高中化学选修3 第一节 原子结构

(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元 素符号为____，其基态原子的电子排布式为____。
(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电 子，只有一个未成对电子，E的元素符号为____， 其基态原子的电子排布式为_________________。
4题参考答案：
(1)N
(2) Cl
六、泡利原理和洪特规则
1.泡利原理
内容：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，
而且它们的自旋状态相反。
2.电子排布图
用方框表示原子轨道，用箭头表示电子。箭 头方向表示电子的自旋状态。 例如，锂(Li)原子 原子结构示意图 电子排布式 1s22s1 电子排布图
1s
↑↓
2s
↑
平式(常用) 2s ↑ 竖式 1s ↑↓ (不常用)
(2)能级符号用_________________________表示。
(3)ns能级有____个轨道，呈___形；np能级有____ 个轨道，呈_______形；nd能级有_______个轨道； nf能级有______个轨道。 (4)各能级最多容纳的电子数是： ns：2个；np：6个；nd：10个；nf：14个。
3.电子排布式
将原子核外的电子排布用能级符号表示出来的式子。 如Na的电子排布式为1s22s22p63s1
4.简化电子排布式
如Na的简化电子排布式为[Ne]3s1
[填充下表] 元素原子 C N O Mg Al S Cl 电子排布式 简化电子排布式
元素原子 C N O Mg Al S Cl
电子排布式 1s22s22p2 1s22s22p3 1s22s22p4 1s22s22p63s2 1s22s22p63s23p1 1s22s22p63s23p4 1s22s22p63s23p5
3.电子排布式书写须知
(1)电子排布遵循构造原理。
(2)能层低的能级要写在左边，不能按填充顺序写。 如钪(Sc)的电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2，而 不能写成1s22s22p63s23p64s23d1。 (3)书写简化电子排布式时要特别注意第四周期元素 的3d能级。如将Br写成[Ar]4s24p5是错的，而应该 为[Ar]3d104s24p5。
H的1s电子云
2.电子云轮廓图
同一原子的s电子的电子云轮廓图
球形
哑铃形，相互垂直
[归纳总结] 电子云的形状
s电子云
球形
p电子云
哑铃形
d电子云
花瓣形
d电子云
3.原子轨道
内容：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动 状态称为一个原子轨道。 [跟进练习](1)能层符号用_________________表示。
表示到能层
表示到能级
表示到轨道、自旋
[及时跟进] 完成下表。
原子结构示意图 F Mg 电子排布式 电子排布图
Cl
Ca
[大胆试一试] 写出基态N原子的电子排布图。
1s
↑↓
2s
↑↓
2p
↑↓ ↑
1s
↑↓
2s
↑↓ ↑
2pΒιβλιοθήκη Baidu
↑ ↓
1s
↑↓
2s
↑↓ ↑
2p
↑ ↑
?
3.洪特规则 内容：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态
↑ ↑
转变为 的是(
↑↓
时，下列说法正确
BC
)
A.碳原子要向外界环境中释放能量
B.碳原子要从外界环境中吸收能量
C.碳原子由基态变为激发态
D.碳原子由激发态变为基态
2.下列基态原子的外围电子排布式中，正确 的是( D )
A.3d13p6
B.3d44s2
C.3d94s2
D.3d54s1
3.在前四周期元素中，基态原子中未成对电子 与其所在周期数相同的元素有几种？( B )
1.下列各原子或离子的电子排布式不正确的是( BC )
A.Na+：1s22s22p6
B.Fe3+：1s22s22p63s23p63d34s2
C.S2-：1s22s22p63s23p4
D.Ar：1s22s22p63s23p6
2.按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是( B )
A.1s、2p、3d、4s
原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自 旋状态相同。
[及时巩固] (1)写出下列原子：C、O、P的电子排布图。
(2)写出铁原子的价电子的电子排布图。
[温馨提醒] 弄清“成对电子”与“未成对电子”的 概念。
[动手一试] 写出24Cr、29Cu两种原子的电子排布式。 洪特规则的特例：当同一能级上的电子排布为全
符号
最多电 子数
K
2
L
8
M
18
N
32
O
50
P
……
Q
……
钠的原子结构示意图为：
11个电子分布在3个不同的能层，处于不同能 层的电子的能量肯定不同；那么，处于L层的8个 电子其能量是否都相同呢？
2.能级
(1)概念：在多电子原子中，同一能层的电子，能量 也可能不同，还可以把它们分成能级。
(2)表示方法及各能级所容纳的最多电子数：
现代物质结构学说
宇宙大爆炸模拟图
一、开天辟地 [阅读思考] 阅读课本P4
(1)原子是如何诞生的？
原子的诞生
140 (2)宇宙的年龄至今约_________亿年，地球的年龄已 46 有_________亿年。 氢 (3)________仍然是宇宙中最丰富的元素，约占宇宙 88.6% 原子总数的_____________。
第一章
原子结构与性质
第一节 原子结构
道尔顿原子 模型(1803年)
坚实不可再分的实心球 平均分布着正电荷的粒 子嵌着同样多的电子 带正电荷的核位于中心， 质量主要集中在核上，电 子沿不同轨道运转 电子在一定轨道上绕核 做高速圆周运动
汤姆生原子 模型(1904年)
卢瑟福原子 模型(1911年)
玻尔原子模 型(1913年) 电子云模型 (1926年)
2.基态与激发态
基态原子：处于最低能量的原子。(稳定)
放出 能量 吸收 能量
激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，电子 会跃迁到较高能级，变成激发态原子。(不稳定)
节日燃放的焰火 与电子跃迁有关
激光源
夜空中的激光
[跟进练习] 根据下列电子排布，处于激发态的原子 是( C )
A.1s22s22p1 C.1s22s12p1 B.1s22s22p63s23p4 D.1s22s22p4
[温馨提醒]
I.能级符号：ns、np、nd、nf„„
II.能级能量关系
(1)同能层能级：Ens < Enp < End < Enf„„ (2)不同能层同种能级：如E1s < E2s < E3s < E4s„„ III.各能层拥有的能级种数：能级种数 = 能层序数 IV.各能级容纳的最多电子数 ns：2；np：6；nd：10；nf：14„„ V.各能级上容纳电子数的表示方法：如3s1
1s22s22p63s23p63d5
1s22s22p63s23p63d104s24p6
1s22s22p63s23p6
[注意] 原子失去电子先失去最外层电子，而不一定 先失去最后填的电子。
[开动脑筋]
1.原子的最外层电子为什么不能超过8个？次外层 电子为什么不能超过18个？
2.为什么第一到第七周期(假设填满)所含元素种数 依次分别为：2、8、8、18、18、32、32(假设填满 时)？
(4)地球上的元素绝大多数是金属，非金属(包括稀有 22 气体)仅___________种。
我们已经知道，多电子原子的核外电 子的能量是不同的。
原子核外电子是怎样排布的呢？
二、能层与能级
1.能层
(1)概念：多电子原子的核外电子的能量是不同的，按 电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。 (2)表示方法及各能层最多容纳的电子数 能层 一 二 三 四 五 六 七 ……
A.6种
C.4种
B.5种
D.3种
4.A、B、C、D、E代表五种元素。请填空：
(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外 层有2个电子，其元素符号为________。
(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电 子层结构都与氩相同，B的元素符号为_______，C 的元素符号为________。
?
说明可能二才是正确的。
三、构造原理与电子排布式
1.构造原理
构造原理的 能级组：1s；
2s 2p；3s 3p； 4s 3d 4p；5s 4d 5p；6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d 7p
2.能级交错现象
不同能层不同能级的电子填充顺序：
ns < (n-2)f < (n-1)d < np [练习] 写出Fe、Fe2+、Fe3+、K+、Br-的电子排布 式。 1s22s22p63s23p63d64s2 1s22s22p63s23p63d6
简化电子排布式 [He]2s22p2 [He]2s22p3 [He]2s22p4 [Ne]3s2 [Ne]3s23p1 [Ne]3s23p4 [Ne]3s23p5
[大胆一试] 写出钾原子可能有的电子排布式。
两种可能： 可能一：1s22s22p63s23p63d1
可能二：1s22s22p63s23p64s1
B元素原子的结构示意图为________________。
(2)A元素原子的电子排布式为____________，B元 素原子的价电子的电子排布图为_____________。
(1)氧 O
3s 3p
↑ ↑
(2) 1s22s22p4
↑↓
K
(3) Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 或 [Ar]3d64s2 (4) Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 或 [Ar]3d104s1
5.核电荷数小于18的两种元素，A原子最外层电子 数为a个，次外层电子数为b个；B原子M层电子数 为(a - b)个，L层电子数为(a + b)个，则： (1)A元素的名称为________，符号为__________；
C.2s、3s、2p、4s
B.3s、4p、5s、5p
D.4p、3d、4s、2p
3.下列各组粒子中，各能层都达到2n2(n为能层序数) 的是( B )
A.He和Ar C.O2-和ClB.H-和Mg2+ D.Ne和S2-
四、能量最低原理、基态与激发态、光谱 1.能量最低原理
内容：原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子 的能量处于最低状态。
铁原子的电子排布图
泡利原理
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑
3d 3p
↑↓ ↑↓ ↑↓
4s
↑↓
3s
↑↓
洪特规则
2p
2s
↑↓
1s
能量最低原理
[小结] 核外电子排布规则
1.能量最低原理 2.泡利原理 3.洪特规则
能力强化
1.当碳原子的电子排布由
1s 2s
↑ ↑
1s
↑↓
2s
↑↓ ↑
2p
↑
2p
3.原子光谱 内容：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放
不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸 收光谱或发射光谱，总称原子光谱。 吸收能量，吸收光谱 基态原子 放出能量，发射光谱 激发态原子
锂、氦、汞的发射光谱
锂、氦、汞的吸收光谱
五、电子云与原子光谱
[知识回顾] 电子运动特点：质量小、运动空间小、速 率快、无固定运动轨道。 1.电子云 内容：处于一定空间运动状态的电子在原子核外空 间的概率密度分布的形象化描述。 P：表示电子在某处出现的概率 V：表示该处的体积 P/V：概率密度，用ρ表示。
4.外围电子排布(价电子排布式)
价电子：即能够影响元素化合价的电子。
主族元素：价电子即为最外层电子。
过渡元素：价电子包括最外层电子和次外层d能级电 子(镧系和锕系元素还包括倒数第三层f能级上的电 子)。 [及时跟进] 写出Mn、S、I的外围电子排布式。 3d54s2 3s23p4 5s25p5
强化训练
充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空状态 (p0、d0、f0)时，具有较低的能量和较大的稳定性。
[重点掌握]
Cr：1s22s22p63s23p63d54s1 或 [Ar]3d54s1
Cu：1s22s22p63s23p63d104s1 或 [Ar]3d104s1
[思考] 铁的两种离子：Fe2+、Fe3+哪个更稳定？