1.1 原子结构-课件2024-2025学年高二上学期人教版（2019）选择性必修2

第一章 原子结构与性质 第1节 原子结构 古希腊原子论 人类认识原子的历史 2 1.古希腊原子论 古希腊哲学家 原子是最小的、不可分割的物质粒子。原子之间存在着虚空，无数原子从古以来就存在于虚空之中，既不能创生，也不能毁灭，它们在无限的虚空中运动着构成万物。 （ Democritus ，约公元前460年—前370年） 原子 人类认识原子的历史 3 古希腊原子论 道尔顿 原子模型（1803） 人类认识原子的历史 4 2.道尔顿原子模型(1805年) 原子在一切化学变化中不可再分，并保持自己的独特性质；同一元素所有原子的质量、性质都完全相同。化学反应只是改变了原子的结合方式使之变成反应后的物质。 （化学原子论） 人类认识原子的历史 5 古希腊原子论 道尔顿 原子模型（1803） 汤姆生 原子模型（1904） 人类认识原子的历史 6 3.汤姆生原子模型(1904年) 原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。 （“葡萄干布丁”模型） （西瓜模型） 人类认识原子的历史 7 古希腊原子论 道尔顿 原子模型（1803） 汤姆生 原子模型（1904） 卢瑟福 原子模型（1911） 人类认识原子的历史 8 4.卢瑟福原子模型(1911年) 原子中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就象行星环绕太阳运转一样。 (“行星系式”原子模型) (核式模型) 人类认识原子的历史 9 古希腊原子论 道尔顿 原子模型（1803） 汤姆生 原子模型（1904） 卢瑟福 原子模型（1911） 玻尔 原子模型（1913） 人类认识原子的历史 10 5.波尔原子模型(1913年) 电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。 (电子分层排布模型) 人类认识原子的历史 11 古希腊原子论 道尔顿 原子模型（1803） 汤姆生 原子模型（1904） 卢瑟福 原子模型（1911） 玻尔 原子模型（1913） 电子云模型（1926） 人类认识原子的历史 12 6.电子云模型(1926年) 现代物质结构学说。波粒二象性。 (量子力学模型) 人类认识原子的历史 13 第一章 原子结构与性质 第一节 原子结构 第1课时 能层与能级 课标分解 【学习重难点】 重点：1、理解能层、能级的概念和意义。 2、会比较不同能层和能级的能量大小。 第一章：原子结构与性质 第一节：原子结构 第一课时：能层与能级 15 原子的诞生 1、现代大爆炸宇宙学理论 其他元素 原子核的融合反应 大量氢 少量氦 极少量锂 约2h后 宇宙 大爆炸 诞生于 2、氢是宇宙中最丰富的元素，是所有元素之母。 3、地球上的元素绝大多数是金属，非金属（包括稀有气体）仅24种。 16 思考： 2. 核外电子是怎么排布的？ 3. 每个电子层最多可以容纳多少个电子？ 4.从内到外，不同电子层上电子能量有什么规律 ？ 第一章：原子结构与性质 第一节：原子结构 第一课时：能层与能级 1. 原子有哪些粒子组成？其运动规律是什么？ 17 1.能层（电子层） 原子核外电子是分层排布的。根据电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。 二、能层与能级 能层序数(n) 1 2 3 4 5 6 n 符号 能量 离核距离 最多可容纳电子数 K L M N O P Q 低 高 近 远 2 8 18 32 50 72 2n2 思考：同一个能层（电子层）上的电子能量是否相等呢？ （1）同一能层的电子(能量也可能不同)，还被分成不同能级。能级的字母代号总是按s、p、d、f……排序的，字母前的数字是它们所处的能层序数。 2. 能级 能层 K L M N O P Q 能级 .......... 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f （2）能级表示方法。 ② 相同能层，不同能级的能量高低：ns<np<nd<nf ……(n代表能层)。 思考：是否存在2d能级？每个能层中都一定出现s、p、d、f 能级吗？ ③ 不同能层的s能级的能量高低：1s<2s<3s<4s。 ① 任一能层的能级数=该能层序数=n 19 能层序数(n) 1 2 3 4 n 能层 K L M N 能级 .......... 能级最多电子数 能层最多电子数 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f （3）能级最多容纳电子数。 2 8 18 32 2n2 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 ④ 以s、p、d、f ……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7 ……的两倍 s p d f 2 6 10 14 2. 能级 20 归纳小结： ② 相同能层，不同能级的能量高低：ns<np<nd<nf ……(n代表能层)。 ③ 不同能层的s能级的能量高低：1s<2s<3s<4s。 ① 任一能层的能级数=该能层序数=n ④ 以s、p、d、f ……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7 ……的两倍 21 【课堂练习】 1. 下列说法正确的是(　　) A. K电子层即第一能层,只有1个能级 B. 各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束 C.各能层含有的能级数为n-1 D.各能层含有的电子数为2n2(n为能层序数) 2. 下列能级符号正确的是(　　) A. 2d B.3p C.3f D.1p E. 7p A BE 22 【课堂练习】 3. 下列各电子能层中，不包含 d 能级的是 （ ） A、N能层 B、M能层 C、L能层 D、K能层 4. 下列各能层中不包含p能级的是（ ） A. N B. M C. L D. K 5. 原子核外P能层和p能级可容纳的最多电子数分别为 ( ) A 32和2 B 50和6 C 72和6 D 86和10 CD D C 23 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 课标分解 【学习重难点】 重点：1、理解构造原理与核外电子排布的关系。 2、熟练书写1-36号元素的电子排布。 难点：能熟练应用电子排布与元素在元素周期表 中位置关系。 第一章：原子结构与性质 第一节：原子结构 第三课时：构造原理与电子排布 25 多电子原子的核外电子排布遵循什么规律呢？ 三、构造原理与电子排布式 K +19 2 8 9 +19 2 8 8 1 K ☓ M能层并未充满，为什么电子要填入N能层呢？ 26 1.构造原理 以光谱事实为基础：设想从氢原子开始，随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按照图所示的能级顺序填充的，填满一个能级再填一个新能级。这种规律称为构造原理。 三、构造原理与电子排布式 27 1.构造原理 三、构造原理与电子排布式 （1）小圆圈表示一个能级； 每一行对应一个能层； 箭头方向代表电子填入能级的顺序。 （2）由构造原理得知，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。 “能级交错” E4s<E3d 如：电子是按3p→4s→3d的顺序填充。 28 1.构造原理 三、构造原理与电子排布式 有兴趣的同学可以阅读有关屏蔽效应和钻穿效应的内容了解产生“能级交错”的原因。 29 归纳小结： ② 相同能层，不同能级的能量高低：ns<np<nd<nf ……(n代表能层)。 ③ 不同能层的s能级的能量高低：1s<2s<3s<4s。 ① 任一能层的能级数=该能层序数=n ④ 以s、p、d、f ……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7 ……的两倍 ⑤ 不同类型的能级，能层数越大，能量不一定高。如4s<3d（能级交错） ⑥ 原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。处于最低能量的原子叫做基态原子。 30 2.电子排布式 三、构造原理与电子排布式 K +19 2 8 8 1 1s2 2s22p6 3s23p6 4s1 Na：1s2 2s22p6 3s1 K L M K： N 将能级上的电子数标在该能级符号的右上角 1s1 1s2 1s22s1 1H： 2He： 3Li： 31 (1)5B : ； (2)6C: ； (3)7N: ； (4)8O: ； (5)9F: ； (6)10Ne: ； (7)11Na: ； (8)12Mg: 。 (9)13Al : ； (10)14Si: ； (11)15P: ； (12)16S: ； (13)17Cl: ； (14)18Ar: ； (15)19K: ； (16)20Ca: 。 1s2 2s22p1 1s2 2s22p2 1s2 2s22p3 1s2 2s22p4 1s2 2s22p5 1s2 2s22p6 1s2 2s22p63s1 1s2 2s22p63s2 1s2 2s22p63s23p1 1s2 2s22p63s23p2 1s2 2s22p63s23p3 1s2 2s22p63s23p4 1s2 2s22p63s23p5 1s2 2s22p63s23p6 1s2 2s22p63s23p64s1 1s2 2s22p63s23p64s2 1.简单原子的电子排布式的书写（5-20号元素原子核外电子排布式） 32 （1）写出溴和氪的核外电子排布式 填充顺序：1s2 2s22p6 3s23p6 4s23d104p5 P6：在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，不能按填充顺序写。 书写顺序：1s2 2s22p6 3s23p6 3d10 4s24p5 35Br ✓ 36Kr 填充顺序：1s2 2s22p6 3s23p6 4s23d104p6 书写顺序：1s2 2s22p6 3s23p6 3d10 4s24p6 ✓ 注意：按构造原理填充，按能层顺序书写。 ，他们的最外层电子有几个电子？ 2.复杂原子的电子排布式的书写（21-36号元素原子核外电子排布式） 33 【课堂练习】 （2）书写21-36号元素核外电子排布式， 书写排布式顺序： 2.复杂原子的电子排布式的书写（21-36号元素原子核外电子排布式） 并画原子结构示意图。 1s2 2s22p6 3s23p63d14s2 钪(21Sc)： 1s22s22p63s23p63d64s2 铁(26Fe)： 34 1s2 2s22p6 3s23p64s23d4 1s2 2s22p6 3s23p64s13d5 特殊： 当能级处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。 ✓ 2.复杂原子的电子排布式的书写（21-36号元素原子核外电子排布式） （3）写出铬元素的原子核外电子排布式。 再按能层顺序书写 1s2 2s22p6 3s23p63d54s1 24Cr 35 2.复杂原子的电子排布式的书写（21-36号元素原子核外电子排布式） （5）写出铜元素的原子核外电子排布式。 ①为什么最外层最多只能容纳8个电子（K为最外层时最多容纳2个电子）？ ②为什么次外层最多只能容纳18个电子？ ③为什么倒数第三层最多只能容纳32个电子？ 根据构造原理思考以下问题： 【交流讨论】 [上一周期稀有气体元素符号]+剩余电子排布式。 Ne： 1s2 2s22p6 Na： 1s2 2s22p6 3s1 Na：[Ne] 3s1 1s2 He： O： 1s2 2s22p4 O：[He]2s22p4 3.简化电子排布式 38 P7【思考与交流】 写出硅和铁的简化电子排布式。 14Si: ； [Ne] 3s23p2 26Fe: ； [Ar] 3d64s2 3.简化电子排布式 (1)5B: ; (2)15P : ； [He] 2s22p1 [Ne] 3s23p3 [Ne] 3s23p5 (3) 17Cl:____________________; (4)19K:_____________________; (5)21Sc:____________________; (6)29Cu: ； [Ar] 3d14s2 [Ar] 3d104s1 3. 简化电子排布式 [Ar] 4s1 1s2 2He 10Ne 1s2 2s22p6 18Ar 1s2 2s22p63s23p6 36Kr 1s2 2s22p63s23p6 3d104s24p6 找规律？ 40 第二周期 原子序数 元素符号 （核外）电子排布式 价层电子排布式 K L M N O 简化后 3 Li 1s2 2s1 [He]2s1 2s1 4 Be 1s2 2s2 [He]2s2 2s2 5 B 1s2 2s22p1 [He]2s22p1 2s22p1 6 C 1s2 2s22p2 [He]2s22p2 2s22p2 7 N 1s2 2s22p3 [He]2s22p3 2s22p3 8 O 1s2 2s22p4 [He]2s22p4 2s22p4 9 F 1s2 2s22p5 [He]2s22p5 2s22p5 10 Ne 1s2 2s22p6 [He]2s22p6 2s22p6 电子排布式 主族元素:价层电子=最外层电子 41 第三周期 原子序数 元素符号 （核外）电子排布式 价层电子排布式 K L M N O 简化后 11 Na 1s2 2s22p6 3s1 [Ne]3s1 3s1 12 Mg 1s2 2s22p6 3s2 [Ne]3s2 3s2 13 Al 1s2 2s22p6 3s23p1 [Ne]3s23p1 3s23p1 14 Si 1s2 2s22p6 3s23p2 [Ne]3s23p2 3s23p2 15 P 1s2 2s22p6 3s23p3 [Ne]3s23p3 3s23p3 16 S 1s2 2s22p6 3s23p4 [Ne]3s23p4 3s23p4 17 Cl 1s2 2s22p6 3s23p5 [Ne]3s23p5 3s23p5 18 Ar 1s2 2s22p6 3s23p6 [Ne]3s23p6 3s23p6 电子排布式 主族元素:价层电子=最外层电子 42 第四周期 原子序数 元素符号 （核外）电子排布式 价层电子排布式 K L M N O 简化后 19 K 1s2 2s22p6 3s23p6 4s1 [Ar]4s1 4s1 20 Ca 1s2 2s22p6 3s23p6 4s2 [Ar]4s2 4s2 21 Sc 1s2 2s22p6 3s23p63d1 4s2 [Ar] 3d14s2 3d14s2 22 Ti 1s2 2s22p6 3s23p63d2 4s2 [Ar] 3d24s2 3d24s2 23 V 1s2 2s22p6 3s23p63d3 4s2 [Ar] 3d34s2 3d34s2 24 Cr 1s2 2s22p6 3s23p63d5 4s1 [Ar] 3d54s1 3d54s1 27 Co 1s2 2s22p6 3s23p63d7 4s2 [Ar] 3d74s2 3d74s2 28 Ni 1s2 2s22p6 3s23p63d8 4s2 [Ar] 3d84s2 3d84s2 29 Cu 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s1 [Ar] 3d104s1 3d104s1 30 Zn 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s2 [Ar] 3d104s2 3d104s2 33 As 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p3 [Ar] 3d104s24p3 4s24p3 36 Kr 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p6 [Ar] 3d10 4s24p6 4s24p6 过渡元素:价层电子=最外层电子+次外层部分电子 44 第四周期 原子序数 元素符号 （核外）电子排布式 价层电子排布式 K L M N O 简化后 19 K 1s2 2s22p6 3s23p6 4s1 [Ar]4s1 4s1 20 Ca 1s2 2s22p6 3s23p6 4s2 [Ar]4s2 4s2 21 Sc 1s2 2s22p6 3s23p63d1 4s2 [Ar] 3d14s2 3d14s2 22 Ti 1s2 2s22p6 3s23p63d2 4s2 [Ar] 3d24s2 3d24s2 23 V 1s2 2s22p6 3s23p63d3 4s2 [Ar] 3d34s2 3d34s2 24 Cr 1s2 2s22p6 3s23p63d5 4s1 [Ar] 3d54s1 3d54s1 27 Co 1s2 2s22p6 3s23p63d7 4s2 [Ar] 3d74s2 3d74s2 28 Ni 1s2 2s22p6 3s23p63d8 4s2 [Ar] 3d84s2 3d84s2 29 Cu 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s1 [Ar] 3d104s1 3d104s1 30 Zn 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s2 [Ar] 3d104s2 3d104s2 33 As 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p3 [Ar] 3d104s24p3 4s24p3 36 Kr 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p6 [Ar] 3d10 4s24p6 4s24p6 45 4. 简单离子电子排布式的书写 书写方法：先写原子的电子排布式，然后再得失电子。 例1：书写O2－的电子排布式。 O的电子排布式为 Fe2＋的电子排布式 1s22s22p4 O2－的电子排布式为 1s22s22p6 得2个电子 Fe的简化电子排布式为 [Ar]3d64s2 失2个电子 [Ar]3d6 例2：书写Fe2+的电子排布式。 注意：失电子是先失去最外层上的电子，再失去次外层的电子。 [Ar]3d64s2 失3个电子 Fe3＋的电子排布式 [Ar]3d5 【课堂练习】 【练习】　回答下列问题。 ①Zn2＋基态核外电子排布式为_________________________。 ②Cr3＋基态核外电子排布式为__________________________。 ③N的基态原子核外电子排布式为_______________________； Cu的基态原子最外层有________个电子。 5. 价层电子排布式(外围电子排布式) 价电子：参加化学反应的电子 (与元素化合价有关的电子）。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）。 价层电子一般是外围电子，而内层电子或“原子实”不受影响。 Fe: 电子排布式 1s2 2s22p6 3s23p63d64s2 简化电子排布式：[Ar] 3d64s2 价层电子排布式： 3d64s2 Fe2+: [Ar] 3d6 Fe3+: [Ar] 3d5 5. 价层电子排布式(外围电子排布式) 通常，元素周期表只给出价层电子排布。请从书末的元素周期表中找出Na、Al、Cl、Mn的价层电子排布。并尝试寻找其中的规律。 外围电子排布式能更简捷、更直接地反映原子的电子层结构。 25Mn: 3s1 3s23p1 3s23p5 3d54s2 11Na: 13Al: 14Cl: 主族、0族元素:价层电子=最外层电子 副族、Ⅷ族元素：价层电子=最外层电子+次外层部分电子 （2）激发态原子： 当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。 （1）基态原子： 处于最低能量的原子。 基态原子 激发态原子 吸收能量 释放能量 四、基态与激发态、光谱 基态 K L M N 激发态 K L M N 能量 能量 K L M N 光 K L M N 不稳定 吸收能量 电子跃迁 释放能量 四、基态与激发态、光谱 不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。 用光谱仪测定氢气放电管发射的氢的发射光谱 四、基态与激发态、光谱 原子光谱 发射光谱 吸收光谱 特征:暗背景，亮线， 线状不连续 特征:亮背景，暗线，线状不连续 在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。 He 氦 光谱分析 节日燃放的焰火与金属内层的电子跃迁有关 激光的产生与电子受激跃迁有关 焰色试验 $$