高中化学第1章原子结构第2节原子结构与元素周期表第一课时课件鲁科版选修.ppt

,第,1,课时基态原子的核外电子排布,第,1,章,第,2,节原子结构与元素周期表,学习目标定位,1.,了解基态原子的核外电子在原子轨道上的排布顺序。,2.,掌握基态原子的核外电子排布规律，会书写,1,36,号元素原子的核外电子排布式和轨道表示式。,3.,学会利用电子排布式、轨道表示式正确表示核外电子排布。,新知导学,达标检测,内容索引,新知导学,1.,能量最低原则,(1),能量最低原理,基态原子的核外电子在各个原子轨道上的排布方式应,使整个原子体系的能量,。,(2),基态原子的核外电子在原子轨道上的排列顺序：,随着原子核电荷数的递增，绝大多数元素的原子核外,电子排布遵循如图所示顺序。,电子所排的能级顺序：,1s,、,2s,、,2p,、,3s,、,3p,、,4s,、,、,4p,、,5s,、,、,5p,、,6s,、,、,、,6p,、,7s,，这是从,实验得到的规律，适用于大多数基态原子的核外电子排布。,一、基态原子的核外电子排布原则,最低,3d,4d,4f,5d,相关视频,2.,泡利不相容原理,泡利不相容原理的内容：一个原子轨道中最多只能容纳,个电子，而且这,个电子的自旋方向必须,(,用,“,”“,”,表示,),。例如，基态氦原子的轨道表示式为,。,根据泡利不相容原理，可以获得以下几个重要结论：,(1),每一种运动状态的电子只能有,个。,(2),由于每一个原子轨道包括两种运动状态，所以每一个原子轨道最多只能容纳,自旋方向,的电子。,两,相反,两,一,两个,相反,(3),因为,s,，,p,，,d,，,f,能级的原子轨道数分别为,个，所以,s,，,p,，,d,，,f,各原子轨道分别最多能容纳,个电子。,(4),每个电子层中原子轨道的总数为,个，因此，每个电子层最多能容纳,个电子。,3.,洪特规则,(1),对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占,_,并且自旋方向,。这就是洪特规则。如碳原子的轨道表示式不,是,，而是,。,2 6 10 14,n,2,2,n,2,不同,的轨道,相同,1,3,5,7,(2),能量相同的原子轨道在,(,如,p,6,和,d,10,),、,(,如,p,3,和,d,5,),和,_,(,如,p,0,和,d,0,),状态时，体系的能量较低，原子较稳定。这称为洪特规则特例。如下列基态原子的电子排布式的书写：,错误正确,铬原子,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,4,4s,2,_,铜原子,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,9,4s,2,_,全充满,半充满,全空,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,5,4s,1,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,1,原子核外电子排布要遵循三个原则,(1),能量最低原则：电子在原子轨道上的排布要尽可能地使原子的能量最低。,(2),泡利不相容原理：每个原子轨道中最多只能容纳两个电子且这两个电子的自旋方向必须相反,(,同一原子中不可能有运动状态完全相同的电子,),。,(3),洪特规则：当电子排布在相同能量的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。,提醒,基态原子核外电子排布必须同时遵循核外电子排布三原则。,归纳总结,例,1,“,各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的两倍,”,，支撑这一结论的理论是,A.,构造原理,B.,泡利不相容原理,C.,洪特规则,D.,能量最低原理,解析,根据泡利不相容原理，每个原子轨道中最多能容纳,2,个自旋状态相反的电子，所以每个能级最多能容纳的电子数是该能级原子轨道数的,2,倍，选项,B,符合题意。,答案,解析,例,2,若以,E,(,n,l,),表示某能级的能量，以下各式中正确的是,A.,E,(5s),E,(4f),E,(4s),E,(3d),B.,E,(3d),E,(4s),E,(3p),E,(3s),C.,E,(4s),E,(3s),E,(2s),E,(4s),E,(4f),E,(3d),解析,根据构造原理，各能级能量的大小顺序由低到高为,1s,、,2s,、,2p,、,3s,、,3p,、,4s,、,3d,、,4p,、,5s,，,A,项和,D,项正确顺序为,E,(4f),E,(5s),E,(3d),E,(4s),；对于不同能层的相同能级，能层序数越大，能量越高，所以,C,项错误。,答案,解析,例,3,在能量相同的,d,轨道中电子排布成,，而不排布成,解析,洪特规则是指当电子排布在同一能级的不同轨道时，原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同。,答案,解析,，最直接的依据是,A.,能量最低原则,B.,泡利不相容原理,C.,原子轨道能级图,D.,洪特规则,书写基态原子的轨道表示式时，要兼顾三条原则，不能顾此失彼，防止出现以下错误：,违反泡利不相容原理：,；,违反洪特规则：,或,；,违反能量最低原则：,。,易错警示,1.,电子排布式,(1),价电子,定义：与元素的,密切相关的,轨道上的电子，称为价电子。,规律：主族元素价电子数,主族族序数。,二、原子核外电子排布的表示方法,化学性质,外层,等于,(2),按要求填表：,电子排布式,价电子排布式,S,_,_,Ca,_,_,Fe,_,_,Cu,_,_,Ge,_,_,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,4,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,4s,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,6,4s,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,1,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,2,3s,2,3p,4,4s,2,3d,6,4s,2,3d,10,4s,1,4s,2,4p,2,2.,轨道表示式,(1),用一个小圆圈,(,或方框,),表示一个原子轨道，在圆圈,(,或方框,),内用箭头,“,”,或,“,”,标明原子核外电子排布的式子称为轨道表示式。,以铝原子为例，轨道表示式中各符号、数字的意义为,(2),写出下列原子的轨道表示式：,O,：,；,Na,：,。,(3),在轨道表示式中也可以用方框表示一个原子轨道，如,Na,：,。,3.,原子结构示意图,(1),原子结构简,(,示意,),图：圆圈内数字表示质子数，弧线表示电子层，弧线内数字表示该电子层中的电子数。,(2),写出下列原子或离子的结构示意图：,K,：,；,Fe,：,；,Mg,2,：,；,Cl,：,。,归纳总结,(1),主族元素原子的最外层电子称为价电子。过渡元素原子的价电子一般包括最外层的,s,电子和次外层的,d,电子，有的还包括倒数第三层的,f,电子。,(2),电子排布式书写注意问题,虽然电子排布是遵循能量最低原则的，但书写电子排布式时应按照电子层的顺序书写。如铁原子的电子排布式是,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,6,4s,2,，而不写作,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,4s,2,3d,6,。,简化电子排布式,为避免电子排布式书写繁琐，可把内层电子排布达到稀有气体结构的部分用相应稀有气体的元素符号外加,“,”,表示。如,S,：,Ne,3s,2,3p,4,，,Ca,：,Ar,4s,2,，,Fe,：,Ar,3d,6,4s,2,，,Ge,：,Ar,3d,10,4s,2,4p,2,。,离子的电子排布式,原子转化为离子有两种情况：一是由原子失去电子转化为阳离子，失电子的顺序与电子填入的顺序有所不同，失电子时，首先失去的是最外电子层上的电子，同层则按能级由高到低失电子；二是由原子得到电子转化为阴离子，得到的电子填入原子轨道的顺序与基态原子电子的排布顺序相同。,特殊原子的电子排布式,有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有,1,个电子的偏差。因为能量相同的原子轨道在全充满,(,如,p,6,和,d,10,),、半充满,(,如,p,3,和,d,5,),和全空,(,如,p,0,和,d,0,),状态时，体系的能量较低，原子较稳定。,提醒,元素原子的价电子排布式不一定是最外层的电子排布式，主族元素的价电子排布式是最外层电子排布式，过渡元素的最外层是价电子，但有的内层电子也是价电子，如,Fe,原子价电子排布式为,3d,6,4s,2,。,例,4,下列有关核外电子排布式或轨道表示式不正确的是,A.,24,Cr,的电子排布式：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,5,4s,1,B.K,的简化电子排布式：,Ar,4s,1,C.N,原子的轨道表示式：,D.S,原子的轨道表示式：,解析,S,原子的轨道表示式违反了洪特规则，正确的应是,。,答案,解析,例,5,按要求写出电子排布式、原子结构示意图或轨道表示式。,(1),基态,Cu,的电子排布式：,_,。,解析,基态,Cu,原子的电子排布式为,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,1,，失去,1,个电子所得,Cu,的电子排布式为,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,或,Ar,3d,10,。,答案,解析,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,(,或,Ar,3d,10,),(2),基态,P,原子的价电子排布式：,_,。,3s,2,3p,3,解析,P,原子最外层为第三层，且有,5,个电子，所以其价电子排布式为,3s,2,3p,3,。,(3),17,Cl,的轨道表示式：,_,。,解析,Cl,的电子排布式为,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,5,，轨道表示式为,。,(4),第,4,周期中最外层仅有,1,个电子的所有基态原子的电子排布式：,_,。,Ar,4s,1,、,Ar,3d,5,4s,1,、,Ar,3d,10,4s,1,解析,第,4,周期最外层只有,1,个电子的最外层电子排布式为,4s,1,，此时,3s,、,3p,应已填满，,3d,轨道可能全空、半充满或全充满，即其电子排布式为,Ar,4s,1,、,Ar,3d,5,4s,1,、,Ar,3d,10,4s,1,。,答案,解析,(1),电子排布式的书写顺序与核外电子进入轨道的顺序不同。电子排布式的书写顺序按电子层由里到外和,s,、,p,、,d,的顺序，而核外电子进入轨道的顺序按照基态原子在原子轨道上的排布顺序。,(2),基态原子失电子时，由外层向里层，同层则按能级由高到低顺序失电子。如,Cr(,Ar,3d,5,4s,1,),Cr,3,(,Ar,3d,3,),易错警示,学习小结,达标检测,1.,以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是,A.B.,C.1s,2,D.,1,2,3,4,5,答案,解析,解析,A,项只能表示最外层电子数；,B,项只表示核外的电子分层排布情况；,C,项具体到各能层的电子数；,而,D,项包含了能层数、能级数以及轨道内电子的自旋方向，故该项正确。,6,2.,以下电子排布式表示基态原子电子排布的是,A.1s,2,2s,2,2p,6,3s,1,3p,3,B.1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,1,4p,1,C.1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,2,4s,1,D.1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,1,答案,解析,1,2,3,4,5,解析,基态核外电子排布应该是,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,2,，,A,错误；,基态核外电子排布应该是,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,，,B,错误；,基态核外电子排布应该是,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,1,4s,2,，,C,错误；,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,1,符合原子核外电子排布规律，,D,正确。,6,3.,下列微粒的核外电子的表示方法中正确的是,A.,碳原子的轨道表示式：,B.,磷原子价电子轨道表示式：,C.,铬原子的价电子排布式：,3d,4,4s,2,D.Fe,2,的电子排布式：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,4,4s,2,答案,解析,1,2,3,4,5,6,解析,A,项表示,C,原子的轨道表示式，正确；,B,项不符合洪特规则；,C,项不符合洪特规则特例，应为,3d,5,4s,1,；,D,项,Fe,2,应为,Fe,原子失去,4s,上的两个电子，而不是失去,3d,上的两个电子，应为,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,6,。,1,2,3,4,5,6,4.,已知元素,X,的原子最外层电子排布式为,n,s,n,1,n,p,n,2,，则,X,元素的原子序数为,A.9 B.10,C.17 D.18,答案,解析,1,2,3,4,5,解析,n,1,2,，则,n,3,，即最外层电子排布式为,3s,2,3p,5,，为氯元素。,6,5.,下列轨道表示式所表示的元素原子中，能量处于最低状态的是,1,2,3,4,5,答案,解析,6,解析,要使各原子能量处于最低状态,(,即基态,),，核外电子必须遵循三大原则进行排布。,A,项中,2s,轨道没有排满电子就排在了,2p,轨道上，显然能量不是最低的；,B,项中,2p,轨道上的电子排布不符合洪特规则，三个电子各占一个,p,轨道且自旋状态相同时，能量最低；,C,项中,2p,3,为半充满状态，能量最低；,D,项中,2p,轨道未排满就排,3s,轨道，能量不是最低的。故正确答案为,C,。,1,2,3,4,5,6,6.(1),下列原子或离子的电子排布正确的是,_(,填序号，下同,),，违反能量最低原则的是,_,，违反洪特规则的是,_,，违反泡利不相容原理的是,_,。,Ca,2,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,F,：,1s,2,2s,2,3p,6,P,：,Cr,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,4,4s,2,Fe,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,6,4s,2,Mg,2,：,1s,2,2s,2,2p,6,C,：,1,2,3,4,5,答案,解析,6,解析,根据核外电子排布规律，,中错误在于电子排完,2s,轨道后应排,2p,轨道而不是,3p,轨道，正确的应为,1s,2,2s,2,2p,6,；,中没有遵循洪特规则,电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同，最外层的轨道表达式应为,；,中忽略了能量相同的原子轨道在半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，正确的应为,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,5,4s,1,；,中违反泡利不相容原理，正确的应为,。,1,2,3,4,5,6,(2),氮原子价层电子的轨道表达式,(,电子排布图,),为,_,。,Co,基态原子核外电子排布式为,_,。,Fe,3,基态核外电子排布式为,_,。,1,2,3,4,5,答案,解析,6,解析,氮是,7,号元素，其价层电子的轨道表达式为,。,Co,的原子序数为,27,，其基态原子核外电子的排布式为,Ar,3d,7,4s,2,。,Fe,3,基态核外电子排布式为,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,5,或,Ar,3d,5,。,Ar,3d,7,4s,2,(,或,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,7,4s,2,),Ar,3d,5,(,或,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,5,),