1.1.1 原子结构第1课时 课件 -2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

第一节 原子结构 第一章　原子结构与性质 第1课时 能层与能级、基态与激发态、构造原理 1 钠 1.请以Na原子为例，谈谈你对原子结构的认识 钠的原子结构示意图 原子的组成和结构 原子 核外电子 → 带负电 原子核 质子 中子 → 带正电 → 不带电 不带电 决定元素性质的主要因素： 最外层电子数 知识回顾 2、核外电子运动特点和排布规律 离核越远的电子，能量 。 核外电子是________排布的 越高 分层 不同的电子层，其能量不同 能层 决定元素的化学性质的最主要因素是——原子的最外层电子数。因此在化学学习中，我们会特别关注核外电子的运动规律和排布方式。利用原子结构示意图能形象地表示原子结构的特点、特别是核外电子的排布。对于Na原子：核外电子按照离核由近到远，分为三层，分别填充2、8、1个电子。既然我们不能直接观察原子结构，那么，提出核外电子在电子层”分层排布“的实验依据是什么？——原子光谱 能层 一 二 三 四 五 六 七 符号 最多电子数 能量 K L M N O P Q 2 8 18 32 50 72 98 一、能层与能级 E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q) 每层最多容纳2n2 （1）含义：核外电子按能量不同分成能层。 1、能层 ——电子层 2×12 2×22 2×32 2×42 2×52 2×62 2×72 能层越高，电子的能量越高 （2）能层的表示方法及各能层最多容纳的电子数 n为能层的序数 2、能级 (1) 含义：根据多电子原子的同一能层的电子的能量不同，分为不同能级。 一、能层与能级 (2) 表示方法： ①能级数 = 能层序数n ②每一能层的能级都是从s能级开始，按照 s、p、d、f 排序 能层序数 + 字母 s、p、d、f K 层：L层：M 层： N 层： 3s、3p、3d 1s 2s、2p 4s、4p、4d、4f 能层 一 二 三 四 五 六 七 符号 能级 … 最多 电子数 … 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 K L M N O P Q 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 2 8 18 32 2n2 （3）各能级最多容纳的电子数： s、p、d、f 能级分别最多可容纳多少电子？ 3d、4d、5d 所容纳的电子是否相同？ 思考 讨论 2、6、10、14 相同，均为10 是1、3、 5、 7 的2倍 一、能层与能级 各能级最多容纳的电子数为： 5s能级 2×1=2 5p能级 2×3=6 5d能级 2×5=10 5f能级 2×7=14 5g能级 2×9=18 总计50个电子。 第五能层最多可以容纳多少个电子？分别容纳在哪些能级中？各能级最多容纳多少个电子？ 一、能层与能级 能级能量大小的判断方法 ①一般情况下，能层序数越大，能量越高； ②同一能层各能级的能量顺序为：E(ns) < E(np) < E(nd) < E(nf) … ③不同能层中的同一能级，能层序数越大，能量越高。 例如：E(1s) < E(2s) < E(3s) ④不同原子的同一能层的同一能级的能量大小也不同。 例如：Ar的1s能级的能量 ≠ S的1s能级的能量 一、能层与能级 1．下列能层或能级符号不正确的是（ ） A．M B．4s C．3p D．2d D 2．以下能级符号正确的是（ ） ①6s　②2d　③3f　④7p A．①② B．②③ C．③④ D．①④ D 3．若以E表示某能级的能量，下列能量大小顺序中正确的是（ ） A．E(3s)>E(2s)>E(1s) B．E(3s)>E(3p)>E(3d) C．E(4f)>E(4s)>E(4d) D．E(5s)>E(4s)>E(5f) A 一、能层与能级 4.下列说法正确的是(　　) A、同一原子中 1s、2s、3s 电子能量逐渐减小 B、同一原子中 2p、3p、4p 能级可容纳的最多电子数相同 C、能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动 D、3d 能级最多容纳5个电子，3f 能级最多容纳 7个电子 B 习题 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 一些生活中的光现象 霓虹灯 激光 1. 光谱 光谱就是通过棱镜或光栅的分光作用，将一束复色光分解成各种波长的单色光，按照波长或频率大小顺序排列起来形成的光带。即按照一定能量次序排列的光带。 二、基态与激发态 二、基态与激发态 Q：氢原子光谱在可见光区，为什么只有4条谱线？这4条谱线又是如何产生的？现在一起分析其原因。对于我们熟悉的宏观物体，其运动和能量特点——可以借由小球在滑梯的斜坡上的运动来理解。 原子 处于最低能量状态 基态原子 处于较高能量状态 激发态原子 (电子跃迁到较高能级) 吸收 能量 释放 能量 激发态 能量 基态 K L M N 光 N K L M 激发态 基态 1s2 2s2 基态Be 1s2 2s12p1 激发态Be 吸收 能量 二、基态与激发态 光是电子跃迁释放能量的重要形式 三、原子光谱 不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。 1、原子光谱 2、成因及分类 基态原子 激发态原子 Li He Hg 发射光谱：暗背景、亮线 Li He Hg 吸收光谱：亮背景、暗线 释放能量，形成发射光谱 吸收能量，形成吸收光谱 特征:暗背景、亮线；线状不连续;特征:亮背景、暗线；线状不连续 焰火 霓虹灯光 激光 荧光 LED灯光 生活中：与电子跃迁有关的现象 三、原子光谱 3、应用： ①发现新元素 4、光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素。 ②检验元素 铯和铷，其光谱中有特征的蓝光和红光。 焰色反应是电子跃迁的结果 三、原子光谱 （物理变化） 电子的跃迁是物理变化 原子的得失是化学变化 灼(燃)烧 光能 基态原子 基态原子 【典例1】下列现象和应用与电子跃迁无关的是（ ） A. 激光 B. 焰色试验 C. 缓慢氧化放热 D. 霓虹灯 【典例2】元素“氦、铷、铯”等是用下列哪种科学方法发现的（ ） A. 红外光谱 B. 质谱 C. 原子光谱 D. 核磁共振谱 【典例3】对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的 主要原因是（ ） A. 电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 B. 电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线 C. 氖原子获得电子后转变成发出红光的物质 D. 在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应 C C A 习题 当碳原子的核外电子排布由1s22s22p2转变为1s22s12p3时，下列说法正确的是(　　) A、碳原子由基态变为激发态 B、碳原子由激发态变为基态 C、该过程将产生发射光谱 D、碳原子要向外界环境释放能量 A 习题 核外电子在能层中依据什么规律排布？核外电子在能级中的排布又可以如何表示？ 核外电子按能量不同分成不同的能层，同一能层的电子，还被分成不同能级 四、构造原理 从能量最低的能层开始，排满后依次排入第二层、第三层… 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 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。 1 电子在能级中的排布规律 四、构造原理 2 1 电子在能级中的排布规律 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。 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 四、构造原理 2 6 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 电子在能级中的排布规律 2 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 四、构造原理 对于Na至Ar元素，电子首先填入3s能级。填满后，继续填入3p能级，直至3p能级填满。 2 6 电子在能级中的排布规律 6 2 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 四、构造原理 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 电子在能级中的排布规律 四、构造原理 当4s能级填满后，下一个电子应该填充在哪个能级？ 1s 2s 3s 2p 3p 4s 3d 能级交错 随核电荷数增大，电子并不总是填满一个能层后再填入下一个能层 以 事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入 的顺序称为构造原理 能级 光谱学 说明 每一行对应一个________ 每个小圈表示一个______ 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 能层 能级 K L M N O P Q 1s 2s 3s 2p 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 7s 7p 构造原理示意图 构造原理 四、构造原理 能量规律：ns＜(n-2)f ＜(n-1)d＜np 各能级的能量高低顺序： ①同一能层：ns < np < nd <nf ②不同能层的同类能级：ns < (n+1)s < (n+2)s < (n+3)s 【课堂练习】比较下列能级的能量大小关系（填“＞”、“＝”或“＜”） （1） _____ ； （2） _____ ； （3） _____ ； （5） _____ ； （6） _____ ； （4） _____ ； ③不同能层：ns < (n-2)f < (n-1)d < np 四、构造原理 ＜ > ＜ ＜ ＜ ＜ 【典例1】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(nl)表示某能级的能量，以下各式中正确的是 ( ) A. E(5s)>E(4f)>E(4s)>E(3d) B. E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s) C. E(4s)<E(3s)<E(2s)<E(1s) D. E(5s)>(4s)>(4f)>E(3d) B 习题 2.下列说法正确的是(　　) A、3d、4d、5d能级最多所能容纳的电子数相同，它们所具有的能量也相同 B、L层电子的能量比K层电子的能量低 C、同一能级组内能级之间的能量差较小，而相邻能级组之间的能量差较大 D、第n电子层共有n个能级，最多容纳n2个电子 C 习题 五、电子排布式 1s22s22p63s1 能层序数 该能级的电子数 (标在能级符号右上角) 能级符号 基态Na的电子排布式： K L M K L M （熟记1-36号元素符号和名称） 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。 【例1】请根据构造原理分析并写出25Mn的核外电子排布式。 第一步 根据构造原理列出能级排布的顺序 能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 第二步 将核外电子依次填入其中 能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 填充电子数 2 2 6 2 6 2 5 一般情况下，能层低的能级要写在左边，而不是按构造原理的顺序写。 第三步 去掉空能级，并按照能层顺序排列书写。 1s22s22p63s23p63d54s2 五、电子排布式 作为一个理论模型，构造原理具有一定的局限性。对于个别特殊的过渡元素核外电子的排布并不适用。 能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 填充电子数 2 2 6 2 6 1 5 能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 填充电子数 2 2 6 2 6 1 10 24Cr的核外电子在能级中的排布： 29Cu的核外电子在能级中的排布： 1s22s22p63s23p63d104s1 1s22s22p63s23p63d54s1 五、电子排布式 半满/全满更稳定 例2：根据构造原理，写出下列基态原子的核外电子排布式 ① 8O：___________； ② 14Si：________________； ③ 19K：___________________； ④ 21Sc：____________________； ⑤ 26Fe：_____________________。 1s22s22p4 1s22s22p63s23p2 1s22s22p63s23p64s1 1s22s22p63s23p63d14s2 1s22s22p63s23p63d64s2 习题 10Ne : 2、简化电子排布式 [上一周期稀有气体] + 剩余电子 Na的核外电子排布式： 1s22s22p63s1 简化电子排布式： [Ne]3s1 1s22s22p6 内层电子 价层电子 五、电子排布式 [Ne]表示的是Ne的核外电子排布，也称为原子实； 原子实表示的电子称为内层电子，通常不参与成键 原子实外的电子称为价层电子，决定元素的化学性质 说明： 例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 ① 24Cr： _____________________，____________。 ② 29Cu： ______________________，_____________。 ③ 33As： ________________________，_______________。 ④ 35Br： ________________________，________________。 1s22s22p63s23p63d54s1　 [Ar]3d54s1 1s22s22p63s23p63d104s1　 [Ar]3d104s1 1s22s22p63s23p63d104s24p3　 [Ar]3d104s24p3 1s22s22p63s23p63d104s24p5　 [Ar]3d104s24p5 习题 3、价层电子排布式 ①主族、0族： 最外层电子 ②副族（过渡元素）： 最外层电子和次外层电子 Na的价层电子排布式： Cr的价层电子排布式： 3s1 3d54s1 Na+ Cr6+ +1 +6 五、电子排布式 与元素化合价有关，决定元素的化学性质 写出第4周期元素价电子排布式 4s1 4s2 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 价层电子 主族元素：最外层 副族元素：3d+最外层 4s2 4p6 4s2 4p5 4s2 4p4 4s2 4p1 4s2 4p2 4s2 4p3 3d14s2 3d2 4s2 3d3 4s2 3d5 4s1 3d54s2 3d10 4s2 3d10 4s1 3d8 4s2 3d6 4s2 3d7 4s2 五、电子排布式 4、离子的电子排布式 ①先写原子的电子排布式，再写得失电子的情况 ②由外向里失去电子，同能级由高到低的顺序失电子 Cl 1s22s22p63s23p5 Cl－ Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 Fe2+ Fe3+ 【思考】为什么Fe3+更稳定，Fe2+性质活泼？ Fe3+处于半充满，较稳定 [Ar]3d64s2 [Ar]3d6 [Ar]3d5 【练习】请写出K+、S2-、 Cu2+ 离子的电子排布式？ K+ ：1s22s22p63s23p6 S2- ：1s22s22p63s23p6 Cu2+ ：1s22s22p63s23p63d9 1s22s22p63s23p6 1s22s22p63s23p63d6 1s22s22p63s23p63d5 五、电子排布式 下列各原子或离子的电子排布式错误的是(　　) A、 K+ : 1s22s22p63s23p6 B、33As : 1s22s22p63s23p63d104s24p3 C、26Fe : 1s22s22p63s23p63d44s2 D、 N3- : 1s22s22p6 C 习题 【典例2】下列说法正确的是( ) A. 钾(K)原子的原子结构示意图为 B. H2O的电子式为 C. Mg的电子排布式为 1s22s22p63s23p1 D. Ca2+的电子排布式为 1s22s22p63s23p64s2 B 习题 【典例3】以下电子排布式是基态原子的电子排布式的是( ) ①1s12s1 ②1s22s12p1 ③1s22s22p63s2 ④1s22s22p63s23p1 A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ③④ D 【典例4】在下列所示的粒子中，氧化性最强的是( ) A. 1s22s22p2 B. 1s22s22p5 C. 1s22s22p63s1 D .1s22s22p6 B 【典例5】某元素正二价离子的最外层电子排布为3d9，则该元素的 原子序数为( ) A. 29 B. 30 C. 31 D. 32 A 习题 激发态原子 $