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高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 原子结构教学演示ppt课件
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 原子结构教学演示ppt课件，共36页。PPT课件主要包含了目录索引等内容，欢迎下载使用。
1.知道原子核外电子的能级高低顺序,通过了解原子核外电子排布的构造原理,形成宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2.通过1~36号元素基态原子核外电子的排布书写模型的建立,形成证据推理与模型认知的化学核心素养。
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
一、构造原理1.含义以光谱学事实为基础,从氢开始,随 递增,新增电子 的顺序称为构造原理。 2.示意图
二、核外电子排布的表示方法1.对电子排布式的认识(1)定义:将 上所容纳的电子数标在该能级符号的 ,并按照能层从左到右的顺序排列的式子。 (2)表示方法:如氮原子的电子排布式为
(3)能级交错:随核电荷数递增,电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层,如电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→ → 的顺序填充的,这种现象被称为 。 电子排布式的书写顺序≠电子排布顺序基态铬、铜的核外电子排布不符合构造原理。Cr、Cu基态原子的电子排布式分别为 、 。
1s22s22p63s23p63d54s1
1s22s22p63s23p63d104s1
2.简化电子排布式(1)定义:将电子排布式中内层电子达到稀有气体原子结构的部分用 的式子称为简化电子排布式。(2)表示方法: 代表1s22s22p6钠的简化电子排布式表示为[Ne]3s13.价层电子排布式(1)定义:为突出化合价与电子排布的关系,将在化学反应中可能 称为价电子层(简称价层)。 (2)表示方法:Fe的价层电子排布式为 。
相应的稀有气体元素符号外加方括号表示
易错辨析1(1)同一能层中,各能级之间的能量大小关系是s
提示 Na:3s1 Al:3s23p1 Cl:3s23p5 Mn:3d54s2
易错辨析2(1)K的电子排布式为1s22s22p63s23p63d1。( )提示 根据构造原理K的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1。(2)书写电子排布式时,同一能层按能级由低到高顺序连在一起。( )(3)在原子失去价电子时,并不都是按照填充的相反顺序失去,而是按电子排布式顺序从外层向内层失去。( )(4)并不是所有的原子核外电子的排布都遵循构造原理。( )
探究一 能级能量顺序与构造原理的关系
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。第一能级组 1s第二能级组 2s 2p第三能级组 3s 3p第四能级组 4s 3d 4p第五能级组 5s 4d 5p第六能级组 6s 4f 5d 6p第七能级组 7s 5f 6d 7p……
(1)各能级组的通式是什么?
(2)决定电子能量高低的因素有哪些?
(3)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 通式是ns、(n-2)f、(n-1)d、np。
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。
提示 相同能层上不同能级能量的高低为ns
视角1不同能级的能量关系1.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。
答案 (1)< (2)< (3)> (4)< (5)< (6)<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
(2)能层小于Q层但能量高于7s的能级有哪些?
答案 E(4s)E(4s)>E(4f)>E(3d)
解析 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。
视角2不同能级在原子核外的排布顺序3.按照构造原理,下列电子填入能级的顺序正确的是( )A.1s、2p、3d、4sB.1s、2s、3s、2pC.2s、2p、3s、3pD.4p、3d、4s、3p
解析 由构造原理可知,电子填入能级的正确顺序应为1s、2p、4s、3d,A错误;由构造原理可知,电子填入能级的正确顺序应为1s、2s、2p、3s,B错误;由构造原理可知,电子填入能级的正确顺序应为2s、2p、3s、3p,C正确;由构造原理可知,电子填入能级的正确顺序应为3p、4s、3d、4p,D错误。
4.电子在一个原子的下列能级中排布时,最后一个排布的是( )A.nsB.npC.(n-1)dD.(n-2)f
解析 根据原子中能级的能量高低顺序:ns<(n-2)f<(n-1)d
探究二 构造原理与电子排布式的书写方法
根据构造原理示意图回答以下问题:
(1)按构造原理写出稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡的基态原子的最外层电子排布;除氦外它们的通式是什么?
提示 He:1s2;Ne:2s22p6;Ar:3s23p6;Kr:4s24p6;Xe:5s25p6;Rn:6s26p6,除氦外它们的通式是ns2np6。
(2)分别写出O、Na、23V、26Fe的电子填充顺序和电子排布式。提示
(3)已知Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。这两种元素的基态原子核外电子排布不符合构造原理,是根据什么确定其电子排布的?
(4)元素周期表中钠原子的简化电子排布式写成[Ne]3s1,方括号里的符号是什么意义?模仿钠原子的简化电子排布式写出8号、14号、26号元素原子的简化电子排布式。
提示 Cr、Cu两种元素基态原子的电子填充顺序与构造原理不符合,这是根据Cr、Cu的原子光谱确定的。
提示 方括号里符号的意义是对应稀有气体元素原子的电子排布式。8号、14号、26号元素分别为O、Si、Fe,其简化电子排布式分别为O:[He]2s22p4;Si:[Ne]3s23p2;Fe:[Ar]3d64s2。
“三步法”书写核外电子排布式(以Cu为例)
名师点拨 (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。
视角1原子核外电子排布式1.写出下列原子的电子排布式。(1)基态Cl原子的电子排布式是 。 (2)基态Ge原子的核外电子排布式是 。 (3)基态As原子的电子排布式是 。 (4)P原子的电子排布式是 。
答案 (1)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5(2)1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2(3)1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3(4)1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3解析 根据构造原理填充核外电子,根据能层序数由低到高的顺序书写电子排布式。要注意从3d能级开始出现“能级交错”现象。
2.下列电子排布式中,原子不是处于激发状态的是( )A.氮原子:1s22s12p4B.氟原子:1s22s22p43s1C.锰原子:[Ar]3d54s2D.铜原子:1s22s22p63s23p63d94s2
解析 只要原子不是处于基态情况下,就属于激发态,基态氮原子电子排布式为1s22s22p3,A错误;基态氟原子电子排布式为1s22s22p5,B错误;基态锰原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,C正确;基态铜原子电子排布式应该为1s22s22p63s23p63d104s1,D错误。
视角2离子核外电子排布式3.[2023福建福州高二检测]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
解析 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原子的电子排布式为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原子的d能级处于半充满时稳定,因此核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,故D错误。
【变式设问】Fe、Fe2+和Fe3+的电子排布式分别是什么?
答案 Fe:1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2;Fe2+:1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6;Fe3+:1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
归纳总结 (1)能级数等于能层序数,字母代号相同的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。(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。
视角3简化电子排布式、最外层电子排布式与价层电子排布的区别4.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]3d64s1C.[Ar]3d64s2D.[Ne]3s23p63d5
解析 [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能级再排3d能级,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能级上,故D错误。
1.知道原子核外电子的能级高低顺序,通过了解原子核外电子排布的构造原理,形成宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2.通过1~36号元素基态原子核外电子的排布书写模型的建立,形成证据推理与模型认知的化学核心素养。
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
一、构造原理1.含义以光谱学事实为基础,从氢开始,随 递增,新增电子 的顺序称为构造原理。 2.示意图
二、核外电子排布的表示方法1.对电子排布式的认识(1)定义:将 上所容纳的电子数标在该能级符号的 ,并按照能层从左到右的顺序排列的式子。 (2)表示方法:如氮原子的电子排布式为
(3)能级交错:随核电荷数递增,电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层,如电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→ → 的顺序填充的,这种现象被称为 。 电子排布式的书写顺序≠电子排布顺序基态铬、铜的核外电子排布不符合构造原理。Cr、Cu基态原子的电子排布式分别为 、 。
1s22s22p63s23p63d54s1
1s22s22p63s23p63d104s1
2.简化电子排布式(1)定义:将电子排布式中内层电子达到稀有气体原子结构的部分用 的式子称为简化电子排布式。(2)表示方法: 代表1s22s22p6钠的简化电子排布式表示为[Ne]3s13.价层电子排布式(1)定义:为突出化合价与电子排布的关系,将在化学反应中可能 称为价电子层(简称价层)。 (2)表示方法:Fe的价层电子排布式为 。
相应的稀有气体元素符号外加方括号表示
易错辨析1(1)同一能层中,各能级之间的能量大小关系是s
提示 Na:3s1 Al:3s23p1 Cl:3s23p5 Mn:3d54s2
易错辨析2(1)K的电子排布式为1s22s22p63s23p63d1。( )提示 根据构造原理K的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1。(2)书写电子排布式时,同一能层按能级由低到高顺序连在一起。( )(3)在原子失去价电子时,并不都是按照填充的相反顺序失去,而是按电子排布式顺序从外层向内层失去。( )(4)并不是所有的原子核外电子的排布都遵循构造原理。( )
探究一 能级能量顺序与构造原理的关系
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。第一能级组 1s第二能级组 2s 2p第三能级组 3s 3p第四能级组 4s 3d 4p第五能级组 5s 4d 5p第六能级组 6s 4f 5d 6p第七能级组 7s 5f 6d 7p……
(1)各能级组的通式是什么?
(2)决定电子能量高低的因素有哪些?
(3)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 通式是ns、(n-2)f、(n-1)d、np。
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。
提示 相同能层上不同能级能量的高低为ns
视角1不同能级的能量关系1.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。
答案 (1)< (2)< (3)> (4)< (5)< (6)<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
(2)能层小于Q层但能量高于7s的能级有哪些?
答案 E(4s)
解析 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。
视角2不同能级在原子核外的排布顺序3.按照构造原理,下列电子填入能级的顺序正确的是( )A.1s、2p、3d、4sB.1s、2s、3s、2pC.2s、2p、3s、3pD.4p、3d、4s、3p
解析 由构造原理可知,电子填入能级的正确顺序应为1s、2p、4s、3d,A错误;由构造原理可知,电子填入能级的正确顺序应为1s、2s、2p、3s,B错误;由构造原理可知,电子填入能级的正确顺序应为2s、2p、3s、3p,C正确;由构造原理可知,电子填入能级的正确顺序应为3p、4s、3d、4p,D错误。
4.电子在一个原子的下列能级中排布时,最后一个排布的是( )A.nsB.npC.(n-1)dD.(n-2)f
解析 根据原子中能级的能量高低顺序:ns<(n-2)f<(n-1)d
探究二 构造原理与电子排布式的书写方法
根据构造原理示意图回答以下问题:
(1)按构造原理写出稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡的基态原子的最外层电子排布;除氦外它们的通式是什么?
提示 He:1s2;Ne:2s22p6;Ar:3s23p6;Kr:4s24p6;Xe:5s25p6;Rn:6s26p6,除氦外它们的通式是ns2np6。
(2)分别写出O、Na、23V、26Fe的电子填充顺序和电子排布式。提示
(3)已知Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。这两种元素的基态原子核外电子排布不符合构造原理,是根据什么确定其电子排布的?
(4)元素周期表中钠原子的简化电子排布式写成[Ne]3s1,方括号里的符号是什么意义?模仿钠原子的简化电子排布式写出8号、14号、26号元素原子的简化电子排布式。
提示 Cr、Cu两种元素基态原子的电子填充顺序与构造原理不符合,这是根据Cr、Cu的原子光谱确定的。
提示 方括号里符号的意义是对应稀有气体元素原子的电子排布式。8号、14号、26号元素分别为O、Si、Fe,其简化电子排布式分别为O:[He]2s22p4;Si:[Ne]3s23p2;Fe:[Ar]3d64s2。
“三步法”书写核外电子排布式(以Cu为例)
名师点拨 (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。
视角1原子核外电子排布式1.写出下列原子的电子排布式。(1)基态Cl原子的电子排布式是 。 (2)基态Ge原子的核外电子排布式是 。 (3)基态As原子的电子排布式是 。 (4)P原子的电子排布式是 。
答案 (1)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5(2)1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2(3)1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3(4)1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3解析 根据构造原理填充核外电子,根据能层序数由低到高的顺序书写电子排布式。要注意从3d能级开始出现“能级交错”现象。
2.下列电子排布式中,原子不是处于激发状态的是( )A.氮原子:1s22s12p4B.氟原子:1s22s22p43s1C.锰原子:[Ar]3d54s2D.铜原子:1s22s22p63s23p63d94s2
解析 只要原子不是处于基态情况下,就属于激发态,基态氮原子电子排布式为1s22s22p3,A错误;基态氟原子电子排布式为1s22s22p5,B错误;基态锰原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,C正确;基态铜原子电子排布式应该为1s22s22p63s23p63d104s1,D错误。
视角2离子核外电子排布式3.[2023福建福州高二检测]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
解析 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原子的电子排布式为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原子的d能级处于半充满时稳定,因此核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,故D错误。
【变式设问】Fe、Fe2+和Fe3+的电子排布式分别是什么?
答案 Fe:1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2;Fe2+:1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6;Fe3+:1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
归纳总结 (1)能级数等于能层序数,字母代号相同的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。(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。
视角3简化电子排布式、最外层电子排布式与价层电子排布的区别4.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]3d64s1C.[Ar]3d64s2D.[Ne]3s23p63d5
解析 [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能级再排3d能级,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能级上,故D错误。
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