选修3 物质结构与性质
第一节 原子结构与性质
基础知识整合]
1．能层、能级和原子轨道
(1)轨道形状???
s 电子的原子轨道呈球形对称p 电子的原子轨道呈哑铃形
(2)s 、p 、d 、f 能级上原子轨道数目依次为1、3、5、7，其中n p x 、n p y 、n p z 三个原子轨道在三维空间相互垂直，各能级的原子轨道半径随能层数(n )的增大而增大。 (3)能量关系??????? ①相同能层上原子轨道能量的高低：n s ②形状相同的原子轨道能量的高低： 1s<2s<3s<4s …… ③同一能层内形状相同而伸展方向不 同的原子轨道的能量相等，如2p x 、2p y 、2p z 轨道的能量相同 3．原子核外电子排布规律 (1)能量最低原理：原子的电子排布遵循构造原理，能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。 构造原理：原子的核外电子在填充原子轨道时，随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按着能级的能量由低到高的顺序依次填充的，填满一个能级再填一个新能级，这种规律称为构造原理。 构造原理示意图： (2)泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。 (3)洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同。 注：洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低。如24Cr的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。 4．电子的跃迁与原子光谱 (1)电子的跃迁 ①基态―→激发态： 当基态原子的电子吸收能量后，电子会从低能级跃迁到较高能级，变成激发态原子。 ②激发态―→基态： 激发态原子的电子从较高能级跃迁到较低能级时会释放出能量。 (2)原子光谱：不同元素的原子发生电子跃迁时会吸收或释放不同的光，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。包括吸收光谱和发射光谱。用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。 应用体验] 写出下列原子或离子的①电子排布式②价电子排布图③电子占的原子轨道数 ④未成对电子数。 (1)N：①________②________③________④________。 (2)Cl：①________②________③________④________。 (3)Fe2＋：①________②________③________④________。 (4)Cu：①________②________③________④________。 (5)Se：①________②________③________④________。 (6)Br－：①________②________③________④________。 提示](1)①1s22s22p3③5④3 (2)①1s22s22p63s23p5或Ne]3s23p5 考点多维探究] 角度1核外电子排布的表示 1．(高考组合题)(1)(2016·全国乙卷)基态Ge原子的核外电子排布式为 Ar]________，有________个未成对电子。 (2)(2016·全国甲卷)镍元素基态原子的电子排布式为________，3d能级上的未成对电子数为________。 (3)(2015·全国卷Ⅰ)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。 (4)(2014·全国卷Ⅰ)基态Fe原子有________个未成对电子。Fe3＋的电子排布式为________。 (5)(2013·全国卷Ⅰ)基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为______、电子数为________。 (6)(2012·全国卷)Se原子序数为________，其核外M层电子的排布式为 ________。 (7)(2016·江苏高考)Zn2＋基态核外电子排布式为________。 (8)(2015·海南高考)钒在元素周期表中的位置为________，其价层电子排布图为________________。 (9)(2015·上海高考)Mg原子核外电子排布式为________；Ca原子最外层电子的能量________Mg原子最外层电子的能量(选填“低于”、“高于”或“等于”)。 答案](1)3d104s24p2 2 (2)Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2 2 (3)电子云 2 (4)4Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 (5)M9 4 (6)343s23p63d10(7)Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10 (8)第四周期ⅤB 族 (9)1s 22s 22p 63s 2 高于 2．完成下列化学用语 (1)Cr 原子的核外电子排布式________，外围电子排布式________，原子结构示意图________，价电子排布图________________。 (2)Cu 2＋的核外电子排布式________，离子结构示意图________。 (3)As 的核外电子排布式________，原子结构示意图________价，价电子排布图________________。 (4)Co 的外围电子排布式________________，外围电子排布图 ________________。 答案] (1)1s 22s 22p 63s 23p 63d 54s 1 3d 54s 1 描述核外电子排布的两种化学用语 (1)电子排布式????? 核外电子排布式：如Fe ：[Ar]3d 64s 2价(外围)电子排布式：如Fe ：3d 64s 2 注意：当出现d轨道时，虽然电子按n s、(n－1)d、n p的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在n s前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确， 1s22s22p63s23p64s23d6错误。 角度2根据核外电子的排布特点推断元素 3．(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为__________；其价层电子排布图为_____________________________。 (2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为________，C离子的结构示意图为________。 (3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为________，其原子的结构示意图为________。 (4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子且只有一个未成对电子，E的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为______________。 (5)F元素的原子最外层电子排布式为n s n n p n＋2，则n＝________；原子中能量最高的是________电子，核外电子排布图为________。 解析](1)A元素基态原子的电子排布图由题意可写成： 则该元素核外有7个电子，为氮元素，其元素符号为N。 (2)B－、C＋的电子层结构都与Ar相同，即核外都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素K。 (3)D元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2即26号元素铁。 (4)E元素的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1故E为Cu。 (5)F最外层电子排布式为2s22p4。 答案](1)N (2)Cl (3)Fe 1s 22s 22p 63s 23p 63d 64s 2或Ar]3d 64s 2 (4)Cu Ar]3d 104s 1 (5)2 2p 4．(2016·四川高考改编)M 、R 、X 、Y 为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z 是一种过渡元素。M 基态原子L 层中p 轨道电子数是s 轨道电子数的2倍，R 是同周期元素中最活泼的金属元素，X 和M 形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，Z 的基态原子4s 和3d 轨道半充满。请回答下列问题： (1)写出M 、R 的价电子排布式：M________、R________。 (2)写出X 、Y 的价电子排布图：X________、Y________。 (3)写出Z 的核外电子排布式________，Z 的核外未成对电子数为________。 解析] 根据题目给出的M 、R 和X 的信息确定，M 是氧元素，R 是钠元素，X 是硫元素。根据M 、R 、X 、Y 为原子序数依次增大的短周期主族元素确定Y 是氯元素。根据Z 的基态原子4s 和3d 轨道半充满，则Z 元素原子的核外有24个电子，它是铬元素。 答案] (1)2s 22p 4 3s 1 (3)Ar]3d 54s 1 6 根据电子排布推断元素的思维模板 分析题意――→确定?????? ????能层电子数能级电子数 原子轨道电子数其他特征等―→确定元素―→完成题中问题 角度3 电子跃迁与原子光谱 5．下列原子的电子跃迁能释放光能形成发射光谱的是( ) 【导学号：95812282】 A ．1s 22s 22p 63s 2―→1s 22s 22p 63p 2 B．1s22s22p33s1―→1s22s22p4 C．1s22s2―→1s22s12p1 D．1s22s22p1x―→1s22s22p1y B A项，吸收光能，形成吸收光谱；B项，由激发态→基态，释放光能，形成发射光谱；C项，形成吸收光谱；D项，2p x与2p y能量相同，不属于电子跃迁。] 6．从电子跃迁的角度指出焰色反应呈现不同颜色光的原理是 _________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 答案]吸收能量后，电子从激发态向基态发生跃迁，跃迁时以不同颜色光的形式释放出不同能量 基态、激发态及光谱示意图 考点2| 原子结构与元素的性质 基础知识整合] 1．元素周期表的结构与性质特点 (1)影响因素??? 能层数：能层数越多，原子半径越大核电荷数：核电荷数越大，原子半径越小 (2)变化规律 元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小；同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。 3．电离能 (1)定义：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能。 (2)规律 ①同周期：第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，总体呈现从左至右增大的变化趋势。 ②同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。 ③同种元素的逐级电离能逐渐增大，即I 1 (3)电离能的3个重要应用 ①判断元素的金属性和非金属性强弱。I 1越大，元素的非金属性越强，I 1越小，元素的金属性越强。 ②判断元素在化合物中的化合价。如K ：I 1?I 2 ③判断元素核外电子的分层排布情况。如Li ：I 1?I 2 注意：同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐增大的，当元素的核外电子排布是全空、半充满和全充满状态时，第一电离能就会反常的大。 4．电负性 (1)概念 用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。 (2)意义 电负性越大，其原子在化合物中吸引电子的能力越强。利用电负性的大小可以判断元素的金属性和非金属性的强弱。如电负性最大的元素为氟元素。 (3)标准 以最活泼的非金属氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体元素未计)。 (4)变化规律 ①金属元素的电负性一般较小，非金属元素的电负性一般较大，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右，它们既有金属性，又有非金属性。 ②在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐增大，同主族从上至下，元素的电负性逐渐减小。 (5)电负性的一般应用 ①判断元素金属性、非金属性强弱。电负性越大，非金属性越强，金属性越弱。 ②判断化学键的类型。一般认为：如果两种成键原子间的电负性差值大于1.7，通常形成离子键，若差值小于1.7，通常形成共价键。 ③判断元素在化合物中的价态。共价化合物中，成键元素电负性大的表现负价。如ClO2中氯呈＋4价。 (6)对角线规则 在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，如 。 应用体验] 1．第四周期中，未成对电子数最多的元素是________(填名称)。 (1)它位于________族。 (2)核外电子排布式是______________。 (3)它有________个能层，________个能级，________种运动状态不同的电子。 (4)价电子排布式________，价电子排布图________。 (5)属于________区。 提示]铬(1)ⅥB(2)1s22s22p63s23p63d54s1(3)4724(4)3d54s1 (5)d 2．(1)第三周期所有元素的第一电离能(I1)大小顺序为________________(用元素符号表示)。 (2)Na的逐级电离能中有________次突跃。分别是哪级电离能发生突跃？ ________、________。 (3)C、N、O、F的电负性大小顺序为________，第一电离能大小顺序为________。 (4)F、Cl、Br、I的第一电离能大小顺序为________，电负性大小顺序为________。 提示](1)Na (2)2I2?I1I10?I9 (3)C (4)F>Cl>Br>I F>Cl>Br>I 考点多维探究] 角度1原子结构与元素周期表的关系 1．某元素X的原子核外电子排布式为Ar]3d64s2，则元素X位于________周期________族________区，其外围电子排布图_____________________________， X3＋的核外电子排布式为________，从原子结构的角度解释X3＋比X2＋稳定的理由是__________________________。 答案]第四Ⅷd Ar]3d5X3＋的3d轨道为半充满状态，能量低稳定 2．(2017·信阳模拟)A、B、C三种短周期元素，它们的原子序数依次增大。A 元素原子的核外p电子数比s电子数少1；B元素原子核外有4种能级，且全部充满电子；C元素的主族序数与周期数的差为4。 (1)A的基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有________个方向，原子轨道呈________形。 (2)某同学推断B基态原子的核外电子排布为 该同学所画的电子排布图违背了 ________________________。 (3)C位于________族________区，价电子排布式为________。 解析]根据题意可知A为N，B为Mg，C为Cl。 答案](1)3哑铃(2)泡利原理(3)ⅦA p3s23p5 角度2元素周期律(电离能、电负性、原子半径) 3．(高考组合题)(1)(2016·全国乙卷)Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是 ________。 (2)(2016·全国甲卷)元素铜与镍的第二电离能分别为：I Cu＝1 958 kJ·mol－1、I Ni ＝1 753 kJ·mol－1，I Cu>I Ni的原因是______________________________________。 (3)(2016·全国丙卷)根据元素周期律，原子半径Ga________As，第一电离能 Ga________As。(填“大于”或“小于”) (4)(2013·全国卷Ⅱ)F、K、Fe、Ni四种元素中第一电离能最小的是________(填元素符号)。 (5)(2013·浙江高考)①N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下： ②基态锗(Ge)原子的电子排布式是__________________________________。 Ge的最高价氯化物分子式是________。该元素可能的性质或应用有________。 A．是一种活泼的金属元素 B．其电负性大于硫 C．其单质可作为半导体材料 D．其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点 解析](5)I4?I3，所以该元素原子最外层有3个电子，为Al。Ge是ⅣA族元素，最高价氯化物分子式是GeCl4，Ge位于金属与非金属交界处，可作半导体材料。 答案](1)O>Ge>Zn (2)铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子 (3)大于小于 (4)K (5)①Al ②1s22s22p63s23p63d104s24p2或Ar]3d104s24p2GeCl4CD 4．根据表中所列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJ·mol－1)，回答下列问题： 【导学号：95812283】 (1))。 A．Q和R B．S和T C．T和U D．R和T E．R和U (2)下列离子的氧化性最弱的是________。 A．S2＋B．R2＋C．T3＋D．U＋ (3)下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是________。 A．硼B．铍C．氦D．氢 (4)每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，这一事实从一个侧面说明：_________________________________________________________ _________________________________________________________________，如果U元素是短周期元素，你估计它的第2次电离能突跃数据将发生在失去第________个电子时。 (5)如果R、S、T是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是________________，其中________元素的第一电离能异常高的原因是 _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 解析](1)由表中数据可确定R与U的最外层有一个电子，最可能处于同一族。 (2)还原性越强，越易失电子，电离能越小，相应离子的氧化性越弱。 (3)Q的四级电离能没有突变，属于性质稳定的稀有气体元素。 (4)相邻两个电离能数据相差较大，说明各层电子能量不同，电子是分层排布的。 答案](1)E(2)D(3)C (4)电子分层排布，各能层能量不同10 (5)R 5．根据信息回答下列问题： 不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示，该数值称为电负性。一般认为：如果两个成键原子间的电负性差值大于1.7，原子之间通常形成离子键；如果两个成键原子间的电负性差值小于1.7，通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值： 都具有________性，其中Be(OH)2显示这种性质的离子方程式是_____________ _______________________________________________________________________ ______________________________________________。 (2)通过分析电负性值的变化规律，确定Mg元素的电负性值的最小范围 ________。 (3)请归纳元素的电负性和金属性、非金属性的关系是___________________ ______________________________________________。 (4)推测AlF3、AlCl3、AlBr3是离子化合物还是共价化合物。 AlF3________，AlCl3________，AlBr3________。 答案](1)两Be(OH)2＋2H＋===Be2＋＋2H2O、Be(OH)2＋2OH－===BeO2－2＋ 2H2O(2)0.9～1.5 (3)非金属性越强，电负性越大；金属性越强，电负性越小 (4)离子化合物共价化合物共价化合物 电离能与电负性的理解 (1)金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致，不能根据金属活动性顺序判断电离能的大小。如I1(Mg)>I1(Na)，但活泼性Na>Mg。 (2)第二、三、四周期的同周期主族元素，ⅡA族(n s2n p0)和ⅤA族(n s2n p3)，因p 轨道处于全空或半充满状态，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的ⅢA 族和ⅥA族元素，如第一电离能Mg>Al，P>S。 (3)同一周期中0族元素的I1最大，但非金属性和金属性均很弱。 (4)不能将电负性1.8作为划分金属和非金属的绝对标准。 (5)共价化合物中，两种元素电负性差值越大，它们形成共价键的极性就越强。 (6)同周期稀有气体元素的第一电离能最大，但电负性不是最小。 角度3“位—构—性”的综合判断 6．(2017·双鸭山模拟)现有属于前四周期的A、B、C、D、E、F、G七种元素，原子序数依次增大。A元素的价电子构型为n s n n p n＋1；C元素为最活泼的非金属元素；D元素核外有三个电子层，最外层电子数是核外电子总数的1/6；E元素正三价离子的3d轨道为半充满状态；F元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子；G元素与A元素位于同一主族，其某种氧化物有剧毒。 【导学号：95812284】 (1)A元素的第一电离能________(填“<”“>”或“＝”)B元素的第一电离能，A、 B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为________________(用元素符号表示)。 (2)D元素原子的价电子排布式是________。 (3)C元素的电子排布图为________________________________________； E3＋的离子符号为________。 (4)F元素位于元素周期表的________区，其基态原子的电子排布式为 _________________________________________________________________。 (5)G元素可能的性质________。 A．其单质可作为半导体材料 B．其电负性大于磷 C．其原子半径大于锗 D．其第一电离能小于硒 (6)活泼性：D________Al(填“>”或“<”，下同)，I1(Mg)________I1(Al)，其原因是_________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 解析]A元素的价电子构型为n s n n p n＋1，则A是N；C元素为最活泼的非金属元素，则C是F，那么B是O；D元素核外有三个电子层，最外层电子数是核外电子总数的1/6，则D是Mg；E元素正三价离子的3d轨道为半充满状态，则E是Fe；F元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，则F是Cu；G元素与A元素位于同一主族，其某种氧化物有剧毒，则G是As。(1)由于N 的最外层电子处于半充满的稳定状态，失去电子比O难，所以元素的第一电离能 A>B；一般情况下同一周期的元素，原子序数越大，元素的电负性越大。所以A、 B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为N (3)C元素是F，其电子排布图为；E是Fe， E3＋的离子符号为Fe3＋。(4)F是Cu，Cu位于元素周期表的ds区，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或Ar]3d104s1。(5)G为As，位于金属与非金属的分界线处，其单质为半导体，其电负性小于磷，原子半径小于锗，第一电离能大于硒。(6)元素D为Mg，活泼性Mg>Al，I1(Mg)>I1(Al)，因为Mg的3p轨道处于全空，比较稳定，而Al的3p轨道只有一个电子，不稳定，故活泼性Mg>Al，而第一电离能则是I1(Mg)>I1(Al)。 答案](1)>N (2)3s2 (3)Fe3＋ (4)ds1s22s22p63s23p63d104s1或Ar]3d104s1 (5)A (6)>>镁原子的3p轨道处于全空，比较稳定，而铝原子3p轨道只有一个电子，不稳定 7．(2017·青岛模拟)已知：A～F都是周期表中前四周期的元素，它们的原子序数依次增大。其中A、C原子的L层有2个未成对电子。D与E同主族，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构。F3＋的M层3d轨道电子为半充满状态。请根据以上信息，回答下列问题： (1)A、B、C的电负性由小到大的顺序为________________(用元素符号表示)。 (2)D元素的原子核外共有________种不同运动状态的电子、________种不同能级的电子。 (3)写出E的基态原子的电子排布式：______________________________。 解析]根据题意可知A为C，B为N，C为O，D为Mg，E为Ca，F为Fe。 答案](1)C (3)1s22s22p63s23p64s2 课堂小结·反馈达标1＋1] 全新理念探究高考明确考向 1．一组判断，展示高考易误点 (1)在原子中第n能层容纳的电子数一定是2n2。() (2)在原子中第n能层电子占有的轨道数最多为n2。() (3)同一原子中的n p x与n p y轨道形状相同，半径相同且在空间相互垂直。() (4)违背了泡利原理。() (5)违背了洪特规则。() (6)同周期元素，从左到右第一电离能有增大的趋势故第一电离能C () (7)最外层电子排布式为4s1的元素一定为K。() (8)原子价电子排布式为3d84s2的元素属于s区。() (9)第二周期元素的原子中有2个未成对电子的元素为C或O。() (10)硫原子的核外电子运动状态有16种。() (11)假日烟火、焰色反应均与电子的跃迁有关。() (12)Cu的核外电子排布式为Ar]3d94s2。() 答案](1)×(2)√(3)√(4)×(5)√(6)×(7)×(8)×(9)√(10)√(11)√(12)× 2．一题串知，覆盖高考考什么 ———————————————————————— (2015·全国卷Ⅱ)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D 元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题： ———————————————————————— (1)A、B、C、D的元素符号依次为________、________、________、________。考查元素的推断] (2)D的核外电子排布式为____________，A的价电子排布式为________，C的价电子排布图为____________________，B的离子结构示意图为________。考查表示电子排布的化学用语] (3)D位于第________周期________族________区，最高正价为________。考查元素的位置确定] (4)四种元素中电负性最大的是________(填元素符号，下同)。B、C、D的第一电离能由大到小的顺序为________，四种元素中原子半径最大的是________。考查元素的性质比较] (5)氮和氧的第一电离能较大的为__________，其理由是__________________ _____________________________________________。 考查第一电离能的大小比较] 答案](1)O Na P Cl(2)Ne]3s23p52s22p4 (3)三ⅦA p＋7(4)O Cl>P>Na Na(5)氮氮的2p轨道为半充满状态，能量低较稳定，难失去电子 教案 课题：第一节原子结构（2）授课班级 课时 教学目的 知识 与 技能 1、了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布 2、能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布 3、知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理 4、知道原子的基态和激发态的涵义 5、初步知道原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱，了解其简单应用 过程 与 方法 复习和沿伸、动画构造原理认识核外电子排布，亲自动手书写，体会原理情感 态度 价值观 充分认识原子构造原理，培养学生的科学素养，有利于增强学生学习化学 的兴趣。 重点电子排布式、能量最低原理、基态、激发态、光谱难点电子排布式 知识结构与板书设计三、构造原理 1．构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布的能级顺序都遵循下列顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s…… 2、能级交错现象(从第3电子层开始)：是指电子层数较大的某些轨道的能量反低于电子层数较小的某些轨道能量的现象。 电子先填最外层的ns，后填次外层的（n-1）d，甚至填入倒数第三层的（n-2）f的规律叫做“能级交错” 3．能量最低原理：原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于最低状态。即在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。 4、对于同一电子亚层(能级)(等价轨道),当电子排布为全充满、半充满或全空时,原子是比较稳定的。 5、基态原子核外电子排布可简化为：［稀有气体元素符号］+外围电子(价电子、最外层电子) 四、基态与激发态、光谱 1、基态—处于最低能量的原子。 选修3 物质结构与性质 第一节 原子结构与性质 基础知识整合] 1．能层、能级和原子轨道 (1)轨道形状??? s 电子的原子轨道呈球形对称p 电子的原子轨道呈哑铃形 (2)s 、p 、d 、f 能级上原子轨道数目依次为1、3、5、7，其中n p x 、n p y 、n p z 三个原子轨道在三维空间相互垂直，各能级的原子轨道半径随能层数(n )的增大而增大。 (3)能量关系??????? ①相同能层上原子轨道能量的高低：n s (1)能量最低原理：原子的电子排布遵循构造原理，能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。 构造原理：原子的核外电子在填充原子轨道时，随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按着能级的能量由低到高的顺序依次填充的，填满一个能级再填一个新能级，这种规律称为构造原理。 构造原理示意图： (2)泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。 (3)洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同。 注：洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低。如24Cr的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。 4．电子的跃迁与原子光谱 (1)电子的跃迁 ①基态―→激发态： 当基态原子的电子吸收能量后，电子会从低能级跃迁到较高能级，变成激发态原子。 ②激发态―→基态： 激发态原子的电子从较高能级跃迁到较低能级时会释放出能量。 第一章原子结构与性质 一.原子结构 1、能级与能层 电子云：用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图.离核越近，电子出现的机会大，电子云密度越大；离核越远，电子出现的机会小，电子云密度越小. 电子层（能层）：根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，核外电子分别处于不同的电子层.原子由里向外对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q. 原子轨道（能级即亚层）：处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动，分别用s、p、d、f表示不同形状的轨道，s轨道呈球形、p轨道呈哑铃形 2、原子轨道 3、原子核外电子排布规律 （1）构造原理：随着核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按下图顺序填入核外电子运动轨道（能级），叫做构造原理。 原子核外电子的运动特征可以用电子层、原子轨道(亚层)和自旋方向来进行描述. 能级交错：由构造原理可知，电子先进入4s轨道，后进入3d轨道，这种现象叫能级交错。 （2）能量最低原理：电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量高的轨道. （3）泡利（不相容）原理：一个轨道里最多只能容纳两个电子，且自旋方向相反（用“↑↓”表示），这个原理称为泡利原理。 （4）洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道（能量相同）时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则叫洪特规则。比如，p3的轨道式为，而不是。 洪特规则特例：在等价轨道的全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）、全空时(p0、d0、f0)的状态，具有较低的能量和较大的稳定性.如24Cr [Ar]3d54s1、29Cu [Ar]3d104s1。 前36号元素中，全空状态的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0；半充满状态的有：7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3；全充满状态的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。 4、基态原子核外电子排布的表示方法 （1）电子排布式 ①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如K：1s22s22p63s23p64s1。 ②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，例如K：[Ar]4s1。 （2）电子排布图(轨道表示式) 每个方框或圆圈代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。 如基态硫原子的轨道表示式为 二、原子结构与元素周期表 ↑↓↑ ↑↑↑ 高中化学选修3知识点总结 二、复习要点 1、原子结构 2、元素周期表和元素周期律 3、共价键 4、分子的空间构型 5、分子的性质 6、晶体的结构和性质 （一）原子结构 1、能层和能级 （1）能层和能级的划分 ①在同一个原子中，离核越近能层能量越低。 ②同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级s、p、d、f，能量由低到高依次为s、p、d、f。 ③任一能层，能级数等于能层序数。 ④s、p、d、f……可容纳的电子数依次是1、3、5、7……的两倍。 ⑤能层不同能级相同，所容纳的最多电子数相同。 （2）能层、能级、原子轨道之间的关系 每能层所容纳的最多电子数是：2n2（n：能层的序数）。 2、构造原理 （1）构造原理是电子排入轨道的顺序，构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。 （2）构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，也是绘制基态原子轨道表示式的主要依据之一。 （3）不同能层的能级有交错现象，如E（3d）＞E（4s）、E（4d）＞E（5s）、E（5d）＞E（6s）、E（6d）＞E（7s）、E（4f）＞E（5p）、E（4f）＞E（6s）等。原子轨道的能量关系是：ns＜（n-2）f ＜（n-1）d ＜np （4）能级组序数对应着元素周期表的周期序数，能级组原子轨道所容纳电子数目对应着每个周期的元素数目。 根据构造原理，在多电子原子的电子排布中：各能层最多容纳的电子数为2n2 ；最外层不超过8个电子；次外层不超过18个电子；倒数第三层不超过32个电子。 （5）基态和激发态 ①基态：最低能量状态。处于最低能量状态的原子称为基态原子。 ②激发态：较高能量状态（相对基态而言）。基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级时的状态。处于激发态的原子称为激发态原子。 ③原子光谱：不同元素的原子发生电子跃迁时会吸收（基态→激发态）和放出（激发态→较低激发态或基态）不同的能量（主要是光能），产生不同的光谱——原子光谱（吸收光谱和发射光谱）。利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。 3、电子云与原子轨道 （1）电子云：电子在核外空间做高速运动，没有确定的轨道。因此，人们用“电子云”模型来描述核外电子的运动。“电子云”描述了电子在原子核外出现的概率密度分布，是核外电子运动状态的形象化描述。 （2）原子轨道：不同能级上的电子出现概率约为90%的电子云空间轮廓图称为原子轨道。s电子的原子轨道呈球形对称，ns能级各有1个原子轨道；p电子的原子轨道呈纺锤形，n p能级各有3个原子轨道，相互垂直（用p x、p y、p z表示）；n d能级各有5个原子轨道；n f能级各有7个原子轨道。 4、核外电子排布规律 （1）能量最低原理：在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。 （2）泡利原理：1个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋方向相反。 （3）洪特规则：电子排布在同一能级的各个轨道时，优先占据不同的轨道，且自旋方向相同。 （4）洪特规则的特例：电子排布在p、d、f等能级时，当其处于全空、半充满或全充满时，即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14，整个原子的能量最低，最稳定。 能量最低原理表述的是“整个原子处于能量最低状态”，而不是说电子填充到能量最低的轨道中去，泡利原理和洪特规则都使“整个原子处于能量最低状态”。 电子数 （5）（n-1）d能级上电子数等于10时，副族元素的族序数=n s能级电子数 （二）元素周期表和元素周期律 1、元素周期表的结构 元素在周期表中的位置由原子结构决定：原子核外的能层数决定元素所在的周期，原子的价电子总数决定元素所在的族。 （1）原子的电子层构型和周期的划分 周期是指能层（电子层）相同，按照最高能级组电子数依次增多的顺序排列的一行元素。即元素周期表中的一个横行为一个周期，周期表共有七个周期。同周期元素从左到右（除稀有气体外），元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。 （2）原子的电子构型和族的划分 族是指价电子数相同（外围电子排布相同），按照电子层数依次增加的顺序排列的一列元素。即元素周期表中的一个列为一个族（第Ⅷ族除外）。共有十八个列，十六个族。同主族周期元素从上到下，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。 （3）原子的电子构型和元素的分区 按电子排布可把周期表里的元素划分成5个区，分别为s区、p区、d区、f区和ds区，除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。 2、元素周期律 高二化学选修3 原子结构与性质 教材分析： 一、本章教学目标 1．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。 2．了解能量最低原理，知道基态与激发态，知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。 3．了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。 4．认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值。 5．能说出元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。 6．从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，在抽象思维、理论分析的过程中逐步形成科学的价值观。 本章知识分析： 本章是在学生已有原子结构知识的基础上，进一步深入地研究原子的结构，从构造原理和能量最低原理介绍了原子的核外电子排布以及原子光谱等，并图文并茂地描述了电子云和原子轨道；在原子结构知识的基础上，介绍了元素周期系、元素周期表及元素周期律。总之，本章按照课程标准要求比较系统而深入地介绍了原子结构与元素的性质，为后续章节内容的学习奠定基础。尽管本章内容比较抽象，是学习难点，但作为本书的第一章，教科书从内容和形式上都比较注意激发和保持学生的学习兴趣，重视培养学生的科学素养，有利于增强学生学习化学的兴趣。 通过本章的学习，学生能够比较系统地掌握原子结构的知识，在原子水平上认识物质构成的规律，并能运用原子结构知识解释一些化学现象。 注意本章不能挖得很深，属于略微展开。 相关知识回顾（必修2） 1.原子序数：含义： （1）原子序数与构成原子的粒子间的关系： 原子序数＝＝＝＝。（3） 原子组成的表示方法 a. 原子符号：A z X A z b. 原子结构示意图： c.电子式： d.符号表示的意义： A B C D E （4） 特殊结构微粒汇总： 无电子微粒无中子微粒 2e-微粒8e-微粒 10e-微粒 18e-微粒 2.元素周期表：（1）编排原则：把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排 成横行叫周期；再把不同横行中最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序有上到 下排成纵行，叫族。 （2）结构：各周期元素的种数 0族元素的原子序数 第一周期 2 2 第二周期 8 10 第三周期 8 18 第四周期 18 36 第五周期 18 54 第六周期 32 86 第四讲原子结构与性质 一、原子核外电子排布原理 1.能层、能级与原子轨道 (1)能层(n)：在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N、P、Q表示，能量依次升高。 (2)能级 同一能层里电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用等表示，同一能层里，各能级的能量按的顺序依次升高。 (3)原子轨道：电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。 【提醒】第一能层(K)，只有s能级；第二能层(L)，有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨道p x、p y、p z，它们具有相同的能量；第三能层(M)，有s、p、d三种能级。 2.基态原子的核外电子排布 (1)能量最低原理：即电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图： 注意：所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。 (2)泡利原理：每个原子轨道里最多只能容纳个电子，且自旋状态。如2s轨道上的电子 排布为，不能表示为。 (3)洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是占据一个轨 道，且自旋状态相同。如2p3的电子排布为，不能表示为或。洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。 3.基态、激发态及光谱示意图 4.表示微粒结构的常用化学用语 (1)原子（离子）结构示意图：表示核外电子的分层排布和原子核内的质子数。 (2)核组成式：如168O，侧重于表示原子核的结构，它能告诉我们该原子核内的质子数和核外电子数以及质量数，并不能反映核外电子的排布情况。 (3)电子排布式：如O原子的电子排布式为1s22s22p4，它能告诉我们氧原子核外的电子分为2个电子层，3个能级，并不能告诉我们原子核的情况，也不能告诉我们它的各个电子的运动状态。 (4)电子排布图：如这个式子，对氧原子核外电子排布的情况表达得就更加详细。 (5)简化电子排布式：将电子排布式中上一周期稀有气体的电子排布改用原子实表示 (6)价电子排布式（图）：对于主族和零族元素，价电子是指；对于过渡性元素，价电子是指； 【例1】判断正误 (1)p能级的能量一定比s能级的能量高( ) (2)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多( ) (3)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等( ) (4)2p x、2p y、2p z的能量相等( ) (5)铁元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6( ) (6)Cr的基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d44s2 ( ) (7)基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)＜E(2s)＜E(2p x)＜E(2p y)＜E(2p z) ( ) (8)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了能量最低原则( ) (9)磷元素基态原子的电子排布图为( ) 【例2】某元素的原子序数为29 (1)写出该元素的名称及元素符号 (2)画出该元素原子的电子排布式 (3)它有个能层，有个能级 (4)它的价电子排布图是 (5)它属于第周期，第族，属于区。 (6)它有个未成对电子 (7)它的原子核外有种不同运动状态的电子，占据了个轨道，核外电子占有的空间运动状态有____种。 【例3】按要求书写化学用语 1、书写下列微粒的电子式 HCN N2H4CaC2Na2O2 第一章原子结构与性质 课标要求 1.了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素的（1~36号）原子核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。 2.了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某种性质 3.了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。 4.了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。 要点精讲 一.原子结构 1.能级与能层 2.原子轨道 3.原子核外电子排布规律 ⑴构造原理：随着核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按右图顺序填入核外电子运动轨道（能级），叫做构造原理。 能级交错：由构造原理可知，电子先进入4s 轨道，后进入3d 轨道，这种现象叫能级交错。 说明：构造原理并不是说4s 能级比3d 能级能量低（实际上4s 能级比3d 能级能量高），而是指这样顺序填充电子可以使整个原子的能量最低。也就是说，整个原子的能量不能机械地看做是各电子所处轨道的能量之和。 （2）能量最低原理 现代物质结构理论证实，原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。 构造原理和能量最低原理是从整体角度考虑原子的能量高低，而不局限于某个能级。 （3）泡利（不相容）原理：基态多电子原子中，不可能同时存在4个量子数完全相同的电子。换言之，一个轨道里最多只能容纳两个电子，且电旋方向相反（用“↑↓”表示），这个原理称为泡利（Pauli ）原理。 （4）洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道（能量相同）时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则叫洪特（Hund ）规则。比如，p3的轨道式为 或，而不是。 洪特规则特例：当p 、d 、f 轨道填充的电子数为全空、半充满或全充满时，原子处于较稳定的状态。即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14时，是较稳定状态。 前36号元素中，全空状态的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0；半充满状态的有：7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3；全充满状态的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。 4. 基态原子核外电子排布的表示方法 (1)电子排布式 ①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如K ：1s22s22p63s23p64s1。 ②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以↑↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑ 选修3第一章原子结构第1节原子结构模型测试题 2019.9 1,写出具有下列电子排布的原子或离子的元素符号： 1s22s22p63s23p6 2,已知某元素的原子序数排在氪元素的原子序数之前，当此元素的原子失去3个电子后，它的角量子数为2的原子轨道内，电子恰好为半充满，则该元素的名称，位于第周期，第族。 3,在某一周期(其稀有气体原子的外层电子构型为4s24p6)中有A，B，C，D四种元素，已知它们的最外层电子数分别为1，2，2，7；A，C的次外层电子数为8，B的次外层电子数为14，D的次外层电子数为18，则：（1）写出A、B、C、D的元素符号：A ，B ，C ，D ，（2）画出B元素的原子结构示意图。 4,有6个电子处于n=3，l=2的能级上，推测该元素的原子序数，并根据洪特规则推测在d轨道上未成对的电子数有几个？ 5,下列说法中正确的是（） A．所有的电子在同一区域里运动 B．处于最低能量的原子叫基态原子 C．能量高的电子在离核远的区域运动，能量低的电子在离核近的区域 运动 D．同一原子中，1s、2s、3s所能容纳的电子数越来越多 6,道尔顿的原子学说曾经起了很大的作用。他的学说中主要有下列三个论点：①原子是不能再分的微粒；②同种元素的原子的各种性质和质量都相同；③原子是微小的实心球体。从现代原子--分子学说的观点看，你认为不正确的是（） A．只有① B．只有② C．只有③ D．①②③ 7,下列能级中轨道数为3的是（） A．S能级 B．P能级 C．d能级 D．f能级 8,以下能级符号正确的是（） A．6s B．2d C．3f D．1p 9,下列哪个能层中包含d能级的是（） A．N B．M C．L D．K 10,同一原子的基态和激发态相比较 （） A．基态时的能量比激发态时高 B．基态时比较稳定 C．基态时的能量比激发态时低 D．激发态时比较稳定 测试题答案 原子结构与性质 一 原子结构 1、原子的构成 中子N （核素） 原子核 → 质子Z （带正电荷） → 核电荷数 元素 → 元素符号 原子结构 最外层电子数决定主族元素的 电子数（Z 个） 化学性质及最高正价和族序数 体积小，运动速率高（近光速），无固定轨道 核外电子 运动特征 电子云（比喻） 小黑点的意义、小黑点密度的意义。 排布规律 → 电子层数 周期序数及原子半径 表示方法 → 原子（离子）的电子式、原子结构示意图 2、三个基本关系 （1）数量关系：质子数 = 核电荷数 = 核外电子数（原子中） （2）电性关系： ①原子中：质子数=核电荷数=核外电子数 ②阳离子中：质子数>核外电子数 或 质子数=核外电子数+电荷数 ③阴离子中：质子数<核外电子数 或 质子数=核外电子数-电荷数 （3）质量关系：质量数 = 质子数 + 中子数 二 原子核外电子排布规律 决X) (A Z 三相对原子质量 定义：以12C原子质量的1/12（约1.66×10-27kg）作为标准，其它原子的质量跟它比较所得的值。其国际单位制（SI）单位为1，符号为1（单位1一般不写） 原子质量：指原子的真实质量，也称绝对质量，是通过精密的实验测得的。 如：一个氯原子的m(35Cl)=5.81×10-26kg。 核素的相对原子质量：各核素的质量与12C的质量的1/12的比值。一种元素有几种同位素，就应有几种不同的核素的相对原子质量， 相对诸量如35Cl为34.969,37Cl为36.966。 原子比较核素的近似相对原子质量：是对核素的相对原子质量取近似整数值，数值上与该质量 核素的质量数相等。如：35Cl为35,37Cl为37。 元素的相对原子质量：是按该元素各种天然同位素原子所占的原子个数百分比算出的平均值。如：Ar(Cl)=Ar(35Cl)×a% + Ar(37Cl)×b% 元素的近似相对原子质量：用元素同位素的质量数代替同位素相对原子质量与其原子个数百 高中化学选修3第一章第一节原子结构(第1课时) 教学设计 东风高级中学杜先军 知识与技能： 1、进一步认识原子核外电子的分层排布 2、知道原子核外电子的能层分布及其能量关系 3、知道原子核外电子的能级分布及其能量关系 4、能用符号表示原子核外的不同能级，初步知道量子数的涵义 5、了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布 6、能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布 方法和过程：复习和沿伸、类比和归纳、能层类比楼层，能级类比楼梯。 情感和价值观：充分认识原子结构理论发展的过程是一个逐步深入完美的过程。 教学过程： 1、原子结构理论发展 从古代希腊哲学家留基伯和德谟克利特的朴素原子说到现代量子力学模型，人类思想中的原子结构模型经过多次演变，给我们多方面的启迪。 现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸。大爆炸后约两小时，诞生了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂。其后，经过或长或短的发展过程，氢、氦等发生原子核的熔合反应，分期分批地合成其他元素。 〖复习〗必修中学习的原子核外电子排布规律： 核外电子排布的尸般规律 (1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次 排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。 (2)原子核外各电子层最多容纳29’个电子。 (3)原于最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子 (4)次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个)，倒 数第三层电子数目不能超过32个。 说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。例如；当M层是最外层时，最多可排8个电子；当M层不是最外层时，最多可排18个电子 〖思考〗这些规律是如何归纳出来的呢？ 2、能层与能级 由必修的知识，我们已经知道多电子原子的核外电子的能量是不同的，由内而外可以分为：第一、二、三、四、五、六、七……能层 符号表示K、L、M、N、O、P、Q…… 能量由低到高 例如：钠原子有11个电子，分布在三个不同的能层上，第一层2个电子，第二层8个电子，第三层1个电子。由于原子中的电子是处在原子核的引力场中，电子总是尽可能先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。理论研究证明，原子核外每一层所能容纳的最多电子数如下： 能层一二三四五六七…… 符号K L M N O P Q…… 最多电子数 2 8 18 32 50…… 选修三第一章第1节原子结构第三课时 作者: 日期: 第一节原子结构 第3课时 【学习目标】 1. 了解电子云和原子轨道的含义。 2. 知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理 【学习过程】 【课前预习】 1. 电子云： ____________________________________________ 。电子云是核外电子运动状态的形 象化描述。 2. 原子轨道：_________________________________________ 。s电子的原子轨道都是___________ 形的，p电子的原子轨道都是___________ 形的，每个p能级有3个原子轨道，他们相互垂直，分别以 表示。 3. 当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先 单独占据一个轨道，而且自旋 方向相同，这个规则被称为 _____________________ 。 【知识梳理】 【练习】理论研究证明，在多电子原子中，电子的排布分成不同的能层，同一能层的电子，还可以分成不同的能级。能层和能级的符号及所能容纳的最多电子数如下： (1)根据 __________ 的不同，原子核外电子可以分成不同的能层，每个能层上所能排布的最多 电子数为—，除K层外，其他能层作最外层时，最多只能有_电子。 (2)从上表中可以发现许多的规律，如s能级上只能容纳2个电子，每个能层上的能级 数与_________________ 相等。请再写出一个规律 _______________________________________________ 。 五、电子云和原子轨道： (1)电子运动的特点：①质量极小②运动空间极小③极高速运动。 电子云： S的原子轨道是球形的，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 P的原子轨道是纺锤形的，每个P能级有3个轨道，它们互相垂直，分别以P x、P y、F Z 高二化学选修 3 原子结构模型 【学习目标】 1、知识与技能目标 （1）了解“玻尔原子结构模型”，知道其合理因素和存在的不足。初步认识原子结构的量子力 学模型 （2）能利用“玻尔原子结构模型”解释氢原子的线状光谱。 （3）能用n、ι、m、ms四个量子数描述核外电子的运动状态。 （4）知道n、ι、m、ms的相互关系及有关量子限制 （5）了解原子轨道和电子云的概念及形状，能正确书写能级符号及原子轨道符号 2、过程与方法目标 （1）通过介绍几种原子结构模型，培养学生分析和评价能力。 （2）通过原子结构模型不断发展、完善的过程，使学生认识到化学实验对化学理论发展的重 要意义，使学生感受到在学生阶段就要认真作实验、认真记录实验现象。 （3）通过自主学习，培养学生自学能力和创造性思维能力。 （4）通过介绍四个量子数及有关量子限制，使学生感受到科学的严密性。 3、情感态度·价值观目标 （1）通过原子结构模型不断发展、完善的过程教学，培养学生科学精神和科学态度。 （2）通过合作学习，培养团队精神。 【学习重点】1、基态、激发态及能量量子化的概念。 2、利用跃迁规则，解释氢原子光谱是线状光谱及其他光谱现象。 3、用四个量子数描述核外电子的运动状态。 【学习难点】1、n、ι、m、ms的相互关系及有关量子限制。 2、原子轨道和电子云的概念 第1课时 【自主预习提纲】 一、原子结构理论发展史： 1、1803年提出原子是一个“实心球体”建立原子学说的是英国化学家，1903年 汤姆逊提出原子结构的“”模型，1911年卢瑟福提出了原子结构的 模型，1913年玻尔提出的原子结构模型，建立于20世纪20年代中期的模型已成为现代化学的理论基础。 二、必修中学习的原子核外电子排布规律： (1)原子核外的电子是________排布的，研究表明已知原子的核外电子共分为______个 原子结构 【学海导航】 一、能层与能级 对多电子原子的核外电子，按能量的差异将其分成不同的能层(n)；各能层最多容纳的电子数为2n2。对于同一能层里能量不同的电子，将其分成不同的能级(l)；能级类型的种类数与能层数相对应；同一能层里，能级的能量按s、p、d、f的顺序升高，即E(s)＜E(p)＜E(d)＜E(f)。 1．电子云：电子在原子核外出现的概率密度分布。电子云是核外电子运动状态的形象化描述。 2．原子轨道：不同能级上的电子出现概率约为90%的电子云空间轮廓图。s电子的原子轨道呈球形对称，ns能级各有1个原子轨道；p电子的原子轨道呈纺锤形，np能级各有3个原子轨道，相互垂直（用px、py、pz表示）；nd能级各有5个原子轨道；nf能级各有7个原子轨道。 三、核外电子排布规律 1．构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循下列顺序： 1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f…… 构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。从中可以看出，不同能层的能级有交错现象，如E(3d)＞E(4s)、E(4d)＞E(5s)、E(5d)＞E(6s)、E(6d)＞E(7s)、E(4f)＞E(5p)、E(4f)＞E(6s)等。 构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，也是绘制基态原子电子排布图（即轨道表示式）的主要依据之一。 2．能量最低原理：原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于最低状态。即在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。 3．泡利原理：每个原子轨道里最多只能容纳2个自旋方向相反的电子。 4．洪特规则：电子排布在同一能级的各个轨道时，优先占据不同的轨道，且自旋方向相同。 四、基态、激发态、光谱 1．基态：最低能量状态。如处于最低能量状态的原子称为基态原子。 2．激发态：较高能量状态（相对基态而言）。如基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级成为激发态原子。 3．光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收（基态→激发态）和放出（基态→激发态）能量，产生不同的光谱——原子光谱（吸收光谱和发射光谱）。利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。 【例题解析】 例1 下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是（） A．原子核外的电子象云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云 第一章 原子结构与性质 相关知识回顾（必修2） 1. 原子序数：含义： （1） 原子序数与构成原子的粒子间的关系： 原子序数＝ ＝ ＝ ＝ 。 （2）原子组成的表示方法 a. 原子符号： A z X A z b. 原子结构示意图： c.电子式： d.符号 表示的意义： A B C D E （3）特殊结构微粒汇总： 无电子微粒 无中子微粒 2e-微粒 8e-微粒 10e-微粒 18e-微粒 2. 元素周期表：（1）编排原则：把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺 序从左到右排成横行叫周期；再把不同横行中最外层电子数相同的元素，按 电子层数递增的顺序有上到下排成纵行，叫族。 （2）结构： 各周期元素的种数 0族元素的原子序数 第一周期 第二周期 第三周期 第四周期 第五周期 第六周期 不完全周期 第七周期 ②族 族序数用 罗马数字 表示；主族用 表示；副族用 表示。 短周期 ①周期 （共 个） 短周期 副族个 第VIII族是第纵行 零族是第纵行 阿拉伯数字：1 2 3 4 5 6 7 8 罗马数字： （3）元素周期表与原子结构的关系： ①周期序数＝②主族序数＝＝ (4)元素族的别称：①第ⅠA族：第ⅠIA族：碱土金属 ②第ⅦA 族：③第0族：稀有气体元素 3、有关概念： （1）质量数： （2）质量数（）＝（）＋（） （3）元素：具有相同的原子的总称。 （4）核素：具有一定数目的和一定数目的 原子。 （5）同位素：相同而不同的同一元素的原子，互称 同位素。 （6）同位素的性质：①同位素的化学性质几乎完全相同②在天然存在的某种 元素里，无论是游离态还是化合态，各种元素所占的百分比是不变的。 （7）元素的相对原子质量： a、某种核素的相对原子质量＝ b、元素的相对原子质量＝ 练习：用A质子数B中子数C核外电子数D最外层电子数E电子层数填下列空格。 ①原子种类由决定②元素种类由决定 ③元素有无同位素由决定④同位素相对原子质量由决定 ⑤元素原子半径由决定⑥元素的化合价由决定 山东省单县职高2013-2014年高中化学 1.1原子结构（第2课时） 教案新人教版选修3 知识与技能： 1、了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布 2、能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布 3、知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理 4、知道原子的基态和激发态的涵义 5、初步知道原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱，了解其简单应用 教学过程： 〖课前练习〗1、理论研究证明，在多电子原子中，电子的排布分成不同的能层，同一能层的电子，还可以分成不同的能级。能层和能级的符号及所能容纳的最多电子数如下： (1)根据的不同，原子核外电子可以分成不同的能层，每个能层上所能排布的最多电子数为， 除K层外，其他能层作最外层时，最多只能有电子。 （2）从上表中可以发现许多的规律，如s能级上只能容纳2个电子，每个能层上的能级数与相等。请再写出一个规律。 2、A、B、C、D均为主族元素，已知A原子L层上的电子数是K层的三倍；B元素的原子核 外K、L层上电子数之和等于M、N层电子数之和；C元素形成的C2＋离子与氖原子的核外电子排布完全相同，D原子核外比C原子核外多5个电子。则 （1）A元素在周期表中的位置是，B元素的原子序数为； （2）写出C和D的单质发生反应的化学方程式。 〖引入〗电子在核外空间运动，能否用宏观的牛顿运动定律来描述呢？ 4、电子云和原子轨道： (1)电子运动的特点：①质量极小②运动空间极小③极高速运动。 因此，电子运动来能用牛顿运动定律来描述，只能用统计的观点来描述。我们不可能 像描述宏观运动物体那样，确定一定状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间如何，而只能确定它在原子核外各处出现的概率。 概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图成为原子轨道。 S的原子轨道是球形的，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 P的原子轨道是纺锤形的，每个P能级有3个轨道，它们互相垂直，分别以P x、P y、P z 为符号。P原子轨道的平均半径也随能层序数增大而增大。 s电子的原子轨道都是球形的(原子核位于球心)，能层序数，2越大，原子轨道的半径越大。这是由于1s，2s，3s……电子的能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展。这是不难理解的，打个比喻，神州五号必须依靠推动(提供能量)才能克服地球引力上天，2s电子比1s电子能量高，克服原子 核的吸引在离核更远的空间出现的概率就比1s大，因而2s电子云必然比1s电子云更扩散。 (2) [重点难点]泡利原理和洪特规则 量子力学告诉我们：ns能级各有一个轨道，np能级各有3个轨道，nd能级各有5个轨道，nf能级各有7个轨道.而每个轨道里最多能容纳2个电子，通常称为电子对，用方向相反的箭头“↑↓”来表示。 一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相反，这个原理成为泡利原理。 推理各电子层的轨道数和容纳的电子数。 当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则是洪特规则。 〖练习〗写出5、6、7、8、9号元素核外电子排布轨道式。并记住各主族元素最外层电子排布轨道式的特点：(成对电子对的数目、未成对电子数和它占据的轨道。 〖思考〗下列表示的是第二周期中一些原子的核外电子排布，请说出每种符号的意义及从中获得的一些信息。 高二化学选修三《原子结构与性质》练习题 一、选择题（每小题只有一个正确选项） 1. 下列原子或离子原子核外电子排布不属于基态排布的是 A. Na: 1s22s22p53s2 B. S2-: 1s22s22p63s23p6 C. N: 1s22s22p3 D. Si: 1s22s22p63s23p2 2. 下列具有特殊性能的材料中，由主族元素和副族元素形成的化合物是 A.半导体材料砷化镓 B. 透明陶瓷材料硒化锌 C. 吸氢材料镧镍合金 D.超导材K3C60 3. 第三能层含有的轨道数为 A.3 B. 5 C. 7 D. 9 4.某元素质量数51，中子数28，其基态原子未成对电子数为 A.0 B.1 C. 2 D.3 5.4p轨道填充一半的元素，其原子序数是 A.15 B. 33 C. 35 D. 51 6. 以下各分子中，所有原子都满足最外层为8电子结构的是 A. P4O6 B. BF3 C. PCl5 D. H3O+ 7.元素电负性随原子序数的递增而增强的是 A.Na, K, Rb B.N, P, As C.Si, P, Cl D. O, S, Cl 8.短周期元素R的原子核外电子数等于核内中子数，该元素单质7.8g与氧气充分反应可生成13g 化合物RO，则该元素的价电子层是 A.1S2 B.2S2 C.3S2 D.4S2 二、选择题（每小题有1-2个正确选项） 9. A、B都是短周期元素，原子半径B＞A，它们可形成化合物AB2，由此可以得出的正确判断 是 A.原子序数：A＜B B. A和B可能在同一主族 C.A可能在第2周期ⅣA族 D. A肯定是金属元素 10. 下列关于砷（As）元素的叙述中，正确的是 A. 在AsCl3分子中，砷原子最外层电子数为8； B. Na3AsO4溶液的pH大于7； C. 砷的氢化物的化学式为AsH3，它是一种强氧化剂； D. 砷的相对原子质量为74.92，由此可知砷原子核内有42个中子。 11. X、Y、Z三种元素的原子，其最外层电子排布为ns1，3s23p1和2s22p4，由这三种元素组成的 化合物的化学式可能是 A、X3YZ3 B、X2YZ2 C、XYZ2 D、XYZ3 12. 若某原子在处于能量最低状态时，外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是 A.该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有3个未成对电子 B.该元素原子核外共有5个电子层 C.该元素原子的M能层共有8个电子 D.该元素原子最外层共有3个电子 13.下列有关物质性质的比较顺序中，不正确的是 A．热稳定性：HF＜HCl＜HBr＜HI B．微粒半径：K+＞Na+＞Mg2+＞Al3+ C．酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3D．熔点：Li＜Na＜K＜Rb 14. X、Y两元素可形成X2Y3型化合物,则X、Y原子基态时最外层的电子排布可能是 A．X：3s23p1Y：3s23p5B．X：2s22p3Y：2s22p4 C．X：3s23p1Y：3s23p4D．X：3s2Y：2s22p3 15. 下列说法正确的是 A．钾（K）原子基态的原子结构示意图为 高二化学选修3 物质结构与性质 第一章物质结构与性质教案 第一节原子结构：(第一课时) 教学目标 知识与技能： 1、进一步认识原子核外电子的分层排布 2、知道原子核外电子的能层分布及其能量关系 3、知道原子核外电子的能级分布及其能量关系 4、能用符号表示原子核外的不同能级，初步知道量子数的涵义 5、了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布 6、能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布 方法和过程：复习和沿伸、类比和归纳、能层类比楼层，能级类比楼梯。 情感和价值观：充分认识原子结构理论发展的过程是一个逐步深入完美的过程。 课前预习： 1、对多电子原子的核外电子，按能量的差异将其分成不同的；各能层最多容纳的电子数为。对于同一能层里能量不同的电子，将其分成不同的；能级类型的种类数与能层数相对应；同一能层里，能级的能量按的顺序升高，即E（s）＜E（p）＜E（d）＜E（f）。 2、在同一个原子中，离核越近，n越小的电子层能量。同一电子层中，各能级的能量按s、p、d、 f、……的次序 学习过程 1、原子结构理论发展 〖复习〗原子核外电子排布规律： 说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。例如；当M层是最外层时，最多可排8个电子；当M层不是最外层时，最多可排18个电子 〖思考〗这些规律是如何归纳出来的呢？ 2、能层与能级 理论研究证明，原子核外每一层所能容纳的最多电子数如下： 能层一二三四五六七…… 符号 K L M N O P Q…… 最多电子数 2 8 18 32 50…… 能级的符号和所能容纳的最多电子数如下： 能层 K L M N O …… 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f …… 重点高中化学人教版选修3第一章第一节《原子结构》第一课时参考教案 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 教案 课题：第一章第一节原子结构（1）授课班级 课时 1 教学目的 知识 与 技能 1、进一步认识原子核外电子的分层排布 2、知道原子核外电子的能层分布及其能量关系 3、知道原子核外电子的能级分布及其能量关系 4、能用符号表示原子核外的不同能级，初步知道量子数的涵义 5、识记常见元素（1～36号） 过程 与 方法 复习和沿伸、类比和归纳、能层类比楼层，能级类比楼梯。 情感 态度 价值观 充分认识原子结构理论发展的过程是一个逐步深入完美的过程 重点原子核外电子的能层、能级分布及其能量关系难点能用符号表示原子核外的不同能级 知识结构与板书设计 第一节原子结构 一、开天辟地—原子的诞生 1、氢元素宇宙中最丰富的元素 2、宇宙年龄距近约140亿年，地球年龄已有46亿年。 二、能层与能级 教学过程 教学步骤、内容 教学方法、 手段、师生活动 ［阅读引言］思考并讨论： 1、“物质的组成与结构”与“物质的性质与变化”两方面是什么关系？ 2、物质的组成与结构如何决定性质？分别举例说明。 ［讨论归纳］ ［识图］读第一章章图 [讲] 人类对原子的认识史——不同时期的原子结构模型 1、公元前400多年前，希腊哲学家德谟克利特等人的观点：物质由原子构成，且原子是不可分的微粒；原子的结合和分离是万物变化的根本。 2、19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子说；物质由原子组成，且原子为实心球体，不能用物理方法分割；同种分子的质量和性质相同 3、1897年，英国科学家汤姆生发现了电子，提出原子结构的“葡萄干布丁”模型：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，电子镶嵌其中并中和正电荷，使原子呈电中性，原子是可以再分的 4、卢瑟福原子模型：原子由原子核和核外电子组成。原子核带正电荷，位于原子的中心并几乎集中了原子的全部质量，电子带负电荷，在原子核周围空间作高速运动。 5、波尔原子模型：电子在原子核外一定轨道上绕核作高速运动 6、原子结构的量子力学模型（电子云模型）：现代原子结构学说： 物质的组成与结构 物质的性质与变化 决定 原性论与炼丹 元素组成与原子结 第一章 分子组成与分子结 第二章 晶体结构 第三章 元素性质 分子性质 晶体性质 决定 决定 决定人教版化学选修三原子的结构教案
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