1.1.2 构造原理与电子排布式-【精讲课】2024-2025学年高二化学同步教学优质课件（人教版2019选择性必修1）

第2课时 构造原理与电子排布式 电子云与原子轨道 第一章 第一节 原子结构 四川省双流棠湖中学 海棠化学备课组 核心素养学习目标 1.认识原子核外电子排布的构造原理，能够正确书写1~36号元素基态原子核外电子的排布； 2.认识核外电子的运动特点，知道电子的运动状态可以通过电子云和原子轨道来描述。 创设情境 夫琅禾费 太阳光谱是原子的吸收光谱，为什么是离散的谱线而不是连续的的呢？ 玻尔 假设被束缚在原子核外的电子的能量是量子化的，只能取一定数值，称为定态。而原子光谱的谱线是不同定态的电子发生跃迁产生的。 夫琅禾费线 思考者 任务一：认识构造原理与电子排布式 【阅读思考】结合教材p8，认识构造原理（核外电子的填充顺序）。 构造原理示意图 Q P O N M L K 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 2p 3p 4p 5p 6p 7p 3d 4d 5d 6d 4f 5f 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称为构造原理。 每一行对应一个能层 每个圆圈对应一个能级 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 一、分类概述 1s—2s—2p—3s—3p—4s—3d—4p—5s—4d—5p—6s—4f—5d—6p—7s—5f—6d 得 到 核 外 电 子 的 填 充 顺 序 构造原理中排布顺序的实质——各能级的能量高低顺序。按照这个顺序填充电子就得到一个基态原子的电子排布式。 构造原理示意图 任务一：认识构造原理与电子排布式 【阅读思考】结合教材p8，认识构造原理（核外电子的填充顺序）。 一、分类概述 任务一：认识构造原理与电子排布式 【思考填空】结合已有的基态原子电子排布式，完成下列填空。 1s1→1s2→1s22s1→1s22s2→1s22s22p1→1s22s22p2  氢　氦　　锂　　铍　　　 硼　　　 碳 能层 能级 该能级上容纳的电子数 部分元素基态原子的电子排布式 一、分类概述 任务一：认识构造原理与电子排布式 【思考填空】结合已有的基态原子电子排布式，完成下列填空。 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 K L M N O 17 氯 Cl 18 氩 Ar 19 钾 K 20 钙 Ca 21 钪 Sc 22 钛 Ti 部分元素基态原子的电子排布式 4s1 4s2 4s2 1s2 2s22p6 3s23p5 1s2 2s22p6 3s23p6 1s2 2s22p6 3s23p6 1s2 2s22p6 3s23p6 1s2 2s22p6 3s23p6 1s2 2s22p6 3s23p6 3d2 4s2 能级交错现象 3d1 填充顺序： 构造原理 书写顺序： 能层序数从低到高 能级交错 电子按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→3d→4s的顺序填充 源于光谱学事实 能级交错开始的元素K： 3p 4s 3d 任务一：认识构造原理与电子排布式 能量：4s＜3d 一、分类概述 任务一：认识构造原理与电子排布式 【思考填空】结合已有的基态原子电子排布式，完成下列填空。 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 K L M N O 23 钒 V 24 铬 Cr 25 锰 Mn 26 铁 Fe 27 钴 Co 28 镍 Ni 29 铜 Cu 30 锌 Zn 1s2 2s22p6 3s23p6 3d3 4s2 1s2 2s22p6 3s23p6 3d5 4s1 1s2 2s22p6 3s23p6 3d5 4s2 1s2 2s22p6 3s23p6 3d6 4s2 1s2 2s22p6 3s23p6 3d7 4s2 1s2 2s22p6 3s23p6 3d8 4s2 1s2 2s22p6 3s23p6 3d10 4s1 1s2 2s22p6 3s23p6 3d10 4s2 半充满 全充满为两个能量相对较低的稳定状态，不符合构造理论。是基于光谱学事实的 构造原理是被理想化的 部分元素基态原子的电子排布式 1~36号元素只有24 Cr和29Cu有半充满/全满情况 步骤一：先按构造原理从低到高排列 一、分类概述 任务一：认识构造原理与电子排布式 【归纳总结】电子排布式的书写步骤。 步骤二：考虑半满和全满状态，比如24号Cr和29号Cu 步骤三：书写时将同一能层的排在一起 一、分类概述 任务一：认识构造原理与电子排布式 【思考讨论】【问题1】按构造原理写出稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡和氮的基态原子的最外层电子排布；除氦外它们的通式是什么？ 1s2 1s22s22p6 1s22s22p63s23p6 1s22s22p63s23p63d104s24p6 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6 2 氦 He 10 氖 Ne 18 氩 Ar 36 氪 Kr 54 氙 Xe 86 氡 Rn 通式 ns2np6 任务一：认识构造原理与电子排布式 【问题2】电子排布式可简化，如钠的电子排布式可简化为[Ne]3s1（简化电子排布式）。 试问：上式方括号里的符号的意义是什么？请仿照钠原子的简化电子排布式，写出第8号元素氧、第14号元素硅和第29号元素铜的简化电子排布式。 该元素的上一周期的稀有气体元素符号 8 O [He]2s22p4 14 Si [Ne] 3s23p2 29 Cu [Ar] 3d104s1 11 Na 1s22s22p63s1 10 Ne 1s22s22p6 [Ne]3s1 电子排布式 简化电子排布式 上周期稀有气体 任务一：认识构造原理与电子排布式 【问题3】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）。 例如，Fe的简化电子排布式为[Ar]3d64s2，价层电子排布为3d64s2 。 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、Br的价层电子排布。 通常，元素周期表只给出价层电子排布 Na 3s1 ，Al 3s23p1 ，Cl 3s23p5 ， Mn 3d54s2、Br 4s24p5 任务一：认识构造原理与电子排布式 【问题3】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）。 Na 3s1 ，Al 3s23p1 ，Cl 3s23p5 ， Mn 3d54s2、Br 4s24p5 次外层 价层电子排布式 （1）主族元素原子最外层电子为价电子，价层电子排布式即最外层电子排布式。通式为 。 （2）副族元素次外层电子常常参与成键，其价电子层包括d能级（镧系和锕系除外）上的电子，通式为 ， 。 ns1~2或ns2np1~5 (n-1)d1~10ns1~2 但46号钯除外，钯为4d10 (1)构造原理是通过量子化学计算得到的新增电子填入能级的顺序 (2)前36号元素中有2种元素的基态原子电子排布不符合构造原理 (3)C原子的电子排布式不可能是1s22s12p3 × √ × 【评价训练】正误判断 任务一：认识能层与能级 可能是激发态C原子 2. 写出下列基态原子的核外电子排布式、简化电子排布式和价层电子排布。 (1)F：_____________________________； (2)S：_________________________________； (3)K：_______________________________； (4)Sc：______________________________________。 1s22s22p5　[He]2s22p5　2s22p5 1s22s22p63s23p4　[Ne]3s23p4　3s23p4 1s22s22p63s23p64s1　[Ar]4s1　4s1 1s22s22p63s23p63d14s2　[Ar]3d14s2　3d14s2 3.请写出K＋、S2－、Cu2＋的电子排布式。 K＋：1s22s22p63s23p6 S2－：1s22s22p63s23p6 Cu2＋：1s22s22p63s23p63d9 【评价训练】 任务一：认识能层与能级 宏观物体的运动 可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度；可以描画它们的运动轨迹。 微观电子的运动 相对于原子和电子的体积而言，电子运动空间很大 电子运动的速度很快，不能准确测出其位置与速度 【阅读思考】阅读教材p12，思考下列问题。 【问题1】微观电子的运动相对于宏观物体有什么特点？ 【问题2】概率密度是什么，公式为？ 【问题3】如何形象化地描述概率密度？ 任务二：认识电子云与原子轨道 【问题2】概率密度是什么，公式为？ 任务二：认识电子云与原子轨道 1.概率密度 量子力学指出，一定空间运动状态的电子在核外空间各处出现的概率不同 概率密度(ρ)：ρ＝ (P：电子在某处出现的概率，V：该处的体积) 氢原子的1s电子在原子核外出现的概率密度分布图 氢原子只有一个电子，那么图中小点是什么？ 【问题3】如何形象化地描述概率密度？ 任务二：认识电子云与原子轨道 2.电子云 (1)定义：一定空间运动状态的电子在核外空间的概率密度分布的形象化描述 (2)含义：用单位体积内小点的疏密程度表示电子在原子核外出现的概率大小， 小点越密，表示概率密度越大。 小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述 氢原子的1s电子在原子核外出现的概率密度分布图 氢原子只有一个电子，那么图中小点是什么？ 【问题3】如何形象化地描述概率密度？ 任务二：认识电子云与原子轨道 2.电子云 概率P=90%的空间圈出（立体的） 难绘制 使用不便 电子云轮廓图，也叫原子轨道图 提醒：关于电子云图的理解 1．电子云区域中小点密度越大，表示电子出现的概率密度越大。 2．电子云图中的小点并不代表电子，小点的数目也不代表电子真实出现的次数。 3．离原子核越近的空间电子出现的概率密度越大；电子云的外围形状具有不规则性。 任务二：认识电子云与原子轨道 2.电子云 (3)形状： s电子云 球形 —— 只有一种空间伸展方向 p电子云 哑铃形 —— 有三种空间伸展方向， 分别相对于x、y、z轴对称 相互垂直 【阅读思考】阅读教材p13-14，思考下列问题。 【问题1】原子轨道的概念是什么？ 【问题2】各原子轨道的形状是什么？ 【问题3】各能级所含有的原子轨道数目是多少？ 任务二：认识电子云与原子轨道 3.原子轨道 (1)概念：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。 (2)形状： ②p电子的原子轨道呈哑铃形 ①s电子的原子轨道呈球形 能层越高，s电子的电子云轮廓图半径越大 能层 能级 原子 轨道数 原子轨道符号 电子云轮廓图 形状 取向 K 1s —— L 2s —— 2p M 3s —— 3p 3d —— —— —— N 4s —— 4p 4d —— —— —— 4f —— —— —— 1 3 1 1 3 5 1 3 5 7 1s 2s 2px、2py、2pz 3s 4s 3px、3py、3pz 4px、4py、4pz 球形 球形 球形 球形 哑铃形 哑铃形 哑铃形 相互垂直 相互垂直 相互垂直 电子云 原子轨道 任务二：认识电子云与原子轨道 【问题3】各能级所含有的原子轨道数目是多少？ 1.正误判断 (1)电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定轨道上高速旋转 (2)H原子基态电子概率密度分布图中，小点疏密程度表示电子的多少 (3)Li原子的最外层电子只能在2s轨道轮廓内部运动 (4)1s、2s、3s轨道都为球形，半径逐渐增大 (5)所有p能级都有3个相互垂直的p轨道，所有p轨道都是哑铃形 × √ × × √ 任务二：认识电子云与原子轨道 【评价训练】 2.以下关于电子、电子云和电子云轮廓图的说法正确的是 A.电子只能出现在电子云轮廓图范围内 B.2s电子云比1s电子云密集 C.2s电子不会出现在1s的电子云轮廓图中 D.无论2p、3p还是4p都有3个相互垂直的电子云 √ 任务二：认识电子云与原子轨道 【评价训练】 本课结束 今日作业 第一章 第一节 第2课时构造原理与电子排布式 电子云与原子轨道 FormatFactory : www.pcfreetime.com $$