資源簡介

(共54張PPT)
第2課時 構造原理與電子排布式 電子云與原子軌道
第一章 第一節　原子結構
任務一　構造原理與電子排布式
根據構造原理示意圖回答以下問題：
問題探究
問題1：按構造原理寫出稀有氣體氦、氖、氬、氪、氙、氡的基態原子的最外層電子排布；除氦外它們的通式是什么？
提示： He：1s2；Ne：2s22p6；Ar：3s23p6；Kr：4s24p6；Xe：5s25p6；Rn：6s26p6；除氦外它們的通式是ns2np6。
問題2：分別寫出O、Na、23V、26Fe的電子填入順序和電子排布式。
提示：
元素 O Na
電子填入順序 1s22s22p4 1s22s22p63s1
電子排布式 1s22s22p4 1s22s22p63s1
元素 23V 26Fe
電子填入順序 1s22s22p63s23p64s23d3 1s22s22p63s23p64s23d6
電子排布式 1s22s22p63s23p63d34s2 1s22s22p63s23p63d64s2
1．構造原理
(1)含義
以________事實為基礎，從氫開始，隨核電荷數遞增，新增電子填入______的順序稱為構造原理。
(2)示意圖
新知構建
光譜學
能級
能層
能級
2．電子排布式
將______上所容納的電子數標在該能級符號________，并按照能層從左到右的順序排列的式子。
如氮原子的電子排布式為
能級
右上角
能級
電子數
3．簡化電子排布式
電子排布式可以簡化，如Na的電子排布式可簡化為[Ne]3s1，其中[Ne]表示Na的內層電子排布與稀有氣體元素Ne的核外電子排布相同。
4．價層電子排布式
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)。
如：Ni的簡化電子排布式為___________，價層電子排布式為________。
[Ar]3d84s2
3d84s2
1．正誤判斷，錯誤的說明原因。
(1)O：1s22s22p4
答案：正確。
(2)Na：1s22s22p63s1
答案：正確。
(3)Cl：1s22s22p63s23p5
答案：正確。
(4)Cr：最后兩個能級的電子排布式為3d44s2
答案：錯誤，Cr：最后兩個能級的電子排布式為3d54s1。
應用評價
2．根據構造原理，寫出下列基態原子的核外電子排布式和簡化電子排
布式。
(1)8O：______________________；
(2)14Si：___________________________；
(3)18Ar：__________________________；
(4)19K：___________________________；
(5)21Sc：________________________________；
(6)26Fe：_______________________________。
1s22s22p4、[He]2s22p4
1s22s22p63s23p2、[Ne]3s23p2
1s22s22p63s23p6、[Ne]3s23p6
1s22s22p63s23p64s1、[Ar]4s1
1s22s22p63s23p63d14s2、[Ar]3d14s2
1s22s22p63s23p63d64s2、[Ar]3d64s2
歸納總結
1．復雜原子的核外電子排布式
對于復雜原子的核外電子排布式，應先按能量最低原理從低到高排列，然后將同一電子層的排在一起。例如：26Fe，先按能量從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d6，然后將同一電子層的電子排在一起，即該原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2。
歸納總結
2．特殊原子的核外電子排布式
例如：24Cr，先將電子按能量最低原理從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d4，因3d5是半充滿狀態穩定，因此需要將4s軌道上的一個電子調整到3d軌道上，得1s22s22p63s23p64s13d5，再將同一電子層的排在一起，得該原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1。再如：29Cu，先將電子按能量最低原理從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d9，因3d10是全充滿狀態穩定，因此需要將4s軌道上的一個電子調整到3d軌道上，得1s22s22p63s23p64s13d10，再將同一電子層的排在一起，得該原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1?！　?br/>返回
任務二　電子云與原子軌道
繪制電子云輪廓圖的目的是表示電子云輪廓的形狀，對核外電子的空間運動狀態有一個形象化的簡便描述。例如，繪制電子云輪廓圖時，把電子在原子核外空間出現概率P＝90%的空間圈出來。
情境探究
問題1：電子云輪廓圖中的小點的含義是什么？小點的密度表示什么？
提示：小點是電子在原子核外出現的概率密度的形象描述；小點密度越大，表明電子在核外出現的概率密度越大。
問題2：電子在原子核外出現的概率有什么規律？
提示：離核越近，電子出現的概率越大，電子云越密集。
問題3：s能級和p能級的原子軌道存在哪些方面的差異？
提示：軌道形狀、數目、最多容納的電子數均不同。
1．概率密度
1913年，玻爾提出氫原子模型，電子在__________上繞核運行。然而到了1926年，玻爾建立的線性軌道模型被量子力學推翻。
量子力學指出，一定空間運動狀態的電子并不在玻爾假定的線性軌道上運行，而在核外空間各處都可能出現，但出現的______不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝ (P表示電子在某處出現的概率；V表示該處的體積)。
新知構建
線性軌道
概率
2．電子云
(1)定義：處于一定空間__________的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。
(2)含義：用單位體積內小點的疏密程度表示電子在原子核外出現概率的大小，小點越密，表明概率密度越大。
(3)形狀
運動狀態
球形
一
啞鈴形
三
3．原子軌道
(1)概念：量子力學把電子在原子核外的一個______________稱為一個原子軌道。
(2)形狀
①s電子的原子軌道呈____形，能層序數越大，原子軌道的半徑越____。
空間運動狀態
球
大
②p電子的原子軌道呈______形，能層序數越大，原子軌道的半徑越大。
(3)各能級所含有原子軌道數目
能級符號 ns np nd nf
軌道數目 ___ ___ ___ ___
啞鈴
1
3
5
7
正誤判斷，錯誤的說明原因。
(1)原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱電子云。
答案：錯誤，原子核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧，而不是電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍。
(2)s能級的電子云呈球形，處在該軌道上的電子只能在球殼內運動。
答案：錯誤，處在s原子軌道上的電子，出現在球形內空間的概率為90%。
應用評價
(3)p電子云輪廓圖呈啞鈴形，在空間有兩個伸展方向。
答案：錯誤，p電子云輪廓圖呈啞鈴形，在空間有x、y、z 3個伸展方向。
(4)2s軌道與1s軌道都是球形，但2s軌道的球形半徑更大。
答案：正確。
(5)p能級的原子軌道呈啞鈴形，隨著能層序數的增加，p能級原子軌道數也在增多。
答案：錯誤，p能級所含原子軌道數只有3個，與能層序數無關。
返回
隨堂演練
1．下列說法正確的是
A．鉀(K)原子的原子結構示意圖為
B．H2O的電子式為
C．Mg的電子排布式為1s22s22p63s23p1
D．Ca2＋的電子排布式為1s22s22p63s23p64s2
√
19號元素鉀(K)原子的原子結構示意圖為 ，A項錯誤；H2O為共價化合物，B項正確；12號元素Mg的電子排布式為1s22s22p63s2，C項錯誤；Ca2＋的電子排布式為1s22s22p63s23p6，D項錯誤。答案選B。
2．表示一個原子在M能層上有10個電子，可以寫成
A．3p6 B．3d10
C．3s23p63d24s2 D．3s23p64s2
M能層即第三能層，把所有第三能層s、p、d能級上的所有電子數加在一起，等于10，故C正確。
√
3．下列關于原子結構、原子軌道的說法正確的是
A．N能層中有4s、4p、4d、4f四個能級，共16個軌道，可容納32種運動狀態的電子
B．在K能層中，有自旋相反的兩條軌道
C．s電子繞核運動，其在啞鈴形曲面上運動
D．114號元素是位于p區的金屬元素，價層電子排布式為7s27p4
N能層中有4s、4p、4d、4f四個能級，共16個軌道，可容納32種運動狀態的電子，故A正確；K能層含有s能級有1個軌道，最多容納自旋相反的兩個電子，故B錯誤；s電子的原子軌道都是球形的，p電子的原子軌道都是啞鈴形，故C錯誤；114號元素位于第七周期第ⅣA族，屬于p區，價層電子數為4，價層電子排布式為7s27p2，故D錯誤；故選A。
√
4．Ⅰ.我國“嫦娥五號”返回器攜月壤成功著陸。研究發現，月壤中存在天然的鐵、金、銀、鉛、鋅、銅、銻、錸等礦物顆粒。
(1)寫出銅的基態原子的電子排布式：________________________________。
銅原子核電荷數為29，其基態原子的電子排布式為[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1；
[Ar]3d104s1(或1s22s22p63s23p63d104s1)
(2)第四周期的元素原子中最外層電子數與銅原子相同的元素有__________(填元素符號)。
第四周期的元素原子中最外層電子數與銅原子相同的元素有鉀(K)和鉻(Cr)，鉀原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s1，鉻原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1；
K、Cr
(3)Fe在周期表中位于第________周期第________族。
鐵原子的核電荷數為26，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，Fe在周期表中位于第四周期第Ⅷ族；
四
Ⅷ
Ⅱ.(1)s電子的原子軌道呈___形，每個s能級有____個原子軌道；p電子的原子軌道呈______形，每個p能級有___個原子軌道。
s電子的原子軌道為 ，呈球形，每個s能級只能容納自旋方向相反的2個電子。所以每個s能級有1個原子軌道；p電子的原子軌道為 ，從圖中看出p電子的原子軌道呈啞鈴形，每個p能級有3個原子軌道；
球
1
啞鈴
3
(2)基態鋁原子核外共有____種不同能級的電子，有____種不同運動狀態的電子。
鋁原子的核電荷數為13，基態鋁原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p1，有1s、2s、2p、3s、3p共5種不同能級的電子，原子核外共有13個電子，有13種不同運動狀態的電子。
5
13
返回
課時測評
題點一　構造原理
1．下列有關構造原理的說法錯誤的是
A．原子核外電子填充3p、3d、4s能級的順序一般為3p→4s→3d
B．某基態原子部分核外電子排布式為3s24s2
C．在多電子原子中，電子最后填入的能級不一定是原子最外能層上的能級
D．從第三能層開始出現能級交錯現象
√
根據構造原理判斷，A項正確；根據構造原理可知，3s能級與4s能級之間還有3p能級，B項錯誤；在多電子原子中，電子最后填入的能級不一定是原子最外能層上的能級，如某些過渡元素，C項正確。
2．按照量子力學對原子核外電子運動狀態的描述，下列說法不正確的是
A．核外電子運動不存在固定軌跡的軌道
B．能級的能量：1s＜2s＜3s＜4s
C．電子云圖中的小點密表示該核外空間的電子多
D．序數為n的電子層具有的原子軌道數為n2
√
核外電子運動只是在某個區域出現的概率大些，不是圍繞原子核在固定的軌道上運動，A正確；同一原子中，形狀相同的原子軌道能層越低，能量越低，所以能級的能量高低：1s<2s<3s<4s，B正確；小點密表示電子出現機會多，不表示在該核外空間的電子數多，C錯誤；各能層最多含有的電子數為2n2，每個原子軌道含有2個電子，所以序數為n的電子層具有的原子軌道數為n2，D正確；答案選C。
題點二　電子排布式
3．下列電子排布式中，原子處于激發態的是
A．1s22s22p1 B．1s22s22p33s1
C．1s22s22p63s23p63d54s1 D．1s22s22p63s23p63d34s2
√
1s22s22p1為基態硼原子的電子排布式，符合能量最低原理，原子處于基態，故不選A；1s22s22p33s1中2p能級上排有3個電子、3s能級上排有1個電子，能量較低的2p能級上沒有排滿就有電子進入3s能級，不符合能量最低原理，該原子處于激發態，故選B；1s22s22p63s23p63d54s1為基態鉻原子的電子排布式，符合能量最低原理，原子處于基態，故不選C；1s22s22p63s23p63d34s2為基態釩原子的電子排布式，符合能量最低原理，原子處于基態，故不選D；答案選B。
4．主族元素的原子失去最外層電子形成陽離子，主族元素的原子得到電子填充在最外層形成陰離子。下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是
A．Al　1s22s22p63s23p1 B．O2－　1s22s22p6
C．Na＋　1s22s22p6 D．Si　1s22s22p2
√
Al為13號元素，其原子的電子排布式為1s22s22p63s23p1，選項A正確；氧為8號元素，O2－的電子排布式為1s22s22p6，選項B正確；鈉為11號元素，Na＋的電子排布式為1s22s22p6，選項C正確；硅為14號元素，原子的電子排布式為1s22s22p63s23p2，選項D錯誤。
題點三　構造原理與電子排布式的綜合應用
5．下列各組原子中，彼此化學性質一定相似的是
A．2p軌道上只有兩個電子的X原子與3p軌道上只有兩個電子的Y原子
B．原子核外M層上僅有兩個電子的X原子與原子核外N層上僅有兩個電子的Y原子
C．原子核外電子排布式為1s2的X原子與原子核外電子排布式為1s22s2的Y原子
D．最外層都只有一個電子的X、Y原子
√
X是碳，Y是硅，它們屬于同主族元素，彼此化學性質一定相似，A符合題意；原子核外M層上僅有兩個電子的X原子為Mg、原子核外N層上僅有兩個電子的Y原子可能是Ca、Fe、Zn等，如果X是Mg，Y是Fe、Zn等，二者化學性質不相似，B不符合題意；原子核外電子排布式為1s2的X原子為He，處于穩定結構，原子核外電子排布式為1s22s2的Y原子為Be，前者是0族元素、后者是第ⅡA族元素，兩者化學性質不相似，C不符合題意；最外層只有一個電子的原子，可能是H原子、堿金屬原子或第ⅠB族元素原子，化學性質不一定相似，D不符合題意；故選A。
6．基態X、Y、Z原子的核外電子排布式如下表，則下列化合物中不存在的是
A．Y2ZX3
B．Y2X2
C．YZ
D．ZX3
根據基態X、Y、Z原子的核外電子排布式推知，X是O、Y是Na、Z是S，可形成Na2SO3(Y2ZX3)、Na2SO4(Y2ZX4)、Na2O2(Y2X2)、Na2O(Y2X)、SO3(ZX3)、SO2(ZX2)等多種化合物。
√
基態原子的核外電子排布式
X 1s22s22p4
Y 1s22s22p63s1
Z 1s22s22p63s23p4
7．某元素原子的核電荷數是電子層數的5倍，其質子數是最外層電子數的3倍，該元素原子的最外層電子排布是
A．2s22p3 B．2s22p5
C．3s23p3 D．3s23p5
√
設該元素原子的核電荷數＝質子數＝a，電子層數為x，最外層電子數為y，依題意：a＝5x，a＝3y，則5x＝3y。因原子的最外層電子數不超過8，即y為1～8的正整數，故僅當y＝5，x＝3時合理，該元素的核電荷數為15，則其最外層電子排布為3s23p3。
8．某元素基態原子，其M能層上有一個半充滿的能級，該原子的質子數不可能是
A．15 B．24
C．25 D．26
√
某元素基態原子，其M層上有一個半充滿的能級，則半充滿的能級可能是3s能級，可能是3p能級，也可能是3d能級，如果是3s能級，則該能級填充1個電子，所以其核外有11個電子，核內有11個質子，如果是3p能級，該能級填充3個電子，所以其核外有15個電子，核內有15個電子，如果是3d能級，該能級填充5個電子，價層電子排布為3d54s1或3d54s2，所以其核外有24個電子或25個電子，核內有24個質子或25個質子，那么該原子的質子數不可能是26，選項D符合題意；答案為D。
題點四　電子云與原子軌道
9．下列有關核外電子運動狀態的說法正確的是
A．電子自旋就是電子圍繞軸“自轉”
B．原子軌道可用來描述核外電子的運動狀態
C．第二電子層有自旋相反的兩個軌道
D．原子軌道可用來描述核外電子的運動軌跡
√
電子的自旋表示處于同一原子軌道上電子的量子化運動，自旋不是“自轉”，A項錯誤；原子軌道可用來描述核外電子的運動狀態，B項正確；第二電子層有四個軌道，分別為2s、2px、2py、2pz，C項錯誤；原子軌道可用來描述原子中單個電子的空間運動狀態，它只能描述核外電子高頻出現的“區域”，而不是核外電子運動的軌跡，D項錯誤；答案選B。
10．量子力學原子結構模型中的原子軌道是描述核外電子的空間運動狀態。下列關于原子軌道的敘述中錯誤的是
A．原子軌道就是原子核外電子運動的軌道，這與宏觀物體運動軌道的含義相同
B．第n電子層上共有n2個原子軌道
C．任意電子層上的p能級都有3個伸展方向相互垂直的原子軌道
D．處于同一原子軌道上的電子，自旋方向相反
√
原子軌道與宏觀物體的運動軌道完全不同，它是指電子出現的主要區域，而不是電子運動的實際軌跡，A項錯誤；第n電子層上共有n2個原子軌道，B項正確；任意電子層上的p能級都有3個伸展方向相互垂直的原子軌道，C項正確；處于同一原子軌道上的電子，自旋方向相反，D項正確；答案選A。
11．下列四種元素中，單質氧化性最強的是
A．原子中p能級有3個電子的第二周期元素
B．位于周期表中第三周期ⅢA族的元素
C．原子最外層電子排布為2s22p6的元素
D．原子核外電子排布為[Ne]3s23p5的元素
A中所述元素為N，B中所述元素為Al，C中所述元素為Ne，D中所述元素為Cl，在N2、Al、Ne、Cl2中，Cl2的氧化性最強。
√
12．下列各項中，前面的能級先填入電子的為
①3d和4s?、?p和5s?、?s和4d　?、?p和4d
A．①② B．②③
C．②④ D．③④
原子核外電子優先占有能量低的軌道，軌道能量的高低由能層和能級決定。①中的3d>4s，②中4p<5s，③中的5s<4d，④中的5p>4d。所以前面能級先填入電子的是②③。
√
13．下圖是s能級和p能級的原子軌道圖。
試回答下列問題：
(1)元素X的原子最外層電子排布式為nsnnpn＋1，原子中能量最高的是____電子，其電子云在空間有3個互相_____(填“垂直”或“平行”)的伸展方
向。元素X的名稱是___，它的最低價氫化物的電子式是_________。
2p
垂直
氮
元素X的原子最外層電子排布式為nsnnpn＋1，np軌道已排有電子，說明ns軌道已排滿電子，即n＝2，則元素X的原子核外電子排布式為1s22s22p3，X是氮元素，其最低價氫化物為NH3，電子式為 。
(2)元素Y的原子最外層電子排布式為nsn－1npn＋1，Y的元素符號為_____，原子的核外電子排布式為________________。
元素Y的原子最外層電子排布式為nsn－1npn＋1，則n－1＝2，n＝3，則Y元素的原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p4，Y是硫元素。
S
1s22s22p63s23p4
14．完成下列各題。
(1)基態Zn原子核外電子排布式為_________________________________。
Zn為30號元素，原子核外有30個電子，基態Zn原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2。
1s22s22p63s23p63d104s2(或[Ar]3d104s2)
(2)Fe成為陽離子時首先失去________軌道電子，Sm的價層電子排布式為4f66s2，Sm3＋的價層電子排布式為________。
Fe為26號元素，基態Fe原子的核外電子排布式為[Ar]3d64s2，成為陽離子時首先失去最外層電子，即4s軌道的電子；Sm的價層電子排布式為4f66s2，失去6s軌道上兩個電子以及4f軌道上1個電子后形成Sm3＋，所以Sm3＋的價層電子排布式為4f5。
4s
4f5
(3)基態Fe2＋核外電子排布式為______________________________。
由(2)可知，基態Fe2＋的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6。
1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)
(4)基態Ge原子的核外電子排布式為[Ar]___________。
Ge為32號元素，核外有32個電子，基態Ge原子的電子排布式為[Ar]3d104s24p2。
3d104s24p2
(5)寫出基態Se原子的核外電子排布式：_____________________________
___________________。
Se為34號元素，核外有34個電子，基態Se原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p4或[Ar]3d104s24p4。
1s22s22p63s23p63d104s24p4
(或[Ar]3d104s24p4)
15．推導下列元素，回答有關問題：
(1)具有1個4p電子的元素為____(寫元素名稱，下同)。
(2)N層只有1個電子的主族元素是_____，其氯化物的焰色試驗呈____色。
(3)3d能級全充滿，4s能級只有1個電子的元素為____，原子序數為____。
鎵
鉀
紫
銅
29
(4)原子序數小于36的元素X和Y，在周期表中既處于同一周期又位于同一族，且Y的原子序數比X大2，則Y的基態原子的價層電子排布式是______，X在參與化學反應時，1個原子失去的電子數為___________。
3d84s2
2個或3個
原子序數小于36的元素X和Y，在周期表中既處于同一周期又位于同一族，且Y的原子序數比X大2，則X為Fe、Y為Ni；Ni基態原子的電子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2，Ni基態原子的價層電子排布式是3d84s2；Fe基態原子的電子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，Fe基態原子的價層電子排布式是3d64s2，參與化學反應時，失去2個或3個電子，表現為＋2價或＋3價。
16．A、B、C分別代表三種不同的短周期元素。A元素的原子最外層電子排布式為ns1，B元素的原子最外層電子排布式為ns2np2，C元素的原子最外層電子數是其電子層數的3倍。
(1)C元素原子的電子排布式為__________，若A元素的原子最外層電子排
布式為1s1，則A與C形成的陰離子的電子式為__________________。
1s22s22p4
(2)當n＝2時，B的原子結構示意圖為__________。
(3)若A元素的原子最外層電子排布式為2s1，元素A在周期表中的位置是__________________。
第二周期第ⅠA族
由C元素的原子最外層電子數是其電子層數的3倍，推出C為O；若n＝2，則B元素的原子最外層電子排布式為2s22p2，B為碳元素；若A元素的原子最外層電子排布式為2s1，元素A為Li，在周期表中的位置是第二周期第ⅠA族。
返回

展開更多......

收起↑