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化学第一节 原子结构课堂教学课件ppt
展开第2课时 构造原理与电子排布式 电子云与原子轨道
1.通过认识原子结构及核外电子排布,了解构造原理,熟记基态原子核外电子填入能级的顺序。2.能根据构造原理,正确书写1~36号元素基态原子的核外电子排布式和简化的电子排布式。3.了解原子的运动状态特点、原子轨道以及电子云模型。
1.构造原理(1)含义以_____________为基础,从氢开始,随核电荷数递增,新增电子填入_______的顺序称为构造原理。(2)随着原子核电荷数的递增,绝大多数元素的原子核外电子排布遵循下列顺序:
一、构造原理与电子排布式
即电子所排的能级顺序:1s、2s、2p、3s、3p、4s、________、4p、5s、________、5p、6s、________、________、6p、7s……
2.电子排布式将_______上所容纳的电子数标在该能级符号_________,并按照能层从左到右的顺序排列的式子叫电子排布式。如氮原子的电子排布式为
3.简化电子排布式Na的电子排布式为1s22s22p63s1,可简化为[Ne]3s1,Na的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同。
1.基态铁原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6。( )2.基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)
3.价层电子排布式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)。如:Ni的简化电子排布式为_________________,价层电子排布为____________,试写出下列原子的价层电子排布:①13Al:____________;②32Ge:__________;③34Se:___________。
4.写出24Cr、29Cu基态原子的核外电子排布式。它们的电子排布符合构造原理吗?提示:24Cr:1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1,29Cu:1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1;均不符合构造原理。
1.具有下列电子排布的原子中,半径最大的为( )A.1s22s22p63s1B.1s22s22p63s23p64s1C.1s22s22p63s2D.1s22s22p63s23p64s2解析:1s22s22p63s1为Na,1s22s22p63s23p64s1为K,1s22s22p63s2为Mg,1s22s22p63s23p64s2为Ca;同周期自左而右原子半径减小,同主族自上而下原子半径增大,故原子半径:K>Na>Mg,K>Ca,故K原子半径最大,即B的原子半径最大。故选B。
2.下列各原子或离子的电子排布式正确的是( )A.Cu [Ar]3d94s2B.Al3+ 1s22s22p6C.Br的价电子:3d104s24p5D.Mn 1s22s22p63s23p63d7解析:Cu的核外电子排布式为[Ar]3d104s1,A错误;Al3+核外有10个电子,电子排布式为1s22s22p6,B正确;Br为主族元素,其价电子就是最外层电子,价电子排布式为4s24p5,C错误;Mn的原子序数为25,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,D错误。故选B。
3.下列给出的基态原子的电子排布式,其中正确的是( )A.11Na:1s22s22p7B.47Ag:1s22s22p63s23p63d104s24p64d95s2C.20Ca:1s22s22p63s23p63d2D.35Br:[Ar]3d104s24p5
解析:由泡利不相容原理可知,基态钠原子的电子排布式为1s22s22p63s1,故A错误;由洪特规则特例可知,基态银原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1,故B错误;由能量最低原理可知,基态钙原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2,故C错误;由核外电子排布规律可知,基态溴原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p5,故D正确。故选D。
4.某元素离子X3+的核外电子排布式为[Ar]3d3,下列有关该元素的说法正确的是( )A.该元素位于元素周期表的ds区B.该元素基态原子的未成对电子数为6C.该元素基态原子的价层电子排布式为3d44s2D.该元素基态原子的电子的空间运动状态共有24种
解析:该元素为Cr,位于元素周期表的d区,A错误;基态Cr原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s1,3d、4s能级电子均为单电子,即Cr原子有6个未成对电子,B正确;由洪特规则特例,基态Cr原子的价电子排布式为3d54s1,C错误;24号Cr元素的原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,基态Cr原子的核外电子有1+1+3+1+3+5+1=15种空间运动状态,D错误。故选B。
5.写出下列原子或离子的电子排布式:①8O:_____________;②19K:_____________________,可简写为___________;③17Cl:________________,可简写为______________;④16S2-:___________________。
1s22s22p63s23p64s1
1s22s22p63s23p5
1s22s22p63s23p6
从构造原理示意图可以看出,从第三能层开始,不同能层的能级出现“能级交错”现象:随核电荷数的递增,电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层。电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→3d→4s的顺序填充的。一般规律为ns<(n-2)f<(n-1)d
3.原子轨道(1)定义:量子力学把电子在原子核外的___________________称为一个原子轨道。(2)形状①s电子的原子轨道呈_____形,能层序数越大,原子轨道的半径越_____。
②除s电子云外,其他电子云轮廓图都不是球形的。例如,p电子云轮廓图是呈_______状的。
(3)各能级所含有原子轨道数目
1.任何能层均含有s能级,但不是均含有s、p、d、f能级。( )2.1s的电子云图中一个小点表示一个自由运动的电子。( )3.p能级的能量一定比s能级的能量高。( )4.2px、2py、2pz的能量相等。( )5.所有原子的电子云均为球形。( )
1.电子云图中的小点是否代表电子?电子云是否代表电子的运动轨迹?提示:电子云图中的小点并不代表电子,小点的数目也不代表电子真实出现的次数。电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述,不代表电子的实际运动轨迹,小点的疏密表示电子在核外空间出现的概率密度的大小,小点越密,表示电子出现的概率密度越大。
2.电子在原子核外出现的概率有什么规律?提示:离核越近,电子出现的概率越大,电子云越密集。如2s电子云比1s电子云疏散。3.不同能层的同种能级的原子轨道形状是否完全相同?提示:不同能层的同种能级的原子轨道形状相似,但不完全相同,因为原子轨道的半径不同。能级序数n越大,电子的能量越大,原子轨道的半径越大。例如1s、2s、3s原子轨道均为球形,原子轨道半径:r(1s)<r(2s)<r(3s)。
1.以下关于原子核外电子的叙述正确的是( )A.在同一原子轨道上的不同电子的电子云是相同的B.电子云的小黑点表示电子曾在该处出现过一次C.所有原子的电子云都是球形的D.原子核外电子的运动无法作规律性描述
解析:一个原子轨道中可以容纳2个自旋方向相反的电子,但是其电子云是相同的,A正确;电子云中的黑点本身没有意义,不代表1个电子,也不代表出现次数,小黑点的疏密表示出现机会的多少,B错误;能级s的电子云是球形的,其他不是,C错误;核外电子的运动是没有规律的,但是可用电子云来反映电子在核外无规则运动时某点出现的概率,D错误。故选A。
2.下列关于电子云和原子轨道的说法中正确的是( )A.电子云图中一个小点表示1个自由运动的电子B.s电子云呈球形,表示电子绕原子核做圆周运动C.电子云图中的小点密度大,说明该原子核外空间电子数目多D.ns能级的轨道呈球形,有无数对称轴解析:电子云图中的小点不表示电子,而是电子在原子核外出现的概率密度的形象描述,A错误;电子云不代表电子的运动轨迹,B错误;小点越密,表明概率密度越大,C错误;ns能级的轨道呈球形,有无数对称轴,D正确。故选D。
3.下列关于能层、能级和原子轨道的说法正确的是( )A.各能层含有的能级数等于能层序数减1B.各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7C.各能层所含有的电子数一定是该能层序数平方的2倍D.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束解析:各能层的能级数等于其能层序数,A项错误;各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7,B项正确;各能层所含有的电子数不一定是该能层序数平方的2倍,例如H原子的K能层只有1个电子,C项错误;各能层的能级都是从s能级开始且能级数等于其能层序数,不一定都到f结束,D项错误。故选B。
原子轨道与能层序数的关系(1)不同能层的同种能级的原子轨道形状相同,只是半径不同。能层序数n越大,原子轨道的半径越大。如:同一原子的s电子的电子云轮廓图(2)s能级只有1个原子轨道。p能级有3个原子轨道,它们互相垂直,分别以px、py、pz表示。在同一能层中px、py、pz的能量相同。
1.下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是( )A.s、p、d能级所含原子轨道数分别为1,3,5B.s能级的原子轨道呈球形,处在该轨道上的电子只能在球壳内运动C.p能级的原子轨道呈纺锤形,随着能层的增加,p能级原子轨道数也增多D.原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围,故称电子云
解析:s、p、d能级所含原子轨道数分别为1,3,5,故A正确;s能级的原子轨道呈球形,处在该轨道上的电子除能在球壳内运动,还在球壳外运动,只是在球壳外运动概率较小,故B错误;p能级的原子轨道呈纺锤形,p能级原子轨道数为3,与电子层数无关,故C错误;电子云表示电子出现的几率,即表示电子在核外单位体积的空间出现的机会多少,故D错误。故选A。
2.图1和图2分别是1s电子的概率分布图和原子轨道图。下列有关认识正确的是( )A.图1中的每个小黑点表示1个电子B.图2表示1s电子只能在球体内出现C.图2表明1s轨道呈圆形,有无数条对称轴D.图1中的小黑点是电子在原子核外出现的概率密度的形象描述
解析:小黑点表示电子出现的几率,每个小黑点不代表1个电子,A错误;在界面内出现电子的几率大于90%,界面外出现电子的几率不足10%,B错误;1 s轨道呈空间上的球形,而不是圆形,C错误;小黑点表示空间各电子出现的概率,D正确。故选D。
3.下列说法正确的是( )A.原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围,故称电子云B.s能级的电子云呈球形,处在该轨道上的电子只能在球壳内运动C.p电子云轮廓图呈哑铃形,在空间有两个伸展方向D.2s轨道与1s轨道都是球形,但2s轨道的球形半径更大解析:原子核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾,而不是电子像云雾一样笼罩在原子核周围,A错误;处在s原子轨道上的电子,出现在球内空间的概率为90%,B错误;p电子云轮廓图呈哑铃形,在空间有x、y、z 3个伸展方向,C错误;s能级电子云轮廓图都是球形,能层序数越大,s电子云轮廓图的半径越大,D正确。故选D。
4.某元素的原子3d能级上有1个电子,它的N能层上的电子数是( )A.0 B.2 C.5 D.8解析:根据该元素的原子3d能级上有1个电子可以写出该原子的电子排布式:1s22s22p63s23p63d14s2,由此可知该元素N能层上的电子数为2。
5.下列轨道按能量由高到低排列正确的是( )A.3d>3p>3s B.2px>2py>2pzC.1s>2s>3s D.5s>4f>4d解析:相同能层上,不同原子轨道能量的高低顺序:ns<np<nd<nf;不同能层上形状相同的原子轨道能量的高低顺序:1s<2s<3s<4s……;能层、能级均相同的原子轨道能量相等如3px=3py=3pz;能层、能级均不同,原子轨道能量的高低顺序:1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f……由分析可知3s<3p<3d,故A正确;由分析可知2px=2py=2pz,故B错误;由分析可知1s<2s<3s,故C错误;由分析可知4f>4d>5s,故D错误。故选A。
6.根据构造原理写出下列基态原子或离子的核外电子排布式。(1)A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半:___________________。(2)B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍:__________。(3)基态Ni2+、Fe3+、N3-的核外电子排布式分别为____________、 __________、____________。
1s22s22p63s23p2
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