高中化学 第1章 原子结构与性质 第1节 原子结构（第1课时）能层与能级 构造原理课件 新人教版选修3.ppt

成才之路 化学 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修 原子结构与性质 第一章 本章是在已有知识和经验的基础上 进一步了解核外电子的运动情况 从能级 能层的角度分析核外电子的排布原则 从电离能和电负性的角度分析元素的化学性质 更加深入地理解原子结构与元素周期表的关系 把握元素周期律的实质 能用新的观点来解释元素的某些性质 并能阐述元素性质和原子结构的关系 本章的学习重点是掌握原子轨道的量子力学模型 用电子排布式表示常见元素 1 36号 原子核外电子的排布 理解电离能 电负性与元素性质的关系 第一节原子结构 第一章 第1课时能层与能级构造原理 秦始皇幻想帝位永在 龙体长存 日思长生药 夜作金银梦 于是各路仙家大炼金丹 他们深居简出于山野之中 过着超脱尘世的神仙般生活 炼丹家以丹砂 硫化汞 雄黄 硫化砷 等为原料 开炉熔炼 企图制得仙丹 再点石成金 服用仙丹或以金银为皿 均使人永不老死 西文洋人也仿效于暗室或洞穴 单身寡居致力于炼金术 一两千年过去了 死于仙丹不乏其人 点石成金终成泡影 金丹大多徒劳无功而销声匿迹 中外古代炼金术士毕生从事化学实验 为何一事无成 乃因其违背科学规律 他们梦想用升华等简单方法改变金属的性质 把铅 铜 铁 汞变成贵重的金银 殊不知用一般化学方法是不能改变元素的性质的 化学元素是具有相同核电荷数的同种原子的总称 而原子是化学变化中的最小微粒 在化学反应里分子可以分成原子 原子却不能再分 随着科学的发展 今天 点石成金 已经实现 1919年英国卢瑟福用 粒子轰击氮元素使氮变成了氧 1941年科学家用原子加速器把汞变成了黄金 人造黄金镄 一百号元素 1980年美国科学家又用氖和碳原子高速轰击铋金属靶 得到了针尖大的微量金 这一切都离不开科学家对原子的研究 一 开天辟地 原子的诞生1 原子的诞生 2 宇宙的组成元素及其含量 氢 氦 锂 88 6 1 二 能量与能级1 能层 意义 根据多电子原子的核外电子的 将核外电子分成不同的能层符号 能层序数1 2 3 4 5 6 7分别用K L M N O P Q表示2 能级 意义 根据多电子原子中同一能层电子能量不同 将它们分成不同的能级符号 在每一能层中 能级符号分别为ns np nd nf 其中n代表能层 能量差异 3 能层 能级中所容纳的电子数 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 2 6 10 14 2 6 2 8 18 32 三 构造原理1 构造原理 1 含义 在多电子原子中 电子在能级上的排列顺序是电子先排在能量 的能级上 然后依次排在能量 的能级上 较低 较高 2 构造原理示意图 能层 能级 2 电子排布式 1 概念 将 上所排布的电子数标注在该能级符号 并按照能层从左到右的顺序排列的式子 2 表示方法 钠原子的电子排布式可表示为1s22s22p63s1 也可简化为 Ne 3s1 能级 右上角 答案 1 2 3 4 答案 D解析 在多电子原子中 从3d能级开始有 能级交错 现象 实际4s能级能量小于3d 所以D错 答案 D解析 K只有s能级 从L层开始才出现p能级 答案 C解析 P能层为第6层 最多容纳电子数为2 62 72 p能级最多容纳电子数为3 2 6 C项正确 答案 C解析 本题主要考查电子排布式和原子 离子的结构示意图 分析原子核内的质子数和电子排布式之间的关系可知 三种微粒都是金属阳离子 分析A D四个选项中微粒结构示意图的核电荷数和核外电子排布的关系可知 A和D是原子 B是阴离子 C是金属阳离子 解析 因E 3d E 4s 故19号K先排4s能级 电子排布式为1s22s22p63s23p64s1 氯离子是由氯原子得到一个电子填充在最外层 原来未充满的3p能级上而使其达到8电子稳定结构 铁是26号元素 其价电子与次外层的d能级有关 当铁失去电子时 是从最外层开始失去电子 所以先失去的是4s能级上的两个电子 再失去次外层3d能级上的一个电子 1 能层和能级的划分 能层和能级的组成与能量关系 2 能层 能级中的数量 1 任一能层 能级数 能层序数 且总是从s能级开始 2 以s p d f 排序的各能级最多容纳的电子数依次为1 3 5 7 的二倍 3 每个能层最多可容纳的电子数是能层序数的平方的二倍 即2n2 4 能级符号相同的不同能级中所容纳的最多电子数相同 3 不同能层中各能级之间能量大小关系 1 不同能层中同一能级 能层序数越大能量越高 例如 1s 2s 3s 2p 3p 4p 2 同一能层中 各能级之间的能量大小关系是s p d f 例如 第四能层中4s 4p 4d 4f 3 能层和能级都相同的各原子轨道能量相等 例如 2px 2py 2pz 解析 每一能层包含的能级数等于该能层的序数 故第三能层有s p d三个能级 A错 s d能级最多容纳的电子数分别是2 10 故B错 D正确 每一能层最多容纳的电子数为2n2 第三能层最多容纳18个电子 故C错 答案 D 点评 要熟记以下规律 能级数目 能层序数 n 原子轨道数目 能层序数的平方 n2 最多容纳的电子数 能层序数的平方的2倍 2n2 解析 由构造原理可知 同一能层的能量高低顺序为 ns np nd nf 不同能层之间 能量会产生能级交错现象 即能层序数大 其能级的能量不一定高 如3d具有的能量介于4s和4p具有的能量之间 根据构造原理不难比较各能级能量的大小 1 构造原理 1 原理随着原子序数的递增 绝大多数元素的原子核外电子排布遵循下列顺序 构造原理与电子排布式 图中每个小圆圈表示一个能级 每一行对应一个能层 各圆圈间连接线的方向表示随核电荷数递增而增加的电子填入能级的顺序 提示 原子核外电子排布构造易记图 ns n 2 f n 1 dnp7s5f6d7p6s4f5d6p5s4d5p4s3d4p3s3p2s2p1s自左往右 自下而上 依次填充 2 实质 构造原理中的电子排布顺序 其实质是各能级的能量高低顺序 3 能级交错 现象 由构造原理可知 核外电子排布的能级顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s 从中可以看出 从第三能层开始 各能级不完全遵循能层顺序 产生了能级交错排列 即产生 能级交错 现象 如E 3d E 4s E 4d E 5s E 5d E 6s E 6d E 7s E 4f E 5p E 4f E 6s 等 2 电子排布式的书写电子排布式是指用来表示原子核外电子排布情况的表达式 如钠原子的电子排布式为ls22s22p63s1 它能直接地反映核外电子的能层 能级和各能级上的电子数 1 简单原子的核外电子排布式 按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中 如6C 1s22s22p2 10Ne 1s22s22p6 17Cl 1s22s22p63s23p5 19K 1s22s22p63s23p64s1 2 复杂原子的核外电子排布式 注意 在书写电子排布式时 能层低的能级要写在左边 不一定完全按填充顺序写 3 利用构造原理书写简易电子排布式为了方便 常把内层已达到稀有气体电子层结构的部分写成 原子实 用稀有气体符号外加方括号来表示 如K 1s22s22p63s23p64s1 其中1s22s22p63s23p6看作 Ar 原子实 故K的电子层结构可表示为 Ar 4s1 其中 Ar 代表Ar的核外电子排布结构 即1s22s22p63s23p6 再如Fe的简化电子排布式为 Ar 3d64s2 解析 根据构造原理 各能级能量由低到高的顺序为1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 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能级 能层序数越大 能量越高 C项的正确顺序为E 4s E 3s E 2s E 1s 答案 B 解析 核外电子的排布要遵循构造原理 各电子层原子轨道的数目和可容纳的电子数为 题目中O的电子排布式应为1s22s22p4 答案 B 答案 D 解析 从电子排布式看 该原子最高能级为4s2 故有4个能层 最外层有2个电子 B C正确 各能级的电子数之和为25 A正确 M层电子排布为3s23p63d5 故该层电子数为13 D项错误 答案 1 1s22s22p63s1 1s22s22p63s23p4 1s22s22p63s23p63d104s24p4 1s22s22p63s23p64s2 1s22s22p63s23p63d64s2 1s22s22p63s23p63d104s2 2 1s22s22p63s23p64s1或 Ar 4s1 解析 1 根据原子核外电子排布所遵循的原理书写原子的电子排布式 同时应注意从3d能级开始出现 能级交错 现象 2 氩原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6 故X原子一定失去4s轨道上的一个电子形成阳离子 则X应为K 答案 B 答案 C解析 按照原子核外电子排布的构造原理 由低到高的能级依次是 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 分析对照四个选项 只有C正确 答案 B解析 根据该元素的原子3d能级上有1个电子可以写出该原子的电子排布式 1s22s22p63s23p63d14s2 由此可知该元素N能层上的电子数为2 答案 C解析 按照能量最低原理 电子应先排满s能级 再排满p能级 最后排d能级 答案 B 解析 根据各能级能够容纳最大电子数目规律2n2 2s能级最多容纳2个电子 故A不正确 K原子核外有19个电子 电子排布式为1s22s22p63s23p64s1 可简化为 Ar 4s1 B正确 在书写电子排布式时 能层低的能级要写在左边 不能按填充顺序写 21Se电子排布式中 4s23d1 部分错误 正确写法为 3d14s2 故C不正确 S原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4 则S2 的电子排布式应为1s22s22p63s23p6 D不正确 答案 11s22s 2p33s 3p 3dnns np 原子结构模型的演变过程古代原子学说 道尔顿原子模型 汤姆生原子模型 卢瑟福原子模型 玻尔原子模型 电子云模型 1 德谟克利特的古代原子学说 物质由原子构成 且原子是不可分的微粒 原子的结合和分离是万物变化的根本 2 道尔顿原子模型 物质由原子组成 且原子为实心球体 不能用物理方法分割 同种原子的质量和性质相同 3 汤姆生原子模型 原子是一个平均分布着正电荷的粒子 电子镶嵌其中并中和正电荷 使原子呈电中性 原子是可以再分的 4 卢瑟福原子模型 原子由原子核和核外电子组成 原子核带正电荷 位于原子的中心并几乎集中了原子的全部质量 电子带负电荷 在原子核周围空间作高速运动 5 玻尔原子模型 电子在原子核外一定轨道上绕核作高速运动 6 电子云模型 现代原子结构学说 现代科学家用量子力学的方法描述核外电子运动 即运用电子云模型描述核外电子的运动