鲁科版选修三 第1章 第2节 第1课时　基态原子的核外电子排布 课件（49张）.pptx

第1章第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 1 了解基态原子的核外电子在原子轨道上的排列顺序 2 掌握基态原子的核外电子排布规律 会书写1 36号元素基态原子的核外电子排布和价电子排布 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 目标导航 基础知识导学 重点难点探究 随堂达标检测 栏目索引 1 能量最低原则 1 能量最低原理基态原子的核外电子在各个原子轨道上的排布方式应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 1s 2s 2p 5p 6s 这是从实验得到的一般规律 适用于大多数基态原子的核外电子排布 一 基态原子核外电子排布原则 基础知识导学 答案 最低 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 答案 2 泡利不相容原理一个原子轨道中最多只能容纳个电子 并且这两个电子的自旋方向必须 或者说一个原子中不会存在个量子数完全相同的电子 3 洪特规则对于基态原子 电子在能量相同的轨道上排布时 应尽可能分占 并且自旋方向 两 相反 四 轨道 不同 相同 答案 议一议1 根据基态原子核外电子排布原则思考 1 为什么每个电子层最多容纳2n2个电子 答案各电子层上的能级数目 电子层序数n 根据泡利不相容原理 每个原子轨道最多只能容纳2个电子 所以每个电子层最多容纳2n2个电子 2 为什么原子核外最外层的电子不超过8个 次外层不超过18个电子 答案由于e nd e n 1 s 当ns和np轨道电子排满时 多余的电子不是填写入nd轨道 而是首先填入 n 1 s轨道 因此最外层电子数不可能超过2 6 8 同理次外层由 n 1 s n 1 p n 1 d组成 所容纳的电子数不大于2 6 10 18 答案 2 指出下列核外电子排布的书写分别违背了什么原则 1 2p轨道上有3个电子的原子 答案违背了洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时 原子中的电子总是优先单独占据一个轨道 且自旋方向相同 2 2p轨道上有2个电子的原子 答案违背了洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时 原子中的电子总是优先单独占据一个轨道 且自旋方向相同 答案 3 4s轨道上有2个电子的原子 答案违背了泡利不相容原理 一个原子轨道最多只容纳两个电子 而且这两个电子的自旋方向相反 4 3d轨道上有8个电子 答案违背了泡利不相容原理 一个原子轨道最多只容纳两个电子 而且这两个电子的自旋方向相反 二 基态原子核外电子排布的表示方法 答案 1 电子排布式可简单写为nlx 其中n为主量子数 x为电子数 角量子数l用其所对应的符号表示 如li原子的电子排布式为 al原子的电子排布式为 2 轨道表示式用小圆圈 或方框 短线 表示一个给定量子数n l m的原子轨道 并用 或 区别自旋状态不同的电子 如基态o原子的轨道表示式为 或 1s22s1 1s22s22p63s23p1 答案 议一议1 元素周期表中钠的电子排布式写成 ne 3s1 方括号里的符号是什么意义 模仿写出8号 14号 26号元素的电子排布式 答案方括号里符号的意义是稀有气体元素原子的结构 表示该元素前一周期的稀有气体元素原子的电子排布结构 o he 2s22p4 si ne 3s22p2 fe ar 3d64s2 2 电子排布式的书写顺序与核外电子填充轨道的顺序一定相同吗 答案不一定相同 电子排布式的书写顺序为按电子层由里到外和s p d的顺序 而核外电子填充轨道的顺序是按照基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序 即1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 答案 1 洪特规则特例 1 内容 能量相同的原子轨道在 如p6和d10 如p3和d5 和 如p0和d0 状态时 体系的能量较低 原子较稳定 2 举例 写出下列基态原子的电子排布式 cr cu 三 19 36号元素的基态原子的核外电子排布 全充满 半充满 全空 1s22s22p63s23p63d54s1 1s22s22p63s23p63d104s1 答案 2 价电子 1 定义 与元素的密切相关的轨道上的电子 称为价电子 2 规律 主族元素价电子数主族族序数 3 举例 写出下列基态原子的价电子元素的排布式 na cl fe 化学性质 外层 等于 3s1 3s23p5 3d64s2 返回 答案 议一议1 所有元素的价电子数都等于其原子的最外层电子数吗 答案不一定等于 价电子是指与元素化学性质有密切关系的电子 主族元素的价电子就是元素原子的最外层电子 过渡元素的价电子不仅是最外层电子 还包括次外层电子 某些元素的倒数第3层电子也是价电子 如铁原子3d轨道上的电子也能参与化学反应 也属于价电子 2 为什么fe3 的稳定性强于fe2 答案基态铁原子的价电子排布式为3d64s2 当失去4s轨道上的2个电子时变成fe2 fe2 价电子排布式为3d6 而fe3 的价电子排布式为3d5 3d轨道为半充满稳定结构 一 基态原子核外电子排布原则 重点难点探究 1 能量最低原则基态原子按能量顺序1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 即按ns n 2 f n 1 d np顺序排布 能量高低 ns np nd nf 1s 2s 3s 2p 3p 4p 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2s2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各个原子轨道上排布时 将尽可能分占不同的原子轨道 且自旋方向相同 这样整个原子的能量最低 如2p3轨道上的电子排布为 不能为或 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 如cr 3d54s1 不能为3d44s2 cu 3d104s1 不能为3d94s2 基态原子核外电子排布必须同时符合核外电子排布三原则 关键提醒 例1下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是 填序号 下同 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 ca2 1s22s22p63s23p6 f 1s22s23p6 p原子的最外层电子轨道表示式为 cr 1s22s22p63s23p63d44s2 fe 1s22s22p63s23p63d64s2 o sc 1s22s22p63s23p63d3 ti 1s22s22p63s23p10 解析答案 不正确 违反泡利不相容原理 正确的应为 不正确 违反了洪特规则 电子在能量相同的原子轨道上排布时 应尽可能分占不同的轨道 而且自旋方向相同 正确的应为 解析 正确 不正确 违反了能量最低原则 2s轨道后应排2p轨道 而不是3p轨道 正确的应为1s22s22p6 不正确 违反洪特规则 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 解析答案 不正确 违反了能量最低原则 应先排4s轨道 再排3d轨道 正确的应为1s22s22p63s23p63d14s2 不正确 违反了泡利不相容原理 3p共有三个轨道 最多只能排6个电子 答案 过渡元素阳离子的电子排布看作是在原子电子排布的基础上 由外层向内层的顺序失去相应数目的电子 不能先失电子再按电子排布原则排布电子 如cr3 的价电子排布为3d3而不是3d14s2 解题反思 解析答案 变式训练1在能量相同的d轨道中电子排布成 而不排布成 最直接的依据是 a 能量最低原则b 泡利不相容原理c 原子轨道能级图d 洪特规则 解析洪特规则是指当电子排布在同一能级的不同轨道时 原子中的电子总是优先单独占据一个轨道 且自旋方向相同 d 解题反思 书写基态原子的轨道表示式时 要兼顾三条原则 不能顾此失彼 防止出现以下错误 1 违反泡利不相容原理 2 违反洪特规则 或 3 违反能量最低原则 二 基态原子核外电子排布方法 1 原子核外电子排布表示方法 2 电子排布式的书写 1 简单原子的电子排布式的书写按照基态原子核外电子排布顺序将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中 如 6c 1s22s22p2 19k 1s22s22p63s23p64s1 2 复杂原子的电子排布式的书写先按能量最低原理从低到高排列 然后将同一层的电子移到一起 如26fe 先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6 然后将同一层的排列一起 即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2 3 特殊原子的电子排布式如24cr 先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d4 因3d5较3d4稳定 因此需要将4s2的一个电子调整到3d能级 得1s22s22p63s23p64s13d5 再将同一层的排到一起 即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1 3d5 4s1均为半充满 稳定 29cu 先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d9 因3d10比3d9更稳定 因此需要将4s2的一个电子调整到3d能级 得1s22s22p63s23p64s13d10 3d10为全充满 稳定 4s1为半充满 稳定 再将同一层的排到一起 即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1 4 简化电子排布式的书写为避免电子排布式书写繁琐 可把内层电子排布达到稀有气体结构的部分用相应稀有气体的元素符号外加 表示 如s ne 3s23p4 ca ar 4s2 fe ar 3d64s2 ge ar 3d104s24p2 5 简单离子电子排布式的书写先写原子的电子排布式 然后再得失电子 例如 o2 的电子排布式 先写o原子的电子排布式为1s22s22p4 再得2个电子知o2 的电子排布式为1s22s22p6 fe3 的电子排布式 先写fe原子的电子排布式为 ar 3d64s2 再失去3个电子 由外层向里层失去电子 得到fe3 电子排布式为 ar 3d5 而不能先失去3个电子 再按轨道能量顺序写成 ar 3d34s2 3 电子排布式书写中的典型错例 1 3d与4s书写顺序颠倒 1s22s22p63s23p64s23d6 1s22s22p63s23p63d64s2 电子排布按能量由低到高顺序 电子排布式书写按电子层数由小到大 能级由低到高顺序 如 fe 2 违背洪特规则 1s22s22p63s23p63d44s2 1s22s22p63s23p63d54s1 如 cr 3d94s2 3d104s1 cu 3 简化电子排布式 na 3s1 ne 3s1 如 na ar 4s24p5 ar 3d104s24p5 br 中应为该元素上一周期的稀有气体元素 相关视频 例2按要求写出电子排布式 原子结构示意图或轨道表示式 1 基态ni原子的电子排布式 解析答案 解析ni的原子序数为28 根据核外电子填充顺序和能量最低原则 泡利不相容原理可知基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或 ar 3d84s2 1s22s22p63s23p63d84s2或 ar 3d84s2 2 基态cu 的电子排布式 解析基态cu原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1 失去1个电子所得cu 的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或 ar 3d10 1s22s22p63s23p63d10或 ar 3d10 3 基态p原子的价电子排布式 解析答案 解析p原子最外层为第3层 且有5个电子 所以其价电子排布式为3s23p3 3s23p3 4 fe原子结构示意图 解析fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2 原子结构示意图为 解析答案 5 17cl的轨道表示式 解析cl的电子排布式为1s22s22p63s23p5 轨道表示式为 6 第4周期中最外层仅有1个电子的所有基态原子的电子排布式 解析第4周期最外层只有1个电子的最外层电子排布式为4s1 此时3s 3p应已填满 3d轨道可能全空 半充满或全充满 即其电子排布式为 ar 4s1 ar 3d54s1 ar 3d104s1 ar 4s1 ar 3d54s1 ar 3d104s1 解题反思 1 书写电子排布式时 不是按电子排布顺序书写 而是按电子层顺序 同一电子层按能级顺序连在一起 2 离子电子排布式书写时 先写原子的电子排布式 然后再得失电子 3 基态原子失电子时 由外层向里层 同层则按能级由高到低顺序失电子 变式训练2下列基态原子的价电子排布式中 正确的是 a 3d94s2b 3d44s2c 4s25p3d 3d74s2 解析答案 解析根据电子填入轨道的顺序和核外电子的排布规律 a应为3d104s1 b应为3d54s1 c应为4s24p3 d正确 d 返回 价电子排布式 只表示与元素的化学性质相关的价电子排布式 主族元素的最外层电子排布式为价电子排布式 第4周期元素的价电子排布式为3d和4s上的电子排布式 解题反思 解析对于基态原子 电子在能量相同的轨道上排布时 将尽可能分占不同的轨道并自旋方向相同 若将p原子的电子排布式写成1s22s22p63s23p3p 它违背了洪特规则 1 若将p原子的电子排布式写成1s22s22p63s23p3p 它违背了 a 能量守恒原理b 泡利不相容原理c 能量最低原则d 洪特规则 d 随堂达标检测 1 2 3 解析答案 4 5 6 2 以下表示氦原子结构的化学用语中 对电子运动状态描述最详尽的是 d 解析答案 b c 1s2d 1 2 3 4 5 6 解析a项只能表示最外层电子数 b项只表示核外的电子分层排布情况 c项具体到各能层的电子数 而d项包含了电子层数 能级数以及轨道内电子的自旋方向 故该项正确 3 以下核外电子的表示方法中 能表示该原子处于能量最低状态的是 d 解析答案 解析a不符合洪特规则 2p轨道上的3个电子分占三个轨道时能量最低 b为f 的轨道表示式 c中fe原子序数为26 而不是25 1 2 3 4 5 6 c fe ar 3d54s2d cu ar 3d104s1 4 下列各原子或离子的电子排布式错误的是 a k 1s22s22p63s23p6b f 1s22s22p5c s2 1s22s22p63s23p4d ar 1s22s22p63s23p6 c 解析答案 解析根据泡利不相容原理和能量最低原则 s2 是在原子得2个电子后形成的稳定结构 所以第3电子层中的电子排布式为3s23p6 1 2 3 4 5 6 5 回答下列问题 1 各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的二倍 支持这一结论的理论是 填字母 下同 a 构造原则b 泡利不相容原理c 洪特规则d 能量最低原则 b 解析根据泡利不相容原理 每个原子轨道中最多能容纳2个自旋状态相反的电子 所以每个能级最多能容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍 选项b符合题意 解析答案 1 2 3 4 5 6 2 下列3d轨道的轨道表示式正确的是 b 解析a d中同一原子轨道内电子的自旋方向相同 违反了泡利不相容原理 c中有空轨道 违反了洪特规则 解析答案 1 2 3 4 5 6 3 下列原子的价电子排布式 或价电子轨道表示式 中 哪一种状态的能量较低 试说明理由 氮原子 a b 钠原子 a 3s1b 3p1 铬原子 a 3d54s1b 3d44s2 碳原子 a b 解析答案 1 2 3 4 5 6 解析据洪特规则 电子在能量相同的各个轨道上排布时尽可能分占不同的原子轨道 且自旋方向相同 故 选b 选a 据能量最低原则 核外电子先占有能量低的轨道 再占有能量高的轨道 中由于s轨道的能量低于p轨道的 故选a 中a项的d5为半充满状态 为相对稳定的状态 b项不是 所以选a 1 2 3 4 5 6 答案 b a中原子的价电子排布违反了洪特规则 a b中原子的价电子排布违反了能量最低原则 a b中原子的价电子排布违反了能量最低原则 a b中原子的价电子排布违反了洪特规则 6 按要求填空 1 写出下列基态原子或基态离子的电子排布式 b v ga ge n3 ni2 cr3 mn2 1 2 3 4 5 6 1s22s22p63s23p63d104s24p2或 ar 3d104s24p2 1s22s22p1或 he 2s22p1 1s22s22p63s23p63d34s2或 ar 3d34s2 1s22s22p63s23p63d104s24p1或 ar 3d104s24p1 1s22s22p63s23p63d5或 ar 3d5 1s22s22p6或 he 2s22p6 1s22s22p63s23p63d8或 ar 3d8 1s22s22p63s23p63d3或 ar 3d3 答案 2 2p轨道上最多只能排布6个电子 其依据的规律是 1 2 3 4 5 6 解析泡利不相容原理是指每个原子轨道最多容纳两个电子 且自旋方向相反 2p有3个轨道 最多容纳6个电子 泡利不相容原理 解析答案 1 2 3 4 5 6 3 氧元素基态原子核外未成对电子数为 个 写出3p轨道上只有2个未成对电子的元素符号 m层上有2对成对电子的原子最外层共有 种不同运动状态的电子 解析o原子核外有8个电子 其基态原子核外电子排布为1s22s22p4 4个电子在3个轨道中排布 故未成对的电子个数是2个 3p轨道上只有2个未成对电子的价电子排布为3s23p2或3