1.2 原子结构与元素周期表 第1课时（教学课件）化学鲁科版选择性必修2

第一章 原子结构与元素性质 第二节　 原子结构与元素周期表 课时1 基态原子的核外电子排 鲁科版选择性必修2 基态原子的核外电子排布规律 1 知识导航 基态原子的核外电子排布表示方法 2 19 ~ 36 号元素基态原子的核外电子排布 3 知识导航 重点：核外电子排布的原则、核外电子排布表示方法 难点：核外电子排布式和轨道表示式的书写。 1.了解原子核外电子排布的构造原理，认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则，能用以上规则解释1～36号元素基态原子的核外电子排布。 明·教学目标 教学模型：问题驱动→概念建构→应用迁移 2.结合基态原子的核外电子排布规律及核外电子排布的原则，会书写1～36号元素基态原子的核外电子排布式和价电子排布式。 思考：为什么第一层最多只能容纳２个电子，第二层最多只能容纳８个电子？ 引·新课导入 １一１８号元素的原子结构示意图 问题驱动 复习导入 01 基态原子的核外电子排布规律 探·知识奥秘 一、基态原子的核外电子排布规律 联想 · 质疑 为什么第一层最多只能容纳２个电子，第二层最多只能容纳８个电子？ 原子核外第三、四、五层及其他电子层最多容纳的电子数分别是多少？原子核外电子的排布与原子轨道有什么关系？ 探·知识奥秘 联想 · 质疑 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规律 研究发现，原子中的核外电子按照一定规律分布在各原子轨道上。 ⑴核外电子的分层排布规律 能量规律 核外电子总是尽可能先排布在能量最低的电子层上 然后由内向外依次排布在能量较高的电子层上 数量规律 每层最多容纳2n2个电子 最外层不能超过8个电子(第一层为最外层时不超过2个) 次外层不能超过18个电子 探·知识奥秘 活动 · 探究 请根据有关原子轨道的知识猜想 1~18 号元素基态原子的核外电子排布情况，并尝试推测基态原子的核外电子排布规律 一、基态原子的核外电子排布规律 不同的电子层，其能量是不同的 H K L M 1 2S 2P 3d 2s 3S 3P 1 电子层 能级 +1 1 氢原子的原子轨道有 1s、2s、2px、2py、2pz 等，其核外的唯一电子在基态时只能处在能量最低的 1s 原子轨道上 探·知识奥秘 活动 · 探究 一、基态原子的核外电子排布规律 Na K L M 2 2S 2P 3d 2s 8 1 3S 3P 2 2 2 2 2 1 电子层 能级 在多电子的原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，据此把它们分为能级。 同能层和同能级：2px＝2py＝2pz 同能层不同能级：2s＜2p 探·知识奥秘 一、基态原子的核外电子排布规律 活动 · 探究 1.基态原子的核外电子排布规律 ⑵能量最低原理 ①基态原子核外电子总是尽可能先排布在能量最低的轨道上，然后由里及外依次排布在能量较高的轨道上。 ②也可以说，核外电子遵循的排布规则使整个原子的能量处于最低状态。 1s 2s 2p 3s 3p 2 6 3d K L M 探·知识奥秘 一、基态原子的核外电子排布规律 活动 · 探究 结合H、He的原子结构示意图可知，电子首先填入能量最低的1s能级，直至将该能级填满。 基态氢原子的电子排布式为 1s1 基态氦原子的电子排布式为 1s2 氦原子有两个电子，按照能量最低原理，这两个电子电子排布的两种状态 He 1s 或： He 1s 或： He 1s 探·知识奥秘 斯特恩-盖拉赫实验 一、基态原子的核外电子排布规律 活动 · 探究 在斯特恩-盖拉赫实验中发现了银原子束经过不均匀磁场，产生了偏转，并最终在屏幕垂直方向上，形成了两个上下对称的非连续分布。至此，所有的粒子从理论上就都有了——自旋。 探·知识奥秘 一、基态原子的核外电子排布规律 活动 · 探究 电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭头( “↑”“↓” )表示自旋相反的电子。 电子除了空间运动状态外，还存在一种运动状态叫自旋 探·知识奥秘 一、基态原子的核外电子排布规律 活动 · 探究 1.基态原子的核外电子排布规律 ⑶泡利不相容原理 一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且这两 个电子的自旋状态不同。 He 1s 或： He 1s 或： He 1s 探·知识奥秘 一、基态原子的核外电子排布规律 活动 · 探究 基态氢原子的电子排布式为 1s1 基态氦原子的电子排布式为 1s2 ↑ 1s H ↓ 1s H 或 ↑↓ 1s He 探·知识奥秘 一、基态原子的核外电子排布规律 活动 · 探究 1s22s22p1 B 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s 2p 泡利不相容原理 同一个原子轨道: 只有一个电子 电子对 自旋方向相反的一对电子 单电子 探·知识奥秘 一、基态原子的核外电子排布规律 交流 · 研讨 K L 2 2S 2P 2s 6 2 2 2 1s22s22p2  由于三个p轨道的能量完全一样，那么，你认为p轨道上的两个电子应当采取以下排布方式中的哪种方式呢? 根据能量最低原理和泡利不相容原理，可以推断基态碳原子的核外电子排布式。 其他排布方式 探·知识奥秘 交流 · 研讨 洪特根据大量光谱实验数据，在1925年总结出了规律。 一、基态原子的核外电子排布规律 探·知识奥秘 一、基态原子的核外电子排布规律 交流 · 研讨 1.基态原子的核外电子排布规律 ⑷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，将尽可能分占不同的原子轨道并且自旋状态相同。 1s22s22p2  探·知识奥秘 一、基态原子的核外电子排布规律 交流 · 研讨 1.基态原子的核外电子排布规律 ①基态原子的核外电子在原子轨道上排布，要遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。 ②能量最低原理可 叙述为：在不违背泡利不相容原理的前提下，核外电子在各个原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量最低。 P K L M 2 2S 2P 3d 2s 8 5 3S 3P 2 2 2 2 2 2 +15 2 8 5 1 1 1 1s22s22p63s23p3 电子排布式 轨道表示式 02 基态原子的核外电子排布表示方法 探·知识奥秘 二、基态原子的核外电子排布表示方法 电子排布式与轨道表示式 轨道表示式用方框（或小圆圈、短线）表示一个原子轨道，用箭头“↑”或“↓”来 区别自旋状态不同的电子，如基态锂原子的轨道表示式为 。 电子排布式是表示原子核外电子排布的一种方式。在 ns、np、nd 等各能级符号的右 上角用数字表示出该能级中的电子数目，如基态锂原子的电子排布式为 1s 2 2s 1 。 探·知识奥秘 1.电子排布式 二、基态原子的核外电子排布表示方法 电子排布式是表示原子核外电子排布的一种方式。在 ns、np、nd 等各能级符号的右 上角用数字表示出该能级中的电子数目。 Na:1s22s22p63s1 电子层数 能级 能级上容纳的电子数 电子填满了一个能级，开始填入下一个能级。 1s22s22p63s23p5 锂 1s22s1 氯 活动 · 探究 探·知识奥秘 二、基态原子的核外电子排布表示方法 电子层(n) 1 2 3 4 … 符号 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 … 最多容纳的电子数 每个能级 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 … 每个电子层 2 8 18 32 … 能量 K<L<M<N<… 1.电子排布式 活动 · 探究 探·知识奥秘 二、基态原子的核外电子排布表示方法 活动 · 探究 基态锂原子的电子排布式为 1s22s1 基态铍原子的电子排布式为 1s22s2 对于Li和Be，当1s能级填满之后，电子优先填入能量较低的2s能级，直至填满。 探·知识奥秘 一、基态原子的核外电子排布规律 活动 · 探究 对于B至Ne元素，在1s、2s能级填满后，电子填入 2p能级，直至2p能级填满。 1s22s22p1 1s22s22p2  1s22s22p3 1s22s22p4 1s22s22p5 1s22s22p6 析·典型范例 一、基态原子的核外电子排布规律 【例1】写出11至18号元素的电子排布式 Na Mg Al Si P S Cl Ar 1s22s22p63s1 1s22s22p63s2 1s22s22p63s23p1 1s22s22p63s23p2 1s22s22p63s23p3 1s22s22p63s23p4 1s22s22p63s23p5 1s22s22p63s23p6 Ne 1s22s22p6 [Ne]3s1 1s22s22p63s1 简化 [Ne]3s23p5 表示内层电子已经达到稀有气体结构的部分 简化电子排布式 探·知识奥秘 电子排布式可简化表示为稀有气体加外层电子的形式，如 Li、Al 的电子排布式可分别表示为[He]2s1、[Ne]3s23p1。 2.简化电子排布式 二、基态原子的核外电子排布表示方法 交流 · 研讨 需要强调的是，原子中的核外电子是不可区分的，实际上人们并不能确定哪个电子排布在哪个原子轨道上。 给出核外电子排入各原子轨道的顺序及探讨基态原子的核外电子排布，仅仅是为了给学习和研究提供方便。 探·知识奥秘 3.轨道表示式 二、基态原子的核外电子排布表示方法 活动 · 探究 轨道表示式用方框（或小圆圈、短线）表示一个原子轨道，用箭头“↑”或“↓”来 区别自旋状态不同的电子。 1s22s22p2  方框表示原子轨道 箭头表示电子 泡利不相容原理 洪特规则 探·知识奥秘 二、基态原子的核外电子排布表示方法 活动 · 探究 基态锂原子的电子排布式为 1s22s1 基态铍原子的电子排布式为 1s22s2 对于Li和Be，当1s能级填满之后，电子优先填入能量较低的2s能级，直至填满。 Be 1s ↑↓ ↑↓ 2s Li 1s ↑↓ ↑ 2s 探·知识奥秘 二、基态原子的核外电子排布表示方法 活动 · 探究 对于B，在1s、2s能级填满后，电子填入 2p能级，直至2p能级填满。 1s22s22p1 B 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s 2p 2 1 B 原子中: 有 对电子对，有 个单电子。 有 种空间运动状态，有 种运动状态不同的电子。 3 5 轨道数 电子数 析·典型范例 【例2】请写出以下元素原子的轨道表示式 二、基态原子的核外电子排布表示方法 1s ↑ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 2s 2p N 1s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 2s 2p O 1s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 2s 2p F 析·典型范例 【例3】分别写出1～18号元素基态原子的电子排布式和轨道表示式 二、基态原子的核外电子排布表示方法 析·典型范例 二、基态原子的核外电子排布表示方法 【例3】分别写出1～18号元素基态原子的电子排布式和轨道表示式 03 19~36 号元素基态原子的核外电子排布 探·知识奥秘 按照前面介绍的原则和方法，请你尝试写出19~36号元素K~Kr的原子的核外电子排布式。 三、19~36 号元素基态原子的核外电子排布 活动 · 探究 能层 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 1 K：1s22s22p63s23p64s1 探·知识奥秘 1.构造原理 活动 · 探究 三、19~36 号元素基态原子的核外电子排布 基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序如图 1-2-4 所示，它表示随着原子序数的递增，基态原子的“外层电子”按照箭头的方向依次排布在各原子轨道上：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……这一规律称为构造原理。 即只有原子最外层电 子在原子轨道上填充时才出现先填 ns 轨道再填 (n-1) d 轨道。但这一顺序并不代表电子填充后在原子中各原子轨道的能级高低顺序。 探·知识奥秘 1.构造原理 活动 · 探究 三、19~36 号元素基态原子的核外电子排布 从第三能层开始，不同能层的能级出现“能级交错”现象 电子填充是按3p→4s→3d的顺序 而不是按3p→3d→4s的顺序 探·知识奥秘 1.构造原理 活动 · 探究 三、19~36 号元素基态原子的核外电子排布 充入电子时按构造原理，而书写时按能层次序！ Fe： 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 能级交错 书写顺序:1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p、4d、4f、5s…… 电子填充顺序(构造原理):1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s…… 探·知识奥秘 2.19~36 号元素基态原子的核外电子排布 活动 · 探究 三、19~36 号元素基态原子的核外电子排布 K：1s22s22p63s23p64s1、 Ca：1s22s22p63s23p64s2 Sc：1s22s22p63s23p63d14s2、 Ti：1s22s22p63s23p63d24s2、V：1s22s22p63s23p63d34s2、 Cr：1s22s22p63s23p63d54s1、 Mn：1s22s22p63s23p63d54s2、 Fe：1s22s22p63s23p63d64s2、Co：1s22s22p63s23p63d74s2、 Ni：1s22s22p63s23p63d84s2、Cu：1s22s22p63s23p63d104s1、 Zn：1s22s22p63s23p63d104s2、Ga：1s22s22p63s23p63d104s24p1、 Ge：1s22s22p63s23p63d104s24p2、As：1s22s22p63s23p63d104s24p3 Se：1s22s22p63s23p63d104s24p4、Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5、 Kr：1s22s22p63s23p63d104s24p6。 Cr：1s22s22p63s23p63d44s2、 Cu：1s22s22p63s23p63d94s2、 探·知识奥秘 联想 · 质疑 在书写 19~36 号元素基态原子的电子排布式时，你可能会将基态铬原子和基态铜原子的核外电子排布式分别写为： 三、19~36 号元素基态原子的核外电子排布 但实际情况并非如此，这两种基态原子的电子排布式分别为： 探·知识奥秘 活动 · 探究 三、19~36 号元素基态原子的核外电子排布 3.洪特规则特例 洪特通过分析光谱实验的结果指出，能量相同的原子轨道在全充满 （如 d10）、半充满（如 d5 ）和全空（如 d0 ）状态时，体系的能量较低。 全充满：p6、d10、f14 体系能量较低，原子较稳定 半充满：p3、d5、f7 全空：p0、d0、f0 1s22s22p63s23p63d54s1 铬 3d54s1 1s22s22p63s23p63d104s1 铜 3d104s1 理·核心要点 基态原子的核外电子排布 基态原子的核外电子排布规律 基态原子的核外电子排布表示方法 19 ~ 36 号元素基态原子的核外电子排布 核外电子排布规律 能量最低原理 电子排布式 简化电子排布 轨道表示式 构造原理 19~36 号元素基态原子的核外电子排布 洪特规则特例 泡利不相容原理 洪特规则 练·技能实战 1,根据构造原理试写出下列基态原子的电子排布式和简化电子排布式 ①33As：______________________，_____________。 ②35Br：______________________，______________。 1s22s22p63s23p63d104s24p3　 [Ar]3d104s24p3 1s22s22p63s23p63d104s24p5　 [Ar]3d104s24p5 2,请写出K+、S2-、 29Cu2+ 离子的电子排布式？ K+ ：1s22s22p63s23p6 S2- ：1s22s22p63s23p6 Cu2+ ：1s22s22p63s23p63d9 练·技能实战 3.下列原子的轨道表示式中，符合洪特规则的是( ) A. B. C. D. C 4.下列有关化学用语中不能体现氮原子核外电子能量有差异的是( ) A. B. C. D.1s22s22p3 A 练·技能实战 5,写出15P、25Mn的轨道表示式，并按要求填空。 15P： 有 对电子对，有 个单电子。 25Mn： ___________________________________________________________________， 有 种空间运动状态，有 个单电子，属于半充满。 6 3 15 5 感谢 您的聆听 THANKS https://www.zxxk.com/user/13354804 鲁科版选择性必修2 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $