資源簡介

(共84張PPT)
化學研究的是構成宏觀物體的物質。
一、研究物質的組成與結構
二、研究物質的性質與變化
決定
反映
物質的元素組成
分子的組成
分子的結構
晶體結構
第一章 原子結構與性質
第1節 原子結構
答辯模版/畢業設計/學術報告/開題報告通用PPT
答辯人：Asoledad
導師：微魚
“原子”一詞源自古希臘語“ATOM”，是不可再分的意思。古希臘哲學家假想原子是世間萬物最小的微粒。19世紀初，英國人道爾頓創立了近代原子學說，假設原子是化學元素中的最小粒子，每一種元素有一種原子。20世紀初，人們終于認識到原子不是最小的粒子，而且有復雜的結構。對原子結構的認識為元素周期律找到了理論根據。原子的基本性質，如原子半徑、電離能和電負性等都與原子結構密切相關，因而也呈現周期性。
1932年比利時天文學家和宇宙學家
勒梅特首次提出了現代宇宙大爆炸理論
宇宙大爆炸
2h后
誕生
大量的氫
少量的氦
極少量的鋰
原子核的融合反應
合成
其他元素
宇宙年齡距近約140億年
宇宙的組成
氫（H）: 約占宇宙原子總數的88.6%
氦（He）：約占宇宙原子總數的1／8
其他：90多種天然元素的原子總數加起來不足1%
地球年齡已有46億年
地球元素
非金屬元素：24種，（包括稀有氣體元素）
金屬元素：占絕大多數
1803年，英國科學家道爾頓提出物質是由原子組成，原子不能被創造，也不能被毀滅，在化學變化中不可再分割，在化學反應中保持本性不變。
實心球模型
道爾頓原子學說
1897年，湯姆生發現原子中存在電子，并用實驗方法測出電子的質量。正電荷均勻地分布在原子之中,電子則散布在正電荷之中。
“葡萄干面包式”
湯姆生的原子結構模型
“葡萄干面包式”模型
α散射實驗——發現原子核結構
盧瑟福的原子結構模型
盧瑟福的原子結構模型
1. 所有原子都有一個核即原子核(nucleus)；
2. 核的體積只占整個原子體積極小的一部分；
3. 原子的正電荷和絕大部分質量集中在核上；
4. 電子像行星繞著太陽那樣繞核運動。
“核式”模型
玻爾原子模型
1、原子核外電子運動的軌道是不連續的，每個軌道都具有一個確定的能量值；
2、核外電子在這些穩定的軌道上運動時，既不放出能量，也不吸收能量。
玻爾原子模型的要點：發現核外電子的能量 ，提出構造原理
“電子分層排布”模型
1936年馬德隆發表了以原子光譜事實為依據的完整的構造理論
1.原子的組成
核電荷數=核內質子數=核外電子數
質量數(A)=質子數(Z)+中子數(N)
原子核
核外電子 Z
質子 Z
中子 N：A-Z
X
A
Z
【回顧】
質量關系：
數量關系：
2、原子結構示意圖：
Na
+11 2 8 1
元素符號
原子核
核內質子
電子層
層內電子數
請寫出Na原子的原子結構示意圖
依據核外電子的能量不同：
離核遠近：近 遠
能量高低：低 高
核外電子分層排布
1 2 3 4 5 6 7
K L M N O P Q
能層 1 2 3 4 5 … n
符號 …
最多電子數 …
（一）能層：在含有多個電子的原子里,電子分別在能量不同的區域內運動,這種不同的區域稱為電子層（n）,即能層。
K
L
M
N
O
2
8
18
32
50
2n2
一、能層與能級
能量高低順序：E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)
（二）能級 ：多電子原子的同一能層電子的能量不同，分為不同的能級。
（符號s、p、d、f 等）
注意：①任一能層的能級總是從s能級開始
②能層序數 = 能層的能級數
③符號相同的能級所含原子軌道數相同
2、原子軌道：
不同符號能級：s、p、d、f 對應的原子軌道數分別為1、3、5、7等。
最多容納電子的數量 s：2 p：6 d：10 f：14
3、能級的原子軌道數與最多容納的電子數
能層 一 二 三 四 五 K L M N O 能級 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p …
原子軌道數 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 1 3
最多電子數 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 …
※同一能層的電子，能量也可能不同，同一能級上的電子能量相同。
【自我診斷】 校本P2
（1）多電子原子中，每個電子的能量都不同( )
×
（2 表示 層上的 能級( )
×
（3） 能級的能量一定比 能級的能量低( )
×
（4 層有 、 、 個能級，最多能容納18個電子( )
√
（5）任一能層的能級總是從 能級開始，而且能級數不一定等于該能層序
數( )
×
（6）能級 、 、 、 的能量高低順序為
( )
√
2、下列電子層中，包含有f能級的是 （ ）
A. K電子層 B. L電子層 C. M電子層 D. N電子層
3、以下能級符號正確的是（ ）
A 、6s B、 2d C 、3f D、 1p
D
A
【練習】1、原子核外P能層和p能級可容納最多電子數分別為（ ）
A 、32和2 B 、50和6 C 、72和6 D、86和10
C
校本P4
1.在基態多電子原子中，下列關于核外電子能量的敘述錯誤的是( )
A.最易失去的電子能量最高
B.離核最遠的電子能量最高
C. 能級電子能量一定高于 能級電子能量
D.在離核最近的區域內運動的電子能量最低
C
校本P4
2. 下列說法不正確的是( )
A.第三能層有 、 共2個能級
B. 能級最多容納10個電子
C.第三能層最多容納18個電子
D.無論是哪一能層的 能級，最多容納的電子數均為2
A
二、基態與激發態、原子光譜
（一）基態原子：處于最低能量的原子叫基態原子。
基態原子穩定
（二）激發態原子：當基態原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高的能級，變成激發態原子。
激發態原子不穩定，又躍遷回較低能級，并釋放能量
（三）基態與激發態的關系
光譜：
按一定次序排列的彩色光帶
鋰、氦、汞的吸收光譜
鋰、氦、汞的發射光譜
特征: 暗背景, 亮線, 線狀不連續
特征: 亮背景,暗線, 線狀不連續
（三）原子光譜：不同元素的原子發生躍遷時會吸收（基態→激發態）或釋放（基態→激發態）能量，產生不同的光譜 —— 原子光譜（吸收光譜和發射光譜）。
②化學研究中利用光譜分析檢測一些物質的存在與含量等。
①通過原子光譜發現許多元素。
如：銫（1860年）和銣（1861年），其光譜中有特征的籃光和紅光。
如：1868年科學家們通過太陽光譜的分析發現了稀有氣體氦。
（四）光譜分析：在現代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。
基態與激發態相互轉化的應用
①光（輻射）是電子釋放能量的重要形式之一；
②在日常生活中，我們看到的許多可見光，如燈光、霓虹燈光、激光、焰火等都與原子核外電子發生躍遷釋放能量有關。
（五）基態與激發態轉化的應用
焰色反應就是某些金屬原子的電子在高溫火焰中，接受了能量，使原子外層的電子從基態激躍遷到激發態；處于激發態的電子是十分不穩定的，在極短的時間內（約10-８s）便躍遷到基態或較低的能級上，并在躍遷過程中將能量以一定波長（顏色）的光釋放出來。由于各種元素的能級是被限定的，因此在向基態躍遷時釋放的能量也就不同。堿金屬及堿土金屬的能級差正好對應于可見光范圍，于是我們就看到了各種色彩。
學以致用 提升關鍵能力 校本P3
1.(2023·泉州第六中學高二月考)下列現象和應用與電子躍遷無關的是
( )
A.激光 B.石墨導電 C.霓虹燈光 D.原子光譜
B
校本P3
2.電子由 能級躍遷至 能級時，可通過光譜儀直接攝取( )
A.電子的運動軌跡圖像 B.原子的吸收光譜
C.電子體積大小的圖像 D.原子的發射光譜
B
校本P4
3.(2023·滄州一中高二階段練習)氯化鈉在灼燒過程中，發出黃色的光。下
列對此現象的描述正確的是( )
A.發射光譜，物理變化 B.發射光譜，化學變化
C.吸收光譜，物理變化 D.吸收光譜，化學變化
A
7
6
5
4
3
2
1
4f
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
7p
6d
5d
4d
3d
5f
核
外
電
子
填
充
順
序
圖
（一）構造原理：以光譜學事實為基礎，從氫開始，隨核電荷數遞增，新增電子填入能級的順序稱為構造原理。
實質：能量高低順序
三、核外電子排布的構造原理
（二）各能級能量大小判斷方法
（1）同一能層：ns（2）同類能級：1s<2s<3s<4s
ns<(n-2)f<(n-1)d（3）不同能層、能級的能量高低順序（能級交錯）：
1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s、5f、6d、7p
隨核電荷數遞增，電子并不總是填滿一個能層后再開始填入下一個能層的
（能級交錯）
校本P7
1.下列各項中，前面的能級先填入電子的是( )
和 和
和 和
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
B
簡單原子的核外電子排布式
eg：H原子的電子排布式
1s1
（三）電子排布式的書寫：
將能級上所容納的電子數標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叫電子排布式。
能級上容納的電子數
能級
能層
1s22s22p63s1
K
L
M
Na原子的電子排布式
O原子的電子排布式
1s2 2s22p4
K
L
原子序數 元素名稱 元素符號 電子排布
K L M N
1 氫 H
2 氦 He
3 鋰 Li
4 鈹 Be
5 硼 B
6 碳 C
7 氮 N
8 氧 O
9 氟 F
10 氖 Ne
1s1
1s2 2s1
1s2
1s2 2s2
1s2 2s22p1
1s2 2s22p2
1s2 2s22p3
1s2 2s22p4
1s2 2s22p5
1s2 2s22p6
原子序數 元素名稱 元素符號 電子排布
K L M N
11 鈉 Na
12 鎂 Mg
13 鋁 Al
14 硅 Si
15 磷 P
16 硫 S
17 氯 Cl
18 氬 Ar
1s2 2s22p6 3s1
1s2 2s22p6 3s2
1s2 2s22p6 3s23p1
1s2 2s22p6 3s23p2
1s2 2s22p6 3s23p3
1s2 2s22p6 3s23p4
1s2 2s22p6 3s23p5
1s2 2s22p6 3s23p6
復雜原子的核外電子排布式
26Fe：
先按能量最低原理從低到高排列
按能層高低將同一能層的排在一起
Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
注：電子排布式書寫時應按照能層的順序整理
1s22s22p63s23p64s23d6
練習：28Ni、31Ga的核外電子排布式
1s2 2s22p6 3s23p6 4s2 3d8
28Ni：
1s2 2s22p6 3s23p63d8 4s2
K
L
M
N
31Ga:
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p1
【練習】試寫出19—36號元素原子的電子排布式、原子結構示意圖。
原子序數 元素名稱 元素符號 電子排布
K L M N
19 鉀 K
20 鈣 Ca
21 鈧 Sc
22 鈦 Ti
23 釩 V
24 鉻 Cr
25 錳 Mn
26 鐵 Fe
27 鈷 Co
28 鎳 Ni
1s2 2s22p6 3s23p6 4s1
1s2 2s22p6 3s23p6 4s2
1s2 2s22p6 3s23p63d1 4s2
1s2 2s22p6 3s23p63d2 4s2
1s2 2s2p6 3s23p63d3 4s2
1s2 2s22p6 3s23p63d5 4s1
1s2 2s22p6 3s23p63d5 4s2
1s2 2s22p6 3s23p63d6 4s2
1s2 2s22p6 3s23p63d7 4s2
1s2 2s22p6 3s23p63d8 4s2
原子序數 元素名稱 元素符號 電子排布
K L M N
29 銅 Cu
30 鋅 Zn
31 鎵 Ga
32 鍺 Ge
33 砷 As
34 硒 Se
35 溴 Br
36 氪 Kr
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p1
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p2
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p3
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p4
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p5
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p6
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s1
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s2
24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1
29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1
經研究發現，當一個能級排布的電子處于全滿或半滿狀態比其它排布情況能量更低，更穩定。
能量最低原理：
原子的電子排布遵循構造原理能使整個原子的能量處于最低狀態。
K的簡化電子排布式：[Ar] 4s1
（4）簡化電子排布式 ：將內層電子排布用相應的稀有氣體元素符號加方括號來表示而得到的式子成為簡化電子排布式。
19K的電子排布式：1s22s22p63s23p64s1
20Ca的電子排布式：1s22s22p63s23p64s2
1s22s22p63s23p6
18Ar的電子排布式：
Ca的簡化電子排布式：[Ar] 4s2
電子排布可簡化為：［稀有氣體元素符號］+外圍電子
【練習】請寫出6、14、26號元素的簡化電子排布式？
14Si：
26Fe：
1s22s22p63s23p2
[Ne] 3s23p2
[Ar] 3d64s2
1s22s22p63s23p63d64s2
1s22s22p2
6C：
[He] 2s22p2
以稀有氣體元素符號加方括號來表示的新部分稱為“原子實”
如： [He] 、 [Ne] 、 [Ar]即為原子實
原子實：
（5）價層電子排布式
描述原子核外電子排布式時省去“原子實”，剩余部分為原子的價層電子排布式。
Fe原子的價層電子排布式：3d64s2
26Fe：[Ar] 3d64s2
為突出化合價與電子排布的關系，將在化學反應中可能發生電子變動的能級稱為價電子層（簡稱價層）。
學以致用 提升關鍵能力 校本P5
1.下列離子或原子的電子排布式錯誤的是( )
A.
B.
C.
D.
B
校本P5
2.某種原子的電子排布式為 ,下列有關該原子的說法正確
的是( )
A.該原子核內有13個中子
B.該原子的簡化電子排布式為
C.該原子最外層有1個電子
D.該原子第二能層上有8個電子
D
四、電子云與原子軌道
（一）概率密度
量子力學指出，一定空間運動狀態的電子在核外空間各處都可能出現，但出現的概率不同，可用概率密度 表示，即 （ 表示電子在某處出現的概率， 表示該處的體積）。
（二）電子云：
電子云只是形象地表示 電子出現在各點的概率高低,而實際上并不存在。
小黑點不表示電子，只表示電子在這里出現過一次。
小黑點的疏密表示電子在核外空間內出現的概率密度的大小。
（1）含義：處于一定空間運動狀態的電子在原子核外空間的概率密度分布
的形象化描述。
氫原子的1s電子在原子核外出現的概率分布圖
把電子出現的概率約為90%的空間圈出來，人們把這種電子云輪廓圖稱為原子軌道。
（二）電子云輪廓圖
把電子在原子核外空間出現概率 的空間圈出來，表示電子云輪廓的形狀。
（三）原子軌道
（1）概念：量子力學把電子在原子核外的一個空間運動狀態稱為一個
原子軌道。
常用電子云輪廓圖的形狀和取向來表示原子軌道的形狀和取向。
原子軌道的特點
s能級的原子軌道圖
S能級的原子軌道是球形對稱的，能層序數n越大，原子軌道半徑越大。
p能級的原子軌道圖
P能級的原子軌道是啞鈴狀的,每個P能級有3個原子軌道,它們相互垂直,分別以P x,Py,PZ表示。P電子原子軌道的平均半徑隨n增大而增大。
P能級的原子軌道
P能級的3個原子軌道P x,Py,PZ合在一起的情形.
同一能層 2P x = 2Py = 2PZ
4f
3d
原子軌道
s原子軌道是球形對稱，ns 能級各有1個軌道
p原子軌道是是紡錘形的，np能級各有3個軌道
d原子軌道是花瓣形的，nd能級各有5個軌道
f原子軌道形狀復雜，nf能級各有7個軌道
★不同能層的同種能級的原子軌道形狀相似，只是半徑不同；
能層序數越大，原子軌道的半徑越大.
【小結】
(1)原子軌道的形狀和各種能級中原子軌道的數目：
電子層 能級（原子軌道類型） 原子軌道數目 可容納電子數
1
2
3
4
n
1s
2s，2p
4s,4p,4d,4f
3s,3p,3d
1
1+3=4
1+3+5=9
1+3+5+7=16
n2
——
2
8
18
32
2n2
(2)電子層、能級、原子軌道、可容納電子的數目
【自我診斷】 校本P7
（1）在電子云中，一個小點代表電子在這里出現過一次( )
×
（2）同一原子中 、 、 能級軌道數依次增多( )
×
（3） 電子云輪廓圖呈球形，表示電子繞原子核做圓周運動( )
×
（4）硅原子的 層上共有9個原子軌道( )
√
（5） 表示 能級有3個原子軌道( )
×
學以致用 提升關鍵能力 校本P7
1.圖1和圖2分別是 電子的概率密度分布圖和原子軌道圖。下列說法正確
的是( )
A.圖1中的每個小點表示1個電子
B.圖2表示 電子只能在球體內出現
C.圖2表明 軌道呈球形，有無數條對稱軸
D.圖1中的小點表示電子在核外所處的位置
C
校本P7
2.下列有關原子軌道的敘述正確的是( )
A.氫原子的 軌道能量比 軌道能量高
B.能層序數 的原子軌道最多可容納16個電子
C. 能級的原子軌道呈啞鈴形，隨著能層序數的增加， 能級原子軌道數
也在增多
D.鋰原子的 與 軌道皆為球形分布
D
校本P7
3.某元素的基態原子的 層 能級上有4個電子，下列有關該原子的敘述錯
誤的是( )
A.該原子的 層不含電子 B.該原子容易得到2個電子
C.該原子的 層一定有8個電子 D.該原子的最外層上有4個電子
D
校本P7
4.下列有關原子軌道和電子云的說法正確的是( )
A. 軌道呈球形，隨能層序數的增加， 軌道數也增加
B. 軌道呈啞鈴形， 軌道電子繞核做“ ”形運動
C.電子云是籠罩在原子核外的云霧
D.電子云圖中小點的疏密程度表示電子在原子核外空間出現概率的大小
D
校本P7
5.(2023·南充高級中學高二月考)按照下列元素基態原子的電子排布特征判
斷元素，回答下列問題。
A原子的核外電子只占據一個能層且只含1個電子；
B原子的 能級得到2個電子后不能再容納外來電子；
C原子的價層電子排布式為 ；
D的一種核素的質量數為59，中子數為31。
（2）畫出B的原子結構示意圖：_ _______。
（3）C原子的核外電子排布式是_______________________________。
或 /m>
（4） 的核外電子排布式是_______________________________。
或
（1）A原子核外電子的原子軌道形狀為______。
球形
（一）能量最低原理
含義：在構建基態原子時，電子將盡可能地占據能量最低的原子軌道，使整個原子的能量最低。
五、泡利原理、洪特規則、能量最低原理
★原子的能量高低的決定因素：核電荷數、電子數、電子狀態
（二）泡利原理
（1）自旋：電子自旋在空間有順時針和逆時針兩種取向，簡稱自旋相反，常用上下箭頭 和 表示自旋相反的電子。
（2）泡利原理（也稱泡利不相容原理）：在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，它們的自旋相反。
（三）洪特規則
相對穩定的狀態
全充滿：p6、d10、f14
全空：p0、d0、f0
半充滿：p3、d5、f7
(2)特例
在等價軌道(同一能級)上的電子排布處于全充滿、半充滿和全空狀態時，具有較低的能量和_較大的穩定性。
(1)內容：基態原子中，當電子排布在同一能級的不同軌道時，電子總是優先單獨占據一個軌道，而且自旋狀態相同。
在軌道表達式中，用方框（或圓圈）表示原子軌道。
（四）電子排布的軌道表達式（電子排布圖）
1s
2s
電子排布圖
1s22s1
電子排布式
Li
方框表示原子軌道；箭頭表示電子
（1）簡并軌道：能量相同的原子軌道。
（2）電子對：同一個原子軌道中，自旋方向相反的一對電子，用“___”表示。
試寫出Na的電子排布式與軌道表達式
（3）單電子：一個原子軌道中若只有一個電子，則該電子稱為單電子，
用“ ”或“ ”表示，又稱未成對電子。
（4）自旋平行：箭頭同向的單電子稱為自旋平行。
（5）Na原子中，有___個電子對，有___個單電子，電子的運動狀態有___
種，空間運動狀態有___種。
學以致用 提升關鍵能力 校本P9
1.(2023·哈密第八中學高二月考)下列電子排布式表示基態原子的是( )
A. B.
C. D.
C
校本P9
2.(2023·北京昌平區高二期末)下列對基態碳原子價層電子的軌道表示式書
寫正確的是( )
A.&8& B.&9&
C.&10& D.&11&
D
校本P9
3.下列基態原子或離子的電子排布式或軌道表示式正確的是________（填
序號，下同），違反能量最低原理的是____，違反洪特規則的是____，違
反泡利原理的是____。
①④⑤
②
③
⑥
校本P11
2.下列基態原子的電子排布式中，其未成對電子數最多的是( )
A.
B.
C.
D.
C
寫出K元素的原子結構示意圖、電子排布式、簡化電子排布式、價電子排布式、軌道表達式、電子式
六、核外電子排布的表示方式
原子(離子) 結構示意圖
能直觀反映出核內的質子數、核外的電子層數及各電子層上的電子數
簡化電子 排布式
電子排布式
能直觀反映出核外的電子層、能級及各能級上的電子數
把內層電子排布用相應稀有氣體的元素符號外加方括號表示的形式
價電子 排布式 含義 在簡化電子排布式中，省去相應的稀有氣體的元素符號后剩下的部分稱為外圍電子排布式，也叫價電子排布式
意義 能直觀反映出基態原子的電子層數、參與成鍵的電子數及最外層電子數
軌道表達式 意義 能直觀反映出電子的排布情況及電子的_________
自旋狀態
學以致用 提升關鍵能力 校本P10
1.下列表示氦原子結構的化學用語中，對電子運動狀態描述最詳盡的是
( )
A.
B.&19&
C.
D.&20&
D
校本P10
2.(2023·沈陽高二聯考)下列表示方法錯誤的是( )
A.硫離子的電子式為&21&
B.基態 原子的簡化電子排布式為
C.基態 原子的軌道表示式為
D. 的原子結構示意圖為
B
校本P10
3.(2023·成都高二質檢)下列有關化學用語正確的是( )
A.基態 原子價層電子的軌道表示式：
B. 的電子式：
C.基態 的電子排布式：
D. 的原子結構示意圖：
C
校本P11
5.根據核外電子的排布特點推斷元素，并回答下列問題。
（1）A元素基態原子的最外層有3個未成對電子,次外層有2個電子,其元素
符號為___;其價層電子的軌道表示式為_ __________ 。

（2）B元素的正三價離子的 能級為半充滿狀態,B的元素符號為____,其
基態原子的電子排布式為_____________________________________,其原
子的結構示意圖為_ ___________。

或
（3）C元素基態原子的 層全充滿, 層沒有成對電子且只有一個未成對
電子,C的元素符號為____,其基態原子的電子排布式為__________________
____________________。
Cu
或
（4）D元素原子的最外層電子排布式為 , ___，原子中能量
最高的是____電子,核外電子軌道表示式為_ ______________。
2
3、X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中常見的元素，
其相關信息如下表：
元素 相關信息
X X的基態原子L層電子數是K層電子數的2倍
Y Y的基態原子最外層電子排布式為：nsnnpn+2
A Z存在質量數為23，中子數為12的核素
W W有多種化合價，白色氫氧化合物在空氣中迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色

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