高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第2节原子结构与元素周期表第1课时学案设计

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这是一份高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第2节原子结构与元素周期表第1课时学案设计

第2节　原子结构与元素周期表基础课时2　基态原子的核外电子排布一、基态原子的核外电子排布规律1．基态原子的核外电子排布原则　根据基态原子核外电子排布原则思考：(1)为什么每个电子层最多容纳2n2个电子？提示：各电子层上的能级数目＝电子层序数n，根据泡利不相容原理，每个原子轨道最多只能容纳2个电子，所以每个电子层最多容纳2n2个电子。(2)为什么原子核外最外层的电子不超过8个？次外层不超过18个电子？提示：由于E(nd)>E[(n＋1)s]，当ns和np轨道电子排满时，多余的电子不是填入nd轨道，而是首先填入(n＋1)s轨道，因此最外层电子数不可能超过2＋6＝8。同理次外层由(n－1)s(n－1)p(n－1)d组成，所容纳的电子数不大于2＋6＋10＝18。2．电子排布式与轨道表示式　(1)电子进入原子轨道的顺序和电子排布式的书写顺序一致。 (　　)(2)碳原子的轨道表示式为。 (　　)[答案]　(1)×　(2)×　写出下列基态原子的电子排布式：O：_________________________________________________；Ne：_________________________________________________；Na：_________________________________________________；Cl：_________________________________________________。[答案]　1s22s22p4　1s22s22p6　1s22s22p63s1　1s22s22p63s23p53．构造原理基态原子的“外层电子”在原子轨道上的排布顺序是1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……这一规律称为构造原理。[提醒]　电子填充时按构造原理进行，书写电子排布式时按电子层和能级顺序书写。二、19～36号元素基态原子的核外电子排布1．写出以下几种元素基态原子的电子排布式(1)19K：1s22s22p63s23p64s1；(2)21Sc：1s22s22p63s23p63d14s2；(3)24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1；(4)29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1。2．Cr、Cu基态原子的电子排布违反构造原理的解释能量相同的原子轨道在全充满(如d10)、半充满(如d5)和全空(如d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。　下列原子或离子的电子排布的表示方法中，正确的是____________，违反了能量最低原理的是______________，违反洪特规则的是______________，违反泡利不相容原理的是____________，违反洪特规则特例的是______________(填序号)。①Ca2＋：1s22s22p63s23p6　②F－：1s22s23p6③④Cr：1s22s22p63s23p63d44s2⑤Fe：1s22s22p63s23p63d64s2　⑥Mg2＋：1s22s22p6⑦⑧O原子：提示：根据核外电子排布规律，②中错误在于电子排完2s轨道后应排2p轨道而不是3p轨道，正确的应为1s22s22p6；③中没有遵循洪特规则——电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋状态相同，最外层电子排布应为；④中忽略了能量相同的原子轨道在半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，正确的应为1s22s22p63s23p63d54s1，违反了洪特规则的特例；⑤和⑥正确；⑦违反洪特规则，正确的应为；⑧的轨道表示式为违反了泡利不相容原理。故核外电子排布表示正确的是①⑤⑥；违反能量最低原理的是②；违反洪特规则的是③⑦；违反泡利不相容原理的是⑧；违反洪特规则特例的是④。多电子的基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序可表示为1．基态原子核外电子在原子轨道上是先排3d轨道还是先排4s轨道？提示：根据构造原理可知，电子在基态原子核外排布时，先排4s轨道再排3d轨道。2．n值小的能级的轨道的能量一定小于n值大的能级的轨道的能量吗？提示：不一定。电子层序数、能级不同时，核外电子在外层分布时存在原子轨道能量交错现象，如E4sE[(n＋1)s]，当ns和np轨道电子排满时，多余的电子不是填入nd轨道，而是首先填入(n＋1)s轨道，因此最外层电子数不可能超过2＋6＝8。同理次外层由(n－1)s(n－1)p(n－1)d组成，所容纳的电子数不大于2＋6＋10＝18。1．泡利不相容原理泡利不相容原理可以简单叙述为一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的自旋方向必须相反。说明：a．在核外电子的排布中，排在同一轨道上的两个电子，自旋方向相反；而自旋方向相同的电子，必然处于不同的轨道上。可以这样理解：在同一原子中，没有运动状态完全相同的两个电子存在，原子核外有几个电子，就有几种运动状态。b．根据泡利不相容原理我们可以推算出各电子层可以容纳的最多电子数。具体见下表：在原子中，每个电子层最多可容纳2n2个电子，每个能级最多容纳的电子数是其所包含的原子轨道数的2倍。2．洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同，这个规则称为洪特规则。通俗地说，洪特规则可以表述为电子总是先平行地分占能量相同的不同轨道(即同一能级上的轨道)。如碳原子的轨道表示式为，而不是，也不是。特别地，当同一能级上的电子排布为全充满(s2、p6、d10、f14)、半充满(s1、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，这称为洪特规则的特例。例如，铬(24Cr)的外围电子排布式是3d54s1(3d、4s能级均为半充满)而不是3d44s2，铜(29Cu)的外围电子排布式是3d104s1(3d全充满、4s半充满)而不是3d94s2等。核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则，即能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。这三个原则并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的。也就是说核外电子在原子轨道上排布要同时遵循这三个原则。其中能量最低原理可叙述为在不违反泡利不相容原理的前提下，核外电子在各个原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量最低。1．(2021·日照高二检测)各电子层排布电子的总数要遵循以下规律：①每层最多容纳2n2个电子；②原子最外层电子数≤8；③原子次外层电子数≤18。决定这3条规律的电子排布规则是(　　)A．能量最低原理B．泡利不相容原理C．洪特规则D．能量最低原理和泡利不相容原理D　[基态原子的电子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则，而洪特规则是讲电子优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同的，故不符合题意，由此可知本题选择D项。]2．(双选)(2021·菏泽高二检测)核外电子排布规律揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低。若以E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(4p)>E(4d)>E(4f)D．E(4f)>E(5s)>E(3d)>E(4s)BD　[A、D项，应为E(4f)>E(5s)>E(3d)>E(4s)，A错误，D正确；C项应为E(4s)

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