内容正文:
第一章
原子结构与性质
第一节 原子结构
第2课时 构造原理与电子排布式
基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学
高 中 化 学 选 择 性 必 修 二( 2019 人 教 版 )
知识与技能
培养学生运用科学思维方法,分析电子排布式的规律性,提高学生的逻辑推理和创新能力。
过程与方法
情感态度与价值观
培养学生严谨的科学态度,对待化学问题具有批判性思维,增强学生的社会责任感。
通过互动讨论,引导学生运用所学知识解决实际问题提高学生的实验操作和问题解决能力。
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学习目标
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教学引入:核外电子排布的规律与应用
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【复习回顾】经过上节课的学习,我们知道了核外电子按照能量不同可以分成不同的能层,同一能层的电子,还被分成不同能级。
那么,核外电子在能层中依据什么规律进行排布?核外电子在能级中的排布又可以如何表示?
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构造原理
与电子排布式
01
PART
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1.1
核外电子排布规律
规律三
原子最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子) 。
规律二
原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。
核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层, 然后由里向外,依次排布在能量逐步升高的电子层。
规律一
核外电子在能层中的排布规律
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1.1
核外电子排布规律
结合已有的能级知识,分析核外电子在能级中的排布规律?
前18号元素原子结构示意图
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1.1
核外电子排布规律
前18号元素原子结构示意图
能级中电子排布规律:
(1)结合H和He的原子结构示意图可知,电子首先填入能量最低的1s能级,直至将该能级填满;
(2)对于Li和Be,当1s能级填满之后,电子优先填入能量较低的2s能级,直至填满;
(3)对于B至Ne元素,在1s、2s能级填满后,电子填入 2p能级,直至2p能级填满;
(4)对于Na至Ar元素,电子先填入3s能级,填满后继续填入3p能级,直至3p能级填满。
能层 K L M N
最多电子数 2 8 18 32
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
填充电子数
2
2
6
2
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1.1
核外电子排布规律
前18号元素原子结构示意图
根据前18号元素的电子排布情况,我们能得到能级中的排布顺序如下:
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1.1
核外电子排布规律
根据核外电子在能层中的排布规律,请分析K和Ca中电子填入的能量最高的能级,并说明判断的依据。
能层 K L M N
最多电子数 2 8 18 32
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
填充电子数 2 2 6 2 6 1
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钙 (Ca)
+20
2
1.1
核外电子排布规律
能层 K L M N
最多电子数 2 8 18 32
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
填充电子数 2 2 6 2 6 2
K和Ca的核外电子能量最高的能层为N能层,故能级能量最高的为4s能级。
1s
2s
3s
2p
3p
4s
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1.1
核外电子排布规律
当4s能级排满之后,下一个电子应该如何排布,是3d能级还是4p能级?
1s
2s
3s
2p
3p
4s
3d
能级交错
能级交错:随核电荷数增大,电子并不总是填满一个能层后再填入下一个能层。
排布规律:ns → (n-2)f → (n-1)d → np。
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1.2
构造原理
构造原理:以光谱学事实为基础,从氢开始,随核电荷数递增,新增电子填入能级的顺序。
排布规律:
每一行对应一个能层,每个小圈表示一个能级;
各圆圈间连接线的方向表示随核电荷数递增而增加的电子填入能级的顺序。
注意事项:作为一个理论模型,构造原理具有一定的局限性,对于个别特殊的过渡元素核外电子的排布并不适用。
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1.2
构造原理
能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p
21Sc填充电子数
22Ti填充电子数
23V填充电子数
25Mn填充电子数
26Fe填充电子数
根据构造原理,试写出21Sc、22Ti、23V、25Mn、26Fe的能级排布吗?
2
2
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2
6
2
1
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6
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2
2
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3
2
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5
2
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2
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2
6
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1.2
构造原理
能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p
24Cr填充电子数
29Cu填充电子数
光谱实验表明,24Cr、29Cu的能级排布如下:
2
2
6
2
6
1
5
2
2
6
2
6
1
10
这是因为轨道在全空、全充满或半充满的时候能量更低。
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1.2
构造原理
按照构造原理,元素的核电荷数每递增一个,同时增加一个核电荷和一个核外电子,就得到一个基态原子的电子排布。电子填满了一个能级,开始填人下一个能级,由此构建了元素周期系中各元素的基态原子的电子排布。
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1.3
电子排布式
1.电子排布式:为更方便的表示核外电子的排布,按能量由低到高的顺序写出各能级符号,用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数的式子。
能层
能级
能级上的电子数
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1.3
电子排布式
2.电子排布式书写步骤:
①按照构造原理依次将电子填入能级:
1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s…
②根据各能级容纳的电子数填充电子。
③去掉空能级,并按照能层顺序排列。
能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p
21Sc填充电子数
电子排布式
2
2
6
2
6
2
1
1s22s22p63s23p63d14s2
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1.3
简化电子排布式
【练一练】请你写出下列基态原子的核外电子排布式。
① 8O:
② 14Si:
③ 19K:
④ 21Sc:
⑤ 26Fe:
1s22s22p4
1s22s22p63s23p2
1s22s22p63s23p64s1
1s22s22p63s23p63d14s2
1s22s22p63s23p63d64s2
为了书写起来更加方便,可以将电子排布式中的内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加方括号来表示,这样得到的式子称为简化电子排布式。
[He]2s22p4
[Ne]3s23p2
[Ar]4s1
[Ar]3d14s2
[Ar]3d64s2
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1.3
简化电子排布式
微提醒
1.Na的电子排布式可简化为[Ne]3s1,而[Ne]表示的是Ne的核外电子排布,也称为原子实。
2.原子实表示的电子称为内层电子,通常不参与成键,原子实外的电子称为价层电子,决定元素的化学性质。
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1.3
简化电子排布式
微提醒
3.为了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)。故可以书写某一原子的价层电子排布,例如Ni的简化电子排布式为[Ar]3d84s2,价层电子排布为3d84s2。
对比元素周期表中各元素的价层电子排布,我们能够发现:
对于主族元素和零族元素来说,价电子就是最外层电子;
对于副族和第VIII族元素来说,价电子除最外层电子外,还包括次外层电子。
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1.4
离子的电子排布式
某些离子的核外电子排布也可以用电子排布式表示,
例如Na的电子排布式为1s22s22p63s1,Na+的电子排布式1s22s22p6,
Cl的电子排布式为1s22s22p63s23p5,Cl-的电子排布式为1s22s22p63s23p6。
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课堂检测
1.以下电子排布式是基态原子的电子排布式的是 ( )
①1s12s1 ②1s22s12p1 ③1s22s22p63s2 ④1s22s22p63s23p1
A.①② B.①③ C.②③ D.③④
D
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课堂检测
2.在下列所示的粒子中,氧化性最强的是 ( )
A. 1s22s22p2 B. 1s22s22p5
C. 1s22s22p63s1 D .1s22s22p6
B
C
F
Na
Ne
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小结
构造原理与电子排布式
第一节
原子的结构与性质
第2课时
构造原理
电子排布式
核外电子在能层中的排布规律
含义
含义
简化电子排布式
价层电子排布式
示意图
构造原理的补充说明
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第一章
原子结构与性质
第一节 原子结构
第2课时 构造原理与电子排布式
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