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    2021-2022学年高中化学新人教版选择性必修2 第1章 第1节原子结构第2课时 学案
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    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

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    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。

    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)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+ 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<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.1s22s22p63s13p2
    B.1s22s22p63s23p63d104s14p1
    C.1s22s22p63s23p63d24s1
    D.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 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(简单电子排布式,复杂电子排布式,简化电子排布式,价电子排布式))
    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<4pB.3s>3d>4p
    C.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:1s22s22p6
    B.15P:1s22s22p63s33p2
    C.21Sc:1s22s22p63s23p64s23d1
    D.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33
    D.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- 1s22s22p4B.Ca [Ar]3d2
    C.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
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