1.1原子结构 (共38张PPT)2024-2025学年人教版（2019）高中化学选择性必修2

(共38张PPT)
走进奇妙的化学世界
选择性必修2
第一章
原子结构与性质
第一节
原子结构
【复习回顾】原子结构
原子
原子核
核外电子(-)
质子(+)
中子(不带电）
核电荷数（z）=核内质子数=核外电子数
质量数（A） = 质子数（Z） + 中子数（N）
学习
目标
PART
01
知道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。
PART
03
了解核外电子的运动状态,知道原子核外电子的能层分布、能级分布及其能量的关系。（重点）
PART
02
PART
02
了解原子核外电子排布的构造原理，能写出1~36号元素基态原子的电子排布式（重难点）。
导3min
学7min+助8min
1.阅读教材对能层定义、能层的符号、排列顺序、能层与电子层、电子能量的关系？(自主)
2.理解能级的概念，完成课本P7的思考与讨论(合作＋展示)
3.阅读课本理解基态原子、激发态原子的定义，两者的关系？电子跃迁是物理变化还是化学变化？(合作＋展示)
4.阅读课本第8页图1-5，理解何为构造原理？每一横行，每一个小圆圈代表什么？电子填充顺序是怎样的？为何要按这个顺序填充（能级能量角度考虑）？试比较2S与4S；4S与 3d能级的能量大小。(自主)
5.阅读课本第9页理解基态原子电子排布式如何按照构造原理书写？尝试书写Cl，O，Al，26Fe，Cu基态原子电子排布式。(合作＋展示)
6.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？Cl，O，Al，26Fe，Cu基态原子电子排布式能否进行简化？(合作＋展示)
7.尝试根据26Fe基态原子电子排布式写出铁原子结构示意图。(合作＋展示)
核外电子按能量不同分成能层。（K、L、M、N、O、P、Q等）
1.电子的能层由内向外排序，其序号、符号以及能容纳的最多电子数
能层 一 二 三 四 五 六 七 n
符号 K L M N O P Q -----
最多电子数 2 8 18 32 50 72 98
2n2
2.数量规律: ①每一层最多容纳的电子数：2n2个。
②最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。
③次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个。
一. 能层
展10min+评12min
3.能量规律:
①原子核外电子总是尽可能先排布在能量较低的能层上，然后由内向外依次排布在能量逐渐升高的能层。
②能层越高，电子的能量越高。
③能量的高低顺序为E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。
能层 一 二 三 四 五 六 七
符号 K L M N O P Q
最多电子数 2 8 18 32 50 72 98
(1) 多电子原子中，同一能层电子的能量可能不同，把能层分为不同的能级。（s、p、d、f 等）
(2)表示方法：分别用相应能层的序数和字母s、p、d、f 等表示。
二. 能级
能级符号前面用数字表示能层序数。
【例】：K层中只有1s能级，L层中有2s和2p能级
(3)能级的符号和所能容纳的最多电子数
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 …
最多 电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 …
①任一能层的能级总是从s能级开始，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf......(n为能层序数)。
能级数=能层序数。即第一能层只有1个能级(1s)，第二能层有2个能级(2s和2p)，依次类推。
②以s、p、d、f.....排序的每个能级最多可容纳的电子数依次为自然数1、3、5、7……的2倍。每一能层中最多容纳的电子数为2n2(n代表能层序数)。
③不同能层中符号相同的能级所容纳的最多电子数相同。如 3d、4d、5d能级所能容纳的最多电子数相同
思考：有没有2d能级？？
相同能层
ns＜np＜nd＜nf
符号相同的能级
1s ＜ 2s ＜ 3s ＜ 4s
不同能级
不同能层
2px=2py=2pz
能层或能级的能量关系
能层或能级的结构关系
原子
吸
收
能
量
释
放
能
量
处于最低能量状态
处于较高能量状态
1.基态原子
2.激发态原子
电子跃迁
光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式
三、基态与激发态 原子光谱
当基态原子的电子吸收一定能量后，电子被激发跃迁到较高能级，变成激发态原子
三、基态与激发态 原子光谱
基态
K
L
M
激发态
能量
不稳定
吸收能量
电子跃迁
能量
K
L
M
N
光
K
L
M
N
释放能量
(1)电子跃迁的能量变化与可见现象
激发态原子不稳定,电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态时,将释放能量。光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一。LED灯光、霓虹灯光、荧光、激光、焰火等可见光都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。
(2)金属元素的焰色的成因
金属原子中,核外电子按一定轨道顺序排列,轨道离核越远,能量越高。灼(燃)烧时,电子获得能量,能量较低的电子发生跃迁,从基态变为激发态。随即电子又从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态,便以光(辐射)的形式释放能量,形成不同的焰色。
特别提醒：
①电子的跃迁是物理变化（未发生电子转移），而原子得失电子时发生的是化学变化。
②一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。如1s22s22p2 表示基态碳原子，1s22s12p3为激发态碳原子（电子数不变）。
③激发态原子不稳定，易释放能量变为基态原子。
能量：1S12S1＞1S2 稳定性：1S12S1＜1S2
不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的发射光谱或吸收光谱，总称原子光谱。
发射光谱
吸收光谱
特征:暗背景，亮线， 线状不连续
特征:亮背景，暗线，线状不连续
2.原子光谱
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。
He 氦
原子光谱的应用
引课视频：能级交错及构造原理
一、构造原理
1、概念：
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（是一个思维模型）。
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p…
2、构造原理顺序：
一般规律为：ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np
记忆方法一——构造原理示意图：
每一行对应一个能层
每一小圈对应一个能级
羊肉串法
3、能级交错：
从第3电子层开始出现此现象。
如：E4s源于光谱学事实
构造原理告诉我们，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→3d→4s的顺序填充的,这种现象被称为能级交错。
——各能级的能量高低顺序
[思考]
为什么K原子的原子结构示意图不是 ,而是
K原子在排满第二层后，先排布3s、3p能级，3d能级能量高于4s能级，故最后一个电子排入4s能级而不是3d能级,所以它的原子结构示意图是 。
课堂练习：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)
B　
方法技巧 判断能级能量高低的方法
(1)首先看能层,一般能层序数越大,能量越高。
(2)再看能级,同一能层中的各能级,能量由低到高的顺序是ns(3)还要注意能级交错现象,即高能层的s、p能级的能量可能会小于低能层的d、f能级,如4s<3d,6p<5f等。
二、电子排布式
按照构造原理，用核外电子分布的能级及各能级上的电子数来表示电子排布的式子。
1、概念：
2、表示方法：
写出从氢到碳的基态原子电子排布式:
Na：1s2 2s22p6 3s1
K
L
M
K
L
M
Na的电子排布式
Na的原子结构示意图
能层序数
能级符号
该能级上排布的电子数
3、电子排布式的书写——“三步法”书写基态原子电子排布式
第一步：按照构造原理写出电子填入能级的顺序，

第二步：根据各能级容纳的电子数填充电子。
第三步：去掉空能级，并按照能层顺序排列即可得到电子排布式。
课堂练习3：写出下列原子的电子排布式：
O：_______________　 Cl：_________________
S：_________________ Al：________________
P： _________________ Ar：_________________
1s22s22p63s23p5
1s22s22p63s23p64s2
1s22s22p4
1s22s22p63s23p6
1s22s22p63s23p3
1s22s22p63s23p1
课堂练习4：写出下列原子的电子排布式：
26Fe: _______________________
23V：_______________________
Br：___________________________
Zn：____________________________
1s22s22p63s23p64s23d6
1s22s22p63s23p63d64s2
特别提醒：
充入电子时按构造原理，而书写时按能层次序！
1s22s22p63s23p63d34s2
1s22s22p63s23p63d104s24p5
1s22s22p63s23p63d104s2
要求：写出1~36号元素基态原子的电子排布式。
记前36号元素核电荷数、名称、元素符号。
从元素周期表中查出铜的外围电子层排布。是否符合构造原理？写出其电子排布式。
根据构造原理写出Cu电子排布式
1s22s22p63s23p63d94s2
价电子排布
3d94s2
3d104s1
说明当p、d、f 能级处于全空、全充满p6、d10、f14 或半充满状态p3、d5、f7 时，能量相对较低，原子结构较稳定。
Cu原子的电子排布式
1s22s22p63s23p63d104s1
Cr原子的电子排布式
1s22s22p63s23p63d54s1
（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？
He 1s2 Ne 2s22p6 Ar 3s23p6
Kr 4s 24p6 Xe 5s 25p6 Rn 6s 26p6
通式：ns2np6
【思考与交流】 课本P11
（3）为突出化合价与电子排布式的关系，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）。例如，Fe的简化电子排布式为[Ar]3d64s2,价层电子排布为3d64s2。元素周期表只给出价层电子排布。请从书中找出Na、Al、Cl、Mn、Br的价层电子排布。
Na：3s1
Al：3s2 3p1
Cl：3s2 3p5
Mn：3d5 4s2
Br：4s24p5
（2）简化电子排布式：为避免电子排布式过于繁琐，我们可以把内层电子达到稀有气体结构的部分，以相应稀有气体元素符号外加方括号表示。如钠的电子排布式可简化为[Ne]3s1。写出8和26号元素的简化电子排布式。
Na：1s22s22p63s1
[Ne]3s1
简化为
表示钠的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同
O：1s22s22p4
简化为
[He]2s22p4
Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
[Ar]3d64s2
简化为
1s22s22p63s23p63d104s24p5　
35Br：
[Ar]3d104s24p5
课堂练习5：下列化学用语的应用错误的是( @45@ )。
A. 的电子式:
B. 的结构示意图:
C.基态 的电子排布式:
D.基态 的简化电子排布式:
A
2、价层电子排布式
①价电子层的定义：为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层(简称价层)。也叫外围电子层排布。
②价电子的表示：
对于主族元素和零族元素来说，价电子就是最外层电子
例如：Cl的价层电子排布式为3s23p5
对于副族和第VIII族元素来说，价电子除最外层电子外，还可能包括次外层电子
例如：Mn的价层电子排布式为3d54s2
Li 1s22s1 [He] 2s1
O 1s22s22p4 [He] 2s22p4
F 1s22s22p5 [He] 2s22p5
Si 1s22s22p63s23p2 [Ne] 3s23p2
P 1s22s22p63s23p3 [Ne] 3s23p3
K 1s22s22p63s23p64s1 [Ar] 4s1
Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 [Ar] 3d54s1
Zn 1s22s22p63s23p63d104s2 [Ar] 3d104s2
2s1
2s22p4
2s22p5
3s23p2
3s23p3
4s1
3d54s1
3d104s2
电子排布式
简化电子排布式
价层电子排布式
元素符号
3、离子的电子排布式的书写：
(1)判断该原子变成离子时会得到电子或失去电子数。
(2)原子失去电子时，总是先失去最外层电子。一般来说，主族元素只失去最外层电子，而副族和第Ⅷ族元素可能会进一步失去内层电子。
(3)原子得到电子形成阴离子时，得到的电子填充在最外层的能级上。
(4)离子最外层电子可能超过8个
如：Cl－ 电子排布式为1s22s22p63s23p6
Zn2+电子排布式为1s22s22p63s23p63d10
Fe 电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2
Fe2+ 1s22s22p63s23p63d6
Fe3+ 1s22s22p63s23p63d5
课堂练习6：请写出S2-、 29Cu2+ 、Fe2+、Fe3+离子的电子排布式？
S2- ：1s22s22p63s23p6
Cu2+ ：1s22s22p63s23p63d9
Fe2+ ：1s22s22p63s23p63d6
Fe3+ ：1s22s22p63s23p63d5
D
C
当基态原子的电子吸收一定能量后，电子被激发跃迁到较高能级，变成激发态原子
B项先不用考虑， 讲下节内容会提到
【例题1】 已知n为能层序数,下列有关认识正确的是(　　)
A.各能层含有的电子数为2n2
B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
C.各能层含有的能级数为n-1
D.各能级最多容纳的电子数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7的2倍
答案:D
解析:各能层最多含有的电子数为2n2，A项错误；各能层的能级都是从s能级开始，每个能层上的能级数与能层序数相等，并不是所有能层的能级都是从s能级开始到f能级结束,如第1、2、3能层，B项错误；各能层含有的能级数与其能层序数相等，C项错误；各能级最多容纳的电子数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7的2倍，D项正确。
典例分析
测5’
能层(n) 一 二 三 四 五 六 七 …
符号 K L M N O P Q …
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s … … … …
最多容纳电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 … … … …
2 8 18 32 50 … … 每一能层最多可容纳的电子数是2n2
离核远近 由近到远 不同能层能量 逐渐增大 同一能层各能级的能量 逐渐增大
【课堂小结】
小结:能层、能级与最多容纳的电子数、能量之间的相互关系
能级
基态与激发态
原子光谱
构 造原理
【课堂小结】
小结:能层、能级与最多容纳的电子数、能量之间的相互关系
课堂小结
1、下列有关构造原理的说法错误的是( @43@ )。
A.原子核外电子填充 、 、 能级的顺序为
B.某基态原子价层电子的排布式为
C.所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理
D.构造原理中的电子排布能级顺序,实质是各能级能量由低到高的顺序
C
C
A
A
C
测5min
作业：
必做：课本P17 1-4、7、8题，
高考调研小本1-14
选做：高考调研小本15、16