第1讲(名校讲义,精品,原子核与核外电子排布)

1、原子核与核外电子排布高三化学复习第一讲思考 人们对原子结构的认识经历了几个历史阶段，也人们对原子结构的认识经历了几个历史阶段，也因此留下了探究原子结构奥秘的足迹。下列属因此留下了探究原子结构奥秘的足迹。下列属于用现代物质结构学说表明原子结构模型的是于用现代物质结构学说表明原子结构模型的是（ ）A.A.近代原子学说近代原子学说B.B.葡萄干面包模型葡萄干面包模型C.C.行星模型行星模型D.D.电子云模型电子云模型D一、原子结构模型的发展史古典原子论古典原子论德谟克利特德谟克利特近代原子学说近代原子学说道尔顿道尔顿葡萄干面包模型葡萄干面包模型汤姆孙汤姆孙卢瑟福卢瑟福行星模型行星模型波尔原子模型波尔

2、原子模型波尔波尔电子云模型电子云模型薛定谔薛定谔二、原子结构与同位素原子原子原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子（带正电）（带正电）（带负电）（带负电）不显不显电性电性决定元素种类决定元素种类决定原子种类决定原子种类同位素同位素质量数质量数核电荷数、原子序数核电荷数、原子序数最外层电子数最外层电子数决定主族元素决定主族元素化学性质化学性质原子：原子： 原子序数原子序数=核电荷数核电荷数=质子数质子数=核外电子数核外电子数XAZ质量数质量数（A）= 质子数质子数（Z）+ 中子数中子数（N）构成原子的粒子及其性质构成原子的粒子构成原子的粒子 电子电子原子核原子核质子质子中子中子电性和电量电

3、性和电量1个电子带一个个电子带一个单位负电荷单位负电荷1个质子带一个个质子带一个单位正电荷单位正电荷不显电性不显电性 质量质量/kg9.10910-31 1.67310-27 1.67510-27相对质量相对质量 1/1836 1.007 1.008相对原子质量质子的相对质量是质子的相对质量是1.007，中子的相对质量是，中子的相对质量是1.008，这个，这个数值是怎样得来的？数值是怎样得来的？ 都是以一个都是以一个12C原子质量的原子质量的1/12作标准，一个质子的作标准，一个质子的质量与这个标准的比值即为质量与这个标准的比值即为1.007，一个中子的质量与这，一个中子的质量与这个标准的比值

4、即为个标准的比值即为1.008。M(z) = 1.673 X10-27 kg/ 1.661 X10-27 kg =1.007 相对原子质量相对原子质量=cxmm121一个原子质量数近似等于该原子的相对原子质量一个原子质量数近似等于该原子的相对原子质量原子的表示方法O8162-离子电荷离子电荷2原子个数原子个数质量数质量数质子数质子数- 2化化合合价价原子核的表示方法原子核的表示方法同位素核组成核组成质子数质子数中子数中子数质量数质量数 学学 名名 俗俗 称称 1 1 1 1 1 0 2 3 2 氕氕 氘氘 氚氚 重氢重氢 超重氢超重氢H11H21H31试比较三种原子的异同，指出它们之间的关系。

5、试比较三种原子的异同，指出它们之间的关系。质子数相同质子数相同中子数不同，质量数不同中子数不同，质量数不同属同种元素属同种元素不同种原子不同种原子(D)(T)具有相同质子数不同中子数的原子互称为具有相同质子数不同中子数的原子互称为同位素同位素 氢氢常见同位素的用途U23592C146Co6027HH3121/氢弹氢弹治疗癌症（化疗）治疗癌症（化疗）考古断代考古断代原子弹原子弹同位素示踪同位素示踪CH3CO18OH+C2H5OH CH3COOC2H5+H218O元素的相对原子质量 元素的元素的相对原子质量相对原子质量：实际上是该元素各：实际上是该元素各种同位素相对种同位素相对原子质量原子质量按其

6、丰度计算所得按其丰度计算所得的平均值。的平均值。 元素的元素的近似相对原子质量近似相对原子质量：是该元素各种：是该元素各种同位素的同位素的质量数质量数和其和其丰度丰度计算所得的平均计算所得的平均值。值。思考 天然氢是由两种同位素天然氢是由两种同位素1 1H H和和2 2H H组成，它们的同位素相对质量分组成，它们的同位素相对质量分别是别是1.007821.00782和和2.01402.0140，同位素丰度分别是，同位素丰度分别是99.985%99.985%和和0.015% 0.015% ，则氢元素的相对原子质量为多少？氢元素的近似相对原子，则氢元素的相对原子质量为多少？氢元素的近似相对原子质量

7、为多少？质量为多少？氢元素的相对原子质量：氢元素的相对原子质量：1.007821.0078299.985%+2.014099.985%+2.01400.015%=1.007970.015%=1.00797氢元素的近似相对原子质量：氢元素的近似相对原子质量：1 199.985%+299.985%+20.015%=1.000150.015%=1.00015三.核外电子排布-1、原子核外电子的运动特征、原子核外电子的运动特征1）绕核运动的速度极快（）绕核运动的速度极快（106m/s)且没有确定且没有确定的轨道，因此不能测定它在某一时刻的位置和的轨道，因此不能测定它在某一时刻的位置和运动轨迹。运动轨迹

8、。2）电子的运动状态是通过它在原子核外某一）电子的运动状态是通过它在原子核外某一空间区域出现机会的多少来描述。空间区域出现机会的多少来描述。2、电子云为直观起见，把电子在原子核外某处出现的机会为直观起见，把电子在原子核外某处出现的机会多少的状况用不同密集程度的小点来表示，就好多少的状况用不同密集程度的小点来表示，就好像电子在原子核周围形成了云雾，故称电子云像电子在原子核周围形成了云雾，故称电子云思考思考从氢原子电子云剖面图中分从氢原子电子云剖面图中分析，小白点的疏密与什么有关？析，小白点的疏密与什么有关？你知道小白点疏密所表示的意义你知道小白点疏密所表示的意义吗？吗？3、核外电子的运动状态 1

9、）1）电子层：）电子层：电子的能量：低电子的能量：低高高第一层第二层第三层第四层第五层第六层第七层K层L层M层N层O层P层Q层3、核外电子的运动状态 2）2）电子亚层：）电子亚层：电子层电子层1234电子亚层数电子亚层数1234亚层符号亚层符号1s(球形球形)2s,2p(纺锤形纺锤形)3s,3p,3d4s,4p,4d,4f同一电子层中不同亚层的电子能量也不同：同一电子层中不同亚层的电子能量也不同：EsEpEdEfEx请将同一原子的请将同一原子的2p,3d,2s,1s,3p,4f,3s亚层中亚层中的电子按其能量由低到高的顺序排列。的电子按其能量由低到高的顺序排列。原子核外电子的能量由所处的电子层

10、和电子亚原子核外电子的能量由所处的电子层和电子亚层共同决定。层共同决定。3、核外电子的运动状态 3）3）电子云的伸展方向）电子云的伸展方向s-1种伸展方向种伸展方向p-3种伸展方向种伸展方向yY2pxyzxY2pxyzxyzzY2ppz = px = pyd-5种伸展方向种伸展方向f-7种伸展方向种伸展方向轨道的概念：在一定的电子层上，具有一定的轨道的概念：在一定的电子层上，具有一定的形状和伸展方向的电子云所占据的空间称为一形状和伸展方向的电子云所占据的空间称为一个轨道。个轨道。3、核外电子的运动状态 4）电子层电子层1234亚层符号亚层符号1s2s,2p3s,3p,3d4s,4p,4d,4f

11、各电子层中各电子层中最多轨道数最多轨道数11+3=41+3+5=91+3+5+7=16各电子层中最多轨道数为电子层序数各电子层中最多轨道数为电子层序数(n)的平方，的平方，即即n2个轨道个轨道4）电子的自旋）电子的自旋电子自旋有两种状态，相当于顺时针和逆时针两电子自旋有两种状态，相当于顺时针和逆时针两种方向（用种方向（用或或 表示）。表示）。每个轨道最多可容纳每个轨道最多可容纳2个自旋方向相反的电子个自旋方向相反的电子4、核外电子排布规律 核外各个电子层最多能容纳的电子数为核外各个电子层最多能容纳的电子数为_最外电子层上的电子数不超过最外电子层上的电子数不超过_个个次外层上的电子数不超过次外层

12、上的电子数不超过_个个 倒数第三层不超过倒数第三层不超过_个个原子核外电子排布时，一般先占有能量较低原子核外电子排布时，一般先占有能量较低的轨道，然后，电子才依次进入能量较高的轨道。的轨道，然后，电子才依次进入能量较高的轨道。2n281832思考画出画出15号、号、35号、号、51号、号、82号、号、114号、号、26号号元素的原子结构示意图元素的原子结构示意图四、核外电子排布的规律(拓展) 1.能量最低原理能量最低原理电子在核外排布时，尽可能占据能量最低的轨道电子在核外排布时，尽可能占据能量最低的轨道1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p能级交错现象：能级交错现象：是指电子层数较大的某

13、些轨道的能是指电子层数较大的某些轨道的能量反低于电子层数较小的某些轨道能量的现象。量反低于电子层数较小的某些轨道能量的现象。 核外电子排布式：核外电子排布式：表示原子核外电子在每个电子层表示原子核外电子在每个电子层中各个亚层排布情况的式子中各个亚层排布情况的式子 1.能量最低原理Ex3写出下列原子的核外电子排布式写出下列原子的核外电子排布式 O、P、Ca、Fe(26号号)书写电子排布式时，要从左向右按电子层能量递增的书写电子排布式时，要从左向右按电子层能量递增的顺序排列；每个电子层中的亚层是按顺序排列；每个电子层中的亚层是按s p d f能量递增能量递增的顺序排列；各电子亚层上的电子数标在亚层

14、符号的的顺序排列；各电子亚层上的电子数标在亚层符号的右上角。右上角。 例如氮原子的电子排布式为例如氮原子的电子排布式为1s22s22p3 解析解析:O-1s:O-1s2 22s2s2 22p2p4 4; P-1s; P-1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 22p2p3 3; ; Ca-1s Ca-1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 64s4s2 2; ; Fe-1s Fe-1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d6 64s4s2 22.泡利（Pauli）不相容原理2.2.泡利（泡利（PauliPauli）不相容原理）不

15、相容原理同一原子中，没有运动状态四个方面完全一样的电同一原子中，没有运动状态四个方面完全一样的电子，子，即即每个轨道只能容纳两个自旋方向相反的电子每个轨道只能容纳两个自旋方向相反的电子 思考思考 用用轨道表示式轨道表示式描述描述B B原子的核外电子排布原子的核外电子排布C C原子的原子的轨道表示式轨道表示式？轨道表示式：表示原子轨道表示式：表示原子核外电子排布核外电子排布的图式之一。的图式之一。用一个方框用一个方框(或圆圈或圆圈)表示一个轨道，用表示一个轨道，用“”和和“”表示电子自旋状态和数目。表示电子自旋状态和数目。 2.泡利（Pauli）不相容原理 思考思考 用用轨道表示式轨道表示式描述

16、描述B B原子的核外电子排布原子的核外电子排布C C原子的原子的轨道表示式轨道表示式？解析解析:B 1s 2s 2p:B 1s 2s 2p解析解析:C 1s 2s 2p:C 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p3.洪特规则3.洪特规则洪特规则在能量相同的轨道上有多个电子时，电子尽可能的在能量相同的轨道上有多个电子时，电子尽可能的先分占不同轨道，且保持自旋状态相同，这样排布先分占不同轨道，且保持自旋状态相同，这样排布可使体系能量降到最低最稳定。可使体系能量降到最低最稳定。Ex4写出下列原子的价层电子轨道表示式

17、：写出下列原子的价层电子轨道表示式：N、O、Fe、Cr（24号）号）解析解析:N- 2s 2p O- 2s 2p:N- 2s 2p O- 2s 2p Fe- 3d 4s Cr- 3d Fe- 3d 4s Cr- 3d 4s4s 3.洪特规则3.洪特规则洪特规则在能量相同的轨道上有多个电子时，电子尽可能的在能量相同的轨道上有多个电子时，电子尽可能的先分占不同轨道，且保持自旋状态相同，这样排布先分占不同轨道，且保持自旋状态相同，这样排布可使体系能量降到最低最稳定。可使体系能量降到最低最稳定。推论：电子排布时，电子亚层处于全充满，半充推论：电子排布时，电子亚层处于全充满，半充满，全空状态时比较稳定满

18、，全空状态时比较稳定Ex5写出写出Cu（29号）的核外电子排布式号）的核外电子排布式解析：解析：Cu-1SCu-1S2 22S2S2 22P2P6 63S3S2 23P3P6 63d3d10104S4S1 1在在陆地生态系统陆地生态系统研究中，研究中，2H、13C、15N、18O、34S等常用作等常用作环境分析指示物。下列说法正确的是环境分析指示物。下列说法正确的是 （ ）A. 34S原子核内中子数为原子核内中子数为16 B在相同条件下在相同条件下1H216O比比1H218O更易挥发更易挥发C13C和和15N原子核内的质子数相差原子核内的质子数相差2 D2H的酸性比的酸性比1H的酸性更强的酸性

19、更强例题1B解析：解析：B B选项中分子的挥发性与沸点有关，对于结构相选项中分子的挥发性与沸点有关，对于结构相似的分子，分子量越大分子间作用力越强，沸点越高，似的分子，分子量越大分子间作用力越强，沸点越高，越难挥发。越难挥发。D D选项中同位素的化学性质几乎相同。选项中同位素的化学性质几乎相同。例题2 某氖原子的质量是某氖原子的质量是ag，12C原子的质量是原子的质量是bg，用，用NA表示阿佛表示阿佛加德罗常数，则以下叙述中正确的是加德罗常数，则以下叙述中正确的是（ ） A氖元素的相对原子质量为氖元素的相对原子质量为12a/b BW克该氖原子的物质的量为克该氖原子的物质的量为w/(a NA )

20、mol C该氖原子的摩尔质量为该氖原子的摩尔质量为aNA克克 DW克该氖原子所含的质子数为克该氖原子所含的质子数为10w/a个个B,D解析：根据相对原子质量的定义，该氖原子的相对原解析：根据相对原子质量的定义，该氖原子的相对原子质量为子质量为12a/b12a/b，但是氖元素可能含有其它的同位素，但是氖元素可能含有其它的同位素，所以所以A A选项错误；选项错误；W W克该氖原子所含有的氖原子个数为克该氖原子所含有的氖原子个数为W/aW/a，则其物质的量为，则其物质的量为w/(w/(a NA )mol )mol，所含的质子数，所含的质子数为为10w/a10w/a，所以，所以B B、D D选项正确；

21、而选项正确；而C C选项虽然数值正确，选项虽然数值正确，但忽略了摩尔质量的单位是但忽略了摩尔质量的单位是g/molg/mol。例题3 核内中子数为核内中子数为N N的的R R2+2+离子，质量数为离子，质量数为A A，则，则n gn g它的氧化物中它的氧化物中所含质子的物质的量为（所含质子的物质的量为（ ）molmol A.n(A-N+8)/(A+16) B.n(A-N+10)/(A+16) C.(A-N+2) D.n(A-N+6)/AA解析：解析： R R2+2+的质子数为的质子数为A-NA-N， O O2-2-的质子数为的质子数为8 8。 该氧化物为该氧化物为RORO，含质子数为，含质子数

22、为A-N+8A-N+8， n g n g的的RORO的物质的量为的物质的量为n/(A+16) n/(A+16) nn（质子）（质子）=n(A-N+8)/(A+16)=n(A-N+8)/(A+16) 例题4 元素元素X X有质量数为有质量数为7979和和8181的两种同位素，现测得的两种同位素，现测得X X元素的元素的近似近似相对原子质量为相对原子质量为79.979.9， 则同位素则同位素8181X X在在X X元素中的质量分数是元素中的质量分数是（ ） A.54.4%B.45.6% C.55% D.45%B解析：用十字交叉法解析：用十字交叉法 两种同位素的个数比为两种同位素的个数比为 79 1.1 79 1.1 7979X X： 8181X = 11X = 11：9 9 79.9 79.9