高中化学 第1章 原子结构 第2节 原子结构与元素周期表 第1课时学案 鲁科版选修3-鲁科版高二选修3化学学案VIP专享VIP免费

第1课时基态原子的核外电子排布[学习目标定位]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1～36号元素原子的核外电子排布式和轨道表示式。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。一、基态原子的核外电子排布原则1．能量最低原则(1)能量最低原理基态原子的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。(2)基态原子的核外电子在原子轨道上的排列顺序：随着原子核电荷数的递增，绝大多数元素的原子核外电子排布遵循如图所示顺序。电子所排的能级顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s……，这是从实验得到的规律，适用于大多数基态原子的核外电子排布。2．泡利不相容原理泡利不相容原理的内容：一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，而且这两个电子的自旋方向必须相反(用“↓”“↑”表示)。例如，基态氦原子的轨道表示式为。根据泡利不相容原理，可以获得以下几个重要结论：(1)每一种运动状态的电子只能有一个。(2)由于每一个原子轨道包括两种运动状态，所以每一个原子轨道最多只能容纳两个自旋方向相反的电子。(3)因为s，p，d，f能级的原子轨道数分别为1,3,5,7个，所以s，p，d，f各原子轨道分别最多能容纳2,6,10,14个电子。(4)每个电子层中原子轨道的总数为n2个，因此，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，应尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同。这就是洪特规则。如碳原子的轨道表示式不是，而是。(2)能量相同的原子轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5)和全空(如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。这称为洪特规则特例。如下列基态原子的电子排布式的书写：错误正确铬原子1s22s22p63s23p63d44s21s22s22p63s23p63d54s1铜原子1s22s22p63s23p63d94s21s22s22p63s23p63d104s1原子核外电子排布要遵循三个原则(1)能量最低原则：电子在原子轨道上的排布要尽可能地使原子的能量最低。(2)泡利不相容原理：每个原子轨道中最多只能容纳两个电子且这两个电子的自旋方向必须相反(同一原子中不可能有运动状态完全相同的电子)。(3)洪特规则：当电子排布在相同能量的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。提醒基态原子核外电子排布必须同时遵循核外电子排布三原则。例1“各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的两倍”，支撑这一结论的理论是()A．构造原理B．泡利不相容原理C．洪特规则D．能量最低原理答案B解析根据泡利不相容原理，每个原子轨道中最多能容纳2个自旋状态相反的电子，所以每个能级最多能容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍，选项B符合题意。例2若以E(nl)表示某能级的能量，以下各式中正确的是()A．E(5s)>E(4f)>E(4s)>E(3d)B．E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s)C．E(4s)E(4s)>E(4f)>E(3d)答案B解析根据构造原理，各能级能量的大小顺序由低到高为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s……，A项和D项正确顺序为E(4f)>E(5s)>E(3d)>E(4s)；对于不同能层的相同能级，能层序数越大，能量越高，所以C项错误。例3在能量相同的d轨道中电子排布成，而不排布成，最直接的依据是()A．能量最低原则B．泡利不相容原理C．原子轨道能级图D．洪特规则答案D解析洪特规则是指当电子排布在同一能级的不同轨道时，原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同。易错警示书写基态原子的轨道表示式时，要兼顾三条原则，不能顾此失彼，防止出现以下错误：①违反泡利不相容原理：；②违反洪特规则：或；③违反能量最低原则：。二、原子核外电子排布的表示方法1．电子排布式(1)价电子①定义：与元素的化学性质密切相关的外层轨道上的电子，称为价电子。②规律：主族元素价电子数等于主族族序数。(2)按要求填表：电子排布式价电子排布式S1s22s22p63s23p43s23p4Ca1s22s22p63s23p64s24s2Fe1s22s22p63s23p63d64s23d64s2Cu1s22s22p63s23p63d104s13d104s1Ge1s22s22p63s23p63d104s24p24s24p22.轨道表示式(1)用一个小圆圈(或方框)表示一个原子轨道，在圆圈(或方...