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高中化学第1章第2节原子结构与元素周期表第1课时基态原子的核外电子排布教案鲁科版选修3.docx

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高中化学第1章第2节原子结构与元素周期表第1课时基态原子的核外电子排布教案鲁科版选修3.docx

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高中化学第1章第2节原子结构与元素周期表第1课时基态原子的核外电子排布教案鲁科版选修3.docx

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[学****目标定位]。
核外电子排布规律,会书写1~36号元素原子的核外电子排布式和轨道表示式。
电子排布式、轨道表示式正确表示核外电子排布。
一、基态原子的核外电子排布原则

能量最低原理
基态原子的核外电子在各个原子轨道上的排布方式应使整个原子系统的能量最低。
基态原子的核外电子在原子轨道上的排列序次:
随着原子核电荷数的递加,绝大多数元素的原子核外电子排布依照以下列图序次。
电子所排的能级序次:1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、
7s,这是从实验获得的规律,适用于大多数基态原子的核外电子排布。

泡利不相容原理的内容:一个原子轨道中最多只能容纳两个电子,而且这两个电子的自旋方
向必定相反(用“↓”“↑”表示)。比方,基态氦原子的轨道表示式为。
依照泡利不相容原理,能够获得以下几个重要结论:
每一种运动状态的电子只能有一个。
由于每一个原子轨道包括两种运动状态,因此每一个原子轨道最多只能容纳两个自旋方向相反的电子。
由于s,p,d,f能级的原子轨道数分别为1,3,5,7个,因此s,p,d,f各原子轨道分别
1
最多能容纳2,6,10,14个电子。
每个电子层中原子轨道的总数为n2个,因此,每个电子层最多能容纳2n2个电子。

关于基态原子,电子在能量相同的轨道上排布时,应尽可能分占不相同的轨道而且自旋方向
相同。这就是洪特规则。如碳原子的轨道表示式不是,而是

能量相同的原子轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5)和全空(如p0和d0)状态时,系统的能量较低,原子较牢固。这称为洪特规则特例。以以下基态原子的电子排布式的书写:
错误
正确
铬原子
1s22s22p63s23p63d44s2
1s22s
22p63s2
3p63d54s1
铜原子
1s22s22p63s23p63d94s2
1s22s
22p63s2
3p63d104s1
原子核外电子排布要依照三个原则
能量最低原则:电子在原子轨道上的排布要尽可能地使原子的能量最低。
泡利不相容原理:每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方向必定相
反(同一原子中不能能有运动状态完好相同的电子)。
(3)洪特规则:当电子排布在相同能量的不相同轨道时,总是优先单独据有一个轨道,而且自旋
方向相同。
提示基态原子核外电子排布必定同时依照核外电子排布三原则。
例1“各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的两倍”,支撑这一结论的理论是
(
)




答案
B
剖析
依照泡利不相容原理,每个原子轨道中最多能容纳
2个自旋状态相反的电子,因此每
个能级最多能容纳的电子数是该能级原子轨道数的
2倍,选项B吻合题意。
例2
若以E(nl)表示某能级的能量,以下各式中正确的选项是
()
(5s)>E(4f)>
E(4s)>
E(3d)
(3d)>E(4s)>
E(3p)>E(3s)
(4s)<E(3s)<
E(2s)<
E(1s)
(5s)>E(4s)>
E(4f)>
E(3d)
2
答案B
剖析依照构造原理,各能级能量的大小序次由低到高为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、
5s,A项和D项正确序次为E(4f)>E(5s)>E(3d)>E(4s);关于不相同能层的相同能级,能层
序数越大,能量越高,因此C项错误。
例3在能量相同的d轨道中电子排布成,而不排布成,最直
接的依照是()


答案D
剖析洪特规则是指当电子排布在同一能级的不相同轨道时,原子中的电子总是优先单独据有
一个轨道,且自旋方向相同。
易错警示
书写基态原子的轨道表示式时,要兼顾三条原则,不能够捉襟见肘,防范出现以下错误:
①违反泡利不相容原理:;
②违反洪特规则:或;
③违反能量最低原则:。
二、原子核外电子排布的表示方法

价电子
①定义:与元素的化学性质亲近相关的外层轨道上的电子,称为价电子。
②规律:主族元素价电子数等于主族族序数。
按要求填表:
电子排布式
价电子排布式
S
1s
22s
22p
63s
23p
4
3s
23p4
Ca
1s22s22p63s23p64s2
4s2
Fe
2
2
6
2
6
6
2
6
2
1s2s
2p3s3p3d
4s
3d4s
Cu
1s22s22p63s23p63d104s1
3d104s1
Ge
1s22s22p63s23p63d104s24p2
4s
24p2
轨道表示式
用一个小圆圈(或方框)表示一个原子轨道,在圆圈(或方框)内用箭头“↑”或“↓”注明原子核外电子排布的式子称为轨道表示式。
以铝原子为例,轨道表示式中各符号、数字的意义为
3
写出以下原子的轨道表示式:
①O:;
②Na:。
(3)在轨道表示式中也能够用方框表示一个原子轨道,如Na:。
(1)主族元素原子的最外层电子称为价电子。过渡元素原子的价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。
电子排布式书写注意问题①诚然电子排布是依照能量最低原则的,但书写电子排布式时应依照电子层的序次书写。如铁原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2,而不写作1s22s22p63s23p64s23d6。
②简化电子排布式
为防范电子排布式书写繁琐,可把内层电子排布达到稀有气体构造的部分用相应稀有气体的
元素符号外加“[]”表示。如S:[Ne]3s23p4,Ca:[Ar]4s2,Fe:[Ar]3d64s2,Ge:[Ar]3d104s24p2。③离子的电子排布式
原子转变成离子有两种情况:一是由原子失去电子转变成阳离子,失电子的序次与电子填入
的序次有所不相同,失电子时,第一失去的是最外电子层上的电子,同层则按能级由高到低失
电子;二是由原子获得电子转变成阴离子,获得的电子填入原子轨道的序次与基态原子电子
的排布序次相同。
④特别原子的电子排布式
有少许元素的基态原子的电子排布关于构造原理有1个电子的偏差。由于能量相同的原子轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5)和全空(如p0和d0)状态时,系统的能量较低,原子较牢固。
提示元素原子的价电子排布式不用然是最外层的电子排布式,主族元素的价电子排布式是
最外层电子排布式,
过渡元素的最外层是价电子,
但有的内层电子也是价电子,
如Fe原子价
电子排布式为
6
2
3d4s

例4以下相关核外电子排布式或轨道表示式不正确的选项是()
2262651
4
:[Ar]4s
:
:
答案D

1
剖析S原子的轨道表示式违反了洪特规则,正确的应是

例5按要求写出电子排布式、原子构造表示图或轨道表示式。
基态Cu+的电子排布式:_______________________________________________。
基态P原子的价电子排布式:___________________________________________。
17Cl的轨道表示式:________________________________________________。
(4)第4周期中最外层仅有1个电子的所有基态原子的电子排布式:____________________。
答案(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)(2)3s23p3
(3)
(4)[Ar]4s
1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1
剖析(1)
基态Cu原子的电子排布式为
1s22s
22p63s23p63d104s1,失去1个电子所得Cu+的电子
排布式为
1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d
10。(2)P
原子最外层为第三层,且有
5
个电子,因此其
价电子排布式为3s23p3。(3)Cl
的电子排布式为1s22s22p63s23p5
,
轨道表示式为

(4)第4周期最外层只有1个电子的最外层电子排布式为4s1,此时3s、3p应已填满,3d轨
道可能全空、半充满或全充满,即其电子排布式为[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1。
易错警示
(1)电子排布式的书写序次与核外电子进入轨道的序次不相同。电子排布式的书写序次按电子层
由里到外和s、p、d的序次,而核外电子进入轨道的序次依照基态原子在原子轨道上的排布
序次。
基态原子失电子时,由外层向里层,同层则按能级由高到低序次失电子。如
Cr([Ar]3d54s1)→Cr3+([Ar]3d3)
5
,对电子运动状态描述最详尽的是()
A.·He·B.
.
答案D
剖析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项详尽到各电子
层的电子数;而D项包括了电子层数、能级数以及轨道内电子的自旋方向,故该项正确。
()


2
2
6
2
6
2
1


22p63s
23p63d104s24p1
答案
D
剖析
基态核外电子排布应该是
1s22s22p63s23p2,A错误;基态核外电子排布应该是
1s22s
22p63s
23p63d104s
2,B错误;基态核外电子排布应该是
1s22s22p63s23p63d14s2,C错误;
1s22s
22p63s
23p63d104s
24p1
吻合原子核外电子排布规律,
D正确。

(
)

[Ar]3d104s14p6


答案B
剖析Br是35号元素,位于第4周期ⅦA族,Br原子核外电子排布式为
6
2
2
6
2
6
10
2
5
10
2
5
1s2s2p3s3p3d
4s4p
,其简化电子排布式为
[Ar]3d4s4p


sn-1pn+2,则X元素的原子序数为()
nn

答案C
剖析n-1=2,则n=3,即最外层电子排布式为3s23p5,为***元素。
,能量处于最低状态的是()
答案
C
剖析
要使各原子能量处于最低状态
(即基态),核外电子必定依照三大原则进行排布。
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
排布不吻合洪特规则,三个电子各占一个
p轨道且自旋状态相同时,能量最低;
3
C项中2p
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。故正确答
案为C。
6.(1)
以下原子或离子的电子排布正确的选项是
________(填序号,下同),违反能量最低原则的
是________,违反洪特规则的是________,违反泡利不相容原理的是________。①Ca2+:1s22s22p63s23p6
-226
②F:1s2s3p
③P:
Cr:1s22s22p63s23p63d44s2
Fe:1s22s22p63s23p63d64s2
⑥Mg2+:1s22s22p6
⑦C:
①氮原子价层电子的轨道表示式(电子排布图)为__________________________。②Co基态原子核外电子排布式为____________________________________。
③Fe3+基态核外电子排布式为__________________。
答案(1)①⑤⑥②④③⑦

7
722262672
②[Ar]3d4s(或1s2s2p3s3p3d4s)
[Ar]3d5(或1s22s22p63s23p63d5)
剖析(1)依照核外电子排布规律,②中错误在于电子排完2s轨道后应排2p轨道而不是3p
轨道,正确的应为1s22s22p6;③中没有依照洪特规则——电子在能量相同的轨道上排布时,
应尽可能分占不相同的轨道而且自旋方向相同,最外层的轨道表示式应为;④中忽略了能量相同的原子轨道在半充满状态时,系统的能量较低,原子较牢固,正确的应
2
2
6
2
6
5
1

为1s2s2p3s
3p3d4s
;⑦中违反泡利不相容原理,正确的应为
(2)①氮是7号元素,其价层电子的轨道表达式为。②Co的原子序数为27,
其基态原子核外电子的排布式为[Ar]3d74s2。③Fe3+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5
或[Ar]3d5。
题组1基态原子核外电子排布原则
()
A.
B.
C.
D.
答案C
剖析由于泡利不相容原理指的是一个原子轨道中最多只能容纳两个电子,而且这两个电子
的自旋方向必定相反,因此只有C项不满足此原理。

2
2
6
2
3p
2
1
,它违反了()
1s2s
2p3s
x
3p
y


答案D
剖析关于基态原子,电子在能量相同的轨道上排布时,将尽可能分占不相同的轨道而且自旋
方向相同。若将
P原子的电子排布式写成
1s
2
2
6
2
3p
2
1
,它违反了洪特规则。
2s2p3s
x3p
y
,其中正确的选项是()
:1s22s22p7
8
B.
2
2
6
2
6
10
2
6
9
2
Ag:1s2s2p3s3p
3d
4s4p4d5s
47
:1s22s22p63s
23p
63d2
35
10
4s
2
5
D.
Br:[Ar]3d
4p
答案
D
剖析
A项中的“2p
7”违反了泡利原理,p能级有3个轨道,最多填充
6个电子,正确的电
子排布式为
1s22s22p63s1。B项中的“4d95s2”违反了洪特规则特例,正确的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s
24p
64d105s1。C项中的“3d2”违反了能量最低原理,依照构造原理,3d
能级的能量大于
4s
能级;3p
能级排满此后应该先排
4s能级,故20Ca的电子排布式应为
1s22s22p63s23p64s2。

3d轨道上有
5个电子,则该原子最外层电子排布可能是
()




答案
A
剖析
最外层电子排布为
4s24p1的元素为Ga,3d轨道上有10个电子,B错误;最外层电子排
布为4s24p3的元素为As,3d轨道上有10个电子,C错误;4s能级能量小于3d,某元素原子
3d轨道上有5个电子,则4s能级上必然有电子,D错误。
5.(2018·晋江市季延中学期中)某元素质量数为51,中子数为28,其原子未成对电子数为
()

答案
D
剖析
元素质量数为
51,中子数为28,由于质量数=质子数+中子数,则质子数=51—28
=23。质子数=核外电子数,即核外电子数也是
23,依照核外电子排布规律可知,其排布式
2
2
6
2
6
3
2
个,D项正确。
是1s2s2p3s
3p3d4s,因此其基态原子中未成对电子数为3
题组2
原子核外电子排布的表示方法
6.(2019·深州中学期中)以下关于钠元素的几种表达式错误的选项是
()
+的轨道表示式:
+的构造表示图:
:1s22s22p63s1
:[Na]3s1
答案D
剖析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)+该原子的价电
子排布。
9
,主族元素的原子获得电子填充在最外层形成阴
离子。以下各原子或离子的电子排布式错误的选项是()
+:1s22s22p63s23p6
-:1s22s22p4
-:[Ne]3s23p6
:1s22s22p63s23p6
答案
B
剖析
本题主要观察依照构造原理来书写电子排布式,
已知氧原子的电子排布式为
1s22s22p4,
2-
的电子排布式应为1s
22
6
故O
2s2p
,B项错误,A、C、D三项均正确。
(
)
+
+
+
+
答案
D
剖析
Cr3+的价电子排布式为
3d3,d轨道不是半充满状态,故
A错误;Cu+的价电子排布式
为3d10,d轨道处于全充满状态,故
B错误;Co3+的价电子排布式为3d6,d轨道不是半充满
状态,故C错误;Fe3+的价电子排布式为
3d5,d轨道达半充满状态,故
D正确。
题组3
依照电子排布式推断元素
,其原子序数是
(
)

答案
B
剖析
4p轨道填充一半的元素,其电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s24p3,原子序数为33。
,因此其
()

+2
+4

答案D
剖析由于3p轨道上有两个未成对电子,因此该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2或
者1s22s22p63s23p4。
,价电子排布式为4d15s2,则以下说法正确的选项是()
,原子中共有3个未成对电子


10