2019-2020学年高中化学 第一章 原子结构与性质 第一节 第1课时 能层与能级 构造原理课件

第一节原子结构第1课时能层与能级构造原理课程目标素养目标1.知道原子核外电子的能层分布、能级的高低顺序及其与能量的关系。2．了解原子核外电子排布的结构原理，熟记基态原子核外电子在原子轨道上的排列顺序。3．熟练掌握1～36号元素基态原子核外电子的排布。1.宏观辨识与微观探析：通过认识原子结构及核外电子排布，辨识微观粒子运动状态不同于宏观物体的运动状态。2．证据推理与模型认知：结合原子模型的演变过程，能论证证据与模型建立及其发展之间的关系。01基础自主落实02要点系统认知03检测课堂达标04演练效果检测一、开天辟地——原子的诞生1．原子的诞生2．宇宙的组成元素及其含量3．地球的组成元素地球上的元素绝大多数是金属元素，非金属元素(包括稀有气体)仅种。22二、能层与能级1．能层(1)意义：根据多电子原子的核外电子的，将核外电子分成不同的能层。(2)符号：能层序数1、2、3、4、5、7……分别用K、L、M、N、O、P、Q……表示。2．能级(1)意义：根据多电子原子中同一能层的电子能量不同，将它们分成不同的能级。(2)符号：在每一能层中，能级符号分别为ns、np、nd、nf……，其中n代表能层。能量差异3．能层、能级中所容纳的电子数能层KLMNO……能级5s5p…………2262610…………最多电子数…………1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f261014262818324.能层与能级的关系(1)任一能层的能级总是从开始，且该能层的能级数等于该。(2)在同一能层上不同能级的能量由低到高的顺序是。s能级能层序数nsnpndnf[微思考]能层离核远近与能量高低有何关系？[提示]离核越近，其能量越低。三、构造原理与电子排布式1．构造原理(1)含义在多电子原子中，电子在能级上的排布顺序是：电子先排在能量的能级上，然后依次排在能量的能级上。较低较高(2)示意图2．电子排布式(1)概念：将上所排布的电子数标注在该能级符号，并按照能层从左到右的顺序排列的式子。(2)表示方法：能级右上角[微思考]2p4和3d6分别表示什么意义？[提示]2p4表示第二能层p能级上有4个电子；3d6表示第3能层d能级上有6个电子。■多维思考·自主预习1．地壳中含量排前四位的元素依次为()A．H、He、Li、FeB．Na、Mg、Al、SiC．O、Si、Al、FeD．C、N、O、Si答案：C2．下列元素能以游离态的形式存在于自然界中的是()A．NaB．ClC．SiD．He答案：D3．下列图①②③原子结构模型中依次符合卢瑟福、道尔顿、汤姆生的观点的是()A．①②③B．③①②C．③②①D．②①③答案：B4．下列各组多电子原子的能级能量高低比较中，错误的是()A．2s＜2pB．2p＜3pC．3s＜3dD．4s＞3d答案：D5．某元素原子的核外有三个能层，最外层有4个电子，该原子核内的质子数为()A．14B．15C．16D．17答案：A6．某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，下列说法中不正确的是()A．该元素原子中共有25个电子B．该元素原子核外有4个能层C．该元素原子最外层共有2个电子D．该元素原子M能层共有8个电子解析：从电子排布式看，该原子最高能级为4s能级，故有4个能层，最外层有2个电子，B、C项正确；各能级的电子数之和为25，A项正确；M层电子排布为3s23p63d5，故该层电子数为13，D项错误。答案：D要点一能层与能级的关系1．能层与能级中的四个数量关系(1)任一能层，能级数＝能层序数，且总是从s能级开始。(2)能级最多容纳的电子数＝能级中轨道数目的2倍，即以s、p、d、f……排序的各能级最多容纳的电子数依次为1、3、5、7……的2倍。(3)每一能层中最多容纳的电子数是能层序数的平方的2倍，即2n2(n代表能层序数)。(4)能级符号相同的不同能级中所容纳的最多电子数相同。2．能层中各能级之间能量大小关系(1)不同能层中同一能级，能层序数越大，能量越高。例如，1s＜2s＜3s……，2p＜3p＜4p……(2)同一能层中，各能级之间的能量大小关系是ns＜np＜nd＜nf……例如，第四能层中4s＜4p＜4d＜4f。(3)能层和能级都相同的各原子轨道能量相等，例如，2px＝2py＝2pz。(4)不同能层中的不同能级能量高低顺序：ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np。[题组训练]1．下列叙述正确的是()A．能级就是电子层B．每个能层最多可容纳的电子数是2n2C．同一能层中的不同能级的能量高低相同D．不同能层中的s能级的能量高低相同解析：能层才是电子层，A错误；同一能层中的不同能级的能量的高低顺序是E(ns)E(np)E(nd)E(nf)，C错误；不同能层，能级符号相同，n越大，能量越高，如E(1s)E(2s)E(3s)E(4s)……D错误。答案：B2．构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低，若以E表示某能级的能量，下列能量大小顺序中正确的是()A．E(3s)＞E(3p)＞E(3d)B．E(3s)＞E(2s)＞E(1s)C．E(4f)＞E(4s)＞E(3d)D．E(5s)＞E(4s)＞E(4f)解析：绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循下列顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f……相同能层不同能级的电子能量：E(3d)＞E(3p)＞E(3s)，故A错误；相同能级不同能层：E(3s)＞E(2s)＞E(1s)，故B正确；由以上分析可知，E(4f)＞E(3d)＞E(4s)，故C错误；由以上分析可知，E(4f)＞E(5s)＞E(4s)，故D错误。答案：B3．下列能级表示正确(实际存在的)且最多容纳的电子数按照从少到多的顺序排列的是()A．1s、2p、3dB．1s、2s、3sC．2s、2p、2dD．3p、3d、3f解析：不同能层的相同类型的能级，最多容纳的电子数相同，故B错误；从M层开始有d能级，即有3d，不存在2d，故C错误；同理从N层开始有f能级，即有4f，不存在3f，故D错误。答案：A练后反思：能层与能级的认识误区1任何能层均含有s能级，但不是任何能层均含有任何能级。2能层就是电子层，能级就是电子亚层。3从第3能层开始出现d能级，且3d能级的能量大于4s能级。要点二构造原理与电子排布式的书写1．基态原子的核外电子排布(1)绝大多数元素的原子核外电子的排布顺序遵循构造原理。(2)“能级交错”现象：当出现d轨道时，电子按ns、(n－1)d、np的顺序在原子轨道上排布；当出现f轨道时，电子按ns、(n－2)f、(n－1)d、np的顺序在原子轨道上排布。从第三能层开始，各能级不完全遵循能层顺序，产生了能级交错排列，即产生“能级交错”现象。2．电子排布式的书写电子排布式是指用来表示原子核外电子排布情况的表达式，如钠原子的电子排布式为1s22s22p63s1。它能直接地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。(1)简单原子的核外电子排布式。按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。如6C：1s22s22p2。(2)复杂原子的核外电子排布式。先按能量最低原理从低到高排列→26Fe：1s22s22p63s23p64s23d6↓将同一能层的按s、p、d……顺序排在一起→1s22s22p63s23p63d64s23．利用构造原理书写简化电子排布式简化电子排布式的书写，即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。如K：1s22s22p63s23p64s1，其简化电子排布式为[Ar]4s1，其中[Ar]代表Ar的核外电子排布式，即1s22s22p63s23p6。[题组训练]1．下列基态原子与离子的电子排布式错误的是()A．K：1s22s22p63s23p64s1B．F－：1s22s22p6C．Fe：1s22s22p63s23p63d54s2D．Kr：1s22s22p63s23p63d104s24p6解析：题中K、F－和Kr的核外电子排布都符合构造原理，为能量最低状态，而Fe的核外电子排布应为1s22s22p63s23p63d64s2，电子数目不正确。答案：C2．某元素的原子3d能级上有1个电子，它的N能层上电子数是()A．0B．2C．5D．8解析：根据该元素的原子3d能级上有1个电子，结合构造原理可以写出该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2，由此可知该元素N能层上的电子数为2。答案：B3．下列元素相关粒子的电子排布式中，前者一定是金属元素，后者一定是非金属元素的是()A．[Ne]3s1[Ne]3s2B．[Ar]4s1[Ne]3s23p4C．[Ne]3s2[Ar]4s2D．[He]2s22p4[Ne]3s23p5解析：A项，两种元素分别为Na、Mg，均为金属元素；B项，两种元素分别为K、S，符合题意；C项，两种元素分别为Mg、Ca，均为金属元素；D项，两种元素分别为O、Cl，均为非金属元素。答案：B练后反思：1电子排布式的书写：①要依据构造原理来完成；②对于副族元素要注意能级交错；③要注意“价电子排布”“核外电子排布”的区别；④关注原子电子排布式与离子电子排布式的区别。2电子排布式的几个特例。Cr：[Ar]3d54s1、Cu：[Ar]3d104s1、Fe2＋：[Ar]3d6。[系统归纳][课堂达标]1．下列有关能层、能级的认识正确的是(题中n表示能层序数)()A．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束C．各能层含有的能级数为n－1D．各能层含有的电子数为2n2解析：并不是所有的能层中都有p、d、f能级，如K层只有一个s能级，L层有s能级和p能级两个能级，M层有s、p、d三个能级，故B错误；任一能层中，能级数等于能层序数，故C错误；每个能层最多容纳的电子数为2n2，但不是一定含有2n2个电子，故D错误。答案：A2.下列微粒符号正确的是()A．2d1B．3f7C．6s3D．7p2解析：L层只有s、p两个能级，没有d能级，A错误；M层只有s、p、d三个能级，没有f能级，B错误；s能级只有一个轨道，最多只能容纳2个电子，C错误；Q层有p能级，p能级有3个轨道，最多容纳6个电子，D正确。答案：D3．某元素的M层有4个p电子，下列叙述错误的是()A．N层不含电子B．该元素是硫元素C．L层一定有8个电子D．原子最外层电子数为4解析：依题意可知，该元素原子K、L、M能层容纳的电子数分别为2、8、6，N层不含电子，故该元素是硫元素。D项叙述是错误的，该元素的最外层电子数应为6。答案：D4．下列各原子或离子的电子排布式错误的是()A．Ca2＋1s22s22p63s23p6B．O2－1s22s23p4C．Cl－1s22s22p63s23p6D．Ar1s22s22p63s23p6解析：氧原子的电子排布式为1s22s22p4，O2－的电子排布式为1s22s22p6。答案：B5．(1)比较下列能级的能量大小(填“”“＝”或“”)：①2s________4s；②3p________3d；③3d________4s；④4d________5d；⑤2p________3s；⑥4d________5f。(2)某元素的原子序数为33，则①此元素原子的电子总数是________；②有________个电子层，________个能级；③它的电子排布式为__________________。(3)写出S、Ca2＋、Cl－的电子排布式：①S：__________________________________________________________________；②Ca2＋：_______________________________________________________________；③Cl－：________________________________________________________________。答案：(1)①＜②＜③＞④＜⑤