高中化學(xué) 1.1原子結(jié)構(gòu)課件 新人教版選修3.ppt

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第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu),原子的構(gòu)成是怎樣的？ 寫(xiě)出Na的原子結(jié)構(gòu)示意圖。 提示 。 什么是焰色反應(yīng)？ 提示 焰色反應(yīng)是某些金屬元素的單質(zhì)或它們的化合物在灼燒時(shí)，使火焰呈現(xiàn)特殊的顏色的性質(zhì)。,1．,2．,3．,了解原子核外電子的能級(jí)分布，能根據(jù)構(gòu)造原理用電子排布式表示常見(jiàn)元素(1～36號(hào))原子核外電子的排布。 了解核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 了解原子核外電子在一定條件下會(huì)發(fā)生躍遷，了解其簡(jiǎn)單應(yīng)用。 了解泡利原理和洪特規(guī)則。,1．,2．,3．,4．,能層 多電子原子中，按電子的_____差異，可以將核外電子分成不同的能層，并用符號(hào)___________________________表示相應(yīng)的第一、二、三、四、五、六、七……能層。 多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能_____，還可以把它們分成_____，能級(jí)符號(hào)的順序是ns、np、nd、nf(n為能層序數(shù))，任一能層的能級(jí)總是從___能級(jí)開(kāi)始，而且能級(jí)數(shù)等于該__________,1.,2．能級(jí),能量,K、L、M、N、O、P、Q……,不同,能級(jí),s,能層序數(shù),能層、能級(jí)與最多容納的電子數(shù) (1)以s、p、d、f……排序的各能級(jí)最多可容納的電子數(shù)依次為1、3、5、7……的___倍。 (2)原子核外電子的每一能層最多可容納的電子數(shù)與能層的序數(shù)(n)間存在的關(guān)系是_____。,3．,2,2n2,(1)含義： 隨著原子_____的遞增，絕大多數(shù)元素的原子核外電子將遵循以下順序填充到各能級(jí)中：1s、2s、2p、3s、3p、4s、____、4p、5s、____、5p、6s、____、____、____、 7s……這個(gè)排列順序被稱為構(gòu)造原理。,1. 構(gòu)造原理,序數(shù),3d,4d,4f,5d,6p,(2)構(gòu)造原理示意圖,(1)元素原子的電子排布式中能級(jí)符號(hào)右上角的數(shù)字是該能級(jí)上_____________。鉀原子的電子排布式為_(kāi)________________。 (2)為了書(shū)寫(xiě)方便，通常還會(huì)將電子排布式進(jìn)行簡(jiǎn)化，用稀有氣體結(jié)構(gòu)代替已經(jīng)充滿的電子層。示例：Fe 1s22s22p63s23p63d64s2，簡(jiǎn)化電子排布式是__________。,2．電子排布式,排布的電子數(shù),1s22s22p63s23p64s1,Ar]3d64s2,能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài) 原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個(gè)原子的能量處于 _________，簡(jiǎn)稱能量最低原理；處于_________的原子叫做基態(tài)原子；當(dāng)基態(tài)原子的電子_____能量后，電子會(huì)躍遷到_________，變成激發(fā)態(tài)原子。 光譜 不同元素原子的電子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的_____光譜或_____光譜，總稱原子光譜。在現(xiàn)代化學(xué)中，常利用原子光譜上的特征譜線來(lái)鑒定元素，稱為_(kāi)________。,1.,2．,最低狀態(tài),最低能量,吸收,較高能級(jí),吸收,發(fā)射,光譜分析,電子云 (1)電子在核外空間做高速運(yùn)動(dòng)，_____(填“有”或“沒(méi)有”)確定的軌道，只能確定它在原子核外各處出現(xiàn)的_____，得到的概率分布圖看起來(lái)像一片云霧。因而被形象地稱作_______。 (2)繪制電子云輪廓圖是為了表達(dá)_________________，給出電子在核外空間里經(jīng)常出現(xiàn)的_____，對(duì)核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有一個(gè)形象化的簡(jiǎn)便描述。 (3)s電子云是___形的(原子核位于球心)，能層序數(shù)n越大，電子云半徑_____；p電子云是_____形的，每個(gè)p能級(jí)有 ___個(gè)原子軌道，它們相互_____，分別以___________為符號(hào)。,1.,沒(méi)有,概率,電子云,電子云輪廓的形狀,區(qū)域,球,越大,啞鈴,垂直,px、py、pz,3,泡利原理和洪特規(guī)則 (1)_______________________________________________ _____，這個(gè)原理是由_____首先提出的，稱為_(kāi)____原理。在同一個(gè)原子軌道里的電子的自旋方向是_____的，自旋只有兩種狀態(tài)：___________和___________。 (2)________________________________________________ ______________________________，這個(gè)規(guī)則是由_____首先提出的，稱為_(kāi)____規(guī)則。,2．,1個(gè)原子軌道里最多只容納2個(gè)電子，而且自旋狀態(tài),相反,泡利,泡利,不同,順時(shí)針狀態(tài),逆時(shí)針狀態(tài),當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú),占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋狀態(tài)相同,洪特,洪特,(1)現(xiàn)代大爆炸宇宙學(xué)理論認(rèn)為，我們所在的宇宙誕生于一次________。 (3)____元素是宇宙中最豐富的元素，地球上的元素絕大多數(shù)是____，非金屬(包括稀有氣體)僅____種。 提示 (1)大爆炸 (2)氫 氦 鋰 融合 (3)氫 金屬 22,【慎思1】,不同能級(jí)的能量有什么關(guān)系？ 提示 (1)在每一個(gè)能層中，能級(jí)符號(hào)順序?yàn)閚s、np、nd、nf……(n代表能層)，能量依次升高，即在第n層中，不同能級(jí)的能量大小順序是E(ns)E(np)E(nd)E(nf)…… (2)不同能層，能級(jí)符號(hào)相同，n越大，能量越高，如E(1s)E(2s)E(3s)E(4s)……,【慎思2】,從第幾能層開(kāi)始出現(xiàn)“能級(jí)交錯(cuò)”現(xiàn)象的？ 提示 各能級(jí)s、p、d、f的能量高低順序可表示為(n為能層序數(shù))：Ens＞E(n－1)s＞E(n－2)s……Enp＞E(n－1)p＞E(n－2)p……End＞E(n－1)d＞E(n－2)d……Enf＞E(n－1)f＞E(n－2)f……但由構(gòu)造原理可知，從第三能層開(kāi)始各能級(jí)不完全遵循能層順序，即產(chǎn)生能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象，可表示為：Ens＜E(n－2)f＜E(n－1)d＜Enp……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．,【慎思3】,什么是電子排布圖？ 提示 電子排布圖(或軌道表示式)是用來(lái)表示原子核外電子排布的一種圖式。電子排布圖可以體現(xiàn)泡利原理、能量最低原理和洪特規(guī)則等原子核外電子的排布規(guī)律。例如， 氮原子的軌道表示式是 ，在電子排布圖中，用每個(gè)方框(或圓圈)表示一個(gè)軌道，用↑和↓表示電子的不同自旋狀態(tài)。,【慎思5】,基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子之間有什么關(guān)系？,【慎思4】,分別畫(huà)出氮原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖，電子排布式及電子排布圖。 提示 氮原子結(jié)構(gòu)示意圖表示為 ；氮電子 排布式表示為 1s22s22p3；用電子排布圖表示為 。,【慎思6】,能級(jí)表示方法及各能級(jí)所能容納的最多電子數(shù),1．,各能層包含的原子軌道數(shù)目和可容納的電子數(shù),2．,下列有關(guān)認(rèn)識(shí)正確的是 ( )。 A．各能級(jí)的原子軌道數(shù)按s、p、d、f的順序依次為1、 3、5、7 B．各能層的能級(jí)都是從s能級(jí)開(kāi)始至f能級(jí)結(jié)束 C．各能層含有的能級(jí)數(shù)為n－1 D．各能層含有的電子數(shù)為2n2 解析 各能層中的能級(jí)數(shù)等于其所處的能層數(shù)，即當(dāng)n＝1時(shí)，它只有一個(gè)s能級(jí)，當(dāng)n＝2時(shí)，含有兩個(gè)能級(jí)分別為s、p能級(jí)，所以B、C都不正確；D選項(xiàng)中每個(gè)能層最多能填充2n2個(gè)電子，但不是一定含有2n2個(gè)電子。 答案 A,【例1】?,本題中的D選項(xiàng)是一個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)，在電子排布時(shí)，從低能級(jí)開(kāi)始填充，填滿了低能級(jí)再填充較高能級(jí)，所以在填充時(shí)只能是最多能填充2n2個(gè)電子，而不是一定，如當(dāng)某個(gè)能層是最外層時(shí)最多只能填充8個(gè)電子。,某元素原子的核外有三個(gè)能層，最外能層有4個(gè)電子，該原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)為 ( )。 A．14 B．15 C．16 D．17 解析 原子核外共有三個(gè)電子層，最內(nèi)層只有1s能級(jí)，可容納2個(gè)電子，第二層有2s、2p兩個(gè)能級(jí)，可容納1×2＋3×2＝8個(gè)電子，最外層有4個(gè)電子，所以該原子核外有14個(gè)電子，又因在原子中核外電子數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)，故選A。 答案 A,【體驗(yàn)1】?,能量最低原理：原子核外電子先占有能量低的軌道，然后依次進(jìn)入能量高的軌道，這樣使整個(gè)原子處于能量最低的 狀態(tài)。 泡利原理：每個(gè)原子軌道里最多只能容納兩個(gè)電子，且自 旋方向不同。如2s軌道上的電子排布為 ，不能表 示為 。,1．,2.,洪特規(guī)則：原子核外電子在同一能級(jí)的不同軌道上排布時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相同。如 2p3的電子排布為 ，不能表示為 或 。 注：當(dāng)能量相同的原子軌道在全滿(p6、d10、f14)、半滿(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)狀態(tài)時(shí)，體系的能量最低，這一點(diǎn)違反了洪特規(guī)則，可看成是洪特規(guī)則的特例。如：24Cr的電子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1(3d5、4s1均為半充滿穩(wěn)定)；29Cu的電子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1(3d10為全充滿穩(wěn)定，4s1為半充滿穩(wěn)定)。,3．,下列原子的外圍電子排布式(或外圍電子排布圖)中，哪一種狀態(tài)的能量較低？ (1)氮原子： (2)鈉原子：A.3s1 B．3p1 (3)鉻原子：A.3d54s1 B．3d44s2 (4)碳原子：,【例2】?,解析 本題考查的是核外電子排布所遵循原理的知識(shí)。據(jù)洪特規(guī)則，電子在能量相同的各個(gè)軌道上排布時(shí)盡可能分占不同的原子軌道，且自旋方向相同，故(1)選B。(4)選A；根據(jù)能量最低原理，核外電子先占據(jù)能量低的軌道，再占據(jù)能量高的軌道，(2)中由于3s軌道的能量低于3p軌道的，故選A；(3)中A的3d5為半充滿狀態(tài)，為相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，所以選A。 答案 (1)B (2)A (3)A (4)A,下列各原子或離子的電子排布式錯(cuò)誤的是 ( )。 A．Na＋ 1s22s22p6 B．F 1s22s22p5 C．Cl－ 1s22s22p63s23p5 D．Ar 1s22s22p63s23p6 解析 本題考查的是構(gòu)造原理及各能級(jí)最多容納的電子數(shù)。s能級(jí)最多容納2個(gè)電子，p能級(jí)最多可容納6個(gè)電子；電子總是從能量低的能層、能級(jí)排列，Cl－應(yīng)是Cl原子得一個(gè)電子形成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以Cl－的電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s23p6。 答案 C,【體驗(yàn)2】?,實(shí)驗(yàn)探究一 過(guò)渡元素的核外電子排布規(guī)律 (1)過(guò)渡元素的核外電子排布與主族元素不同，其次外層電子數(shù)一般不飽和，在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，次外層甚至倒數(shù)第三層的電子可以失去。 (2)第ⅠA、ⅡA族除一、二周期外其次外電子層都有8個(gè)電子；第ⅢA到零族除短周期外，其次外層電子數(shù)皆為18個(gè)。 (3)過(guò)渡元素最外層電子數(shù)不超過(guò)2個(gè)，次外層一般不飽和，因此過(guò)渡元素的陽(yáng)離子一般不具有稀有氣體結(jié)構(gòu)。 (4)過(guò)渡元素最外層、次外層甚至倒數(shù)第三層上的電子都可成為價(jià)電子，因此過(guò)渡元素通常有變價(jià)。,【探究原理】,下表列出了核電荷數(shù)為21～25的元素的最高正化合價(jià)，回答下列問(wèn)題： (1)寫(xiě)出下列元素基態(tài)原子的核外電子排布式； Sc____________________，Ti____________________， V____________________，Mn____________________。,【問(wèn)題探究】,(2)已知基態(tài)鉻原子的電子排布是1s22s22p63s23p63d54s1，并不符合構(gòu)造原理。人們常常會(huì)碰到客觀事實(shí)與理論不相吻合的問(wèn)題，當(dāng)你遇到這樣的問(wèn)題時(shí)，你的態(tài)度是______ ________________________________________________。 (3)對(duì)比上述五種元素原子的核外電子排布與元素的最高正化合價(jià)，你發(fā)現(xiàn)的規(guī)律是________________________； 出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是____________________________。 思路點(diǎn)撥 判斷某些元素核外電子的排布情況，一要熟練掌握原子的核外電子排布式，二要掌握核外電子排布的規(guī)律性，同時(shí)還應(yīng)注意在核外電子排布中的特例。,答案 (1)1s22s22p63s23p63d14s2或[Ar]3d14s2 1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2 1s22s22p63s23p63d34s2或[Ar]3d34s2 1s22s22p63s23p63d54s2或[Ar]3d54s2 (2)尊重客觀事實(shí)，注意理論適用范圍，掌握特例等 (3)五種元素的最高正化合價(jià)數(shù)值等于各元素基態(tài)原子的最高能層s電子和次高能層d電子數(shù)目之和 能級(jí)交錯(cuò)使得d電子也參與了化學(xué)反應(yīng),