新2020-2021学年高中化学 第1章 原子结构 第2节 第1课时 基态原子的核外电子排布学案 鲁科版选修3

第1课时基态原子的核外电子排布1．了解基态原子的核外电子在原子轨道上的排布顺序。

2．掌握基态原子的核外电子排布规律，会书写常见元素(1～36号)原子的核外电子排布。

(重点)3．学会利用电子排布式、轨道表示式正确表示核外电子排布。

(难点)基态原子的核外电子排布原则1．能量最低原则(1)基态原子的核外电子排布使整个原子体系的能量最低。

(2)基态原子的核外电子在原子轨道上的排列顺序：1s，2s，2p，3s，3p，4s，3d，4p，5s，4d，5p，6s……2．泡利不相容原理(1)一个原子轨道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；或者说，一个原子中不存在两个完全相同的电子。

(2)在原子中，每个电子层最多能容纳2n2个电子。

3．洪特规则(1)对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同轨道并且自旋方向相同。

(2)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，体系的能量较低，原子较稳定。

如基态铬原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，基态铜原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。

4．电子数与电子层和能级的关系在原子中，每个电子层最多容纳2n2个电子，每个能级最多能容纳的电子数为其所包含的原子轨道数的2倍。

(1)原子轨道能量的相对大小为：E4s＞E3d＞E3p＞E3s。

(×)(2)基态O原子电子排布式为：1s22s22p4。

(√)(3)Al原子核外有1个未成对电子。

(√)(4)2p能级上有2个未成对电子的元素只有碳。

(×)(5)基态铜原子：①1s22s22p63s23p63d94s2(×)②1s22s22p63s23p63d104s1(√)[合作·探究]原子核外电子排布规律[探究背景]根据基态原子核外电子排布原则可知每一层上的电子排布有一定的数值或数值范围。

[探究问题]1．为什么每个电子层最多容纳2n2个电子？【提示】各电子层上的能级数目＝电子层序数n，根据泡利不相容原理，每个原子轨道最多只能容纳2个电子，所以每个电子层最多容纳2n2个电子。

2．为什么原子核外最外层的电子不超过8个？次外层不超过18个电子？【提示】由于E(n d)＞E[(n＋1)s]，当n s和n p轨道电子排满时，多余的电子不是填入n d轨道，而是首先填入(n＋1)s轨道，因此最外层电子数不可能超过2＋6＝8。

同理次外层由(n－1)s(n－1)p(n－1)d组成，所容纳的电子数不大于2＋6＋10＝18。

[核心·突破]1．多电子的基态原子核外电子排布遵循的排布顺序可表示为2．基态原子电子排布原则核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则，对三条原则不能孤立地理解，要综合应用。

其中，能量最低原则又可叙述为：在不违背泡利不相容原理的前提下，核外电子在各个原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量最低。

[题组·冲关]题组基态原子的核外电子排布1．基态原子的核外电子排布的原则不包括( )A．能量守恒原理B．能量最低原则C．泡利不相容原理D．洪特规则【解析】基态原子的核外电子排布必须遵守三个原则：泡利不相容原理、能量最低原则和洪特规则。

能量守恒原理与此无关。

【答案】 A2．在2p能级上最多只能排布6个电子，其依据的规律是( )A．能量最低原则B．泡利不相容原理C．洪特规则D．能量最低原则和泡利不相容原理【解析】A中能量最低原则主要是电子排布先后顺序，洪特规则指的是相同能级电子尽量占据不同轨道，只有B选项泡利不相容原理说明一个轨道上最多容纳2个电子且自旋方向相反，2p能级共有3个轨道，最多容纳6个电子。

【答案】 B3．价电子排布满足4s半充满而3d为全充满的元素是( )【导学号：66240003】A．Ca B．V C．Cr D．Cu【解析】由题意可知其价电子排布为3d104s1为Cu。

【答案】 D4．下列原子或离子的电子排布式(或轨道表示式)正确的是________，违反能量最低原理的是________，违反洪特规则的是________，违反泡利原理的是________。

①Ca2＋：1s22s22p63s23p6②F－：1s22s23p6③P：④Cr：1s22s22p63s23p63d44s2⑤Fe：1s22s22p63s23p63d64s2⑥Mg2＋：1s22s22p6⑦C：。

【解析】根据核外电子排布规律，②中错误在于电子排完2s轨道后应排2p轨道而不是3p轨道，正确的应为1s22s22p6；③中没有遵循洪特规则——电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同，正确的应为：；④中忽略了能量相同的原子轨道在半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，正确的应为：【答案】①⑤⑥②③④⑦【温馨提示】在写基态原子的轨道表示式时，防止出现以下几种错误：①（违反泡利不相容原理）②（违反洪特规则）③ (违反洪特规则)基态原子中核外电子排布的表示方法[基础·初探]1．电子排布式按照能量最低原则对能级进行排序，进而在n s、n p、n d等能级符号的右上角用数字表示出电子的数目。

如基态氧原子的电子排布式可表示为1s22s22p4。

2．轨道表示式一般用小圆圈(或方框)表示一个原子轨道。

用“↑”或“↓”来区别自旋状态不同的电子。

如基态氧原子的轨道表示式可表示为。

3．价电子(1)与化学性质密切相关的外层原子轨道上的电子，称为价电子。

(2)为了便于研究元素化学性质与核外电子间的关系，人们常常只表示出原子的价电子排布。

如基态铁原子的价电子排布式为3d64s2。

(1)基态铁原子失去4s、3d轨道上各1个电子变为Fe2＋。

(×)(2)24Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1。

(√)(3)K的价电子排布式：4s1。

(√)(4)氮原子的轨道表示式：。

(√)(5)原子的价电子决定了其物理性质和化学性质。

(×)(6)基态N原子电子排布式为：[He] 。

(×)[合作·探究]价电子及价电子排布[探究背景]原子的价电子影响元素的化学性质，主族元素和过渡元素价电子排布各不相同。

[探究问题]1.价电子就是最外层电子吗？【提示】不一定。

价电子是指决定元素化学性质的电子。

主族元素的最外层电子是价电子，但过渡元素的次外层甚至倒数第三层电子也是价电子。

2.铁原子的价电子排布式为3d64s2，铁原子可以失去2或3个电子形成离子Fe2＋或Fe3＋，且离子稳定性大小顺序是Fe3＋＞Fe2＋。

[核心·突破]核外电子排布的表示方法原子结构示意图意义将每个电子层上的电子总数表示在原子核外的式子实例电子排布式意义用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式实例K：1s22s22p63s23p64s1简化电子排布式意义为了避免电子排布式书写过于繁琐，把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实例K：[Ar]4s1价电子排布式意义主族元素的价电子指最外层电子，价电子排布式即外围电子排布式实例Al：3s23p1轨道表示式意义每个圆圈（或方框）代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子实例[题组·冲关]题组基态原子中核外电子排布的表示方法1.下列轨道表示式能表示氮原子的最低能量状态的是（）【解析】基态原子的电子在能量相同的轨道上分布时，将尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同。

【答案】 A2．下列关于价电子构型为3s23p4的粒子描述正确的是( )A．它的元素符号为OB．它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4C．它可与H2生成液态化合物D．其轨道表示式为【解析】A项，据价电子构型可知该粒子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，故该元素为硫元素；C项，S与H2化合生成气态氢化物H2S；D项，S原子核外电子轨道表示式应为【答案】 B3.下列原子中，单电子数最多的是（）A.16SB.35BrC.24CrD.15P【解析】写出各项原子的价电子轨道表示式进行判断。

【答案】 C4．按要求填空：(1)Cu的原子结构示意图为____________________________________。

(2)P的价电子排布式为____________________________________。

(3)Fe的电子排布式为____________________________________。

(4)N的轨道表示式为____________________________________。

(5)X元素的价电子排布式是4s24p5，X元素的符号是________。

【解析】Cu的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1，所以其原子结构示意图是；P的价电子排布式为3s23p3；Fe的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2；N的电子排布式为1s22s22p3，所以其轨道表示式是。

X元素出现了4p能级，说明3d能级已经排满，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，原子序数是35，为溴元素。

【答案】(1)(2)3s23p3(3)1s22s22p63s23p63d64s2(4) (5)Br。