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鲁科版 (2019)选择性必修2第2节 原子结构与元素周期表图文课件ppt
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这是一份鲁科版 (2019)选择性必修2第2节 原子结构与元素周期表图文课件ppt，共47页。PPT课件主要包含了内容索引，知识铺垫，自主梳理，能量最低状态，自我检测，问题探究，归纳拓展，应用体验，答案D，答案A等内容，欢迎下载使用。
基础落实•必备知识全过关
重难探究•能力素养全提升
学以致用•随堂检测全达标
1.通过学习能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则。能够用以上原理或规则解释l~36号元素基态原子的核外电子排布,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2.通过学习基态原子的核外电子排布规律,能够书写l~36号元素基态原子的核外电子排布式,从而形成证据推理与模型认知的化学核心素养。
1.核外电子排布规律(1)“一低”——电子首先排布在能量最低的电子层里。排满能量低的电子层,再排能量高的电子层。
2.核外电子排布的表示方法(1)原子结构示意图,如钠原子的结构示意图如下:
(2)离子结构示意图:
1.基态原子的核外电子排布原则
【微思考】某同学写出了下列几种基态原子的轨道表示式:
请分析以上3个轨道表示式是否正确,若不正确说出违背了什么原理,并写出正确的轨道表示式。
提示 (1)不正确。违背了能量最低原理,其正确的轨道表示式为
2.核外电子排布的表示方法(1)电子排布式。①在ns、np、nd等各能级符号的右上角用数字表示出该能级中的电子数目的式子就是电子排布式。如钾原子的电子排布式可表示如下:
②电子排布式中的内层电子排布可用相应的稀有气体的元素符号加方括号的形式来表示,以简化电子排布式。例如基态钾原子的电子排布式还可表示为[Ar]4s1。
(2)轨道表示式。轨道表示式用方框(或小圆圈、短线)表示一个原子轨道,用箭头“↑”或“↓”来区别自旋状态不同的电子。以铝原子为例,轨道表示式中各符号、数字的意义如下:
1.正误判断:(1)某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2。( )(2)所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理。( )(3)构造原理中的电子排布能级顺序,实质是各能级能量由低到高的顺序。( )(4)基态碳原子的电子排布式为1s22s12p3。( )
2.(2021山东德州高二期中)下列各基态原子或离子的电子排布式书写错误的是( )A.K:1s22s22p63s23p6B.F:1s22s22p5C.Mg2+:1s22s22p6D.O2-:1s22s22p6答案 A解析 钾原子的原子序数为19,则K的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1。
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.基态N原子的轨道表示式写成 正确吗?如果不正确,违反了什么排布原则?
提示 不正确。违反了洪特规则。
1.洪特规则的特例在同一能级上的电子排布处于全充满(如p6、d10、f14)、半充满(如p3、d5、f7)和全空(如p0、d0、f0)状态时,具有较低的能量和较大的稳定性,这称为洪特规则的特例。如24Cr的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,而不能写成1s22s22p63s23p63d44s2;29Cu的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,而不能写成1s22s22p63s23p63d94s2。
2.构造原理基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序:
构造原理表明,随着原子序数的递增,基态原子核外电子排布按照箭头的方向依次排布在各原子轨道上:1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s……
【典例1】下列说法错误的是( )A.电子排布式1s22s22p63s23p64s3违反了泡利不相容原理B.基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d5违反了构造原理C.根据构造原理,原子核外电子填充顺序为1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p……D.钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时,原子吸收能量,由基态转化成激发态
答案 C解析 根据泡利不相容原理可知,4s轨道最多排2个电子,故A正确;因为基态原子核外电子在原子轨道上先排4s后排3d,所以基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d5违反了构造原理,正确的电子排布式应该为1s22s22p63s23p63d34s2,故B正确;根据构造原理可知,原子核外电子填充顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s……故C错误;钠原子核外电子排布由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时,电子从基态跃迁到激发态,要吸收能量,故D正确。
【变式设问1】某原子的最外层电子排布式为3s23p2,那么该原子核外有几种不同能量的电子?几种不同运动状态的电子?
答案 5 14解析 由题给信息可知,该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2,共14个电子,为硅原子,有5种不同能量的电子,有14种不同运动状态的电子。
易错警示依据构造原理可知,电子排入各能级的顺序为np<(n+1)s
④Cr:1s22s22p63s23p63d44s2⑤Fe:1s22s22p63s23p63d64s2
(2)绿柱石被国际珠宝界公认为四大名贵宝石之一,其主要成分为Be3Al2(Si6O18),因含适量的Cr2O3(0.15%~0.6%)而形成祖母绿。基态Al原子中,电子填充的最高能级是 ,基态Cr原子的价电子排布式是 。
答案 (1)①⑤ ② ③④⑥ (2)3p 3d54s1解析 (1)①正确;②违反了能量最低原理;③违反了洪特规则;④违反了洪特规则;⑤正确;⑥违反了洪特规则。(2)Al为13号元素,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1,最高能级为3p,根据核外电子排布规律可以写出基态铬原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,所以基态铬(Cr)原子的价电子排布式是3d54s1。
1.书写电子排布式时,是按电子排布顺序书写吗?提示 书写电子排布式时,不是按电子排布顺序书写,而是按电子层顺序,同一电子层的各能级连在一起。如Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,而不是1s22s22p63s23p64s23d6。2.写出15号元素的轨道表示式和24号元素的电子排布式。
Cr:1s22s22p63s23p63d54s1
原子核外电子排布的表示方法
【典例2】下列微粒的核外电子的表示方法不正确的是( )
C.铁原子的电子排布式1s22s22p63s23p63d64s2D.Fe2+电子排布式1s22s22p63s23p63d44s2
解析 碳是6号元素,6个电子分别排在1s、2s、2p轨道上,碳原子轨道表示式为 ,故A正确;硫原子3p能级上4个电子中有3个电子自旋状态相同,硫原子最外层电子轨道表示式为 ,故B正确;铁原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,故C正确;铁原子失去4s能级上两个电子形成Fe2+,Fe2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,故D错误。
【变式设问2】铜原子的电子排布式如何表示?
答案 1s22s22p63s23p63d104s1
易错警示(1)基态原子电子排布式的书写方法。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,并按照电子层顺序排列即可得到电子排布式。
(2)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,总是先失去能级较高的轨道上的电子,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Ⅷ族元素可能还会进一步失去内层电子。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电子层的某一个能级上。
变式训练2-1(2022湖南沅陵一中高二开学考试)下列关于核外电子排布及运动状态说法错误的是( )A.基态6C的电子排布式1s22s22 ,违反了洪特规则B.电子云图中的小点越密表示该核外空间的电子越多C.基态Fe3+的最外层电子排布式:3s23p63d5D.电子层数为n的能层具有的原子轨道数为n2
答案 B 解析 基态碳原子2p能级上两个电子排布在两个不同的p轨道上,同时排布在2px轨道上违背了洪特规则,A正确;电子云图中小黑点的疏密代表电子在相关区域出现的概率,不代表具体电子的多少,B错误;Fe原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,则Fe3+电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,其最外层为第三层,排布式为3s23p63d5,C正确;原子轨道总数=电子层数的平方,D正确。
变式训练2-2下列各组表述中,两个微粒可能属于同种元素原子的是( )A.3p能级有一个未成对电子的基态原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p1的原子B.M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p64s2的原子C.最外层电子数是核外电子总数的 的原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p5的原子D.2p能级有一个空轨道的基态原子和原子的核外电子排布为1s22s22p4的原子
解析 对于3p能级有一个未成对电子的基态原子,该原子3p能级应有1个或5个电子,核外电子排布式为1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23p5,故A符合题意;M层全充满而N层为4s2的原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,与核外电子排布为1s22s22p63s23p64s2的原子不表示同一原子,故B不符合题意;核外电子排布为1s22s22p63s23p5的原子,最外层电子数是7,核外电子总数为17,最外层电子数不是核外电子总数的 ,故C不符合题意;2p能级有一个空轨道的基态原子,该原子2p能级有2个电子,核外电子排布为1s22s22p2,与核外电子排布为1s22s22p4的原子不属于同种原子,故D不符合题意。
1.下列各原子或离子的电子排布式错误的是( )
B.Br 1s22s22p63s23p63d104s24p5C.O2- 1s22s22p6D.Cr 1s22s22p63s23p63d44s2
答案 D解析 Mg2+的电子排布式为1s22s22p6,符合能量最低原理,故A正确;Br的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,符合能量最低原理,故B正确;O2-的电子排布式为1s22s22p6,符合能量最低原理,故C正确;Cr原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,故D错误。
2.(2021河南洛阳高二期末)下列轨道表示式能表示氮原子的最低能量状态的是( )
答案 A解析 A项符合基态原子电子排布的能量最低原理、洪特规则,正确;B项2p轨道上的3个电子的自旋状态不完全相同,不符合洪特规则,错误;C项2p轨道上的3个电子应分别占据1个轨道,不符合洪特规则,错误;D项不是氮原子的轨道表示式,D错误。
3.下列说法错误的是( )A.ns电子的能量可能低于(n-1)p电子的能量B.7N的电子排布式1s22s22 违反了洪特规则C.电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理D.电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利不相容原理
答案 A 解析 电子的能量与电子层、能级有关,ns电子的能量一定高于(n-1)p电子的能量,A选项错误;根据洪特规则知,2p能级上的3个电子应排在3个不同轨道上,B选项正确;根据能量最低原理知,电子先排能量低的轨道,后排能量高的轨道,故应先排4s轨道,即电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2,C选项正确;根据泡利不相容原理知,3p能级最多容纳6个电子,D选项正确。
4.下列有关化学用语表示正确的是( )
D.基态镍原子(28Ni)的电子排布式:1s22s22p63s23p63d84s2
5.回答下列问题:(1)基态C原子核外电子排布式为 ; (2)基态Ge原子的核外电子排布式为 ; (3)Zn2+的轨道表示式为 ; (4)C3+核外未成对电子数为 。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d74s2(2)1s22s22p63s23p63d104s24p2(3)
基础落实•必备知识全过关
重难探究•能力素养全提升
学以致用•随堂检测全达标
1.通过学习能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则。能够用以上原理或规则解释l~36号元素基态原子的核外电子排布,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2.通过学习基态原子的核外电子排布规律,能够书写l~36号元素基态原子的核外电子排布式,从而形成证据推理与模型认知的化学核心素养。
1.核外电子排布规律(1)“一低”——电子首先排布在能量最低的电子层里。排满能量低的电子层,再排能量高的电子层。
2.核外电子排布的表示方法(1)原子结构示意图,如钠原子的结构示意图如下:
(2)离子结构示意图:
1.基态原子的核外电子排布原则
【微思考】某同学写出了下列几种基态原子的轨道表示式:
请分析以上3个轨道表示式是否正确,若不正确说出违背了什么原理,并写出正确的轨道表示式。
提示 (1)不正确。违背了能量最低原理,其正确的轨道表示式为
2.核外电子排布的表示方法(1)电子排布式。①在ns、np、nd等各能级符号的右上角用数字表示出该能级中的电子数目的式子就是电子排布式。如钾原子的电子排布式可表示如下:
②电子排布式中的内层电子排布可用相应的稀有气体的元素符号加方括号的形式来表示,以简化电子排布式。例如基态钾原子的电子排布式还可表示为[Ar]4s1。
(2)轨道表示式。轨道表示式用方框(或小圆圈、短线)表示一个原子轨道,用箭头“↑”或“↓”来区别自旋状态不同的电子。以铝原子为例,轨道表示式中各符号、数字的意义如下:
1.正误判断:(1)某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2。( )(2)所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理。( )(3)构造原理中的电子排布能级顺序,实质是各能级能量由低到高的顺序。( )(4)基态碳原子的电子排布式为1s22s12p3。( )
2.(2021山东德州高二期中)下列各基态原子或离子的电子排布式书写错误的是( )A.K:1s22s22p63s23p6B.F:1s22s22p5C.Mg2+:1s22s22p6D.O2-:1s22s22p6答案 A解析 钾原子的原子序数为19,则K的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1。
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.基态N原子的轨道表示式写成 正确吗?如果不正确,违反了什么排布原则?
提示 不正确。违反了洪特规则。
1.洪特规则的特例在同一能级上的电子排布处于全充满(如p6、d10、f14)、半充满(如p3、d5、f7)和全空(如p0、d0、f0)状态时,具有较低的能量和较大的稳定性,这称为洪特规则的特例。如24Cr的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,而不能写成1s22s22p63s23p63d44s2;29Cu的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,而不能写成1s22s22p63s23p63d94s2。
2.构造原理基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序:
构造原理表明,随着原子序数的递增,基态原子核外电子排布按照箭头的方向依次排布在各原子轨道上:1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s……
【典例1】下列说法错误的是( )A.电子排布式1s22s22p63s23p64s3违反了泡利不相容原理B.基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d5违反了构造原理C.根据构造原理,原子核外电子填充顺序为1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p……D.钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时,原子吸收能量,由基态转化成激发态
答案 C解析 根据泡利不相容原理可知,4s轨道最多排2个电子,故A正确;因为基态原子核外电子在原子轨道上先排4s后排3d,所以基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d5违反了构造原理,正确的电子排布式应该为1s22s22p63s23p63d34s2,故B正确;根据构造原理可知,原子核外电子填充顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s……故C错误;钠原子核外电子排布由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时,电子从基态跃迁到激发态,要吸收能量,故D正确。
【变式设问1】某原子的最外层电子排布式为3s23p2,那么该原子核外有几种不同能量的电子?几种不同运动状态的电子?
答案 5 14解析 由题给信息可知,该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2,共14个电子,为硅原子,有5种不同能量的电子,有14种不同运动状态的电子。
易错警示依据构造原理可知,电子排入各能级的顺序为np<(n+1)s
④Cr:1s22s22p63s23p63d44s2⑤Fe:1s22s22p63s23p63d64s2
(2)绿柱石被国际珠宝界公认为四大名贵宝石之一,其主要成分为Be3Al2(Si6O18),因含适量的Cr2O3(0.15%~0.6%)而形成祖母绿。基态Al原子中,电子填充的最高能级是 ,基态Cr原子的价电子排布式是 。
答案 (1)①⑤ ② ③④⑥ (2)3p 3d54s1解析 (1)①正确;②违反了能量最低原理;③违反了洪特规则;④违反了洪特规则;⑤正确;⑥违反了洪特规则。(2)Al为13号元素,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1,最高能级为3p,根据核外电子排布规律可以写出基态铬原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,所以基态铬(Cr)原子的价电子排布式是3d54s1。
1.书写电子排布式时,是按电子排布顺序书写吗?提示 书写电子排布式时,不是按电子排布顺序书写,而是按电子层顺序,同一电子层的各能级连在一起。如Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,而不是1s22s22p63s23p64s23d6。2.写出15号元素的轨道表示式和24号元素的电子排布式。
Cr:1s22s22p63s23p63d54s1
原子核外电子排布的表示方法
【典例2】下列微粒的核外电子的表示方法不正确的是( )
C.铁原子的电子排布式1s22s22p63s23p63d64s2D.Fe2+电子排布式1s22s22p63s23p63d44s2
解析 碳是6号元素,6个电子分别排在1s、2s、2p轨道上,碳原子轨道表示式为 ,故A正确;硫原子3p能级上4个电子中有3个电子自旋状态相同,硫原子最外层电子轨道表示式为 ,故B正确;铁原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,故C正确;铁原子失去4s能级上两个电子形成Fe2+,Fe2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,故D错误。
【变式设问2】铜原子的电子排布式如何表示?
答案 1s22s22p63s23p63d104s1
易错警示(1)基态原子电子排布式的书写方法。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,并按照电子层顺序排列即可得到电子排布式。
(2)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,总是先失去能级较高的轨道上的电子,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Ⅷ族元素可能还会进一步失去内层电子。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电子层的某一个能级上。
变式训练2-1(2022湖南沅陵一中高二开学考试)下列关于核外电子排布及运动状态说法错误的是( )A.基态6C的电子排布式1s22s22 ,违反了洪特规则B.电子云图中的小点越密表示该核外空间的电子越多C.基态Fe3+的最外层电子排布式:3s23p63d5D.电子层数为n的能层具有的原子轨道数为n2
答案 B 解析 基态碳原子2p能级上两个电子排布在两个不同的p轨道上,同时排布在2px轨道上违背了洪特规则,A正确;电子云图中小黑点的疏密代表电子在相关区域出现的概率,不代表具体电子的多少,B错误;Fe原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,则Fe3+电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,其最外层为第三层,排布式为3s23p63d5,C正确;原子轨道总数=电子层数的平方,D正确。
变式训练2-2下列各组表述中,两个微粒可能属于同种元素原子的是( )A.3p能级有一个未成对电子的基态原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p1的原子B.M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p64s2的原子C.最外层电子数是核外电子总数的 的原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p5的原子D.2p能级有一个空轨道的基态原子和原子的核外电子排布为1s22s22p4的原子
解析 对于3p能级有一个未成对电子的基态原子,该原子3p能级应有1个或5个电子,核外电子排布式为1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23p5,故A符合题意;M层全充满而N层为4s2的原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,与核外电子排布为1s22s22p63s23p64s2的原子不表示同一原子,故B不符合题意;核外电子排布为1s22s22p63s23p5的原子,最外层电子数是7,核外电子总数为17,最外层电子数不是核外电子总数的 ,故C不符合题意;2p能级有一个空轨道的基态原子,该原子2p能级有2个电子,核外电子排布为1s22s22p2,与核外电子排布为1s22s22p4的原子不属于同种原子,故D不符合题意。
1.下列各原子或离子的电子排布式错误的是( )
B.Br 1s22s22p63s23p63d104s24p5C.O2- 1s22s22p6D.Cr 1s22s22p63s23p63d44s2
答案 D解析 Mg2+的电子排布式为1s22s22p6,符合能量最低原理,故A正确;Br的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,符合能量最低原理,故B正确;O2-的电子排布式为1s22s22p6,符合能量最低原理,故C正确;Cr原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,故D错误。
2.(2021河南洛阳高二期末)下列轨道表示式能表示氮原子的最低能量状态的是( )
答案 A解析 A项符合基态原子电子排布的能量最低原理、洪特规则,正确;B项2p轨道上的3个电子的自旋状态不完全相同,不符合洪特规则,错误;C项2p轨道上的3个电子应分别占据1个轨道,不符合洪特规则,错误;D项不是氮原子的轨道表示式,D错误。
3.下列说法错误的是( )A.ns电子的能量可能低于(n-1)p电子的能量B.7N的电子排布式1s22s22 违反了洪特规则C.电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理D.电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利不相容原理
答案 A 解析 电子的能量与电子层、能级有关,ns电子的能量一定高于(n-1)p电子的能量,A选项错误;根据洪特规则知,2p能级上的3个电子应排在3个不同轨道上,B选项正确;根据能量最低原理知,电子先排能量低的轨道,后排能量高的轨道,故应先排4s轨道,即电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2,C选项正确;根据泡利不相容原理知,3p能级最多容纳6个电子,D选项正确。
4.下列有关化学用语表示正确的是( )
D.基态镍原子(28Ni)的电子排布式:1s22s22p63s23p63d84s2
5.回答下列问题:(1)基态C原子核外电子排布式为 ; (2)基态Ge原子的核外电子排布式为 ; (3)Zn2+的轨道表示式为 ; (4)C3+核外未成对电子数为 。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d74s2(2)1s22s22p63s23p63d104s24p2(3)
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