高中化学 1.1 原 子 结 构课件 新人教版选修3 .ppt

第一章原子结构与性质第一节原子结构 一 开天辟地 原子的诞生1 原子的诞生 氢 氦 锂 2 宇宙的组成元素及其含量 88 6 1 8 1 二 能层与能级1 能层 1 意义 根据多电子原子的核外电子的 差异 将核外电子分成不同的能层 2 符号 能层序数1 2 3 4 5 6 7分别用 表示 能量 k l m n o p q 2 能级 1 意义 根据多电子原子中同一能层电子 不同 将它们分成不同的能级 2 符号 在每一能层中 能级符号分别为ns np nd nf 其中n代表 能量 能层 3 能层 能级中所容纳的电子数 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 2 6 10 14 2 6 2 8 18 32 三 构造原理与电子排布式1 构造原理 1 含义 在多电子原子中 电子在能级上的排列顺序是电子先排在能量 的能级上 然后依次排在能量 的能级上 较低 较高 2 构造原理示意图 能层 能级 2 电子排布式 1 概念 将 上所排布的电子数标注在该能级符号 并按照能层从左到右的顺序排列的式子 2 表示方法 钠原子的电子排布式可表示为1s22s22p63s1 也可简化为 ne 3s1 1sx 能级 右上角 四 基态 激发态与光谱1 基态原子与激发态原子 最低能量 吸收 释放 较高能量 较高 2 原子光谱 不同元素的原子发生 时会吸收或释放不同的光 可以用光谱仪摄取各种元素的电子的 或 总称原子光谱 3 光谱分析 在现代化学中 利用 上的特征谱线来 的分析方法 跃迁 吸收光谱 发射 光谱 原子光谱 鉴定元素 五 电子云与原子轨道1 电子运动的特点 电子质量小 运动速度快 无规则 故无法确定某个时刻处于原子核外空间何处 只能确定它在原子核外空间各处出现的 2 电子云 电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的 分布的形象化描述 电子云中的小黑点表示电子在核外出现的 小黑点越密表示 概率 概率密度 概率密度 概率密度越 大 3 原子轨道 1 定义 量子力学把电子在原子核外的一个 称为一个原子轨道 2 各能级所含原子轨道数目 空间运动状态 1 3 5 7 六 核外电子的排布1 核外电子排布的规则 1 能量最低原理 原子核外电子的排布遵循构造原理 按轨道能量由低到高依次排列 使整个原子处于 的能量状态 2 泡利原理 在一个原子轨道里 最多只能容纳 个电子 而且它们的自旋状态 用 表示 最低 2 相反 3 洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时 基态原子中的电子总是优先 一个轨道 而且 相同 单独占据 自旋状态 2 电子排布图 用方框表示原子轨道 用不同方向的箭头表示自旋状态不同的电子的式子 如氮原子的电子排布图是 1 辨析下列说法的正误 1 能层序数大 能级的能量不一定大 分析 从构造原理图可以看出来 各能级能量不只与能层有关 2 处于激发态的原子都遵循能量最低原理 泡利原理和洪特规则 分析 处于激发态的原子不遵循能量最低原理 但遵循泡利原理和洪特规则 3 电子云图中的小黑点密度的大小表示电子的多少 分析 电子云图中的小黑点并不代表电子本身 而是用小黑点表示电子在核外某空间出现的概率密度的大小 小黑点越密表示概率密度越大 4 任意能层上的s轨道电子云都是球形的 分析 电子云的形状只与能级有关 即不同能层上的s轨道电子云形状都是相同的 2 氢原子的3d和4s能级的能量高低是 a 3d 4sb 3d4s 3 下列各能层不包含d能级的是 a o能层b p能层c m能层d k能层 解析 选d 多电子原子中 同一能层的电子可分为不同的能级 k层只有s能级 l层有s p能级 从m层开始有d能级 4 下列能层中 原子轨道数目为9的是 a k层b l层c m层d n层 解析 选c 能层k l m n含有的轨道数分别为1 4 9 16 5 基态碳原子的最外能层的各能级中 电子排布的方式正确的是 解析 选c 基态原子的核外电子排布 若已知核外电子数目应先按照能量最低原理从s排起 而p轨道电子分别占据一个原子轨道时能量最低 故c为正确选项 6 以下对核外电子运动状态的描述正确的是 a 电子的运动与行星相似 围绕原子核在固定的轨道上高速旋转b 能量低的电子只能在s轨道上运动 能量高的电子总是在f轨道上运动c 能层序数越大 s电子云的半径越大d 在同一能级上运动的电子 其运动状态肯定相同 解析 选c 原子核外电子是无规则的高速运动 没有固定的轨道 a错 多电子原子中的核外电子 根据能量由低到高分布在不同的能层和能级中 不同的原子 能量最高的电子所处的轨道不同 b错 各能层s轨道的半径大小为1s 2s 3s c项正确 在同一能级上运动的电子 可能处于不同的原子轨道 同一原子轨道中的电子 自旋状态不同 d错 一 能层与能级的组成与能量关系原子轨道1 不同能层的能级组成 任一能层的能级总是从s能级开始 而且能级数等于该能层序数 第一能层只有一个能级 1s 第二能层有两个能级 2s和2p 第三能层有三个能级 3s 3p和3d 依次类推 2 不同能层中各能级之间能量大小关系 1 不同能层中同一能级 能层序数越大能量越高 例如 1s 2s 3s 2p 3p 4p 2 同一能层中 各能级之间的能量大小关系是s p d f 例如 第四能层中4s 4p 4d 4f 3 能层和能级都相同的各原子轨道能量相等 例如 2px 2py 2pz 3 原子轨道特点 1 s原子轨道是球形的 p原子轨道是哑铃形的 2 能层序数n越大 原子轨道的半径越大 3 不同能层的同种能级的原子轨道形状相似 只是半径不同 4 s能级只有一个原子轨道 5 p能级有3个原子轨道 互相垂直 可分别以px py pz表示 点拨 判断原子轨道能量高低的方法 1 首先看能层 一般能层序数越大 能量越高 2 再看能级 同一能层中的各能级 能量是s p d f 3 同一能级中的各原子轨道能量相同 4 还要注意能级交错现象 即高能层的s p能级的能量可能会小于低能层的d f能级 如4s 3d 5s 4d等 微思考 1 每一能层中有多少个能级 各能级序号如何排列 提示 各能层中的能级数等于该能层序数 同一能层中的能级排列顺序为ns np nd n代表能层 2 每一能层最多容纳的电子个数是多少 不同能层中的相同类型的能级中所容纳的电子数有什么规律 提示 每一能层最多容纳的电子数为2n2 n为能层序数 不同能层中的相同类型的能级中所容纳的电子数是相同的 与能层序数没有关系 典题训练 2014 临沂高二检测 下列有关能层 能级的认识正确的是 题中n表示能层序数 a 各能级的电子数按s p d f的顺序依次为1 3 5 7的2倍b 各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束c 各能层含有的能级数为n 1d 各能层含有的电子数为2n2 解题指南 解答本题时要注意以下两点 1 任一能层中 能级个数 能层序数 并不是所有能层中都有p d f能级 2 每个原子轨道最多容纳2个电子 它们自旋状态相反 解析 选a 每个能层最多容纳的电子数为2n2个 也可以不排满 a正确 并不是所有的能层中都有p d f能级 如k层只有一个s能级 l层有s能级和p能级两个能级 m层有s p d三个能级 b错误 任一能层中 能级个数等于能层序数 c错误 每个能层最多容纳电子数为2n2 但不是一定含有2n2个电子 d错误 互动探究 1 各能层上s能级能量相同吗 提示 由于不同能层的能量不同 因此对于不同的能层来说 能级相同能层越大能量越高 如e 1s e 2s e 3s e 4s 2 各能层所含有的原子轨道有几个 提示 根据泡利原理 一个原子轨道最多容纳两个电子 各能层所含有的电子数最多为2n2个 因此 各能层所含有的原子轨道数有n2个 变式训练 2014 厦门高二检测 下列说法正确的是 a s能级的能量总小于p能级的能量b 2s的电子云半径比1s电子云半径大 说明2s的电子云比1s的多c 当电子排布在同一能级的不同轨道时 电子总是先占满一个轨道 1个原子轨道最多只能容纳两个电子 且自旋状态相反 然后再占据其他原子轨道d nf能级中最多可容纳14个电子 解析 选d 同一能层中 s能级的能量小于p能级的能量 不同能层就有可能s能级 较高能层 的能量高于p能级 较低能层 的能量 a错误 2s的电子云半径比1s电子云半径大 说明2s的电子在离原子核较远的区域出现的概率比1s的电子大 b错误 当电子排布在同一能级的不同轨道时 电子总是先占据不同的原子轨道而且自旋状态相同 c错误 nf能级有7个原子轨道 每一个原子轨道最多容纳两个电子 d正确 加固训练 2014 青岛高二检测 第4能层所含有的原子轨道种类数 原子轨道数目和最多容纳电子数分别为 a 3 9 18b 4 12 24c 5 16 32d 4 16 32 解析 选d 第四能层含s p d f四种原子轨道 原子轨道数为1 3 5 7 16 每一个轨道最多容纳2个电子且自旋状态相反 即最多共容纳电子数为16 2 32个 二 核外电子排布规则及表示方法1 核外电子排布遵循的规律 1 能量最低原理 2 泡利原理 3 洪特规则 2 电子排布式的书写 1 简单原子的核外电子排布式 按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的轨道中 例如 7n 1s22s22p3 17cl 1s22s22p63s23p5 2 复杂原子的核外电子排布式 先按能量从低到高排列 然后再把同一层的电子排到一起 如26fe 先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6 然后 将同一层的电子移到一起 即1s22s22p63s23p63d64s2 3 特殊原子的核外电子排布式 有少数元素的基态原子的电子排布相对于构造原理有1个电子的偏差 因为能量相同的原子轨道在全充满 如p6和d10 半充满 如p3和d5 或全空 如p0和d0 状态时 体系的能量较低 原子较稳定 例如 24cr 1s22s22p63s23p63d54s1 3d5 4s1均为半充满状态 29cu 1s22s22p63s23p63d104s1 3d10为全充满状态 4s1为半充满状态 3 表示方法 警示 电子排布式的书写顺序 电子排布顺序电子进入能级的顺序是按构造原理中能级的能量递增的顺序 而电子排布式的书写规则按能层的顺序 能层中的能级按s p d f能量递增的顺序排布 微思考 1 电子排布的表示形式中最能形象表示电子排布的是哪一种 提示 电子排布图不仅表示各个能级的电子数目 还表示出在各个能级的分布 2 为什么原子核外最外层的电子数不超过8个 提示 由构造原理知e nd e n 1 s 当ns和np充满时 共4个轨道 最多容纳8个电子 多余电子不是填入nd 而是首先形成新电子层 填入 n 1 s轨道中 因此最外层电子数不可能超过8个 3 为什么原子核外电子的次外层不超过18个 提示 若最外层是第n层 次外层就是第 n 1 层 由于e n 1 f e n 1 s e np 在第 n 1 层出现前 次外层只有 n 1 s n 1 p n 1 d上有电子 这三个能级共有9个轨道 最多可容纳18个电子 因此次外层电子数不超过18个 典题训练 2014 苏州高二检测 下列叙述正确的是 a ar 3d64s2是基态原子的电子排布b 铬原子的电子排布式 1s22s22p63s23p64s13d5c 铜原子的外围电子排布式是3d94s2d 氮原子的电子排布图是 解题指南 解答本题时要注意以下两点 1 符合电子排布三原则的是基态原子 2 注意1号 36号元素中的两个特殊元素24cr和29cu 解析 选a b项 在书写电子排布式时 不能按填充顺序书写 c项 d轨道应是全充满时稳定 d项违反了洪特规则 误区警示 书写电子排布式时应注意的问题 1 由于e 3d e 4s 电子填充时应先填充到4s能级上 但在书写电子排布式时 能层低的能级要写在左面 不能按填充顺序写 2 对于洪特规则的特例考查较多 特别是铬和铜的电子排布式和电子排布图 应注意掌握 变式训练 2014 三亚高二检测 下列原子的外围电子排布式不正确的是 a fe 3d64s2b cr 3d44