化学人教版（2019）选择性必修2 1.1原子结构（共84张ppt）
文档属性
| 名称 | 化学人教版（2019）选择性必修2 1.1原子结构（共84张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 12.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-12-21 16:14:59 | ||
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文档简介
(共84张PPT)
化学研究的是构成宏观物体的物质。
一、研究物质的组成与结构
二、研究物质的性质与变化
决定
反映
物质的元素组成
分子的组成
分子的结构
晶体结构
第一章 原子结构与性质
第1节 原子结构
答辩模版/毕业设计/学术报告/开题报告通用PPT
答辩人：Asoledad
导师：微鱼
“原子”一词源自古希腊语“ATOM”，是不可再分的意思。古希腊哲学家假想原子是世间万物最小的微粒。19世纪初，英国人道尔顿创立了近代原子学说，假设原子是化学元素中的最小粒子，每一种元素有一种原子。20世纪初，人们终于认识到原子不是最小的粒子，而且有复杂的结构。对原子结构的认识为元素周期律找到了理论根据。原子的基本性质，如原子半径、电离能和电负性等都与原子结构密切相关，因而也呈现周期性。
1932年比利时天文学家和宇宙学家
勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论
宇宙大爆炸
2h后
诞生
大量的氢
少量的氦
极少量的锂
原子核的融合反应
合成
其他元素
宇宙年龄距近约140亿年
宇宙的组成
氢（H）: 约占宇宙原子总数的88.6%
氦（He）：约占宇宙原子总数的1／8
其他：90多种天然元素的原子总数加起来不足1%
地球年龄已有46亿年
地球元素
非金属元素：24种，（包括稀有气体元素）
金属元素：占绝大多数
1803年，英国科学家道尔顿提出物质是由原子组成，原子不能被创造，也不能被毁灭，在化学变化中不可再分割，在化学反应中保持本性不变。
实心球模型
道尔顿原子学说
1897年，汤姆生发现原子中存在电子，并用实验方法测出电子的质量。正电荷均匀地分布在原子之中,电子则散布在正电荷之中。
“葡萄干面包式”
汤姆生的原子结构模型
“葡萄干面包式”模型
α散射实验——发现原子核结构
卢瑟福的原子结构模型
卢瑟福的原子结构模型
1. 所有原子都有一个核即原子核(nucleus)；
2. 核的体积只占整个原子体积极小的一部分；
3. 原子的正电荷和绝大部分质量集中在核上；
4. 电子像行星绕着太阳那样绕核运动。
“核式”模型
玻尔原子模型
1、原子核外电子运动的轨道是不连续的，每个轨道都具有一个确定的能量值；
2、核外电子在这些稳定的轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。
玻尔原子模型的要点：发现核外电子的能量 ，提出构造原理
“电子分层排布”模型
1936年马德隆发表了以原子光谱事实为依据的完整的构造理论
1.原子的组成
核电荷数=核内质子数=核外电子数
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)
原子核
核外电子 Z
质子 Z
中子 N：A-Z
X
A
Z
【回顾】
质量关系：
数量关系：
2、原子结构示意图：
Na
+11 2 8 1
元素符号
原子核
核内质子
电子层
层内电子数
请写出Na原子的原子结构示意图
依据核外电子的能量不同：
离核远近：近 远
能量高低：低 高
核外电子分层排布
1 2 3 4 5 6 7
K L M N O P Q
能层 1 2 3 4 5 … n
符号 …
最多电子数 …
（一）能层：在含有多个电子的原子里,电子分别在能量不同的区域内运动,这种不同的区域称为电子层（n）,即能层。
K
L
M
N
O
2
8
18
32
50
2n2
一、能层与能级
能量高低顺序：E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)
（二）能级 ：多电子原子的同一能层电子的能量不同，分为不同的能级。
（符号s、p、d、f 等）
注意：①任一能层的能级总是从s能级开始
②能层序数 = 能层的能级数
③符号相同的能级所含原子轨道数相同
2、原子轨道：
不同符号能级：s、p、d、f 对应的原子轨道数分别为1、3、5、7等。
最多容纳电子的数量 s：2 p：6 d：10 f：14
3、能级的原子轨道数与最多容纳的电子数
能层 一 二 三 四 五 K L M N O 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p …
原子轨道数 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 1 3
最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 …
※同一能层的电子，能量也可能不同，同一能级上的电子能量相同。
【自我诊断】 校本P2
（1）多电子原子中，每个电子的能量都不同( )
×
（2 表示 层上的 能级( )
×
（3） 能级的能量一定比 能级的能量低( )
×
（4 层有 、 、 个能级，最多能容纳18个电子( )
√
（5）任一能层的能级总是从 能级开始，而且能级数不一定等于该能层序
数( )
×
（6）能级 、 、 、 的能量高低顺序为
( )
√
2、下列电子层中，包含有f能级的是 （ ）
A. K电子层 B. L电子层 C. M电子层 D. N电子层
3、以下能级符号正确的是（ ）
A 、6s B、 2d C 、3f D、 1p
D
A
【练习】1、原子核外P能层和p能级可容纳最多电子数分别为（ ）
A 、32和2 B 、50和6 C 、72和6 D、86和10
C
校本P4
1.在基态多电子原子中，下列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.离核最远的电子能量最高
C. 能级电子能量一定高于 能级电子能量
D.在离核最近的区域内运动的电子能量最低
C
校本P4
2. 下列说法不正确的是( )
A.第三能层有 、 共2个能级
B. 能级最多容纳10个电子
C.第三能层最多容纳18个电子
D.无论是哪一能层的 能级，最多容纳的电子数均为2
A
二、基态与激发态、原子光谱
（一）基态原子：处于最低能量的原子叫基态原子。
基态原子稳定
（二）激发态原子：当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高的能级，变成激发态原子。
激发态原子不稳定，又跃迁回较低能级，并释放能量
（三）基态与激发态的关系
光谱：
按一定次序排列的彩色光带
锂、氦、汞的吸收光谱
锂、氦、汞的发射光谱
特征: 暗背景, 亮线, 线状不连续
特征: 亮背景,暗线, 线状不连续
（三）原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收（基态→激发态）或释放（基态→激发态）能量，产生不同的光谱 —— 原子光谱（吸收光谱和发射光谱）。
②化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等。
①通过原子光谱发现许多元素。
如：铯（1860年）和铷（1861年），其光谱中有特征的篮光和红光。
如：1868年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦。
（四）光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
基态与激发态相互转化的应用
①光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一；
②在日常生活中，我们看到的许多可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。
（五）基态与激发态转化的应用
焰色反应就是某些金属原子的电子在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激跃迁到激发态；处于激发态的电子是十分不稳定的，在极短的时间内（约10-８s）便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能量以一定波长（颜色）的光释放出来。由于各种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色彩。
学以致用 提升关键能力 校本P3
1.(2023·泉州第六中学高二月考)下列现象和应用与电子跃迁无关的是
( )
A.激光 B.石墨导电 C.霓虹灯光 D.原子光谱
B
校本P3
2.电子由 能级跃迁至 能级时，可通过光谱仪直接摄取( )
A.电子的运动轨迹图像 B.原子的吸收光谱
C.电子体积大小的图像 D.原子的发射光谱
B
校本P4
3.(2023·沧州一中高二阶段练习)氯化钠在灼烧过程中，发出黄色的光。下
列对此现象的描述正确的是( )
A.发射光谱，物理变化 B.发射光谱，化学变化
C.吸收光谱，物理变化 D.吸收光谱，化学变化
A
7
6
5
4
3
2
1
4f
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
7p
6d
5d
4d
3d
5f
核
外
电
子
填
充
顺
序
图
（一）构造原理：以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。
实质：能量高低顺序
三、核外电子排布的构造原理
（二）各能级能量大小判断方法
（1）同一能层：ns（2）同类能级：1s<2s<3s<4s
ns<(n-2)f<(n-1)d（3）不同能层、能级的能量高低顺序（能级交错）：
1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s、5f、6d、7p
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的
（能级交错）
校本P7
1.下列各项中，前面的能级先填入电子的是( )
和 和
和 和
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
B
简单原子的核外电子排布式
eg：H原子的电子排布式
1s1
（三）电子排布式的书写：
将能级上所容纳的电子数标在该能级符号右上角，并按照能层从左到右的顺序排列的式子叫电子排布式。
能级上容纳的电子数
能级
能层
1s22s22p63s1
K
L
M
Na原子的电子排布式
O原子的电子排布式
1s2 2s22p4
K
L
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布
K L M N
1 氢 H
2 氦 He
3 锂 Li
4 铍 Be
5 硼 B
6 碳 C
7 氮 N
8 氧 O
9 氟 F
10 氖 Ne
1s1
1s2 2s1
1s2
1s2 2s2
1s2 2s22p1
1s2 2s22p2
1s2 2s22p3
1s2 2s22p4
1s2 2s22p5
1s2 2s22p6
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布
K L M N
11 钠 Na
12 镁 Mg
13 铝 Al
14 硅 Si
15 磷 P
16 硫 S
17 氯 Cl
18 氩 Ar
1s2 2s22p6 3s1
1s2 2s22p6 3s2
1s2 2s22p6 3s23p1
1s2 2s22p6 3s23p2
1s2 2s22p6 3s23p3
1s2 2s22p6 3s23p4
1s2 2s22p6 3s23p5
1s2 2s22p6 3s23p6
复杂原子的核外电子排布式
26Fe：
先按能量最低原理从低到高排列
按能层高低将同一能层的排在一起
Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
注：电子排布式书写时应按照能层的顺序整理
1s22s22p63s23p64s23d6
练习：28Ni、31Ga的核外电子排布式
1s2 2s22p6 3s23p6 4s2 3d8
28Ni：
1s2 2s22p6 3s23p63d8 4s2
K
L
M
N
31Ga:
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p1
【练习】试写出19—36号元素原子的电子排布式、原子结构示意图。
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布
K L M N
19 钾 K
20 钙 Ca
21 钪 Sc
22 钛 Ti
23 钒 V
24 铬 Cr
25 锰 Mn
26 铁 Fe
27 钴 Co
28 镍 Ni
1s2 2s22p6 3s23p6 4s1
1s2 2s22p6 3s23p6 4s2
1s2 2s22p6 3s23p63d1 4s2
1s2 2s22p6 3s23p63d2 4s2
1s2 2s2p6 3s23p63d3 4s2
1s2 2s22p6 3s23p63d5 4s1
1s2 2s22p6 3s23p63d5 4s2
1s2 2s22p6 3s23p63d6 4s2
1s2 2s22p6 3s23p63d7 4s2
1s2 2s22p6 3s23p63d8 4s2
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布
K L M N
29 铜 Cu
30 锌 Zn
31 镓 Ga
32 锗 Ge
33 砷 As
34 硒 Se
35 溴 Br
36 氪 Kr
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p1
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p2
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p3
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p4
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p5
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p6
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s1
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s2
24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1
29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1
经研究发现，当一个能级排布的电子处于全满或半满状态比其它排布情况能量更低，更稳定。
能量最低原理：
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。
K的简化电子排布式：[Ar] 4s1
（4）简化电子排布式 ：将内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加方括号来表示而得到的式子成为简化电子排布式。
19K的电子排布式：1s22s22p63s23p64s1
20Ca的电子排布式：1s22s22p63s23p64s2
1s22s22p63s23p6
18Ar的电子排布式：
Ca的简化电子排布式：[Ar] 4s2
电子排布可简化为：［稀有气体元素符号］+外围电子
【练习】请写出6、14、26号元素的简化电子排布式？
14Si：
26Fe：
1s22s22p63s23p2
[Ne] 3s23p2
[Ar] 3d64s2
1s22s22p63s23p63d64s2
1s22s22p2
6C：
[He] 2s22p2
以稀有气体元素符号加方括号来表示的新部分称为“原子实”
如： [He] 、 [Ne] 、 [Ar]即为原子实
原子实：
（5）价层电子排布式
描述原子核外电子排布式时省去“原子实”，剩余部分为原子的价层电子排布式。
Fe原子的价层电子排布式：3d64s2
26Fe：[Ar] 3d64s2
为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层（简称价层）。
学以致用 提升关键能力 校本P5
1.下列离子或原子的电子排布式错误的是( )
A.
B.
C.
D.
B
校本P5
2.某种原子的电子排布式为 ,下列有关该原子的说法正确
的是( )
A.该原子核内有13个中子
B.该原子的简化电子排布式为
C.该原子最外层有1个电子
D.该原子第二能层上有8个电子
D
四、电子云与原子轨道
（一）概率密度
量子力学指出，一定空间运动状态的电子在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可用概率密度 表示，即 （ 表示电子在某处出现的概率， 表示该处的体积）。
（二）电子云：
电子云只是形象地表示 电子出现在各点的概率高低,而实际上并不存在。
小黑点不表示电子，只表示电子在这里出现过一次。
小黑点的疏密表示电子在核外空间内出现的概率密度的大小。
（1）含义：处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布
的形象化描述。
氢原子的1s电子在原子核外出现的概率分布图
把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道。
（二）电子云轮廓图
把电子在原子核外空间出现概率 的空间圈出来，表示电子云轮廓的形状。
（三）原子轨道
（1）概念：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个
原子轨道。
常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向。
原子轨道的特点
s能级的原子轨道图
S能级的原子轨道是球形对称的，能层序数n越大，原子轨道半径越大。
p能级的原子轨道图
P能级的原子轨道是哑铃状的,每个P能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别以P x,Py,PZ表示。P电子原子轨道的平均半径随n增大而增大。
P能级的原子轨道
P能级的3个原子轨道P x,Py,PZ合在一起的情形.
同一能层 2P x = 2Py = 2PZ
4f
3d
原子轨道
s原子轨道是球形对称，ns 能级各有1个轨道
p原子轨道是是纺锤形的，np能级各有3个轨道
d原子轨道是花瓣形的，nd能级各有5个轨道
f原子轨道形状复杂，nf能级各有7个轨道
★不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同；
能层序数越大，原子轨道的半径越大.
【小结】
(1)原子轨道的形状和各种能级中原子轨道的数目：
电子层 能级（原子轨道类型） 原子轨道数目 可容纳电子数
1
2
3
4
n
1s
2s，2p
4s,4p,4d,4f
3s,3p,3d
1
1+3=4
1+3+5=9
1+3+5+7=16
n2
——
2
8
18
32
2n2
(2)电子层、能级、原子轨道、可容纳电子的数目
【自我诊断】 校本P7
（1）在电子云中，一个小点代表电子在这里出现过一次( )
×
（2）同一原子中 、 、 能级轨道数依次增多( )
×
（3） 电子云轮廓图呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动( )
×
（4）硅原子的 层上共有9个原子轨道( )
√
（5） 表示 能级有3个原子轨道( )
×
学以致用 提升关键能力 校本P7
1.图1和图2分别是 电子的概率密度分布图和原子轨道图。下列说法正确
的是( )
A.图1中的每个小点表示1个电子
B.图2表示 电子只能在球体内出现
C.图2表明 轨道呈球形，有无数条对称轴
D.图1中的小点表示电子在核外所处的位置
C
校本P7
2.下列有关原子轨道的叙述正确的是( )
A.氢原子的 轨道能量比 轨道能量高
B.能层序数 的原子轨道最多可容纳16个电子
C. 能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层序数的增加， 能级原子轨道数
也在增多
D.锂原子的 与 轨道皆为球形分布
D
校本P7
3.某元素的基态原子的 层 能级上有4个电子，下列有关该原子的叙述错
误的是( )
A.该原子的 层不含电子 B.该原子容易得到2个电子
C.该原子的 层一定有8个电子 D.该原子的最外层上有4个电子
D
校本P7
4.下列有关原子轨道和电子云的说法正确的是( )
A. 轨道呈球形，随能层序数的增加， 轨道数也增加
B. 轨道呈哑铃形， 轨道电子绕核做“ ”形运动
C.电子云是笼罩在原子核外的云雾
D.电子云图中小点的疏密程度表示电子在原子核外空间出现概率的大小
D
校本P7
5.(2023·南充高级中学高二月考)按照下列元素基态原子的电子排布特征判
断元素，回答下列问题。
A原子的核外电子只占据一个能层且只含1个电子；
B原子的 能级得到2个电子后不能再容纳外来电子；
C原子的价层电子排布式为 ；
D的一种核素的质量数为59，中子数为31。
（2）画出B的原子结构示意图：_ _______。
（3）C原子的核外电子排布式是_______________________________。
或 /m>
（4） 的核外电子排布式是_______________________________。
或
（1）A原子核外电子的原子轨道形状为______。
球形
（一）能量最低原理
含义：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低。
五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理
★原子的能量高低的决定因素：核电荷数、电子数、电子状态
（二）泡利原理
（1）自旋：电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭头 和 表示自旋相反的电子。
（2）泡利原理（也称泡利不相容原理）：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反。
（三）洪特规则
相对稳定的状态
全充满：p6、d10、f14
全空：p0、d0、f0
半充满：p3、d5、f7
(2)特例
在等价轨道(同一能级)上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时，具有较低的能量和_较大的稳定性。
(1)内容：基态原子中，当电子排布在同一能级的不同轨道时，电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同。
在轨道表达式中，用方框（或圆圈）表示原子轨道。
（四）电子排布的轨道表达式（电子排布图）
1s
2s
电子排布图
1s22s1
电子排布式
Li
方框表示原子轨道；箭头表示电子
（1）简并轨道：能量相同的原子轨道。
（2）电子对：同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子，用“___”表示。
试写出Na的电子排布式与轨道表达式
（3）单电子：一个原子轨道中若只有一个电子，则该电子称为单电子，
用“ ”或“ ”表示，又称未成对电子。
（4）自旋平行：箭头同向的单电子称为自旋平行。
（5）Na原子中，有___个电子对，有___个单电子，电子的运动状态有___
种，空间运动状态有___种。
学以致用 提升关键能力 校本P9
1.(2023·哈密第八中学高二月考)下列电子排布式表示基态原子的是( )
A. B.
C. D.
C
校本P9
2.(2023·北京昌平区高二期末)下列对基态碳原子价层电子的轨道表示式书
写正确的是( )
A.&8& B.&9&
C.&10& D.&11&
D
校本P9
3.下列基态原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是________（填
序号，下同），违反能量最低原理的是____，违反洪特规则的是____，违
反泡利原理的是____。
①④⑤
②
③
⑥
校本P11
2.下列基态原子的电子排布式中，其未成对电子数最多的是( )
A.
B.
C.
D.
C
写出K元素的原子结构示意图、电子排布式、简化电子排布式、价电子排布式、轨道表达式、电子式
六、核外电子排布的表示方式
原子(离子) 结构示意图
能直观反映出核内的质子数、核外的电子层数及各电子层上的电子数
简化电子 排布式
电子排布式
能直观反映出核外的电子层、能级及各能级上的电子数
把内层电子排布用相应稀有气体的元素符号外加方括号表示的形式
价电子 排布式 含义 在简化电子排布式中，省去相应的稀有气体的元素符号后剩下的部分称为外围电子排布式，也叫价电子排布式
意义 能直观反映出基态原子的电子层数、参与成键的电子数及最外层电子数
轨道表达式 意义 能直观反映出电子的排布情况及电子的_________
自旋状态
学以致用 提升关键能力 校本P10
1.下列表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是
( )
A.
B.&19&
C.
D.&20&
D
校本P10
2.(2023·沈阳高二联考)下列表示方法错误的是( )
A.硫离子的电子式为&21&
B.基态 原子的简化电子排布式为
C.基态 原子的轨道表示式为
D. 的原子结构示意图为
B
校本P10
3.(2023·成都高二质检)下列有关化学用语正确的是( )
A.基态 原子价层电子的轨道表示式：
B. 的电子式：
C.基态 的电子排布式：
D. 的原子结构示意图：
C
校本P11
5.根据核外电子的排布特点推断元素，并回答下列问题。
（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___;其价层电子的轨道表示式为_ __________ 。
（2）B元素的正三价离子的 能级为半充满状态,B的元素符号为____,其
基态原子的电子排布式为_____________________________________,其原
子的结构示意图为_ ___________。
（3）C元素基态原子的 层全充满, 层没有成对电子且只有一个未成对
电子,C的元素符号为____,其基态原子的电子排布式为__________________
____________________。
Cu
或
（4）D元素原子的最外层电子排布式为 , ___，原子中能量
最高的是____电子,核外电子轨道表示式为_ ______________。
2
3、X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中常见的元素，
其相关信息如下表：
元素 相关信息
X X的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍
Y Y的基态原子最外层电子排布式为：nsnnpn+2
A Z存在质量数为23，中子数为12的核素
W W有多种化合价，白色氢氧化合物在空气中迅速变成灰绿色，最后变成红褐色
化学研究的是构成宏观物体的物质。
一、研究物质的组成与结构
二、研究物质的性质与变化
决定
反映
物质的元素组成
分子的组成
分子的结构
晶体结构
第一章 原子结构与性质
第1节 原子结构
答辩模版/毕业设计/学术报告/开题报告通用PPT
答辩人：Asoledad
导师：微鱼
“原子”一词源自古希腊语“ATOM”，是不可再分的意思。古希腊哲学家假想原子是世间万物最小的微粒。19世纪初，英国人道尔顿创立了近代原子学说，假设原子是化学元素中的最小粒子，每一种元素有一种原子。20世纪初，人们终于认识到原子不是最小的粒子，而且有复杂的结构。对原子结构的认识为元素周期律找到了理论根据。原子的基本性质，如原子半径、电离能和电负性等都与原子结构密切相关，因而也呈现周期性。
1932年比利时天文学家和宇宙学家
勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论
宇宙大爆炸
2h后
诞生
大量的氢
少量的氦
极少量的锂
原子核的融合反应
合成
其他元素
宇宙年龄距近约140亿年
宇宙的组成
氢（H）: 约占宇宙原子总数的88.6%
氦（He）：约占宇宙原子总数的1／8
其他：90多种天然元素的原子总数加起来不足1%
地球年龄已有46亿年
地球元素
非金属元素：24种，（包括稀有气体元素）
金属元素：占绝大多数
1803年，英国科学家道尔顿提出物质是由原子组成，原子不能被创造，也不能被毁灭，在化学变化中不可再分割，在化学反应中保持本性不变。
实心球模型
道尔顿原子学说
1897年，汤姆生发现原子中存在电子，并用实验方法测出电子的质量。正电荷均匀地分布在原子之中,电子则散布在正电荷之中。
“葡萄干面包式”
汤姆生的原子结构模型
“葡萄干面包式”模型
α散射实验——发现原子核结构
卢瑟福的原子结构模型
卢瑟福的原子结构模型
1. 所有原子都有一个核即原子核(nucleus)；
2. 核的体积只占整个原子体积极小的一部分；
3. 原子的正电荷和绝大部分质量集中在核上；
4. 电子像行星绕着太阳那样绕核运动。
“核式”模型
玻尔原子模型
1、原子核外电子运动的轨道是不连续的，每个轨道都具有一个确定的能量值；
2、核外电子在这些稳定的轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。
玻尔原子模型的要点：发现核外电子的能量 ，提出构造原理
“电子分层排布”模型
1936年马德隆发表了以原子光谱事实为依据的完整的构造理论
1.原子的组成
核电荷数=核内质子数=核外电子数
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)
原子核
核外电子 Z
质子 Z
中子 N：A-Z
X
A
Z
【回顾】
质量关系：
数量关系：
2、原子结构示意图：
Na
+11 2 8 1
元素符号
原子核
核内质子
电子层
层内电子数
请写出Na原子的原子结构示意图
依据核外电子的能量不同：
离核远近：近 远
能量高低：低 高
核外电子分层排布
1 2 3 4 5 6 7
K L M N O P Q
能层 1 2 3 4 5 … n
符号 …
最多电子数 …
（一）能层：在含有多个电子的原子里,电子分别在能量不同的区域内运动,这种不同的区域称为电子层（n）,即能层。
K
L
M
N
O
2
8
18
32
50
2n2
一、能层与能级
能量高低顺序：E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)
（二）能级 ：多电子原子的同一能层电子的能量不同，分为不同的能级。
（符号s、p、d、f 等）
注意：①任一能层的能级总是从s能级开始
②能层序数 = 能层的能级数
③符号相同的能级所含原子轨道数相同
2、原子轨道：
不同符号能级：s、p、d、f 对应的原子轨道数分别为1、3、5、7等。
最多容纳电子的数量 s：2 p：6 d：10 f：14
3、能级的原子轨道数与最多容纳的电子数
能层 一 二 三 四 五 K L M N O 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p …
原子轨道数 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 1 3
最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 …
※同一能层的电子，能量也可能不同，同一能级上的电子能量相同。
【自我诊断】 校本P2
（1）多电子原子中，每个电子的能量都不同( )
×
（2 表示 层上的 能级( )
×
（3） 能级的能量一定比 能级的能量低( )
×
（4 层有 、 、 个能级，最多能容纳18个电子( )
√
（5）任一能层的能级总是从 能级开始，而且能级数不一定等于该能层序
数( )
×
（6）能级 、 、 、 的能量高低顺序为
( )
√
2、下列电子层中，包含有f能级的是 （ ）
A. K电子层 B. L电子层 C. M电子层 D. N电子层
3、以下能级符号正确的是（ ）
A 、6s B、 2d C 、3f D、 1p
D
A
【练习】1、原子核外P能层和p能级可容纳最多电子数分别为（ ）
A 、32和2 B 、50和6 C 、72和6 D、86和10
C
校本P4
1.在基态多电子原子中，下列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.离核最远的电子能量最高
C. 能级电子能量一定高于 能级电子能量
D.在离核最近的区域内运动的电子能量最低
C
校本P4
2. 下列说法不正确的是( )
A.第三能层有 、 共2个能级
B. 能级最多容纳10个电子
C.第三能层最多容纳18个电子
D.无论是哪一能层的 能级，最多容纳的电子数均为2
A
二、基态与激发态、原子光谱
（一）基态原子：处于最低能量的原子叫基态原子。
基态原子稳定
（二）激发态原子：当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高的能级，变成激发态原子。
激发态原子不稳定，又跃迁回较低能级，并释放能量
（三）基态与激发态的关系
光谱：
按一定次序排列的彩色光带
锂、氦、汞的吸收光谱
锂、氦、汞的发射光谱
特征: 暗背景, 亮线, 线状不连续
特征: 亮背景,暗线, 线状不连续
（三）原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收（基态→激发态）或释放（基态→激发态）能量，产生不同的光谱 —— 原子光谱（吸收光谱和发射光谱）。
②化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等。
①通过原子光谱发现许多元素。
如：铯（1860年）和铷（1861年），其光谱中有特征的篮光和红光。
如：1868年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦。
（四）光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
基态与激发态相互转化的应用
①光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一；
②在日常生活中，我们看到的许多可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。
（五）基态与激发态转化的应用
焰色反应就是某些金属原子的电子在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激跃迁到激发态；处于激发态的电子是十分不稳定的，在极短的时间内（约10-８s）便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能量以一定波长（颜色）的光释放出来。由于各种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色彩。
学以致用 提升关键能力 校本P3
1.(2023·泉州第六中学高二月考)下列现象和应用与电子跃迁无关的是
( )
A.激光 B.石墨导电 C.霓虹灯光 D.原子光谱
B
校本P3
2.电子由 能级跃迁至 能级时，可通过光谱仪直接摄取( )
A.电子的运动轨迹图像 B.原子的吸收光谱
C.电子体积大小的图像 D.原子的发射光谱
B
校本P4
3.(2023·沧州一中高二阶段练习)氯化钠在灼烧过程中，发出黄色的光。下
列对此现象的描述正确的是( )
A.发射光谱，物理变化 B.发射光谱，化学变化
C.吸收光谱，物理变化 D.吸收光谱，化学变化
A
7
6
5
4
3
2
1
4f
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
7p
6d
5d
4d
3d
5f
核
外
电
子
填
充
顺
序
图
（一）构造原理：以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。
实质：能量高低顺序
三、核外电子排布的构造原理
（二）各能级能量大小判断方法
（1）同一能层：ns
ns<(n-2)f<(n-1)d
1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s、5f、6d、7p
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的
（能级交错）
校本P7
1.下列各项中，前面的能级先填入电子的是( )
和 和
和 和
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
B
简单原子的核外电子排布式
eg：H原子的电子排布式
1s1
（三）电子排布式的书写：
将能级上所容纳的电子数标在该能级符号右上角，并按照能层从左到右的顺序排列的式子叫电子排布式。
能级上容纳的电子数
能级
能层
1s22s22p63s1
K
L
M
Na原子的电子排布式
O原子的电子排布式
1s2 2s22p4
K
L
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布
K L M N
1 氢 H
2 氦 He
3 锂 Li
4 铍 Be
5 硼 B
6 碳 C
7 氮 N
8 氧 O
9 氟 F
10 氖 Ne
1s1
1s2 2s1
1s2
1s2 2s2
1s2 2s22p1
1s2 2s22p2
1s2 2s22p3
1s2 2s22p4
1s2 2s22p5
1s2 2s22p6
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布
K L M N
11 钠 Na
12 镁 Mg
13 铝 Al
14 硅 Si
15 磷 P
16 硫 S
17 氯 Cl
18 氩 Ar
1s2 2s22p6 3s1
1s2 2s22p6 3s2
1s2 2s22p6 3s23p1
1s2 2s22p6 3s23p2
1s2 2s22p6 3s23p3
1s2 2s22p6 3s23p4
1s2 2s22p6 3s23p5
1s2 2s22p6 3s23p6
复杂原子的核外电子排布式
26Fe：
先按能量最低原理从低到高排列
按能层高低将同一能层的排在一起
Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
注：电子排布式书写时应按照能层的顺序整理
1s22s22p63s23p64s23d6
练习：28Ni、31Ga的核外电子排布式
1s2 2s22p6 3s23p6 4s2 3d8
28Ni：
1s2 2s22p6 3s23p63d8 4s2
K
L
M
N
31Ga:
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p1
【练习】试写出19—36号元素原子的电子排布式、原子结构示意图。
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布
K L M N
19 钾 K
20 钙 Ca
21 钪 Sc
22 钛 Ti
23 钒 V
24 铬 Cr
25 锰 Mn
26 铁 Fe
27 钴 Co
28 镍 Ni
1s2 2s22p6 3s23p6 4s1
1s2 2s22p6 3s23p6 4s2
1s2 2s22p6 3s23p63d1 4s2
1s2 2s22p6 3s23p63d2 4s2
1s2 2s2p6 3s23p63d3 4s2
1s2 2s22p6 3s23p63d5 4s1
1s2 2s22p6 3s23p63d5 4s2
1s2 2s22p6 3s23p63d6 4s2
1s2 2s22p6 3s23p63d7 4s2
1s2 2s22p6 3s23p63d8 4s2
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布
K L M N
29 铜 Cu
30 锌 Zn
31 镓 Ga
32 锗 Ge
33 砷 As
34 硒 Se
35 溴 Br
36 氪 Kr
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p1
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p2
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p3
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p4
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p5
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p6
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s1
1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s2
24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1
29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1
经研究发现，当一个能级排布的电子处于全满或半满状态比其它排布情况能量更低，更稳定。
能量最低原理：
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。
K的简化电子排布式：[Ar] 4s1
（4）简化电子排布式 ：将内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加方括号来表示而得到的式子成为简化电子排布式。
19K的电子排布式：1s22s22p63s23p64s1
20Ca的电子排布式：1s22s22p63s23p64s2
1s22s22p63s23p6
18Ar的电子排布式：
Ca的简化电子排布式：[Ar] 4s2
电子排布可简化为：［稀有气体元素符号］+外围电子
【练习】请写出6、14、26号元素的简化电子排布式？
14Si：
26Fe：
1s22s22p63s23p2
[Ne] 3s23p2
[Ar] 3d64s2
1s22s22p63s23p63d64s2
1s22s22p2
6C：
[He] 2s22p2
以稀有气体元素符号加方括号来表示的新部分称为“原子实”
如： [He] 、 [Ne] 、 [Ar]即为原子实
原子实：
（5）价层电子排布式
描述原子核外电子排布式时省去“原子实”，剩余部分为原子的价层电子排布式。
Fe原子的价层电子排布式：3d64s2
26Fe：[Ar] 3d64s2
为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层（简称价层）。
学以致用 提升关键能力 校本P5
1.下列离子或原子的电子排布式错误的是( )
A.
B.
C.
D.
B
校本P5
2.某种原子的电子排布式为 ,下列有关该原子的说法正确
的是( )
A.该原子核内有13个中子
B.该原子的简化电子排布式为
C.该原子最外层有1个电子
D.该原子第二能层上有8个电子
D
四、电子云与原子轨道
（一）概率密度
量子力学指出，一定空间运动状态的电子在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可用概率密度 表示，即 （ 表示电子在某处出现的概率， 表示该处的体积）。
（二）电子云：
电子云只是形象地表示 电子出现在各点的概率高低,而实际上并不存在。
小黑点不表示电子，只表示电子在这里出现过一次。
小黑点的疏密表示电子在核外空间内出现的概率密度的大小。
（1）含义：处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布
的形象化描述。
氢原子的1s电子在原子核外出现的概率分布图
把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道。
（二）电子云轮廓图
把电子在原子核外空间出现概率 的空间圈出来，表示电子云轮廓的形状。
（三）原子轨道
（1）概念：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个
原子轨道。
常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向。
原子轨道的特点
s能级的原子轨道图
S能级的原子轨道是球形对称的，能层序数n越大，原子轨道半径越大。
p能级的原子轨道图
P能级的原子轨道是哑铃状的,每个P能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别以P x,Py,PZ表示。P电子原子轨道的平均半径随n增大而增大。
P能级的原子轨道
P能级的3个原子轨道P x,Py,PZ合在一起的情形.
同一能层 2P x = 2Py = 2PZ
4f
3d
原子轨道
s原子轨道是球形对称，ns 能级各有1个轨道
p原子轨道是是纺锤形的，np能级各有3个轨道
d原子轨道是花瓣形的，nd能级各有5个轨道
f原子轨道形状复杂，nf能级各有7个轨道
★不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同；
能层序数越大，原子轨道的半径越大.
【小结】
(1)原子轨道的形状和各种能级中原子轨道的数目：
电子层 能级（原子轨道类型） 原子轨道数目 可容纳电子数
1
2
3
4
n
1s
2s，2p
4s,4p,4d,4f
3s,3p,3d
1
1+3=4
1+3+5=9
1+3+5+7=16
n2
——
2
8
18
32
2n2
(2)电子层、能级、原子轨道、可容纳电子的数目
【自我诊断】 校本P7
（1）在电子云中，一个小点代表电子在这里出现过一次( )
×
（2）同一原子中 、 、 能级轨道数依次增多( )
×
（3） 电子云轮廓图呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动( )
×
（4）硅原子的 层上共有9个原子轨道( )
√
（5） 表示 能级有3个原子轨道( )
×
学以致用 提升关键能力 校本P7
1.图1和图2分别是 电子的概率密度分布图和原子轨道图。下列说法正确
的是( )
A.图1中的每个小点表示1个电子
B.图2表示 电子只能在球体内出现
C.图2表明 轨道呈球形，有无数条对称轴
D.图1中的小点表示电子在核外所处的位置
C
校本P7
2.下列有关原子轨道的叙述正确的是( )
A.氢原子的 轨道能量比 轨道能量高
B.能层序数 的原子轨道最多可容纳16个电子
C. 能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层序数的增加， 能级原子轨道数
也在增多
D.锂原子的 与 轨道皆为球形分布
D
校本P7
3.某元素的基态原子的 层 能级上有4个电子，下列有关该原子的叙述错
误的是( )
A.该原子的 层不含电子 B.该原子容易得到2个电子
C.该原子的 层一定有8个电子 D.该原子的最外层上有4个电子
D
校本P7
4.下列有关原子轨道和电子云的说法正确的是( )
A. 轨道呈球形，随能层序数的增加， 轨道数也增加
B. 轨道呈哑铃形， 轨道电子绕核做“ ”形运动
C.电子云是笼罩在原子核外的云雾
D.电子云图中小点的疏密程度表示电子在原子核外空间出现概率的大小
D
校本P7
5.(2023·南充高级中学高二月考)按照下列元素基态原子的电子排布特征判
断元素，回答下列问题。
A原子的核外电子只占据一个能层且只含1个电子；
B原子的 能级得到2个电子后不能再容纳外来电子；
C原子的价层电子排布式为 ；
D的一种核素的质量数为59，中子数为31。
（2）画出B的原子结构示意图：_ _______。
（3）C原子的核外电子排布式是_______________________________。
或 /m>
（4） 的核外电子排布式是_______________________________。
或
（1）A原子核外电子的原子轨道形状为______。
球形
（一）能量最低原理
含义：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低。
五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理
★原子的能量高低的决定因素：核电荷数、电子数、电子状态
（二）泡利原理
（1）自旋：电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭头 和 表示自旋相反的电子。
（2）泡利原理（也称泡利不相容原理）：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反。
（三）洪特规则
相对稳定的状态
全充满：p6、d10、f14
全空：p0、d0、f0
半充满：p3、d5、f7
(2)特例
在等价轨道(同一能级)上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时，具有较低的能量和_较大的稳定性。
(1)内容：基态原子中，当电子排布在同一能级的不同轨道时，电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同。
在轨道表达式中，用方框（或圆圈）表示原子轨道。
（四）电子排布的轨道表达式（电子排布图）
1s
2s
电子排布图
1s22s1
电子排布式
Li
方框表示原子轨道；箭头表示电子
（1）简并轨道：能量相同的原子轨道。
（2）电子对：同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子，用“___”表示。
试写出Na的电子排布式与轨道表达式
（3）单电子：一个原子轨道中若只有一个电子，则该电子称为单电子，
用“ ”或“ ”表示，又称未成对电子。
（4）自旋平行：箭头同向的单电子称为自旋平行。
（5）Na原子中，有___个电子对，有___个单电子，电子的运动状态有___
种，空间运动状态有___种。
学以致用 提升关键能力 校本P9
1.(2023·哈密第八中学高二月考)下列电子排布式表示基态原子的是( )
A. B.
C. D.
C
校本P9
2.(2023·北京昌平区高二期末)下列对基态碳原子价层电子的轨道表示式书
写正确的是( )
A.&8& B.&9&
C.&10& D.&11&
D
校本P9
3.下列基态原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是________（填
序号，下同），违反能量最低原理的是____，违反洪特规则的是____，违
反泡利原理的是____。
①④⑤
②
③
⑥
校本P11
2.下列基态原子的电子排布式中，其未成对电子数最多的是( )
A.
B.
C.
D.
C
写出K元素的原子结构示意图、电子排布式、简化电子排布式、价电子排布式、轨道表达式、电子式
六、核外电子排布的表示方式
原子(离子) 结构示意图
能直观反映出核内的质子数、核外的电子层数及各电子层上的电子数
简化电子 排布式
电子排布式
能直观反映出核外的电子层、能级及各能级上的电子数
把内层电子排布用相应稀有气体的元素符号外加方括号表示的形式
价电子 排布式 含义 在简化电子排布式中，省去相应的稀有气体的元素符号后剩下的部分称为外围电子排布式，也叫价电子排布式
意义 能直观反映出基态原子的电子层数、参与成键的电子数及最外层电子数
轨道表达式 意义 能直观反映出电子的排布情况及电子的_________
自旋状态
学以致用 提升关键能力 校本P10
1.下列表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是
( )
A.
B.&19&
C.
D.&20&
D
校本P10
2.(2023·沈阳高二联考)下列表示方法错误的是( )
A.硫离子的电子式为&21&
B.基态 原子的简化电子排布式为
C.基态 原子的轨道表示式为
D. 的原子结构示意图为
B
校本P10
3.(2023·成都高二质检)下列有关化学用语正确的是( )
A.基态 原子价层电子的轨道表示式：
B. 的电子式：
C.基态 的电子排布式：
D. 的原子结构示意图：
C
校本P11
5.根据核外电子的排布特点推断元素，并回答下列问题。
（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___;其价层电子的轨道表示式为_ __________ 。
（2）B元素的正三价离子的 能级为半充满状态,B的元素符号为____,其
基态原子的电子排布式为_____________________________________,其原
子的结构示意图为_ ___________。
（3）C元素基态原子的 层全充满, 层没有成对电子且只有一个未成对
电子,C的元素符号为____,其基态原子的电子排布式为__________________
____________________。
Cu
或
（4）D元素原子的最外层电子排布式为 , ___，原子中能量
最高的是____电子,核外电子轨道表示式为_ ______________。
2
3、X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中常见的元素，
其相关信息如下表：
元素 相关信息
X X的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍
Y Y的基态原子最外层电子排布式为：nsnnpn+2
A Z存在质量数为23，中子数为12的核素
W W有多种化合价，白色氢氧化合物在空气中迅速变成灰绿色，最后变成红褐色