2023-2024学年苏教版新教材选择性必修二 专题2第一单元 原子核外电子的运动（第2课时） 学案

第2课时原子核外电子的排布[素养发展目标]1．了解原子核外电子排布所遵循的原理，知道原子轨道能量顺序。2．能用电子排布式表示1～36号元素原子的核外电子排布。3．知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。一、原子核外电子的排布原理1．构造原理电子是按顺序填充的，填满一个能级之后再填下一个能级，这种规律称为构造原理。2．构造原理的三大内容(1)能量最低原理原子核外电子先占据能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，这样使整个原子处于能量最低的状态。电子填充轨道的顺序如图：(2)泡利不相容原理每个原子轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子。s，p，d，f轨道的原子轨道数分别为1、3、5、7个，分别最多能容纳2、6、10、14个电子。(3)洪特规则原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。【即学即练】1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d(√)(2)某基态原子部分核外电子的排布为3s24s2(×)学生用书第21页(3)不是所有基态原子的核外电子排布均符合构造原理(√)(4)构造原理中的电子填入能级的顺序，实质是各能级能量由低到高的顺序(√)二、核外电子排布的表示方法1．电子排布式(1)概念：将轨道上所排布的电子数标注在该轨道符号右上角，并按照电子层从左到右的顺序排列的式子。(2)表示方法(3)写出下列原子的电子排布式：①16S：1s22s22p63s23p4；②20Ca：1s22s22p63s23p64s2；③26Fe：1s22s22p63s23p63d64s2。(4)为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成“原子实”，以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，得到简化的电子排布式。上述四种原子的简化电子排布式为①[Ne]3s23p4；②[Ar]4s2；③[Ar]3d64s2。(5)在简化的电子排布式中，省去相应的稀有气体的元素符号后剩下的部分称为外围电子排布式。上述四种原子的外围电子排布式为①3s23p4；②4s2；③3d64s2。2．轨道表示式(1)概念：将每一个原子轨道用一个方框表示，在方框内标明基态原子核外电子排布的式子称为轨道表示式。(2)表示方法(3)写出下列基态原子的轨道表示式①②【即学即练】2．下列轨道表示式中哪个是氧的基态原子()A[根据洪特规则，基态原子中，填入原子轨道的电子总是先单独分占不同的轨道，且自旋状态相同。]三、光谱与光谱分析1．光谱形成原因不同元素的原子电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光。2．光谱分类学生用书第22页3．光谱分析在现代化学中，人们可通过原子发射光谱和吸收光谱来检测元素，称为光谱分析。【即学即练】3．对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是()A．电子由能量较高的轨道向能量较低的轨道跃迁时以光的形式释放能量B．电子由能量较低的轨道向能量较高的轨道跃迁时吸收除红光以外的光线C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应答案：A一、原子核外电子的排布原理1．为什么基态氦原子的电子排布式是1s2而不是1s12s1?提示：氦原子核外有2个电子，根据能量最低原理和泡利不相容原理，基态氦原子的2个电子以自旋状态不同的形式填充在能量最低的1s轨道中，且1s轨道和2s轨道能量相差较大，所以基态氦原子不会出现2个电子单独分占1s、2s轨道的情况。2．为什么基态K和Ca的外围电子排布是4s1和4s2，而不是3d1和3d2。提示：根据构造原理，3d轨道的能量大于4s轨道的能量，所以依据能量最低原理，电子填入能量低的原子轨道可使整个原子的能量最低。3．下列核外电子排布的书写是否正确？如不正确分别违背了什么原则。(1)2p轨道上有3个电子的原子：(2)2p轨道上有2个电子的原子：(3)4s轨道上有2个电子的原子：(4)3d轨道上有8个电子：提示：都不正确(1)、(2)、(4)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，且自旋状态相同。(3)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状态不同。4．根据能量最低原理的轨道能量顺序24Cr和29Cu的电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d44s2和1s22s22p63s23p63d94s2，你认为对吗？若不对，应怎样写？提示：不对。当原子轨道上的电子为半满状态和全满状态时整个体系的能量最低。故24Cr和29Cu的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d54s1和1s22s22p63s23p63d104s1。1．三大排布规律的关系能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的，也就是说，基态原子的核外电子在原子轨道上的排布要同时遵循这三个原则。其中，能量最低原理可叙述为在不违背学生用书第23页泡利不相容原理的前提下，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最低。2．洪特规则特例当同一原子轨道上的电子排布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空状态(p0、d0、f0)时，具有较低的能量和较大的稳定性。例如，铬(24Cr)的外围电子排布式是3d54s1(3d、4s轨道均为半充满)，而不是3d44s2；铜(29Cu)的外围电子排布式是3d104s1(3d全充满、4s半充满)，而不是3d94s2。1．在下列元素的基态原子中，其最外层电子未成对电子最多的是()A．氮B．硒C．铬D．铜C[A．氮的电子排布式为1s22s22p3，未成对电子数为3；B．硒的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4，未成对电子数为2;C．铬的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，未成对电子数为6；D．铜的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，未成对电子数为1；综上所述，最外电子层未成对电子最多的是铬；答案选C。]2．下列说法错误的是()A．ns电子的能量不一定高于(n－1)p电子的能量B．6C的电子排布式1s22s22pC．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原则D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理A[A．根据能级构造原理可知，不同层不同能级ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np，ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量，A错误；B．洪特规则是指原子核外电子进入相同能级的不同轨道时，总是优先单独进入不同的轨道且自旋方向相同，故6C的电子排布式1s22s22p违反了洪特规则，正确排布为：1s22s22p2p，B正确；C．能量最低原理是指原子核外的电子总是优先进入能量低的离核近的能级里，故电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原则，正确的排布为：1s22s22p63s23p63d14s2，C正确；D．泡利原理是指在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态不同，故电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理，正确的排布为：1s22s22p63s23p63d24s2，D正确；故答案为A。3．若某元素原子处于能量最低状态时，外围电子排布式为4d15s2，则下列说法正确的是()A．该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有3个未成对电子B．该元素原子核外共有5个电子层C．该元素原子的M层共有8个电子D．该元素原子最外层有3个电子B[根据核外电子排布规律，该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，由此可见：该元素原子中共有39个电子，分5个电子层，其中M能层上有18个电子，最外层上有2个电子；A．该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有1个未成对电子，故A错误；B．该元素原子核外有5个电子层，故B正确；C．该元素原子M层共有18个电子，故C错误；D．该元素原子最外层上有2个电子，故D错误；故答案为B。]二、原子核外电子排布的表示方法1．写出Cl、K的核外电子排布式和外围电子排布式？提示：Cl：1s22s22p63s23p5，3s23p5，K：1s22s22p63s23p64s1，4s1。2．写出Fe的简化电子排布式及原子结构示意图？提示：[Ar]3d64s2，。3．写出S2－、Fe2＋的核外电子排布式？提示：1s22s22p63s23p6，1s22s22p63s23p63d6。4．写出Cr、Cu的外围电子排布式和外围电子轨道表示式。提示：Cr：3d54s1Cu：3d104s1学生用书第24页原子核外电子排布的表示方法比较结构意义将每个电子层上的电子总数表示在原子核外的式子示意图实例电子排布式实例K：1s22s22p63s23p64s1意义用数字在原子轨道符号右上角标明该原子轨道上排布的电子数简化电子排布式意义为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示实例K：[Ar]4s1外围电子排布式意义主族元素的外围电子指最外层电子实例Al：3s23p1轨道表示式或电子排布图意义每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子实例1．下列各原子或离子的电子排布式或电子排布图表示正确的是()A．9F－：1s22s23pB．15P：最外层电子轨道表示式为C．20Ca2＋：1s22s22p63s23p6D．25Mn：1s22s22p63s23p63d64s1C[A选项，F电子排布式应该为9F－：1s22s22p6，故A错误；B选项，违背了洪特规则，占据一个轨道，即为，故B错误；C选项，20Ca2＋：1s22s22p63s23p6，失去两个电子，最外层为8个电子，故C正确；D选项，Mn的电子排布式应该为25Mn：1s22s22p63s23p63d54s2，故D错误；综上所述，答案为C。]2．下列化学用语表示错误的是()A．氮原子外围电子的轨道表示式：B．Cu2＋基态核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d9C．Na＋的轨道表示式：D．乙腈(CH3CN)的结构式：CH3－C≡ND[A．由洪特规则和泡利原理可知，基态氮原子L层电子的轨道表示式为，故A正确；B．Cu核外有29个电子，基态核外电子排布式1s22s22p63s23p63d104s1，Cu原子失去2个电子生成Cu2＋，所以Cu2＋基态核外电子排布式1s22s22p63s23p63d9，故B正确；C．Na＋由钠原子失去一个电子得到的，故Na＋是Na原子的轨道表示式失去3s1电子，故C正确；D．CH3－C≡N为乙腈(CH3CN)的结构简式，不是结构式，故D错误；故选D。]1．下列轨道表示式能表示磷原子的最低能量状态的是()C[由于轨道中的电子处于半充满或全充满状态能量最低、稳定性强，且遵循洪特规则，电子单独占据一个轨道，电子自旋方向相同，所以选项C正确，答案选C。]2．某元素的最常见的化合价为－2价，则该元素的原子最外电子层排列式是()学生用书第25页A．ns2 B．ns2np2C．ns2np4 D．ns2np6C[某元素的最常见的化合价为－2价，其最外层电子可能有6个电子，则最外层电子排布式为：ns2np4，答案为C。]3．下列表达方式正确的是()A．24Cr的外围电子排布式：3d44s2B．硫氢根离子的电离方程式：HS－＋H2OOH－＋H2SC．基态碳原子的外围电子排布图为D．S2－的结构示意图：C[A．24Cr的核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1，则外围电子排布式：3d54s1，故A错误；B．硫氢根离子为弱酸的酸式酸根，其电离是可逆的，所以硫氢根离子的电离方程式HS－H＋＋S2－，故B错误；C．基态碳原子的2p轨道有两个电子，所以基态碳原子的外围电子排布图为，故选C；D．S2－为硫原子得到两个电子所形成，所以其离子结构示意图为：，故D错误。答案选C。]4．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)，违反能量最低原理的是________，违反洪特规则的是________，违反泡利不相容原理的是__________。①Ca2＋：1s22s22p63s23p6②F－：1s22s23p6④Fe：1s22s22p63s23p63d64s2⑤Mg2＋：1s22s22p6⑥C：解析：根据核外电子排布规律知②中错误在于电子排满2s轨道后应排2p轨道，而不是3p轨道，正确的应为1s22s22p6；③中没有遵循洪特规则——电子在同一能级的不同轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋状态相同，正确的应为；⑥违反泡利不相容原理，正确的应为。答案：①④⑤②③⑥5．我国“嫦娥五号”返回器携回，月壤中存在天然的铁、金、银、铅、锌、铜、锑、铼等矿物颗粒。(1)要证明月壤中含有这些元素，可采用的方法是____________________________。(2)写出铜的基态原子的电子排布式：______________________________________________________