高中化学 第1章 第1节 第1课时 能层与能级 构造原理课件 新人教版选修3.ppt

成才之路 化学 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 原子结构与性质 第一章 本专题的主要内容 现代原子结构理论中的一些基本知识 描述核外电子运动的 电子层 原子轨道 电子自旋 的概念 核外电子排布规律 能量最低原理 泡利不相容原理 和 洪特规则 用电子排布式和轨道表示式表示原子核外电子排布 原子核外电子排布的周期性 元素第一电离能的周期性变化和元素电负性的周期性变化 学习时应注意 1 把握电子排布规律 通过书写一些元素 如n o mg等 原子的电子排布式 加深对泡利不相容原理和洪特规则的理解 2 熟悉元素的第一电离能与元素金属性或非金属的关系 更要注意第一电离能的特例 通过本专题的学习 使学生进一步感受和体验到化学家研究和认识物质的科学方法 培养学生的科学思维 如 科学实验 科学假说 科学推理 科学归纳 和 科学抽象 等 第一节原子结构 第一章 第1课时能层与能级构造原理 第一章 每当夜幕降临 我们都会看到五光十色的霓虹灯将城市的夜景装扮得分外美丽 盛大节日时 我们常能观赏到五彩斑斓的焰火将都市的夜空点缀得绚丽夺目 此时你是否想过 这番美景是如何产生的 为什么会产生各种颜色的光呢 宝石 一向以它的绚丽多彩而博得人们的喜爱 它为什么会如此多彩呢 通过化学分析和光谱鉴定发现 使宝石五彩缤纷的是金属 由于它们所含的金属量有多有少 而且有的只含有一种金属 有的含有几种金属 因此颜色也就各不相同 像红宝石和墨绿宝石中 都含有金属铬 翠绿色的土耳其玉里含有铜 朱月色的红玛瑙里面含有铁 这些藏在宝石内部的金属的化合物 吸收了光线里的一部分色素光 把其余的色光反射出来 所以 太阳光谱的颜色都在各种宝石的身上互相替换着 有些宝石的颜色 还跟它们的原子排列有关 青金石的蓝色 翠榴石的黄绿色 就是由它们结晶内部各个原子的分布规律决定的 那么 构成宝石的金属核外电子排布有何特点呢 学习目标 氮 氢 稀有气体 非金属 金属 锂 氦 氢 2 能层与能级 1 能层 含义 多电子原子的核外电子的能量是 的 分类依据 按电子的 差异 可以将核外电子分成不同的能层 原子核外每一能层最多容纳的电子数 从低到高依次为 2 能级 多电子原子中 同一能层的电子 按 的差异 分成不同的能级 不同 能量 2 8 18 32 50 能量 3 构造原理与电子排布式 1 构造原理随着原子 的递增 原子核每增加一个 核外便增加一个 电子是按一定的 填充的 填满一个能级再填一个新能级 2 电子排布式是指用数字在能级符号的 标明该能级上排布的电子数的式子 根据构造原理 只要已知原子序数 即可写出几乎所有 原子的 如 为na原子的电子排布式 核电荷数 质子 电子 能级顺序 右上角 基态 电子排布 1s22s22p63s1 自主探究 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 提示 每一能层最多容纳的电子个数是2n2个 n代表能层 3 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 不同能层中的相同类型的能级中所容纳的电子数是相等的 s p d f 能级容纳的电子数依次为1 3 5 7 的2倍 即2 6 10 14 个 4 能层越大 能级的能量越高 对吗 提示 1 从构造原理示意图中可以看出能级的能量高低除了符合e ns e 4s e 4d e 5s e 5d e 6s e 6d e 7s e 4f e 5p e 4f e 6s 等 教材点拨 2 不同能层中各能级之间的能量大小关系 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 能级表示方法及各能级所能容纳的最多电子数 提示 能级数与能层序数的关系 在任一能层中 能级数 能层序数 在第n层中 能级能量的顺序是e ns e np e nd e nf 任一能层的能级总是从s能级开始 该层包括的能级数等于该层序数 即第一能层只有1个能级 1s 第二能层有2个能级 2s和2p 第三能层有3个能级 3s 3p和3d 以此类推 但最多只有4个能级 以s p d f排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1 3 5 7的二倍 即2 6 10 14 典例透析 1 2014 经典习题选萃 下列说法正确的是 a 第三能层有s p共2个能级b 3d能级最多容纳5个电子c 第三能层最多容纳8个电子d 无论是哪一能层的s能级最多容纳的电子数均为2个 解析 每一能层包含的能级数等于该能层的序数 故第三能层有s p d三个能级 a错 s d能级最多容纳的电子数分别是2 10 故b错 d正确 每一能层最多容纳的电子数为2n2 第三能层最多容纳18个电子 故c错 答案 d 变式训练 点评 要熟记以下规律 能级数目 能层序数 n 原子轨道数目 能层序数的平方 n2 最多容纳的电子数 能层序数的平方的2倍 2n2 教材点拨 图中每个小圆圈表示一个能级 每一行对应一个能层 各圆圈间连接线的方向表示随核电荷数递增而增加的电子填入能级的顺序 提示 原子核外电子排布构造易记图 ns n 2 f n 1 dnp7s5f6d7p6s4f5d6p5s4d5p4s3d4p3s3p2s2p1s自左往右 自下而上 依次填充 2 不同能级能量关系 1 在每一个能层中 能级符号顺序为ns np nd nf n代表能层 能量依次升高 即在第n层中 能级符号的顺序是e ns e np e nd e nf 2 不同能层 能级符号相同 n越大 能量越高 如1s 2s 3s 4s 3 能级交错能级交错指电子层数较大的某些能级的能量反而低于电子层数较小的某些能级的能量的现象 如 3d 4p 4f 5d 6p 一般规律为 n 3 f n 2 d n 1 p ns 决定原子的核外电子排布时 最根本的是考虑整个原子的能量最低 而不是只看能级的能量高低 3 利用构造原理书写原子核外电子排布式用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数 这就是电子排布式 如7n 1s22s22p3 12mg 1s22s22p63s2 16s 1s22s22p63s23p4 根据构造原理 由原子序数就可以写出几乎所有元素原子的电子排布式 1 简单原子的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能级中 如 6c 1s22s22p210ne 1s22s22p617cl 1s22s22p63s23p519k 1s22s22p63s23p64s1 2 复杂原子的电子排布式对于较复杂的电子排布式 应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 然后将同一层的排到一起 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为半充满稳定 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为全充满稳定 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 提示 书写电子排布式时 能层低的能级要写在左边 不能按填充顺序写 4 利用构造原理书写简易电子排布式为了方便 常把内层已达到稀有气体的电子层结构的部分写成 原子实 用稀有气体符号外加方括号来表示 如k 1s22s22p63s23p64s1 其中1s22s22p63s23p6看作 ar 原子实 故k的电子层结构可表示为 ar 4s1 其中 ar 代表ar的核外电子排布结构 即1s22s22p63s23p6 再如fe的简化电子排布式为 ar 3d64s2 典例透析 解析 根据构造原理 各能级能量由低到高的顺序为1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s a项和d项正确顺序为e 4f e 5s e 3d e 4s 对于不同能层的相同能级 能层序数越大 能量越高 c项的正确顺序为e 4s e 3s e 2s e 1s 答案 b 点评 解答该类题目的关键是熟练掌握核外电子排布的构造原理 明确电子填入能级的先后顺序 只要4p能级有电子 则3d能级一定全充满 当电子按构造原理填入能级时 在写电子排布式时要按能层序数大小依次排列 如铁等的电子排布式 2 2014 经典习题选萃 比较下列多电子原子的不同能级能量高低 1 1s 3d 2 3s 3d 3p 3 2p 3p 4p 解析 1 相同能层上不同能级能量的高低为 ns np nd nf 2 不同能层上符号相同的能级能量的高低为 1s 2s 3s 4s 答案 1 1s 3d 2 3s 3p 3d 3 2p 3p 4p 点评 当比较不同能层 不同能级的能量的高低时 要注意能级交错现象 变式训练 3 1 写出下列原子的电子排布式 11na 16s 34se 20ca 26fe 30zn 2 x元素的 1价阳离子的核外电子排布与氩原子相同 则x元素的原子核外电子的电子排布式为 解析 1 根据原子核外电子排布所遵循的原理书写原子的电子排布式 同时应注意从3d能级开始出现 能级交错 现象 2 氩原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6 故x原子一定失去4s轨道上的一个电子形成阳离子 则x应为k 答案 1 1s22s22p63s1 1s22s22p63s23p4 1s22s22p63s23p63d104s24p4 1s22s22p63s23p64s2 1s22s22p63s23p63d64s2 1s22s22p63s23p63d104s2 2 1s22s22p63s23p64s1或 ar 4s1 点评 根据构造原理书写原子的电子排布式时 能级按照能层的顺序排列 不能按照能量高低的顺序排列 如fe的电子排布式易错写成1s22s22p63s23p64s23d6 第 1 小题中的电子排布式也可能用简化的电子排布式来表示 1 2014 宁波北仑区测试 下列对不同时期原子结构模型提出的时间排列正确的是 电子分层排布模型 葡萄干布丁 模型 量子力学模型 道尔顿原子学说 核式模型a b c d 解析 阴极射线的发现 粒子散射实验 氢原子光谱的发现和研究 对揭示原子内部结构的奥秘具有极为重要的作用 道尔顿 汤姆生 卢瑟福 玻尔等人提出的原子结构模型对人类探索物质结构作出了巨大的贡献 原子结构模型的演变过程可以表述为 道尔顿原子学说 汤姆生 葡萄干布丁 模型 卢瑟福核式模型 玻尔电子分层排布模型 量子力学模型 答案 c 2 2014 河南实验中学月考 宇宙中最多的元素是 a hb oc hed n 解析 氢是宇宙中最丰富的元素 约占宇宙原子总数的88 6 氮约为氢原子数的1 8 它们合起来约占宇宙原子总数的99 7 以上 答案 a 点评 不要混淆了宇宙中元素的含量与地壳中元素的含量 3 2014 武汉联考 下列原子或离子的电子排布式中正确的是 a b 1s22s3b k ar 4s1c se 1s22s22p63s23p64s23d1d s2 1s22s22p63s23p4 解析 根据各能级能够容纳最大电子数目规律2n2 2s能级最多容纳2个电子 故a不正确 k原子核外有19个电子 电子排布式为1s22s22p63s23p64s1 可简化为 ar 4s1 b正确 在书写电子排布式时 能层低的能级要写在左边 不能按填充顺序写 21se电子排布式中 4s23d1 部分错误 正确写法为 3d14s2 故c不正确 s原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4 则s2 的电子排布式应为1s22s22p63s23p6 d不正确 答案 b 4 2014 郑州质检 已知三种微粒 原子或离子 的电子排布式如下 11x 1s22s22p619y 1s22s22p63s23p620z 1s22s22p63s23p6若将上述三种微粒归为同一类 下列微粒中也可归为此类的是 解析 本题主要考查电子排布式和原子 离子的结构示意图 分析原子核内的质子数和电子排布式之间的关系可知 三种微粒都是金属阳离子 分析a d四个选项中微粒结构示意图的核电荷数和核外电子排布的关系可知 a和d是原子 b是阴离子 c是金属阳离子 答案 c 点评 原子 离子的核外电子排布均可用电子排布式 结构示意图表示 可根据核电荷数和核外电子数的大小关系判断微粒是原子还是离子 5 2014 黄石质检 若某原子的外围电子排布式为4d15s2