排布式為3d5,3d軌道為半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。一、基態(tài)原子核外電子排布原則 重點(diǎn)難點(diǎn)探究1.能量最低原則基態(tài)原子按能量順序1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、

8、5s、4d、5p、6s即按ns、(n2)f、(n1)d、np順序排布。能量高低：nsnpndnf,1s2s3s,2p3p4p。2.泡利不相容原理一個(gè)原子軌道中最多只能容納兩個(gè)電子，且這兩個(gè)電子的自旋方向必須相反。如2s2的電子排布為 ，不能為 。3.洪特規(guī)則(1)原子核外電子在能量相同的各個(gè)原子軌道上排布時(shí)，將盡可能分占不同的原子軌道，且自旋方向相同，這樣整個(gè)原子的能量最低。如2p3軌道上的電子排布為 ，不能為 或 。(2)洪特規(guī)則特例：能量相同的原子軌道在全充滿(如p6和d10)、半充滿(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。如Cr：3d54s1，不能為3d

9、44s2；Cu：3d104s1，不能為3d94s2?；鶓B(tài)原子核外電子排布必須同時(shí)符合核外電子排布三原則。關(guān)鍵提醒 例1 下列原子或離子的電子排布式或軌道表示式正確的是_(填序號(hào)，下同)，違反能量最低原則的是_，違反洪特規(guī)則的是_，違反泡利不相容原理的是_。Ca2：1s22s22p63s23p6F：1s22s23p6P原子的最外層電子軌道表示式為 Cr：1s22s22p63s23p63d44s2Fe：1s22s22p63s23p63d64s2O： Sc：1s22s22p63s23p63d3Ti：1s22s22p63s23p10解析答案不正確，違反泡利不相容原理，正確的應(yīng)為 。不正確，違反了洪特規(guī)

10、則，電子在能量相同的原子軌道上排布時(shí)，應(yīng)盡可能分占不同的軌道，而且自旋方向相同，正確的應(yīng)為 。解析解析、正確。不正確，違反了能量最低原則，2s軌道后應(yīng)排2p軌道，而不是3p軌道，正確的應(yīng)為1s22s22p6。不正確，違反洪特規(guī)則，能量相同的原子軌道在半充滿狀態(tài)時(shí)，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定，正確的應(yīng)為1s22s22p63s23p63d54s1。解析答案不正確，違反了能量最低原則，應(yīng)先排4s軌道，再排3d軌道，正確的應(yīng)為1s22s22p63s23p63d14s2。不正確，違反了泡利不相容原理，3p共有三個(gè)軌道，最多只能排6個(gè)電子。答案答案 過(guò)渡元素陽(yáng)離子的電子排布看作是在原子電子排布的基礎(chǔ)上，由

11、外層向內(nèi)層的順序失去相應(yīng)數(shù)目的電子。不能先失電子再按電子排布原則排布電子。如Cr3的價(jià)電子排布為3d3而不是3d14s2。解題反思解析答案變式訓(xùn)練1在能量相同的d軌道中電子排布成 ，而不排布成 ，最直接的依據(jù)是( )A.能量最低原則 B.泡利不相容原理C.原子軌道能級(jí)圖 D.洪特規(guī)則解析解析洪特規(guī)則是指當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，且自旋方向相同。D解題反思 書寫基態(tài)原子的軌道表示式時(shí)，要兼顧三條原則，不能顧此失彼，防止出現(xiàn)以下錯(cuò)誤：(1)違反泡利不相容原理： 。(2)違反洪特規(guī)則： 或 。(3)違反能量最低原則： 。二、基態(tài)原子核外電子排布方法1.原

12、子核外電子排布表示方法原子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)(示意)圖圓圈內(nèi)數(shù)字表示質(zhì)子數(shù)，弧線表示電子層，弧線內(nèi)數(shù)字表示該電子層中的電子數(shù)電子排布式用數(shù)字在能級(jí)符號(hào)右上角標(biāo)明能級(jí)上排布的電子數(shù)K：1s22s22p63s23p64s1軌道表示式每個(gè)圓圈代表一個(gè)原子軌道，每個(gè)箭頭代表一個(gè)電子 K： 2.電子排布式的書寫(1)簡(jiǎn)單原子的電子排布式的書寫按照基態(tài)原子核外電子排布順序?qū)㈦娮右来翁畛涞侥芰恐饾u升高的能級(jí)中。如：6C：1s22s22p2,19K：1s22s22p63s23p64s1。(2)復(fù)雜原子的電子排布式的書寫先按能量最低原理從低到高排列，然后將同一層的電子移到一起。如26Fe：先按能量從低到高排列為1s22s2

13、2p63s23p64s23d6，然后將同一層的排列一起，即該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2。(3)特殊原子的電子排布式如24Cr：先按能量從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d4，因3d5較3d4穩(wěn)定，因此需要將4s2的一個(gè)電子調(diào)整到3d能級(jí)，得1s22s22p63s23p64s13d5。再將同一層的排到一起，即該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1(3d5、4s1均為半充滿，穩(wěn)定)。29Cu：先按能量從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d9，因3d10比3d9更穩(wěn)定，因此需要將4s2的一個(gè)電子調(diào)整到3d能級(jí)

14、，得1s22s22p63s23p64s13d10(3d10為全充滿，穩(wěn)定，4s1為半充滿，穩(wěn)定)。再將同一層的排到一起，即該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1。(4)簡(jiǎn)化電子排布式的書寫為避免電子排布式書寫繁瑣，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，F(xiàn)e：Ar3d64s2，Ge：Ar3d104s24p2。(5)簡(jiǎn)單離子電子排布式的書寫先寫原子的電子排布式，然后再得失電子。例如：O2的電子排布式，先寫O原子的電子排布式為1s22s22p4，再得2個(gè)電子知O2的電子排布式為1s22s22p6

15、。Fe3的電子排布式，先寫Fe原子的電子排布式為Ar3d64s2，再失去3個(gè)電子(由外層向里層失去電子)得到Fe3電子排布式為Ar3d5，而不能先失去3個(gè)電子，再按軌道能量順序?qū)懗葾r3d34s2。3.電子排布式書寫中的典型錯(cuò)例(1)3d與4s書寫順序顛倒1s22s22p63s23p64s23d6()1s22s22p63s23p63d64s2()電子排布按能量由低到高順序，電子排布式書寫按電子層數(shù)由小到大、能級(jí)由低到高順序。如：Fe(2)違背洪特規(guī)則1s22s22p63s23p63d44s2()1s22s22p63s23p63d54s1()如：Cr3d94s2()3d104s1()Cu(3)簡(jiǎn)

16、化電子排布式Na3s1()Ne3s1()如：NaAr4s24p5()Ar3d104s24p5()Br“”中應(yīng)為該元素上一周期的稀有氣體元素。相關(guān)視頻例2按要求寫出電子排布式、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：_。解析答案解析解析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。1s22s22p63s23p63d84s2或 Ar3d84s2(2)基態(tài)Cu的電子排布式：_。解析解析基態(tài)Cu原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，失去1個(gè)電

17、子所得Cu的電子排布式為1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10。1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10(3)基態(tài)P原子的價(jià)電子排布式：_。 解析答案解析解析P原子最外層為第3層，且有5個(gè)電子，所以其價(jià)電子排布式為3s23p3。3s23p3(4)Fe原子結(jié)構(gòu)示意圖：_。解析解析Fe原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，原子結(jié)構(gòu)示意圖為 。解析答案(5)17Cl的軌道表示式_。解析解析Cl的電子排布式為1s22s22p63s23p5，軌道表示式為 。(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_。解析解析 第4周期最外層只有1個(gè)電

18、子的最外層電子排布式為4s1，此時(shí)3s、3p應(yīng)已填滿，3d軌道可能全空、半充滿或全充滿，即其電子排布式為Ar4s1、Ar3d54s1、Ar3d104s1。Ar4s1、Ar3d54s1、Ar3d104s1解題反思(1)書寫電子排布式時(shí)，不是按電子排布順序書寫，而是按電子層順序，同一電子層按能級(jí)順序連在一起。(2)離子電子排布式書寫時(shí)，先寫原子的電子排布式，然后再得失電子。(3)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。變式訓(xùn)練2下列基態(tài)原子的價(jià)電子排布式中，正確的是( )A.3d94s2 B.3d44s2 C.4s25p3 D.3d74s2解析答案解析解析根據(jù)電子填入軌道的

19、順序和核外電子的排布規(guī)律， A應(yīng)為3d104s1 ； B應(yīng)為3d54s1；C應(yīng)為4s24p3；D正確。D返回價(jià)電子排布式：只表示與元素的化學(xué)性質(zhì)相關(guān)的價(jià)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。解題反思解析解析對(duì)于基態(tài)原子，電子在能量相同的軌道上排布時(shí)，將盡可能分占不同的軌道并自旋方向相同。若將P原子的電子排布式寫成1s22s22p63s23p 3p ，它違背了洪特規(guī)則。1.若將P原子的電子排布式寫成1s22s22p63s23p 3p ，它違背了()A.能量守恒原理 B.泡利不相容原理C.能量最低原則 D.洪特規(guī)則D 隨堂達(dá)標(biāo)檢

20、測(cè)解析答案2.以下表示氦原子結(jié)構(gòu)的化學(xué)用語(yǔ)中，對(duì)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述最詳盡的是()D解析答案 B. C.1s2 D.解析解析A項(xiàng)只能表示最外層電子數(shù)；B項(xiàng)只表示核外的電子分層排布情況；C項(xiàng)具體到各能層的電子數(shù)；而D項(xiàng)包含了電子層數(shù)、能級(jí)數(shù)以及軌道內(nèi)電子的自旋方向，故該項(xiàng)正確。3.以下核外電子的表示方法中，能表示該原子處于能量最低狀態(tài)的是( )D解析答案解析解析A不符合洪特規(guī)則，2p軌道上的3個(gè)電子分占三個(gè)軌道時(shí)能量最低；B為F的軌道表示式；C中Fe原子序數(shù)為26，而不是25。C.Fe：Ar3d54s2D.Cu：Ar3d104s14.下列各原子或離子的電子排布式錯(cuò)誤的是( )A.K：1s22s22p

21、63s23p6B.F：1s22s22p5C.S2：1s22s22p63s23p4D.Ar：1s22s22p63s23p6C解析答案解析解析根據(jù)泡利不相容原理和能量最低原則， S2是在原子得2個(gè)電子后形成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以第3電子層中的電子排布式為3s23p6。5.回答下列問(wèn)題：(1)“各能級(jí)最多容納的電子數(shù)是該能級(jí)原子軌道數(shù)的二倍”，支持這一結(jié)論的理論是_(填字母，下同)A.構(gòu)造原則 B.泡利不相容原理C.洪特規(guī)則 D.能量最低原則B解析解析根據(jù)泡利不相容原理，每個(gè)原子軌道中最多能容納2個(gè)自旋狀態(tài)相反的電子，所以每個(gè)能級(jí)最多能容納的電子數(shù)是該能級(jí)原子軌道數(shù)的2倍，選項(xiàng)B符合題意。解析答案(2)下

22、列3d軌道的軌道表示式正確的是_。b解析解析a、d中同一原子軌道內(nèi)電子的自旋方向相同，違反了泡利不相容原理；c中有空軌道，違反了洪特規(guī)則。解析答案(3)下列原子的價(jià)電子排布式(或價(jià)電子軌道表示式)中，哪一種狀態(tài)的能量較低？試說(shuō)明理由。氮原子：A.B.鈉原子：A.3s1B.3p1鉻原子：A.3d54s1B.3d44s2碳原子： A.B. 解析答案解析解析據(jù)洪特規(guī)則，電子在能量相同的各個(gè)軌道上排布時(shí)盡可能分占不同的原子軌道，且自旋方向相同，故選B，選A；據(jù)能量最低原則，核外電子先占有能量低的軌道，再占有能量高的軌道，中由于s軌道的能量低于p軌道的，故選A；中A項(xiàng)的d5為半充滿狀態(tài)，為相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)

23、，B項(xiàng)不是，所以選A。答案答案B；A中原子的價(jià)電子排布違反了洪特規(guī)則。A；B中原子的價(jià)電子排布違反了能量最低原則。A；B中原子的價(jià)電子排布違反了能量最低原則。A；B中原子的價(jià)電子排布違反了洪特規(guī)則。6.按要求填空：(1)寫出下列基態(tài)原子或基態(tài)離子的電子排布式：B：_；V：_；Ga：_；Ge：_。N3：_；Ni2：_；Cr3：_；Mn2：_。1s22s22p63s23p63d104s24p2或Ar3d104s24p21s22s22p1或He2s22p11s22s22p63s23p63d34s2或Ar3d34s21s22s22p63s23p63d104s24p1或Ar3d104s24p11s22s22p63s23p63d5或Ar3d51s22s22p6或He2s22p61s22s22p63s23p63d8或Ar3d81s22s22p63s23p63d3或Ar3d3答案(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_。解析解析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。泡利不相容原理解析答案(3)氧元素基態(tài)原子核外未成