高中化學(xué)魯科版選修三第1章 第2節(jié) 第1課時(shí) 基態(tài)原子的核外電子排布

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歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 第1章 第2節(jié) 課前預(yù)習(xí) 巧設(shè)計(jì) 名師課堂 一點(diǎn)通 創(chuàng)新演練 大沖關(guān) 設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)2 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 課堂10分鐘練習(xí) 課堂5分鐘歸納 課下30分鐘演練 第1課時(shí) 第1課時(shí)基態(tài)原子的核外電子排布 一 基態(tài)原子的核外電子排布原則1 能量最低原則 1 基態(tài)原子的核外電子總是盡可能排布在能量的原子軌道上 然后由里及外逐步排布在能量的原子軌道上 2 基態(tài)原子核外電子軌道上的排列順序?yàn)?該順序適用于大多數(shù)基態(tài)原子的核外電子排布 低 較高 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 2 泡利不相容原理一個(gè)原子軌道中最多只能容納個(gè)電子 并且這兩個(gè)電子的自旋方向必須 3 洪特規(guī)則 1 洪特規(guī)則 對(duì)于基態(tài)原子 電子在的軌道上排布時(shí) 應(yīng)盡可能分占的軌道并且自旋方向 2 洪特規(guī)則特例 通過分析光譜實(shí)驗(yàn)的結(jié)果 洪特進(jìn)一步指出 能量相同的原子軌道在 d10 d5 和 d0 狀態(tài)時(shí) 體系能量低 原子較穩(wěn)定 相反 能量相同 不同 相同 全滿 半滿 全空 兩 二 核外電子排布的表達(dá)方式1 電子排布式簡(jiǎn)寫為nlx 其中n為 l為 并用其所對(duì)應(yīng)的符號(hào)表示 x為 如氧原子的電子排布式可表示為 2 軌道表示式一般用 方框 短線 表示一個(gè)確定的 用 或 來區(qū)別不同的電子 如基態(tài)氧原子的軌道表示式可表示為 主量子數(shù) 角量子數(shù) 電子數(shù) 1s22s22p4 小圓圈 原子軌道 ms 三 價(jià)電子1 定義與密切相關(guān)的原子軌道上的電子 稱為 2 應(yīng)用為了便于研究化學(xué)性質(zhì)與的關(guān)系 人們常常只表示出原子的排布 如基態(tài)氮原子的價(jià)電子排布為 化學(xué)反應(yīng) 外層 價(jià)電子 核外電子 價(jià)電子 2s22p3 1 2p能級(jí)上有2個(gè)未成對(duì)電子的元素是 分析 2p能級(jí)上排有電子 說明1s 2s能級(jí)已排滿 故2p能級(jí)上有2個(gè)未成對(duì)電子元素的軌道表示式為或 是碳元素或氧元素 答案 碳或氧 2 價(jià)電子就是最外層電子嗎 分析 不一定 價(jià)電子是指決定元素化學(xué)性質(zhì)的電子 最外層電子是價(jià)電子 但有的內(nèi)層電子也是價(jià)電子 如鐵原子3d軌道上的電子也參與化學(xué)反應(yīng) 也屬于價(jià)電子 3 n值不同的原子軌道能量隨n值增大而增大嗎 分析 不一定 l相同時(shí) n愈大 原子軌道能量越大 如E3p E2p 但n l不同時(shí) 在原子中原子軌道能量產(chǎn)生交錯(cuò)現(xiàn)象 如E4s E3d E4p E5s E4d E5p等 4 下列元素的原子電子排布式各違背了哪一規(guī)律 1 6C 1s22s22p 2 21Sc 1s22s22p63s23p63d3 3 22Ti 1s22s22p63s23p10 分析 1 對(duì)于C原子來說 2p有3個(gè)能量相同的原子軌道 最后2個(gè)電子應(yīng)該以自旋方向相同的方式分布在兩個(gè)不同的2p軌道上 違反了洪特規(guī)則 2 根據(jù)軌道能量高低順序可知E4s E3d 對(duì)于21Sc來說 最后3個(gè)電子應(yīng)先排滿4s 再排3d 應(yīng)為1s22s22p63s23p63d14s2 違反了能量最低原則 3 對(duì)于22Ti來說 3p共有3個(gè)軌道 最多可以排6個(gè)電子 如果排10個(gè)電子 則違反了泡利不相容原理 答案 1 洪特規(guī)則 2 能量最低原則 3 泡利不相容原理 1 能級(jí) 1 在多電子的原子中 同一電子層的電子 能量也可以不同 不同能量的電子分成不同的能級(jí) 2 在第n層中 能級(jí)的大小順序是 Ens Enp End Enf 3 任一電子層的能級(jí)總是先從s能級(jí)開始 且該電子層的能級(jí)數(shù)等于該電子層序數(shù) 如第一層只有一個(gè)能級(jí) 1s 第二層有兩個(gè)能級(jí) 2s和2p 依此類推 2 基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序 3 能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象 1 角量子數(shù)l相同時(shí) 主量子數(shù)n愈大 能級(jí)愈高 如E3p E2p 2 n相同時(shí) l愈大能級(jí)愈高 如E3d E3p E3s 3 n l不同時(shí) 在原子中的價(jià)電子在外層分布時(shí)存在能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象 如E4s E3d E4p E5s E4d E5p 4 由于存在能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象 故電子一般按ns n 2 f n 1 d np順序排布 特別提醒 基態(tài)原子核外電子排布首先遵循能量最低原則 按照能級(jí)順序 根據(jù)泡利不相容原理和洪特規(guī)則進(jìn)行排布 例1 A B C D E代表5種元素 請(qǐng)?zhí)羁?1 A元素基態(tài)原子的最外層有3個(gè)未成對(duì)電子 次外層有2個(gè)電子 其元素符號(hào)為 2 B元素的負(fù)一價(jià)離子和C元素的正一價(jià)離子的電子層結(jié)構(gòu)都與氬的相同 B的元素符號(hào)為 C的元素符號(hào)為 3 D元素的正三價(jià)離子的3d能級(jí)為半充滿 D的元素符號(hào)為 其基態(tài)原子的電子排布式為 4 E元素基態(tài)原子的M層全充滿 N層沒有成對(duì)電子 只有一個(gè)未成對(duì)電子 E的元素符號(hào)為 其基態(tài)原子的電子排布式為 解析 解決這類題一般先推出電子排布式 求出核電荷數(shù) 1 A元素基態(tài)原子的軌道表示式由題意可表示如下 可見該元素原子核外有7個(gè)電子 為氮元素 其元素符號(hào)為N 2 B C 的電子層結(jié)構(gòu)都與Ar相同 即核外都有18個(gè)電子 則B為17號(hào)元素Cl C為19號(hào)元素K 3 D元素原子失去2個(gè)4s電子和1個(gè)3d電子后變成 3價(jià)離子 其原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2 為26號(hào)元素Fe 4 根據(jù)題意 E原子的電子排布式為 1s22s22p63s23p63d104s1 該元素為29號(hào)元素Cu 答案 1 N 2 ClK 3 Fe1s22s22p63s23p63d64s2或 Ar 3d64s2 4 Cu1s22s22p63s23p63d104s1或 Ar 3d104s1 1 36號(hào)元素原子結(jié)構(gòu)及核外電子排布的特殊性 1 最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)的元素 Be Ar 2 最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)2倍的元素 C 最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)3倍的元素 O 最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)4倍的元素 Ne 3 電子層數(shù)與最外層電子數(shù)相等的元素 H Be Al 4 電子總數(shù)為最外層電子數(shù)2倍的元素 Be 5 次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的元素 Li Si 6 內(nèi)層電子數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的元素 Li P 7 最外層只有1個(gè)未成對(duì)電子的元素 A族 ns1 H Li Na K A族 ns2np1 B Al Ga A族 ns2np5 F Cl Br 及Cr 3d54s1 Cu 3d104s1 最外層有2個(gè)未成對(duì)電子的元素 A族 ns2np2 C Si Ge A族 ns2np4 O S Se 最外層有3個(gè)未成對(duì)電子的元素 A族 ns2np3 N P As 1 核外電子排布的表示方法 1 電子排布式 用核外電子分布的能級(jí)及各能級(jí)上的電子數(shù)表示電子排布的式子 電子排布式中各符號(hào) 數(shù)字的意義如下所示 以K原子為例 電子排布式中的內(nèi)層電子排布可用相應(yīng)的稀有氣體的元素符號(hào)加方括號(hào)來表示 以簡(jiǎn)化電子排布式 例如 K Ar 4s1 元素的化學(xué)性質(zhì)與價(jià)電子關(guān)系密切 人們常常只表示出原子的價(jià)電子排布 如鐵原子3d64s2 2 軌道表示式 將每一個(gè)原子軌道用1個(gè)圓圈表示 在圓圈內(nèi)用箭頭標(biāo)明核外電子的分布 例如Na的軌道表示式為 軌道表示式中各符號(hào) 數(shù)字的意義如下所示 以Al原子為例 2 注意問題 1 書寫電子排布式時(shí) 不是按電子排布順序書寫 而是按電子層順序 同一電子層的各能級(jí)連在一起 例Fe 1s22s22p63s23p63d64s2正確 1s22s22p63s23p64s23d6錯(cuò)誤 2 在寫基態(tài)原子的軌道表示式時(shí) 防止出現(xiàn)以下幾種錯(cuò)誤 違反泡利不相容原理 違反洪特規(guī)則 違反洪特規(guī)則 例2 已知錳的核電荷數(shù)為25 以下是一些同學(xué)繪制的基態(tài)錳原子核外電子的軌道表示式 即電子排布圖 其中最能準(zhǔn)確表示基態(tài)錳原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的是 解析 本題考查電子排布表達(dá)方式 要與電子排布規(guī)則相聯(lián)系 A C違背了洪特規(guī)則 B違背了泡利不相容原理 答案 D 1 熟練掌握該部分基態(tài)原子的電子排布式 同時(shí)記住較為特殊的24Cr 29Cu 47Ag的電子排布式的特點(diǎn) 三種原子的電子排布式 24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 47Ag 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1 2 在等價(jià)軌道上 同一能級(jí) 的電子排布全充滿 半充滿和全空狀態(tài)具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性 24Cr的 n 1 d軌道為半充滿狀態(tài) 29Cu 47Ag的 n 1 d軌道為全充滿狀態(tài) 點(diǎn)擊下圖進(jìn)入課堂10分鐘練習(xí) 1 基態(tài)原子核外電子的排布遵循三個(gè)原則 能量最低原則 泡利不相容原理 洪特規(guī)則 2 基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s 3 Cu Cr的核外電子排布分別為 Ar 3d104s1 Ar 3d54s1 與上述規(guī)則不符 這是洪特規(guī)則的特例 4 外層原子軌道上的電子為價(jià)電子 S的價(jià)電子為3s23p4 Fe的價(jià)電子為3d64s2 點(diǎn)擊下圖進(jìn)入課下30分鐘演練 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全