1.1.2构造原理与电子排布式 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第一节 原子结构 第一章 原子结构和性质 第二课时 构造原理与电子排布式 ？疑问 原子的核外电子一定是按能层次序排布吗？ 填满一个能层再开始下一个能层吗？？ 为什么钾原子的排布不是2、8、9；而是2、8、8、1呢？核外电子排布规律是什么呢？元素核外电子在能级中如何排布？怎么表示？ 1.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称为构造原理。(课本P8) 【任务四】构造原理 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 7s 7p K L M N O P Q 构造原理示意图 构造原理示意图 电子填充顺序： 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p …… 记住它？ 52% 45% 39% 70% 2.能级交错 构造原理告诉我们，随核电荷数递增,电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层,如电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→3d→4s的顺序填充的,这种现象被称为能级交错。 源于光谱学事实 5 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 能量相近的能级划为一组,称为能级组 第一能级组 第二能级组 第三能级组 第四能级组 第五能级组 第六能级组 第七能级组 能级组记忆方法 从第四能层开始，该能层的ns与np能级之间插入了(n-1)层的d能级，第六能层开始还插入(n-2)f。 ns <(n-2)f < (n-1)d <np 3.构造原理的例外 构造原理是基于原子光谱实验事实，对绝大多数元素的基态原子核外电子排布的归纳和总结，是一个经验规律。既然是经验规律，就会有例外。 1s22s22p63s23p63d54s1 1s22s22p63s23p63d104s1 Cr Cu 例如某些过渡元素，如Cu、Cr电子排布式不是遵循构造原理 （并不是按低能级填充满以后在填充下一能级） 构造原理与电子能量的关系： 3d和4s的能量高低顺序不是一成不变的。4d 和 5s 、5d 和 6s 的情况与此类似。事实 上，不同原子的原子轨道能级能量顺序不尽相同，并不存在一个普遍适用的能级能量顺序。因此，决定基 态原子核外电子排布的是原子体系的总能量而不是能 级能量的高低。 1.核外电子排布式：将能级上所容纳的电子数标在该能级符号右上角，并按照能层从左到右的顺序排列的式子叫电子排布式。 如氮原子的电子排布式为 能级 电子数 【任务五】电子排布式——（化学表征） 小结：核外电子排布式书写规则： 如Fe 一般按照构造原理写出的电子排布式为基态原子的电子排布式 1.顺序：按照构造原理写出填充顺序 2.填充：按照构造原理顺序依次填充 3.书写：按能层顺序书写 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 3d4 4s2 × 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 3d9 4s2 × 3d10 4s1 1s2 2s22p6 3s23p6 3d10 4s2 不符合构造原理 练习：继续写出24～30号元素的基态原子电子在能级中的排布 半充满或全充满是能量较低的稳定结构 当p、d、f 能级处于全空、全充满p6、d10、f14 或半充满状态p3、d5、f7 时，能量相对较低，原子结构较稳定。 全满、半满 Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 半充满结构，能量更低更稳定 全充满结构，能量更低更稳定 理想 模型 构造原理是一个理想模型，具有一定的局限性，对于个别过渡元素并不适用 课标要求：熟练掌握1—36号基态原子的电子排布式 12 思考：电子排布式可以简化，如钠的电子排布式可简化为[Ne]3s1。试问:上式方括号里的符号的意义是什么？请仿造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。 Na：1s22s22p63s1 [Ne]3s1 简化为 表示钠的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同 简化电子排布式方括号里的符号表示内层电子已达到稀有气体结构的部分 O：1s22s22p4 简化为 [He]2s22p4 Si：1s22s22p63s23p2 Cu：1s22s22p63s23p63d104s1 [Ne]3s23p2 [Ar]3d104s1 【活动1】写出8O、14Si、29Cu、35Br的简化电子排布式 O: [He]2s22p4 Si: [Ne]3s23p2 Cu: [Ar]3d104s1 Br: [Ar]3d104s24p5 2、简化电子排布式 表示方法：[稀有气体]+剩余电子的排布式 例如：Na的电子排布式可简化为[Ne]3s1 【任务五】电子排布式——（化学表征） 3.价层电子排布式 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)。通常元素周期表只给出价层电子排布。 Si 1s22s22p63s23p2 [Ne] 3s23p2 P 1s22s22p63s23p3 [Ne] 3s23p3 K 1s22s22p63s23p64s1 [Ar] 4s1 Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 [Ar] 3d54s1 Zn 1s22s22p63s23p63d104s2 [Ar] 3d104s2 3s23p2 3s23p3 4s1 3d54s1 3d104s2 规律：价层电子排布式即省略简化电子排布式的稀有气体部分。 思考与讨论：元素周期表只给出价层电子排布，请同学们查看元素周期表，对于主族元素或零族元素，价层电子和最外层电子有什么关系？ ①对于主族元素或零族元素，最外层电子均为价电子，故价电子排布式为最外层电子排布式。 ②对于过渡元素（21号-30号），价电子为3d和4s两个能级的电子，故价电子排布式3dx4sy。(x=1~10;y=1或2） 规律：价层电子排布式即省略简化电子排布式的稀有气体部分。 价电子的位置： 1）主族、零族元素：最外层电子。 Cl的价层电子排布式：3s23p5 2）副族和第VIII族元素： 价电子除最外层电子外，还可能包括次外层电子 Cr的价层电子排布式为3d54s1 4.离子的电子排布式——书写步骤 (1)判断该原子变成离子时会得到或失去的电子数。 (2)阴离子：原子得到电子形成阴离子，则得到的电子填充在最外一个能层的某一个能级上。 (3)阳离子：原子失去电子时，总是从最外的能层失去电子，即失去电子的顺序是由外向里。一般来说，主族元素只失去它们的最外层电子，而副族和Ⅷ族元素可能还会进一步向里失去内层电子。 Cl 1s22s22p63s23p5 Cl－ 1s22s22p63s23p6 Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 Fe2+ 1s22s22p63s23p63d6 Fe3+ 1s22s22p63s23p63d5 【思考】为什么Fe3+ 更稳定， Fe2+性质活泼？ 17 【练习】请写出K+、S2-、 Cu2+ 离子的电子排布式？ K+ ：1s22s22p63s23p6 S2- ：1s22s22p63s23p6 Cu2+ ：1s22s22p63s23p63d9 1.(1)[2020·天津，13(1)]Fe、Co、Ni在周期表中的位置为_______________，基态Fe原子的电子排布式为________________________________。 第四周期第Ⅷ族 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (2)[2018·江苏，21A(2)]Fe2＋基态核外电子排布式为 ___________________________。 [Ar]3d6(或1s22s22p6 3s23p63d6) 看真题、明高考 (4)[2017·全国卷Ⅲ，35(1)节选]Co基态原子核外电子排布式为 ________________________________。 1s22s22p6 3s23p63d74s2(或[Ar]3d74s2) (5)[(2017·江苏，21A(1)]Fe3＋基态核外电子排布式为___________________________。 [Ar]3d5(或1s22s22p6 3s23p63d5) (6)[2016·全国卷Ⅲ，37(1)]写出基态As原子的核外电子排布式：________________________________________。 1s22s2 2p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3) 大学知识拓展：能级交错现象的原因——屏蔽效应、钻穿效应 大学知识拓展：能级交错现象的原因——屏蔽效应 例：第二层电子能量与原子核对其吸引力以及第一层电子对其排斥力相对大小有关。 从电子云轮廓图我们可以发现：4S能级的电子也可能出现在能量低的能级。 4S电子可以出现在4个S能级，主要出现在4是能级 3P电子可以出现在2p能级 大学知识拓展：能级交错现象的原因——钻穿效应 $$