2.1 课时2原子核外电子的排布 同步学案(含答案)2024-2025学年高二化学苏教版(2020)选择性必修2

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名称 2.1 课时2原子核外电子的排布 同步学案(含答案)2024-2025学年高二化学苏教版(2020)选择性必修2
格式 docx
文件大小 1.2MB
资源类型 教案
版本资源 苏教版(2019)
科目 化学
更新时间 2025-05-07 14:00:00

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课时2 原子核外电子的排布
1. 知道原子核外电子的能级高低顺序。
2. 了解原子核外电子排布的构造原理,认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等。
3. 知道1~36 号元素基态原子核外电子的排布。
4. 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。
1. 阅读教材,了解什么是构造原理?构造原理包括哪三大内容?画出原子核外电子排布的轨道能量顺序图。
阅读教材,理解构造原理。
(1) 核外电子怎样进入轨道才能使整个原子处于能量最低状态,从而满足能量最低原理?
每个原子轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子,称为泡利不相容原理。讨论在原子中,会不会有运动状态完全相同的电子存在 为什么
(3) 洪特规则的内容是什么?
1. 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数,就是电子排布式。如Al原子电子排布式中各符号、数字的意义如下:
电子排布是遵循构造原理,从第三层开始各能级不完全遵循能层顺序,产生“能级交错现象”,构造原理中出现能级交错源于光谱实验的结果,但书写电子排布式时应按照电子层的顺序书写。如钾原子的最外层电子处于4s轨道而不是3d轨道,钾原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1。
(1) 写出下列原子的电子排布式:①S:__________________;②Ca:__________________;③Fe:__________________。
(2) 为了避免电子排布式书写过于繁琐,把内层电子达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示,写出上述三种原子的简化电子排布式:①S:____________;②Ca:____________;③Fe:____________。
(3) 在化学反应中,一般是原子的外围电子(对于主族元素的原子而言,外围电子就是最外层电子)发生变化。所以,描述原子核外电子排布时,也可以仅写出原子的外围电子排布式。
1~36号元素的原子外围电子排布
2. 将每一个原子轨道用一个方框表示,在方框内标明基态原子核外电子分布的式子称为轨道表示式。以铝原子为例,轨道表示式中各符号、数字的意义如下:
若无特别说明,电子排布式、轨道表示式反映的都是基态原子(即处于最低能量状态的原子)的电子排布情况。
(1) 写出下列基态原子的轨道表示式:
①O:__________________________;②Na:__________________________。
(2) 根据洪特规则,在能量相同的原子轨道上,电子的排布将尽可能占据________的轨道,而自旋状态________,所以碳原子的轨道表示式为____________________。
3. 原子结构示意(简)图:圆圈内数字表示质子数,弧线表示电子层(能层),弧线内数字表示该电子层(能层)中的电子数,写出下列原子或离子的结构示意图。
①K:__________;②Fe:__________;③Mg2+:__________;④Cl-:__________。
有些过渡金属元素原子的电子排布不符合构造原理,构造原理是理想化了的,理想化常常是建立模型所必须的。当在等价轨道(同一能级)上的电子排布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空状态(p0、d0、f0)时,具有较低的能量和较大的稳定性。
多电子原子的原子轨道能量顺序,是概括了大量实验后总结出的一般规律,适用于绝大多数原子的核外电子排布。但也有5、6、7周期的某些元素的核外电子排布的实验测定结果并不符合原子核外电子排布的轨道能量顺序,因此,原子核外电子排布要以实验测定的结果为准。
请回答下列问题,并予以合理解释。
(1) 为什么铬原子的核外电子排布式是[Ar]3d54s1,而不是[Ar]3d44s2
(2) 铜原子的核外电子排布有两种可能:[Ar]3d104s1和[Ar]3d94s2。哪一种是合理的?
1. 阅读教材交流,说明五光十色的霓虹灯、五彩斑斓的焰火是如何产生的。
原子发射光谱仪 几种金属元素的焰色与发射光谱
   
2. 阅读教材拓展视野,了解原子光谱。
(1) 什么是发射光谱,什么是吸收光谱?通过什么仪器摄取发射光谱和吸收光谱?
(2) 什么是光谱分析?
1. 下列化学用语只能用来表示一种微粒的是(  )
A. C  B. CH4O C. 2s22p6  D.
2. [2024南通期中]下列有关说法正确的是(  )
A. Fe2+的电子排布式为[Ar]3d44s2
B. 处于同一能级的电子运动状态不相同
C. 从空间角度看,2s轨道与2p轨道形状相同
D. 基态碳原子的轨道表示式是
3. 某原子的最外层电子排布式为3s23p2,下列说法错误的是(  )
A. 该原子核外无未成对电子
B. 该原子有5种不同能量的电子
C. 该原子的2p电子云有3种不同的伸展方向
D. 该原子有14种不同运动状态的电子
4. [2024淮安期中]下列原子的外围电子排布式正确的是(  )
A. 3d54s1  B. 3d44s2  C. 3d94s2  D. 3d114s2
5. [2024无锡阶段练习]I常用于放射性治疗和放射性示踪技术。下列说法正确的是(  )
A. 碘元素的相对原子量为131  B. 核外电子排布式为[Kr]5s25p5
C. 中子数和质子数之差为25  D. I和I互为同素异形体
6. 下列各原子或离子的电子排布式正确的是(  )
A. Mg  1s22s22p6 B. Br  [Ar]4s24p5
C. Fe3+ 1s22s22p63s23p63d5 D. Cr 1s22s22p63s23p63d44s2
7. [2025无锡期中]我国科研团队对“嫦娥五号”月壤的研究发现,月壤中存在一种含“水”矿物。下列化学用语或图示表达不正确的是(  )
A. NaOH的电子式:
B. 基态Fe2+的价电子排布式:3d54s1
C. H2O的球棍模型:
D. 基态S原子的价电子的轨道表示式:
8. 下列关于最外层电子排布式为3s23p4的粒子描述正确的是(  )
A. 元素符号为O
B. 核外电子排布式为1s22s22p63s23p4
C. 可与H2生成液态化合物
D. 其轨道表示式为
9. 马日夫盐[Mn(H2PO4)2·2H2O]是一种白色晶体,易溶于水,常用于机械设备的磷化处理。下列说法正确的是(  )
A. 基态氧原子的轨道表示式:
B. 核电荷数:Mn>P>O>H
C. 基态原子未成对电子数:P>O>Mn>H
D. 基态氧原子的2s电子能量较高,其一定在比基态氧原子1s电子离核更远的地方运动
10. 下列有关电子排布式或轨道表示式的结论错误的是(  )
选项 电子排布式或轨道表示式 结论
A 1s22s22p2p2p 违背洪特规则
B 1s22s22p43s23p63d2 书写正确
C 违背泡利不相容原理
D 1s22s22p63s23p63d54s1 书写正确
11. 下列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________,违反泡利不相容原理的是________。
①Ca2+:1s22s22p63s23p6 ②F-:1s22s23p6
③P: ④Cr:1s22s22p63s23p63d44s2
⑤Fe:1s22s22p63s23p63d64s2 ⑥Mg2+:1s22s22p6
⑦C:
12. 按要求填空。
(1) 基态Cu2+的简化电子排布式为________。
(2) 基态V原子的价电子排布式为________。
(3) 基态Co原子的简化电子排布式为________,其最高能层电子云轮廓图为________。
(4) Fe2+较易被氧化成Fe3+,请从原子结构的角度分析其可能的原因:________
__________________________。
课时2 原子核外电子的排布
【活动方案】
活动一:
1. 电子是按一定顺序填充的,填满一个能级之后再填下一个能级,这种规律称为构造原理。构造原理包括能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则。
2. (1) 原子核外电子先占据能量低的轨道,然后依次进入能量较高的轨道。
(2) 原子中不存在运动状态完全相同的电子,因为每个原子轨道最多只能容纳2个电子且自旋方向相反,所以从能层、原子轨道类型、原子轨道伸展方向、自旋方向四个方面来说明电子的运动状态是不可能完全相同的。
(3) 在相同能量的原子轨道上,电子的排布将尽可能占据不同的轨道,而且自旋方向相同。
活动二:
1. (1) ①1s22s22p63s23p4
②1s22s22p63s23p64s2
③1s22s22p63s23p63d64s2
(2) ①[Ne]3s23p4 ②[Ar]4s2 ③[Ar]3d64s2
2. (1) ① ②
(2) 不同 相同 
3. ① ② ③ ④
活动三:
(1) 铬(24Cr)的外围电子排布是3d54s1(3d、4s轨道均为半充满),而不是3d44s2。
(2) 铜(29Cu)的外围电子排布是3d104s1(3d全充满、4s半充满),而不是3d94s2,为洪特规则特例。
活动四:
1. 在通常情况下,原子核外电子的排布总是使整个原子处于能量最低的状态。当处于能量最低状态的原子吸收能量后,电子从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道上,如从1s跃迁到2s、3p……相反,电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,将释放出能量。我们在日常生活中看到的霓虹灯光、激光、焰火等,都与原子核外电子跃迁释放能量有关。
2. (1) 当原子中的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,放出光子,将发出的光通过棱镜就得到原子发射光谱。将特定波长范围的光通过某种物质的蒸气,原子中的电子吸收光子,从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道上,然后将透过光通过棱镜,就得到原子吸收光谱。不同元素的原子中电子发生跃迁时吸收或放出的光是不同的,可以用光谱仪摄取各种元素原子的发射光谱或吸收光谱。
(2) 在现代化学中,人们通过原子发射光谱或吸收光谱来检测元素,称为光谱分析。
【课堂反馈】
1. B C可以表示C原子,也可以表示C元素的单质,如金刚石或石墨,A不符合题意;CH4O无同分异构体,表示的物质只有甲醇CH3OH,B符合题意;2s22p6可以表示Ne原子最外层电子排布,也可以表示Na+或F-等最外层电子排布,C不符合题意;可以表示甲烷(CH4),也可以表示硅烷(SiH4),D不符合题意。
2. B Fe2+的电子排布式为[Ar]3d6,A错误;每一个电子有一种运动状态,故处于同一能级的电子运动状态不相同,B正确;2s轨道呈球形,2p轨道为纺锤形,C错误;洪特规则指出,电子优先占据空轨道,且自旋平行,则基态碳原子的轨道表示式是 ,D错误。
3. A 该原子的3p轨道上有2个未成对电子,A错误。
4. A 根据原子填入轨道的顺序和核外电子排布规律中的洪特规则特例知,当p、d、f轨道电子为全满、半满或全空时,原子的能量最低,3d54s1电子排布式正确,A正确;3d44s2违背了半充满时为稳定状态,Cr的外围电子排布式为3d54s1,B错误;3d94s2违背了全充满时为稳定状态,其外围电子排布式应为3d104s1,C错误;违背了能量最低原理和洪特规则,正确的外围电子排布式为3d104s24p1,D错误。
5. C 碘元素的相对原子量是碘元素多种同位素原子相对原子质量的平均值,131是I原子的近似相对原子质量,A错误; 碘原子核外电子排布式为[Kr]4d105s25p5,B错误;I的质子数为53、中子数为131-53=78,中子数和质子数之差为25,C正确;I和 I是质子数相同、中子数不同的原子,互为同位素,D错误。
6. C 12Mg的核外电子排布式为1s22s22p63s2,A错误;35Br的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p5,B错误;24Cr的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1,D错误。
7. B Fe是26号元素,Fe2+核外含有24个电子,基态Fe2+的价电子排布式为3d6,B错误;基态S原子的价电子排布式为3s23p4,故基态S原子的价电子的轨道表示式为 ,D正确。
8. B 根据最外层电子排布式可知,该粒子的电子排布式为1s22s22p63s23p4,故该元素为硫元素,A错误,B正确;S与H2发生反应生成气态氢化物H2S,C错误;基态S原子的轨道表示式为,D错误。
9. B 每个原子轨道内只能容纳2个自旋方向相反的电子,违背泡利原理,A错误;Mn核电荷数为25,P核电荷数为15,O核电荷数为8,H核电荷数为1,核电荷数Mn>P>O>H,B正确;基态Mn原子未成对电子数为5,基态P原子未成对电子数为3,基态O原子未成对电子数为2,基态H原子未成对电子数为1,基态原子未成对电子数Mn>P>O>H,C错误;一般来说,能量较高的电子在离核较远的空间运动概率较大,2s电子也有到离核近的空间运动的概率,只是概率较小,D错误。
10. B 原子核外电子先占有能量较低的轨道,然后依次进入能量较高的轨道,3s能级的能量高于2p能级,应先填充2p能级,由于“能级交错现象”,应先填充4s能级,再填充3d能级,则违背了能量最低原理,B错误。
11. ①⑤⑥ ②④ ③ ⑦
12. (1) [Ar]3d9 (2) 3d34s2 (3) [Ar]3d74s2 球形
(4) Fe2+的价层电子排布式为3d6,再失去1个电子得到3d5半充满的稳定结构,故Fe2+易被氧化