1.1.2原子核外电子排布规律课件(共27张PPT) 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 1.1.2原子核外电子排布规律课件(共27张PPT) 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 679.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-04-21 13:47:08 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
第一章
原子结构与性质
第一节 原子结构
第2课时 原子核外电子排布规律
内容索引
学习目标
活动方案
课堂反馈
学 习 目 标
1. 认识原子核外电子排布的构造原理，学习利用构造原理进行电子排布。
2. 认识能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等，会书写1～36号元素基态原子核外电子的排布(电子排布式和轨道表示式)。
3. 知道电子运动的能量状态具有量子化的特征(能量不连续)，电子可以处于不同的能级，在一定条件下会发生激发与跃迁。知道原子光谱的原理及应用。
活 动 方 案
1. 写出K和Ca的基态原子电子排布式，并与正确结果做对照，正确的书写方式中电子是否是按能层由低到高进行排布？
【答案】 K：1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1 Ca：1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2
不是按能层由低到高排列。
活动一：认识构造原理
2. 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。如图所示为构造原理示意图，图中小圆圈表示一个能级，箭头引导的曲线表示电子填入能级的顺序。
(1) 根据图中填充顺序，写出从1s→4p的各能级填充顺序，有些能级存在不是按能层顺序递增进行填充，这种现象称为能级交错现象，其中存在能级交错现象的是哪些？
【答案】 4s排在3d之前。
(2) 根据构造原理示意图写出Sc(21号)、Fe(26号)、Zn(30号)、Br(35号)元素的基态原子电子排布式。书写电子式时，能层低的能级写在左边。
【答案】 Sc：1s22s22p63s23p63d14s2 Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
Zn：1s22s22p63s23p63d104s2 Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5
(3) 电子排布式可以简化，如钠的电子排布式可以简化为[Ne]3s1，钾的电子排布式可以简化为[Ar]4s1。则Sc(21号)、Fe(26号)、Zn(30号)、Br(35号)元素的基态原子电子排布式可以如何简写？
【答案】 Sc：[Ar]3d14s2 Fe：[Ar]3d64s2 Zn：[Ar]3d104s2 Br：[Ar]3d104s24p5
(4) 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)，只含价层电子排布的式子称为价层电子排布式。在周期表的前四周期元素中，主(A)族、稀有气体(0族)元素的价层电子为最外能层所在电子，副(B)族和Ⅷ族元素的价层电子为最外能层所在电子和次外层d能级的电子。Sc(21号)、Fe(26号)、Zn(30号)、Br(35号)元素的基态原子价层电子排布式可以如何简写？
【答案】 Sc：3d14s2 Fe：3d64s2 Zn：3d104s2 Br：4s24p5
1. 阅读下列资料，回答问题。
电子的空间运动状态中还包括自旋。轨道表示式(电子排布图)是表述电子排布的一种图示。在轨道表示式中，方框(或圆圈)表示原子轨道，在其上方或下方标记能级符号，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连；箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子(或称未成对电子)；箭头同向的单电子称自旋平行。有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。下图所示为第二周期元素基态原子的电子排布的轨道表示式。
活动二：根据电子排布的轨道表示式归纳原子核外电子排布规律
(1) 与电子排布式相比，轨道表示式可以增加电子的哪些状态信息？
【答案】 电子所处的原子轨道和自旋信息。
(2) 原子核外电子排布有哪些规律？将它们一一写出来。
【答案】 略
2. 将你所发现的规律，与科学家经过研究发现的下列三个原理进行对照，看看还有哪些规律你没有发现，并在对应的文字下面做上记号。
能量最低原理：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。
泡利原理：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。
洪特规则：基态原子中，填入简并轨道的电子总先单独分占，且自旋平行。
【答案】 略
3. 已知当同一能级的不同轨道处于半充满或全充满时，能量较低。查阅资料，写出Cr(24号)、Cu(29号)的价电子轨道表示式，并猜想其与构造原理不相符的原因。
【答案】 Cr： Cu：
Cr的3d和4s轨道半充满，能量较低；Cu的3d轨道全充满、4s轨道半充满，能量较低。
1. 处于最低能量状态的原子叫作基态原子。基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子。
(1) 原子中的电子从3s原子轨道跃迁到2p轨道，是吸收能量还是释放能量？电子跃迁释放能量的重要形式之一是什么？
【答案】 释放能量。光(辐射)。
(2) 五彩斑斓的焰火中，产生黄色光的是哪一种元素？用原子结构的知识解释发光的原因。
【答案】 Na。电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量。
活动三：认识核外电子的跃迁及其简单应用
2. 不同元素的原子中电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光。
(1) 可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。你认为同一种元素的发射光谱与吸收光谱存在着怎样的关系？
【答案】 存在着互补的关系。
(2) 你认为光谱分析有什么应用？
【答案】 分析和鉴定元素。
课 堂 反 馈
2
4
5
1
3
7
6
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. 电子式：He∶ B. 原子结构示意图：
C. 电子排布式：1s2 D. 轨道表示式：
【解析】 A、B、C三项的表示方法只能说明氦原子核外第一能层有两个电子，但不能说明这两个电子的自旋状态，而D项可以说明两个电子均在1s能级的原子轨道中，且自旋状态相反。
【答案】 D
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1
3
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6
2. 将nd能级中的电子排布成 ，而不排布成 ，其最直接的根据是( )
A. 能量最低原理 B. 泡利原理
C. 构造原理 D. 洪特规则
【解析】 洪特规则表明，基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋状态相同。
【答案】 D
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6
3. 下列元素的基态原子中，未成对电子最多的是( )
A. Ne B. P
C. Fe D. Cr
1
【解析】 首先分别写出四种元素原子核外电子排布的轨道表示式，然后进行判断。Ne没有未成对电子，P有3个未成对电子，Fe有4个未成对电子，而Cr有6个未成对电子，最多。
【答案】 D
2
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3
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6
4. 硫离子核外具有不同能量的电子种数是( )
A. 16种 B. 18种
C. 5种 D. 2种
1
【解析】 硫离子是由硫原子得到了两电子形成的，核内质子数是16，核外电子分三层排布，第一层2个，第二层8个，第三层8个，离子
结构示意图为 ，核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，不同能级
上的电子具有不同的能量，所以核外有5种不同能量的电子。
【答案】 C
2
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6
5. 下列说法错误的是( )
A. 电子排布式(22Ti)：1s22s22p63s23p10，违反了泡利原理
C. ns电子的能量不一定高于(n－1)p电子的能量
D. 电子排布式(21Sc)：1s22s22p63s23p63d3，违反了能量最低原理
1
【解析】 根据泡利原理知，3p轨道最多排6个电子，该电子排布式违反了泡利原理，A正确；根据洪特规则知，2p轨道上的两个电子应排在不同轨道上，该排布式违反了洪特规则，B正确；电子能量与能层和能级都有关，ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量，C错误；根据能量最低原理知，电子先排能量低的轨道后排能量高的轨道，该电子排布式违反了能量最低原理，D正确。
【答案】 C
2
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6
6. (1) 基态Cu原子的结构示意图为______________。
(2) 基态P原子的价层电子排布式为____________。
(3) 基态Fe原子的电子排布式为________________________________
_________。
(4) 基态N原子的轨道表示式为 ______________。
(5) X元素基态原子的价层电子排布式为4s24p5，X的元素符号是________。
1
3s23p3
1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]
3d64s2
Br
2
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3
7
6
7. (1) 某元素的原子序数为33，则此元素的核电荷数是________，它的电子排布式为_______________________________________，基态原子核外有______个能层，______个能级，________个轨道有电子，电子占据的最高能层符号为______。
1
【解析】 原子序数＝质子数＝核外电子数。根据电子排布式知，有33个电子，4个能层，电子占据的最高能层为第四层，符号为N,8个能级(1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p)，18个轨道(1s、2s、3s、4s各1个轨道；2p、3p、4p各有3个轨道；3d有5个轨道)有电子。
33
1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3
4
8
18
N
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3
7
6
(2) 请写出满足下列条件的元素(用元素符号回答)。
①基态原子最外层上4p有5个电子：________。
②基态原子n＝4的电子层有2个电子，3d轨道上有5个电子：________。
③基态原子次外层3d轨道全满，最外层有1个s电子：________。
④基态时的＋3价离子的3d轨道半满：________。
⑤基态原子3p轨道上有2个未成对电子：____________。
1
Br
Mn
Cu
Fe
Si或S
2
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6
1
【解析】 ①最外层4p有5个电子，故该原子的价电子排布式为4s24p5，此元素为溴元素。②该原子的价电子排布式为3d54s2，所以该元素为锰元素。③该原子的价电子排布式为 3d104s1，则该元素为铜元素。④由于3d轨道半满，所以该元素＋3价离子的价电子排布式为3d5，该元素原子的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则该元素为铁元素。⑤该元素的基态原子3p轨道上有2个未成对电子，3p轨道的电子排布有两种可能： 或 ，价电子排布式为3s23p2或3s23p4，该元素为硅元素或硫元素。
2
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5
3
7
6
(3) A的原子中只含1个电子；B的原子3p能级上得到1个电子后不能再容纳电子；C的原子的2p能级上无空轨道且只有2个未成对的电子；D的原子核外M层上有8个电子，N层上只有1个电子；E原子的价电子排布为3s23p6。
①写出由A、B、C、D中的三种元素组成化合物的化学式：____________________________________________________________________________ (至少写4个)。
②写出E的元素符号：________。
1
【解析】 由题意可以分别写出五种元素的电子排布式：A为1s1；B为1s22s22p63s23p5；C为1s22s22p4；D为1s22s22p63s23p64s1；E为1s22s22p63s23p6。所以五种元素分别为H、Cl、O、K、Ar。
KOH、KClO、KClO3、KClO4、HClO、HClO3、HClO4等(至少写4个，
合理即可)
Ar
谢谢观看
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第一章
原子结构与性质
第一节 原子结构
第2课时 原子核外电子排布规律
内容索引
学习目标
活动方案
课堂反馈
学 习 目 标
1. 认识原子核外电子排布的构造原理，学习利用构造原理进行电子排布。
2. 认识能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等，会书写1～36号元素基态原子核外电子的排布(电子排布式和轨道表示式)。
3. 知道电子运动的能量状态具有量子化的特征(能量不连续)，电子可以处于不同的能级，在一定条件下会发生激发与跃迁。知道原子光谱的原理及应用。
活 动 方 案
1. 写出K和Ca的基态原子电子排布式，并与正确结果做对照，正确的书写方式中电子是否是按能层由低到高进行排布？
【答案】 K：1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1 Ca：1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2
不是按能层由低到高排列。
活动一：认识构造原理
2. 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。如图所示为构造原理示意图，图中小圆圈表示一个能级，箭头引导的曲线表示电子填入能级的顺序。
(1) 根据图中填充顺序，写出从1s→4p的各能级填充顺序，有些能级存在不是按能层顺序递增进行填充，这种现象称为能级交错现象，其中存在能级交错现象的是哪些？
【答案】 4s排在3d之前。
(2) 根据构造原理示意图写出Sc(21号)、Fe(26号)、Zn(30号)、Br(35号)元素的基态原子电子排布式。书写电子式时，能层低的能级写在左边。
【答案】 Sc：1s22s22p63s23p63d14s2 Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
Zn：1s22s22p63s23p63d104s2 Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5
(3) 电子排布式可以简化，如钠的电子排布式可以简化为[Ne]3s1，钾的电子排布式可以简化为[Ar]4s1。则Sc(21号)、Fe(26号)、Zn(30号)、Br(35号)元素的基态原子电子排布式可以如何简写？
【答案】 Sc：[Ar]3d14s2 Fe：[Ar]3d64s2 Zn：[Ar]3d104s2 Br：[Ar]3d104s24p5
(4) 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)，只含价层电子排布的式子称为价层电子排布式。在周期表的前四周期元素中，主(A)族、稀有气体(0族)元素的价层电子为最外能层所在电子，副(B)族和Ⅷ族元素的价层电子为最外能层所在电子和次外层d能级的电子。Sc(21号)、Fe(26号)、Zn(30号)、Br(35号)元素的基态原子价层电子排布式可以如何简写？
【答案】 Sc：3d14s2 Fe：3d64s2 Zn：3d104s2 Br：4s24p5
1. 阅读下列资料，回答问题。
电子的空间运动状态中还包括自旋。轨道表示式(电子排布图)是表述电子排布的一种图示。在轨道表示式中，方框(或圆圈)表示原子轨道，在其上方或下方标记能级符号，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连；箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子(或称未成对电子)；箭头同向的单电子称自旋平行。有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。下图所示为第二周期元素基态原子的电子排布的轨道表示式。
活动二：根据电子排布的轨道表示式归纳原子核外电子排布规律
(1) 与电子排布式相比，轨道表示式可以增加电子的哪些状态信息？
【答案】 电子所处的原子轨道和自旋信息。
(2) 原子核外电子排布有哪些规律？将它们一一写出来。
【答案】 略
2. 将你所发现的规律，与科学家经过研究发现的下列三个原理进行对照，看看还有哪些规律你没有发现，并在对应的文字下面做上记号。
能量最低原理：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。
泡利原理：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。
洪特规则：基态原子中，填入简并轨道的电子总先单独分占，且自旋平行。
【答案】 略
3. 已知当同一能级的不同轨道处于半充满或全充满时，能量较低。查阅资料，写出Cr(24号)、Cu(29号)的价电子轨道表示式，并猜想其与构造原理不相符的原因。
【答案】 Cr： Cu：
Cr的3d和4s轨道半充满，能量较低；Cu的3d轨道全充满、4s轨道半充满，能量较低。
1. 处于最低能量状态的原子叫作基态原子。基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子。
(1) 原子中的电子从3s原子轨道跃迁到2p轨道，是吸收能量还是释放能量？电子跃迁释放能量的重要形式之一是什么？
【答案】 释放能量。光(辐射)。
(2) 五彩斑斓的焰火中，产生黄色光的是哪一种元素？用原子结构的知识解释发光的原因。
【答案】 Na。电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量。
活动三：认识核外电子的跃迁及其简单应用
2. 不同元素的原子中电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光。
(1) 可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。你认为同一种元素的发射光谱与吸收光谱存在着怎样的关系？
【答案】 存在着互补的关系。
(2) 你认为光谱分析有什么应用？
【答案】 分析和鉴定元素。
课 堂 反 馈
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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. 电子式：He∶ B. 原子结构示意图：
C. 电子排布式：1s2 D. 轨道表示式：
【解析】 A、B、C三项的表示方法只能说明氦原子核外第一能层有两个电子，但不能说明这两个电子的自旋状态，而D项可以说明两个电子均在1s能级的原子轨道中，且自旋状态相反。
【答案】 D
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2. 将nd能级中的电子排布成 ，而不排布成 ，其最直接的根据是( )
A. 能量最低原理 B. 泡利原理
C. 构造原理 D. 洪特规则
【解析】 洪特规则表明，基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋状态相同。
【答案】 D
2
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6
3. 下列元素的基态原子中，未成对电子最多的是( )
A. Ne B. P
C. Fe D. Cr
1
【解析】 首先分别写出四种元素原子核外电子排布的轨道表示式，然后进行判断。Ne没有未成对电子，P有3个未成对电子，Fe有4个未成对电子，而Cr有6个未成对电子，最多。
【答案】 D
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7
6
4. 硫离子核外具有不同能量的电子种数是( )
A. 16种 B. 18种
C. 5种 D. 2种
1
【解析】 硫离子是由硫原子得到了两电子形成的，核内质子数是16，核外电子分三层排布，第一层2个，第二层8个，第三层8个，离子
结构示意图为 ，核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，不同能级
上的电子具有不同的能量，所以核外有5种不同能量的电子。
【答案】 C
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5. 下列说法错误的是( )
A. 电子排布式(22Ti)：1s22s22p63s23p10，违反了泡利原理
C. ns电子的能量不一定高于(n－1)p电子的能量
D. 电子排布式(21Sc)：1s22s22p63s23p63d3，违反了能量最低原理
1
【解析】 根据泡利原理知，3p轨道最多排6个电子，该电子排布式违反了泡利原理，A正确；根据洪特规则知，2p轨道上的两个电子应排在不同轨道上，该排布式违反了洪特规则，B正确；电子能量与能层和能级都有关，ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量，C错误；根据能量最低原理知，电子先排能量低的轨道后排能量高的轨道，该电子排布式违反了能量最低原理，D正确。
【答案】 C
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6. (1) 基态Cu原子的结构示意图为______________。
(2) 基态P原子的价层电子排布式为____________。
(3) 基态Fe原子的电子排布式为________________________________
_________。
(4) 基态N原子的轨道表示式为 ______________。
(5) X元素基态原子的价层电子排布式为4s24p5，X的元素符号是________。
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3s23p3
1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]
3d64s2
Br
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7. (1) 某元素的原子序数为33，则此元素的核电荷数是________，它的电子排布式为_______________________________________，基态原子核外有______个能层，______个能级，________个轨道有电子，电子占据的最高能层符号为______。
1
【解析】 原子序数＝质子数＝核外电子数。根据电子排布式知，有33个电子，4个能层，电子占据的最高能层为第四层，符号为N,8个能级(1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p)，18个轨道(1s、2s、3s、4s各1个轨道；2p、3p、4p各有3个轨道；3d有5个轨道)有电子。
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1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3
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(2) 请写出满足下列条件的元素(用元素符号回答)。
①基态原子最外层上4p有5个电子：________。
②基态原子n＝4的电子层有2个电子，3d轨道上有5个电子：________。
③基态原子次外层3d轨道全满，最外层有1个s电子：________。
④基态时的＋3价离子的3d轨道半满：________。
⑤基态原子3p轨道上有2个未成对电子：____________。
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Br
Mn
Cu
Fe
Si或S
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【解析】 ①最外层4p有5个电子，故该原子的价电子排布式为4s24p5，此元素为溴元素。②该原子的价电子排布式为3d54s2，所以该元素为锰元素。③该原子的价电子排布式为 3d104s1，则该元素为铜元素。④由于3d轨道半满，所以该元素＋3价离子的价电子排布式为3d5，该元素原子的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则该元素为铁元素。⑤该元素的基态原子3p轨道上有2个未成对电子，3p轨道的电子排布有两种可能： 或 ，价电子排布式为3s23p2或3s23p4，该元素为硅元素或硫元素。
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(3) A的原子中只含1个电子；B的原子3p能级上得到1个电子后不能再容纳电子；C的原子的2p能级上无空轨道且只有2个未成对的电子；D的原子核外M层上有8个电子，N层上只有1个电子；E原子的价电子排布为3s23p6。
①写出由A、B、C、D中的三种元素组成化合物的化学式：____________________________________________________________________________ (至少写4个)。
②写出E的元素符号：________。
1
【解析】 由题意可以分别写出五种元素的电子排布式：A为1s1；B为1s22s22p63s23p5；C为1s22s22p4；D为1s22s22p63s23p64s1；E为1s22s22p63s23p6。所以五种元素分别为H、Cl、O、K、Ar。
KOH、KClO、KClO3、KClO4、HClO、HClO3、HClO4等(至少写4个，
合理即可)
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