化学选修3第一张第一节第一课时原子结构 [1]

第一节原子结构第一章1.原子的组成核电荷数=核内质子数=核外电子数质量数A=质子数Z+中子数N原子核核外电子Z质子Z中子NXAZ知识回顾（1）先排能量低的电子层，由里往外再排能量高的电子层。（2）每一层最多容纳电子数：2n2个。（3）最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。（4）次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个。核外电子的分层排布规律:一、开天辟地──原子的诞生1.现代大爆炸宇宙学理论宇宙大爆炸大量氢少量氦极少量锂其他元素原子核的熔合反应约2h后诞生于2.是宇宙中最丰富的元素，是所有元素之母。3.所有恒星仍在合成元素，但这些元素都是已知的。4.地球上的元素绝大多数是金属，非金属（包括稀有气体）仅22种。氢2.原子结构模型的演变历史①道尔顿原子模型（1803年）：原子是组成物质的基本的粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球。②汤姆生原子模型（1904年）：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。③卢瑟福原子模型（1911年）：在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样。④玻尔原子模型（1913年）：电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。⑤电子云模型（1927年——1935年）：现代物质结构学说。1、什么叫能层？在含有多个电子的原子里,电子分别在能量不同的区域内运动,这种不同的区域称为电子层(n)即能层二、能层与能级能层12345…n符号KLMNO…最多电子数28183250…2n2能层符号及各能层最多容纳的电子数低离核越近能量2、能级：(电子亚层）在多电子原子中，同一能层的电子的能量也可能不同，可以将它们分为不同的能级．（s、p、d、f······)各能层所包含的能级类型及各能层、能级最多容纳的电子数能层(n)一二三四五六七符号KLMNOPQ能级(l)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f······最多容纳的电子数2262610261014······2818322n2能级数=能层序数•每一能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……（n代表能层）•任意能层总是从s能级开始，且能级数=该能层序数。例如第一层只有一个能级(1s)，第二层有两个能级(2s和2p)，第三能层有3能级，分别是3s3p3d。•以s、p、d、f……各能级最多容纳的电子数依次为1、3、5、7……的2倍。1.原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数（n）之间存在什么关系？3.英文字母相同的不同能级中，所容纳的最多电子数是否相同？2.不同的能层分别有多少个能级，与能层的序数（n）之间存在什么关系？学与问2n2①每个能层(n)中，能级符号的顺序是_________________________②任一能层，能级数=______________数③s、p、d、f……可容纳的电子数依次是________________________ns、np、nd、nf……小结：能层序261014思考：下列能级符号正确的是：()A、5sB、2dC、3fD、6p三、构造原理1.构造原理：原子的核外电子大多按能级的顺序填充的，填满一个能级再填一个新能级，这个规律就是构造原理。各能级的能量高低顺序构造原理1s2s3s4s5s6s7s7p6p5p4p3p2p3d4d5d6d5f4f注意：每一行对应一个能层，斜线方向表示电子的填充顺序：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p能量最低原理：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，就是能量最低原理。基态原子：处于最低能量状态的原子。构造原理是绝大多数基态原子核外电子排布所遵循的顺序。a.能级交错现象：第三能层开始，各能级不完全遵循能层顺序。b.各能级的能量高低顺序①能层相同时，nsnpndnf②能级符号相同时，能层越高，能量越高。5s4s3s2s1s5p4p3p2p6d5d4d3d6f5f4f③能层和能级符号均不相同时ns(n-2)f(n-1)dnp2、电子排布式在能级符号右上角用数字表示该能级上排布的电子数，这种表示原子核外电子排布的式子叫做电子排布式。如钠的电子排布式为1s22s22p63s1。电子的填充顺序（能量由低到高）：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p一句话：按能层次序书写，按能级顺序充入电子。电子排布式的书写顺序：按能层序数依次书写1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f6s6p6d7s7p1s22s22p63s1K（2）L（8）M（1）Na：电子排布式1s22s22p63s23p63d64s2KLMNFe281423.外围电子排布式(价电子构型)价电子层：电子数在化学反应中可发生变化的能级。如：29Cu：3d104s119K：4s117Cl：3s23p54.简化电子排布式如：Na：1s22s22p63s1[Ne]3s1表示钠的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同简化为Ne：1s22s22p6１．下列各原子的电子排布式正确的是（）A.Be1s22s12p1B.C1s22s22p2C.He1s12s1D.Cl1s22s22p63s23p5BD2．下列各原子或离子的电子排布式错误的是（）AAl1s22s22p63s23p1BO2-1s22s22p6CNa+1s22s22p6DSi1s22s22p2D3、写出下列原子的电子排布式（1）11Na——————（2）１６S——————（3）34Se——————（4）20Ca——————（5）26Fe——————（6）30Zn——————四、基态与激发态、光谱基态：最低能量状态。处于最低能量状态的电子称为基态原子。如基态钠原子电子排布为1s22s22p63s1激发态：较高能量状态(相对基态而言）。基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级成为激发态原子。例如：钠原子的电子排布式若为1s22s22p53s2，则说明2p能级上的电子吸收了能量跃迁到3s能级上，此时钠原子处于激发态。当镁原子由1s22s22p63s2变为1s22s22p63p2时，以下认识正确的是（）A、镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量B、镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量C、转化后位于p能级上的电子的能量与转化前相比能量降低D、转化后镁原子与硅原子电子层结构相同，化学性质相似A光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收（基态→激发态）或释放（激发态→基态）能量，光是电子释放能量的重要形式之一。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，总称为原子光谱。光谱分析:利用原子光谱的特征谱线鉴定元素，称为光谱分析。五、电子云和原子轨道1、电子云概率密度：用P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积，P比V称为概率密度。电子云：由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾,因而形象地称作电子云。电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率分布的形象化描述。电子云轮廓图：电子在原子核外出现概率密度的90％的空间圈出来。绘制电子云轮廓图的目的：表示电子云轮廓的形状。1s轨道的电子云示意图2、原子轨道概念：电子在原子核外一个空间的运动状态称为一个原子轨道。也就是电子云轮廓图。s电子的电子云轮廓图xyzxyzxyzpxpypz1、s电子的原子轨道是球形的，一个伸展方向。p电子的原子轨道是哑铃形的。三个伸展方向，互相垂直，分别用PxPyPz表示且能量Px＝Py＝Pz2、能层序数n越大，原子轨道的半径越大。3、不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同,容纳的电子数相同。4、ns能级有一个轨道np能级有三个轨道nd能级有五个轨道nf能级有七个轨道5、每个轨道里最多容纳2个电子。通常称为电子对，用“↑↓”表示。六、泡利原理和洪特规则1、泡利原理在一个原子轨道里，最多只能容纳两个电子，而且它们的自旋状态相反。即每个原子轨道里不能同时存在两个完全相同的电子。电子的自旋：有顺时针和逆时针两种状态。用“↑↓”表示自旋状态相反的两个电子。2、洪特规则内容：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态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。这样排布使整个原子的能量最低。电子排布图和电子排布式一样，都是用来表示核外电子排布情况的。而且，更加直观。表示方法：用方框表示原子轨道，用箭头表示电子。如11Na的电子排布图为↑↓↑↓↑↑↓↑↓↑↓1s2s2p3s原子核外电子排布遵循什么原理？能量最低原理泡利原理洪特规则写出24号元素的电子排布式24号元素为铬，根据构造原理，可知铬的电子排布式为【Ar】3d44s2，但是铬的电子排布式其实为【Ar】3d54s1，这是因为【Ar】3d54s1比【Ar】3d44s2更稳定，这就是洪特规则特例。洪特规则特例内容：在同一能级上的电子排布为全充满（p6、d10、f14）半充满（p3、d5、f7）全空（p0、d0、f0）状态时，具有较低的能量和较强的稳定性。如：29Cu24Cr20Ca某主族元素的原子，M能层上有一个半充满的能级，这种原子的质子数为（）A、只能是7B、只能是15C、11或15D、11或13C人们常将在同一个原子轨道上运动的，自旋方向相反的2个电子称为“电子对”；将在同一原子轨道上运动的单个电子，称为“未成对电子”。以下关于主族元素原子的‘“未成对电子”的说法，错误的是（）A、核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中一定含有“未成对电子”B、核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中一定不含“未成对电子”C、核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中可能含有“未成对电子”D、核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中可能含有“未成对电子”B、D下列说法正确的是（）A、基态原子是处于最低能量状态的原子B、基态C原子的电子排布式是1s22s12p3C、焰色反应是金属原子的电子从基态跃迁到激发态时产生的光谱D、同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量A、D例题解析例1若某基态原子的外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是（）A．该元素基态原子中共有3个电子B．该元素原子核外有5个电子层C．该元素原子最外层共有3个电子D．该元素原子M能层共有8个电子B习题精练1．下列说法中，不符合现代大爆炸宇宙学理论的是（）A．我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸B．恒星正在不断地合成自然界中没有的新元素C．氢、氦等轻核元素是宇宙中天然元素之母D．宇宙的所有原子中，最多的是氢元素的原子B2．按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是（）A、1s2p3d4sB、1s2s3s2pC．2s2p3s3pD．4p3d4s3pC3．若n=3，以下能级符号错误的是()A．npB．nfC．ndD．nsB