高二选修3化学课件：专题2第1单元　原子核外电子的运动（苏教版）

欢迎进入化学课堂 第一单元原子核外电子的运动 学习目标1 了解原子核外电子的运动状态及原子结构的构造原理 2 知道原子核外电子的能级分布 3 能用电子排布式表示常见元素 1 36号 原子核外电子的排布 4 掌握元素 核素的涵义 5 了解能量最低原理 知道基态与激发态 知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱 6 知道电子云和原子轨道 课前自主学案 一 人类对原子结构的认识1 原子是由原子核和核外电子构成的 原子核由 和 构成 质子带 电荷 核外电子带 电荷 中子 电荷 质子数 核外电子数 故原子呈电中性 质子 中子 正 负 不带 等于 2 构成原子的微粒之间数量关系 质子数 核外电子数 质量数 3 卢瑟福被称为 原子之父 4 玻尔根据量子力学提出了原子结构模型 原子序数 核电荷数 质子数 中子数 1 原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动 这些轨道称为 核外电子在原子轨道上运动时 既不放出能量 也不吸收能量 2 不同的原子轨道具有不同的能量 原子轨道的能量变化是 的 3 原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生 原子轨道 不连续 跃迁 5 原子核外电子的运动特点 1 原子核外电子以极高的速度 在极小的空间内做永不停止的运动 2 核外电子的运动 宏观物体所具有的运动规律 不能测出在某一时刻的位置 速度 即不能描画出它的运动轨迹 描述核外电子运动通常采用 的方法 电子云 不遵循 统计 注意 1 电子云是人们形象地描述电子在原子核外空间出现的机会的大小 2 电子云图通常是用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会的大小所得到的图形 即小黑点的疏密与电子在该区域内出现的机会大小成正比 小黑点密表示电子在该区域出现的机会多 小黑点疏表示电子在该区域出现的机会少 思考感悟1 电子云图中的小黑点密度的大小是否表示电子的多少 提示 不是 电子云图中的一个小黑点并不代表一个电子 而是表示电子在此位置出现过一次 小黑点的密度的大小 表示在一定时间内电子出现的概率的大小 二 原子核外电子的运动特征1 核外电子的运动状态 1 电子层 n 1234567符号 分层依据 电子运动的 不同 电子运动的主要区域离核的 不同 KLMNOPQ 能量 远近 2 原子轨道分类 s p d f分类依据 同一电子层中电子运动的 仍有区别 电子云的 也不相同 能量 形状 原子轨道形状 决定轨道的类型 s p d f轨道较复杂 球形 纺锤形 原子轨道的 决定该种轨道类型的 s p d f 2 电子的自旋原子核外电子有 的自旋状态 通常用 和 表示 空间伸展方向 轨道数 3 7 5 1 两种不同 思考感悟2 多电子原子中 电子的运动区域与其能量的高低之间有何关系 提示 多电子原子中 通常能量较低的电子在离核较近的区域运动 而能量较高的电子在离核较远的区域运动 三 原子核外电子的排布1 原子核外电子排布遵守的原理 1 能量最低原理 原子核外电子先占据 的轨道 优先进入能量低的能级 2 泡利不相容原理 每个原子轨道上最多只能容纳 的电子 能量低 两个自旋状态不同 3 洪特规则 在 的轨道上的电子将尽先分占不同的原子轨道 且自旋状态 洪特规则特例 当原子核外电子排布在 的原子轨道形成 s0 p0 d0 f0 s1 p3 d5 f7 s2 p6 d10 f14 时 原子能量最低 原子稳定 能量相同 相同 能量 相等 全空 半满 全满 2 为了避免电子排布式书写过繁 可以把内层电子已达稀有气体结构的部分写成 原子实 以稀有气体的元素符号外加方括号表示 如Mg的电子排布式可表示为 Ne 3s2 四 原子光谱原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态 简称能量最低原理 处于最低能量的原子叫做 原子 基态 当基态原子的电子吸收能量后 电子会跃迁到较高能级 变成 原子 电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时 将释放能量 光 辐射 是电子释放能量的重要形式之一 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电子的吸收光谱或发射光谱 总称 许多元素就是通过原子光谱发现的 在现代化学中 常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素 称为 激发态 原子光谱 光谱分析 解析 选D K层只有一种形状为球形对称的s轨道 2 某主族元素的原子 M层上能量最高的原子轨道处于半充满的状态 即每个轨道只有1个电子 这种原子的质子数 A 只能是7B 只能是15C 是11或15D 是11或13解析 选C M层上能量很高的原子轨道处于半充满状态的原子 其最外层电子排布式可能为3s1 Na 也可能是3s23p3 P 3 比较下列多电子的原子轨道的能量高低 填 或 1 2s 3s 2 2s 3d 3 2px 2py 4 4f 6f解析 相同电子层上原子轨道能量高低顺序是ns np nd nf 相同形状的原子轨道能量的高低顺序 1s 2s 3s 4s 同一电子层上形状相同的原子轨道具有相同的能量 npx npy npz 答案 1 2 3 4 课堂互动讲练 在含有多个核外电子的原子中 电子的能量往往是不同的 根据能量的差异 电子的运动可以分为电子层 原子轨道 电子自旋等方面 1 电子层 2 原子轨道量子力学研究表明 处于同一电子层的原子核外电子 也可以在不同类型的原子轨道上运动 轨道的类型不同 轨道的形状也不同 人们用小写字母s p d f分别表示不同形状的轨道 1 原子轨道的形状 s轨道是球形的 p轨道是纺锤形的 d轨道和f轨道较复杂 2 原子轨道的数目 ns有1个原子轨道 np有3个原子轨道 npx npy npz nd有5个原子轨道 nf有7个原子轨道 3 原子轨道能量高低规律 相同电子层 ns np nd nf 形状相同的原子轨道 1s 2s 3s 4s 电子层和形状相同的原子轨道npx npy npz 特别提醒 1 各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数 2 原子轨道种类数与电子层序数相等 即n层有n种轨道 3 电子自旋原子核外电子还有一种称为 自旋 的运动 通常用 或 来表示这两种不同的自旋状态 一个原子轨道上最多可同时容纳两个自旋方向相反的电子 解析 电子离核越近 能量越低 A项正确 原子轨道种类数与电子层序数相等 当电子层序数为3时 只有3s 3p 3d三种原子轨道 所以3f不存在 B项正确 C项正确 p轨道在空间有x y z3个伸展方向 故与电子层序数无关 D项错误 答案 D 变式训练1在基态多电子原子中 关于核外电子能量的叙述错误的是 A 最易失去的电子能量最高B 1s轨道的电子能量最低C p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量D 在离核最近区域内运动的电子能量最低解析 选C 选项C没有指明p轨道电子和s轨道电子是否处于同一电子层 1 电子排布式 1 电子排布式是描述能量不同的原子轨道中分别填充有多少个电子的化学用语 在电子排布式中 将各种能量不同的原子轨道中的电子数标在原子轨道符号的右上角 如2s2 2p3 3d5等 2 电子排布式的书写方法 将原子轨道按照电子层数由小到大的顺序从左到右排列 电子层数相同的原子轨道按照s p d f顺序从左到右排列 按照原子轨道能量顺序和两个原理 一个规则向各原子轨道中填充电子 删掉没有填充电子的原子轨道 举例 26Fe1s22s22p63s23p63d64s2等 特别提醒 电子排布式的书写顺序与原子轨道的能量顺序不完全相同 因为电子排布式中原子轨道的书写顺序是按照电子层数由小到大的顺序排列的 但是原子轨道的能量顺序中会出现内层原子轨道能量高于外层原子轨道能量的状况 例如3d 4s等 2 轨道表示式轨道表示式是形象地描述各个原子轨道中填充电子的数目和自旋状态的化学用语 在轨道表示式中 用一个方框代表一个原子轨道 用 和 代表自旋状态不同的电子 原子轨道的书写顺序与电子排布式相同 电子填入轨道中要遵循两个原理一个规则 要在各种原子轨道的下方标出各种原子轨道的符号 3 原子实 原子核外电子排布中内层电子达到稀有气体结构的部分 4 原子的外围电子排布式 以教材后所附元素周期表中所列的外围电子排布为准 特别提醒 1 电子排布式 原子实 最外层电子排布式 如Br Ar 3d104s24p5溴的最外层电子排布式是4s24p5 2 在化学反应中原子的外围电子发生变化而原子实不受影响 3 外围电子 主族指最外层电子 过渡元素包括次外层d电子及次次外层f电子 2011年常州高二检测 A B C D E代表5种元素 请填空 1 A元素基态原子的最外层有3个未成对电子 次外层有2个电子 其元素符号为 2 B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同 B的元素符号为 C的元素符号为 3 D元素的正三价离子的3d原子轨道为半充满 D的元素符号为 其基态原子的电子排布式为 4 E元素基态原子的M层全充满 N层没有成对电子 只有一个未成对电子 E的元素符号为 其基态原子的电子排布式为 思路点拨 本题综合考查原子结构中核外电子排布与元素符号 电子排布式的书写 尤其对未成对电子数与原子核外电子排布的关系进行的考查 其实是考查能量最低原理 泡利不相容原理 洪特规则的具体应用 因此平时要熟练掌握轨道表示式 电子排布式的书写 注意总结记忆一些规律和特殊情况 解析 1 A元素基态原子的最外层有3个未成对电子 次外层有2个电子 则其价电子构型为2s22p3 元素符号为N 2 B元素的负一价离子的电子层结构与氩相同 则B为氯元素 C元素的正一价离子的电子层结构与氩相同 则C为钾元素 3 D元素的正三价离子的3d原子轨道为半充满 即三价阳离子的构型为3d5 则原子的价电子构型为3d64s2 元素符号是Fe 基态原子的电子排布式 为 1s22s22p63s23p63d64s2或 Ar 3d64s2 4 E元素基态原子的M层全充满 N层没有成对电子 只有一个未成对电子即价电子构型为3d104s1 所以它的元素符号为Cu 其基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1或 Ar 3d104s1 答案 1 N 2 ClK 3 Fe1s22s22p63s23p63d64s2或 Ar 3d64s2 4 Cu1s22s22p63s23p63d104s1或 Ar 3d104s1 变式训练2下列电子排布式或轨道表示式正确的是 解析 选D A项违反了洪特规则 2p轨道上两个电子应分占不同的轨道且自旋方向相同 正确的轨道表示式应为 B项违反了能量最低原理 应先填充4s轨道 再填充3d轨道 正确的电子排布式应为1s22s22p63s23p64s2或 Ar 4s2 C项违反了泡利不相容原理 1s和2s轨道上电子自旋方向应相反 正确的轨道表示式应为 探究整合应用 核外电子排布规律的综合应用元素原子核外电子排布满足构造原理 能量最低原理 泡利原理 洪特规则等基本排布规律 综合应用上述排布规律可以书写基态原子的电子排布式和外围电子排布式 并判断其是否正确 根据书写的电子排布式的特点 可以确定元素周期表中的位置和价电子数 从而推断元素的性质 递变规律和化学性质等 同样 若已知基态原子的电子排布式和外围电子排布式的特点 如最外层未成对电子数 电子层数等 则可以确定元素符号和书写原子的电子排布式 轨道排布式 五种元素的原子的电子层结构如下 A 1s22s22p63s23p63d54s2B 1s22s22p63s2 C 1s22s22p6D 1s22s22p63s23p2E Ar 4s1 试回答 1 以上五种元素是稀有气体的是 填编号 其元素符号是 2 A的元素符号是 3 画出D元素的原子核外电子排布的轨道表示式 4 B D E三种元素的原子半径大小顺序是 用元素符号表示 解析 由原子的电子排布式可知A E元素分别为Mn Mg Ne Si K 依据相关知识 可得各小题答案 答案 1 CNe 2 Mn 3 4 r K r Mg r Si 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全