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2019_2020学年高中化学第1章第1节第1课时能层与能级构造原理与电子排布式课件新人教版选修3

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第一章 原子结构与性质
第一节 原子结构 第1课时 能层与能级 构造原理与电
子排布式

目标与素养:1.了解原子核外电子的能层分布,能级分布及其与能量 的关系。(微观探析)2.了解原子结构的构造原理,熟记基态原子核外电子 在原子轨道上的排布顺序。(宏观辨识与模型认知)3.熟练掌握 1~36 号元 素基态原子的核外电子排布式。(微观探析与科学探究)

自主预* 探新知

一、原子的诞生
1.原子的诞生 氢 氦 锂

2.宇宙的组成元素及其含量

??氢?H?:约为宇宙原子总数的 宇宙???氦?He?:约为氢原子数的18

88.6%

?二者合起来约占 ??宇宙原子总数 ??的 99.7% 以上

其他 90 多种天然元素的原子总数加起来不足 1%

3.地球的组成元素

?非金属元素?包括稀有气体?:仅 22 种 地球上的元素??金属元素:绝大多数

二、能层与能级 1.能层
N、O、P、Q

能量差异
K、L、M、

2.能级

(1)根据多电子原子中同一能层电子能量的不同,将它们分成不同能

级。

(2)能级用相应能层的序数和字母 s、p、d、f……组合在一起来表示,

如 n 能层的能级按能量由低到高的顺序排列为 ns 、 np 、nd、nf 等。

(3) 能 层 序 数 等于 该 能 层 所 包 含 的 能 级 数 , 如 第 三 能 层 有 能

级 3s、3p、3d



(4)s、p、d、f 能级可容纳的电子数依次为 1、3、5、7 的二倍。

3.能层、能级中所容纳的电子数

能层

一二



(n)



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



2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2

…… …… ……

电子



数 2_ _8__ __1_8__

__3_2__

…… …… …… 2n2

(1)原子结构示意图 中有几个能层和能级? [答案] 3,4。 (2)能级 ns 能量一定大于(n-1)d 的能量吗? [答案] 不一定。

三、构造原理与电子排布式 1.构造原理 (1)含义 在多电子原子中,电子在能级上的排列顺序是:电子先排在能量 较低 的能级上,然后依次排在能量较高的能级上。

(2)构造原理示意图
微点拨:①不同能层同能级符号的能量,能层越高,能量越高。②同 能层不同能级符号的能量按 ns、np、nd、nf 的顺序递增。

2.电子排布式 (1)含义 将能级上所容纳的电子数标在该能级符号的右上角,并按照能层从左

到右的顺序排列的式子。

(2)表示形式及各符号含义

能层

能级

电子数

(3)实例:如 Mg、Sc 的电子排布式:

Mg: 1s22s22p63s2 或简化写成

[Ne]3s2



Sc: 1s22s22p63s23p63d14s2 或简化写成 [Ar]3d14s2



微点拨:简化式就是将内层部分电子排布式用稀有气体符号表示的式

子。

1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)能层就是电子层,包含不同的能级( ) (2)能层越高,离原子核越远( ) (3)ns、np、nd 最多容纳的电子数均为 2( ) (4)每一能层均包含 s、p、d、f 能级( ) [答案] (1)√ (2)√ (3)× (4)×

2.下列说法中,不符合现代大爆炸宇宙学理论的是( ) A.我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸 B.恒星正在不断地合成自然界中没有的新元素 C.氢、氦等轻核元素是宇宙中天然元素之母 D.宇宙的所有原子中,最多的是氢元素的原子 [答案] B

3.写出下列原子的电子排布式和简化式 (1)O________________; (2)F________________; (3)Na________________; (4)S________________。

[答案] (1)1s22s22p4,[He]2s22p4 (2)1s22s22p5,[He]2s22p5 (3)1s22s22p63s1,[Ne]3s1 (4)1s22s22p63s23p4,[Ne]3s23p4

核心突破 攻重难

能层、能级与构造原理 1.能层与能级中的四个数量关系 (1)任一能层,能级数=能层序数,且总是从 s 能级开始。 (2)能级最多容纳的电子数=能级中轨道数目的 2 倍,即以 s、p、d、 f……排序的各能级最多容纳的电子数依次为 1、3、5、7……的 2 倍。 (3)每一能层中最多容纳的电子数是能层序数的*方的 2 倍,即 2n2(n 代表能层序数)。 (4)不同能层中相同能级所容纳的最多电子数相同。

2.根据构造原理理解各能级的能量大小关系 (1)不同能层中同一能级,能层序数越大,能量越高。例如,1s<2s <3s……,2p<3p<4p…… (2)同一能层中,各能级之间的能量大小关系是 ns<np<nd<nf……。 例如,第四能层中 4s<4p<4d<4f。 (3)能层和能级都相同的各原子轨道能量相等。例如,2px=2py=2pz。 (4)从第三能层开始出现能级交错现象,能级交错排列的顺序即能量 由低到高的顺序,Ens<E(n-2)f<E(n-1)d<Enp。例如 E4s<E3d、E5s<E4d。

1.若 n=3,以下能级符号错误的是( )

A.np

B.nf

C.nd

D.ns

B [当 n=3 时,不存在 f 能级。]

2.已知 n 表示能层序数,下列说法正确的是( ) A.各能级最多可容纳的电子数按 s、p、d、f……的顺序依次为 1、3、 5、7……的 2 倍 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.各能层含有的电子数为 2n2

A [按 s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为 1、 3、5、7……的 2 倍,A 正确;任一能层的能级总是从 s 能级开始,且能 级数等于该能层序数,B、C 错误;每个能层可容纳的最多电子数为 2n2, 但不是一定含有 2n2 个电子,D 错误。]

3.下列能级符号及能量大小比较正确的是( )

A.2p<2d

B.3d<4s

C.2p<3d

D.4s<3p

[答案] C

电子排布式 1.基态原子的核外电子排布 (1)绝大多数元素的原子核外电子的排布顺序遵循构造原理。 (2)“能级交错”现象:当出现 d 轨道时,电子按 ns、(n-1)d、np 的顺序在原子轨道上排布;当出现 f 轨道时,电子按 ns、(n-2)f、(n-1)d、 np 的顺序在原子轨道上排布。从第三能层开始,各能级不完全遵循能层 顺序,产生了能级交错排列,即产生“能级交错”现象。

2.电子排布式书写 (1)“三步法”书写电子排布式 构造原理是书写基态原子电子排布式的依据。 第一步:按照构造原理写出电子填入能级的顺序, 1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s…… 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。

(2)简化的电子排布式 将电子排布式中的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称为简化的电子排布式。如氮、钠、钙的简化电子 排布式分别为[He]2s22p3、[Ne]3s1、[Ar]4s2。 (3)特例:Cr:[Ar]3d54s1、Cu:[Ar]3d104s1。

3.离子的电子排布式书写 基态原子转化为相应离子时的一般规律:原子失去电子时总是先失去 最外层电子,然后失去次外层电子,之后是倒数第三层电子……对于主族 元素的原子来说,一般只失去最外层电子,而过渡元素的原子可能还会进 一步失去内层电子;原子得到电子时,一般总是填充到最外能层未填满的 能级上 。如 Fe 位于第四周期第 Ⅷ族 ,其原子的核外电子排布式为 [Ar]3d64s2,Fe2+的核外电子排布式为[Ar]3d6,Fe3+的核外电子排布式为 [Ar]3d5。

4.下列各离子或原子的电子排布式错误的是( ) A.Ca2+:1s22s22p63s23p6 B.O2-:1s22s22p4 C.K:1s22s22p63s23p64s1 D.Fe3+:1s22s22p63s23p63d5

B [已知 O 原子的电子排布式为 1s22s22p4,故 O2-的电子排布式为 1s22s22p6,B 项错误。]

5.写出下列原子或离子的电子排布式和结构示意图。 (1)S_________________________。 (2)Cl-_________________________。 (3)Zn_________________________。 (4)Fe2+_________________________。

[答案] (1)1s22s22p63s23p4,

原子最外层不超过 8 个电子,次外层不超过 18 个电子 依据构造原理,能级的能量顺序为 np<(n+1)s<nd、nd<(n+1)p<(n +2)s<nf。那么,电子在排满 np 能级后接着进入的是(n+1)s 能级而不是 nd 能级,当 nd 能级上有电子时,(n+1)s 能级上已填有电子,n 能层已 不是最外层了,所以原子核外最外层电子不超过 8 个。例如,钾(19K)的各 层电子数是 2、8、8、1 而不是 2、8、9。同样,当电子排满 nd 能级后接

着进入的是(n+1)p 能级而不是 nf 能级,当 nf 能级上有电子时,(n+2)s 能级上已填有电子,即 n 能层已不是次外层而是倒数第三层了,所以次外 层电子不超过 18 个。

当堂达标 提素养

1.宇宙中最多的元素是( )

A.H

B.O

C.He

D.N

A [氢是宇宙中最丰富的元素,约占宇宙原子总数的 88.6%,氦约为 氢原子数的18,它们合起来约占宇宙原子总数的 99.7%以上。]

2.下列能层中,包含 f 能级的是( )

A.K 能层

B.L 能层

C.M 能层

D.N 能层

D [K 能层是第一能层,只有 1s 能级;L 能层是第二能层,有两个 能级,即 2s 和 2p;M 能层是第三能层,有三个能级,即 3s、3p、3d;N 能层是第四能层,有四个能级,即 4s、4p、4d、4f。根据能级数等于能层 序数,只有能层序数≥4 的能层才有 f 能级。]

3.某主族元素的原子,M 层上有一个半充满的能级,该原子的质子

数( )

A.只能是 7

B.只能是 15

C.是 11 或 13

D.是 11 或 15

D [根据题意知该基态原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s1 或 1s22s22p63s23p3,所以该原子的质子数为 11 或 15。]

4.下列基态原子与离子的电子排布式错误的是( ) A.K:1s22s22p63s23p64s1 B.F-:1s22s22p6 C.Fe:1s22s22p63s23p63d54s2 D.Kr:1s22s22p63s23p63d104s24p6 C [题中 K、F-和 Kr 的核外电子排布都符合构造原理,为能量最低 状态,而 Fe 的核外电子排布式应为 1s22s22p63s23p63d64s2,电子数目不正 确。]

5.(1)某元素的原子序数为 33,则: ①此元素原子的电子总数是________; ②有________个电子层,________个能级; ③它的电子排布式为______________________。 (2)写出 Se、Ca2+、Cl-的电子排布式: ①Se:______________________________________; ②Ca2+:____________________________________; ③Cl-:____________________________________。




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