鲁科版高中化学选择性必修2第1章第2节第1课时基态原子的核外电子排布基础课课件

第1课时基态原子的核外电子排布(基础课)第1章原子结构与元素性质第2节原子结构与元素周期表素养目标1．认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等。2．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。3．能运用构造原理书写电子排布式，知道1～36号元素基态原子核外电子的排布。旧知回顾1．核外电子排布的表示方法——原子结构示意图旧知回顾2．1～20号元素的原子结构示意图。必备知识自主预习一、基态原子的核外电子排布规律1．基态原子的核外电子排布原则原则含义能量最低原理原子核外电子按轨道能量由__到__依次排列，使整个原子处于最低的能量状态泡利不相容原理低

高

两

两

原则含义洪特规则对于基态原子，核外电子在能量相同的原子轨道上排布时，将尽可能分占____的原子轨道并且自旋状态____想一想为什么每个电子层最多容纳2n2(n为电子层数)个电子？提示：各电子层上的能级数＝电子层数(n)，根据泡利不相容原理，每个原子轨道最多只能容纳2个电子，所以每个电子层最多容纳2n2个电子。不同相同2．电子排布式与轨道表示式电子排布式表示方法按照________原理对能级进行排序，进而在ns、np、nd等能级符号的右上角用数字表示出____的数目图示

能量最低电子轨道表示式表示方法用方框(或小圆圈、短线)表示一个________，用箭头“↑”或“↓”来区别________不同的电子图示

原子轨道自旋状态练一练写出下列基态原子的电子排布式：O：_____________________________________________________；Ne：____________________________________________________；Na：____________________________________________________；Cl：____________________________________________________。1s22s22p41s22s22p61s22s22p63s11s22s22p63s23p53．构造原理随着原子序数的递增，基态原子的“外层电子”在原子轨道上的排布顺序是1s、___、___、3s、___、___、3d、___、___、___、5p、6s……这一规律称为构造原理。[注意]

电子填充时按构造原理进行，书写电子排布式时按电子层和能级顺序书写。2s2p3p4s4p5s4d二、19～36号元素基态原子的核外电子排布1．写出以下几种元素基态原子的电子排布式(1)19K：___________________________________________________；(2)21Sc：__________________________________________________；(3)24Cr：___________________________________________________；(4)29Cu：__________________________________________________。1s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p63d14s21s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s12．Cr、Cu基态原子的电子排布违反构造原理的解释能量相同的原子轨道在______(如d10)、______(如d5)和____(如d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。3．价电子(1)定义：最外能级组中那些有可能参与化学反应的电子。(2)规律：主族元素价电子数____主族族序数。(3)举例：写出下列基态原子的价电子排布式。Na：____，Cl：________，Fe：________。全充满半充满全空等于3s13s23p53d64s2关键能力情境探究[情境探究]多电子的基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序可表示为正确理解基态原子核外电子排布的规律1．基态原子核外电子在原子轨道上是先排3d轨道还是先排4s轨道？提示：根据构造原理可知，电子在基态原子核外排布时，先排4s轨道再排3d轨道。2．n值小的能级的轨道的能量一定小于n值大的能级的轨道的能量吗？提示：不一定。电子层数、能级不同时，核外电子在外层分布时存在原子轨道能级交错现象，如E4s<E3d<E4p，E5s<E4d<E5p。3．为什么原子核外最外层的电子不超过8个，次外层不超过18个？提示：由于E(nd)>E[(n＋1)s]，当ns和np轨道电子排满时，多余的电子不是填入nd轨道，而是首先填入(n＋1)s轨道，因此最外层电子数不可能超过2＋6＝8。同理次外层由(n－1)s、(n－1)p和(n－1)d组成，所容纳的电子数不大于2＋6＋10＝18。[归纳总结]1．泡利不相容原理泡利不相容原理可以简单叙述为一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的自旋状态必须相反。说明：a．排在同一轨道上的两个电子，自旋状态相反；而自旋状态相同的电子，必然处于不同的轨道上。即在同一原子中，没有运动状态完全相同的两个电子存在，原子核外有几个电子，就有几种运动状态。b．根据泡利不相容原理我们可以推算出各电子层可以容纳的最多电子数。如下表所示：电子层(n)KLMN…能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f…原子轨道数1131351357…14916

电子数281832…2×122×222×322×42…在原子中，每个电子层最多可容纳2n2个电子，每个能级最多容纳的电子数是其所包含的原子轨道数的2倍。特例：当同一能级上的电子排布为全充满(s2、p6、d10、f14)、半充满(s1、p3、d5、f7)和全空状态(p0、d0、f0)时，具有较低的能量和较大的稳定性，这称为洪特规则的特例。例如，铬(24Cr)的价电子排布式是3d54s1(3d、4s能级均为半充满)而不是3d44s2，基态铜(29Cu)原子的价电子排布式是3d104s1(3d全充满、4s半充满)而不是3d94s2等。[能力达成]1．下列有关氮原子的轨道表示式中违反洪特规则的是(

)√

√A

[A项，各能级能量的大小顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s……，ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量，故A错误；B项，对于碳原子来说，2p能级有3个能量相同的原子轨道，最后2个电子应以自旋状态相同的方式分布在两个不同的2p轨道上，故B正确；C项，对于21Sc原子来说，最后3个电子应先排满4s轨道，再排3d轨道，应为1s22s22p63s23p63d14s2，故违反了能量最低原理，故C正确；D项，对于22Ti原子来说，3p能级共有3个轨道，最多可以排6个电子，如果排10个电子，则违反了泡利不相容原理，故D正确。]3．各电子层排布电子的总数要遵循以下规律：①每层最多容纳2n2个电子；②原子最外层电子数≤8；③原子次外层电子数≤18。决定这3条规律的电子排布原则是(

)A．能量最低原理B．泡利不相容原理C．洪特规则D．能量最低原理和泡利不相容原理√[问题探究]1．基态钛原子的核外电子排布式如何表示？明确核外电子排布的表示方法提示：1s22s22p63s23p63d24s2。2．基态钛原子的轨道表示式如何表示？提示：3．电子排布式和轨道表示式在描述核外电子运动状态方面有什么区别？提示：电子排布式能够表示出每一个能级上的电子排布情况，轨道表示式除了能够表示出在每一个能级上电子的排布情况，还能表示出电子在该能级的原子轨道上的排布情况，因此轨道表示式比电子排布式更加具体形象。结构示意图意义将每个电子层上的电子总数表示在原子核外的图示实例

电子排布式意义用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式实例K：1s22s22p63s23p64s1[归纳总结]简化电子排布式意义为了避免电子排布式书写过于烦琐，将内层电子达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示实例K：[Ar]4s1价电子排布式意义主族元素的价电子指最外层电子，价电子排布式即最外层电子排布式，副族元素还包括次外层的d电子及次外层的f电子实例Al：3s23p1轨道表示式意义每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子实例

[能力达成]1．下列基态原子的电子排布式或轨道表示式，正确的是(

)C．24Cr：[Ar]3d44s2D．26Fe2+：[Ar]3d6√D

[基态12Mg原子轨道表示式为

，违反了泡利不相容原理，A错误；基态8O原子轨道表示式为

，违反了洪特规则，B错误；铬是24号元素，其原子核外有24个电子，根据核外电子排布规律可知其基态核外电子排布式为[Ar]3d54s1或1s22s22p63s23p63d54s1，C错误；基态铁原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，所以基态亚铁离子的核外电子排布式为[Ar]3d6，D正确。]2．(双选)下列有关化学用语表示正确的是(

)A．K＋的结构示意图：B．基态氧原子的轨道表示式为

C．水分子的电子式：D．基态镍原子(28Ni)的电子排布式：1s22s22p63s23p63d84s2√√BD

[K＋的结构示意图为

，A错误；根据核外电子排布规律可知基态氧原子的轨道表示式为

，B正确；水是共价化合物，含有共价键，水分子的电子式为

，C错误；基态镍原子(28Ni)的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，D正确。]3．A、B、C、D、E代表前四周期的五种元素，原子序数依次增大。请填空：(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其轨道表示式为______________________。(2)B元素的负一价离子的电子层结构与氩相同，B－的结构示意图为__________。(3)C元素的正三价离子的3d能级为半充满，C的元素符号为_______，其基态原子的核外电子排布式为________________________。(4)D元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，D的元素符号为__________。其基态原子的核外电子排布式为_______________________。(5)E元素基态原子中没有未成对电子，E的核外电子排布式为___________________________________________。Fe1s22s22p63s23p63d64s2Cu1s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p63d104s2或1s22s22p63s23p63d104s24p6[解析]

(1)基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子的元素为氮元素，其轨道表示式为

。(2)因为B－的电子层结构与氩相同，即核外电子数相同，所以B元素的质子数为18－1＝17，则B－为Cl－，其结构示意图为

。(3)C元素的正三价离子的3d能级为半充满，C的元素符号为Fe，其基态原子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2。(4)D元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，则D为Cu，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。(5)E元素基态原子中没有未成对电子，且E的原子序数在五种元素中最大，因此E元素为30号元素Zn或36号元素Kr，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或1s22s22p63s23p63d104s24p6。方法技巧离子的电子排布式的书写流程离子的电子排布式在书写时应以原子的电子排布式为基础，首先根据构造原理，写出相应原子的电子排布式，再根据原子得失电子的情况做出相应的调整，写出相应的离子的电子排布式。

比如，基态钠原子的电子排布式为1s22s22p63s1当它失去一个电子时就变成钠离子，其电子排布式就变为1s22s22p6。[教材链接][教材活动·探究]写出下列基态原子或离子的①电子排布式、②价电子轨道表示式、③电子的空间运动状态、④未成对电子数。(1)Fe2+：①_____________________________，②________________，③____，④________。(2)Se：①_____________________________________________，②____________________，③_____，④_____。1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)

1441s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4)

182(3)Br－：①______________________________________________，②___________________，③________，④________。[解析]

(1)Fe是26号元素，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则基态Fe2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)；基态Fe2+的价电子排布式为3d6，价电子轨道表示式为

；有14个轨道即电子的空间运动状态有14种；3d6上有1对成对电子，有4个未成对电子。1s22s22p63s23p63d104s24p6(或[Ar]3d104s24p6)

180(2)Se为34号元素，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4)，价电子排布式为4s24p4，价电子轨道表示式为

；有18个轨道即电子的空间运动状态有18种；4p4上1对成对电子，有2个未成对电子。(3)Br为35号元素，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5(或[Ar]3d104s24p5)，则Br－的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p6(或[Ar]3d104s24p6)，价电子排布式为4s24p6，价电子轨道表示式为

；有18个轨道，即电子的空间运动状态有18种；4p6上都是成对电子，有0个未成对电子。学习效果随堂评估1．下列各项叙述错误的是(

)A．若基态硫原子轨道表示式为

，则违反了泡利不相容原理B．若21号Sc元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，则违反了构造原理243题号1C．基态铍原子的轨道表示式为

，符合洪特规则和泡利不相容原理D．原子的电子排布式由1s22s22p33s1→1s22s22p4能释放特定能量产生发射光谱243题号1A

[根据洪特规则，填入简并轨道的电子总是优先单独分占不同的原子轨道并且自旋状态相同，该轨道表示式违反了洪特规则，A错误；根据构造原理，最后两个能级的电子应先填入4s轨道再填入3d轨道，该排布式违反了构造原理，B正确；铍元素原子序数为4，1s、2s能级均只有一个原子轨道，该轨道表示式符合洪特规则与泡利不相容原理，C正确；该变化表示电子从较高能量的激发态跃迁到基态，辐射能量，故会产生发射光谱，D正确。]243题号12．下列关于价电子排布式为3s23p4的微粒描述正确的是(

)A．它的元素符号为OB．它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4C．它可与H2生成液态化合物D．其基态原子轨道表示式为23题号14√B

[A项，根据价电子排布式可知该微粒的电子排布式为1s22s22p63s23p4，故该元素为硫元素；C项，S与H2化合生成气态氢化物H2S；D项，基态S原子轨道表示式应为

。]23题号143．(双选)下面是第2周期部分元素基态原子的轨道表示式，下列说法一定错误的是(

)23