化学人教版（2019）选择性必修2 1.1.2构造原理与电子排布式（共25张ppt）
文档属性
| 名称 | 化学人教版（2019）选择性必修2 1.1.2构造原理与电子排布式（共25张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 5.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-12-31 18:54:46 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
构造原理与电子排布式
第2课时
01
04
1．通过了解原子核外排布的构造原理，写出1-36号元素基态原子的电子排布式、简化电子排布式，增强证据推理意识；
2．通过元素基态原子价层电子排布式的书写，探讨元素可能的化合价，提升结构决定性质的认识。
核心素养发展目标
知识回顾
1、能层(n)：即电子层
能层越高，离核越远，能量越高：
E(K)2、能级（l）：在多电子原子中，同一能层的电子，能量也有差异。
能层（n） K L M N O
能级（l） …
最多容纳的电子数 …
（3）通常同一能层中各能级的能量顺序是E(ns)（1）任一能层的能级总从s能级开始，能级数=能层序数。
（4）以s、p、d、f……排序的各能级最多可容纳的电子数依次为
1、3、5、7……的二倍。
（2）每一能层中能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……(n代表能层)
能层（n） K L M N O
能级（l） …
最多容纳的电子数 …
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
5d
2
2
6
2
6
10
2
6
14
10
2
6
2
8
18
32
2n2
×
×
√
活动：根据已学的知识，试写出铁原子的原子结构示意图。
铁原子猜想一：
+26
2 8 15 1
铁原子猜想二：
+26
2 8 8 8
铁原子猜想三：
+26
2 8 14 2
根据核外电子在能层中的排布规律，画出K的原子结构示意图。分析K中电子填入的能量最高的能级，并说明判断的依据。
思考
+19
2
8
9
+19
2
8
8
1
×
√
最外层电子数不能多于8
能层 K L M N
最多电子数 2 8 18 32
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
填充电子数
核外电子在能级中的排布顺序：
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s
2
2
2
6
6
1
贰
TOW
当4s能级填满后，下一个电子应该填充在哪个能级？
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d
随核电荷数增大，电子并不总是填满一个能层后再填入下一个能层，这种现象称为能级交错。
能级交错
拓展
屏蔽效应：处理多电子原子时，认为其它电子对某个电子 i 的排斥，相当于其它电子屏蔽住原子核，抵消了一部分核电荷对电子 i 的吸引力，这种现象称为其他电子对电子 i 的屏蔽作用。
原子核
电子 i
多电子原子能级和徐光宪规则
肆
FOUR
钻穿效应：能层n相同、能级l 不同时，l 越小的电子，它本身的钻穿能力越强，离核越近，它受到其它电子对它的屏蔽作用就越弱，能量就越低Ens4s能级电子钻穿能力强，有相当的概率出现在核附近，它的第一个峰钻穿到3d的主峰之内，部分避开了3d电子对它的屏蔽作用，反过来削弱了原子核对3d电子的吸引力，所以E(4s)我国著名化学家北京大学徐光宪教授，根据光谱实验数据， 对基态多电子原子的能级高低提出一种定量的近似规则，即 n+0.7l 值越大，能级越高，并把 n+0.7l 值的第一位数字相同的各能级组合为一组，称为一个能级组。
能级 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p
n + 0.7 l 1.0 2.0 2.7 3.0 3.7 4.0 4.4 4.7 5.0 5.4 5.7 6.0 6.1 6.4 6.7
能级组 1 2 3 4 5 6
组内电子数 2 8 8 18 18 32
能级交错
肆
FOUR
K、Ca的光谱学实验均表明，二者最外层填充的电子均在4s能级。
这种能级交错在核外电子排布中非常普遍：
ns → (n-2)f → (n-1)d → np
以光谱学事实为基础，从1s能级开始，随核电荷数递增，新增的电子填入能级的顺序称为构造原理。
(n-1)P →ns →(n-1) d
构造原理示意图
7
6
5
4
3
2
1
每一行对应一个能层
每个小圈表示一个能级
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
请根据构造原理分析25Mn的核外电子在能级中的排布？
能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p
填充电子数
能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p
填充电子数 2 2 6 2 6 2 5
作为一个理论模型，构造原理具有一定的局限性。对于个别特殊的过渡元素核外电子的排布并不适用。
能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p
填充电子数 2 2 6 2 6 1 5
能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p
填充电子数 2 2 6 2 6 1 10
24Cr的核外电子在能级中的排布：
29Cu的核外电子在能级中的排布：
FOUR
核外电子在能级中的排布又可以如何表示？
将 上所容纳的电子数标在该能级符号 ，并按照能层从左到右的顺序排列的式子。
能级
右上角
电子数
能级
电子排布式
eg:氮原子的电子排布式为
(1)根据构造原理，试比较下列能级的能量高低(填“＞”或“＜”)。
①4s____3d；②6s____4f____5d。
(2)根据构造原理，写出下列基态原子的核外电子排布式
①2He：____； ②8O：_________；
③10Ne：_________； ④14Si：______________；
⑤18Ar：______________； ⑥19K：_________________；
⑦21Sc：__________________； ⑧26Fe：___________________。
＜
＜ ＜
1s2
1s22s22p4
1s22s22p6
1s22s22p63s23p2
1s22s22p63s23p6
1s22s22p63s23p64s1
1s22s22p63s23p63d14s2
1s22s22p63s23p63d64s2
小试牛刀
存在能级交错时，在书写基态原子的电子排布式时，仍按能层顺序写。
（3）写出稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡的原子的核外电子排布式及最外层电子排布式，并写出除氦外其他元素原子的排布通式。
2He: 1s2
10Ne: 1s22s22p6
18Ar: 1s22s22p63s23p6
36Kr: 1s22s22p63s23p63d104s24P6
54Xe: 1s22s22p63s23p63d104s24P64d105s25P6
86Rn: 1s22s22p63s23p63d104s24P64d104f145s25P65d106s26P6
10Ne 2s22p6
18Ar 3s23p6
36Kr 4s24p6
54Xe 5s25p6
86Rn 6s26p6
ns2np6
电子排布式可以简化，如Na的电子排布式可以写成[Ne]3s1。请你分析[Ne]表达的含义，并仿照该式 写出8O、14Si和22Ti的简化电子排布式。
[Ne]表示的是Ne的核外电子排布，也称为原子实。
Na 1s22s22p63s1
Na [Ne]3s1
这种原子的核外电子排布的表示方法叫做简化电子排布式。
Na的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同
8O [He]2s22p4
14Si [Ne]3s23p2
22Ti [Ar]3d24s2
10Ne: 1s22s22p6
原子实表示的电子称为内层电子，通常不参与成键。
原子实外的电子称为价层电子，决定元素的化学性质。
Na的电子排布式 1s22s22p63s1
Na的简化电子排布式 [Ne]3s1
Na的价层电子排布式 3s1
价电子：一般指最外能级组中那些有可能参与化学反应的电子。
主族元素原子的价电子一般是在最外面能层的电子（即最外层电子）。
过渡元素原子的价电子则通常包括最外能级组的电子（即最外层电子和部分内层电子）。
写出25Mn、23V基态原子的价层电子排布式，试推测25Mn、23V两种元素可能的化合价。
25Mn: 3d54s2
Mn元素常见化合价有：+2、+3、+4、+5、+6、+7
23V: 3d34s2
V元素常见化合价有：+2、+3、+4、+5
电子排布式也可以用于表示离子的核外电子排布，
试写出Na+、Cl-和Fe2+的电子排布式？
Na+ 1s22s22p6
Cl- 1s22s22p63s23p6
Na 1s22s22p63s1
Cl 1s22s22p63s23p5
Fe 1s22s22p63s23p63d64s2
Fe2+ 1s22s22p63s23p63d6
Fe2+ [Ar]3d6
（1）可以用构造原理分析原子的核外电子在能级中的填充顺序
（2）原子的核外电子在能级中的排布可以用电子排布式表示
小结
训练
1.构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低。若以E(nl)表示某能级的能量，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(4s)>E(4f)>E(3d)
√
解析 根据构造原理，各能级能量由高到低的顺序为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，所以C项错误。
2.39号元素钇的电子排布式应是下列排布中的哪一组
A.1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2
B.1s22s22p63s23p63d104s24p65s25p1
C.1s22s22p63s23p63d104s24p64f15s2
D.1s22s22p63s23p63d104s24p65s25d1
解析 根据构造原理，电子填入能级的先后顺序为4s、3d、4p、5s、4d，因此钇元素的最后3个电子分别填入5s、4d能级，价电子排布式为4d15s2，故A项正确。
√
3.主族元素的原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子。下列各原子或离子的电子排布式错误的是
A.Al 1s22s22p63s23p1 B.O2－ 1s22s22p6
C.Na＋ 1s22s22p6 D.Si 1s22s22p2
解析 Al为13号元素，其原子电子排布式为1s22s22p63s23p1，选项A正确；
氧为8号元素，O2－的电子排布式为1s22s22p6，选项B正确；
钠为11号元素，Na＋的电子排布式为1s22s22p6，选项C正确；
硅为14号元素，原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2，选项D错误。
√
4.下列各项中，前面的能级先填入电子的为
①3d和4s ②4p和5s ③5s和4d ④5p和4d
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
解析 原子核外电子优先占有能量低的轨道，轨道能量的高低由能层和能级决定。①中的3d>4s，②中的4p<5s，③中的5s<4d，④中的5p>4d。所以前面能级先填入电子的是②③。
√
5.下列元素相关粒子的简化电子排布式中，前者一定是金属元素，后者一定是非金属元素的是
A.[Ne]3s23p2 [Ne]3s2 B.[Ar]4s1 [Ne]3s23p4
C.[Ne]3s23p1 [Ar]4s2 D.[He]2s22p4 [Ne]3s23p5
解析 A项，两种元素分别为Si、Mg，Si为非金属元素，Mg为金属元素；
B项，两种元素分别为K、S，符合题意；
C项，两种元素分别为Al、Ca，均为金属元素；
D项，两种元素分别为O、Cl，均为非金属元素。
√
思考讨论
为什么原子最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子)？次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个)，倒数第三层电子数目不能超过32个？
由于能级交错的原因，E nd >E (n＋1)s 。当ns和np充满时(最多容纳8个电子)，下一个电子不是填入nd，而是优先填入(n＋1)s轨道中，从而形成新的能层，因此最外层电子数不可能超过8个。
同理，若最外层是第n层，次外层就是第(n－1)层。由于
E (n－1)f >E (n＋1)s >E np，在第(n＋1)层出现前，次外层只有(n－1)s、(n－1)p、(n－1)d上有电子，这三个能级最多可容纳18个电子，因此次外层电子数不超过18个。
例如，原子最外层是第五能层，次外层就是第四能层，由于
E4f >E6s>E5p，当第六层出现之前，次外层(第四层)只有在4s、4p和4d能级上有电子，这三个能级最多可容纳18个电子，也就是次外层不超过18个电子。
构造原理与电子排布式
第2课时
01
04
1．通过了解原子核外排布的构造原理，写出1-36号元素基态原子的电子排布式、简化电子排布式，增强证据推理意识；
2．通过元素基态原子价层电子排布式的书写，探讨元素可能的化合价，提升结构决定性质的认识。
核心素养发展目标
知识回顾
1、能层(n)：即电子层
能层越高，离核越远，能量越高：
E(K)
能层（n） K L M N O
能级（l） …
最多容纳的电子数 …
（3）通常同一能层中各能级的能量顺序是E(ns)
（4）以s、p、d、f……排序的各能级最多可容纳的电子数依次为
1、3、5、7……的二倍。
（2）每一能层中能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……(n代表能层)
能层（n） K L M N O
能级（l） …
最多容纳的电子数 …
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
5d
2
2
6
2
6
10
2
6
14
10
2
6
2
8
18
32
2n2
×
×
√
活动：根据已学的知识，试写出铁原子的原子结构示意图。
铁原子猜想一：
+26
2 8 15 1
铁原子猜想二：
+26
2 8 8 8
铁原子猜想三：
+26
2 8 14 2
根据核外电子在能层中的排布规律，画出K的原子结构示意图。分析K中电子填入的能量最高的能级，并说明判断的依据。
思考
+19
2
8
9
+19
2
8
8
1
×
√
最外层电子数不能多于8
能层 K L M N
最多电子数 2 8 18 32
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
填充电子数
核外电子在能级中的排布顺序：
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s
2
2
2
6
6
1
贰
TOW
当4s能级填满后，下一个电子应该填充在哪个能级？
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d
随核电荷数增大，电子并不总是填满一个能层后再填入下一个能层，这种现象称为能级交错。
能级交错
拓展
屏蔽效应：处理多电子原子时，认为其它电子对某个电子 i 的排斥，相当于其它电子屏蔽住原子核，抵消了一部分核电荷对电子 i 的吸引力，这种现象称为其他电子对电子 i 的屏蔽作用。
原子核
电子 i
多电子原子能级和徐光宪规则
肆
FOUR
钻穿效应：能层n相同、能级l 不同时，l 越小的电子，它本身的钻穿能力越强，离核越近，它受到其它电子对它的屏蔽作用就越弱，能量就越低Ens
能级 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p
n + 0.7 l 1.0 2.0 2.7 3.0 3.7 4.0 4.4 4.7 5.0 5.4 5.7 6.0 6.1 6.4 6.7
能级组 1 2 3 4 5 6
组内电子数 2 8 8 18 18 32
能级交错
肆
FOUR
K、Ca的光谱学实验均表明，二者最外层填充的电子均在4s能级。
这种能级交错在核外电子排布中非常普遍：
ns → (n-2)f → (n-1)d → np
以光谱学事实为基础，从1s能级开始，随核电荷数递增，新增的电子填入能级的顺序称为构造原理。
(n-1)P →ns →(n-1) d
构造原理示意图
7
6
5
4
3
2
1
每一行对应一个能层
每个小圈表示一个能级
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
请根据构造原理分析25Mn的核外电子在能级中的排布？
能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p
填充电子数
能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p
填充电子数 2 2 6 2 6 2 5
作为一个理论模型，构造原理具有一定的局限性。对于个别特殊的过渡元素核外电子的排布并不适用。
能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p
填充电子数 2 2 6 2 6 1 5
能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p
填充电子数 2 2 6 2 6 1 10
24Cr的核外电子在能级中的排布：
29Cu的核外电子在能级中的排布：
FOUR
核外电子在能级中的排布又可以如何表示？
将 上所容纳的电子数标在该能级符号 ，并按照能层从左到右的顺序排列的式子。
能级
右上角
电子数
能级
电子排布式
eg:氮原子的电子排布式为
(1)根据构造原理，试比较下列能级的能量高低(填“＞”或“＜”)。
①4s____3d；②6s____4f____5d。
(2)根据构造原理，写出下列基态原子的核外电子排布式
①2He：____； ②8O：_________；
③10Ne：_________； ④14Si：______________；
⑤18Ar：______________； ⑥19K：_________________；
⑦21Sc：__________________； ⑧26Fe：___________________。
＜
＜ ＜
1s2
1s22s22p4
1s22s22p6
1s22s22p63s23p2
1s22s22p63s23p6
1s22s22p63s23p64s1
1s22s22p63s23p63d14s2
1s22s22p63s23p63d64s2
小试牛刀
存在能级交错时，在书写基态原子的电子排布式时，仍按能层顺序写。
（3）写出稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡的原子的核外电子排布式及最外层电子排布式，并写出除氦外其他元素原子的排布通式。
2He: 1s2
10Ne: 1s22s22p6
18Ar: 1s22s22p63s23p6
36Kr: 1s22s22p63s23p63d104s24P6
54Xe: 1s22s22p63s23p63d104s24P64d105s25P6
86Rn: 1s22s22p63s23p63d104s24P64d104f145s25P65d106s26P6
10Ne 2s22p6
18Ar 3s23p6
36Kr 4s24p6
54Xe 5s25p6
86Rn 6s26p6
ns2np6
电子排布式可以简化，如Na的电子排布式可以写成[Ne]3s1。请你分析[Ne]表达的含义，并仿照该式 写出8O、14Si和22Ti的简化电子排布式。
[Ne]表示的是Ne的核外电子排布，也称为原子实。
Na 1s22s22p63s1
Na [Ne]3s1
这种原子的核外电子排布的表示方法叫做简化电子排布式。
Na的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同
8O [He]2s22p4
14Si [Ne]3s23p2
22Ti [Ar]3d24s2
10Ne: 1s22s22p6
原子实表示的电子称为内层电子，通常不参与成键。
原子实外的电子称为价层电子，决定元素的化学性质。
Na的电子排布式 1s22s22p63s1
Na的简化电子排布式 [Ne]3s1
Na的价层电子排布式 3s1
价电子：一般指最外能级组中那些有可能参与化学反应的电子。
主族元素原子的价电子一般是在最外面能层的电子（即最外层电子）。
过渡元素原子的价电子则通常包括最外能级组的电子（即最外层电子和部分内层电子）。
写出25Mn、23V基态原子的价层电子排布式，试推测25Mn、23V两种元素可能的化合价。
25Mn: 3d54s2
Mn元素常见化合价有：+2、+3、+4、+5、+6、+7
23V: 3d34s2
V元素常见化合价有：+2、+3、+4、+5
电子排布式也可以用于表示离子的核外电子排布，
试写出Na+、Cl-和Fe2+的电子排布式？
Na+ 1s22s22p6
Cl- 1s22s22p63s23p6
Na 1s22s22p63s1
Cl 1s22s22p63s23p5
Fe 1s22s22p63s23p63d64s2
Fe2+ 1s22s22p63s23p63d6
Fe2+ [Ar]3d6
（1）可以用构造原理分析原子的核外电子在能级中的填充顺序
（2）原子的核外电子在能级中的排布可以用电子排布式表示
小结
训练
1.构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低。若以E(nl)表示某能级的能量，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)
√
解析 根据构造原理，各能级能量由高到低的顺序为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，所以C项错误。
2.39号元素钇的电子排布式应是下列排布中的哪一组
A.1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2
B.1s22s22p63s23p63d104s24p65s25p1
C.1s22s22p63s23p63d104s24p64f15s2
D.1s22s22p63s23p63d104s24p65s25d1
解析 根据构造原理，电子填入能级的先后顺序为4s、3d、4p、5s、4d，因此钇元素的最后3个电子分别填入5s、4d能级，价电子排布式为4d15s2，故A项正确。
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3.主族元素的原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子。下列各原子或离子的电子排布式错误的是
A.Al 1s22s22p63s23p1 B.O2－ 1s22s22p6
C.Na＋ 1s22s22p6 D.Si 1s22s22p2
解析 Al为13号元素，其原子电子排布式为1s22s22p63s23p1，选项A正确；
氧为8号元素，O2－的电子排布式为1s22s22p6，选项B正确；
钠为11号元素，Na＋的电子排布式为1s22s22p6，选项C正确；
硅为14号元素，原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2，选项D错误。
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4.下列各项中，前面的能级先填入电子的为
①3d和4s ②4p和5s ③5s和4d ④5p和4d
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
解析 原子核外电子优先占有能量低的轨道，轨道能量的高低由能层和能级决定。①中的3d>4s，②中的4p<5s，③中的5s<4d，④中的5p>4d。所以前面能级先填入电子的是②③。
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5.下列元素相关粒子的简化电子排布式中，前者一定是金属元素，后者一定是非金属元素的是
A.[Ne]3s23p2 [Ne]3s2 B.[Ar]4s1 [Ne]3s23p4
C.[Ne]3s23p1 [Ar]4s2 D.[He]2s22p4 [Ne]3s23p5
解析 A项，两种元素分别为Si、Mg，Si为非金属元素，Mg为金属元素；
B项，两种元素分别为K、S，符合题意；
C项，两种元素分别为Al、Ca，均为金属元素；
D项，两种元素分别为O、Cl，均为非金属元素。
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思考讨论
为什么原子最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子)？次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个)，倒数第三层电子数目不能超过32个？
由于能级交错的原因，E nd >E (n＋1)s 。当ns和np充满时(最多容纳8个电子)，下一个电子不是填入nd，而是优先填入(n＋1)s轨道中，从而形成新的能层，因此最外层电子数不可能超过8个。
同理，若最外层是第n层，次外层就是第(n－1)层。由于
E (n－1)f >E (n＋1)s >E np，在第(n＋1)层出现前，次外层只有(n－1)s、(n－1)p、(n－1)d上有电子，这三个能级最多可容纳18个电子，因此次外层电子数不超过18个。
例如，原子最外层是第五能层，次外层就是第四能层，由于
E4f >E6s>E5p，当第六层出现之前，次外层(第四层)只有在4s、4p和4d能级上有电子，这三个能级最多可容纳18个电子，也就是次外层不超过18个电子。