高中化学《1.2 原子结构与元素周期表》课件 第1课时 基态原子的核外电子排布课件 鲁科版选修3

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1、 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课程标准导航课程标准导航1.了解原子核外电子的能级分布。了解原子核外电子的能级分布。2掌握基态原子的核外电子排布规律，掌握掌握基态原子的核外电子排布规律，掌握常见元素常见元素(136号号)原子的核外电子排布。原子的核外电子排布。3学会利用电子排布式、轨道表示式正确表学会利用电子排布式、轨道表示式正确表示核外电子排布。示核外电子排布。新知初探自学导引新知初探自学导引自主学习自主学习一、基态原子的核外电子排布原则一、基态原子的核外电子排布原则1.能量最低原则能量最低原则(1)基态原子的核外电子排布使整个原子体基态原子的核外电子排布使整个原

2、子体系的能量系的能量_。(2)基态原子的核外电子在原子轨道上的排基态原子的核外电子在原子轨道上的排列顺序：列顺序：最低最低1s，2s，_，6s2.泡利不相容原理泡利不相容原理一个原子轨道中最多只能容纳一个原子轨道中最多只能容纳_电子，电子，并且这两个电子的自旋方向必须并且这两个电子的自旋方向必须_。3.洪特规则洪特规则2p，3s，3p，4s，3d，4p，5s，4d，5p两个两个相反相反对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占布时，将尽可能分占_的轨道并且自的轨道并且自旋方向旋方向_。不同不同相同相同想一想想一想 1在多电子的原子中，为什么最

3、外层不超在多电子的原子中，为什么最外层不超8个电子，次外层不超个电子，次外层不超18个电子？个电子？提示：提示：由于能级交错，最外层最多填满由于能级交错，最外层最多填满s和和p两个能级共两个能级共4个轨道，故最外层不超个轨道，故最外层不超8个电个电子，同理可知次外层最多不超子，同理可知次外层最多不超18个电子。个电子。二、电子排布的表达方式二、电子排布的表达方式1.电子排布式电子排布式如基态氧原子的电子排布式可表示为如基态氧原子的电子排布式可表示为_。1s22s22p42.轨道表示式轨道表示式一般用小圆圈表示一个确定的一般用小圆圈表示一个确定的_，用用“”“”或或“”“”来区别来区别_不同不同

4、的电子。如基态氧原子的轨道表示式可表示的电子。如基态氧原子的轨道表示式可表示为为_。原子轨道原子轨道自旋状态自旋状态想一想想一想2电子层数越大，能级的能量一定越高，电子层数越大，能级的能量一定越高，对吗？对吗？提示：提示：不对。因为能级有交错现象，如不对。因为能级有交错现象，如4s能能量低于量低于3d能量。能量。三、价电子三、价电子1.价电子为与化学性质密切相关的价电子为与化学性质密切相关的_原子轨道上的电子。原子轨道上的电子。2.为了便于研究化学性质与核外电子的关为了便于研究化学性质与核外电子的关系，人们常常只表示出原子的系，人们常常只表示出原子的_排排布。如铁原子价电子排布为布。如铁原子价

5、电子排布为_。外层外层价电子价电子3d64s2 想一想想一想3价电子是指原子的最外层电子吗？价电子是指原子的最外层电子吗？提示：提示：不一定。价电子决定了元素的化学性不一定。价电子决定了元素的化学性质，在主族元素中价电子为最外层电子，但质，在主族元素中价电子为最外层电子，但过渡元素价电子还包括次外层的部分电子，过渡元素价电子还包括次外层的部分电子，如铁价电子为如铁价电子为3d与与4s上的电子。上的电子。自主体验自主体验1.基态原子的核外电子排布的原则不包括基态原子的核外电子排布的原则不包括()A能量守恒原理能量守恒原理B能量最低原则能量最低原则C泡利不相容原理泡利不相容原理 D洪特规则洪特规则

6、解析：选解析：选A。基态原子的核外电子排布必须遵。基态原子的核外电子排布必须遵循能量最低原则、泡利不相容原理、洪特规循能量最低原则、泡利不相容原理、洪特规则，能量守恒原理与此无关。则，能量守恒原理与此无关。2.下列价电子的排布式中，正确的是下列价电子的排布式中，正确的是(双选双选)()A铜：铜：3d94s2 B钙：钙：3d2C钠：钠：3s1 D铁：铁：3d64s2解析：选解析：选CD。一般的核外电子排布式的书写。一般的核外电子排布式的书写正误判断的题目主要就是对洪特规则和能量正误判断的题目主要就是对洪特规则和能量最低原则的考查，遇到这类题目时可以首先最低原则的考查，遇到这类题目时可以首先看是否

7、符合这两个依据。铜：看是否符合这两个依据。铜：3d94s2的的3d能能级不满足洪特规则，应为级不满足洪特规则，应为3d104s1；钙：；钙：3d2不满足能量最低原则，应为不满足能量最低原则，应为4s2。3.根据下列叙述写出对应元素和基态原子核根据下列叙述写出对应元素和基态原子核外电子排布式。外电子排布式。(1)次外层次外层d轨道全空，最外层有一个轨道全空，最外层有一个4s电子电子_。(2)某元素某元素3价离子和氩原子的电子排布相价离子和氩原子的电子排布相同同_。(3)某元素某元素3价离子的价离子的3d轨道半充满轨道半充满_。解析：解此题的关键首先是要推断出解析：解此题的关键首先是要推断出3个元

8、素个元素的种类，再写出其核外电子排布式。的种类，再写出其核外电子排布式。(1)具有具有(n1)d0ns1排布的元素是排布的元素是A族元素。族元素。(2)该该元素是元素是Sc。(3)该元素是该元素是Fe。答案：答案：(1)K，1s22s22p63s23p64s1(2)Sc，1s22s22p63s23p63d14s2(3)Fe，1s22s22p63s23p63d64s2要点突破讲练互动要点突破讲练互动 探究导引1 写出氮原子的2p轨道的电子排布式和轨道表达式。核外电子的排布规则核外电子的排布规则提示：提示：探究导引探究导引2为什么钙原子的核外电子排布是为什么钙原子的核外电子排布是2、8、8、2而不

9、是而不是2、8、9、1?提示：提示：由于能级交错现象，由于能级交错现象，Ca原子的电子排原子的电子排布式为布式为1s22s22p63s23p64s2。要点归纳要点归纳1.能量最低原则电子尽量先占有能量最低原则电子尽量先占有能量低的轨道，然后进入能量高能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。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基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序原子轨道上的排布顺序(2)能级相同时，电子层数愈大，原子轨道能能级相同时，电子层数愈大，原子轨道能量愈高，如量愈高，如E3pE2p。(3)电子层相同时，不同能级之间的能量关电子层相同时

10、，不同能级之间的能量关系：如系：如E3dE3pE3s。(4)电子层、能级不同时，原子中的价电子在电子层、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。如外层分布时存在原子轨道能级交错现象。如E4sE3dE4p，E5sE4dE5p。2.泡利不相容原理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。如这两个电子的自旋方向必须相反。如2s轨道轨道上的电子排布为上的电子排布为 ，不能为，不能为 。3.洪特规则洪特规则(1)原子核外电子在能量相同的轨道上排布原子核外电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占不同的原

11、子轨道并且自旋时，将尽可能分占不同的原子轨道并且自旋方向相同，这样整个原子的能量最低。方向相同，这样整个原子的能量最低。如如2p3的电子排布为的电子排布为 ，不能为，不能为 。(2)洪特规则特例：能量相同的原子轨道在全洪特规则特例：能量相同的原子轨道在全充满充满(如如p6和和d10)、半充满、半充满(如如p3和和d5)和全空和全空(如如p0和和d0)状态时，体系的能量较低，原子较状态时，体系的能量较低，原子较稳定。稳定。即时应用即时应用1.下列原子或离子的电子排布式正确的是下列原子或离子的电子排布式正确的是_，违反能量最低原则的是，违反能量最低原则的是_，违反洪特规则的是违反洪特规则的是_，违

12、反泡利不相，违反泡利不相容原理的是容原理的是_。 解析:根据核外电子排布规律知中错误在于电子排完2s轨道后应排2p轨道而不是3p轨 道，正确的应为1s22s22p6;中M层电子排布没有遵循洪特规则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并且自旋方向相同，正确的应为： 中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；和正 确；违反泡利不相容原理，所以应为 答案:核外电子排布的表示方法核外电子排布的表示方法 探究导引1 书写电子排布式时，其书写顺序的依据是什么？ 提示：按电子层数由少到多，能级由低到 高，而不

13、是按电子的填充顺序。 探究导引2 电子排布式和轨道表达式，哪种书写方式更能直观形象地反映电子的运动状态？ 提示：轨道表达式。 要点归纳 即时应用 2.下列微粒的核外电子的表示方法中正确的是()解析：选解析：选A。A表示碳原子的轨道表示式，正表示碳原子的轨道表示式，正确；确；B不符合洪特规则；正确的不符合洪特规则；正确的Cr原子的价电原子的价电子排布式为子排布式为3d54s1；Fe2是铁原子失去最外是铁原子失去最外层层2个电子形成的，其电子排布式是个电子形成的，其电子排布式是1s22s22p63s23p63d6。题型探究技法归纳题型探究技法归纳原子核外的电子排布原子核外的电子排布 (1)X元素是

14、非金属元素，其原子中有元素是非金属元素，其原子中有3个未成对电子，轨道的最高能级是个未成对电子，轨道的最高能级是3p，则，则该原子的电子排布式是该原子的电子排布式是_。(2)某元素的原子基态时有某元素的原子基态时有6个电子处于个电子处于3d轨轨道上，则该元素的原子序数为道上，则该元素的原子序数为_，该元素原子的该元素原子的d轨道上的未成对电子有轨道上的未成对电子有_个。个。(3)某元素的基态原子失去某元素的基态原子失去3个电子后，它的个电子后，它的3d轨道内电子恰好半充满，该元素的原子序轨道内电子恰好半充满，该元素的原子序数为数为_，其离子的电子排布式为，其离子的电子排布式为_。【思路点拨思路

15、点拨】完成此问题的关键：完成此问题的关键：(1)熟记熟记能级顺序；能级顺序；(2)原子失电子总是先失去最外层原子失电子总是先失去最外层上的电子。上的电子。【解析解析】(1)根据题意：原子中有根据题意：原子中有3个未成个未成对电子，轨道的最高能级是对电子，轨道的最高能级是3p，所以该原子，所以该原子价电子排布为价电子排布为3s23p3，则该原子的电子排布，则该原子的电子排布式是式是1s22s22p63s23p3。(2)根据能级交错现象根据能级交错现象，既然，既然3d轨道上有轨道上有6个电子，个电子，那么那么4s轨道上应该是全充满状态，有轨道上应该是全充满状态，有2个电个电子，则该原子的电子排布式

16、为子，则该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。可见该元素的原子。可见该元素的原子序数为序数为26。d轨道有轨道有5个等价轨道，它上面有个等价轨道，它上面有6个电子，根据泡利不相容原理和洪特规则，个电子，根据泡利不相容原理和洪特规则，其其d轨道上的未成对电子应为轨道上的未成对电子应为4个。个。(3)当基态当基态原子失去原子失去3个电子后，使个电子后，使3d轨道半充满，即轨道半充满，即为为5个电子，个电子，所以该原子的价电子排布应为所以该原子的价电子排布应为3d64s2，该基，该基态原子的电子排布式为态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，原子序数

17、为，原子序数为26，其，其离子的电子排布式为离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。【答案答案】(1)1s22s22p63s23p3(2)264(3)261s22s22p63s23p63d5【名师点睛名师点睛】(1)书写电子排布式时要多体书写电子排布式时要多体会能级交错现象和洪特规则的三个特例：全会能级交错现象和洪特规则的三个特例：全空、全充满和半充满。空、全充满和半充满。(2)书写时要看清要求。书写时要看清要求。核外电子排布与元素推断核外电子排布与元素推断 有有A、B、C、D、E五种元素，它们五种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于的核电荷数依次增大，且都小于20。其中。其

18、中A为非金属元素，为非金属元素，A和和E属同一族，它们原子的属同一族，它们原子的最外层电子排布式为最外层电子排布式为ns1。B和和D也属同一族，也属同一族，它们原子最外层的它们原子最外层的p能级电子数是能级电子数是s能级电子能级电子数的两倍，数的两倍，C原子最外层上电子数等于原子最外层上电子数等于D原子原子最外层上电子数的一半。最外层上电子数的一半。请回答下列问题：请回答下列问题：(1)A是是_，B是是_，C是是_，D是是_，E是是_。(2)由这五种元素组成的一种化合物是由这五种元素组成的一种化合物是(写化学写化学式式)_。写出该物质的一种主要用途：。写出该物质的一种主要用途： _。(3)写出

19、写出C元素基态原子的电子排布式：元素基态原子的电子排布式： _。(4)用轨道表示式表示用轨道表示式表示D元素原子的最外层电元素原子的最外层电子排布：子排布：_。【思路点拨思路点拨】解决此题关键要弄清：解决此题关键要弄清：(1)原原子结构与电子排布的关系；子结构与电子排布的关系；(2)原子结构与元原子结构与元素周期表的关系。素周期表的关系。【解析解析】B和和D属同一族，它们原子最外层属同一族，它们原子最外层的的p能级电子数是能级电子数是s能级电子数的两倍，所以能级电子数的两倍，所以可得可得B、D的最外层电子排布式为的最外层电子排布式为ns2np4，所，所以以B为氧元素、为氧元素、D为硫元素；而为

20、硫元素；而A和和E属同一属同一族，它们原子的最外层电子排布式为族，它们原子的最外层电子排布式为ns1，且，且A的原子序数小于的原子序数小于B，E的原子序数大于的原子序数大于D，所以所以A为氢元素，为氢元素，E为钾元素；为钾元素；C原子最外层上电子数等于原子最外层上电子数等于D原子最外层上电原子最外层上电子数的一半，所以子数的一半，所以C的最外层电子排布式为的最外层电子排布式为3s23p1，即，即C为铝元素。为铝元素。【答案答案】(1)HOAlSK(写元素名称写元素名称也可也可) (2)KAl(SO4)212H2O净水剂净水剂(其其他合理答案也可他合理答案也可) (3)1s22s22p63s23

21、p1(4)热点示例思维拓展热点示例思维拓展基态原子核外电子排布的应用基态原子核外电子排布的应用【经典案例经典案例】A、D、E、G是元素周期表是元素周期表中前中前20号元素，原子序数依次增加，其中号元素，原子序数依次增加，其中A、D同周期，同周期，D、E同主族，四种元素的原同主族，四种元素的原子结构有如下特点：子结构有如下特点：G原子的价电子数是原子的价电子数是A原子价电子数的原子价电子数的2倍；倍；D原子最外层原子最外层p轨道上的电子数与轨道上的电子数与G原子的电原子的电子层数相同；子层数相同；E原子中未成对电子数与原子中未成对电子数与G原子原子最外层电子数相等。根据以上叙述回答下列最外层电子

22、数相等。根据以上叙述回答下列问题：问题：(1)分别写出分别写出A、D、E、G的基态原子的电子的基态原子的电子排布式。排布式。(2)由上述部分元素形成的一种水合物在医疗由上述部分元素形成的一种水合物在医疗上有重要应用，它是上有重要应用，它是_。【解析解析】已知已知D、E同主族，同主族，E的原子序数的原子序数大于大于D，D原子最外层原子最外层p轨道上有电子，说明轨道上有电子，说明D位于第位于第2周期，周期，E位于第位于第3周期，则周期，则E原子中原子中未成对的电子数可能为未成对的电子数可能为13。根据条件。根据条件“E原原子中未成对电子数与子中未成对电子数与G原子最外层电子数相原子最外层电子数相等

23、等”以及以及“G原子的价电子数是原子的价电子数是A原子价电子原子价电子数的数的2倍倍”可知，可知，E原子中未成对电子数为原子中未成对电子数为2，G原子的最外层电子数原子的最外层电子数(价电子数价电子数)为为2，A原子的价电子数为原子的价电子数为1。因为。因为G的原子序数大的原子序数大于于E，所以，所以G原子的价电子排布为原子的价电子排布为4s2，即，即G为为钙元素。钙元素。A、D同周期，可知同周期，可知A在第在第2周期，即周期，即A为锂元素。根据条件为锂元素。根据条件“D原子最外层原子最外层p轨道轨道上的电子数与上的电子数与G原子中的电子层数相同原子中的电子层数相同”可可以得出，以得出，D原子最外层原子最外层p轨道上有轨道上有4个电子，个电子，电子排布式为电子排布式为1s22s22p4，所以，所以D为氧元素，为氧元素，E为硫元素。为硫元素。【答案答案】(1)A：Li1s22s1；D：O1s22s22p4；E：S1s22s22p63s23p4；G：Ca1s22s22p63s23p64s2(2)石膏石膏