03 第1章 第2节 第1课时 基态原子的核外电子排布(基础课)-【名师导航】2024-2025学年高中化学选择性必修2同步课件(鲁科版)

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 旧知 回顾 2．1～20号元素的原子结构示意图。 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 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 一个原子轨道中最多只能容纳__个电子，且这__个电子的自旋状态不同，用表示 低 高 两 两 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 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 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 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 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 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 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 练一练　写出下列基态原子的电子排布式： O：_____________________________________________________； Ne：____________________________________________________； Na：____________________________________________________； Cl：____________________________________________________。 1s22s22p4 1s22s22p6 1s22s22p63s1 1s22s22p63s23p5 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 3．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。 2s 2p 3p 4s 4p 5s 4d 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 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：__________________________________________________。 1s22s22p63s23p64s1 1s22s22p63s23p63d14s2 1s22s22p63s23p63d54s1 1s22s22p63s23p63d104s1 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 2．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 3s1 3s23p5 3d64s2 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 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 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 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。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 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。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) [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。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 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) K L M N … 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f … 原子 轨道数 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 … 1 4 9 16   电子数 2 8 18 32 … 2×12 2×22 2×32 2×42 … 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 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。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 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。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) [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(　　) √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 2．下列说法错误的是(　　) A．ns电子的能量不一定高于(n－1)p电子的能量 B．基态6C的核外电子排布式违反了洪特规则 C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理 D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利不相容原理 √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 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 √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) [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： 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 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。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 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] 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 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 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 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   必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) [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]3d44s2 D．26Fe2+：[Ar]3d6 √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 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 √ √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 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__________。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) (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 ___________________________________________。 Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 1s22s22p63s23p63d104s2或1s22s22p63s23p63d104s24p6 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) [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。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) [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)　 14 4 1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4)　 18 2 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) (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)　 18 0 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) (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 2 4 3 题号 1 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) C．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 2 4 3 题号 1 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) A　[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。] 2 4 3 题号 1 2．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O B．它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4 C．它可与H2生成液态化合物 D．其基态原子轨道表示式为 2 3 题号 1 4 √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) 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 。] 2 3 题号 1 4 3．(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(　　) 2 3 题号 4 1 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) A．每个原子轨道里最多只能容纳2个电子 B．电子排在同一能级的不同轨道上时，总是优先单独占据一个轨道 C．每个电子层所具有的能级数与该电子层数不相等 D．若一个原子轨道里有2个电子，则其自旋状态相同 2 3 题号 4 1 √ √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) CD　[由题给的四种元素基态原子的轨道表示式可知，在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，A项正确；当电子排布在同一能级的不同轨道上时，总是优先单独占据一个轨道，即符合洪特规则，B项正确；任一电子层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该电子层数，C项错误；若一个原子轨道里有2个电子，则它们的自旋状态不同，D项错误。] 2 3 题号 4 1 4．回答下列问题： (1)基态Ge原子有________个未成对电子。 (2)镍元素基态原子的3d能级上的未成对电子数为________。 (3)基态Fe原子有________个未成对电子。 (4)基态K原子中，核外电子占据最高电子层的符号是__________，占据该电子层电子的电子云图为________。 (5)基态Cu原子的价电子轨道表示式为_______________________。 2 4 3 题号 1 2 2 4 N 球形 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　基态原子的核外电子排布(基础课) [解析]　(1)基态Ge原子价电子排布式为4s24p2，4p轨道有2个未成对电子。(2)Ni元素原子核外电子数为28，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，3d能级上的未成对电子数为2。(3)26号元素Fe基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，可知在3d上存在4个未成对电子。(4)K为19号元素，核外电子排布式为[Ar]4s1，占据的最高电子层为第4层，电子层符号为N，占据该电子层的电子为4s电子，电子云图为球形。(5)基态Cu原子价电子排布式为3d104s1，价电子轨道表示式为 。 2 4 3 题号 1 $$