高中化学必修2学案第1章原子结构121基态原子的核外电子排布

第2节原子结构与元素周期表第1课时基态原子的核外电子排布[学习目标定位]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1～36号元素原子的核外电子排布式和轨道表示式。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。一、基态原子的核外电子排布原则1．原子核外电子排布的轨道能量顺序设想从氢原子开始，随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个______，原子核外便增加一个______，这个电子大多是按下图所示的轨道能量顺序进行填充：观察分析上图，讨论回答下列问题：(1)在多电子原子中，电子进入能级的先后应遵循的原则是什么？(2)多电子原子核外电子排布是否完全遵循电子层的顺序？(3)轨道的能量高低主要是由哪些因素决定的？2．泡利不相容原理泡利不相容原理的内容：一个原子轨道最多只能容纳______个电子，而且这______个电子的自旋方向必须________(用“↓”“↑”表示)。例如，基态氦原子的轨道表示式为。根据泡利不相容原理，可以获得以下几个重要结论：(1)每一种运动状态的电子只能有____个。(2)由于每一个原子轨道包括两种运动状态，所以每一个原子轨道最多只能容纳______自旋方向______的电子。(3)因为s，p，d，f能级的原子轨道数分别为____，____，____，____个，所以s，p，d，f各原子轨道分别最多能容纳____，____，____，____个电子。(4)每个电子层中原子轨道的总数为______个，因此，每个电子层最多能容纳______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______并且自旋方向______。这就是洪特规则。如碳原子的轨道表示式不是，而是__________________。(2)能量相同的原子轨道在________(如p6和d10)、________(如p3和d5)和______(如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。这称为洪特规则特例。如下列基态原子的电子排布式的书写：错误正确铬原子1s22s22p63s23p63d44s2________________铜原子1s22s22p63s23p63d94s2________________原子核外电子排布要遵循三个原则(1)能量最低原则：电子在原子轨道上的排布要__________________最低。(2)泡利不相容原理：每个原子轨道中最多只能容纳__________且这两个电子的自旋方向必须______(同一原子中不可能有运动状态完全相同的电子)。(3)洪特规则：当电子排布在相同能量的不同轨道时，总是优先____________，而且自旋方向______。提醒基态原子核外电子排布必须同时遵循核外电子排布三原则。1．在能量相同的d轨道中电子排布成，而不排布成，最直接的依据是()A．能量最低原则 B．泡利不相容原理C．原子轨道能级图 D．洪特规则2．下列原子的价电子排布式(或价电子轨道表示式)中，①②两种状态的能量符合①>②的是()A．氮原子：①②B．钠原子：①3s1②3p1C．铬原子：①3d54s1②3d44s2D．碳原子：①②二、原子核外电子排布的表示方法1．电子排布式(1)价电子①定义：与元素的________密切相关的______轨道上的电子，称为价电子。②规律：主族元素价电子数______主族族序数。(2)按要求填表：电子排布式价电子排布式SCaFeCuGe2.轨道表示式(1)用一个小圆圈(或方框)表示一个原子轨道，在圆圈(或方框)内用箭头“↑”或“↓”标明原子核外电子排布的式子称为轨道表示式。以铝原子为例，轨道表示式中各符号、数字的意义为(2)写出下列原子的轨道表示式：①O：__________________；②Na：__________________。(3)在轨道表示式中也可以用方框表示一个原子轨道，如Na：。3．原子结构示意图(1)原子结构简(示意)图：圆圈内数字表示质子数，弧线表示电子层，弧线内数字表示该电子层中的电子数。(2)写出下列原子或离子的结构示意图：①K：__________________；②Fe：______________________；③Mg2＋：______________；④Cl－：_______________________。1.主族元素原子的最外层电子称为价电子。过渡元素原子的价电子一般包括最外层的s电子和次外层的d电子，有的还包括倒数第三层的f电子。2．电子排布式书写注意问题(1)虽然电子排布是遵循能量最低原则的，但书写电子排布式时应按照电子层的顺序书写。如铁原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，而不写作1s22s22p63s23p64s23d6。(2)简化电子排布式为避免电子排布式书写繁琐，可把内层电子排布达到稀有气体结构的部分用相应稀有气体的元素符号外加“[]”表示。如S：[Ne]3s23p4，Ca：[Ar]4s2，Fe：[Ar]3d64s2，Ge：[Ar]3d104s24p2。(3)离子的电子排布式原子转化为离子有两种情况：一是由原子失去电子转化为阳离子，失电子的顺序与电子填入的顺序有所不同，失电子时，首先失去的是最外电子层上的电子，同层则按能级由高到低失电子；二是由原子得到电子转化为阴离子，得到的电子填入原子轨道的顺序与基态原子电子的排布顺序相同。(4)特殊原子的电子排布式有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有1个电子的偏差。因为能量相同的原子轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5)和全空(如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。提醒元素原子的价电子排布式不一定是最外层的电子排布式，主族元素的价电子排布式是最外层电子排布式，过渡元素的最外层是价电子，但有的内层电子也是价电子，如Fe原子价电子排布式为3d64s2。3．按要求写出电子排布式、原子结构示意图或轨道表示式。(1)基态Ni原子的电子排布式：__________________________________________________。(2)基态Cu＋的电子排布式：______________________________________________________。(3)基态P原子的价电子排布式：___________________________________________________。(4)Zn原子结构示意图：____________________________________________________。(5)17Cl的轨道表示式：__________________________________________________________。(6)第4周期中最外层仅有1个电子的所有基态原子的电子排布式：_____________________。4．下列基态原子的价电子排布式中，正确的是()A．3d94s2 B．3d44s2C．4s25p3 D．3d74s21．某基态原子核外共有6个电子，分布在K与L电子层上，在下列L层分布中正确的是()2．下列各原子或离子的电子排布式或轨道表示式表示正确的是()A．Ca2＋：1s22s22p63s23p6B．F－：1s22s23p6C．P：最外层电子轨道表示式为D．Cr：1s22s22p63s23p63d44s23．下列微粒的核外电子的表示方法中正确的是()A．碳原子的轨道表示式：B．磷原子价电子轨道表示式：C．铬原子的价电子排布式：3d44s2D．Fe2＋的电子排布式：1s22s22p63s23p63d44s24．已知元素X的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋2，则X元素的原子序数为()A．9 B．10C．17 D．185．下列轨道表示式所表示的元素原子中，能量处于最低状态的是()6．按要求填空。(1)写出下列基态原子或基态离子的电子排布式：B：__________；N3－：__________；Ni2＋：__________；Ga：__________；Mn2＋：__________；Ge：____________。(2)2p轨道上最多只能排布6个电子，其依据的规律是______________________。(3)氧元素基态原子核外未成对电子数为______个，写出3p轨道上只有两个未成对电子的元素符号__________，M层上有两对成对电子的原子最外层共有_______种不同运动状态的电子。(4)1～36号元素原子中未成对电子数为2的元素符号及价电子排布式：__________________。(5)X元素的价电子排布式是4s24p5，X元素的符号是______。(6)某元素的原子序数为33，该元素原子的价电子排布式为__________，该元素原子核外有________个电子层，________个能级，________个原子轨道。(7)基态Fe原子有________个未成对电子，Fe3＋电子排布式为__________。

答案精析新知导学一、1．质子电子(1)能量最低原则。电子最先排布在能量低的轨道上，然后依次排布在能量较高的轨道上。(2)从第三电子层开始各轨道不完全遵循电子层顺序，产生了轨道能量交错排列，即产生“能级交错”现象。(3)各轨道的能量由电子层序数和轨道类型共同决定，各轨道的能量高低顺序，符合ns<(n－2)f<(n－1)d<np(n表示电子层序数)。2．两两相反(1)一(2)两个相反(3)1357261014(4)n22n23．(1)不同的轨道相同(2)全充满半充满全空1s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s1归纳总结(1)尽可能地使原子的能量(2)两个电子相反(3)单独占据一个轨道相同活学活用1．D[洪特规则是指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，且自旋方向相同。]2．A[A项，据洪特规则，对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同，故能量①>②；B项，由于3s轨道能量低于3p轨道，故能量①<②；C项，d5为半充满状态，为相对稳定状态，故能量①<②；D项，据洪特规则，对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同，故能量①<②。]二、1．(1)①化学性质外层②等于(2)(从左到右，从上到下)1s22s22p63s23p43s23p41s22s22p63s23p64s24s21s22s22p63s23p63d64s23d64s21s22s22p63s23p63d104s13d104s11s22s22p63s23p63d104s24p24s24p22．(2)①②3．(2)①②③④活学活用3．(1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2(2)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10(3)3s23p3(4)(5)(6)[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s14．D[根据电子填入轨道的顺序和核外电子的排布规律，A项应为3d104s1;B项应为3d54s1；C项应为4s24p3；D项正确。]达标检测1．D[A项错误，2s轨道应排满两个电子，且自旋方向相反；B项错误，2p轨道的两个电子自旋方向要相同；C项错误，2p轨道的两个电子应分占两个轨道，且自旋方向相同；D项正确，2p的3个轨道能量是相同的。]2．A[A项正确，符合核外电子排布规律；B项错误，由核外电子排布规律，电子排完2s后应排2p轨道而不是3p轨道，正确的应为1s22s22p6；C项错误，没有遵循洪特规则——电子在能量相同的原子轨道上排布时，应尽可能分占不同的原子轨道且自旋方向相同，正确的应为；D项错误，忽略了能量相同的原子轨道在半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，正确的应为1s22s22p63s23p63d54s1。]3．A[A项表示C原子的轨道表示式，正确；B项不符合洪特规则；C项不符合洪特规则特例，应为3d54s1；D项Fe2＋应为Fe原子失去4s上的两个电子，而不是失去3d上的两个电子，应为1s22s22p63s23p63d6。]4．C5．C[要使各原子能量处于最低状态(即基态)，核外电子必须遵循三大原则进行排布。A项中2s轨道没有排满电子就排在了2p轨道上，显然能量不是最低的；B项中2p轨道上的电子排布不符合洪特规则，三个电子各占一个p轨道且自旋状态相同时，能量最低；C项中2p3为半充满状态，能量最低；D项中2p轨道未排满就排3s轨道，能量不是最低的。故正确答案为C。]6．(1)1s22s22p11s22s22p6[Ar]3d8[Ar]3d104s24p1[Ar]3d5[Ar]3d104s24p2(2)泡利不相容原理(3)2Si或S6(4)C：2s22p2；Si：3s23p2；Ge：4s24p2；O：2s22p4；S：3s23p4；Se：4s24p4；Ti：3d24s2；Ni：3d84s2(5)Br(6)4s24p34818(7)4[Ar]3d5解析(1)B的核外有5个电子，电子排布式为1s22s22p1；N原子电子排布式为1s22s22p3，N原子得到3个电子所得N3－的电子排布式为1s22s22p6；Ni的原子序数为28，基态Ni原子的电子排布式为[Ar]3d84s2，所以Ni2＋的电子排布式为[Ar]3d8；Ga位于第4周期ⅢA族，Ga的价电子排布式为4s24p1，故Ga的电子排布式为[Ar]3d104s24p1；Mn的原子序数为25，Mn原子的电子排布式为[Ar]3d54s2，故Mn2＋的电子排布式为[Ar]3d5；Ge位于第4周期ⅣA族，Ge的价电子排布式为4s24p2，所以Ge的电