1.2.1 基态原子的核外电子排布学案

skybamboo · 发表于 5 小时前

第一章原子结构与元素性质
第2节　原子结构与元素周期表
第1课时基态原子的核外电子排布

1．理解能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则，能用以上规则解释1～36号元素基态原子的核外电子排布。
2．结合基态原子的核外电子排布规律及核外电子排布的原则，会书写1～36号元素基态原子的核外电子排布式。　

基态原子核外电子排布规律

1.原子核外电子排布的原则是能量由到，距核由到。
2.每电子层最多容纳的电子数为。
3.最外层电子最多容纳电子不超过。次外层不超过；倒数第三层不超过。
4.电子层序数n该层所含能级数，电子层序数为n的电子层所含原子轨道数为。

【活动探究】请你根据有关原子轨道的知识猜想 1~18号元素基态原子的核外电子排布情况，并尝试总结基态原子的核外电子排布规律。
一．基态原子的核外电子排布
1.基态原子的核外电子排布规律
原则一：能量最低原理
基态原子核外电子总是尽可能先排布在能量的轨道上，然后依次排布在能量较高的轨道上。也可以说，核外电子遵循的排布规则使整个原子的能量处于状态。
原则二：泡利不相容原理
一个原子轨道中最多只能容纳电子，且这两个电子的自旋状态。
【方法指导】核外电子排布式的表示方法

电子排布式：对于基态原子，核外电子在能量相同的原子轨道上排布时，将尽可能分占不同的原子轨道并且自旋状态相同，使体系的总能量达到最低。

基态锂原子电子排布式：；

基态氯原子电子排布式：；

（2）轨道表示式：用方框表示一个原子轨道，用箭头“↑”或“↓”来区别自旋状态不同的电子。

基态锂原子轨道表示式：；

基态氯原子轨道表示式：；

【交流研讨】完成教材P11“交流研讨”内容

原则三：洪特规则
对于基态原子，核外电子在能量相同的原子轨道上排布时，将尽可能并且相同，使体系的总能量达到。
【迁移应用】分别写出1～18号元素基态原子的电子排布式和轨道表示式。

元素符号	原子序数	电子排布式	轨道表示式
H	1
He	2
Li	3
Be	4
B	5
C	6
N	7
O	8
F	9
Ne	10
Na	11
Mg	12
Al	13
Si	14
P	15
S	16
Cl	17
Ar	18

【归纳总结】构造原理
随着原子序数的递增，基态原子的“外层电子”按顺序依次排布在等原子轨道上。
2.19 ～36号元素基态原子的核外电子排布
【活动探究】按照前面介绍的原则和方法，请你尝试写出19~36号元素K~Kr的原子的核外电子排布式。
K：、Ca：、
Sc：、Ti：、
V：、Cr：、
Mn：、Fe：、
Co：、Ni：、
Cu：、Zn：、
Ga：、Ge：、
As：、Se：、
Br：、Kr：。
【思考交流】对比铬和铜基态原子的电子排布式的两种写法区别是什么？
①基态铬原子：a.1s22s22p63s23p63d44s2 b．1s22s22p63s23p63d54s1
②基态铜原子：a.1s22s22p63s23p63d94s2 b．1s22s22p63s23p63d104s1
【总结】洪特规则特例：能量相同的原子轨道在全充满(如d10)、半充满(如d5)和全空(如d0)状态时，体系能量较低，原子较稳定。
【方法引导】
（1）简化电子排布式：把电子排布式中内层电子达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示.K:
（2）价电子：一般指最外能级组中那些有可能参与化学反应的电子。主族元素原子的价电子数一般等于该元素的最高正化合价。
价电子排布式：只表示出原子的价电子排布的式子。基态铁原子价电子排布式为：.
【迁移应用】(1)基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对的电子数之比为________；
(2)基态Ti原子的核外电子排布式为____________________；
(3)Fe基态核外电子排布式为____________________________________。
(4)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________，有___个未成对电子。
(5)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为________________。
【归纳总结】前4周期元素核外电子排布的特殊性
(1)最外层只有1个未成对电子的元素
(2)最外层有2个未成对电子的元素
(3)最外层有3个未成对电子的元素
(4)核外电子排布中，未成对电子数最多的元素
【思考交流】1．为什么第一个电子层最多容纳2个电子？第二层最多只能容纳8个电子？第三、四、五电子层最多能容纳的电子数分别是多少？

2．原子核外电子排布与原子轨道有什么关系？
【课堂小结】

1．下列排布不符合泡利不相容原理的是(　　)

2．下列电子排布图中，能正确表示该元素原子处于最低能量状态的是(　　)

3．在核电荷数为26的元素Fe的原子核外3d、4s轨道内，下列轨道表示式正确的是(　　)

4．下列各原子或离子的电子排布式错误的是(　　)
A．Mg2＋　1s22s22p6
B．Br　1s22s22p63s23p63d104s24p5
C．O2－　1s22s22p6
D．Cr　1s22s22p63s23p63d44s2
5．价电子排布满足4s半充满而3d为全充满的元素是(　　)
A．Ca    B．V    C．Cr    D．Cu
6．主族元素的原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子。下列各原子或离子的电子排布式错误的是(　　)
A．Ca2＋　1s22s22p63s23p6       B．F－　1s22s23p5
C．S　　 1s22s22p63s23p4       D．Ar　1s22s22p63s23p6
7．某元素基态原子4s轨道上有1个电子，则该基态原子价电子排布不可能是(　　)
A．3p64s1       B．4s1
C．3d54s1       D．3d104s1
8．前4周期元素中，基态原子中未成对电子数与其所在周期数相同的元素有(　　)
A．3种       B．4种
C．5种       D．6种
9．在元素周期表中第4周期的元素，原子核外未成对电子的最大数目为(　　)
A．4       B．5
C．6       D．7
10．某元素的3p轨道上有两个未成对电子，因此其(　　)
A．第三电子层上有4个电子
B．最高正价为＋2
C．最高正价为＋4
D．第二电子层没有未成对电子
11．下列说法错误的是(　　)
A．电子排布式1s22s22p63s23p64s3违反了泡利原理
B．基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d5违反了能量最低原理
C．根据构造原理，原子核外电子填充顺序为1s2s2p3s3p3d4s4p……
D．钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时，原子吸收能量，由基态转化成激发态
12．(1)基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对的电子数之比为________；
(2)基态Ti原子的核外电子排布式为____________________；
(3)Fe基态核外电子排布式为____________________________________。
检测反馈答案
1．【答案】C
【解析】泡利不相容原理指的是一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的自旋方向必须相反，只有选项C不满足此原理。
2．【答案】D
【解析】若元素的原子处于最低能量状态，则其核外电子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。A、B项违背洪特规则，C项表示元素的原子处于激发态，违背能量最低原理。
3．【答案】C
【解析】核电荷数为26的Fe基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,3d有5个轨道，只有1个轨道排满两个电子，且自旋方向相反，其他4个轨道各排1个电子，4s轨道排满2个电子，且自旋方向相反，即C项正确。
4．【答案】D
【解析】Mg2＋电子排布式为1s22s22p6，符合能量最低原理，故A正确；Br电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，符合能量最低原理，故B正确；O2－电子排布式为1s22s22p6，符合能量最低原理，故C正确；Cr电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2，不符合能量最低原理，正确的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，故D错误。
5．【答案】D
【解析】价电子排布4s半充满即为4s1,3d全充满为3d10，因此该元素原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，是29号元素Cu。
6．【答案】B
【解析】解析：选　F的电子排布式为1s22s22p5，则F－的电子排布式为1s22s22p6，B项错误。
7．【答案】A
【解析】基态原子4s轨道上有1个电子，价电子排布式可能为4s1、3d54s1、3d104s1，当核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1时，价电子排布式为4s1，不是3p64s1，故A符合题意。
8．【答案】C
【解析】第1周期中，有一个未成对电子的是1s1；第2周期中，未成对电子是两个的有两种：1s22s22p2和1s22s22p4；第3周期中，未成对电子是三个的是1s22s22p63s23p3；第4周期中未成对电子是四个的是1s22s22p63s23p63d64s2，共有5种。
9．【答案】C
【解析】第4周期中Cr元素原子的价电子排布式为3d54s1，轨道表示式为

，未成对电子数为6，为未成对电子数最多的元素。
10．【答案】D
【解析】3p轨道上有两个未成对电子，则该基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p2或1s22s22p63s23p4，即为Si或S。
11．【答案】C
【解析】根据泡利不相容原理知，4s轨道最多排2个电子，故A正确；因为4s轨道能量比3d轨道能量还低，所以基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d5违反了能量最低原理，应该为1s22s22p63s23p63d34s2，故B正确；根据构造原理，原子核外电子填充顺序1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p，故C错误；钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时，电子从基态跃迁到激发态，要吸收能量，故D正确。
12．【答案】(1)4∶5　(2)1s22s22p63s23p63d24s2 (3)1s22s22p63s23p63d64s2
【解析】(1)基态Fe2＋的价电子排布式为3d6，未成对电子数为4，基态Fe3＋的价电子排布式为3d5，未成对电子数为5，所以两者之比为4∶5。
(2)Ti的原子序数为22，因此基态Ti原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。
(3)Fe是26号元素，其基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。

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[鲁科版] 1.2.1 基态原子的核外电子排布 学案

[鲁科版] 1.2.1 基态原子的核外电子排布学案