2.1 原子核外电子的运动 第2课时（教学课件） 化学苏教版选择性必修2

专题2 原子结构与元素性质 第一单元 原子核外电子的运动 第2课时 原子核外电子的排布 苏教版2019选择性必修2 原子光谱的性质 2 原子核外电子排布的原理 1 知识导航 知识导航 明·学习目标 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； 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。 引·新课导入 电子入住原子公寓楼 原子核相当于房东 电子相当于租客 电子层相当于公寓楼的不同楼层 能级相当于每层楼的不同房型 轨道相当于每个房型里具体的房间数 能量相当于房租 那应该如何安排房间呢？应该遵循怎样的入住规则呢？ 我们今天来介绍三位“管理员” 01 原子核外电子排布的原理 探·知识奥秘 一、原子核外电子排布的原理 原子核外电子运动状态的描述涉及电子层、原子轨道和电子自旋。 科学家经过研究发现，电子是按顺序填充的，填满一个能级之后再填下一个能级，这种规律称为构造原理。 原子核外电子的排布遵循构造原理的三大内容（三位管理员）： （1）能量最低原理 （3）洪特规则 （2）泡利不相容原理 探·知识奥秘 1.能量最低原理 一、原子核外电子排布的原理 原子核外电子先占据能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，这样使整个原子处于能量最低的状态，从而满足能量最低原理。 每一行对应一个电子层 每一个小圈表示一个能级 各圆圈间连接线的方向表示电子填入能级的顺序 构造原理中的能级顺序，其实质是各能级能量由低到高的顺序。绝大多数原子核外电子的填充顺序符合构造原理中的能级顺序。 （1）含义 探·知识奥秘 一、原子核外电子排布的原理 7 6 5 4 3 2 1 4f 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 2p 3p 4p 5p 6p 7p 6d 5d 4d 3d 5f 核 外 电 子 填 充 顺 序 图 构造原理： 1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p； 规律 5s 4d 5p; 6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d 7p 探·知识奥秘 一、原子核外电子排布的原理 ①相同电子层的不同能级的能量高低顺序 ： ②英文字母相同的不同能级的能量高低顺序： ③不同层不同能级可由下面的公式得出: ns＜np＜nd＜nf 1s＜2s＜3s＜4s；2p＜3p＜4p; 3d＜4d ns＜(n-2)f＜(n-1)d＜np (n为电子层序数) 存在着能级交错 能级交错是指电子层数较大的某些轨道的能量反而低于电子层数较少的某些轨道能量的现象。从第4电子层开始出现此现象。 如：E4s<E3d，E5s<E4d，E6s<E4f<E5d。 （2）各轨道能量高低顺序总结 探·知识奥秘 一、原子核外电子排布的原理 根据核外电子在能层中的排布规律，画出Ar的原子结构示意图。 +18 2 8 8 电子层 K L M N 最多电子数 2 8 18 32 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 填充电子数 2 2 6 2 6 核外电子在能级中的排布顺序： 电子首先填入能量最低的能级，直至将该能级填满，再填下一能级，以此类推…… 思考与讨论 探·知识奥秘 一、原子核外电子排布的原理 （1）定义：用核外电子分布的能级及各能级上的电子数来表示电子排布的式子。 n s x 电子层序数 能级符号 能级上填充的电子数 （2）表示方法： 氢 H 钠 Na 铝 Al 1s22s22p63s1 1s22s22p63s23p1 1s1 例：基态原子电子排布式 2.电子排布式 一、原子核外电子排布的原理 探·知识奥秘 ①在书写电子排布式时，电子层序数小的能级要写在左边，不能按填充顺序写。 ②充入电子时按构造原理，而书写时按电子层次序！ ③如不特别注明，原子的电子排布式和轨道表示式都是表示基态原子的电子排布。 注 意 思考与讨论 试书写26Fe原子的核外电子排布式 1s2 2s22p6 3s23p63d6 4s2 1s2 2s22p6 3s23p64s2 3d6 一、原子核外电子排布的原理 探·知识奥秘 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。 [Ne]3s1 写出第8号元素氧、第14号元素硅和第26号元素铁的简化电子排布式 如：Na的简化电子排布： [He]2s22p4 [Ne]3s23p2 [Ar]3d64s2 O： Si： Fe： （3）原子的简化电子排布 Na元素前一个周期的惰性气体电子排布结构 思考与讨论 一、原子核外电子排布的原理 探·知识奥秘 3.泡利不相容原理 （1）含义：每个原子轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子。 每一种运动状态的电子只有一个(用“↑↓”表示)。 由于每一个原子轨道包括两种运动状态，所以每一个原子轨道最多只能容纳两个自旋方向相反的电子。 2S2的电子排布图 奥地利科学家 一、原子核外电子排布的原理 探·知识奥秘 轨道表示式又称电子排布图,即将每一个原子轨道用一个方框表示,在方框内标明基态原子核外电子分布的式子，是表述电子排布的一种图式。 （2）轨道表示式 ↑↓ 1s 2s 2p 3s ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 1s22s22p63s1 Na 方框(也可用圆圈)表示原子轨道 能量相同的原子轨道的方框相连 例：写出以下基态原子可能的轨道表示式 ↑↓ 1s He ↑ 1s H ↓ 1s 或 ↑↑ 1s 错，违背了泡利不相容原理 一、原子核外电子排布的原理 探·知识奥秘 4.洪特规则 （1）含义：对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同。 如C ：1s2 2s22p2 √ 相对稳定的状态 全充满：p6、d10、f14 半充满:p3、d5、f7 全空:p0、d0、f0 （2）特例：能量相同的原子轨道在全满、半满和全空条件时，体系能量较低，原子较稳定。 一、原子核外电子排布的原理 探·知识奥秘 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ 洪特规则 泡利原理 能量最低原理 1s 2s 2p 3p 3d 3s 4s 铁原子的电子排布图 一、原子核外电子排布的原理 探·知识奥秘 在化学反应中，一般是原子的外围电子发生变化。所以，描述原子核外电子排布时，也可以仅写出原子的外围电子排布式（价层电子排布式）。 （1）对于主族元素和零族元素来说，价电子就是最外层电子 （2）对于副族和第VIII族元素来说，价电子除最外层电子外，还可能包括次外层电子 11Na 13Al 25Mn 35Br 18Ar 26Fe 29Cu 3d104s1 3d5 4s2 3d64s2 4s24p5 3s1 3s2 3p1 3s23p6 Cu的价层电子的轨道表示式： 3d 4s ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 5.价电子排布式 1．一个电子排布为1s22s22p63s23p1的元素最可能的价态是(　　) 析·典型范例 C A．+1 B．+2 C．+3 D．-1 2．构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是 各能级能量高低，若以E 表示某能级的能量，下列能量大小顺序中正确的是 （ ） 析·典型范例 A A.E(3s)＞E(2s)＞E(1s) B.E(3s)＞E(3p)＞E(3d) C.E(4f)＞E(4s)＞E(3d) D.E(5s)＞E(4s)＞E(4f) 析·典型范例 3．基态碳原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是（ ） C A B C D 02 原子光谱 探·知识奥秘 二、原子光谱 在通常情况下，原子核外电子的排布总是使整个原子处于能量最低的状态。 基态原子吸收能量，其中的电子会发生跃迁，由于电子跃迁，原子处于比基态能量高的状态，形成激发态原子。 不同原子的电子发生跃迁时可以吸收不同的光，用光谱仪可以摄取各种原子吸收光谱。 锂、氦、汞的吸收光谱 1.吸收光谱 探·知识奥秘 2.发射光谱 二、原子光谱 当电子从较高能量的状态跃迁至较低能量的状态，乃至基态时，会释放能量。 光是电子跃迁释放能量的重要形式之一。 不同原子的电子发生跃迁时可以发射不同的光，用光谱仪可以摄取各种原子的发射光谱。 锂、氦、汞的发射光谱 探·知识奥秘 3.原子光谱 二、原子光谱 各种原子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。 原子光谱的应用 不同元素的焰色试验 烟火表演 物理变化 激光秀 析·典型范例 4．当镁原子由1s22s22p63s2 →1s22s22p63p2时，以下说法正确的是(　　) A．镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量 B．镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量 C．镁原子由基态转化成激发态，这一过程中释放能量 D．镁原子由激发态转化成基态，这一过程中吸收能量 A 5．关于光谱分析，下列说法错误的(　　) A.光谱分析的依据是每种元素都有其独特的 特征谱线 B.光谱分析不能用连续光谱 C.光谱分析既可以用发射谱也可以用吸收光谱 D.分析月亮的光谱可得知月球的化学组成 析·典型范例 D 第一单元 原子核外电子的运动 第2课时 原子核外电子排布的原理 原子光谱 能量最低原理 泡利不相容原理 洪特规则 吸收光谱 发射光谱 原子光谱及应用 理·核心要点 A. Al 1s22s22p63s23p1 B. O2- 1s22s22p6 C. Na+ 1s22s22p6 D. Si 1s22s22p2 1．下列各原子或离子的电子排布式错误的是(　　) 练·技能实战 D 2．下列3d能级的电子排布图正确的是(　　) 练·技能实战 B 3．下列对电子排布式或轨道表示式书写的评价正确的是(　　) 练·技能实战 C 感谢 您的聆听 THANKS 苏教版2019选择性必修2 选项 电子排布式或轨道表示式 评价 A O原子的轨道表示式： 错误；违反泡利不相容原理 B N原子的轨道表示式： 错误；违反洪特规则 C Ca原子的电子排布式： 1s22s22p63s23p63d2 错误；违反能量最低原理 D Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6 错误；违反能量最低原理 $