2021高考化学一轮复习第五章第1课时原子结构及核外电子排布教案鲁科版

-1-第1课时原子结构及核外电子排布[课时设计]本章内容抽象,理论性较强,是宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知学科素养落实主阵地。必修、选修内容整合后按知识体系共设计5个课时突破。第1课时原子结构及核外电子排布[课型标签:知识课基础课]知识点一原子构成微粒及相互关系1.原子的构成(1)原子的构成微粒(2)构成原子或离子的微粒间的数量关系①质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N);②质子数=原子序数=核电荷数=核外电子数;③阳离子:质子数=核外电子数+电荷数;④阴离子:质子数=核外电子数-电荷数。(3)一个信息丰富的符号[名师点拨]构成原子微粒之间关系的几个易错点(1)任何微粒中,质量数=质子数+中子数,但质子数与电子数不一定相等,如阴、阳离子中。(2)有质子的微粒不一定有中子,如1H;有质子的微粒不一定有电子,如H+。(3)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素,如F与OH-。(4)核外电子数相同的微粒,其质子数不一定相同,如Al3+、Na+、F-、N4H、OH-等。2.元素、核素、同位素(1)三素概念辨析-2-(2)同位素的特征与应用①化学性质几乎完全相同,物理性质不同。②天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数一般不变。(3)常见的重要核素及其应用核素23592U146C21H31H188O用途核燃料用于考古断代制氢弹示踪原子[名师点拨](1)同位素的“六同三不同”(2)“同”字概念的区分区分时抓住概念的关键点——研究对象,同位素——原子,同素异形体——单质,同分异构体——化合物。1.下列说法正确的是(C)A.中子数为8的氮原子:87NB23892U中中子数与核外电子数之差为146C.某元素的一个原子可表示为baX,则一个X原子的质量约为236.0210bgD293116Lv的相对原子质量为293解析:中子数为8的氮原子,其质量数为15,应写成157N,故A项错误;中子数=质量数-质子数=238-92=146,则中子数与核外电子数之差=146-92=54,故B项错误;baX中a表示质子数,b表示质量数,1molbaX的质量约为bg,则一个X原子的质量约为236.0210bg,故C项正确;293是Lv的质量数而不是相对原子质量,质量数是相对原子质量的近似值,故D项错误。-3-2.下列有关叙述错误的是(B)A.1H与D互为同位素B.14C可用于文物年代的鉴定,14C与12C互为同素异形体C.3517Cl与3717Cl得电子能力相同D.6026Fe与5826Fe的核外电子数相同,属于同一种元素解析:D的原子符号又可以表示为21H,与11H的质子数均为1而中子数不同,互为同位素,故A项正确;14C与12C互为同位素而不是同素异形体,故B项错误;3517Cl与3717Cl互为同位素,由于3517Cl与3717Cl的核外电子数相等,所以化学性质相似,即得电子能力相同,故C项正确;6026Fe与5826Fe的质子数相同但中子数不同,是同种元素的两种不同的核素且核外电子数相同,故D项正确。3.13153I是常规核裂变产物之一,可以通过测定大气或水中13153I的含量变化来监测核电站是否发生放射性物质泄漏。下列有关13153I的叙述中错误的是(C)A.13153I的化学性质与12753I相同B.13153I的质子数为53C.13153I的原子核外电子数为78D.13153I的原子核内中子数多于质子数解析:13153I与12753I质子数相同,中子数不同,互为同位素,化学性质几乎完全相同,物理性质有差别,故A正确;原子符号AZX左下角数字代表质子数,故B正确;13153I是电中性原子,质子数等于原子核外电子数为53,故C错误;13153I的质子数为53,中子数=131-53=78,中子数多于质子数,故D正确。4.某元素的一种同位素X的原子质量数为A,含N个中子,它与11H原子组成HmX分子。在agHmX中所含质子的个数为(A)A.AaNAm(A-N+m)B.AaNA(A-N)C.AaNAm(A-N)D.AaNA(A-N+m)解析:同位素X的质量数为A,中子数为N,因此其质子数为A-N。又由于HmX中H为11H,故HmX分子中的质子数为A-N+m,agHmX分子中所含质子的物质的量为aAm×(A-N+m)mol,故agHmX中所含质子的个数为AaNAm(A-N+m),故A项正确。5.已知阴离子R2-的原子核内有n个中子,R原子的质量数为m,则wgR原子完全转化为R2-时,含有电子的物质的量是(D)-4-A.2mnwmmolB.wmnnmolC.w(2mnm)molD.wm(m-n+2)mol解析:R原子的质子数为m-n,其核外电子数也为m-n,所以R2-的核外电子数为m-n+2,而wgR原子的物质的量为wmmol,所以形成的R2-含有的电子的物质的量为wm(m-n+2)mol。知识点二原子核外电子排布1.电子层(能层)、能级与原子轨道(1)电子层(能层)(n):在多电子原子中,核外电子的能量是不同的,按照电子的能量差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N……表示,能量依次升高。(2)能级:同一能层里电子的能量也可能不同,又将其分成不同的能级,通常用s、p、d、f等表示,同一能层里,各能级的能量按s、p、d、f的顺序依次升高,即:E(s)E(p)E(d)E(f)。(3)原子轨道:电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。原子轨道轨道形状轨道个数s球形1p哑铃形3[特别提醒]第一能层(K),只有s能级;第二能层(L),有s、p两种能级,p能级上有三个原子轨道px、py、pz,它们具有相同的能量;第三能层(M),有s、p、d三种能级。(4)能层、能级的符号和最多所能容纳的电子数电子层(能层)一二三四五…符号KLMNO…能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s……最多容纳电子数22626102610142……281832…2n22.基态原子的核外电子排布原理-5-(1)能量最低原理:电子尽可能地先占有能量低的轨道,然后进入能量高的轨道,使整个原子的能量处于最低状态。如图为构造原理示意图,即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图:注意:所有电子排布都需要满足能量最低原理。(2)泡利不相容原理每个原子轨道上最多只能容纳2个电子,且自旋状态相反。如2s轨道上的电子排布为,不能表示为。(3)洪特规则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,且自旋状态相同。如2p3的电子排布为,不能表示为或。洪特规则特例:当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时,体系的能量最低,如:24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。3.核外电子排布的表示方法表示方法含义举例原子或离子结构示意图表示核外电子分层排布和核内质子数电子式表示原子最外层电子数目:Cl核外电子排布式表示每个能级上排布的电子数S:1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4S2-:1s22s22p63s23p6-6-轨道表示式(电子排布图)表示每个原子轨道中电子的运动状态价电子排布式或排布图表示价电子的排布S:3s23p4,Fe:3d64s2,[名师点拨]核外电子排布常见错误(1)在写基态原子的轨道表示式(电子排布图)时,常出现以下错误:①(违反能量最低原理)②(违反泡利不相容原理)③(违反洪特规则)④(违反洪特规则)(2)当出现d轨道时,虽然电子按ns、(n-1)d、np的顺序填充,但在书写电子排布式时,仍把(n-1)d放在ns前,如Fe:1s22s22p63s23p63d64s2,而失电子时,却先失4s轨道上的电子,如Fe3+:1s22s22p63s23p63d5。(3)注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、价电子排布式的区别与联系。如Cu的电子排布式:1s22s22p63s23p63d104s1;简化电子排布式:[Ar]3d104s1;价电子排布式:3d104s1。4.基态、激发态及光谱示意图1.(2019·河南洛阳期末)下面说法中正确的是(D)A.电子云图中的小黑点密度越大,说明该原子核外空间电子数目越多B.某基态原子外围电子排布中最高能级的符号为3f-7-C.3d3表示3d能级上有3个轨道D.ns能级的原子轨道图可表示为解析:电子云图中的小黑点密度大,说明该原子核外空间电子出现的机会多,A错误;第三能层具有的能级只有s、p、d三种,B错误;3d3表示3d能级上有3个电子,C错误;ns能级的电子云是球形对称的,原子轨道图可表示为,D正确。2.下列几种元素的表达式错误的是(D)A.F-的轨道表示式:B.次氯酸的电子式:H:O:Cl:C.Mg2+的电子排布式:1s22s22p6D.Cr的简化电子排布式:[Ar]3d44s2解析:氟离子的核电荷数为9,核外电子数为9+1=10,核外电子排布式为1s22s22p6,则轨道表示式为,故A项正确;次氯酸中氧元素是-2价,氯元素是+1价,次氯酸的中心原子是氧原子,正确的电子式为H:O:Cl:,故B项正确;Mg2+含有的电子数为12-2=10,核外电子排布式为1s22s22p6,故C项正确;Cr的3d能级上有5个原子轨道,达到半满时能量较低,因此简化电子排布式为[Ar]3d54s1,故D项错误。3.(2019·河南鹤壁模拟)第4周期的元素基态原子中,4s能级只有1个电子的元素共有(C)A.1种B.2种C.3种D.4种解析:该元素最外层仅有的1个电子位于4s能级,即4s1,该原子4s能级未填充满,情况之一是按照能级顺序正常填充的结果:1s22s22p63s23p64s1,为K元素;情况之二是按照洪特规则的特例,即原子轨道处于全充满、半充满或全空时能量最低填充的结果,有1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1,为Cr元素和Cu元素,所以第4周期元素的基态原子中,4s能级只有1个电子的元素共有3种,故选C。4.完成下列各题。-8-(1)(2019·全国Ⅱ卷)Fe成为阳离子时首先失去轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm3+价层电子排布式为。(2)(2018·江苏卷)Fe2+基态核外电子排布式为。(3)(2018·全国Ⅲ卷)Zn原子核外电子排布式为。(4)(2017·全国Ⅱ卷)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为。(5)(2017·全国Ⅰ卷)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是。(6)(2016·全国Ⅰ卷)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]。答案:(1)4s4f5(2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6(3)[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2(4)(或)(5)N(6)3d104s24p2