鲁科版选修3 第1章第2节 原子结构与元素周期表（第1课时） 学案.doc

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学习目标定位1.了解基态原子的核外电子在原子轨道上的排布顺序。2.掌握基态原子的核外电子排布规律，会书写136号元素原子的核外电子排布式和轨道表示式。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。一、基态原子的核外电子排布原则1原子核外电子排布的轨道能量顺序设想从氢原子开始，随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按下图所示的轨道能量顺序进行填充：观察分析上图，讨论回答下列问题：(1)在多电子原子中，电子进入能级的先后应遵循的原则是什么？答案能量最低原则。电子最先排布在能量低的轨道上，然后依次排布在能量较高的轨道上。(2)多电子原子核外电子排布是否完全遵循电子层的顺序？答案从第三电子层开始各轨道不完全遵循电子层顺序，产生了轨道能量交错排列，即产生“能级交错”现象。(3)轨道的能量高低主要是由哪些因素决定的？答案各轨道的能量由电子层序数和轨道类型共同决定，各轨道的能量高低顺序，符合ns(n2)f(n1)d的是()a氮原子：b钠原子：3s13p1c铬原子：3d54s13d44s2d碳原子：答案a解析a项，据洪特规则，对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同，故能量；b项，由于3s轨道能量低于3p轨道，故能量；c项，d5为半充满状态，为相对稳定状态，故能量；d项，据洪特规则，对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同，故能量。二、原子核外电子排布的表示方法1电子排布式(1)价电子定义：与元素的化学性质密切相关的外层轨道上的电子，称为价电子。规律：主族元素价电子数等于主族族序数。(2)按要求填表：电子排布式价电子排布式s1s22s22p63s23p43s23p4ca1s22s22p63s23p64s24s2fe1s22s22p63s23p63d64s23d64s2cu1s22s22p63s23p63d104s13d104s1ge1s22s22p63s23p63d104s24p24s24p22.轨道表示式(1)用一个小圆圈(或方框)表示一个原子轨道，在圆圈(或方框)内用箭头“”或“”标明原子核外电子排布的式子称为轨道表示式。以铝原子为例，轨道表示式中各符号、数字的意义为(2)写出下列原子的轨道表示式：o：；na：。(3)在轨道表示式中也可以用方框表示一个原子轨道，如na：。3原子结构示意图(1)原子结构简(示意)图：圆圈内数字表示质子数，弧线表示电子层，弧线内数字表示该电子层中的电子数。(2)写出下列原子或离子的结构示意图：k：；fe：；mg2：；cl：。1.主族元素原子的最外层电子称为价电子。过渡元素原子的价电子一般包括最外层的s电子和次外层的d电子，有的还包括倒数第三层的f电子。2电子排布式书写注意问题(1)虽然电子排布是遵循能量最低原则的，但书写电子排布式时应按照电子层的顺序书写。如铁原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，而不写作1s22s22p63s23p64s23d6。(2)简化电子排布式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：ne3s23p4，ca：ar4s2，fe：ar3d64s2，ge：ar3d104s24p2。(3)离子的电子排布式原子转化为离子有两种情况：一是由原子失去电子转化为阳离子，失电子的顺序与电子填入的顺序有所不同，失电子时，首先失去的是最外电子层上的电子，同层则按能级由高到低失电子；二是由原子得到电子转化为阴离子，得到的电子填入原子轨道的顺序与基态原子电子的排布顺序相同。(4)特殊原子的电子排布式有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有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)和全空(如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。提醒元素原子的价电子排布式不一定是最外层的电子排布式，主族元素的价电子排布式是最外层电子排布式，过渡元素的最外层是价电子，但有的内层电子也是价电子，如fe原子价电子排布式为3d64s2。3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：_。(2)基态cu的电子排布式：_。(3)基态p原子的价电子排布式：_。 (4)zn原子结构示意图：_。(5)17cl的轨道表示式：_。(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：_。答案(1)1s22s22p63s23p63d84s2或 ar3d84s2(2)1s22s22p63s23p63d10或ar3d10(3)3s23p3(4)(5)(6)ar4s1、ar3d54s1、ar3d104s1解析(1)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 ar3d84s2。(2)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ar3d10。(3)p原子最外层为第三层，且有5个电子，所以其价电子排布式为3s23p3。(4)zn原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，原子结构示意图为。(5)cl的电子排布式为1s22s22p63s23p5，轨道表示式为。(6)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ar4s1、ar3d54s1、ar3d104s1。易错警示(1)电子排布式的书写顺序与核外电子进入轨道的顺序不同。电子排布式的书写顺序按电子层由里到外和s、p、d的顺序，而核外电子进入轨道的顺序按照基态原子在原子轨道上的排布顺序。(2)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。如cr(ar3d54s1)cr3(ar3d3)4下列基态原子的价电子排布式中，正确的是()a3d94s2 b3d44s2c4s25p3 d3d74s2答案d解析根据电子填入轨道的顺序和核外电子的排布规律， a项应为3d104s1; b项应为3d54s1；c项应为4s24p3；d项正确。易错警示(1)价电子排布式只表示与元素化学性质相关的电子排布式。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。(2)绝大多数元素原子核外电子的排布遵循电子填充顺序(构造原理)，136号元素中，cr和cu元素具有特殊性：cr：ar3d54s1，cu：ar3d104s1。(3)过渡元素电子排布式书写顺序与电子排布顺序不一致。1某基态原子核外共有6个电子，分布在k与l电子层上，在下列l层分布中正确的是()答案d解析a项错误，2s轨道应排满两个电子，且自旋方向相反；b项错误，2p轨道的两个电子自旋方向要相同；c项错误，2p轨道的两个电子应分占两个轨道，且自旋方向相同；d项正确，2p的3个轨道能量是相同的。2下列各原子或离子的电子排布式或轨道表示式表示正确的是()aca2：1s22s22p63s23p6bf：1s22s23p6cp：最外层电子轨道表示式为dcr：1s22s22p63s23p63d44s2答案a解析a项正确，符合核外电子排布规律；b项错误，由核外电子排布规律，电子排完2s后应排2p轨道而不是3p轨道，正确的应为1s22s22p6；c项错误，没有遵循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原子轨道且自旋方向相同，正确的应为；d项错误，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。3下列微粒的核外电子的表示方法中正确的是()a碳原子的轨道表示式：b磷原子价电子轨道表示式：c铬原子的价电子排布式：3d44s2dfe2的电子排布式：1s22s22p63s23p63d44s2答案a解析a项表示c原子的轨道表示式，正确；b项不符合洪特规则；c项不符合洪特规则特例，应为3d54s1；d项fe2应为fe原子失去4s上的两个电子，而不是失去3d上的两个电子，应为1s22s22p63s23p63d6。4已知元素x的原子最外层电子排布式为nsn1npn2，则x元素的原子序数为()a9 b10 c17 d18答案c解析n12，则n3，即最外层电子排布式为3s23p5，为氯元素。5下列轨道表示式所表示的元素原子中，能量处于最低状态的是()答案c解析要使各原子能量处于最低状态(即基态)，核外电子必须遵循三大原则进行排布。a项中2s轨道没有排满电子就排在了2p轨道上，显然能量不是最低的；b项中2p轨道上的电子排布不符合洪特规则，三个电子各占一个p轨道且自旋状态相同时，能量最低；c项中2p3为半充满状态，能量最低；d项中2p轨道未排满就排3s轨道，能量不是最低的。故正确答案为c。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：_；n3：_；ni2：_；ga：_；mn2：_；ge：_。(2)2p轨道上最多只能排布6个电子，其依据的规律是_。(3)氧元素基态原子核外未成对电子数为_个，写出3p轨道上只有两个未成对电子的元素符号_，m层上有两对成对电子的原子最外层共有_种不同运动状态的电子。(4)136号元素原子中未成对电子数为2的元素符号及价电子排布式：_。(5)x元素的价电子排布式是4s24p5，x元素的符号是_。(6)某元素的原子序数为33，该元素原子的价电子排布式为_，该元素原子核外有_个电子层，_个能级，_个原子轨道。(7)基态fe原子有_个未成对电子，fe3电子排布式为_。答案(1)1s22s22p11s22s22p6ar3d8ar3d104s24p1ar3d5ar3d104s24p2(2)泡利不相容原理(3)2si或s6(4)c：2s22p2；si：3s23p2；ge：4s24p2；o：2s22p4；s：3s23p4；se：4s24p4；ti：3d24s2；ni：3d84s2(5)br(6)4s24p34818(7)4ar3d5解析(1)b的核外有5个电子，电子排布式为1s22s22p1；n原子电子排布式为1s22s22p3，n原子得到3个电子所得n3的电子排布式为1s22s22p6；ni的原子序数为28，基态ni原子的电子排布式为ar3d84s2，所以ni2的电子排布式为ar3d8；ga位于第4周期a族，ga的价电子排布式为4s24p1，故ga的电子排布式为ar3d104s24p1；mn的原子序数为25，mn原子的电子排布式为ar3d54s2，故mn2的电子排布式为ar3d5；ge位于第4周期a族，ge的价电子排布式为4s24p2，所以ge的电子排布式为ar3d104s24p2。(2)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。(3)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两个。3p轨道上只有两个未成对电子的价电子排布为3s23p2或3s23p4，核外电子数为14或16，元素符号为si或s。m层上有2对成对电子的原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，最外层有6个电子，每个电子的运动状态不相同，所以共有6种不同运动状态的电子。(4)具有最外层为p2、p4、3d2、3d8结构的原子有2个未成对电子。符合条件的元素价电子排布式为2s22p2 、3s23p2 、4s24p2 、2s22p4、3s23p4、4s24p4、3d24s2 、3d84s2，分别为c