高中化学选修三（人教版 课件）-第一章　原子结构与性质 1_1_2

高中化学选修三（人教版 课件）-第一章　原子结构与性质 1_1_2

目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 一 二 三 一、构造原理 随着原子 核电荷数 的递增 , 绝大多数元素的原子核外电子的排布将遵循下图的排布顺序 , 人们把它称为构造原理。 即电子排布的能级顺序为 1s 、 2s 、 2p 、 3s 、 3p 、 4s 、 3d 、 4p 、 5s 、 4d 、 5p 、 6s 、 4f 、 5d 、 6p 、 7s…… 目标导航 预习导引 一 二 三 关于钾原子的结构示意图 , 小红和小明的观点不同 : 请你判断谁的观点正确 , 并说明理由。 答案 : 小明的观点正确 , 原子核外电子排布遵循构造原理 , 钾原子中的电子在能级中的排列顺序及对应电子数分别为 1s 2 、 2s 2 、 2p 6 、 3s 2 、 3p 6 、 4s 1 , 故原子结构示意图中应有四个电子层。 目标导航 预习导引 一 二 三 二、电子排布式 将能级上排布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 , 称为电子排布式 , 如 H 的电子排布式为 : Mg 的电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 , 也可写成 [Ne]3s 2 。 目标导航 预习导引 一 二 三 小明同学认为 “ 能层序数越大 , 能级的能量越高。 ” 你同意他的观点吗 ? 为什么 ? 答案 : 不同意。根据构造原理示意图不难看出 , 不同能层的能级有交错现象 , 如 E (3d)> E (4s), E (4d)> E (5s), E (4f)> E (5p), E (4f)> E (6s) 等 , 所以小明同学的观点不合理。 目标导航 预习导引 一 二 三 三、能量最低原理、基态与激发态、光谱 1 . 原子的电子排布遵循 构造 原理 , 使整个原子的能量处于 最低状态 , 简称能量最低原理。 2 . 基态与激发态 (1) 基态原子 : 处于 最低能量 的原子叫做基态原子。 (2) 激发态原子 : 当基态原子的电子 吸收 能量后 , 电子会跃迁到较高能级 , 变成激发态原子。 目标导航 预习导引 一 二 三 3 . 光谱 原子光谱 : 不同元素的原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的电子的 吸收 光谱或 发射 光谱 , 总称原子光谱。 光谱分析 : 现代化学中 , 常利用 原子光谱上的特征谱线 来鉴定元素 , 称为光谱分析。 节日的焰火将夜空点缀成五彩缤纷的世界 , 你知道这些美丽的焰火与电子有什么关系吗 ? 答案 : 电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态时释放出能量 , 释放出的能量往往以光 ( 辐射 ) 的形式表现 , 于是形成了美丽的焰火。 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 一、构造原理 根据构造原理 , 判断能级能量高低的规律 1 . 相同能层上能量的高低 : E ( n s)< E ( n p)< E ( n d)< E ( n f)…… 2 . 不同能层能量的高低 : E (1s)< E (2s)< E (3s)<……, E (2p)< E (3p)< E (4p)<…… 3 . 当电子处在不同能层时 , 则可能有能级交错现象产生。 点拨 不同能级的能量并不是完全按能层序数增大的顺序递增的 , 从第三能层开始出现了能级交错现象。能级交错可以表示为 E ( n s)< E [( n -2)f]< E [( n -1)d]< E ( n p)( n 表示能层序数 ), 如 E (4s)< E (3d), E (5s)< E (4d), E (6s)< E (4f)< E (5d) 等。应重点记忆前 36 号元素的原子核外电子排布式。 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 【例 1 】 构造原理揭示的电子排布能级顺序 , 实质上是各能级能量高低的排列顺序。若以 E ( n l) 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)> E (4s)> E (4f)> E (3d) 解析 : 根据构造原理 , 各能级能量高低的排列顺序为 1s 、 2s 、 2p 、 3s 、 3p 、 4s 、 3d 、 4p 、 5s …… 能量由低到高 ,A 项和 D 项的正确顺序为 E (4f)> E (5s)> E (3d)> E (4s);C 项的正确顺序为 E (4s)> E (3s)> E (2s)> E (1s) 。 答案 : B 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 1 . 下列各项中 , 前面的能级先填入电子的是 ( 　　 ) ① 3d 和 4s 　 ② 4p 和 5s 　 ③ 5s 和 4d 　 ④ 5p 和 4d A. ①② B. ②③ C. ②④ D. ③④ 解析 : 根据构造原理可知电子填入能级的顺序为 …… 4s 、 3d 、 4p 、 5s 、 4d 、 5p 、 6s …… 从而可以看出 ②③ 中前面的能级先填入电子。 答案 : B 2 . 按能量由低到高的顺序排列 , 正确的一组是 ( 　　 ) ( 导学号 52700003) A.1s 、 2p 、 3d 、 4s B.1s 、 2s 、 3s 、 2p C.2s 、 2p 、 3s 、 3p D.4p 、 3d 、 4s 、 3p 解析 : 根据构造原理 ,A 项中 3d 能量高于 4s;B 项中 3s 能量高于 2p;D 项中顺序应为 3p 、 4s 、 3d 、 4p 。 答案 : C 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 二、电子排布式 1 . 电子排布式的书写 按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中 , 如 : 17 Cl:1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 、 19 K: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 。在书写电子排布式时 , 能层低的能级要写左边 , 不能完全按填充顺序写。例如 , 21 Sc 的电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2 , 而不能写成 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1 。 2 . 简化电子排布式的书写 为了方便书写 , 常把内层已达稀有气体原子的电子层结构用稀有气体符号加中括号来表示。如 K:1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 , 其中 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 可用 [Ar] 表示 , 故 K 的简化电子排布式可表示为 [Ar]4s 1 。 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 3 . 特殊原子的核外电子排布式的书写 当 p 、 d 、 f 能级处于全空、全充满或半充满状态时 , 能量相对较低 , 原子结构较稳定。如 24 Cr, 先按能量从低到高的顺序排列 : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 4 , 因 3d 5 为半充满稳定结构 , 因此需要将 4s 能级上的一个电子调整到 3d 能级 , 得到 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 。再将同一能层的排到一起 , 即该原子的电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 (3d 5 为半充满稳定结构 ) 。 29 Cu, 先按能量从低到高的顺序排列 : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 9 , 因 3d 10 为全充满状态时较稳定 , 因此需要将 4s 能级上的一个电子调整到 3d 能级 , 得到 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 10 。再将同一能层的排到一起 , 即该原子的电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 。 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 【例 2 】 若某基态原子的简化电子排布式为 [Kr]4d 1 5s 2 , 则下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 该元素基态原子中共有 3 个电子 B. 该元素原子核外有 5 个电子层 C. 该元素原子最外层共有 3 个电子 D. 该元素原子 M 能层共有 8 个电子 解析 : 根据核外电子排布规律 , 该元素基态原子的电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 1 5s 2 。由此可见该元素原子中共有 39 个电子 , 分为 5 个电子层 , 其中 M 能层上有 18 个电子 , 最外层上有 2 个电子。 答案 : B 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 1 . 下列各基态原子或离子的电子排布式正确的是 ( 　　 ) A.O 2- 　 1s 2 2s 2 2p 4 B.Ca 　 [Ar]3d 2 C.Fe 　 [Ar]3d 5 4s 2 D.Si 　 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 解析 : O 2- 的电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 ;Ca 的电子排布式为 [Ar]4s 2 ;Fe 的电子排布式为 [Ar]3d 6 4s 2 。 答案 : D 2 . 下列原子的简化电子排布式不正确的是 ( 　　 ) ( 导学号 52700004) A.V:[Ar]3d 3 4s 2 B.Cr:[Ar]3d 4 4s 2 C.Mn:[Ar]3d 5 4s 2 D.Ni:[Ar]3d 8 4s 2 解析 : B 项中 Cr 的简化电子排布式应为 [Ar]3d 5 4s 1 。 答案 : B 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 三、能量最低原理 说明 原子核外电子要先排布到能量低的能级 , 然后再依次排布到能量较高的能级 , 根据构造原理 , 各能级的能量顺序为 E (1s)< E (2s)< E (2p)< E (3s)< E (3p)< E (4s)< E (3d) …… 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 【例 3 】 下列各原子或离子的电子排布式错误的是 ( 　　 )( 导学号 52700005) A.K + 　 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 B.F 　 1s 2 2s 2 2p 5 C.S 2- 　 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 D.Ar 　 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 解析 : s 能级最多可容纳 2 个电子 ,p 能级最多可容纳 6 个电子 , 电子总是优先从能量低的能层、能级排列。 S 2- 是 S 原子得两个电子后形成的稳定结构 , 故第三能层中电子的排布应为 3s 2 3p 6 。 答案 : C 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 某元素原子的 3d 能级上有 1 个电子 , 则其 N 能层上的电子数是 ( 　　 ) A.0 B.2 C.5 D.8 解析 : 根据能量最低原理 , 结合该元素原子 3d 能级上有 1 个电子 , 可以写出该元素原子的电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2 , 由此可知该元素 N 能层上的电子数为 2 。 答案 : B 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 四、基态与激发态、光谱 基态原子是能量最低的原子 , 其核外电子排布遵循构造原理。基态原子的电子吸收能量后 , 电子会跃迁到较高能级 , 变成激发态原子 , 其核外电子排布不再遵循构造原理。 说明 (1) 光 ( 辐射 ) 是电子释放能量的重要形式之一。 (2) 在日常生活中 , 我们看到的许多可见光 , 如灯光、霓虹灯光、激光、焰火 …… 都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。 一 二 三 四 知识精要 典题例解 迁移应用 【例 4 】 以下电子排布式是基态原子的电子排布的是 ( 　　 ) ① 1s 1 2s 1 　 ② 1s 2 2s 1 2p 1 　 ③ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ④ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ③④ 解析 : 根据构造原理 , 核外电子的排布总是首先占据能量较低的能级 , 当能量较低的能级填满后再进入能量较高的能级 , 此时整个原子能量最低 , 处于基态。 ① 中 1s 能级未填满就进入 2s 能级 , 属于激发态原子 ; ② 中 2s 能级未填满就进入 2p 能级 , 也属于激发态原子。只有 ③④ 属于基态原子的电子排布。 答案 : D 一 二 三 四 知识精要 典题例解 迁移应用 一 二 三 四 知识精要 典题例解 迁移应用 1 . 以下电子排布式是激发态原子的电子排布的是 ( 　　 ) A.1s 2 2s 1 B.1s 2 2s 2 2p 1 C.1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 D.1s 2 2s 2 2p 6 3p 1 答案 : D 一 二 三 四 知识精要 典题例解 迁移应用 2 . 下列表达正确的是 ( 　　 ) ( 导学号 52700006) A.1s 2 2p 1 属于基态 B.1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2 属于激发态 C.1s 2 2s 2 2p 6 3d 1 属于激发态 D.1s 2 2s 2 2p 6 3p 1 属于基态 解析 : 电子排布式符合构造原理的原子处于基态。当基态原子的电子吸收能量后 , 电子会跃迁到较高能级 , 变成激发态原子。 A 项 , 电子从 2s 能级跃迁到 2p 能级 , 属于激发态 ;B 项属于基态 ;C 项 , 电子从 3s 能级跃迁到 3d 能级 , 属于激发态 ;D 项 , 电子从 3s 能级跃迁到 3p 能级 , 属于激发态。 答案 : C 案例探究 方法总结 能级交错对电子排布的影响 下列电子排布式不符合构造原理的是 ( 　　 ) A. 16 S:1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 B. 24 Cr:1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 C. 11 Na:1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 D. 19 K:1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 解析 : 电子在能级上的排列顺序为 1s 、 2s 、 2p 、 3s 、 3p 、 4s 、 3d …… 排布的最多电子数分别为 2 、 2 、 6 、 2 、 6 、 2 、 10 …… 书写电子排布式时 , 应按照该规律书写才符合构造原理。故按照构造原理 24 Cr 的电子排布式应为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 4 4s 2 , 但实际上 24 Cr 的电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 , 这是因为 3d 能级为半充满状态 ( 即 3d 能级填充 5 个电子 ) 时 , 能量相对较低 , 原子结构较稳定。 答案 : B 案例探究 方法总结 构造原理的能量高低顺序并不是完全按照能层序数递增排列的 , 从第三能层开始 , 能级出现了交错现象 , 如 E (4s)< E (3d) 。大多数元素原子的核外电子排布符合构造原理 , 但少部分不符合 , 如 Cr 、 Cu 。