高中化学新教材教案：构造原理与电子排布式 电子云与原子轨

第一章原子结构与性质

第一节原子结构

1.1.2 构造原理与电子排布式电子云与原子轨道

【教材分析】

本节从介绍原子的诞生，原子结构的发现历程入手，首先介绍能层、能级的概念，在原子的基态与激发态概念的基础上介绍电子的跃迁和光谱分析；然后给出构造原理并根据构造原理书写原子的核外电子排布；根据电子云与原子轨道等概念，进一步介绍核外电子的运动状态，并介绍了泡利原理、洪特规则、能量最低原理。本节内容比较抽象，教学过程中应注意培养学生的空间想象能力、分析推理能力及抽象概括能力。

【课程目标】

教学重点：构造原理与电子排布式电子云与原子轨道

教学难点：电子排布式原子轨道

【教学过程】

[复习回顾]

上节课，我们研究了原子核外电子的排布，核外电子分层排布，同一能层有不同的能级，同时研究基态与激发态、原子光谱，这节课研究以原子光谱事实为依据的构造原理。

[思考交流］

（1）核外电子在能级中依据什么规律排布？

（2）核外电子在能级中的排布又可以如何表示？

[学生活动一］

请画出1～18号元素的原子结构示意图。结合已有的能级知识，分析核外电子在能级中的排布规律。

[学生活动二］

根据核外电子在能层中的排布规律，画出K的原子结构示意图。分析K中电子填入的能量最高的能级，并说明判断的依据。

[归纳小结］

电子在能级中的排布规律--能级交错

核外电子在能级中的排布顺序：3p → 4s → 3d

随核电荷数增大，电子并不总是填满一个能层后再填入下一个能层，这种现象称为能级交错。

K、Ca的光谱学实验均表明，二者最外层填充的电子均在4s能级。

这种能级交错在核外电子排布中非常普遍：ns → (n-2)f → (n-1)d → np

[投影］构造原理：

［讲］构造原理是以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序。在多电子原子中，电子在能级上的排布顺序：电子最先排布在能量低的能级上，然后依次排布在能量较高的能级上。

［板书］1．构造原理：

(1)绝大多数基态原子核外电子的排布的能级顺序都遵循下列顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s……，

(2)构造原理规律： ns (n-2)f (n-1)d np。

[小试牛刀]

请根据构造原理分析25Mn的核外电子在能级中的排布。

[补充]构造原理的补充说明：

作为一个理论模型，构造原理具有一定的局限性。对于个别特殊的过渡元素核外电子的排布并不适用

[过渡] 按照构造原理，元素核电荷数每递增一个，同时增加一个核电荷和核外电子，就得到一个基态原子的电子排布。电子填满一个能级，就开始填入下一个能级，由此构建了元素周期系中各元素基态原子的电子排布。

从氢到碳的基态原子电子排布式如下：

1s1→1s2→1s22s1→1s22s2→1s22s22p1→1s22s22p2

[板书]2.电子排布式

电子排布式是用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数的式子

[练一练]

请根据构造原理，写出1～36号元素原子的电子排布式。

[展示]

1.H 1s1 C 1s22s22p2 O 1s22s22p4

Na 1s22s22p63s1 Mg 1s22s22p63s2 Al 1s22s22p63s23p1

Si 1s22s22p63s23p2 P 1s22s22p63s23p3 S 1s22s22p63s23p4

Cl 1s22s22p63s23p5 K 1s22s22p63s23p64s1 Ca 1s22s22p63s23p64s2

Mn 1s22s22p63s23p63d54s2 Fe 1s22s22p63s23p63d664s2 Co 1s22s22p63s23p63d74s2 Ni 1s22s22p63s23p63d84s2 Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 Zn 1s22s22p63s23p63d104s2 2.阅读课本表1-1，总结电子排布式的书写原则

[讲解]

电子排布式的书写原则

（1）按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中

[学生回顾]

各能级的能量高低顺序

(1)相同能层的不同能级的能量高低顺序： ns＜np＜nd＜nf

(2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序： 1s＜2s＜3s＜4s；2p＜3p＜4p; 3d＜4d

(3) 不同层不同能级可由下面的公式得出: ns＜(n-2)f＜(n-1)d＜np (n为能层序数)

[思考与讨论]

1.按构造原理写出稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡的基态原子的最外层电子排布；除氦外它们的通式是什么？

2、电子排布式可以简化，如Na的电子排布式可简化为[Ne]3s1，上述方括号的意义是什么？仿照Na的简化电子排布式，写出O、Si、Cu的简化电子排布式。

3.为突出化合价与电子排布式的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层。Fe 简化电子排布式为[Ar]3d64s2，价电子排布式为3d64s2，通常元素周期表只给出价层电子排布式，请写出Na、Al、Cl、Mn、Br的价层电子排布。

4.通过以上内容，原子的电子排布式的书写方法

[讲解]

原子的电子排布式的书写方法

(1)按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中

(2)一般情况下，能层低的能级要写在左边，而不是按照构造原理顺序写

(3)为了避免电子排布式过于繁琐，我们可以把内层电子达到稀有气体结构的部分，以相应

稀有气体元素符号外加方括号来表示。

(4)当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。

例如Cr