高中化學魯科版選修三第1章 第2節(jié) 第1課時 基態(tài)原子的核外電子排布

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歡迎進入化學課堂 第1章 第2節(jié) 課前預習 巧設計 名師課堂 一點通 創(chuàng)新演練 大沖關 設計1 設計2 考點一 考點二 課堂10分鐘練習 課堂5分鐘歸納 課下30分鐘演練 第1課時 第1課時基態(tài)原子的核外電子排布 一 基態(tài)原子的核外電子排布原則1 能量最低原則 1 基態(tài)原子的核外電子總是盡可能排布在能量的原子軌道上 然后由里及外逐步排布在能量的原子軌道上 2 基態(tài)原子核外電子軌道上的排列順序為 該順序適用于大多數(shù)基態(tài)原子的核外電子排布 低 較高 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 2 泡利不相容原理一個原子軌道中最多只能容納個電子 并且這兩個電子的自旋方向必須 3 洪特規(guī)則 1 洪特規(guī)則 對于基態(tài)原子 電子在的軌道上排布時 應盡可能分占的軌道并且自旋方向 2 洪特規(guī)則特例 通過分析光譜實驗的結果 洪特進一步指出 能量相同的原子軌道在 d10 d5 和 d0 狀態(tài)時 體系能量低 原子較穩(wěn)定 相反 能量相同 不同 相同 全滿 半滿 全空 兩 二 核外電子排布的表達方式1 電子排布式簡寫為nlx 其中n為 l為 并用其所對應的符號表示 x為 如氧原子的電子排布式可表示為 2 軌道表示式一般用 方框 短線 表示一個確定的 用 或 來區(qū)別不同的電子 如基態(tài)氧原子的軌道表示式可表示為 主量子數(shù) 角量子數(shù) 電子數(shù) 1s22s22p4 小圓圈 原子軌道 ms 三 價電子1 定義與密切相關的原子軌道上的電子 稱為 2 應用為了便于研究化學性質與的關系 人們常常只表示出原子的排布 如基態(tài)氮原子的價電子排布為 化學反應 外層 價電子 核外電子 價電子 2s22p3 1 2p能級上有2個未成對電子的元素是 分析 2p能級上排有電子 說明1s 2s能級已排滿 故2p能級上有2個未成對電子元素的軌道表示式為或 是碳元素或氧元素 答案 碳或氧 2 價電子就是最外層電子嗎 分析 不一定 價電子是指決定元素化學性質的電子 最外層電子是價電子 但有的內層電子也是價電子 如鐵原子3d軌道上的電子也參與化學反應 也屬于價電子 3 n值不同的原子軌道能量隨n值增大而增大嗎 分析 不一定 l相同時 n愈大 原子軌道能量越大 如E3p E2p 但n l不同時 在原子中原子軌道能量產生交錯現(xiàn)象 如E4s E3d E4p E5s E4d E5p等 4 下列元素的原子電子排布式各違背了哪一規(guī)律 1 6C 1s22s22p 2 21Sc 1s22s22p63s23p63d3 3 22Ti 1s22s22p63s23p10 分析 1 對于C原子來說 2p有3個能量相同的原子軌道 最后2個電子應該以自旋方向相同的方式分布在兩個不同的2p軌道上 違反了洪特規(guī)則 2 根據軌道能量高低順序可知E4s E3d 對于21Sc來說 最后3個電子應先排滿4s 再排3d 應為1s22s22p63s23p63d14s2 違反了能量最低原則 3 對于22Ti來說 3p共有3個軌道 最多可以排6個電子 如果排10個電子 則違反了泡利不相容原理 答案 1 洪特規(guī)則 2 能量最低原則 3 泡利不相容原理 1 能級 1 在多電子的原子中 同一電子層的電子 能量也可以不同 不同能量的電子分成不同的能級 2 在第n層中 能級的大小順序是 Ens Enp End Enf 3 任一電子層的能級總是先從s能級開始 且該電子層的能級數(shù)等于該電子層序數(shù) 如第一層只有一個能級 1s 第二層有兩個能級 2s和2p 依此類推 2 基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序 3 能級交錯現(xiàn)象 1 角量子數(shù)l相同時 主量子數(shù)n愈大 能級愈高 如E3p E2p 2 n相同時 l愈大能級愈高 如E3d E3p E3s 3 n l不同時 在原子中的價電子在外層分布時存在能級交錯現(xiàn)象 如E4s E3d E4p E5s E4d E5p 4 由于存在能級交錯現(xiàn)象 故電子一般按ns n 2 f n 1 d np順序排布 特別提醒 基態(tài)原子核外電子排布首先遵循能量最低原則 按照能級順序 根據泡利不相容原理和洪特規(guī)則進行排布 例1 A B C D E代表5種元素 請?zhí)羁?1 A元素基態(tài)原子的最外層有3個未成對電子 次外層有2個電子 其元素符號為 2 B元素的負一價離子和C元素的正一價離子的電子層結構都與氬的相同 B的元素符號為 C的元素符號為 3 D元素的正三價離子的3d能級為半充滿 D的元素符號為 其基態(tài)原子的電子排布式為 4 E元素基態(tài)原子的M層全充滿 N層沒有成對電子 只有一個未成對電子 E的元素符號為 其基態(tài)原子的電子排布式為 解析 解決這類題一般先推出電子排布式 求出核電荷數(shù) 1 A元素基態(tài)原子的軌道表示式由題意可表示如下 可見該元素原子核外有7個電子 為氮元素 其元素符號為N 2 B C 的電子層結構都與Ar相同 即核外都有18個電子 則B為17號元素Cl C為19號元素K 3 D元素原子失去2個4s電子和1個3d電子后變成 3價離子 其原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2 為26號元素Fe 4 根據題意 E原子的電子排布式為 1s22s22p63s23p63d104s1 該元素為29號元素Cu 答案 1 N 2 ClK 3 Fe1s22s22p63s23p63d64s2或 Ar 3d64s2 4 Cu1s22s22p63s23p63d104s1或 Ar 3d104s1 1 36號元素原子結構及核外電子排布的特殊性 1 最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)的元素 Be Ar 2 最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)2倍的元素 C 最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)3倍的元素 O 最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)4倍的元素 Ne 3 電子層數(shù)與最外層電子數(shù)相等的元素 H Be Al 4 電子總數(shù)為最外層電子數(shù)2倍的元素 Be 5 次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的元素 Li Si 6 內層電子數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的元素 Li P 7 最外層只有1個未成對電子的元素 A族 ns1 H Li Na K A族 ns2np1 B Al Ga A族 ns2np5 F Cl Br 及Cr 3d54s1 Cu 3d104s1 最外層有2個未成對電子的元素 A族 ns2np2 C Si Ge A族 ns2np4 O S Se 最外層有3個未成對電子的元素 A族 ns2np3 N P As 1 核外電子排布的表示方法 1 電子排布式 用核外電子分布的能級及各能級上的電子數(shù)表示電子排布的式子 電子排布式中各符號 數(shù)字的意義如下所示 以K原子為例 電子排布式中的內層電子排布可用相應的稀有氣體的元素符號加方括號來表示 以簡化電子排布式 例如 K Ar 4s1 元素的化學性質與價電子關系密切 人們常常只表示出原子的價電子排布 如鐵原子3d64s2 2 軌道表示式 將每一個原子軌道用1個圓圈表示 在圓圈內用箭頭標明核外電子的分布 例如Na的軌道表示式為 軌道表示式中各符號 數(shù)字的意義如下所示 以Al原子為例 2 注意問題 1 書寫電子排布式時 不是按電子排布順序書寫 而是按電子層順序 同一電子層的各能級連在一起 例Fe 1s22s22p63s23p63d64s2正確 1s22s22p63s23p64s23d6錯誤 2 在寫基態(tài)原子的軌道表示式時 防止出現(xiàn)以下幾種錯誤 違反泡利不相容原理 違反洪特規(guī)則 違反洪特規(guī)則 例2 已知錳的核電荷數(shù)為25 以下是一些同學繪制的基態(tài)錳原子核外電子的軌道表示式 即電子排布圖 其中最能準確表示基態(tài)錳原子核外電子運動狀態(tài)的是 解析 本題考查電子排布表達方式 要與電子排布規(guī)則相聯(lián)系 A C違背了洪特規(guī)則 B違背了泡利不相容原理 答案 D 1 熟練掌握該部分基態(tài)原子的電子排布式 同時記住較為特殊的24Cr 29Cu 47Ag的電子排布式的特點 三種原子的電子排布式 24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 47Ag 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1 2 在等價軌道上 同一能級 的電子排布全充滿 半充滿和全空狀態(tài)具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性 24Cr的 n 1 d軌道為半充滿狀態(tài) 29Cu 47Ag的 n 1 d軌道為全充滿狀態(tài) 點擊下圖進入課堂10分鐘練習 1 基態(tài)原子核外電子的排布遵循三個原則 能量最低原則 泡利不相容原理 洪特規(guī)則 2 基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s 3 Cu Cr的核外電子排布分別為 Ar 3d104s1 Ar 3d54s1 與上述規(guī)則不符 這是洪特規(guī)則的特例 4 外層原子軌道上的電子為價電子 S的價電子為3s23p4 Fe的價電子為3d64s2 點擊下圖進入課下30分鐘演練 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全