化学 第1章 第2节第1课时 基态原子的核外电子排布精品课件 鲁科版选修《物质结构与性质》.ppt

第2节原子结构与元素周期表第1课时基态原子的核外电子排布 课程标准导航1 了解原子核外电子的能级分布 2 掌握基态原子的核外电子排布规律 掌握常见元素 1 36号 原子的核外电子排布 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 自主学习一 基态原子的核外电子排布原则1 能量最低原则 1 基态原子的核外电子排布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 最低 1s 2s 6s 2 泡利不相容原理一个原子轨道中最多只能容纳 电子 并且这两个电子的自旋方向必须 3 洪特规则 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 两个 相反 对于基态原子 电子在能量相同的轨道上排布时 将尽可能分占 的轨道并且自旋方向 不同 相同 想一想1 在多电子的原子中 为什么最外层不超8个电子 次外层不超18个电子 提示 由于能级交错 最外层最多填满s和p两个能级共4个轨道 故最外层不超8个电子 同理可知次外层最多不超18个电子 二 电子排布的表达方式1 电子排布式如基态氧原子的电子排布式可表示为 1s22s22p4 2 轨道表示式一般用小圆圈表示一个确定的 用 或 来区别 不同的电子 如基态氧原子的轨道表示式可表示为 原子轨道 自旋状态 想一想2 电子层数越大 能级的能量一定越高 对吗 提示 不对 因为能级有交错现象 如4s能量低于3d能量 三 价电子1 价电子为与化学性质密切相关的 原子轨道上的电子 2 为了便于研究化学性质与核外电子的关系 人们常常只表示出原子的 排布 如铁原子价电子排布为 外层 价电子 3d64s2 想一想3 价电子是指原子的最外层电子吗 提示 不一定 价电子决定了元素的化学性质 在主族元素中价电子为最外层电子 但过渡元素价电子还包括次外层的部分电子 如铁价电子为3d与4s上的电子 自主体验1 基态原子的核外电子排布的原则不包括 a 能量守恒原理b 能量最低原则c 泡利不相容原理d 洪特规则 解析 选a 基态原子的核外电子排布必须遵循能量最低原则 泡利不相容原理 洪特规则 能量守恒原理与此无关 2 下列价电子的排布式中 正确的是 双选 a 铜 3d94s2b 钙 3d2c 钠 3s1d 铁 3d64s2 解析 选cd 一般的核外电子排布式的书写正误判断的题目主要就是对洪特规则和能量最低原则的考查 遇到这类题目时可以首先看是否符合这两个依据 铜 3d94s2的3d能级不满足洪特规则 应为3d104s1 钙 3d2不满足能量最低原则 应为4s2 3 根据下列叙述写出对应元素和基态原子核外电子排布式 1 次外层d轨道全空 最外层有一个4s电子 2 某元素 3价离子和氩原子的电子排布相同 3 某元素 3价离子的3d轨道半充满 解析 解此题的关键首先是要推断出3个元素的种类 再写出其核外电子排布式 1 具有 n 1 d0ns1排布的元素是 a族元素 2 该元素是sc 3 该元素是fe 答案 1 k 1s22s22p63s23p64s1 2 sc 1s22s22p63s23p63d14s2 3 fe 1s22s22p63s23p63d64s2 探究导引1写出氮原子的2p轨道的电子排布式和轨道表达式 提示 探究导引2为什么钙原子的核外电子排布是2 8 8 2而不是2 8 9 1 提示 由于能级交错现象 ca原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2 要点归纳1 能量最低原则电子尽量先占有能量低的轨道 然后进入能量高的轨道 使整个原子的能量处于最低状态 1 基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序 2 能级相同时 电子层数愈大 原子轨道能量愈高 如e3p e2p 3 电子层相同时 不同能级之间的能量关系 如e3d e3p e3s 4 电子层 能级不同时 原子中的价电子在外层分布时存在原子轨道能级交错现象 如e4s e3d e4p e5s e4d e5p 2 泡利不相容原理一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 如2s轨道上的电子排布为 不能为 3 洪特规则 1 原子核外电子在能量相同的轨道上排布时 将尽可能分占不同的原子轨道并且自旋方向相同 这样整个原子的能量最低 如2p3的电子排布为 不能为 2 洪特规则特例 能量相同的原子轨道在全充满 如p6和d10 半充满 如p3和d5 和全空 如p0和d0 状态时 体系的能量较低 原子较稳定 即时应用1 下列原子或离子的电子排布式正确的是 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 解析 根据核外电子排布规律知 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1s22s22p6 中m层电子排布没有遵循洪特规则 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 正确的应为 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 1s22s22p63s23p63d54s1 和 正确 违反泡利不相容原理 所以应为答案 探究导引1书写电子排布式时 其书写顺序的依据是什么 提示 按电子层数由少到多 能级由低到高 而不是按电子的填充顺序 探究导引2电子排布式和轨道表达式 哪种书写方式更能直观形象地反映电子的运动状态 提示 轨道表达式 要点归纳 即时应用2 下列微粒的核外电子的表示方法中正确的是 解析 选a a表示碳原子的轨道表示式 正确 b不符合洪特规则 正确的cr原子的价电子排布式为3d54s1 fe2 是铁原子失去最外层2个电子形成的 其电子排布式是1s22s22p63s23p63d6 1 x元素是非金属元素 其原子中有3个未成对电子 轨道的最高能级是3p 则该原子的电子排布式是 2 某元素的原子基态时有6个电子处于3d轨道上 则该元素的原子序数为 该元素原子的d轨道上的未成对电子有 个 3 某元素的基态原子失去3个电子后 它的3d轨道内电子恰好半充满 该元素的原子序数为 其离子的电子排布式为 思路点拨 完成此问题的关键 1 熟记能级顺序 2 原子失电子总是先失去最外层上的电子 解析 1 根据题意 原子中有3个未成对电子 轨道的最高能级是3p 所以该原子价电子排布为3s23p3 则该原子的电子排布式是1s22s22p63s23p3 2 根据能级交错现象 既然3d轨道上有6个电子 那么4s轨道上应该是全充满状态 有2个电子 则该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2 可见该元素的原子序数为26 d轨道有5个等价轨道 它上面有6个电子 根据泡利不相容原理和洪特规则 其d轨道上的未成对电子应为4个 3 当基态原子失去3个电子后 使3d轨道半充满 即为5个电子 所以该原子的价电子排布应为3d64s2 该基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2 原子序数为26 其离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5 答案 1 1s22s22p63s23p3 2 264 3 261s22s22p63s23p63d5 名师点睛 1 书写电子排布式时要多体会能级交错现象和洪特规则的三个特例 全空 全充满和半充满 2 书写时要看清要求 有a b c d e五种元素 它们的核电荷数依次增大 且都小于20 其中a为非金属元素 a和e属同一族 它们原子的最外层电子排布式为ns1 b和d也属同一族 它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍 c原子最外层上电子数等于d原子最外层上电子数的一半 请回答下列问题 1 a是 b是 c是 d是 e是 2 由这五种元素组成的一种化合物是 写化学式 写出该物质的一种主要用途 3 写出c元素基态原子的电子排布式 4 用轨道表示式表示d元素原子的最外层电子排布 思路点拨 解决此题关键要弄清 1 原子结构与电子排布的关系 2 原子结构与元素周期表的关系 解析 b和d属同一族 它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍 所以可得b d的最外层电子排布式为ns2np4 所以b为氧元素 d为硫元素 而a和e属同一族 它们原子的最外层电子排布式为ns1 且a的原子序数小于b e的原子序数大于d 所以a为氢元素 e为钾元素 c原子最外层上电子数等于d原子最外层上电子数的一半 所以c的最外层电子排布式为3s23p1 即c为铝元素 答案 1 hoalsk 写元素名称也可 2 kal so4 2 12h2o净水剂 其他合理答案也可 3 1s22s22p63s23p1 4 基态原子核外电子排布的应用 经典案例 a d e g是元素周期表中前20号元素 原子序数依次增加 其中a d同周期 d e同主族 四种元素的原子结构有如下特点 g原子的价电子数是a原子价电子数的2倍 d原子最外层p轨道上的电子数与g原子的电子层数相同 e原子中未成对电子数与g原子最外层电子数相等 根据以上叙述回答下列问题 1 分别写出a d e g的基态原子的电子排布式 2 由上述部分元素形成的一种水合物在医疗上有重要应用 它是 解析 已知d e同主族 e的原子序数大于d d原子最外层p轨道上有电子 说明d位于第2周期 e位于第3周期 则e原子中未成对的电子数可能为1 3 根据条件 e原子中未成对电子数与g原子最外层电子数相等 以及 g原子的价电子数是a原子价电子数的2倍 可知 e原子中未成对电子数为2 g原子的最外层电子数 价电子数 为2 a原子的价电子数为1 因为g的原子序数大于e