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-1-EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.第二课时原子核外电子的排布[学习目标]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。自主学习区一、原子核外电子的排布及表示方法1.原子核外电子排布遵循的原理2.原子核外电子排布的轨道能量顺序3.原子核外电子排布的表示方法(1)电子排布式①碳原子的电子排布式为□071s22s22p2。②钠原子的电子排布式为□081s22s22p63s1或□09[Ne]3s1。-2-(2)轨道表示式①碳原子的轨道表示式为□10。②钠原子的轨道表示式为□11。(3)外围电子排布式和轨道表示式氯原子的外围电子排布式为□123s23p5，外围电子轨道表示式为。二、电子跃迁、光谱与光谱分析1.基态与激发态基态原子：处于□01能量最低的原子叫做基态原子。激发态原子：基态原子的电子□02吸收能量后，电子会跃迁到较高原子轨道，变为激发态原子。从□03较高能量的激发态跃迁到□04较低能量的基态时，将□05释放能量。基态原子激发态原子。2.光谱不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的原子的□06发射光谱或□07吸收光谱，总称原子光谱。3.光谱分析在现代化学中，人们可通过□08原子发射光谱或吸收光谱来检测元素，称为光谱分析。1.21号元素钪的核外电子填充顺序和其电子排布式的书写顺序是否一致？提示：不一致。电子进入原子轨道的顺序是优先进入能量低的原子轨道，后进入能量高的原子轨道。由于4s和3d轨道有原子轨道交错现象，所以21号元素钪的核外电子填充顺序为1s22s22p63s23p64s23d1。电子排布式的书写是按照能层序数的高低顺序排列的，所以钪的电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2。2.请说出下列3个电子排布图各违背了哪些原理，并写出正确的电子排布图。(1)(2)(3)提示：(1)违背了能量最低原理，其正确的电子排布图为。(2)违背了泡利原理，其正确的电子排布图为。(3)违背了洪特规则，其正确的电子排布图为。3.处于激发态的原子是否还遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则？提示：处于激发态的原子不遵循能量最低原理，但是遵循泡利原理和洪特规则。教师点拨区-3-对应学生用书P010一、轨道能量顺序与电子排布式1.原子轨道交错原子轨道交错指电子层数较大的某些原子轨道的能量反而低于电子层数较小的某些原子轨道的能量的现象，如：4s3d、6s4f，一般规律为ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np。原子的核外电子排布，最根本的是使整个原子的能量最低，而不是只看原子轨道的能量高低。2.核外电子排布的表示方法(1)核外电子排布式的书写①简单原子的核外电子排布式：按照轨道能量顺序将电子依次填充到能量逐渐升高的轨道中。例如，7N：1s22s22p3，17Cl：1s22s22p63s23p5。②复杂原子的核外电子排布式：先按能量从低到高排列，然后再把同一层的电子排到一起，如26Fe，先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一层的电子移到一起，即1s22s22p63s23p63d64s2。(2)核外电子排布的表示方法-4-[练习与实践]1.下列原子的电子排布式正确的是()A.9F：1s22s22p6B.15P：1s22s22p63s33p2C.21Sc：1s22s22p63s23p64s23d1D.35Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5答案D解析氟原子2p轨道应排5个电子；磷原子的3s轨道应排2个电子，3p轨道应排3个电子；写电子排布式时，应将同能层的原子轨道移到一起写。2.根据轨道能量顺序写出下列原子或离子的核外电子排布式。(1)O________________；(2)Ca_________________；(3)S2－_______________；(4)Al3＋_______________。答案(1)1s22s22p4(2)1s22s22p63s23p64s2(3)1s22s22p63s23p6(4)1s22s22p6解析O原子有8个电子，按1s、2s、2p顺序填充电子：1s22s22p4；Ca原子有20个电子，由于4s3d，出现原子轨道交错，按1s、2s、2p、3s、3p、4s顺序填充为1s22s22p63s23p64s2；S原子有16个电子，按1s、2s、2p、3s、3p顺序填充为1s22s22p63s23p4，S2－为S原子得到2个电子后形成，故3p轨道上填充6个电子，即其核外电子排布式为1s22s22p63s23p6；Al原子有13个电子，按1s、2s、2p、3s、3p顺序填充为1s22s22p63s23p1，Al原子失去3个电子后变成Al3＋，故Al3＋的电子排布式为1s22s22p6。二、基态原子核外电子排布所遵循的原理1.能量最低原理原子核外的电子应优先排布在能量最低的原子轨道里，然后由里到外，依次排布在能量逐渐升高的原子轨道里(对于1～36号元素来说，应重点掌握和记忆“1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p”这一顺序)。2.泡利原理在任何一个原子中，不可能有运动状态完全相同的两个电子，这就是泡利原理，又称泡利不相容原理。因为每个原子轨道最多只能容纳2个电子且自旋方向相反，所以从能层、原子轨道类型、原子轨道伸展方向、自旋方向四个方面来说明电子的运动状态是不可能有2个完全相同的电子的。如氟原子的电子排布可表示为1s22s22p2x2p2y2p1z，由于各原子轨道中的电子自旋方向相反，-5-所以9个电子的运动状态互不相同。3.洪特规则在相同能量的原子轨道上，电子的排布将尽可能占据不同的轨道，而且自旋方向相同，这就是洪特规则。通俗地说，洪特规则可以表述为：电子总是尽量自旋相同平行地分占不同的轨道。如碳原子的电子排布图是，而不是。特别地，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)的外围电子排布是3d54s1(3d、4s轨道均为半充满)，而不是3d44s2；铜(29Cu)的外围电子排布是3d104s1(3d全充满、4s半充满)，而不是3d94s2，称为洪特规则特例。特别提醒多电子原子核外电子排布的轨道能量顺序和电子排布的三个原理，是概括了大量实验后总结出的一般规律，适用于绝大多数元素的原子核外电子排布。也有少数元素的原子核外电子排布的实验测定结果并不符合原子核外电子排布的轨道能量顺序(如46号元素)，因此，原子核外电子排布要以实验测定的结果为准。[练习与实践]3.下列有关核外电子排布的式子不正确的是()A.24Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1B.K的简化电子排布式：[Ar]4s1C.N原子的电子排布图为D.S原子的电子排布图为答案D解析A原子轨道在全充满、半充满和全空状态时体系能量较低，原子较稳定，故Cr的外围电子不是3d44s2，而是3d54s1√B该式为简化的电子排布式，以[Ar]代表1s22s22p63s23p6√C2p3中的三个电子自旋状态相同√-6-DS原子的电子排布图违反了洪特规则，正确的应是×4.下列原子中未成对电子数最多的是()A.CB.OC.ND.Cl答案C解析各原子的轨道表示式为：碳原子有2个未成对电子，氧原子有2个未成对电子，氮原子有3个未成对电子，氯原子有1个未成对电子。方法规律有关电子排布的几点说明(1)电子排布式和电子排布图反映的是基态原子即处于最低能量状态的原子的电子排布情况，它们相互关联，可以非常方便地相互转换。(2)虽然电子排布是遵循轨道能量顺序的，但书写电子排布式时应按照能层的顺序书写。如铁原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，而不写作1s22s22p63s23p64s23d6。(3)主族元素的最外层电子就是外围电子，又称价电子。过渡元素的外围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。(4)元素周期表中呈现的电子排布是各元素原子的外围电子排布。本课小结1.基态原子核外电子排布所遵循的原理：能量最低原理、泡利原理、洪特规则。2.当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，这一点违反了洪特规则，可看成是洪特规则的特例。-7-3.核外电子排布的表示方法。学习效果检测对应学生用书P0121.以下电子排布式是基态原子的电子排布的是()①1s12s1②1s22s12p1③1s22s22p63s2④1s22s22p63s23p1A.①②B.①③C.②③D.③④答案D解析①中1s轨道未填满就进入2s轨道，属于激发态，②中2s轨道未填满就进入2p轨道，也属于激发态。只有③④属于基态原子的电子排布。2.当镁原子由1s22s22p63s2跃迁到1s22s22p63p2时，以下认识正确的是()A.镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量B.镁原子由基态转化成激发态，这一过程中释放能量C.转化后位于p原子轨道上的两个电子的能量没有发生任何变化D.转化后镁原子与硅原子电子层结构相同，化学性质相似答案A解析由原子核外电子排布可知，内层电子没有变化，只有最外层电子由3s2变为3p2，在同一能层中，E(s)E(p)，说明电子能量增大，吸收能量，由基态转化为激发态。3.若以E(nl)表示某原子轨道的能量，以下各式中正确的是()A.E(5s)E(4f)E(4s)E(3d)B.E(3d)E(4s)E(3p)E(3s)C.E(4s)E(3s)E(2s)E(1s)D.E(5s)E(4s)E(4f)E(3d)答案B解析A项和D项正确顺序为E(4f)E(5s)E(3d)E(4s)；对于不同能层的相同原子轨道，能层序数越大，能量越高，所以C项错误。4.下列各基态原子或离子的电子排布式正确的是()A.O2－1s22s22p4B.Ca[Ar]3d2C.Fe[Ar]3d54s3D.Si1s22s22p63s23p2答案D解析O2－的电子排布式是1s22s22p6，A错误。Ca原子的电子排布式是1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2，B错误。Fe原子的电子排布式是[Ar]3d64s2，C错误。Si原子的电子排布式是-8-1s22s22p63s23p2，D正确。5.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.Ca2＋：1s22s22p63s23p6B.F－：1s22s23p6C.P：最外层电子排布图为D.Cr：1s22s22p63s23p63d44s2答案A解析A正确，符合核外电子排布规律；B错误，由核外电子排布规律，电子排完2s轨道后应排2p轨道而不是3p轨道，正确的应为1s22s22p6；C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。6.如果在3p轨道上有3个电子，则它们应排布为(电子排布图)______________，而不能排布为，因为这违背了______________，也不能排布成，因为这违背了______________。如果3p轨道上有4个电子，有人认为可以排布为，你认为是否正确，说明理由__________________________________________________________。答案泡利原理和洪特规则洪特规则不正确，因为3p轨道上只有3个轨道解析若3p轨道上有3个电子，则它们应排布为，不能排布为，因为这违背了泡利原理(一个轨