高中化學(xué) 第一章 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 1_1_2 原子的核外電子排布 基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜課件 新人教版選修3

目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引一二三一、構(gòu)造原理隨著原子核電荷數(shù)的遞增,絕大多數(shù)元素的原子核外電子的排布將遵循下圖的排布順序,人們把它稱為構(gòu)造原理。 即電子排布的能級(jí)順序?yàn)?s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引一二三關(guān)于鉀原子的結(jié)構(gòu)示意圖,小紅和小明的觀點(diǎn)不同:請(qǐng)你判斷誰(shuí)的觀點(diǎn)正確,并說(shuō)明理由。答案:小明的觀點(diǎn)正確,原子核外電子排布遵循構(gòu)造原理,鉀原子 中的電子在能級(jí)中的排列順序及對(duì)應(yīng)電子數(shù)分別為1s2、2s2、2p6、3s2、3p6、4s1,故原子結(jié)構(gòu)示意圖中應(yīng)有四個(gè)電子層。 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引一二三二、電子排布式將能級(jí)上排布的電子數(shù)標(biāo)在該能級(jí)符號(hào)右上角,并按照能層從左到右的順序排列的式子,稱為電子排布式,如H的電子排布式為:Mg的電子排布式為1s 22s22p63s2,也可寫成Ne3s2。 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引一二三小明同學(xué)認(rèn)為“能層序數(shù)越大,能級(jí)的能量越高。”你同意他的觀點(diǎn)嗎?為什么?答案:不同意。根據(jù)構(gòu)造原理示意圖不難看出,不同能層的能級(jí)有交錯(cuò)現(xiàn)象,如E(3d)E(4s),E(4d)E(5s),E(4f)E(5p),E(4f)E(6s)等,所以小明同學(xué)的觀點(diǎn)不合理。 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引一二三三、能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜1.原子的電子排布遵循構(gòu)造原理,使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài),簡(jiǎn)稱能量最低原理。2.基態(tài)與激發(fā)態(tài)(1)基態(tài)原子:處于最低能量的原子叫做基態(tài)原子。(2)激發(fā)態(tài)原子:當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后,電子會(huì)躍遷到較高能級(jí),變成激發(fā)態(tài)原子。 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引一二三3.光譜原子光譜:不同元素的原子發(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吸收光譜或發(fā)射光譜,總稱原子光譜。光譜分析: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,稱為光譜分析。節(jié)日的焰火將夜空點(diǎn)綴成五彩繽紛的世界,你知道這些美麗的焰火與電子有什么關(guān)系嗎?答案:電子從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時(shí)釋放出能量,釋放出的能量往往以光(輻射)的形式表現(xiàn),于是形 成了美麗的焰火。 一二三知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用四一、構(gòu)造原理根據(jù)構(gòu)造原理,判斷能級(jí)能量高低的規(guī)律1.相同能層上能量的高低:E(ns)E(np)E(nd)E(nf)2.不同能層能量的高低:E(1s)E(2s)E(3s),E(2p)E(3p)E(4p)3.當(dāng)電子處在不同能層時(shí),則可能有能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象產(chǎn)生。點(diǎn)撥不同能級(jí)的能量并不是完全按能層序數(shù)增大的順序遞增的,從第三能層開(kāi)始出現(xiàn)了能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象。能級(jí)交錯(cuò)可以表示為E(ns)E(n-2)fE(n-1)dE(np)(n表示能層序數(shù)),如E(4s)E(3d),E(5s)E(4d),E(6s)E(4f)E(4f)E(4s)E(3d)B.E(3d)E(4s)E(3p)E(3s)C.E(4s)E(3s)E(2s)E(4s)E(4f)E(3d)解析:根據(jù)構(gòu)造原理,各能級(jí)能量高低的排列順序?yàn)?s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s能量由低到高,A項(xiàng)和D項(xiàng)的正確順序?yàn)镋(4f)E(5s)E(3d)E(4s);C項(xiàng)的正確順序?yàn)镋(4s)E(3s)E(2s)E(1s)。答案:B 一二三知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用四 一二三知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用四1.下列各項(xiàng)中,前面的能級(jí)先填入電子的是()3d和4s4p和5s5s和4d5p和4dA.B.C.D.解析:根據(jù)構(gòu)造原理可知電子填入能級(jí)的順序?yàn)?s、3d、 4p、5s、4d、5p、6s從而可以看出中前面的能級(jí)先填入電子。答案:B2.按能量由低到高的順序排列,正確的一組是() (導(dǎo)學(xué)號(hào)52700003)A.1s、2p、3d、4s B.1s、2s、3s、2pC.2s、2p、3s、3p D.4p、3d、4s、3p解析:根據(jù)構(gòu)造原理,A項(xiàng)中3d能量高于4s;B項(xiàng)中3s能量高于2p;D項(xiàng)中順序應(yīng)為3p、4s、3d、4p。 答案:C 一二三知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用四二、電子排布式1.電子排布式的書寫按照構(gòu)造原理將電子依次填充到能量逐漸升高的能級(jí)中,如:17Cl:1s22s22p63s23p5、19K:1s22s22p63s23p64s1。在書寫電子排布式時(shí),能層低的能級(jí)要寫左邊,不能完全按填充順序?qū)?。例?21Sc的電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2,而不能寫成1s22s22p63s23p64s23d1。2.簡(jiǎn)化電子排布式的書寫為了方便書寫,常把內(nèi)層已達(dá)稀有氣體原子的電子層結(jié)構(gòu)用稀有氣體符號(hào)加中括號(hào)來(lái)表示。如K:1s 22s22p63s23p64s1,其中1s22s22p63s23p6可用Ar表示,故K的簡(jiǎn)化電子排布式可表示為Ar4s1。 一二三知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用四3.特殊原子的核外電子排布式的書寫當(dāng)p、d、f能級(jí)處于全空、全充滿或半充滿狀態(tài)時(shí),能量相對(duì)較低,原子結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。如24Cr,先按能量從低到高的順序排列:1s22s22p63s23p64s23d4,因3d5為半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),因此需要將4s能級(jí)上的一個(gè)電子調(diào)整到3d能級(jí),得到1s22s22p63s23p64s13d5。再將同一能層的排到一起,即該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1(3d5為半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu))。 29Cu,先按能量從低到高的順序排列:1s22s22p63s23p64s23d9,因3d10為全充滿狀態(tài)時(shí)較穩(wěn)定,因此需要將4s能級(jí)上的一個(gè)電子調(diào)整到3d能級(jí),得到1s22s22p63s23p64s13d10。再將同一能層的排到一起,即該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1。 一二三知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用四【例2】 若某基態(tài)原子的簡(jiǎn)化電子排布式為Kr4d15s2,則下列說(shuō)法正確的是()A.該元素基態(tài)原子中共有3個(gè)電子B.該元素原子核外有5個(gè)電子層C.該元素原子最外層共有3個(gè)電子D.該元素原子M能層共有8個(gè)電子解析:根據(jù)核外電子排布規(guī)律,該元素基態(tài)原子的電子排布式為1s 22s22p63s23p63d104s24p64d15s2。由此可見(jiàn)該元素原子中共有39個(gè)電子,分為5個(gè)電子層,其中M能層上有18個(gè)電子,最外層上有2個(gè)電子。答案:B 一二三知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用四1.下列各基態(tài)原子或離子的電子排布式正確的是()A.O2-1s22s22p4 B.CaAr3d2C.FeAr3d54s2 D.Si1s22s22p63s23p2解析:O2-的電子排布式為1s22s22p6;Ca的電子排布式為Ar4s2;Fe的電子排布式為Ar3d64s2。答案:D2.下列原子的簡(jiǎn)化電子排布式不正確的是() (導(dǎo)學(xué)號(hào)52700004)A.V:Ar3d 34s2 B.Cr:Ar3d44s2C.Mn:Ar3d54s2 D.Ni:Ar3d84s2解析:B項(xiàng)中Cr的簡(jiǎn)化電子排布式應(yīng)為Ar3d54s1。答案:B 一二三知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用四三、能量最低原理說(shuō)明原子核外電子要先排布到能量低的能級(jí),然后再依次排布到能量較高的能級(jí),根據(jù)構(gòu)造原理,各能級(jí)的能量順序?yàn)镋(1s)E(2s)E(2p)E(3s)E(3p)E(4s)E(3d) 一二三知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用四【例3】 下列各原子或離子的電子排布式錯(cuò)誤的是 ()(導(dǎo)學(xué)號(hào)52700005)A.K+1s22s22p63s23p6 B.F1s22s22p5C.S2-1s22s22p63s23p4 D.Ar1s22s22p63s23p6解析:s能級(jí)最多可容納2個(gè)電子,p能級(jí)最多可容納6個(gè)電子,電子總是優(yōu)先從能量低的能層、能級(jí)排列。S 2-是S原子得兩個(gè)電子后形成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),故第三能層中電子的排布應(yīng)為3s23p6。答案:C 一二三知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用四某元素原子的3d能級(jí)上有1個(gè)電子,則其N能層上的電子數(shù)是()A.0 B.2 C.5 D.8解析:根據(jù)能量最低原理,結(jié)合該元素原子3d能級(jí)上有1個(gè)電子,可以寫出該元素原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2,由此可知該元素N能層上的電子數(shù)為2。答案:B 一二三知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用四四、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜基態(tài)原子是能量最低的原子,其核外電子排布遵循構(gòu)造原理。基態(tài)原子的電子吸收能量后,電子會(huì)躍遷到較高能級(jí),變成激發(fā)態(tài)原子,其核外電子排布不再遵循構(gòu)造原理。說(shuō)明(1)光(輻射)是電子釋放能量的重要形式之一。(2)在日常生活中,我們看到的許多可見(jiàn)光,如燈光、霓虹燈光、激光、焰火都與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關(guān)。 一二三四知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用【例4】 以下電子排布式是基態(tài)原子的電子排布的是()1s12s11s22s12p11s22s22p63s2 1s22s22p63s23p1A.B.C.D.解析:根據(jù)構(gòu)造原理,核外電子的排布總是首先占據(jù)能量較低的能級(jí),當(dāng)能量較低的能級(jí)填滿后再進(jìn)入能量較高的能級(jí),此時(shí)整個(gè)原子能量最低,處于基態(tài)。中1s能級(jí)未填滿就進(jìn)入2s能級(jí),屬于激發(fā)態(tài)原子;中2s能級(jí)未填滿就進(jìn)入2p能級(jí),也屬于激發(fā)態(tài)原子。只有屬于基態(tài)原子的電子排布。答案:D 一二三四知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用 一二三四知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用1.以下電子排布式是激發(fā)態(tài)原子的電子排布的是()A.1s22s1 B.1s22s22p1C.1s22s22p63s2 D.1s22s22p63p1答案:D 一二三四知識(shí)精要典題例解遷移應(yīng)用2.下列表達(dá)正確的是() (導(dǎo)學(xué)號(hào)52700006)A.1s22p1屬于基態(tài)B.1s22s22p63s23p63d54s2屬于激發(fā)態(tài)C.1s22s22p63d1屬于激發(fā)態(tài)D.1s22s22p63p1屬于基態(tài)解析:電子排布式符合構(gòu)造原理的原子處于基態(tài)。當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后,電子會(huì)躍遷到較高能級(jí),變成激發(fā)態(tài)原子。A項(xiàng),電子從2s能級(jí)躍遷到2p能級(jí),屬于激發(fā)態(tài);B項(xiàng)屬于基態(tài);C項(xiàng),電子從3s能級(jí)躍遷到3d能級(jí),屬于激發(fā)態(tài);D項(xiàng),電子從3s能級(jí)躍遷到3p能級(jí),屬于激發(fā)態(tài)。答案:C 案例探究方法總結(jié)能級(jí)交錯(cuò)對(duì)電子排布的影響下列電子排布式不符合構(gòu)造原理的是()A.16S:1s22s22p63s23p4B.24Cr:1s22s22p63s23p63d54s1C.11Na:1s22s22p63s1D.19K:1s22s22p63s23p64s1解析:電子在能級(jí)上的排列順序?yàn)?s、2s、2p、3s、3p、4s、3d排布的最多電子數(shù)分別為2、2、6、2、6、2、10書寫電子排布式時(shí),應(yīng)按照該規(guī)律書寫才符合構(gòu)造原理。故按照構(gòu)造原理 24Cr的電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s23p63d44s2,但實(shí)際上24Cr的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1,這是因?yàn)?d能級(jí)為半充滿狀態(tài)(即3d能級(jí)填充5個(gè)電子)時(shí),能量相對(duì)較低,原子結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。答案:B 案例探究方法總結(jié)構(gòu)造原理的能量高低順序并不是完全按照能層序數(shù)遞增排列的,從第三能層開(kāi)始,能級(jí)出現(xiàn)了交錯(cuò)現(xiàn)象,如E(4s)E(3d)。大多數(shù)元素原子的核外電子排布符合構(gòu)造原理,但少部分不符合,如Cr、Cu。