2019-2020学年高中化学 专题2 第1单元 原子核外电子的运动 第2课时 原子核外电子的排布课

专题2第一单元原子核外电子的运动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，培养宏观辨识与微观探析的学科核心素养。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，发展证据推理与模型认知的学科核心素养。核心素养发展目标达标检测检测评价达标过关新知导学启迪思维探究规律内容索引NEIRONGSUOYIN新知导学XINZHIDAOXUE01一、核外电子的排布原理1.能量最低原理(1)能量最低原理原子核外电子先占据能量低的轨道，然后依次进入能量高的轨道，这样使整个原子处于的能量状态。最低(2)基态原子的核外电子在原子轨道上的排列顺序：随着原子核电荷数的递增，绝大多数元素的原子核外电子排布遵循下列顺序：①电子所排的轨道顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、、4p、5s、、5p、6s、、、6p、7s……，这是从实验得到的规律，适用于大多数基态原子的核外电子排布。②由下图可知，各轨道的能量高低顺序，可由下列公式得出：ns(n－2)f(n－1)dnp(n表示电子层序数)。3d4d4f5d2.泡利不相容原理(1)内容：每个原子轨道上最多只能容纳个自旋状态不同的电子。(2)根据泡利不相容原理，可以获得以下几个重要结论：①每一种运动状态的电子只能有个。②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个自旋方向的电子。③因为s，p，d，f轨道的原子轨道数分别为个，所以s，p，d，f各原子轨道分别最多能容纳个电子。两一两相反1,3,5,72,6,10,143.洪特规则(1)内容：原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占________，且自旋状态，这样整个原子的能量最低。这就是洪特规则。(2)特例：能量相同的原子轨道在(如p6和d10)、(如p3和d5)和(如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。这称为洪特规则特例。不同的原子轨道相同全充满半充满全空例1若以E(nl)表示某原子轨道的能量，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)E(4s)E(4f)E(3d)√解析原子核外电子排布的轨道能量顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p……可选出答案。例2(2018·三亚高二检测)电子在一个原子的下列原子轨道中排布时，最后一个排布的是A.nsB.npC.(n－1)dD.(n－2)f√解析根据原子中原子轨道的能量高低顺序：ns(n－2)f(n－1)dnp，所以最后一个排布的应是能量最高的轨道，应为np轨道。二、原子核外电子排布的表示方法1.电子排布式(1)概念：将上所排布的电子数标注在该轨道符号，并按照电子层从左到右的顺序排列的式子。(2)表示方法。轨道右上角(3)写出下列原子的电子排布式：①16S：；②20Ca：；③26Fe：；④29Cu：。(4)为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成“原子实”，以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，得到简化的电子排布式。上述四种原子的简化电子排布式为①；②；③；④。(5)在简化的电子排布式中，省去相应的稀有气体的元素符号后剩下的部分称为外围电子排布式。上述四种原子的外围电子排布式为①；②；③；④。1s22s22p63s23p41s22s22p63s23p64s21s22s22p63s23p63d64s21s22s22p63s23p63d104s1[Ne]3s23p4[Ar]4s2[Ar]3d64s2[Ar]3d104s13s23p44s23d64s23d104s12.轨道表示式(1)概念：将每一个用一个方框表示，在方框内标明基态原子____________的式子称为轨道表示式。(2)表示方法原子轨道核外电子分布自旋状态相反电子及其自旋状态轨道(3)写出下列基态原子的轨道表示式：①O：；②Na：。(4)在轨道表示式中也可以用圆圈表示一个原子轨道，如Na：或写成[Ne]。3.原子结构示意图(1)原子结构示意(简)图：圆圈内数字表示质子数，弧线表示电子层，弧线内数字表示该电子层中的电子数。(2)写出下列原子或离子的结构示意图：①K：；②Fe：；③Mg2＋：；④Cl－：。相关视频归纳总结1.电子排布式和轨道表示式反映的是基态原子即处于最低能量状态的原子的电子排布情况，它们相互关联，可以非常方便地相互转换。2.虽然电子排布是遵循能量最低原理的，但书写电子排布式时应按照电子层的顺序书写。如铁原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，而不写作1s22s22p63s23p64s23d6。3.主族元素的最外层电子就是外围电子。过渡元素的外围电子一般包括最外层的s电子和次外层的d电子，有的还包括倒数第三层的f电子。4.简单离子是原子得失一定数目电子后的产物。在表达阴、阳离子的核外电子排布情况时，务必注意离子与原子之间的电子数目的关系。5.(1)电子排布式的书写①元素符号；②轨道符号；③轨道顺序按电子层由里到外和s、p、d、f的顺序；④电子个数(右上角标出)。注意电子排布式与外围电子排布式的区别。(2)轨道表示式的书写格式①元素符号；②轨道框(一个轨道一个框，能量相同的轨道连在一起)；③电子自旋状态(用“↑”“↓”表示)；④轨道符号。p、d等如有空轨道也要画出。例3(2018·福建季延中学高二期中)若将15P原子的电子排布式写成，它违背了A.能量守恒原理B.泡利原理C.能量最低原理D.洪特规则解析洪特规则：当电子排布在能量相同的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同。1s22s22p63s23p2x3p1y√例4(2018·大连高二期中)下列轨道表示式所表示的元素原子中，能量处于最低状态的是A.B.C.D.√解析本题考查的是核外电子排布的基本原理。要使各原子能量处于最低状态(即基态)，核外电子必须遵循三大原理进行排布。A项中2s轨道没有排满电子就排在了2p轨道上，显然能量不是最低的；B项中2p轨道上的电子排布不符合洪特规则，三个电子各占一个p轨道且自旋状态相同时，能量最低；C项中2p3为半充满状态，能量最低；D项中2p轨道未排满就排3s轨道，能量不是最低的。例5下列表示式错误的是A.Mg2＋的轨道表示式：B.Na＋的结构示意图：C.24Cr的外围电子排布式：3d54s1D.C的电子排布式：1s22s12p3√钠离子核内有11个质子，核外有2个电子层，第一层上有2个电子、第二层上有8个电子，其结构示意图为，故B正确；原子序数为24，说明原子核外电子数为24，根据能量最低原理、洪特规则特例得到电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，外围电子排布式为3d54s1，故C正确；D项违反能量最低原理，所以C的电子排布式为1s22s22p2，错误。解析Mg2＋含有10个核外电子，电子排布式为1s22s22p6，轨道表示式为，故A正确；易错警示(1)电子排布式的书写顺序与核外电子进入轨道的顺序不同。电子排布式的书写顺序按电子层由里到外和s、p、d、f的顺序，而核外电子进入轨道的顺序按照基态原子在原子轨道上的排布顺序。(2)基态原子失电子时，由外层向里层，同层则按轨道能量由高到低顺序失电子。如Cr([Ar]3d54s1)→Cr3＋([Ar]3d3)三、光谱与光谱分析1.光谱形成原因不同元素的原子发生时会吸收或释放不同的光。2.光谱分类跃迁吸收发射3.光谱分析在现代化学中，利用上的特征谱线来鉴定元素的分析方法。原子光谱归纳总结(1)电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移)，而原子得失电子时发生的是化学变化。(2)一般在能量相近的轨道间发生电子跃迁。例6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.电子由能量较高的轨道向能量较低的轨道跃迁时以光的形式释放能量B.电子由能量较低的轨道向能量较高的轨道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解析解答该题的关键是明确基态原子与激发态原子的相互转化及其转化过程中的能量变化及现象。在电流作用下，基态氖原子的电子吸收能量跃迁到能量较高的轨道，变为激发态原子，这一过程要吸收能量，不会发出红色光；而电子从较高能量的轨道跃迁到较低能量的轨道时，将释放能量，从而产生红光，故A项正确。√学习小结返回达标检测DABIAOJIANCE02123451.正误判断(1)在一个多电子的原子中可以有两个运动状态相同的电子()(2)电子跃迁时只能吸收能量()(3)违背了洪特规则()(4)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利不相容原理()(5)电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理()(6)3d6的轨道表示式为()6×××√√×72p3x123452.以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是6A.·He·B.C.1s2D.√解析A项只能表示最外层电子数；B项只表示核外的电子分层排布情况；C项具体到各电子层的电子数；而D项包含了电子层数、原子轨道以及电子的自旋方向，故该项正确。7123453.描述硅原子核外电子运动说法错误的是A.有4种不同的伸展方向B.有14种不同运动状态的电子C.有5种不同能量的电子D.有5种不同的运动区域解析硅原子为14号元素，电子排布式为1s22s22p63s23p2，共2种轨道，s轨道为球形，只有1种伸展方向，p轨道有3种伸展方向，则有4种不同的伸展方向，故A正确；硅原子为14号元素，则核外有14种不同运动状态的电子，故B正确；硅原子电子排布式为1s22s22p63s23p2，所以有5种不同能量的电子，故C正确；硅原子核外有3个电子层，所以有3种不同的运动区域，故D错误。√67123454.(2018·成都期末)若某基态原子的外围电子排布式为4d15s2，则下列说法正确的是A.该元素基态原子共有3个电子B.该元素基态原子核外有5个电子层C.该元素基态原子最外层有3个电子D.该元素基态原子M电子层共有8个电子解析根据原子核外电子排布规则，结合其外围电子排布式为4d15s2，可知该元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，故该元素基态原子共有39个电子，5个电子层，其中最外层有2个电子，M电子层共有18个电子，B项正确。√675.(2018·深州中学期中)下列关于钠元素的几种表达式错误的是A.Na＋的轨道表示式：B.Na＋的结构示意图：C.Na的电子排布式：1s22s22p63s1D.Na的简化电子排布式：[Na]3s112345√6解析Na的简化电子排布式为[Ne]3s1。即上一周期的稀有气体(元素符号)＋该原子的外围电子排布。76.以下现象与核外电子的跃迁有关的是①霓虹灯发出有色光②棱镜分光③激光器产生激光④石油蒸馏⑤凸透镜聚光⑥燃放的焰火，在夜空中呈现五彩缤纷的礼花⑦日光灯通电发光⑧冷却结晶A.①③⑥⑦B.②④⑤⑧C.①③⑤⑥⑦D.①②③⑤⑥⑦123456√77.根据锰原子的核外电子排布，回答下列问题：(1)写出基态Mn2＋电子排布式：____________________________。(2)画出锰原子的外围电子的轨道表示式：____________________________。(3)在锰原子的核外电子中，有________种运动状态不同的电子；共有________对成对电子；有______个未成对电子；最高化合价为______价。1234561s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)25105＋7返回7