高中 化学 选择性必修2 第一章 原子结构与性质《第一节 第2课时 构造原理与电子排布式 电子云与原子轨道》课件

第2课时构造原理与电子排布式电子云与原子轨道

第一章第一节原子结构1.知道原子核外电子的能级高低顺序，了解原子核外电子排布的构

造原理。2.知道1～36号元素基态原子核外电子的排布。3.知道电子的运动状态(空间分布及能量)可通过原子轨道和电子云模

型来描述。课程标准任务一构造原理与电子排布式1任务二电子云与原子轨道2随堂演练3内容索引课时测评4任务一构造原理与电子排布式根据构造原理示意图回答以下问题：问题探究问题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。问题2：分别写出O、Na、23V、26Fe的电子填入顺序和电子排布式。提示：元素ONa电子填入顺序1s22s22p41s22s22p63s1电子排布式1s22s22p41s22s22p63s1元素23V26Fe电子填入顺序1s22s22p63s23p64s23d31s22s22p63s23p64s23d6电子排布式1s22s22p63s23p63d34s21s22s22p63s23p63d64s21．构造原理(1)含义以________事实为基础，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)示意图新知构建光谱学能级能层能级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。如氮原子的电子排布式为能级右上角能级电子数3．简化电子排布式电子排布式可以简化，如Na的电子排布式可简化为[Ne]3s1，其中[Ne]表示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。4．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___________，价层电子排布式为________。[Ar]3d84s23d84s21．正误判断，错误的说明原因。(1)O：1s22s22p4答案：正确。(2)Na：1s22s22p63s1答案：正确。(3)Cl：1s22s22p63s23p5答案：正确。(4)Cr：最后两个能级的电子排布式为3d44s2答案：错误，Cr：最后两个能级的电子排布式为3d54s1。应用评价2．根据构造原理，写出下列基态原子的核外电子排布式和简化电子排布式。(1)8O：______________________；(2)14Si：___________________________；(3)18Ar：__________________________；(4)19K：___________________________；(5)21Sc：________________________________；(6)26Fe：_______________________________。1s22s22p4、[He]2s22p41s22s22p63s23p2、[Ne]3s23p21s22s22p63s23p6、[Ne]3s23p61s22s22p63s23p64s1、[Ar]4s11s22s22p63s23p63d14s2、[Ar]3d14s21s22s22p63s23p63d64s2、[Ar]3d64s2归纳总结1．复杂原子的核外电子排布式对于复杂原子的核外电子排布式，应先按能量最低原理从低到高排列，然后将同一电子层的排在一起。例如：26Fe，先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一电子层的电子排在一起，即该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。归纳总结2．特殊原子的核外电子排布式例如：24Cr，先将电子按能量最低原理从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d4，因3d5是半充满状态稳定，因此需要将4s轨道上的一个电子调整到3d轨道上，得1s22s22p63s23p64s13d5，再将同一电子层的排在一起，得该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。再如：29Cu，先将电子按能量最低原理从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d9，因3d10是全充满状态稳定，因此需要将4s轨道上的一个电子调整到3d轨道上，得1s22s22p63s23p64s13d10，再将同一电子层的排在一起，得该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。

返回任务二电子云与原子轨道绘制电子云轮廓图的目的是表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。例如，绘制电子云轮廓图时，把电子在原子核外空间出现概率P＝90%的空间圈出来。情境探究问题1：电子云轮廓图中的小点的含义是什么？小点的密度表示什么？提示：小点是电子在原子核外出现的概率密度的形象描述；小点密度越大，表明电子在核外出现的概率密度越大。问题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。问题3：s能级和p能级的原子轨道存在哪些方面的差异？提示：轨道形状、数目、最多容纳的电子数均不同。1．概率密度1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在__________上绕核运行。然而到了1926年，玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。量子力学指出，一定空间运动状态的电子并不在玻尔假定的线性轨道上运行，而在核外空间各处都可能出现，但出现的______不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝(P表示电子在某处出现的概率；V表示该处的体积)。新知构建线性轨道概率2．电子云(1)定义：处于一定空间__________的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。(2)含义：用单位体积内小点的疏密程度表示电子在原子核外出现概率的大小，小点越密，表明概率密度越大。(3)形状运动状态球形一哑铃形三3．原子轨道(1)概念：量子力学把电子在原子核外的一个______________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____。空间运动状态球大②p电子的原子轨道呈______形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。(3)各能级所含有原子轨道数目能级符号nsnpndnf轨道数目____________哑铃1357正误判断，错误的说明原因。(1)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。答案：错误，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。(2)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。答案：错误，处在s原子轨道上的电子，出现在球形内空间的概率为90%。应用评价(3)p电子云轮廓图呈哑铃形，在空间有两个伸展方向。答案：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。(4)2s轨道与1s轨道都是球形，但2s轨道的球形半径更大。答案：正确。(5)p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层序数的增加，p能级原子轨道数也在增多。答案：错误，p能级所含原子轨道数只有3个，与能层序数无关。返回随堂演练1．下列说法正确的是A．钾(K)原子的原子结构示意图为B．H2O的电子式为C．Mg的电子排布式为1s22s22p63s23p1D．Ca2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2√19号元素钾(K)原子的原子结构示意图为

，A项错误；H2O为共价化合物，B项正确；12号元素Mg的电子排布式为1s22s22p63s2，C项错误；Ca2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p6，D项错误。答案选B。2．表示一个原子在M能层上有10个电子，可以写成A．3p6 B．3d10C．3s23p63d24s2 D．3s23p64s2M能层即第三能层，把所有第三能层s、p、d能级上的所有电子数加在一起，等于10，故C正确。√3．下列关于原子结构、原子轨道的说法正确的是A．N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，共16个轨道，可容纳32种运动状态的电子B．在K能层中，有自旋相反的两条轨道C．s电子绕核运动，其在哑铃形曲面上运动D．114号元素是位于p区的金属元素，价层电子排布式为7s27p4N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，共16个轨道，可容纳32种运动状态的电子，故A正确；K能层含有s能级有1个轨道，最多容纳自旋相反的两个电子，故B错误；s电子的原子轨道都是球形的，p电子的原子轨道都是哑铃形，故C错误；114号元素位于第七周期第ⅣA族，属于p区，价层电子数为4，价层电子排布式为7s27p2，故D错误；故选A。√4．Ⅰ.我国“嫦娥五号”返回器携月壤成功着陆。研究发现，月壤中存在天然的铁、金、银、铅、锌、铜、锑、铼等矿物颗粒。(1)写出铜的基态原子的电子排布式：________________________________。铜原子核电荷数为29，其基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1；[Ar]3d104s1(或1s22s22p63s23p63d104s1)(2)第四周期的元素原子中最外层电子数与铜原子相同的元素有__________(填元素符号)。第四周期的元素原子中最外层电子数与铜原子相同的元素有钾(K)和铬(Cr)，钾原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，铬原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1；K、Cr(3)Fe在周期表中位于第________周期第________族。铁原子的核电荷数为26，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe在周期表中位于第四周期第Ⅷ族；四ⅧⅡ.(1)s电子的原子轨道呈___形，每个s能级有____个原子轨道；p电子的原子轨道呈______形，每个p能级有___个原子轨道。s电子的原子轨道为

，呈球形，每个s能级只能容纳自旋方向相反的2个电子。所以每个s能级有1个原子轨道；p电子的原子轨道为

，从图中看出p电子的原子轨道呈哑铃形，每个p能级有3个原子轨道；球1哑铃3(2)基态铝原子核外共有____种不同能级的电子，有____种不同运动状态的电子。铝原子的核电荷数为13，基态铝原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，有1s、2s、2p、3s、3p共5种不同能级的电子，原子核外共有13个电子，有13种不同运动状态的电子。513返回课时测评题点一构造原理1．下列有关构造原理的说法错误的是A．原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序一般为3p→4s→3dB．某基态原子部分核外电子排布式为3s24s2C．在多电子原子中，电子最后填入的能级不一定是原子最外能层上的能级D．从第三能层开始出现能级交错现象√根据构造原理判断，A项正确；根据构造原理可知，3s能级与4s能级之间还有3p能级，B项错误；在多电子原子中，电子最后填入的能级不一定是原子最外能层上的能级，如某些过渡元素，C项正确。2．按照量子力学对原子核外电子运动状态的描述，下列说法不正确的是A．核外电子运动不存在固定轨迹的轨道B．能级的能量：1s＜2s＜3s＜4sC．电子云图中的小点密表示该核外空间的电子多D．序数为n的电子层具有的原子轨道数为n2√核外电子运动只是在某个区域出现的概率大些，不是围绕原子核在固定的轨道上运动，A正确；同一原子中，形状相同的原子轨道能层越低，能量越低，所以能级的能量高低：1s<2s<3s<4s，B正确；小点密表示电子出现机会多，不表示在该核外空间的电子数多，C错误；各能层最多含有的电子数为2n2，每个原子轨道含有2个电子，所以序数为n的电子层具有的原子轨道数为n2，D正确；答案选C。题点二电子排布式3．下列电子排布式中，原子处于激发态的是A．1s22s22p1 B．1s22s22p33s1C．1s22s22p63s23p63d54s1 D．1s22s22p63s23p63d34s2√1s22s22p1为基态硼原子的电子排布式，符合能量最低原理，原子处于基态，故不选A；1s22s22p33s1中2p能级上排有3个电子、3s能级上排有1个电子，能量较低的2p能级上没有排满就有电子进入3s能级，不符合能量最低原理，该原子处于激发态，故选B；1s22s22p63s23p63d54s1为基态铬原子的电子排布式，符合能量最低原理，原子处于基态，故不选C；1s22s22p63s23p63d34s2为基态钒原子的电子排布式，符合能量最低原理，原子处于基态，故不选D；答案选B。4．主族元素的原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子。下列各原子或离子的电子排布式错误的是A．Al

1s22s22p63s23p1 B．O2－

1s22s22p6C．Na＋

1s22s22p6 D．Si

1s22s22p2√Al为13号元素，其原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1，选项A正确；氧为8号元素，O2－的电子排布式为1s22s22p6，选项B正确；钠为11号元素，Na＋的电子排布式为1s22s22p6，选项C正确；硅为14号元素，原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2，选项D错误。题点三构造原理与电子排布式的综合应用5．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是A．2p轨道上只有两个电子的X原子与3p轨道上只有两个电子的Y原子B．原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子C．原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子D．最外层都只有一个电子的X、Y原子√X是碳，Y是硅，它们属于同主族元素，彼此化学性质一定相似，A符合题意；原子核外M层上仅有两个电子的X原子为Mg、原子核外N层上仅有两个电子的Y原子可能是Ca、Fe、Zn等，如果X是Mg，Y是Fe、Zn等，二者化学性质不相似，B不符合题意；原子核外电子排布式为1s2的X原子为He，处于稳定结构，原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子为Be，前者是0族元素、后者是第ⅡA族元素，两者化学性质不相似，C不符合题意；最外层只有一个电子的原子，可能是H原子、碱金属原子或第ⅠB族元素原子，化学性质不一定相似，D不符合题意；故选A。6．基态X、Y、Z原子的核外电子排布式如下表，则下列化合物中不存在的是A．Y2ZX3

B．Y2X2

C．YZ D．ZX3根据基态X、Y、Z原子的核外电子排布式推知，X是O、Y是Na、Z是S，可形成Na2SO3(Y2ZX3)、Na2SO4(Y2ZX4)、Na2O2(Y2X2)、Na2O(Y2X)、SO3(ZX3)、SO2(ZX2)等多种化合物。√

基态原子的核外电子排布式X1s22s22p4Y1s22s22p63s1Z1s22s22p63s23p47．某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍，其质子数是最外层电子数的3倍，该元素原子的最外层电子排布是A．2s22p3 B．2s22p5

C．3s23p3 D．3s23p5√设该元素原子的核电荷数＝质子数＝a，电子层数为x，最外层电子数为y，依题意：a＝5x，a＝3y，则5x＝3y。因原子的最外层电子数不超过8，即y为1～8的正整数，故仅当y＝5，x＝3时合理，该元素的核电荷数为15，则其最外层电子排布为3s23p3。8．某元素基态原子，其M能层上有一个半充满的能级，该原子的质子数不可能是A．15 B．24C．25 D．26√某元素基态原子，其M层上有一个半充满的能级，则半充满的能级可能是3s能级，可能是3p能级，也可能是3d能级，如果是3s能级，则该能级填充1个电子，所以其核外有11个电子，核内有11个质子，如果是3p能级，该能级填充3个电子，所以其核外有15个电子，核内有15个电子，如果是3d能级，该能级填充5个电子，价层电子排布为3d54s1或3d54s2，所以其核外有24个电子或25个电子，核内有24个质子或25个质子，那么该原子的质子数不可能是26，选项D符合题意；答案为D。题点四电子云与原子轨道9．下列有关核外电子运动状态的说法正确的是A．电子自旋就是电子围绕轴“自转”B．原子轨道可用来描述核外电子的运动状态C．第二电子层有自旋相反的两个轨道D．原子轨道可用来描述核外电子的运动轨迹√电子的自旋表示处于同一原子轨道上电子的量子化运动，自旋不是“自转”，A项错误；原子轨道可用来描述核外电子的运动状态，B项正确；第二电子层有四个轨道，分别为2s、2px、2py、2pz，C项错误；原子轨道可用来描述原子中单个电子的空间运动状态，它只能描述核外电子高频出现的“区域”，而不是核外电子运动的轨迹，D项错误；答案选B。10．量子力学原子结构模型中的原子轨道是描述核外电子的空间运动状态。下列关于原子轨道的叙述中错误的是A．原子轨道就是原子核外电子运动的轨道，这与宏观物体运动轨道的含义相同B．第n电子层上共有n2个原子轨道C．任意电子层上的p能级都有3个伸展方向相互垂直的原子轨道D．处于同一原子轨道上的电子，自旋方向相反√原子轨道与宏观物体的运动轨道完全不同，它是指电子出现的主要区域，而不是电子运动的实际轨迹，A项错误；第n电子层上共有n2个原子轨道，B项正确；任意电子层上的p能级都有3个伸展方向相互垂直的原子轨道，C项正确；处于同一原子轨道上的电子，自旋方向相反，D项正确；答案选A。11．下列四种元素中，单质氧化性最强的是A．原子中p能级有3个电子的第二周期元素B．位于周期表中第三周期ⅢA族的元素C．原子最外层电子排布为2s22p6的元素D．原子核外电子排布为[Ne]3s23p5的元素A中所述元素为N，B中所述元素为Al，C中所述元素为Ne，D中所述元素为Cl，在N2、Al、Ne、Cl2中，Cl2的氧化性最强。√12．下列各项中，前面的能级先填入电子的为①3d和4s

②4p和5s

③5s和4d

④5p和4dA．①② B．②③

C．②④ D．③④原子核外电子优先占有能量低的轨道，轨道能量的高低由能层和能级决定。①中的3d>4s，②中4p<5s，③中的5s<4d，④中的5p>4d。所以前面能级先填入电子的是②③。√13．下图是s能级和p能级的原子轨道图。试回答下列问题：(1)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，原子中能量最高的是____电子，其电子云在空间有3个互相_____(填“垂直”或“平行”)的伸展方向。元素X的名称是___，它的最低价氢化物的电子式是_________。2p垂直氮元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，np轨道已排有电子，说明ns轨道已排满电子，即n＝2，则元素X的原子核外电子排布式为1s22s22p3，X是氮元素，其最低价氢化物为NH3，电子式为

。(2)元素Y的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1，Y的元素符号为_____，原子的核外电子排布式为________________。元素Y的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1，则n－1＝2，n＝3，则Y元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，Y是硫元素。S1s22s22p63s23p414．完成下列各题。(1)基态Zn原子核外电子排布式为_________________________________。Zn为30号元素，原子核外有30个电子，基态Zn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2。1s22s22p63s23p63d104s2(或[Ar]3d104s2)(2)Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋的价层电子排布式为________。Fe为26号元素，基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，成为阳离子时首先失去最外层电子，即4s轨道的电子；Sm的价层电子排布式为4f66s2，失去6s轨道上两个电子以及4f轨道上1个电子后形成Sm3＋，所以Sm3＋的价层电子排布式为4f5。4s4f5(3)基态Fe2＋核外电子排布式为______________________________。由(2)可知，基态Fe2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6。1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)(4)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]___________。Ge为32号元素，核外有32个电子，基态Ge原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p2。3d104s24p2(5)写出基态Se原子的核外电子排布式：________________________________________________。Se为34号元素，核外有34个电子，基态Se原子的核外电子排布式为1s22s2