化学选择性必修2第一节 原子结构第2课时导学案及答案

这是一份化学选择性必修2第一节 原子结构第2课时导学案及答案，共13页。学案主要包含了构造原理，电子排布式等内容，欢迎下载使用。
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一、构造原理
随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按如图所示的能级顺序填充的，填满一个能级再填一个能级。
根据构造原理分析，3p能级电子填满以后，增加的电子应该先填充的能级是3d还是4s？
提示：先填充4s能级。
二、电子排布式
1．电子排布式表示方法
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，称为电子排布式。
2．电子排布式书写
(1)简单原子的电子排布式
按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。如：
6C：1s22s22p2；10Ne：1s22s22p6；
17Cl：1s22s22p63s23p5；19K：1s22s22p63s23p64s1。
(2)复杂原子的电子排布式
对于较复杂原子的电子排布式，应先按构造原理从低到高排列，然后将同能层的能级移到一起。
如26Fe，先排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一能层的能级排到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。
(3)简化电子排布式
如K：1s22s22p63s23p64s1，其简化电子排布式可表示为[Ar]4s1，其中[Ar]代表Ar的核外电子排布式，即1s22s22p63s23p6。再如Fe的简化电子排布式为[Ar]3d64s2。
(1)写出Ti和P的电子排布式：
Ti：_________________________。
P： _________________________。
提示：1s22s22p63s23p63d24s2 1s22s22p63s23p3
(2)写出Mg和Br的简化的电子排布式：
Mg：_________________________。
Br：_________________________。
提示：[Ne]3s2 [Ar]3d104s24p5
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知识点一 能量与能层、能级的关系
(1)决定电子能量高低的因素有哪些？
提示：①能层：能级符号相同时，能层序数越大，电子能量越高；②能级：在同一能层的不同能级中，s、p、d、f能级的能量依次升高；③在多电子原子中会发生能级交错现象。
(2)多电子原子中，不同能级能量高低有什么关系？1s与3d、3s与3d的能量高低如何？
提示：相同能层上不同能级能量的高低为ns＜np＜nd＜nf；不同能层上符号相同的能级能量的高低为1s＜2s＜3s＜4s。1s＜3d；3s＜3d。
【典例】(2020·孝感高二检测)比较下列能级的能量大小关系(填“＞”“＝”或“＜”)：
(1)2s________4s；(2)3p________3d；
(3)3d________4s；(4)4d________5d；
(5)2p________3s；(6)4d________5f。
【思维建模】解析有关电子排布能级顺序问题的思维流程如下：
能层高的能级能量高→同能层能级能量s＜p＜d＜f→符合构造原理ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np→注意能级交错现象。
【解析】由构造原理可知：①同一能层的能级能量高低顺序为ns＜np＜nd＜nf；②不同能层之间，能量会产生能级交错现象，即能层序数大的能级，其能量不一定高，如3d能级具有的能量就高于4s能级所具有的能量。
答案：(1)＜ (2)＜ (3)＞ (4)＜ (5)＜ (6)＜
【母题追问】4s、4f和5p能量关系如何？
提示：能量关系为E(4s)＜E(5p)＜E(4f)。
构造原理是指电子进入能级的排布顺序，即：1s－2s－2p－3s－3p－4s－3d－4p－5s－4d－5p－6s－4f－5d－6p－7s－5f－6d－7p。先排电子的能级能量低，后排电子的能级能量高。注意能级交错现象。
1．下列各项中，前面的能级先填入电子的是( )
①3d和4s ②4p和5s ③5s和4d ④5p和4d
A．①②B．②③C．②④D．③④
【解析】选B。根据构造原理可知电子填入能级的顺序为……4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……从而可以看出②③中前面的能级先填入电子。
2．(2021·潍坊高二检测)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(3d)
【解析】选B。根据构造原理，各能级能量的大小顺序由低到高为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s……A项和D项正确顺序为E(4f)>E(5s)>E(3d)>E(4s)；对于不同能层的相同能级，能层序数越大，能量越高，所以C项错误。
3．在原子核外的各能级中，能量相近的能级划分为一组，称为能级组。
各能级组的通式是什么？
提示：通式是ns、(n－2)f、(n－1)d、np。
知识点二 电子排布式的书写
1．简单原子：按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。
2．复杂原子：先按构造原理从低到高排列，然后将同能层的能级移到一起。
3．特殊原子：当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。如24Cr：
4．离子的电子排布式
(1)判断该原子变成离子时会得到或失去的电子数。
(2)原子失去电子时，总是从能量高的能级失去电子，即失去电子的顺序是由外向里。一般来说，主族元素只失去它们的最外层电子，而副族和第Ⅷ族元素可能还会进一步向里失去内层电子。
(3)原子得到电子而形成阴离子，则得到的电子填充在最外一个能层的某一个能级上。如Cl－的电子排布式为1s22s22p63s23p6(得到的电子填充在最外面的3p能级上)。
(1)写出基态铜原子的电子排布式。
提示：
(2)铜失去一个电子后变成Cu＋的简化电子排布式是[Ar]3d10还是[Ar]3d94s1？
提示：原子失电子时的顺序与电子填充顺序不完全相同，失去电子时先失最外层电子，所以Cu＋的简化电子排布式是[Ar]3d10。
【典例】(2021·福州高二检测)下列各原子或离子的电子排布式错误的是( )
A．Mg2＋ 1s22s22p6
B．Br 1s22s22p63s23p63d104s24p5
C．O2－ 1s22s22p6
D．Cr 1s22s22p63s23p63d44s2
【思维建模】解析有关电子排布式书写问题的思维流程如下：
确定元素核电荷数(原子序数)→按构造原理逐级排列电子，并写出原子的电子排布式(注意能级交错现象)→若为离子，加上所得电子或减去所失电子。
【解析】选D。Mg的原子序数为12，离子的核外电子排布式为1s22s22p6，故A正确；35号Br原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，故B正确；O原子核外有8个电子，O2－核外电子排布式为1s22s22p6，最外层达到8电子稳定结构，故C正确；Cr的d能级处于半满时稳定，因此核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，故D错误。
【母题追问】Fe、Fe2＋和Fe3＋的电子排布式是什么？
提示：Fe：1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；
Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6；
Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
(1)能级数等于能层序数，英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数相同。
(2)虽然电子排布是遵循构造原理的，但在书写电子排布式时，应将能层低的能级写在左边，而不能按填充顺序写。如铁原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，而不能写成1s22s22p63s23p64s23d6，即最后两个能级表示为3d64s2，而不能写成4s23d6。
(3)书写离子的电子排布式时，从最外层起得到或失去电子，若为副族元素，还可失去次外层电子。
1．某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，下列说法中不正确的是( )
A．该元素原子中共有25个电子
B．该元素原子核外有4个能层
C．该元素原子最外层共有2个电子
D．该元素原子M能层共有8个电子
【解析】选D。从电子排布式看，该原子最高能级为4s能级，故有4个能层，最外层有2个电子，B、C正确；各能级的电子数之和为25，A正确；M层电子排布为3s23p63d5，故该层电子数为13，D项错误。
2．(2021·泰安高二检测)下列原子的电子排布式能表示基态原子的电子排布式的是( )
A．[Ne]3s13p3B．[Ar]3d64s1
C．[Ar]3d64s2 D．[Ne]3s23p63d5
【解析】选C。[Ne]3s13p3表示3s能级中一个电子跃迁到3p能级上，基态原子的电子排布式应为[Ne]3s23p2，故A错误；电子先排满4s轨道再排3d轨道，应为[Ar]3d54s2，故B错误；根据能量最低原理，[Ar]3d64s2表示基态原子的电子排布式，故C正确；能级能量：4s