1.1.4 原子结构（4）2022-2023学年高二化学（人教版2019选择性必修2）

第一节 原子结构第4课时第一章 原子结构与性质知识导航21本节重点本节难点原子核外电子的排布规则核外电子的表示方法新课导入通过前面的学习，我们知道：核外电子排布在原子轨道中，你知道它们是按照什么规律排布的呢以及核外电子在原子轨道中的排布应该如何表示？知识梳理l原子核外电子的排布规则n电子排布的轨道表示式(电子排布图)例如：8O的轨道表示式如下：O1s2s2pn简并轨道：。n电子对：。n单电子：。n自旋平行：。n氧原子中，有 对电子对，有 个单电子。n氧原子中，有 种空间运动状态，有 种运动状态不同的电子。同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子一个原子轨道中若只有一个电子，则该电子称为单电子箭头同向的单电子称为自旋平行3258能量相同的原子轨道说明用方框表示原子轨道，在方框的下方用能级符号表示轨道所属能级。典例精讲H1s【例1】请写出基态氢原子的轨道表示式。或：H1s【例2】请写出基态氦原子可能的轨道表示式。He1s或：He1s或：He1s知识梳理n核外电子在原子轨道中的排布规律l原子核外电子的排布规则1925年，泡利根据多电子原子的原子光谱正式提出泡利原理：基态原子中的同一个原子轨道内最多填充两个电子，且二者的自旋方向相反。排布规律一：泡利原理知识梳理n核外电子在原子轨道中的排布规律l原子核外电子的排布规则排布规律一：泡利原理p基态氦原子的轨道表示式:He1s或：He1s或：He1s典例精讲【例1】请写出Li、Be、B的轨道表示式。Li1s2sBe1s2sB1s2s2p【例2】请写出基态碳原子可能的轨道表示式。C1s2s2pC1s2s2pC1s2s2pC1s2s2p知识梳理n核外电子在原子轨道中的排布规律l原子核外电子的排布规则排布规律二：洪特规则弗里德里希洪特p内容：基态原子中，填入 的电子总是先单独分占，且自旋平行。p特例在简并轨道上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时，具有_的能量和 的稳定性。简并轨道较低较大全充满：p6、d10、f14体系能量较低，原 子 较 稳 定半充满：p3、d5、f7全空：p0、d0、f0知识梳理n核外电子在原子轨道中的排布规律l原子核外电子的排布规则排布规律二：洪特规则p例如：24Cr的电子排布式为_，为半充满状态，1s22s22p63s23p63d54s1 3d 4sCrCr只有一组全满的简并轨道有两组半满的简并轨道易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。3d 4s体系能量较低，原 子 较 稳 定体系能量高，原子不稳定知识梳理n核外电子在原子轨道中的排布规律l原子核外电子的排布规则排布规律二：洪特规则p基态碳原子的轨道表示式C1s2s2pC1s2s2pC1s2s2pC1s2s2p知识梳理p内容：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据 的原子轨道，使整个原子的能量最低。能量最低n核外电子在原子轨道中的排布规律l原子核外电子的排布规则排布规律三：能量最低原理p能量最低原理的补充：当相邻能级能量差别不大时，有12个电子填入能量稍高的能级可能反而降低电子排斥能，进而使原子整体能量最低。例如：所有副族元素的基态原子。p因素：整个原子的能量由 、和 三个因素共同决定。核电荷数电子数电子状态知识梳理为什么基态氮原子的轨道表示式是 而不是？为什么基态氦原子的电子排布是1s2而非1s12s1？为什么基态K和Ca的价电子排布式是4s1和4s2，而不是3d1和3d2？结合核外电子在原子轨道中的排布规律，思考并回答下列问题：问题1问题2问题3l不满足能量最低原理l不满足构造原理l不满足洪特规则典例精讲【例1】写出15P、25Mn的轨道表示式，并按要求填空。15P：，有 对电子对，有 个单电子。25Mn：_，有 种空间运动状态，有 个单电子，属于半充满。63155知识梳理n电子排布式与轨道表示式的比较l核外电子的表示方法电子排布式含义用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式意义能直观反映出核外的电子层、能级及各能级上的电子数实例K：1s22s22p63s23p64s1简化电子排布式含义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原子结构的部分以相应稀有气体元素符号外加方括号表示意义避免书写电子排布式过于繁琐实例K：Ar4s1轨道表示式含义每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子意义能直观反映出电子的排布情况及电子的自旋状态实例 Al：典例精讲【例2】按要求填空。(1)17Cl的电子排布式：_。(2)17Cl的价电子排布式：_。(3)17Cl的电子式：_。【例1】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()A.B.C.1s2 D.1s22s22p63s23p53s23p5D(4)17Cl的价电子轨道表示式：_。(5)17Cl的原子结构示意图：_。(6)第四周期中最外层只有1个电子的所有基态原子的简化电子排布式：_。Ar4s1、Ar3d54s1、Ar3d104s1知识梳理未成对电子数及其占据的原子轨道元素符号及价电子排布14sK：4s1，Cu：3d104s13dSc：3d14s24pGa：4s24p1，Br：4s24p523dTi：3d24s2，Ni：3d84s24pGe：4s24p2，Se：4s24p433dV：3d34s2，Co：3d74s24pAs：4s24p343dFe：3d64s253dMn：3d54s2 63d和4sCr：3d54s1n第四周期未成对电子数规律l核外电子的表示方法拓展延伸量子力学的发展19世纪末，经典力学和经典电动力学在描述微观系统时的不足越来越明显。量子力学是在20世纪初由马克斯普朗克、尼尔斯玻尔、沃纳海森堡、埃尔温薛定谔、沃尔夫冈泡利、路易德布罗意、马克斯玻恩、恩里科费米、保罗狄拉克、阿尔伯特爱因斯坦、康普顿等一大批物理学家共同创立的。第一排：欧文朗缪尔、马克斯普朗克、玛丽居里、亨得里克洛仑兹、阿尔伯特爱因斯坦、保罗朗之万、Ch.E.Guye、C.T.R.威尔逊、O.W.里查森第二排：彼得德拜、马丁努森、威廉劳伦斯布拉格、Hendrik AnthonyKramers、保罗狄拉克、亚瑟康普顿、路易德布罗意、马克斯波恩、尼尔斯玻尔第三排：奥古斯特皮卡尔德、E.Henriot、保罗埃伦费斯特、Ed.Herzen、Thophile deDonder、欧文薛定谔、E.Verschaffelt、沃尔夫冈泡利、沃纳海森堡、R.H.福勒、里昂布里渊1927年 第五届索尔维会议随堂演练1.下列原子的轨道表示式中，符合洪特规则的是()A.B.C.D.C2.下列有关化学用语中不能体现氮原子核外电子能量有差异的是()A.B.C.D.1s22s22p3A随堂演练3.24Cr原子处于基态时，价电子排布可用轨道表示式表示成，而不是 。下列说法中正确的是()A.这两种排布方式都符合能量最低原理B.这两种排布方式都符合泡利原理C.这两种排布方式都符合洪特规则D.这个实例说明洪特规则有时候和能量最低原理是矛盾的B随堂演练4.下列关于硅原子的核外电子排布表示方法中，错误的是()A.1s22s22p63s23p2B.Ne3s23p2C.D.C5.在短周期元素中，元素的基态原子核外未成对电子数等于能层数的元素有a种，元素的基态原子最外层电子数是未成对电子数2倍的元素有b种，则a b的值为()A.1 B.2 C.3 D.4B随堂演练6.下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是()A.原子核外L能层的未成对电子数与M能层的未成对电子数相等的原子B.原 子 核 外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子 的Y原子C.2p能级只有1个空轨道的X原子和3p能级只有1个空轨道的Y原子D.最外层都只有一个电子的X、Y原子C随堂演练7.(1)氧元素基态原子核外未成对电子数为_个，第三周期中有两个成单电子的元素符号_(填一种即可)，M层上有2对成对电子的原子最外层共有_种不同运动状态的电子。2Si(或S)6(2)1 36号 元 素 原 子 中 未 成 对 电 子 数 为 2的 元 素 符 号 及 价 电 子 排 布 式：_。C：2s22p2，Si：3s23p2，Ge：4s24p2，O：2s22p4，S：3s23p4，Se：4s24p4，Ti：3d24s2，Ni：3d84s2(3)某元素的原子序数为33，该元素原子的价电子排布式为_，该元素原子核外有_个能层，_个能级，_个原子轨道，有_个单电子。4s24p348183随堂演练8.下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是_(填序号，下同)，违反能量最低原理的是_，违反洪特规则的是_，违反泡利原理的是_。Ca2：1s22s22p63s23p6F：1s22s23p6P：Fe：1s22s22p63s23p63d64s2Mg2：1s22s22p6C：课堂小结第一节原子的结构与性质第4课时电子排布的轨道表示式(电子排布图)核外电子在原子轨道中的排布规律电子排布式与轨道表示式的比较排布规律一：泡利原理排布规律二：洪特规则排布规律三：能量最低原理简并轨道电子对单电子自旋平行用方框表示原子轨道，在方框的下方用能级符号表示轨道所属能级