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(共27張PPT)
第一章
原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第一節(jié)　原子結(jié)構(gòu)
第2課時(shí)　原子核外電子排布規(guī)律
內(nèi)容索引
學(xué)習(xí)目標(biāo)
活動(dòng)方案
課堂反饋
學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)
1. 認(rèn)識(shí)原子核外電子排布的構(gòu)造原理，學(xué)習(xí)利用構(gòu)造原理進(jìn)行電子排布。
2. 認(rèn)識(shí)能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則等，會(huì)書(shū)寫(xiě)1～36號(hào)元素基態(tài)原子核外電子的排布(電子排布式和軌道表示式)。
3. 知道電子運(yùn)動(dòng)的能量狀態(tài)具有量子化的特征(能量不連續(xù))，電子可以處于不同的能級(jí)，在一定條件下會(huì)發(fā)生激發(fā)與躍遷。知道原子光譜的原理及應(yīng)用。
活 動(dòng) 方 案
1. 寫(xiě)出K和Ca的基態(tài)原子電子排布式，并與正確結(jié)果做對(duì)照，正確的書(shū)寫(xiě)方式中電子是否是按能層由低到高進(jìn)行排布？
【答案】 K：1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1　Ca：1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2
不是按能層由低到高排列。
活動(dòng)一：認(rèn)識(shí)構(gòu)造原理
2. 以光譜學(xué)事實(shí)為基礎(chǔ)，從氫開(kāi)始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入能級(jí)的順序稱為構(gòu)造原理。如圖所示為構(gòu)造原理示意圖，圖中小圓圈表示一個(gè)能級(jí)，箭頭引導(dǎo)的曲線表示電子填入能級(jí)的順序。
(1) 根據(jù)圖中填充順序，寫(xiě)出從1s→4p的各能級(jí)填充順序，有些能級(jí)存在不是按能層順序遞增進(jìn)行填充，這種現(xiàn)象稱為能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象，其中存在能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象的是哪些？
【答案】 4s排在3d之前。
(2) 根據(jù)構(gòu)造原理示意圖寫(xiě)出Sc(21號(hào))、Fe(26號(hào))、Zn(30號(hào))、Br(35號(hào))元素的基態(tài)原子電子排布式。書(shū)寫(xiě)電子式時(shí)，能層低的能級(jí)寫(xiě)在左邊。
【答案】 Sc：1s22s22p63s23p63d14s2　Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
Zn：1s22s22p63s23p63d104s2　Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5
(3) 電子排布式可以簡(jiǎn)化，如鈉的電子排布式可以簡(jiǎn)化為[Ne]3s1，鉀的電子排布式可以簡(jiǎn)化為[Ar]4s1。則Sc(21號(hào))、Fe(26號(hào))、Zn(30號(hào))、Br(35號(hào))元素的基態(tài)原子電子排布式可以如何簡(jiǎn)寫(xiě)？
【答案】 Sc：[Ar]3d14s2　Fe：[Ar]3d64s2　Zn：[Ar]3d104s2　Br：[Ar]3d104s24p5
(4) 在化學(xué)反應(yīng)中可能發(fā)生電子變動(dòng)的能級(jí)稱為價(jià)電子層(簡(jiǎn)稱價(jià)層)，只含價(jià)層電子排布的式子稱為價(jià)層電子排布式。在周期表的前四周期元素中，主(A)族、稀有氣體(0族)元素的價(jià)層電子為最外能層所在電子，副(B)族和Ⅷ族元素的價(jià)層電子為最外能層所在電子和次外層d能級(jí)的電子。Sc(21號(hào))、Fe(26號(hào))、Zn(30號(hào))、Br(35號(hào))元素的基態(tài)原子價(jià)層電子排布式可以如何簡(jiǎn)寫(xiě)？
【答案】 Sc：3d14s2　Fe：3d64s2　Zn：3d104s2　Br：4s24p5
1. 閱讀下列資料，回答問(wèn)題。
電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中還包括自旋。軌道表示式(電子排布圖)是表述電子排布的一種圖示。在軌道表示式中，方框(或圓圈)表示原子軌道，在其上方或下方標(biāo)記能級(jí)符號(hào)，能量相同的原子軌道(簡(jiǎn)并軌道)的方框相連；箭頭表示一種自旋狀態(tài)的電子，“↑↓”稱電子對(duì)，“↑”或“↓”稱單電子(或稱未成對(duì)電子)；箭頭同向的單電子稱自旋平行。有時(shí)畫(huà)出的能級(jí)上下錯(cuò)落，以表達(dá)能量高低不同。下圖所示為第二周期元素基態(tài)原子的電子排布的軌道表示式。
活動(dòng)二：根據(jù)電子排布的軌道表示式歸納原子核外電子排布規(guī)律
(1) 與電子排布式相比，軌道表示式可以增加電子的哪些狀態(tài)信息？
【答案】 電子所處的原子軌道和自旋信息。
(2) 原子核外電子排布有哪些規(guī)律？將它們一一寫(xiě)出來(lái)。
【答案】 略
2. 將你所發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，與科學(xué)家經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)的下列三個(gè)原理進(jìn)行對(duì)照，看看還有哪些規(guī)律你沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，并在對(duì)應(yīng)的文字下面做上記號(hào)。
能量最低原理：在構(gòu)建基態(tài)原子時(shí)，電子將盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道，使整個(gè)原子的能量最低。
泡利原理：在一個(gè)原子軌道里，最多只能容納2個(gè)電子，它們的自旋相反。
洪特規(guī)則：基態(tài)原子中，填入簡(jiǎn)并軌道的電子總先單獨(dú)分占，且自旋平行。
【答案】 略
3. 已知當(dāng)同一能級(jí)的不同軌道處于半充滿或全充滿時(shí)，能量較低。查閱資料，寫(xiě)出Cr(24號(hào))、Cu(29號(hào))的價(jià)電子軌道表示式，并猜想其與構(gòu)造原理不相符的原因。
【答案】 Cr： 　 Cu：
Cr的3d和4s軌道半充滿，能量較低；Cu的3d軌道全充滿、4s軌道半充滿，能量較低。
1. 處于最低能量狀態(tài)的原子叫作基態(tài)原子。基態(tài)原子吸收能量，它的電子會(huì)躍遷到較高能級(jí)，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子。
(1) 原子中的電子從3s原子軌道躍遷到2p軌道，是吸收能量還是釋放能量？電子躍遷釋放能量的重要形式之一是什么？
【答案】 釋放能量。光(輻射)。
(2) 五彩斑斕的焰火中，產(chǎn)生黃色光的是哪一種元素？用原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)解釋發(fā)光的原因。
【答案】 Na。電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時(shí)，以光(子)的形式釋放能量。
活動(dòng)三：認(rèn)識(shí)核外電子的躍遷及其簡(jiǎn)單應(yīng)用
2. 不同元素的原子中電子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光。
(1) 可以用光譜儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱為原子光譜。你認(rèn)為同一種元素的發(fā)射光譜與吸收光譜存在著怎樣的關(guān)系？
【答案】 存在著互補(bǔ)的關(guān)系。
(2) 你認(rèn)為光譜分析有什么應(yīng)用？
【答案】 分析和鑒定元素。
課 堂 反 饋
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1. 下列表示氦原子結(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( 　　)
A. 電子式：He∶　　　　 B. 原子結(jié)構(gòu)示意圖：
C. 電子排布式：1s2　　　　 D. 軌道表示式：
【解析】 A、B、C三項(xiàng)的表示方法只能說(shuō)明氦原子核外第一能層有兩個(gè)電子，但不能說(shuō)明這兩個(gè)電子的自旋狀態(tài)，而D項(xiàng)可以說(shuō)明兩個(gè)電子均在1s能級(jí)的原子軌道中，且自旋狀態(tài)相反。
【答案】 D
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2. 將nd能級(jí)中的電子排布成 ，而不排布成 ，其最直接的根據(jù)是( 　　)
A. 能量最低原理　　　　 B. 泡利原理
C. 構(gòu)造原理　　　　　　 D. 洪特規(guī)則
【解析】 洪特規(guī)則表明，基態(tài)原子中，填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是先單獨(dú)分占，且自旋狀態(tài)相同。
【答案】 D
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3. 下列元素的基態(tài)原子中，未成對(duì)電子最多的是( 　　)
A. Ne　　　　　　　　 B. P　　　　　　　　
C. Fe　　　　　　　　 D. Cr
1
【解析】 首先分別寫(xiě)出四種元素原子核外電子排布的軌道表示式，然后進(jìn)行判斷。Ne沒(méi)有未成對(duì)電子，P有3個(gè)未成對(duì)電子，F(xiàn)e有4個(gè)未成對(duì)電子，而Cr有6個(gè)未成對(duì)電子，最多。
【答案】 D
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4. 硫離子核外具有不同能量的電子種數(shù)是( 　　)
A. 16種　　　　　　 B. 18種　　　　　　　　
C. 5種　　　　　　　　 D. 2種
1
【解析】 硫離子是由硫原子得到了兩電子形成的，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)是16，核外電子分三層排布，第一層2個(gè)，第二層8個(gè)，第三層8個(gè)，離子
結(jié)構(gòu)示意圖為 ，核外電子排布式為1s22s22p63s23p6，不同能級(jí)
上的電子具有不同的能量，所以核外有5種不同能量的電子。
【答案】 C
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5. 下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( 　　)
A. 電子排布式(22Ti)：1s22s22p63s23p10，違反了泡利原理
C. ns電子的能量不一定高于(n－1)p電子的能量
D. 電子排布式(21Sc)：1s22s22p63s23p63d3，違反了能量最低原理
1
【解析】 根據(jù)泡利原理知，3p軌道最多排6個(gè)電子，該電子排布式違反了泡利原理，A正確；根據(jù)洪特規(guī)則知，2p軌道上的兩個(gè)電子應(yīng)排在不同軌道上，該排布式違反了洪特規(guī)則，B正確；電子能量與能層和能級(jí)都有關(guān)，ns電子的能量一定高于(n－1)p電子的能量，C錯(cuò)誤；根據(jù)能量最低原理知，電子先排能量低的軌道后排能量高的軌道，該電子排布式違反了能量最低原理，D正確。
【答案】 C
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6. (1) 基態(tài)Cu原子的結(jié)構(gòu)示意圖為_(kāi)_____________。
(2) 基態(tài)P原子的價(jià)層電子排布式為_(kāi)___________。
(3) 基態(tài)Fe原子的電子排布式為_(kāi)_______________________________
_________。
(4) 基態(tài)N原子的軌道表示式為 ______________。
(5) X元素基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為4s24p5，X的元素符號(hào)是________。
1
3s23p3
1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]
3d64s2
Br
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7. (1) 某元素的原子序數(shù)為33，則此元素的核電荷數(shù)是________，它的電子排布式為_(kāi)______________________________________，基態(tài)原子核外有______個(gè)能層，______個(gè)能級(jí)，________個(gè)軌道有電子，電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為_(kāi)_____。
1
【解析】 原子序數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)。根據(jù)電子排布式知，有33個(gè)電子，4個(gè)能層，電子占據(jù)的最高能層為第四層，符號(hào)為N,8個(gè)能級(jí)(1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p)，18個(gè)軌道(1s、2s、3s、4s各1個(gè)軌道；2p、3p、4p各有3個(gè)軌道；3d有5個(gè)軌道)有電子。
33
1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3
4
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18
N
2
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5
3
7
6
(2) 請(qǐng)寫(xiě)出滿足下列條件的元素(用元素符號(hào)回答)。
①基態(tài)原子最外層上4p有5個(gè)電子：________。
②基態(tài)原子n＝4的電子層有2個(gè)電子，3d軌道上有5個(gè)電子：________。
③基態(tài)原子次外層3d軌道全滿，最外層有1個(gè)s電子：________。
④基態(tài)時(shí)的＋3價(jià)離子的3d軌道半滿：________。
⑤基態(tài)原子3p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子：____________。
1
Br
Mn
Cu
Fe
Si或S
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【解析】 ①最外層4p有5個(gè)電子，故該原子的價(jià)電子排布式為4s24p5，此元素為溴元素。②該原子的價(jià)電子排布式為3d54s2，所以該元素為錳元素。③該原子的價(jià)電子排布式為 3d104s1，則該元素為銅元素。④由于3d軌道半滿，所以該元素＋3價(jià)離子的價(jià)電子排布式為3d5，該元素原子的基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，則該元素為鐵元素。⑤該元素的基態(tài)原子3p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子，3p軌道的電子排布有兩種可能： 或 ，價(jià)電子排布式為3s23p2或3s23p4，該元素為硅元素或硫元素。
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(3) A的原子中只含1個(gè)電子；B的原子3p能級(jí)上得到1個(gè)電子后不能再容納電子；C的原子的2p能級(jí)上無(wú)空軌道且只有2個(gè)未成對(duì)的電子；D的原子核外M層上有8個(gè)電子，N層上只有1個(gè)電子；E原子的價(jià)電子排布為3s23p6。
①寫(xiě)出由A、B、C、D中的三種元素組成化合物的化學(xué)式：____________________________________________________________________________ (至少寫(xiě)4個(gè))。
②寫(xiě)出E的元素符號(hào)：________。
1
【解析】 由題意可以分別寫(xiě)出五種元素的電子排布式：A為1s1；B為1s22s22p63s23p5；C為1s22s22p4；D為1s22s22p63s23p64s1；E為1s22s22p63s23p6。所以五種元素分別為H、Cl、O、K、Ar。
KOH、KClO、KClO3、KClO4、HClO、HClO3、HClO4等(至少寫(xiě)4個(gè)，
合理即可)
Ar
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