2019-2020学年高中化学 第一章 原子结构 第2节 第1课时 基态原子的核外电子排布课件 鲁科

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1．了解原子核外电子的能级排布。2．掌握基态原子的核外电子排布规律，掌握常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。3．学会用电子排布式、轨道表示式正确表示核外电子排布。01课前自主梳理02课堂合作探究03演练效果检测课时作业知识点一基态原子的核外电子排布原则1．能量最低原则(1)基态原子的原子核外电子的排布，按原子轨道能量依次排列，使整个原子处于的状态。(2)基态原子的核外电子在原子轨道上的排列顺序：1s,2s，6s……2．泡利不相容原理一个原子轨道上最多只能容纳电子，且这两个电子自旋方向必须。由低到高能量最低2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p两个相反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，将尽可能分占的轨道并且自旋方向。(2)洪特规则特例：洪特通过分析光谱实验的结果指出：能量相同的原子轨道在、和状态时，体系的能量较低，原子较稳定。不同相同全充满半充满全空[自我诊断]n值小的能级的轨道能量一定小于n值大的能级的轨道能量吗？提示：不一定。如E3d＞E4s，E4d＞E5s等。知识点二基态原子的核外电子排布1．电子排布式如基态氧原子的电子排布式可表示为。1s22s22p42．轨道表示式一般用小圆圈表示一个确定的，用“↑”和“↓”来区别不同的电子。如基态氧原子的轨道表示式可表示为：。3．价电子人们将与元素密切相关的在外层原子轨道上运动的电子称为价电子。如：氯元素的价电子排布为：3s23p5，价电子排布的轨道表示式为：。原子轨道自旋状态化学性质[自我诊断]下列各原子的电子排布式正确的是()A．Be：1s22s12p1B．C：1s22s22p2C．He：1s12s1D．Cl：1s22s22p63s13p6解析：A应为Be：1s22s2，C应为He：1s2，D应为Cl：1s22s22p63s23p5。答案：B要点一核外电子的排布原则1．能量最低原则电子尽量先占有能量最低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。(1)基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序。(2)能级相同时，电子层数越大，原子轨道能量越高，如E3p＞E2p。(3)电子层相同时，不同能级之间能级越大，能量越高，如E3d＞E3p＞E3s。(4)电子层、能级不同时，原子中的价电子在外层分布时存在原子轨道能级交错现象。如E4s＜E3d＜E4p，E5s＜E4d＜E5p。2．泡利不相容原理一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋方向必须相反。如2s轨道上的电子排布为，不能为。在一个原子中没有运动状态完全相同的电子存在。3．洪特规则(1)原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，将尽可能分占不同的原子轨道，且自旋方向相同，这样整个原子的能量最低。如2p3的电子排布为，不能为或。(2)洪特规则特例：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。如Cr：1s22s22p63s23p63d44s2×Cr：1s22s22p63s23p63d54s1√Cu：1s22s22p63s23p63d94s2×Cu：1s22s22p63s23p63d104s1√[温馨提示](1)应用核外电子排布的三原则时，不能孤立地用一条，注意三者要兼顾。(2)注意原子核外电子排布中的能级交错现象，特别是E4s＜E3d，在1～36号元素中比较常见。[典例1]下列元素的原子的电子排布式各违背了哪一规律？(1)6C1s22s22p2x(2)21Sc1s22s22p63s23p63d3(3)22Ti1s22s22p63s23p10[解析](1)对于C原子来说，2p有3个能量相同的原子轨道，最后2个电子应该以自旋方向相同的方式分布在两个不同的2p轨道上，违反了洪特规则。(2)根据轨道能量高低顺序可知E4s＜E3d，对于21Sc来说，最后3个电子应先排满4s，再排3d，应为1s22s22p63s23p63d14s2，违反了能量最低原理。(3)对于22Ti来说，3p共有3个轨道，最多可以排6个电子，如果排10个电子，则违反了泡利不相容原理。[答案](1)洪特规则(2)能量最低原理(3)泡利不相容原理电子虽然先填入4s轨道再填入3d轨道，但在书写电子排布式时，3d应写在4s前面。如21Sc：1s22s22p63s23p63d14s2。1．用电子排布式(或轨道表示式)表示下列原子的价电子排布中，哪一种状态的能量较低？(1)氮原子：A.B.(2)钠原子：A.3s1B．3p1(3)铬原子：A.3d54s1B．3d44s2(4)碳原子：A.B.解析：(1)根据洪特规则，对于基态原子，电子在能量相同的原子轨道上排布时尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同，因此B状态的能量较低。(2)由于3s轨道能量低于3p轨道，故A状态的能量较低。(3)d5为半充满状态，为相对稳定状态，故A状态能量较低。(4)根据洪特规则，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A状态能量较低。答案：(1)B(2)A(3)A(4)A要点二基态原子核外电子排布的表示方法含义将每个电子层上的电子总数表示在原子核外的式子原子结构示意图实例含义用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式电子排布式实例K1s22s22p63s23p64s1含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简化电子排布式实例K[Ar]4s1含义每个圆圈代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子轨道表示式实例[温馨提示]表示核外电子排布的四种图式之间是相互联系的。一般原子的电子排布式或轨道表示式的书写，可以用原子结构示意图去印证。[典例2]按要求填空：(1)Cu的原子结构示意图为________________________________________________。(2)P的价电子排布式为_____________________________________________________。(3)Fe的电子排布式为_____________________________________________________。(4)N的轨道表示式为___________________________________________________。(5)X元素的价电子排布式是4s24p5，X的元素符号是________。[解析]本题主要考查核外电子排布的常用表示方法，电子排布式应是这些方法的基础。Cu的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1，所以其原子结构示意图是P的价电子排布式为3s23p3；Fe的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2；N的电子排布式为1s22s22p3，所以其轨道表示式是。X元素出现了4p层，说明3d层已经排满，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，原子序数是35，为Br元素。[答案](1)(2)3s23p3(3)1s22s22p63s23p63d64s2(4)(5)Br正确地将基态原子核外电子排布式表示出来，需要从以下几点加以考虑：(1)首先确定原子核外的电子数目，根据核外电子排布的三原则并参考电子在原子轨道上的排布顺序，以1s轨道开始排布。(2)每个轨道只能容纳自旋方向相反的两个电子；当原子最外层的轨道能量相同时，最后几个电子的排布要遵循洪特规则。(3)当出现d轨道时，电子按ns、(n－1)d、np的顺序在原子轨道上排布；当出现f轨道时，电子按ns、(n－2)f、(n－1)d、np的顺序在原子轨道上排布。(4)有少数元素的基态原子的电子排布对于排布原则有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(p3和d5)和全空(p0和d0)状态时，体系能量较低，原子较稳定，如Cr和Cu。2．已知锰的核电荷数为25，以下是四位同学绘制的基态锰原子核外电子的轨道表示式，其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是()解析：基态原子的电子排布遵循能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则，A、C违背了洪特规则，B违背了泡利不相容原理。答案：D[随堂训练]1．下列叙述中，正确的是()A．在一个基态多电子的原子中，可以有两个运动状态完全相同的电子B．在一个基态多电子的原子中，不可能有两个能量完全相同的电子C．在一个基态多电子的原子中，M层上的电子能量肯定比L层上的电子能量高D．如果某一基态3p能级上仅有2个电子，它们自旋方向必然相反解析：同一轨道上的两个电子，能量相同自旋方向相反，即运动状态不一样，所以A、B错误；C中因为M层前没有M层与L层的能级交错，为1s2s2p3s3p3d，所以M层电子能量一定大于L层，所以C正确；D中3p有3条轨道，按洪特规则，应占据其中2个，且自旋方向相同，所以D错误。答案：C2．下面是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况，其中正确的是()A.B.C.D.解析：A项违背泡利不相容原理，B项违背洪特规则，C项违背洪特规则。答案：D3．下列价电子排布表示正确的是()A．铜：3d94s2B．钙：3d2C．镁：3s13p1D．铁：3d64s2解析：A项应为3d104s1，B项按照能量最低原则应为4s2，C项应为3s2。答案：D4．下列表示式错误的是()A．Na＋的轨道表示式：B．Na＋的结构示意图：C．Na的电子排布式：1s22s22p63s1D．Na的简化电子排布式：[Ne]3s1解析：Na原子电子排布式写C或D，B中Na＋结构示意图表示正确，A中违反了泡利不相容原理。答案：A5．下列基态原子的电子排布式中，其未成对电子数最多的是()A．1s22s22p63s23p63d64s2B．1s22s22p63s23p64s1C．1s22s22p63s23p63d54s1D．1s22s22p63s23p63d104s1解析：A中未成对电子数为4，B中未成电子数为1，C中未成对电子数为6，D中未成对电子数为1。答案：C6．若某原子在处于能量最低状态时，价电子排布式为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．该元素原子最外层共有3个电子解析：A项，原子中应有1个未成对电子；B项，n＝5，共有5个电子层；C项，M层为n＝3，电子排布为3s23p63d10，共18个电子；D项，最外层为第5层，只有2个电子。答案：B7．X、Y两元素可形成XY3型共价化合物，则X、Y最外层的电子排布可能是()A．X：3s2Y：3s23p5B．X：2s22p3Y：2s22p4C．X：3s23p1Y：2s22p3D．X：2s22p3Y：1s1解析：A中X为Mg，Y为Cl，能形成MgCl2型离子化合物；B中X为N，Y为O，不能形成NO3型共价化合物；C中X为Al，Y为N，能形成AlN型离子化合物；D中X为N，Y为H，能形成NH3型共价化合物。答案：D8．写出下列元素原子的电子排布式，并给出原子序数和元素名称。(1)含有半充满p轨道的最轻原子；(2)自然界中最活泼的金属元素原子；(3)最活泼的非金属元素原子；(4)4p轨道半充满元素的原子。解析：(1)p轨道半充满且最轻只能为2p3，补全为1s22s22p3，为N原子。(2)自然界中最活泼的金属元素原子为Cs，价电子排布为6s1。(3)最活泼的非金属元素原子为F。(4)4p3时价电子排布为4s24p3。答案：(1)1s22s22p3,7，氮元素(2)[Xe]6s1,55，铯元素(3)1s22s22p5,9，氟元素(4)[Ar]3d104s24p3,33，砷元素9．五种元素基态原子的电子排布式如下：A．1s22s22p63s23p63d54s2B．1s22s22p63s2C．1s22s