高中化學 第一章 原子結構與性質 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.ppt

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目標導航,預習導引,目標導航,預習導引,一,二,三,一、構造原理 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,人們把它稱為構造原理。,即電子排布的能級順序為1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s……,,,,,,目標導航,預習導引,一,二,三,關于鉀原子的結構示意圖,小紅和小明的觀點不同: 請你判斷誰的觀點正確,并說明理由。 答案:小明的觀點正確,原子核外電子排布遵循構造原理,鉀原子中的電子在能級中的排列順序及對應電子數(shù)分別為1s2、2s2、2p6、3s2、3p6、4s1,故原子結構示意圖中應有四個電子層。,目標導航,預習導引,一,二,三,二、電子排布式 將能級上排布的電子數(shù)標在該能級符號右上角,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1s22s22p63s2,也可寫成[Ne]3s2。,,,,,目標導航,預習導引,一,二,三,小明同學認為“能層序數(shù)越大,能級的能量越高?！蹦阃馑挠^點嗎?為什么? 答案:不同意。根據(jù)構造原理示意圖不難看出,不同能層的能級有交錯現(xiàn)象,如E(3d)E(4s),E(4d)E(5s),E(4f)E(5p),E(4f)E(6s)等,所以小明同學的觀點不合理。,目標導航,預習導引,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造原理,使整個原子的能量處于最低狀態(tài),簡稱能量最低原理。 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:當基態(tài)原子的電子吸收能量后,電子會躍遷到較高能級,變成激發(fā)態(tài)原子。,,,,,,,目標導航,預習導引,一,二,三,3.光譜 原子光譜:不同元素的原子發(fā)生躍遷時會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)代化學中,常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素,稱為光譜分析。 節(jié)日的焰火將夜空點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,知識精要,典題例解,遷移應用,四,一、構造原理 根據(jù)構造原理,判斷能級能量高低的規(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.當電子處在不同能層時,則可能有能級交錯現(xiàn)象產(chǎn)生。 點撥不同能級的能量并不是完全按能層序數(shù)增大的順序遞增的,從第三能層開始出現(xiàn)了能級交錯現(xiàn)象。能級交錯可以表示為E(ns)E[(n-2)f]E[(n-1)d]E(np)(n表示能層序數(shù)),如E(4s)E(3d),E(5s)E(4d),E(6s)E(4f)E(5d)等。應重點記憶前36號元素的原子核外電子排布式。,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,四,【例1】 構造原理揭示的電子排布能級順序,實質上是各能級能量高低的排列順序。若以E(nl)表示某能級的能量,以下各式中正確的是( ) A.E(5s)E(4f)E(4s)E(3d) B.E(3d)E(4s)E(3p)E(3s) C.E(4s)E(4s)E(4f)E(3d) 解析:根據(jù)構造原理,各能級能量高低的排列順序為1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s……能量由低到高,A項和D項的正確順序為E(4f)E(5s)E(3d)E(4s);C項的正確順序為E(4s)E(3s)E(2s)E(1s)。 答案:B,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,四,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,四,1.下列各項中,前面的能級先填入電子的是( ) ①3d和4s ②4p和5s ③5s和4d ④5p和4d A.①② B.②③ C.②④ D.③④ 解析:根據(jù)構造原理可知電子填入能級的順序為……4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……從而可以看出②③中前面的能級先填入電子。 答案:B 2.按能量由低到高的順序排列,正確的一組是( ) (導學號52700003) A.1s、2p、3d、4s B.1s、2s、3s、2p C.2s、2p、3s、3p D.4p、3d、4s、3p 解析:根據(jù)構造原理,A項中3d能量高于4s;B項中3s能量高于2p;D項中順序應為3p、4s、3d、4p。 答案:C,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,四,二、電子排布式 1.電子排布式的書寫 按照構造原理將電子依次填充到能量逐漸升高的能級中,如:17Cl:1s22s22p63s23p5、19K: 1s22s22p63s23p64s1。在書寫電子排布式時,能層低的能級要寫左邊,不能完全按填充順序寫。例如,21Sc的電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2,而不能寫成 1s22s22p63s23p64s23d1。 2.簡化電子排布式的書寫 為了方便書寫,常把內層已達稀有氣體原子的電子層結構用稀有氣體符號加中括號來表示。如K:1s22s22p63s23p64s1,其中1s22s22p63s23p6可用[Ar]表示,故K的簡化電子排布式可表示為[Ar]4s1。,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,四,3.特殊原子的核外電子排布式的書寫 當p、d、f能級處于全空、全充滿或半充滿狀態(tài)時,能量相對較低,原子結構較穩(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)定結構,因此需要將4s能級上的一個電子調整到3d能級,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)定結構)。 29Cu,先按能量從低到高的順序排列: 1s22s22p63s23p64s23d9,因3d10為全充滿狀態(tài)時較穩(wěn)定,因此需要將4s能級上的一個電子調整到3d能級,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,知識精要,典題例解,遷移應用,四,【例2】 若某基態(tài)原子的簡化電子排布式為[Kr]4d15s2,則下列說法正確的是( ) A.該元素基態(tài)原子中共有3個電子 B.該元素原子核外有5個電子層 C.該元素原子最外層共有3個電子 D.該元素原子M能層共有8個電子 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1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2。由此可見該元素原子中共有39個電子,分為5個電子層,其中M能層上有18個電子,最外層上有2個電子。 答案:B,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,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.Ca [Ar]3d2 C.Fe [Ar]3d54s2 D.Si 1s22s22p63s23p2 解析:O2-的電子排布式為1s22s22p6;Ca的電子排布式為[Ar]4s2;Fe的電子排布式為[Ar]3d64s2。 答案:D 2.下列原子的簡化電子排布式不正確的是( ) (導學號52700004) A.V:[Ar]3d34s2 B.Cr:[Ar]3d44s2 C.Mn:[Ar]3d54s2 D.Ni:[Ar]3d84s2 解析:B項中Cr的簡化電子排布式應為[Ar]3d54s1。 答案:B,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,四,三、能量最低原理 說明原子核外電子要先排布到能量低的能級,然后再依次排布到能量較高的能級,根據(jù)構造原理,各能級的能量順序為E(1s)E(2s)E(2p)E(3s)E(3p)E(4s)E(3d)……,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,四,【例3】 下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是 ( )(導學號52700005) A.K+ 1s22s22p63s23p6 B.F 1s22s22p5 C.S2- 1s22s22p63s23p4 D.Ar 1s22s22p63s23p6 解析:s能級最多可容納2個電子,p能級最多可容納6個電子,電子總是優(yōu)先從能量低的能層、能級排列。S2-是S原子得兩個電子后形成的穩(wěn)定結構,故第三能層中電子的排布應為3s23p6。 答案:C,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,四,某元素原子的3d能級上有1個電子,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,結合該元素原子3d能級上有1個電子,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,知識精要,典題例解,遷移應用,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造原理?；鶓B(tài)原子的電子吸收能量后,電子會躍遷到較高能級,變成激發(fā)態(tài)原子,其核外電子排布不再遵循構造原理。 說明(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。,一,二,三,四,知識精要,典題例解,遷移應用,【例4】 以下電子排布式是基態(tài)原子的電子排布的是( ) ①1s12s1 ②1s22s12p1 ③1s22s22p63s2 ④1s22s22p63s23p1 A.①② B.①③ C.②③ D.③④ 解析:根據(jù)構造原理,核外電子的排布總是首先占據(jù)能量較低的能級,當能量較低的能級填滿后再進入能量較高的能級,此時整個原子能量最低,處于基態(tài)。①中1s能級未填滿就進入2s能級,屬于激發(fā)態(tài)原子;②中2s能級未填滿就進入2p能級,也屬于激發(fā)態(tài)原子。只有③④屬于基態(tài)原子的電子排布。 答案:D,一,二,三,四,知識精要,典題例解,遷移應用,一,二,三,四,知識精要,典題例解,遷移應用,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.1s22s22p1 C.1s22s22p63s2 D.1s22s22p63p1 答案:D,一,二,三,四,知識精要,典題例解,遷移應用,2.下列表達正確的是( ) (導學號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:電子排布式符合構造原理的原子處于基態(tài)。當基態(tài)原子的電子吸收能量后,電子會躍遷到較高能級,變成激發(fā)態(tài)原子。A項,電子從2s能級躍遷到2p能級,屬于激發(fā)態(tài);B項屬于基態(tài);C項,電子從3s能級躍遷到3d能級,屬于激發(fā)態(tài);D項,電子從3s能級躍遷到3p能級,屬于激發(fā)態(tài)。 答案:C,案例探究,方法總結,能級交錯對電子排布的影響 下列電子排布式不符合構造原理的是( ) A.16S:1s22s22p63s23p4 B.24Cr:1s22s22p63s23p63d54s1 C.11Na:1s22s22p63s1 D.19K:1s22s22p63s23p64s1 解析:電子在能級上的排列順序為1s、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,應按照該規(guī)律書寫才符合構造原理。故按照構造原理24Cr的電子排布式應為1s22s22p63s23p63d44s2,但實際上24Cr的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1,這是因為3d能級為半充滿狀態(tài)(即3d能級填充5個電子)時,能量相對較低,原子結構較穩(wěn)定。 答案:B,案例探究,方法總結,構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,從第三能層開始,能級出現(xiàn)了交錯現(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造原理,但少部分不符合,如Cr、Cu。,