高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一章 原子结构与性质第一节 原子结构第2课时学案

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一章 原子结构与性质第一节 原子结构第2课时学案，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。
第2课时　构造原理与电子排布式必备知识·自主学习一、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关键能力·合作学习知识点一　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4dA．①②  B．②③  C．②④  D．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(3s)<E(2s)<E(1s)D．E(5s)>E(4s)>E(4f)>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＋　1s22s22p6B．Br　1s22s22p63s23p63d104s24p5C．O2－　1s22s22p6D．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]3s13p3   B．[Ar]3d64s1C．[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<3d，根据能量最低原理，电子应优先排布在4s轨道上，故D错误。3．为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层(简称价层)。例如，Fe的简化电子排布式为[Ar]3d64s2，价层电子排布为3d64s2。通常，元素周期表只给出价层电子排布。Na、Al、Cl、Mn、Br的价层电子排布式分别是什么？提示：Na 3s1；Al 3s23p1；Cl 3s23p5；Mn 3d54s2；Br 4s24p5。【补偿训练】下列电子排布式表示基态原子的核外电子排布的是(　　)A．1s22s22p63s13p2B．1s22s22p63s23p63d104s14p1C．1s22s22p63s23p63d24s1D．1s22s22p63s23p63d104s24p1【解析】选D。A项，表示激发态原子，对应基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1；B项，表示激发态原子，对应基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2；C项，该原子处于激发态，对应基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2；D项，该电子排布式满足构造原理，能量最低，表示基态原子，正确。1．构造原理1s－2s－2p－3s－3p－4s－3d－4p－5s－4d－5p－6s－4f－5d－6p－7s…2．电子排布式电子排布式三言两语话重点1．记牢一个图：构造原理图，可判断能量高低，可确定书写电子排布。2．写好一个式：电子排布式，包括电子排布式、价电子排布式、简化电子排布式、离子电子排布式。课堂检测·素养达标1．根据构造原理，多电子原子中，3s、3d、4p轨道能量高低次序为(　　)A．3s＜3d＜4p   B．3s＞3d＞4pC．3s＜4p＜3d      D．无法确定【解析】选A。电子原子中，3s、3d、4p轨道能量高低次序为3s＜3d＜4p，故选A。2．下列原子的电子排布式正确的是(　　)A．9F：1s22s22p6B．15P：1s22s22p63s33p2C．21Sc：1s22s22p63s23p64s23d1D．35Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5【解析】选D。氟原子2p能级应排5个电子；磷原子的3s能级应排2个电子，3p能级应排3个电子；写电子排布式时，应将同能层的能级移到一起，21Sc应为1s22s22p63s23p63d14s2。3．(2021·荆门高二检测)下列说法中正确的是(　　)A．25Mn的原子结构示意图为B．氟的基态原子核外有9种不同能量的电子C．电子排布式为[Ar]3d104s24p3的原子核电荷数为33D．Cl－的最外层电子排布式为1s22s22p63s23p6【解析】选C。Mn的原子结构示意图应根据电子排布式进行书写，为，A错误；氟的基态原子电子排布式为1s22s22p5，只有3种不同能量的电子，B错误；电子排布式为[Ar]3d104s24p3的原子核外电子数为33，故核电荷数也为33，C正确；Cl－的最外层电子排布式为3s23p6，D错误。【补偿训练】下列各原子或离子的电子排布式正确的是(　　)A．O2－　1s22s22p4  B．Ca　[Ar]3d2C．Fe　[Ar]3d54s3      D．Si　1s22s22p63s23p2【解析】选D。O2－的电子排布式为1s22s22p6；Ca的电子排布式为[Ar]4s2；Fe的电子排布式为[Ar]3d64s2。4．(2021·大庆高二检测)当碳原子的核外电子排布由1s22s22p2转变为1s22s12p3时，下列说法正确的是(　　)A．碳原子由基态变为激发态B．碳原子由激发态变为基态C．该过程将产生发射光谱D．碳原子要向外界环境释放能量【解析】选A。碳原子的核外电子排布为1s22s22p2，该原子处于基态，当核外电子排布为1s22s12p3，该原子处于激发态，所以由1s22s22p2转变为1s22s12p3的过程为由基态变为激发态，故A正确、B错误；发射光谱是处于高能级的原子或分子在向较低能级跃迁辐射，将多余的能量发射出去形成的光谱，所以该过程不会产生发射光谱，故C错误；基态变为激发态的过程中需要吸收能量，故D错误。5．(2020·山东等级考模拟)某元素基态原子4s轨道上有1个电子，则该基态原子价电子排布不可能是(　　)A．3p64s1　　 　B．4s1　 　　C．3d54s1　　 　D．3d104s1【解析】选A。A应为19K，核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，主族元素的价电子是最外层电子，应为4s1，故A错误；B应为19K的价电子排布式，故B正确；C应为24Cr，副族元素的价电子是最外层电子与次外层的部分电子之和，核外电子为[Ar]3d54s1，即价电子为3d54s1，3d轨道上的电子为半满状态，整个体系的能量最低，故C正确；D应为29Cu，价电子为3d104s1，3d轨道上的电子处于全充满状态，整个体系的能量最低，故D正确。6．(2021·青岛高二检测)已知三种微粒(原子或离子)的电子排布式如下：11X：1s22s22p6、19Y：1s22s22p63s23p6与20Z：1s22s22p63s23p6若将上述三种微粒归为同一类，下列微粒中也可归为此类的是(　　)【解析】选C。分析原子核内的质子数和电子排布式之间的关系可知，三种微粒都是金属阳离子。分析A～D四个选项中微粒结构示意图的核电荷数和核外电子排布的关系可知，A和D是原子，B是阴离子，C是金属阳离子。7．写出下列原子的电子排布式：(1)11Na________________；(2)16S________________；(3)34Se________________；(4)19K________________；(5)31Ga________________；(6)30Zn________________。答案：(1)1s22s22p63s1　(2)1s22s22p63s23p4(3)1s22s22p63s23p63d104s24p4　(4)1s22s22p63s23p64s1(5)1s22s22p63s23p63d104s24p1　(6)1s22s22p63s23p63d104s2