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(共37张PPT)
第一节　原子结构
第二课时　构造原理与电子排布式
素养目标 学习要点
1.知道原子核外电子的能级高低顺序,通过了解原子核外电子排布的构造原理形成宏观辨识与微观探析的化学核心素养。 2.能根据构造原理,建立前四周期元素基态原子电子排布式的书写模型,形成证据推理与模型认知的化学核心素养。 一个顺序:构造原理。
三个概念:最外层电子、价层电子、核外电子。
一个符号:核外电子排布式。
知识点一　构造原理
知识点二　核外电子排布式
学以致用·随堂检测全达标
目 录 索 引
知 识 点 一
基础落实 必备知识全过关
知识点一 构造原理
1.含义
以光谱学事实为基础,从氢开始,随　　　　　　递增,新增电子
　　　　　　的顺序称为构造原理。
核电荷数
填入能级
2.示意图
能层
能级
填入能级
正误判断
(1)同一能层中,各能级之间的能量大小关系是s(2)3p能级电子填满以后,增加的电子应该先填充的能级是3d。(　　)
(3)根据构造原理,多电子原子中,3s、3d、4p轨道能量高低次序为3s<3d<4p。
(　　)
(4)某基态原子第四能层中有2个电子,该原子M能层中的电子数为18。
(　　)
提示 M能层为第三能层,当M能层为原子的次外层时,对应能级分别为3s、3p、3d,根据构造原理,既然4s能级已填充电子,则3s、3p能级肯定填满,3d可能填满,可能未填满,也可能未填充电子,故该能层电子数不一定为18。
√
×
√
×
重难突破 能力素养全提升
探究角度1 不同能级的能量关系
例1 比较下列能级的能量大小关系(填“>”“=”或“<”):
(1)2s　　　　　4s;(2)3p　　　　　3d;
(3)3d　　　　　4s;(4)4d　　　　　5d;
(5)2p　　　　　3s;(6)4d　　　　　5f。
<
<
>
<
<
<
解析 由构造原理可知:①同一能层的能级能量高低顺序为ns【变式设问】
(1)4s、4f和5p能量关系如何
(2)能层小于Q层但能量高于7s的能级有哪些
答案 E(4s)答案 5f、6d。
思维建模　核外电子能量的比较方法
[对点训练1]
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,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)D.E(5s)>E(4s)>E(4f)>E(3d)
B
解析 根据构造原理,各能级填充的电子的能量由小到大的顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s……,A项和D项正确顺序应为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,C项错误,其正确顺序为E(4s)>E(3s)>E(2s)>E(1s);E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s)符合构造原理,B项正确。
探究角度2 不同能级在原子核外的排布顺序
例2 按照构造原理,下列电子填入能级的顺序正确的是(　　)
A.1s、2p、3d、4s
B.1s、2s、3s、2p
C.2s、2p、3s、3p
D.4p、3d、4s、3p
C
解析 由构造原理可知,电子填入能级的正确顺序应为1s、2p、4s、3d,A错误;由构造原理可知,电子填入能级的正确顺序应为1s、2s、2p、3s,B错误;由构造原理可知,电子填入能级的正确顺序应为2s、2p、3s、3p,C正确;由构造原理可知,电子填入能级的正确顺序应为3p、4s、3d、4p,D错误。
归纳总结　(1)构造原理呈现的核外电子的填充顺序是基于光谱学数据事实,不是任何理论推导的结果。
(2)构造原理是一个假想的理论模型,某些原子核外电子的分布可能与理论模型不符也是合理的。
(3)构造原理是指电子进入能级的排布顺序,即1s-2s-2p-3s-3p-4s-3d-4p-5s-4d-5p-6s-4f-5d-6p-7s-5f-6d-7p。先排电子的能级能量低,后排电子的能级能量高。注意能级交错现象。
[对点训练2]
电子在一个原子的下列能级中排布时,最后一个排布的是(　　)
A.ns B.np
C.(n-1)d D.(n-2)f
B
解析 根据原子中题述能级的能量高低顺序:ns<(n-2)f<(n-1)d知 识 点 二
基础落实 必备知识全过关
知识点二 核外电子排布式
1.对电子排布式的认识
(1)定义:将　　　　上所容纳的电子数标在该能级符号的　　　　,并按照能层从左到右的顺序排列的式子。
(2)表示方法:如氮原子的电子排布式为
能级
右上角
能级
电子数
(3)能级交错:随核电荷数递增,电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层,如电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→　　　→
　　　的顺序填充的,这种现象被称为　　　　　　　。
电子排布式的书写顺序≠电子排布顺序
基态铬、铜的核外电子排布不符合构造原理。Cr、Cu基态原子的电子排布式分别为　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　。
3d
4s
能级交错
1s22s22p63s23p63d54s1
1s22s22p63s23p63d104s1
2.简化电子排布式
(1)定义:将电子排布式中内层电子达到稀有气体原子结构的部分用
　　　　　　 　　　　　　　　　　　　的式子称为简化电子排布式。
(2)表示方法:　　　　　代表1s22s22p6
钠的简化电子排布式表示为[Ne]3s1
3.价层电子排布式
(1)定义:为突出化合价与电子排布的关系,将在化学反应中可能
　　　　　 　　　　称为价电子层(简称价层)。
(2)表示方法:写出下列元素的价层电子排布式
钠:　　　　　;铝:　　　　　;Cl:　　　　　;
Mn:　　　　　;铁:　　　　　;溴:　　　　　。
相应的稀有气体元素符号外加方括号表示
发生电子变动的能级
3s1
3s23p1
3s23p5
3d54s2
3d64s2
4s24p5
概念辨析
外围电子与价层电子
以稀有气体的元素符号外加方括号表示的部分称为“原子实”。[Ne]、[Ar]等符号的意义分别是指该部分与Ne、Ar等的电子排布式相同。原子中除“原子实”部分外的电子称为外围电子。对于部分原子,外围电子并不等同于最外层电子或价层电子。如溴:[Ar]3d104s24p5,其外围电子排布式为3d104s24p5,价层电子排布式为4s24p5。
深度思考
(1)模仿钠的核外电子简式,写出8号、14号、26号元素基态原子的简化电子排布式。
(2)钴失去两个电子后变成Co2+的简化电子排布式是[Ar]3d7还是[Ar]3d54s2
提示 O:[He]2s22p4;Si:[Ne]3s23p2;Fe:[Ar]3d64s2。
提示 原子失电子时的顺序与电子填充顺序不完全相同,失去电子时先失最外层电子,所以Co2+的简化电子排布式是[Ar]3d7。
重难突破 能力素养全提升
探究角度1 原子或离子核外电子排布式的书写与判断
例1 根据构造原理写出下列基态原子或离子的核外电子排布式。
(1)基态A元素原子的原子核外M层电子数是L层电子数的一半:
　　　　　　　　　。
(2)基态B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍:　　　　　。
(3)基态Ni2+、Fe3+、N3-的电子排布式分别为　　 　　　、
　　　　　 、　　　　　　。
1s22s22p63s23p2
1s22s22p1
1s22s22p63s23p63d8
1s22s22p63s23p63d5
1s22s22p6
解析 (1)L层有8个电子,则M层有4个电子,故A为硅。
(2)当次外层为K层时,最外层电子数则为3,则B为硼;当次外层为L层时,最外层电子数为1.5×8=12,违背了排布规律,故不可能。
(3)Ni的原子序数为28,根据构造原理,基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2,故Ni2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d8;基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,故Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5;氮原子序数为7,基态氮原子的电子排布式为1s22s22p3,故N3-的电子排布式为1s22s22p6。
【变式设问】
请写出基态Fe、Fe2+的电子排布式。
提示 Fe:1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2;Fe2+:1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6。
思维建模　“三步法”书写核外电子排布式(以Cu为例)
[对点训练1]
下列基态原子或离子的核外电子排布式,正确的是(　　)
A.16S2-:1s22s22p63s23p4
B.21Sc:1s22s22p63s23p64s23d1
C.18Ar:1s22s22p63s23p6
D.9F:2s22p5
C
解析 S2-核外共有18个电子,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p6,故A错误;书写电子排布式时,能层低的能级要写在左边,能层高的能级要写在右边,因此21Sc原子的核外电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2,故B错误;选项D是F的最外层电子(价层电子)排布式,不符合题意。
[对点训练2]
写出下列原子的电子排布式。
(1)基态Cl原子的电子排布式是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)基态Ge原子的核外电子排布式是
　　　　　　　 　　　　　　　　。
(3)基态As原子的电子排布式是　　　　　　　　　 　　 　　　　　　。
(4)P原子的电子排布式是　 。
1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5
1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2
1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3
1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3
探究角度2 简化电子排布式、最外层电子排布式与价层电子排布式的区别
例2 钒原子的价层电子排布式为(　　)
A.3s23p6 B.3d34s2
C.3d64s2 D.4s2
B
解析 钒元素的原子序数为23,根据电子排布规律,钒原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2,其价层电子排布式为3d34s2。
【变式设问】
(1)写出钒的核外电子排布简式和最外层电子排布式:
　　　 　　;　　　　　。
(2)写出硒的核外电子排布简式、价层电子排布式和最外层电子排布式:
　　　 　;　　　　;　　　　　。
[Ar]3d34s2
4s2
[Ar]3d104s24p4
4s24p4
4s24p4
思维模板　核外电子排布式、排布简式、最外层电子排布式、价层电子的分析比较
[对点训练3]
下列原子的电子排布式能表示基态原子的电子排布式的是(　　)
A.[Ne]3s13p3 B.[Ar]3d64s1
C.[Ar]3d64s2 D.[Ne]3s23p63d5
C
解析 [Ne]3s13p3表示3s能级中一个电子跃迁到3p能级上,基态原子的电子排布式应为[Ne]3s23p2,故A错误;电子先排满4s能级再排3d能级,应为[Ar]3d54s2,故B错误;根据能量最低原理,[Ar]3d64s2表示基态原子的电子排布式,故C正确;能级能量:4s<3d,根据能量最低原理,电子应优先排布在4s能级上,故D错误。
[对点训练4]
根据要求,完成填空:
(1)原子序数为15的元素的原子最外层电子排布式:　　　　　　　。
(2)钾的简化电子排布式:　　　　　　　。
(3)31号元素的价层电子排布式:　　　　　。
(4)离子结构示意图为 的微粒的核外电子排布式:
　　　　　　　　　　　　。
3s23p3
[Ar]4s1
4s24p1
1s22s22p63s23p6
学以致用·随堂检测全达标
1
2
3
4
题组1 构造原理
1.(2024·河北秦皇岛高二检测)根据构造原理,多电子原子中,3s、3d、4p轨道能量高低次序为(　　)
A.3s<3d<4p B.3s>3d>4p
C.3s<4p<3d D.无法确定
A
解析 多电子原子中,3s、3d、4p轨道能量高低次序为3s<3d<4p,故选A。
1
2
3
4
题组2 价层电子和最外层电子的判断
2.(2024·新疆乌鲁木齐高二检测)在下列各元素中,化合价最高的是(　　)
A.1s22s22p2 B.1s22s22p6
C.1s22s22p5 D.1s22s22p63s23p4
D
解析 A项,1s22s22p2为C原子的核外电子排布式,C元素最高价为+4价;B项, 1s22s22p6为Ne原子的核外电子排布式,Ne元素性质稳定,很难形成化合物;C项,1s22s22p5为F原子的核外电子排布式,F元素没有正价;D项, 1s22s22p63s23p4为S原子的核外电子排布式,S元素最高价为+6价。
1
2
3
4
3.若某基态原子的价层电子排布式为3d24s2,则下列说法不正确的是(　　)
A.该元素为Ti
B.该元素原子核外有4个电子层
C.该元素原子M能层共有10个电子
D.该元素原子的价层电子数为2
D
解析 基态原子的价层电子排布式为3d24s2,其内层已经排满,原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d24s2,则该元素是22号钛元素,元素符号是Ti,原子核外有4个电子层,M能层上共有10个电子;该元素不仅最外层的2个电子在化学反应中可能会发生变动,次外层的2个3d电子也可能发生变动,故其价层电子数是4。
1
2
3
4
题组3 原子或离子核外电子排布
4.下列各原子或离子的电子排布式错误的是(　　)
A.C:1s22s22p2
B.O2-:1s22s22p6
C.Cr:1s22s22p63s23p63d44s2
D.Al3+:1s22s22p6
C
解析 C是6号元素,根据构造原理,其电子排布式为1s22s22p2,A正确;O是8号元素,故O2-核外有10个电子,根据构造原理,其电子排布式为1s22s22p6,B正确;Cr是24号元素,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,C错误;Al是13号元素,故Al3+核外有10个电子,根据构造原理,其电子排布式为1s22s22p6,D正确。

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