2017 2018高中化学苏教版选修3专题2第一单元原子核外电子的运动课件38张

1、专题专题 2 原子结构与元素的性质原子结构与元素的性质 专题专题 2 原子结构与元素的性质原子结构与元素的性质 第一单元第一单元 原子核外电子的运动原子核外电子的运动 专题专题 2 原子结构与元素的性质原子结构与元素的性质 课程标准课程标准 1了解原子核外电子的运动状态。了解原子核外电子的运动状态。 2了解原子核外电子排布所遵循的原理，知道电子层、原了解原子核外电子排布所遵循的原理，知道电子层、原子轨道的涵义，知道原子核外电子的轨道分布。子轨道的涵义，知道原子核外电子的轨道分布。 3 能用电子排布式表示能用电子排布式表示136号元素原子的核外电子排布。号元素原子的核外电子排布。 4知道原子的基

2、态和激发态的涵义；知道原子核外电子在知道原子的基态和激发态的涵义；知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。 一、人类对原子结构的认识一、人类对原子结构的认识 原子核原子核 核外电子核外电子 构成的，其中构成的，其中1原子是由原子是由_和和_原子核原子核 质子质子 _带正电，它又是由带正电的带正电，它又是由带正电的_ 和和 中子中子 核外电子核外电子 不带电的不带电的_构成的，构成的，_带负带负 电。整电。整电中性电中性 个原子是个原子是_。 核电荷数核电荷数 _核外电子数核外电子数 原原2原子中：原子中：质子数质子数_子序数子序数 质子数质

3、子数 中子数中子数 质量数质量数_ 3.1911年，英国物理学家卢瑟福根据年，英国物理学家卢瑟福根据粒子的散射实验，提粒子的散射实验，提 出了原子结构的有核模型。卢瑟福认为原子的质量主要集中出了原子结构的有核模型。卢瑟福认为原子的质量主要集中原子核原子核 在在_上，电子在原子核外空间做高速运动。上，电子在原子核外空间做高速运动。 41913年，丹麦物理学家玻尔提出新的原子结构模型：年，丹麦物理学家玻尔提出新的原子结构模型： (1)原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，这些轨道称为原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，这些轨道称为原子轨道；核外电子在原子轨道上运动时原子轨道；核外电子在原子轨道上

4、运动时,没有能量变化。没有能量变化。 (2)原子轨道的能量各不相同，原子原子轨道的能量各不相同，原子 轨道的轨道的 能量能量 变化是不连变化是不连续的。续的。 (3)原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生跃迁。原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生跃迁。 5原子核外电子运动不遵循宏观物体的运动原子核外电子运动不遵循宏观物体的运动 规律，科学规律，科学家用统计方法来描述核外电子的运动状态。用小黑点的疏家用统计方法来描述核外电子的运动状态。用小黑点的疏密代表电子在核外空间区域出现的机会，所得图形称为电密代表电子在核外空间区域出现的机会，所得图形称为电子云图。离子云图。离 核近核近 的区域电子的区域

5、电子 出现的机会大，离核远的出现的机会大，离核远的 区区域，电子出现的机会少。域，电子出现的机会少。 6原子处于能量最低状态时，称为基态。原子处于能量最低状态时，称为基态。 1电子云图上的小黑点代表一个电子吗？电子云图上的小黑点代表一个电子吗？ 提示：提示：不是，小黑点仅代表电子出现的概率，并不是存在一不是，小黑点仅代表电子出现的概率，并不是存在一 个真实的电子。个真实的电子。 二、原子核外电子的运动特征二、原子核外电子的运动特征 1原子轨道的类型有：原子轨道的类型有：s、p、d、f等。等。s轨道呈轨道呈 球形，有球形，有1个个轨道，可容纳轨道，可容纳2个电子；个电子；p轨道呈纺锤形，在空间有

6、轨道呈纺锤形，在空间有3个伸展方个伸展方面，包括面，包括px、py、pz轨道，它们之间是互相垂直的，可轨道，它们之间是互相垂直的，可 容纳容纳 6 个电子。个电子。d轨道有轨道有5个轨道，可容纳个轨道，可容纳10个电子；个电子；f 轨轨 道有道有7 个轨个轨道，可容纳道，可容纳14个电子。个电子。 表示电子层的表示电子层的n 2原子轨道用原子轨道用_和和表示原子轨道形状的表示原子轨道形状的s、p、d、f 结合起来共同表示，如结合起来共同表示，如1s、_2s、2p、3d等。等。 3第第n电子层中含有的原子轨道类型有电子层中含有的原子轨道类型有n种，原子轨道数目种，原子轨道数目为为n2个，可容纳的

7、电子数为个，可容纳的电子数为2 n2。例如：第。例如：第3层中，含有层中，含有3s、3p、3d三种类型的轨道，原子轨道数目为三种类型的轨道，原子轨道数目为9个，一共可容纳个，一共可容纳的电子数为的电子数为18个。个。 4原子轨道能量高低：原子轨道能量高低：(1)相同电子层的原子轨道中：相同电子层的原子轨道中： ns_ np _ nd _ nf。(2)形状相同的原形状相同的原 2p。 1描述核外电子运动状态的参数描述核外电子运动状态的参数 2各电子层包含的原子轨道数目的表示方法及最多容纳的各电子层包含的原子轨道数目的表示方法及最多容纳的电子数电子数 电子层电子层1 (n) 符号符号 K 2 3

8、4 5 6 7 L M N O P Q 原子轨原子轨1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 道类型道类型 最多容最多容纳的电纳的电子数子数 离核离核 远近远近 能量能量 高低高低 2 2 2 6 8 2 6 10 18 2 6 10 14 32 2 n2 近近远远 低低高高 3.原子轨道原子轨道 ? ? ? ?ns原子轨道上原子轨道上1个个? ?原子原子? ?(1)np原子轨道上原子轨道上3个个? ? ?轨道轨道各原子轨道上的轨道数目各原子轨道上的轨道数目? ?nd原子轨道上原子轨道上5个个? ?nf原子轨道上原子轨道上7个个? ? ? ? ? ? ?s原子轨道呈球形对称原

9、子轨道呈球形对称轨道形状轨道形状? ? ? ?p原子轨道呈纺锤形原子轨道呈纺锤形 ? ?nsnpndnf? ?形状相同的原子轨道能量的高低：形状相同的原子轨道能量的高低：? ?2? ?能量关系能量关系? ?1s2s3s4s同一电子层内形状相同而伸展方向不同一电子层内形状相同而伸展方向不? ?同的原子轨道的能量相等，如同的原子轨道的能量相等，如2p、? ?2p、2p轨道的能量相等轨道的能量相等xyz相同电子层上原子轨道能量的高低：相同电子层上原子轨道能量的高低： 4原子核外电子排布的轨道能量顺序原子核外电子排布的轨道能量顺序 按箭头指向，能级的能量越来越大。按箭头指向，能级的能量越来越大。 1关

10、于多电子原子核外电子的运动规律，下列叙述正确的关于多电子原子核外电子的运动规律，下列叙述正确的是是( A ) A核外电子是分层运动的核外电子是分层运动的 B所有电子在同一区域里运动所有电子在同一区域里运动 C能量高的电子在离核近的区域运动能量高的电子在离核近的区域运动 D同一能层的电子能量相同同一能层的电子能量相同 解析：根据电子的能量高低不同，核外电子分层运动，能量解析：根据电子的能量高低不同，核外电子分层运动，能量高的电子在离核远的区域运动，高的电子在离核远的区域运动，同一能层内能级不同的电子同一能层内能级不同的电子能量不相同，只有能量不相同，只有A项正确。项正确。 核外电子排布的表示方法

11、核外电子排布的表示方法 探究导引探究导引1 从元素周期表中查出铜、从元素周期表中查出铜、 银、银、 金的外围电子排布，金的外围电子排布，它们是否符合构造原理？若不符合，请做出合理解释。它们是否符合构造原理？若不符合，请做出合理解释。 提示：提示：从元素周期表中查出铜、银、金的外围电子排布分别为从元素周期表中查出铜、银、金的外围电子排布分别为101101101Cu：3d 4s，Ag：4d 5s，Au：5d 6s。根据构造原理。根据构造原理Cu、92Ag、Au的外围电子排布为的外围电子排布为(n1)dns 。所以它们电子层排布。所以它们电子层排布不符合构造原理。不符合构造原理。 合理解释：以合理解

12、释：以s、p、d、f排序的各能级可容纳的最多电子排序的各能级可容纳的最多电子数依次为数依次为1、3、5、7的两倍，而量子力学的理论指出，在的两倍，而量子力学的理论指出，在等价轨道上等价轨道上(同一能级同一能级)的电子排布在全充满、半充满和全空状的电子排布在全充满、半充满和全空状态的具有较低的能量和较大的稳定性。态的具有较低的能量和较大的稳定性。 全充满：全充满：p，d，f? ? ?357相对稳定的状态相对稳定的状态 ? ?半充满：半充满：p，d，f000? ? ?全空：全空：p，d，f61014 探究导引探究导引2 电子排布式可以简化，如钠的电子排布式写成电子排布式可以简化，如钠的电子排布式写

13、成1Ne3s ， 方括号中符号的意义是什么？方括号中符号的意义是什么？ 你能仿照钠原子的简化你能仿照钠原子的简化电子排布式写出第电子排布式写出第8号元素氧、第号元素氧、第14号元素硅和第号元素硅和第26号元素号元素铁的简化电子排布式吗？铁的简化电子排布式吗？ 提示：提示：电子排布式书写过繁，可以把内层电子已达到稀有气体结电子排布式书写过繁，可以把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成构的部分写成“原子实原子实”，以稀有气体的元素符号外加方括号表，以稀有气体的元素符号外加方括号表示。示。O、Si、Fe的简化电子排布式为的简化电子排布式为O：He2s2p、Si：Ne3s 3p、62Fe：Ar3d 4

14、s。在化学反应中，在化学反应中，原子的外围电子发生变化而原子的外围电子发生变化而“原原子实子实”不受影响，不受影响， 所以描述原子核外电子排布时，所以描述原子核外电子排布时， 也可以省去也可以省去“原原子实子实”仅写出原子的外围电子排布式仅写出原子的外围电子排布式(对主族元素的原子，对主族元素的原子， 外围电外围电子又称价电子子又称价电子)，如，如O：2s2p、Si：3s3p、Fe：3d4s。 24226224221原子核外电子排布遵循的原理原子核外电子排布遵循的原理 (1)能量最低原理：能量最低原理： 原子核外电子总是尽先占据能量最低的原子轨原子核外电子总是尽先占据能量最低的原子轨道，填满后

15、再依次填充能量较高的其他原子轨道。也就是先填道，填满后再依次填充能量较高的其他原子轨道。也就是先填1s，填满后填，填满后填2s，然后填，然后填2p，按照，按照“要点一要点一”的的“要点归纳要点归纳”中中“4.原子核外电子排布的轨道能量顺序原子核外电子排布的轨道能量顺序”依次排布。依次排布。 (2)泡利不相容原理：泡利不相容原理： 每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子。一个原子中不可能有两个运动状不同的电子。一个原子中不可能有两个运动状 态四方面完全相同的电子。运动状态四方面是指轨道所处电子态四方面完全相同的电子。运动状态四方面是指轨道所处电子层

16、、轨道类型、轨道伸展方向和电子自旋状态。层、轨道类型、轨道伸展方向和电子自旋状态。 (3)洪特规则：当电子排布在能量相同的各个轨道时，总是优先单洪特规则：当电子排布在能量相同的各个轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则叫洪特独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则叫洪特(Hund)规规则。例如：则。例如：p的轨道表示式为的轨道表示式为 (4)洪特规则的特例：当洪特规则的特例：当p、d、f轨道填充的电子数为全空、半充轨道填充的电子数为全空、半充满或全充满时，原子处于较稳定的状态。即满或全充满时，原子处于较稳定的状态。即p、d、f、p、d、761014f 、p、d、f时，是

17、较稳定状态。时，是较稳定状态。 前前36号元素中，全空状态的有号元素中，全空状态的有4Be：2s2p、12Mg：3s3p、 20232320Ca：4s3d；半充满状态的有：；半充满状态的有：7N：2s2p、15P：3s3p、 24Cr：3d4s、25Mn：3d4s、33As：4s4p；全充满状态的有；全充满状态的有 262610110210Ne：2s2p、18Ar：3s3p、29Cu：3d 4s、30Zn：3d 4s、 2636Kr：4s4p。 51522320200003532基态原子核外电子排布的表示方法基态原子核外电子排布的表示方法 (1)电子排布式电子排布式 用数字在原子轨道符号的右上

18、角表明该原子轨道上排布的电用数字在原子轨道符号的右上角表明该原子轨道上排布的电226261子数，这就是电子排布式，如子数，这就是电子排布式，如K：1s2s2p3s3p4s。 为了避免电子排布式书写过于繁琐，为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，如示，如K：Ar4s。 (2)轨道表示式轨道表示式 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。 例如：基态硫原子的轨道表示式为例如：基态硫原子的轨道表示

19、式为 1 2下列电子排布式或轨道表示式正确的是下列电子排布式或轨道表示式正确的是( D ) AC原子的轨道表示式：原子的轨道表示式： 226262BCa原子的电子排布式：原子的电子排布式：1s2s2p3s3p3d CN原子的轨道表示式：原子的轨道表示式： 1026DBr 的电子排布式：的电子排布式：Ar3d4s4p 解析：解析： A项违反了洪特规则，项违反了洪特规则，2p轨道上两个电子应分占不同轨道上两个电子应分占不同的轨道且自旋状态相同，正确的轨道表示式应为的轨道且自旋状态相同，正确的轨道表示式应为 ；B项违反了能量最低原理，应先填充项违反了能量最低原理，应先填充4s轨道，再填充轨道，再填充

20、3d轨道，正确的电子排布式应为轨道，正确的电子排布式应为1s2s2p3s3p4s 或或Ar4s；C项违反了泡利不相容原理，项违反了泡利不相容原理，1s 和和2s轨道上电子自旋状态应相反，正确的轨道表示式应为轨道上电子自旋状态应相反，正确的轨道表示式应为 2262622。 原子核外电子的运动特征原子核外电子的运动特征 若原子的电子层数为若原子的电子层数为n，则下列推论不正确的是，则下列推论不正确的是( D ) A第第n电子层中具有的原子轨道类型为电子层中具有的原子轨道类型为n种种 B第第n电子层中具有的原子轨道数为电子层中具有的原子轨道数为n 个个 2C第第n电子层中最多具有的电子数为电子层中最

21、多具有的电子数为2n 个个 D同一原子轨道上的电子能量一定相同，同一原子轨道上的电子能量一定相同，不同原子轨道上的电不同原子轨道上的电子能量一定不同子能量一定不同 2思路点拨思路点拨 原子核外电子排布遵循一定的规律，其中电子原子核外电子排布遵循一定的规律，其中电子层、原子轨道等概念需要深入理解。层、原子轨道等概念需要深入理解。 解析解析 同一原子里有不同轨道，如同一原子里有不同轨道，如s轨道和轨道和p轨道中的电轨道中的电子能量肯定不同。子能量肯定不同。不同的原子轨道，不同的原子轨道，只要对应的电子层数和只要对应的电子层数和原子轨道类型相同，则能量相同，原子轨道类型相同，则能量相同，D项错。项错

22、。 规律方法规律方法 电子层数原子轨道类型数，如第电子层数原子轨道类型数，如第2层中含有层中含有2种原子轨道类型，即种原子轨道类型，即2s、2p。原子轨道数电子层数的平。原子轨道数电子层数的平方，如第方，如第2层中含有层中含有4个原子轨道，即个原子轨道，即2s、2px、2py、2pz。每个轨道可以填充每个轨道可以填充2个电子，个电子， 则每层中所能容纳的最大电子则每层中所能容纳的最大电子 数目为数目为2 n，如第，如第2层，最多能排层，最多能排8个电子。个电子。 2轨道表示式的书写规则轨道表示式的书写规则 已知锰的核电荷数为已知锰的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的基，以下是一些同学绘制的基态锰原子核外电子的轨道表示式，态锰原子核外电子的轨道表示式，其中最能准确表示基态锰其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是原子核外电子运动