1.1.2　构造原理与电子排布式课件(共37张PPT) 2023-2024学年高二化学人教版选择性必修2

(共37张PPT)
第一章
第一节　第二课时　构造原理与电子排布式
素 养 目 标
1.知道原子核外电子的能级高低顺序,通过了解原子核外电子排布的构造原理,形成宏观辨识与微观探析的化学核心素养。
2.通过1~36号元素基态原子核外电子的排布书写模型的建立,形成证据推理与模型认知的化学核心素养。
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
目录索引
基础落实·必备知识全过关
一、构造原理
1.含义
以光谱学事实为基础,从氢开始,随　　　　　　递增,新增电子
　　　　　　的顺序称为构造原理。
2.示意图
核电荷数
填入能级
能层
能级
填入能级
二、核外电子排布的表示方法
1.对电子排布式的认识
(1)定义:将　　　　上所容纳的电子数标在该能级符号的　　　　,并按照能层从左到右的顺序排列的式子。
(2)表示方法:如氮原子的电子排布式为
能级
右上角
能级
电子数
(3)能级交错:随核电荷数递增,电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层,如电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→　　　→
　　　的顺序填充的,这种现象被称为　　　　　　　。
电子排布式的书写顺序≠电子排布顺序
基态铬、铜的核外电子排布不符合构造原理。Cr、Cu基态原子的电子排布式分别为　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　。
3d
4s
能级交错
1s22s22p63s23p63d54s1
1s22s22p63s23p63d104s1
2.简化电子排布式
(1)定义:将电子排布式中内层电子达到稀有气体原子结构的部分用
　　　　　　 　　　　　　　　　　　　的式子称为简化电子排布式。
(2)表示方法:　　　　　代表1s22s22p6
钠的简化电子排布式表示为[Ne]3s1
3.价层电子排布式
(1)定义:为突出化合价与电子排布的关系,将在化学反应中可能
　　　　　 　　　　称为价电子层(简称价层)。
(2)表示方法:Fe的价层电子排布式为　　　　　　　。
相应的稀有气体元素符号外加方括号表示
发生电子变动的能级
3d64s2
易错辨析1
(1)同一能层中,各能级之间的能量大小关系是s(2)3p能级电子填满以后,增加的电子应该先填充的能级是3d。(　　)
(3)根据构造原理,多电子原子中,3s、3d、4p轨道能量高低次序为3s<3d<4p。
(　　)
(4)某基态原子第四能层中有2个电子,该原子M能层中的电子数为18。
(　　)
提示 M能层为第三能层,当M能层为原子的次外层时,对应能级分别为3s、3p、3d,根据构造原理,既然4s能级已填充电子,则3s、3p能级肯定填满,3d可能填满,可能未填满,也可能未填充电子,故该能层电子数不一定为18。
√
×
√
×
易错警示
外围电子与价层电子
以稀有气体的元素符号外加方括号表示的部分称为“原子实”。[Ne]、[Ar]等符号的意义分别是指该部分与Ne、Ar等的电子排布式相同。原子中除“原子实”部分外的电子称为外围电子。对于部分原子,外围电子并不等同于最外层电子或价层电子。如Br:[Ar]3d104s24p5,其外围电子排布式为3d104s24p5,价层电子排布式为4s24p5。
思考:从书末的元素周期表中找出Na、Al、Cl、Mn的价层电子排布。
提示 Na:3s1　Al:3s23p1　Cl:3s23p5　Mn:3d54s2
易错辨析2
(1)K的电子排布式为1s22s22p63s23p63d1。(　　)
提示 根据构造原理K的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1。
(2)书写电子排布式时,同一能层按能级由低到高顺序连在一起。(　　)
(3)在原子失去价电子时,并不都是按照填充的相反顺序失去,而是按电子排布式顺序从外层向内层失去。(　　)
(4)并不是所有的原子核外电子的排布都遵循构造原理。(　　)
×
√
√
√
重难探究·能力素养全提升
探究一　能级能量顺序与构造原理的关系
情境探究
在原子核外的各能级中,能量相近的能级划分为一组,称为能级组。
第一能级组　1s
第二能级组　2s　2p
第三能级组　3s　3p
第四能级组　4s　3d　4p
第五能级组　5s　4d　5p
第六能级组　6s　4f　5d　6p
第七能级组　7s　5f　6d　7p……
(1)各能级组的通式是什么
(2)决定电子能量高低的因素有哪些
(3)多电子原子中,不同能级能量高低有什么关系 1s与3d、3s与3d的能量高低如何
提示 通式是ns、(n-2)f、(n-1)d、np。
提示 ①能层:能级符号相同时,能层序数越大,电子能量越高;②能级:在同一能层的不同能级中,s、p、d、f能级的能量依次升高;③在多电子原子中会发生能级交错现象。
提示 相同能层上不同能级能量的高低为ns方法突破
电子能量高低比较
名师点拨　(1)构造原理呈现的核外电子的填充顺序是基于光谱学数据事实,不是任何理论推导的结果。
(2)构造原理是一个假想的理论模型,某些原子核外电子的分布可能与理论模型不符也是合理的。
应用体验
视角1不同能级的能量关系
1.比较下列能级的能量大小关系(填“>”“=”或“<”):
(1)2s　　　　　4s;(2)3p　　　　　3d;
(3)3d　　　　　4s;(4)4d　　　　　5d;
(5)2p　　　　　3s;(6)4d　　　　　5f。
答案 (1)<　(2)<　(3)>　(4)<　(5)<　(6)<
解析 由构造原理可知:①同一能层的能级能量高低顺序为ns②不同能层之间,能量会产生能级交错现象,即能层序数大的能级,其能量不一定高,如3d能级具有的能量就高于4s能级所具有的能量。
【变式设问】
(1)4s、4f和5p能量关系如何
(2)能层小于Q层但能量高于7s的能级有哪些
答案 E(4s)答案 5f、6d。
2.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)D.E(5s)>E(4s)>E(4f)>E(3d)
B
解析 根据构造原理,各能级能量的大小顺序由低到高为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。
视角2不同能级在原子核外的排布顺序
3.按照构造原理,下列电子填入能级的顺序正确的是(　　)
A.1s、2p、3d、4s
B.1s、2s、3s、2p
C.2s、2p、3s、3p
D.4p、3d、4s、3p
C
解析 由构造原理可知,电子填入能级的正确顺序应为1s、2p、4s、3d,A错误;由构造原理可知,电子填入能级的正确顺序应为1s、2s、2p、3s,B错误;由构造原理可知,电子填入能级的正确顺序应为2s、2p、3s、3p,C正确;由构造原理可知,电子填入能级的正确顺序应为3p、4s、3d、4p,D错误。
4.电子在一个原子的下列能级中排布时,最后一个排布的是(　　)
A.ns B.np
C.(n-1)d D.(n-2)f
B
解析 根据原子中能级的能量高低顺序:ns<(n-2)f<(n-1)d归纳总结　构造原理是指电子进入能级的排布顺序,即:1s-2s-2p-3s-3p-4s-3d-4p-5s-4d-5p-6s-4f-5d-6p-7s-5f-6d-7p。先排电子的能级能量低,后排电子的能级能量高。注意能级交错现象。
探究二　构造原理与电子排布式的书写方法
情境探究
根据构造原理示意图回答以下问题:
(1)按构造原理写出稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡的基态原子的最外层电子排布;除氦外它们的通式是什么
提示 He:1s2;Ne:2s22p6;Ar:3s23p6;Kr:4s24p6;Xe:5s25p6;Rn:6s26p6,除氦外它们的通式是ns2np6。
(2)分别写出O、Na、23V、26Fe的电子填充顺序和电子排布式。
提示
元素 O Na
电子填充顺序 1s22s22p4 1s22s22p63s1
电子排布式 1s22s22p4 1s22s22p63s1
元素 23V 26Fe
电子填充顺序 1s22s22p63s23p64s23d3 1s22s22p63s23p64s23d6
电子排布式 1s22s22p63s23p63d34s2 1s22s22p63s23p63d64s2
(3)已知Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。这两种元素的基态原子核外电子排布不符合构造原理,是根据什么确定其电子排布的
(4)元素周期表中钠原子的简化电子排布式写成[Ne]3s1,方括号里的符号是什么意义 模仿钠原子的简化电子排布式写出8号、14号、26号元素原子的简化电子排布式。
提示 Cr、Cu两种元素基态原子的电子填充顺序与构造原理不符合,这是根据Cr、Cu的原子光谱确定的。
提示 方括号里符号的意义是对应稀有气体元素原子的电子排布式。8号、14号、26号元素分别为O、Si、Fe,其简化电子排布式分别为O:[He]2s22p4;Si:[Ne]3s23p2;Fe:[Ar]3d64s2。
方法突破
“三步法”书写核外电子排布式(以Cu为例)
名师点拨　(1)简单原子:按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。
(2)复杂原子:先按构造原理从低到高排列,然后将同能层的能级移到一起。
(3)特殊原子:当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时,能量相对较低,原子结构较稳定。
应用体验
视角1原子核外电子排布式
1.写出下列原子的电子排布式。
(1)基态Cl原子的电子排布式是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)基态Ge原子的核外电子排布式是　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)基态As原子的电子排布式是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)P原子的电子排布式是　 。
答案 (1)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5
(2)1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2
(3)1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3
(4)1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3
解析 根据构造原理填充核外电子,根据能层序数由低到高的顺序书写电子排布式。要注意从3d能级开始出现“能级交错”现象。
2.下列电子排布式中,原子不是处于激发状态的是(　　)
A.氮原子:1s22s12p4
B.氟原子:1s22s22p43s1
C.锰原子:[Ar]3d54s2
D.铜原子:1s22s22p63s23p63d94s2
C
解析 只要原子不是处于基态情况下,就属于激发态,基态氮原子电子排布式为1s22s22p3,A错误;基态氟原子电子排布式为1s22s22p5,B错误;基态锰原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,C正确;基态铜原子电子排布式应该为1s22s22p63s23p63d104s1,D错误。
视角2离子核外电子排布式
3.[2023福建福州高二检测]下列各原子或离子的电子排布式错误的是
(　　)
A.Mg2+　1s22s22p6 B.Br　1s22s22p63s23p63d104s24p5
C.O2-　1s22s22p6 D.Cr　1s22s22p63s23p63d44s2
D
解析 Mg的原子序数为12,离子的核外电子排布式为1s22s22p6,故A正确;35号Br原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,故B正确;O原子核外有8个电子,O2-核外电子排布式为1s22s22p6,最外层达到8电子稳定结构,故C正确;Cr原子的d能级处于半充满时稳定,因此核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,故D错误。
【变式设问】
Fe、Fe2+和Fe3+的电子排布式分别是什么
答案 Fe:1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2;
Fe2+:1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6;
Fe3+:1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
归纳总结　(1)能级数等于能层序数,字母代号相同的能级中所能容纳的最多电子数相同。
(2)虽然电子排布是遵循构造原理的,但在书写电子排布式时,应将能层低的能级写在左边,而不能按填充顺序写。如铁原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2,而不能写成1s22s22p63s23p64s23d6。
(3)书写离子的电子排布式时,从最外层起得到或失去电子,若为副族元素,还可失去次外层电子。
视角3简化电子排布式、最外层电子排布式与价层电子排布的区别
4.下列原子的电子排布式能表示基态原子的电子排布式的是(　　)
A.[Ne]3s13p3 B.[Ar]3d64s1
C.[Ar]3d64s2 D.[Ne]3s23p63d5
C
解析 [Ne]3s13p3表示3s能级中一个电子跃迁到3p能级上,基态原子的电子排布式应为[Ne]3s23p2,故A错误;电子先排满4s能级再排3d能级,应为[Ar]3d54s2,故B错误;根据能量最低原理,[Ar]3d64s2表示基态原子的电子排布式,故C正确;能级能量:4s<3d,根据能量最低原理,电子应优先排布在4s能级上,故D错误。
5.根据要求,完成填空:
(1)原子序数为15的元素的原子最外层电子排布式:　　　　　　　。
(2)钾的简化电子排布式:　　　　　　　。
(3)31号元素的价层电子排布式:　　　　　　　　　　　　　　。
(4)离子结构示意图为 的微粒的核外电子排布式:
　　　　　　　　　　　　。
答案 (1)3s23p3　(2)[Ar]4s1　(3)4s24p1　 (4)1s22s22p63s23p6
本 课 结 束