2013届高考化学 专题2 第一单元 原子核外电子的运动 苏教版选修3

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原子核外电子的运动第一单元原子核外电子的运动课程标准导航课程标准导航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，知道了解原子核外电子排布所遵循的原理，知道原子核外电子的能级分布。原子核外电子的能级分布。3.能用电子排布式表示能用电子排布式表示136号元素原子的核号元素原子的核外电子排布。外电子排布。4.知道原子核外电子在一定条件下会发生跃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。迁，了解其简单应用。新知初探自学导引新

2、知初探自学导引自主学习自主学习一、人类对原子结构的认识一、人类对原子结构的认识1. 原子是由原子是由_和和_构构成的，其中成的，其中_带正电，它又是由带带正电，它又是由带正电的正电的_和不带电的和不带电的_构成构成的，的，_带负电。整个原子是带负电。整个原子是_。原子核原子核核外电子核外电子原子核原子核质子质子中子中子核外电子核外电子电中性电中性2. 原子中：质子数原子中：质子数_原子序数原子序数质量数质量数_ 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粒子的散射实验，提出了原子结构的有核模型。卢散射实验，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在瑟

3、福认为原子的质量主要集中在_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。核电荷数核电荷数核外电子数核外电子数质子数质子数中子数中子数原子核原子核4. 1913年，丹麦物理学家玻尔提出新的原子年，丹麦物理学家玻尔提出新的原子结构模型：结构模型：(1)原子核外电子在一系列稳定的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；电子轨道上运动，这些轨道称为原子轨道；电子在运动时，不会有能量变化。在运动时，不会有能量变化。(2)轨道的能量轨道的能量各不相同，原子轨道的能量变化是不连续各不相同，原子轨道的能量变化是不连续的。的。(3)原子核外电子可以在能量不同的轨道原子

4、核外电子可以在能量不同的轨道上发生跃迁。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，科学家用统计方法来描述核外电子的规律，科学家用统计方法来描述核外电子的运动状态。用小黑点的疏密代表电子在核外运动状态。用小黑点的疏密代表电子在核外空间区域出现的机会，所得图形称为电子云空间区域出现的机会，所得图形称为电子云图。离核近的区域电子出现的机会大，离核图。离核近的区域电子出现的机会大，离核远的区域，电子出现的机会少。远的区域，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。想一想想一想1.电子云图上的小黑点代

5、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机不是，小黑点仅代表电子出现的机率，并不是存在一个真实的电子。率，并不是存在一个真实的电子。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（能级）的类型有：原子轨道（能级）的类型有：s、p、d、f等。等。s轨道呈球形，有轨道呈球形，有1个轨道，可容纳个轨道，可容纳2个电个电子；子；p轨道呈纺锤形，在空间有轨道呈纺锤形，在空间有3个伸展方个伸展方面，包括面，包括px、py、pz轨道，它们之间是互相垂轨道，它们之间是互相垂直的直的,可容纳可容纳6个电子。个电子。d轨道有轨道有5个轨道，可个轨道

6、，可容纳容纳10个电子；个电子；f轨道有轨道有7个轨道，可容纳个轨道，可容纳14个电子。个电子。2.原子轨道用表示原子轨道用表示_和和_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，种，原子轨道数目为原子轨道数目为n2个，可容纳的电子数为个，可容纳的电子数为2n2。如第。如第3层中，含有层中，含有3s、3p、3d三种类型三种类型的轨道，原子轨道数目为的轨道，原子轨道数目为9个，一共可容纳的个，一共可容纳的电子数为电子数为18个。个。电子层电子层(能层）的能层）的n表示原子轨道形状的符号

7、表示原子轨道形状的符号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）相同电子层的原子轨道中：子轨道中：ns_np_nd_nf。（。（2）形状相同的原子轨道：形状相同的原子轨道：2p_3p_4p。（3）电子层数和原子轨道形状均相同：）电子层数和原子轨道形状均相同：2px_2py_2pz。2p。要点归纳要点归纳2. 各电子层包含的原子轨道数目的表示方法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及最多容纳的电子数 3. 原原子子轨轨道道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(如下如下)：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

8、来越大。即时应用即时应用解析：选解析：选D。电子离核越近，能量越低，。电子离核越近，能量越低，A项项正确；原子轨道种类数与电子层序数相等，正确；原子轨道种类数与电子层序数相等，当电子层序数为当电子层序数为3时，只有时，只有3s、3p、3d三种原三种原子轨道，所以子轨道，所以3f不存在，不存在，B项正确；项正确；C项正项正确；确；p轨道在空间有轨道在空间有x、y、z 3个伸展方向，个伸展方向，故与电子层序数无关，故与电子层序数无关，D项错误。项错误。核外电子排布的表示方法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、银、从元素周期表中查出铜、银、金的外围电子排布，它们是否符合构

9、造原金的外围电子排布，它们是否符合构造原理？若不符合，请做出合理解释。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、金的外从元素周期表中查出铜、银、金的外围电子排布分别为围电子排布分别为Cu：3d104s1，Ag：4d105s1，Au：5d106s1。根据构造原理根据构造原理Cu、Ag、Au的外围电子排布的外围电子排布为：为：(n1)d9ns2。所以它们电子层排布不符。所以它们电子层排布不符合构造原理。合构造原理。合理解释：以合理解释：以s、p、d、f排序的各能级排序的各能级可容纳的最多电子数依次为可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7的两倍！而量子力学的理论指出，在等价

10、轨的两倍！而量子力学的理论指出，在等价轨道上道上(同一能级同一能级)的电子排布在全充满、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半充满和全空状态的具有较低的能量和较大的稳定性。的稳定性。相对稳定的状态相对稳定的状态探究导引探究导引2 电子排布式可以简化，如钠的电子排布式可以简化，如钠的电子排布式写成电子排布式写成Ne3s1，方括号中符号的意，方括号中符号的意义是什么？义是什么？ 你能仿照钠原子的简化电子排布你能仿照钠原子的简化电子排布式写出第式写出第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号号元素铁的简化电子排布式吗？元素铁的简化电子排布式吗？ 提示：提示：

11、电子排布式书写过繁，可以把内层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电子已达到稀有气体结构的部分写成“原子原子实实”，以稀有气体的元素符号外加方括号表示。以稀有气体的元素符号外加方括号表示。O、Si、Fe的简化电子排布式为的简化电子排布式为O：He2s22p4Si：Ne3s23p2Fe：Ar3d64s2。在化学反应中，原子的外围。在化学反应中，原子的外围电子发生变化而电子发生变化而“原子实原子实”不受影响，所以不受影响，所以描述原子核外电子排布时，也可以省去描述原子核外电子排布时，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(对主族对主

12、族元素的原子，外围电子又称价电子元素的原子，外围电子又称价电子)。如如O：2s22p4Si：3s23p2 Fe：3d64s2。要点归纳要点归纳1. 原子核外电子排布遵循的原则原子核外电子排布遵循的原则(1)能量最低原理：原子核外电子总是尽先占能量最低原理：原子核外电子总是尽先占据能量最低的原子轨道，填满后再依次填充据能量最低的原子轨道，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原子核外电子排布的轨道能量顺序道能量顺序”依次排布

13、。依次排布。(2)泡利不相容原理：一个原子中不可能有两泡利不相容原理：一个原子中不可能有两个运动状态四个运动状态四方面完全相同的电子。运动状态四方面是指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、轨道类型、轨道伸展方向轨道所处电子层、轨道类型、轨道伸展方向和电子自旋状态。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，而且轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，自旋方向相同，这个规则叫洪特这个规则叫洪特(Hund)规则。比如，规则。比如，p3的轨的轨道式为道式为 或或 而不是而不是(4)洪特规

14、则的特例：当洪特规则的特例：当p、d、f轨道填充的电轨道填充的电子数为全空、半充满或全充满时，原子处于子数为全空、半充满或全充满时，原子处于较稳定的状态。即较稳定的状态。即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14时，是较稳定状态。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：2s22p0、12Mg：3s23p0、20Ca：4s23d0；半充满状态的有：半充满状态的有：7N：2s22p3、15P：3s23p3、24Cr：3d54s1、25Mn：3d54s2、33As：4s24p3；全充满状态的有全充满状态的有 10Ne：2s22p6、18Ar：3s

15、23p6、29Cu：3d104s1、30Zn：3d104s2、36Kr：4s24p6。2. 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能级符号的右上角表明该能级上用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如、排布的电子数，这就是电子排布式，例如、K：1s22s22p63s23p64s1。为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内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元素原子结构的部分以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示，相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，例如例如

16、K：Ar4s1。(2)电子排布图电子排布图(轨道表示式轨道表示式)每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。一个电子。如基态硫原子的轨道表示式为如基态硫原子的轨道表示式为即时应用即时应用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()AC原子的轨道表示式：原子的轨道表示式：BCa原子的电子排布式：原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d2C氮原子的轨道表示式：氮原子的轨道表示式：DBr的电子排布式的电子排布式Ar3d104s24p6解析：选解析：选D。A项违反了洪特规则项违反了洪特规则,2p轨道轨道上两个电子

17、应分占不同的轨道且自旋方向相上两个电子应分占不同的轨道且自旋方向相同同,正确的轨道表示式应为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，轨道，再填充再填充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1s22s22p63s23p64s2或或Ar4s2；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轨道上电轨道上电子自旋方向应相反，正确的轨道表示式应为子自旋方向应相反，正确的轨道表示式应为 。题型探究技法归纳题型探究技法归纳原子核外电子的运动特征原子核外电子的运动特征 若原子的电子层数若原子的电子层数(能层能层)为为n

18、，则下，则下列推论不正确的是列推论不正确的是()A每个电子层中具有的能级数为每个电子层中具有的能级数为nB每个电子层中具有的原子轨道数为每个电子层中具有的原子轨道数为n2C每个电子层中最多具有的电子数为每个电子层中最多具有的电子数为2n2D同一原子轨道上的电子能量一定相同，不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子能量一定不同同原子轨道上的电子能量一定不同【思路点拨思路点拨】原子核外电子排布遵循一定原子核外电子排布遵循一定的规律，其中能层，原子轨道等概念需要深的规律，其中能层，原子轨道等概念需要深入理解。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和和p

19、中的电子能量肯定不同。不同原子的轨道，中的电子能量肯定不同。不同原子的轨道，只要对应的电子层数和轨道相同，则能量相只要对应的电子层数和轨道相同，则能量相同，同，D项错。项错。【答案答案】D 【规律方法规律方法】能层数能级数，如第能层数能级数，如第2层中层中含有两个能级，即含有两个能级，即2s，2p。原子轨道数能。原子轨道数能层数的平方，如第层数的平方，如第2层中含有层中含有4个原子轨道，个原子轨道，即即2s，2px，2py，2pz。每个轨道可以填充。每个轨道可以填充2个个电子，则每层中所能容纳的最大电子数目为电子，则每层中所能容纳的最大电子数目为2n2，如第，如第2层，最多能排层，最多能排8个电子。个电子。轨道式的书写规则轨道式的书写规则 已知锰的核电荷数为已知锰的核电荷数为25，以下是一些，以下是一些同学绘制的基态锰原子核外电子的轨道表示同学绘制的基态锰原子核外电子的轨道表示式式(即电子排布图即电子排布图)，其中最能准确表示基态，其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是锰原子核外电子运动状态的是()【思路点拨思路点拨】解答本题时要综合考虑原子解答本题时要综合考虑原子核外