原子结构==结构化学

1、第一节 原子结构（第1课时）适用学科高中化学适用年级高中二年级适用区域鲁科版适用地区课时时长（分钟）60知识点原子的诞生；能级；能层；构造原理；电子排布式教学目标知识与技能：进一步认识原子核外电子的分层排布；知道原子核外电子的能层、能级分布及其能量关系；初步知道量子数的涵义；了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布；能用电子排布式表示常见元素（136号）原子核外电子的排布。过程与方法： 自主学习，培养学生自学的能力；活动探究，培养学生的归纳能力、比较能力。情感态度与价值观：从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，在抽象思维、理论分析的过程中逐步形成科学的价值

2、观。教学重点原子核外电子的能层与能级的分布；电子排布式的书写教学难点原子核外电子的能层与能级的分布；电子排布式的书写教学过程一、课堂导入我们已经知道，多电子原子的核外电子的能量是不同的。按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层，并用符号K、L、M、N、O、P、Q表示相应的第一、二、三、四、五、六、七能层。例如，钠原子有11个电子，分布在3个不同的能层上，第一能层2个电子，第二能层8个电子，第三能层1个电子。这些都是我们之前学习过的内容，今天我们将进一步学习原子的结构，解开原子结构的奥秘。二、复习预习 带学生复习回顾我们初中时学的原子结构示意图。 三、知识讲解考点1：基态与激发态及电子的跃

3、迁1、基态与激发态基态：处于最低能量的原子叫做基态原子。激发态：当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。如：碳原子的基态价电子排布式为2s22p2，而激发态价电子排布式为2s12p3,即1个2s能级上的电子跃迁到了2p能级上。2、基态与激发态的关系光谱形成原因：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光。光谱分类：a.吸收光谱：原子吸收光 b.发射光谱：原子释放光光谱分析：在现代化学中，利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素的分析方法 。注意：（1）电子跃迁与电子得失过程中的能量变化关系。即当基态原子电子跃迁到较高能级时要吸收能量，而激发态原子电子回落到较低能级时要释放

4、能量。 （2）电子跃迁是物理变化。（3）电子发生跃迁时，一般跃迁到相邻近的能量较高的原子轨道上，如2s电子跃迁到2p能级上。（4）激发态原子的能量比基态原子高。考点2：电子与和原子轨道（1）电子云：电子在原子核外空间一定范围内出现，可以想象为一团带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，所以人们形象的把它叫做电子云。 注意：核外电子的运动特征：体积小、质量轻、带负电、绕核转、运动快、测不准、距离不同、能量相异、描述几率。 (2)原子轨道：常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图成为原子轨道。 S电子的原子轨道是球形的，每个s能级都只有1个原子轨道，原子轨道的半径随能层序数n的增大

5、而增大。S能级的原子轨道图：P电子的原子轨道是纺锤形的，每个P能级有3个相互垂直的原子轨道，可以分别标记为npx、npy、npz。P能级的原子轨道图：注意：核外电子的运动特征：体积小、质量轻、带负电、绕核转、运动快、测不准、距离不同、能量相异、描述几率。考点3： 能层与能级 理论研究已经证明，原子核外每一能层所能容纳的最多电子数如下： 理论研究还证明，在多电子原子中，电子的排布分成不同的能层，同一能层的电子，还可以分成不同的能级。能层和能级的符号及所能容纳的最多电子数如下： 1、每个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf 2、任一能层，能级数=能层序数 3、s、p、d、f能级轨道数为1

6、、3、5、7 4、s、p、d、f可容纳的电子数依次是1、3、5、7的两倍考点4：原子构造提问：如果原子的核外电子完全按能层次序排布，填满一个能层再开始填下一个能层。那么，钾原子的电子排布为什么不是2、8、9，而是2、8、8、1呢？科学家归纳大量的光谱事实得出如下结论：电子大多是按下图所示的能级顺序填充的，填满一个能级再填一个新能级。这种规律称为构造原理。考点5：基态原子核外电子排布的表示1、排布依据(1)能量最低原理：基态原子核外电子优先占有能量最低的原子轨道，如Ge：1s22s22p63s23p63d104s24p2。(2)泡利原理：每个原子轨道上最多只容纳2个自旋状态不同的电子。(3)洪特

7、规则：原子核外电子在能量相同的各轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同。2、表示形式(1)电子排布式a按电子排入各电子层中各能级的先后顺序，用能级符号依次写出各能级中的电子数，同时注意特例。如：Cu：1s22s22p63s23p63d104s1b简化电子排布式“稀有气体价层电子”的形式表示。如：Cu：Ar3d104s1(2)轨道表示式用方框表示原子轨道，用“”或“”表示自旋方向不同的电子，按排入各电子层中各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写。如S：“两原理，一规则”的正确理解(1)原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则、泡利原理，若违背其一，则电子能量不处于最低状态

8、。易误警示在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：(2)同能级的轨道半充满、全充满或全空状态的原子结构稳定如np3、np6Cr：3d54s1 Mn：3d54s2 Cu：3d104s1 Zn：3d104s2四、例题精析【例题1】4p轨道填充一半的元素，其原子序数是（ ） A15 B 33 C 35 D 51【答案】B【解析】根据核外电子排布原理及构造原理可知该元素的基态电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p3 ,所以该元素的原子序数为33，B正确。【例题2】3d轨道半充满和全充满的元素分别为 和 。【答案】Cr、Mn；Cu、Zn 【解析】 根据核外电子排布原理及构造原理

9、可知3d轨道半充满和全充满的元素分别为Cr、Mn和Cu、Zn。对于上述四种原子，经常会在原子相关的推断题中出现，所以要求熟记。【例题3】当镁原子由1s22s22p63s2à1s22s22p63p2时，以下认识正确的是（ ） A镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量 B镁原子由激发态转化成基态，这一过程种释放能量 C转化后位于p能级上的两个电子处于同一轨道，且自旋方向相同 D转化后镁原子与硅原子电子层结构相同，化学性质相似【答案】A【解析】由1s22s22p63s2à1s22s22p63p2可知，最外层两个s电子跃迁至p能级上，由基态转化为激发态，这一过程需要吸收能量，

10、A正确；同一轨道的两个电子自旋方向一定不相同，C错；硅原子电子层结构为：1s22s22p63s23p2，D错。【例题4】若某基态原子的外围电子排布为4d15s2则下列说法正确的是（ ） A该元素基态原子中共有3个电子 B该元素原子的外围电子轨道数为6 C该元素原子最外层共有3个电子 D该元素原子M能层共有8个电子【答案】B 【解析】根据原子构造原理及电子排布原理可知，能级s、p、d、f的轨道数分别为1、3、5、7个，4d15s2有两个能级，所以轨道数为5+1=6，所以B向正确。 【例题5】下列电子排布式中，原子处于激发状态的是() A1s22s22p5 B1s22s22p43s2 C1s22s

11、22p63s23p63d44s2 D1s22s22p63s23p63d34s2【答案】BC【解析】基态是原子能量最低的状态，即按照电子排布规则和原子轨道排布顺序进行核外电子的排布得到的结果。激发态是基态电子获得能量发生跃迁后得到的结果。B项的基态应为1s22s22p6，C项基态应为1s22s22p63s23p63d54s1。【例题6】下列说法正确的是（ ） A、同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小 B、同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数一次增多 C、能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动 D、各能层含有的能级数为n（n为能层序数）【答案】D【解析】同一原子中能层序数越大，能量越高，离核越远，所以A、C项均错；在同一能级中，轨道数是一定的，所以B错；D的说法是正确的【例题7】下列说法中正确的是（ ） A、1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布 B、3p2表示3p能级有两个轨道 C、同一原子中，3d轨道的能量小于4s轨道的能量 D、同一原子中，2p、3p、4p电子的能量逐渐减小【答案】A【解析】A项中1个2s电子被激发到2p