原子结构与性质-核外电子分布与元素周期表-教案-说课稿-教学设计

核外电子分布与元素周期表知识点基态原子的核外电子排布原则及其表示方法、核外电子排布与元素周期表、原子半径的关系教学目标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，会书写常见元素(1～36号)原子的核外电子排布。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。4.了解核外电子的排布规律与元素周期表中周期、族划分的关系，并能解释它们之间的变化规律。5.了解元素周期表的应用价值。教学重点1.掌握基态原子的核外电子排布规律，会书写常见元素(1～36号)原子的核外电子排布。2.了解核外电子的排布规律与元素周期表中周期、族划分的关系，并能解释它们之间的变化规律。教学难点学会利用电子排布式、轨道表示式正确表示核外电子排布。教学过程课堂导入为什么第一层最多只能容纳两个电子，第二层最多只能容纳八个电子而不能容纳更多的电子呢？第三、四、五层及其他电子层最多可以容纳多少个电子？原子核外电子的排布与原子轨道有什么关系？二、复习预习通过上一节的学习，我们知道：电子在原子核外是按能量高低分层排布的，同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级(s、p、d、f)，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。各能层上的能级是不一样的。原子中的电子在各原子轨道上按能级分层排布，在化学上我们称为构造原理。下面我们要通过探究知道基态原子的核外电子的排布。三、知识讲解考点1：基态原子的核外电子排布原则1．能量最低原则(1)基态原子的核外电子排布使整个原子体系的能量最低。(2)基态原子的核外电子在原子轨道上的排列顺序：1s，2s，2p，3s，3p，4s，3d，4p，5s，4d，5p，6s……2．泡利不相容原理(1)一个原子轨道最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的自旋方向必须相反；或者说，一个原子中不存在两个完全相同的电子。(2)在原子中，每个电子层最多能容纳2n2个电子。3．洪特规则(1)对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同轨道并且自旋方向相同。(2)能量相同的原子轨道在全充满(如d10)、半充满(如d5)和全空(如d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。如基态铬原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，基态铜原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。注意：核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则，对三条原则不能孤立地理解，要综合应用。其中，能量最低原则又可叙述为：在不违背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。4．电子数与电子层和能级的关系在原子中，每个电子层最多容纳2n2个电子，每个能级最多能容纳的电子数为其所包含的原子轨道数的2倍。5.多电子的基态原子核外电子排布遵循的排布顺序可表示为考点2：基态原子中核外电子排布的表示方法1．电子排布式按照能量最低原则对能级进行排序，进而在ns、np、nd等能级符号的右上角用数字表示出电子的数目。如基态氧原子的电子排布式可表示为1s22s22p4。2．轨道表示式一般用小圆圈(或方框)表示一个原子轨道。用“↑”或“↓”来区别自旋状态不同的电子。如基态氧原子的轨道表示式可表示为。3．价电子(1)与化学性质密切相关的外层原子轨道上的电子，称为价电子。(2)为了便于研究元素化学性质与核外电子间的关系，人们常常只表示出原子的价电子排布。如基态铁原子的价电子排布式为3d64s2。核外电子排布的表示方法原子结构示意图意义将每个电子层上的电子总数表示在原子核外的式子实例电子排布式意义用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式实例K：1s22s22p63s23p64s1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价电子排布式意义主族元素的价电子指最外层电子，价电子排布式即外围电子排布式实例Al：3s23p1轨道表示式意义每个圆圈（或方框）代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子实例考点3：核外电子排布与元素周期表1．核外电子排布与周期的划分1.周期与能级组、原子轨道的对应关系2.原子核外电子排布与元素周期表中周期划分的本质联系①将能量相近的能级分为一组，按能量由低到高可分为七个能级组，同一能级组内，各能级能量相差较小，各能级组之间能量相差较大。②每一个能级组对应一个周期，且该能级组中最大的电子层数等于元素的周期序数。eq\x(7个能级组)eq\o(→,\s\up14(分别对应))eq\x(7个周期)eq\x(能级组最多容纳电子数)eq\o(→,\s\up14(等于))eq\x(本周期所包含元素的种数)3．周期数与电子层数的关系周期数＝最外层电子所在轨道的主量子数。4.每一周期元素原子的价电子排布和元素种数的关系价电子排布对应能级组元素种数周期A族0族最外层最多容纳电子数1s11s221s22s12s22p682s、2p83s13s23p683s、3p84s14s24p684s、3d、4p185s15s25p685s、4d、5p186s16s26p686s、4f、5d、6p327s187s、5f、6d(未完)26(未完)2.核外电子排布与族的划分1．划分依据取决于原子的价电子数目和价电子排布。2．特点同族元素的价电子数目和价电子排布相同。3．规律①进入ns(ns1～2，1s除外)为ⅠA族、ⅡA族。②进入npeq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a.np1～5为ⅢA族～ⅦA族,b.np6为0族元素))③进入(n－1)deq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a.（n－1）d1～5为ⅢB族～ⅦB族⇒,族数＝[（n－1）d＋ns]电子数,b.（n－1）d6～8（Pd、Pt除外）为Ⅷ族,c.（n－1）d10为ⅠB族、ⅡB族⇒族数＝ns的电子数))④进入(n－2)feq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(a.4f——镧系元素,b.5f——锕系元素))ⅢB族由上可知：①主族元素的最外层电子数，即价电子数，为其族序数；②副族元素中ⅢB～ⅦB族元素价电子数为其族序数；③稀有气体单独列为0族。考点4：核外电子排布与原子半径1．影响因素2．变化规律(1)主族元素(2)过渡元素：同一周期自左到右原子半径逐渐减小，但变化幅度不大。3.判断微粒半径大小(1)同周期，从左到右，原子半径依次减小。(2)同主族，从上到下，原子或同价态离子半径均增大。(3)阳离子半径小于对应的原子半径，阴离子半径大于对应的原子半径，如r(Na＋)＜r(Na)，r(S)＜r(S2－)。(4)电子层结构相同的离子，随核电荷数增大，离子半径减小，如r(N3－)＞r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)，r(S2－)＞r(Cl－)＞r(K＋)＞r(Ca2＋)。(5)不同价态的同种元素的离子，核外电子多的半径大，如r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)，r(Cu＋)＞r(Cu2＋)。四、例题精析【例题1】在2p能级上最多只能排布6个电子，其依据的规律是()A．能量最低原则B．泡利不相容原理C．洪特规则D．能量最低原则和泡利不相容原理【答案】B【解析】A中能量最低原则主要是电子排布先后顺序，洪特规则指的是相同能级电子尽量占据不同轨道，只有B选项泡利不相容原理说明一个轨道上最多容纳2个电子且自旋方向相反，2p能级共有3个轨道，最多容纳6个电子。【例题2】下列原子中，单电子数最多的是（）A.16SB.35BrC.24CrD.15P【答案】C【解析】写出各项原子的价电子轨道表示式进行判断。【例题3】价电子排布为5s25p1的元素，在周期表中的位置是()A．第4周期第ⅤA族 B．第5周期第ⅢA族C．第5周期第ⅠA族 D．第4周期第ⅢA族【答案】B【解析】n＝5，故应位于第5周期；价电子中有p电子，该元素属于主族元素；价电子数是3，属于第ⅢA族。【例题4】(1)砷原子的最外层电子排布式是4s24p3，在元素周期表中，砷元素位于第________周期________族；最高价氧化物的化学式为________，砷酸钠的化学式是________。(2)已知下列元素在周期表中的位置，写出它们价电子排布式和元素符号：①第4周期ⅣB族______________________________________________；②第5周期ⅦA族_____________________________________________。【答案】(1)4ⅤAAs2O5Na3AsO4(2)①3d24s2Ti②5s25p5I【解析】(1)砷原子最外层电子排布式是4s24p3，可知砷原子有4个电子层，价电子数为5，由电子层数＝周期序数可知，砷元素在第4周期，由主族序数＝价电子数＝最高正价可知，砷元素位于ⅤA族，最高价氧化物为As2O5，砷酸钠的化学式为Na3AsO4。(2)根据元素在周期表中的位置与核外电子排布的关系分析。【例题5】下列微粒半径依次增大的是()A．同一主族元素随着原子序数的递增B．同一周期的元素随着原子序数的递增C．Na＋、Mg2＋、Al3＋、F－D．P、S、S2－、Cl－【答案】A【解析】依据比较微粒半径大小的规律进行分析，同一主族，随着原子序数的递增，原子的电子层数依次增加，原子半径依次增大，A项正确；同一周期，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，B项错误；C项中各微粒的电子层结构相同，核电荷数越