2.1.2 原子核外电子的排布 （课件）-【步步高】2023-2024学年高二化学选择性必修2 （苏教版2019，闽苏桂蒙陕冀）

专题2　第一单元 第2课时　原子核外电子的排布 1 1.从微观层面理解原子的组成及结构，了解核外电子的排布规则，培养宏观辨 识与微观探析的化学学科核心素养。 2.能结合能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则书写和说明1～36号元素基 态原子的核外电子排布式和轨道表示式，发展证据推理与模型认知的化学学 科核心素养。 核心素养 发展目标 一、核外电子的排布原理及表示方法 二、光谱与光谱分析 课时对点练 内容索引 核外电子的排布原理及表示方法 一 构造 原理 概念 电子是按一定顺序填充的，填满一个 之后再填下一个_____，这种规律称为构造原理 三大 内容 ①能量最低原理：原子核外电子先占据_______的轨道，然后依次进入__________的轨道，使整个原子处于能量_____ 的状态 ②泡利不相容原理：每个原子轨道最多容纳______自旋状态_____的电子 ③洪特规则：原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占在________________上，且自旋状态 ______，这样整个原子的能量最低 能级 能级 能量低 能量较高 最低 两个 不同 不同的原子轨道 相同 构造原理 原子核外电子排布的轨道能量顺序   电子排布的表示方法 电子排 布式   如①7N： ；②12Mg： ；③35Br： ________________________ 简化的电子排布式 为了避免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“原子实”，以稀有气体的元素符号外加方括号表示，得到简化的电子排布式。上述三种原子简化的电子排布式分别为 ①_________；②_______；③_______________ 电子层 原子轨道 1s22s22p5 1s22s22p63s2 1s22s22p63s23p63d104s24p5 [He]2s22p5 [Ne]3s2 [Ar]3d104s24p5 电子排布的表示方法 轨道表示式   如Na原子的轨道表示式：___________________________ 外围电子排 布式 在化学反应中，一般是原子的外围电子(主族元素原子的外围电子就是最外层电子)发生变化。如氯原子的外围电子排布式为_______ 自旋状态相反 电子及其 自旋状态 3s23p5 1.下列轨道表示式中哪个是氧的基态原子？为什么？ 深度思考 提示　A。根据洪特规则，基态原子中，填入原子轨道的电子总是先单独分占，且自旋状态相同。 A. B. C. 2.电子排布式的书写顺序＝电子排布顺序吗？为什么？ 深度思考 提示　电子排布式的书写顺序≠电子排布顺序。因为电子进入能级的顺序是按构造原理中能级的能量递增的顺序，而电子排布式的书写规则是按电子层的顺序，电子层中的能级按s、p、d、f的顺序排布。 3.为什么基态K和Ca的外围电子排布是4s1和4s2，而不是3d1和3d2。 提示　根据构造原理，3d轨道的能量大于4s轨道的能量，所以依据能量最低原理，电子填入能量低的原子轨道可使整个原子的能量最低。 4.(1)铬原子的核外电子排布式是[Ar]3d54s1还是[Ar]3d44s2？为什么？ 深度思考 提示　是[Ar]3d54s1，因为3d54s1均为半充满结构，更稳定。 (2)铜原子的核外电子排布式是[Ar]3d104s1还是[Ar]3d94s2？为什么？ 提示　是[Ar]3d104s1，因为3d104s1一个全充满，一个半充满，更稳定。 1.若以E表示某原子轨道的能量，下列各式正确的是 A.E(5s)>E(4f)>E(4s)>E(3d) B.E(4p)>E(4s)>E(3p)>E(3s) C.E(4s)<E(3s)<E(2s)<E(1s) D.E(5s)>E(4s)>E(4f)>E(3d) 应用体验 √ 2.下列有关碳原子的轨道表示式中，能量最低的是 应用体验 A. B. C. D. √ 根据洪特规则，原子的核外电子在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。A中2p轨道上两个电子挤在同一个轨道上，B、C中两个轨道上电子的自旋状态相反，均与洪特规则相违背，只有D中的排布符合洪特规则，能量最低。 3.写出15P、25Mn的轨道表示式，并按要求填空。 15P：_________________________________，有____个电子对，有____个单电子。 25Mn：_____________________________________________________，有____种空间运动状态，有___个单电子，属于半充满状态。 应用体验 6 3 15 5 4.下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是________(填序号，下同)，违反能量最低原理的是_____，违反洪特规则的是_____，违反泡利不相容原理的是_____。 ①Ca2＋：1s22s22p63s23p6 ②F－：1s22s23p6 ③P： ④Fe：1s22s22p63s23p63d64s2 ⑤Mg2＋：1s22s22p6 ⑥C： 应用体验 ①④⑤ ② ③ ⑥ 根据核外电子排布规律知，②中错误在于电子排满2s轨道后应排2p轨道，而不是3p轨道，正确的应为1s22s22p6；③中没有遵循洪特规则——电子在同一能级的不同轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋状态相同，正确的应为 ； ⑥违反泡利不相容原理，正确的应为 。 归纳总结 返回 光谱与光谱分析 二 1.基态原子与激发态原子 (1)基态原子：处于 状态的原子。 (2)激发态原子：基态原子 能量后，电子从能量较低的轨道跃迁到 的轨道上，变为激发态原子。 2.光谱 光谱的成因及分类 最低能量 吸收 能量较高 吸收 发射 3.光谱分析 在现代化学中，人们可通过原子 光谱或 光谱来检测元素，称为光谱分析。 发射 吸收 1.许多金属元素都可以发生焰色反应，焰色反应的形成原因是什么？焰色反应属于物理变化还是化学变化？ 深度思考 提示　基态原子吸收能量，电子从基态跃迁到激发态后，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将能量以光的形式释放出来。焰色反应属于物理变化。 2.金属元素的焰色反应属于吸收光谱还是发射光谱？ 深度思考 提示　光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一，焰色反应属于发射光谱。 1.下列现象与核外电子的跃迁有关的是 ①霓虹灯发出有色光　②棱镜分光　③激光器产生激光　④石油蒸馏　⑤凸透镜聚光　⑥燃放的焰火，在夜空中呈现五彩缤纷的礼花　⑦日光灯通电发光　⑧冷却结晶 A.①③⑥⑦ B.②④⑤⑧ C.①③⑤⑥⑦ D.①②③⑤⑥⑦ 应用体验 √ ①霓虹灯发出有色光，因为灯管中的稀有气体原子发生电子跃迁，释放能量，发射出不同颜色的光，正确； ②棱镜分光是由于不同色彩的光在玻璃中的折射率不同引起的，与电子跃迁无关，错误； ③激光的产生就是在外部刺激的情况下，很多高能的电子同时释放相位和能级相同的能量，这些能量成为颜色一样的光子，有的在激光器内反射，继续与电子碰撞，释放更多的与它相同的光子，有的离开激光器，形成激光，与电子跃迁有关，正确； ④石油蒸馏是利用石油中各成分的沸点不同加以分离，与电子跃迁无关，错误； ⑤凸透镜聚光是由光的折射形成的，与电子跃迁无关，错误； ⑥燃放的焰火，是因为不同金属元素发生电子跃迁，释放能量，形成不同颜色的光，正确； ⑦日光灯通电发光，是因为原子受到激发时电子会释放出可见光子，与电子跃迁有关，正确； ⑧冷却结晶，是由于温度降低，物质的溶解度减小，析出溶质，与电子跃迁无关，错误。 2.对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是 A.电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 B.电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线 C.氖原子获得电子后转变成发出红光的物质 D.在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应 应用体验 √ 在电流作用下，基态氖原子中的电子吸收能量跃迁到能量较高的轨道，变为激发态原子，这一过程要吸收能量，不会发出红光；而电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态或基态时，将释放能量，从而产生红光，故A项正确。 返回 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 对点训练 题组一　构造原理与电子排布式 1.按照构造原理，下列电子填入能级的顺序正确的是 A.1s、2p、3d、4s B.1s、2s、3s、2p C.2s、2p、3s、3p D.4p、3d、4s、3p √ 由构造原理可知，A项中电子填入能级的正确顺序应为1s、2p、4s、3d，错误； B项中电子填入能级的正确顺序应为1s、2s、2p、3s，错误； D项中电子填入能级的正确顺序应为3p、4s、3d、4p，错误。 9 2.下列各原子或离子的电子排布式错误的是 A.Na＋：1s22s22p6 B.F：1s22s22p5 C.Cl－：1s22s22p63s23p5 D.Mn：1s22s22p63s23p63d54s2 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 对点训练 √ Cl－应是Cl原子得一个电子形成的稳定结构，所以Cl－的电子排布式应为1s22s22p63s23p6。 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 对点训练 3.下列电子排布式表示的是基态原子核外电子排布的是 A.1s22s22p63s13p3 B.1s22s22p63s23p63d104s14p1 C.1s22s22p63s23p63d24s2 D.1s22s22p63s23p63d104s14p2 √ 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 对点训练 A项，Si原子的核外电子数为14，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，错误； B项，Zn原子的核外电子数为30，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，错误； C项，Ti原子的核外电子数为22，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，正确； D项，Ga原子的核外电子数为31，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，错误。 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 对点训练 4.某原子核外电子排布式为ns2np7，它违背了 A.泡利不相容原理 B.能量最低原理 C.洪特规则 D.洪特规则特例 √ 泡利不相容原理：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相反。p轨道只有3个原子轨道，最多只能容纳6个电子，故电子排布式ns2np7违背了泡利不相容原理。 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 对点训练 题组二　轨道表示式 5.下列硼原子的轨道表示式表示的状态中，能量最高的是 A. B. C. D. √ 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 对点训练 6.华东师范大学姜雪峰教授是中国首位入选成为“青年化学家元素周期表”的科学家，他是“S”元素的代言人。下列轨道表示式能表示基态硫原子最外层结构的是 A. B. C. D. √ 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 对点训练 基态硫原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，最外层电子排布式为3s23p4，根据泡利不相容原理，3s轨道的2个电子自旋状态相反；根据洪特规则，3p轨道的4个电子中3个电子先分占3个p轨道，且自旋状态相同，第4个电子再填充到其中一个3p轨道，与原来填充的电子自旋状态相反，故D正确。 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 对点训练 7.下列原子的外围电子的轨道表示式正确的是 A. B. C. D. √ 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 对点训练 A项，当轨道中均只有一个电子时，电子的自旋状态应相同，氧原子的 外围电子的轨道表示式应为 ，错误； C项，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，硅原子的外围电 子的轨道表示式为 ，错误； D项，在同一能级上的电子排布处于全充满、半充满或全空状态时，原子 体系更稳定，所以铬原子的外围电子的轨道表示式应为 ，错误。 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 对点训练 8.下列各项叙述错误的是 A.若硫原子的轨道表示式为 ，违反 了泡利不相容原理 B.若25号Mn元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d7，则违反了 构造原理 C.氮原子的轨道表示式为 ，符合洪特规则和泡利 不相容原理 D.泡利不相容原理、洪特规则、构造原理都是核外电子排布满足能量最 低的条件 √ 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 对点训练 3p轨道电子排布违反了洪特规则，故A错误； 25号Mn元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，若写成1s22s22p63s23p63d7，则违反了构造原理，故B正确。 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 题组三　光谱与光谱分析 9.电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取 A.电子的运动轨迹图像 B.原子的吸收光谱 C.电子体积大小的图像 D.原子的发射光谱 √ E(3d)<E(4p)，故电子由3d能级跃迁至4p能级时，吸收能量，形成吸收光谱。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 10.氯化钠在灼烧过程中，发出黄色的光，下列对此现象的描述正确的是 A.形成发射光谱，物理变化 B.形成发射光谱，化学变化 C.形成吸收光谱，物理变化 D.形成吸收光谱，化学变化 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 对点训练 氯化钠在灼烧时，电子吸收能量由能量较低的轨道向能量较高的轨道跃迁，电子再从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，多余的能量以光的形式释放出来，发出黄色的光，形成的是发射光谱，该过程是物理变化。 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 综合强化 11.下列离子中外层d轨道处于半充满状态的是 A.Cr3＋ B.Cu＋ C.Co3＋ D.Fe3＋ √ Cr3＋的外围电子排布式为3d3，d轨道不是半充满状态，故A不符合题意； Cu＋的外围电子排布式为3d10，d轨道处于全充满状态，故B不符合题意； Co3＋的外围电子排布式为3d6，d轨道不是半充满状态，故C不符合题意；Fe3＋的外围电子排布式为3d5，d轨道处于半充满状态，故D符合题意。 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 综合强化 12.具有如下电子层结构的原子，其相应元素一定属于同一主族的是 A.3p轨道上有2个未成对电子的原子和4p轨道上有2个未成对电子的原子 B.3p轨道上只有1个空轨道的原子和4p轨道上只有1个空轨道的原子 C.最外层电子排布式为1s2的原子和最外层电子排布式为2s22p6的原子 D.最外层电子排布式为1s2的原子和最外层电子排布式为2s2的原子 √ 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 综合强化 p轨道有3个原子轨道，最多可以容纳6个电子，根据泡利不相容原理和洪特规则，当p轨道上有2个电子或4个电子时，p轨道上均有2个未成对电子，所以可能是ⅣA族元素，也可能是ⅥA族元素，故A不符合题意； p轨道上有1个空轨道，说明另外两个轨道各容纳了1个电子，加上s轨道上的2个电子，最外层是4个电子，属于ⅣA族元素，故B符合题意； 最外层电子排布式为1s2和2s22p6的原子，二者都是稀有气体元素，但不属于主族元素，故C不符合题意； 最外层电子排布式为1s2的原子为He，位于0族，而最外层电子排布式为2s2的原子是Be，位于ⅡA族，故D不符合题意。 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 综合强化 13.下列各组表述中，两个微粒一定不属于同种元素原子的是 A.3p轨道有一个空轨道的基态原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p2的 原子 B.M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2 的原子 √ D.2p轨道有一个未成对电子的基态原子和外围电子排布式为2s22p5的原子 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 综合强化 3p轨道有一个空轨道，说明3p上有2个电子，外围电子排布式为3s23p2，两微粒相同，A项不符合题意； M层全充满而N层为4s2，M层上有d轨道，M层电子排布式为3s23p63d10，是锌元素，外围电子排布式为3d64s2的元素是铁元素，B项符合题意； 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 综合强化 2p轨道有一个未成对电子，可以是2p1，也可以是2p5，因此二者可能属于同种元素的原子，D项不符合题意。 9 14.某元素A原子的L层要比M层少6个电子，它有两种常见的阳离子a和b(其中a的化合价大于b的化合价)。则： (1)a的M层比N层多_____个电子；b的L层比M层少___个电子。a的稳定性______(填“大于”或“小于”)b的稳定性。 (2)写出A的电子排布式：_______________________。 a的最外层电子轨道表示式为__________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 综合强化 13 6 大于 1s22s22p63s23p63d64s2 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 综合强化 由于第1、2层电子排布不出现轨道交错，由题意可知A元素的L层已填满，共有8个电子，可得A的M层上有14个电子，则A的第3层电子排布为3s23p63d6，即可得A的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，即A为Fe原子，其两种阳离子为Fe3＋和Fe2＋，阳离子a的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，阳离子b的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，再根据洪特规则，a的3d轨道处于半充满状态，a比b稳定。 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15.A、B、C、D代表4种元素。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，其外 围电子的轨道表示式为_________________。 15 综合强化 A元素基态原子外围电子的轨道表示式为 。 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 (2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同， B元素的原子结构示意图为__________，C的元素符号为____。 15 综合强化 K B－、C＋的电子层结构都与Ar相同，即核外都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素K。 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 (3)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____，其基态原子的电子排布式为____________________ ______________。 15 综合强化 Cu 根据题意要求，首先写出电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素Cu。 1s22s22p63s23p6 3d104s1 (或[Ar]3d104s1) 返回 9 C.最外层电子数是核外电子总数的原子和外围电子排布式为4s24p5的原子 外围电子排布式为4s24p5，则3d上已排满10个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，最外层电子数是核外电子总数的的原子，最外层电子数为7，核外电子总数为35时合理，其电子排布式也是1s22s22p63s23p63d104s24p5，二者是同种元素的原子，C项不符合题意； $$