2020高中化学人教版选修三教学学案：1-1-1　能层与能级构造原理与电子排布式 WORD版含答案.docx

1、第一课时能层与能级构造原理与电子排布式学习目标：1.知道原子核外电子的能级分布。2.了解原子结构的构造原理。3.能用电子排布式表示常见元素(136号)原子核外电子的排布。知识回顾1原子结构原子 (X)质量数(A)质子数(Z)中子数(N)2质子数决定了元素的种类，质子数和中子数决定原子种类。要点梳理1开天辟地原子的诞生(1)原子的诞生宇宙大爆炸理论大爆炸大量的氢，少量的氦和极少量的锂其他元素。(2)宇宙的组成元素氢约占宇宙原子总数的88.6%，氦约占氢原子数的1/8，它们加在一起占宇宙原子总数的99.7%以上，其他90多种天然元素原子的总数加起来不足1%。(3)地球上的元素绝大多数是金属，非金属

2、(包括稀有气体)仅22种。2能层、能级(1)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：在多电子原子中，同一能层里的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ns、np、nd、nf(n代表能层)的顺序升高。能级数等于能层序数，M能层的能级符号分别为：3s、3p、3d。各能级可容纳的最多电子数如下表：能级spdfg最多容纳的电子数26101418结论各能级最多容纳的电子数依次为1、3、5、7、9的两倍3.构造原理与电子排布式(1)构造原理多电子原

3、子中，原子核外电子大多是按照如图所示的顺序填充的，填满一个能级再填一个新能级。这个规律称为构造原理。根据构造原理，绝大多数原子核外电子遵循下列顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p。(2)电子排布式电子排布式：将K、L、M、N等能层分别用1、2、3、4等数字表示，各能级用s、p、d、f等符号表示，在相应能级符号的右上角用数字表示出该能级上所排布的电子数，这种式子叫电子排布式。如Na原子的电子排布式为1s22s22p63s1，简化的电子排布式为Ne3s1。知识点一能层与能级1能层多电子原子中，原子核外电子是分层排布的。请完成下表：能层一二三四五六七符号KLMNOPQ最多容纳电子数2

4、8183250离核远近由近远能量高低由低高2.能级(1)任一能层的能级都是从s能级开始，能级数目等于该能层序数。N能层有4个能级，能级符号依次为4s、4p、4d、4f,4d、4f能层最多容纳的电子数为：10、14。(2)在同一能层中各能级能量大小顺序为：nsnpndnf。问题探究1每一能层最多容纳的电子数与能层序数(n)之间有怎样的关系？答案原子核外每一能层最多容纳的电子数为2n2。2英文字母相同的不同能级容纳的电子数是否相同？能量的高低有怎样的关系？ 答案英文字母相同的不同能级容纳的电子数相同。能层序数越大(离核越远)能量越高，如：1s2s3s4s。1能层与能级通过必修2的学习，我们已经知道

5、多电子原子的核外电子的能量是不同的，由内而外可以分为： 第一、二、三、四、五、六、七能层符号表示例如：钠原子有11个电子，分布在三个不同的能层上，第一层2个电子，第二层8个电子，第三层1个电子。由于原子中的电子是处在原子核的引力场中，电子总是尽可能先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。但是同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级(s、p、d、f)，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。能级的符号和所能容纳的最多电子数如下：每个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf；任一能层，能级数能层序数；s、p、d、f可容纳的电子数依次是1、3、5、7的两倍。2原子核外每一能层最多容纳

6、的电子数是2n2(n是能层序数)个的原因：每一能层有的能级数等于能层序数，及第n能层有n个能级，而按s、p、d、f排列，各能级最多容纳的电子数为1、3、5、7(等差数列，公差为2)的2倍。各能层最多容纳的电子数为2(13)。根据等差数列前n项和公式na1d(a1为首项，d为公差)，则各能层最多容纳的电子数为222n2。每一能层中能级顺序依次为：ns、np、nd、nf，故每个能层都有s能级，第二能层出现p能级，第三能层才有d能级，第四能层才有f能级。1(双选)下列各能层中不包含d能级的是()AL能层 BM能层CN能层 DK能层解析每个能层都有s能级，第二能层出现p能级，第三层才有d能级，第四能层

7、才有f能级。答案AD2在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是()A最易失去的电子能量最高B3d能级的能量高于3p能级Cp轨道电子能量一定高于s轨道电子能量D在离核最近区域内运动的电子能量最低解析能量越高的电子在离核越远的区域内运动，也就越容易失去，A正确；在同一能层中各能级能量大小顺序为：nsnpndnf，B正确；同一能层，p轨道电子的能量一定比s轨道电子能量高，不同能层，外层 s能级电子能量高于内层p能层电子能量，C错误；电子首先排布能量最低、离核最近的轨道，再依次排布离核较远、能量较高的轨道，D正确。答案C能层与能级是掌握原子核外电子排布的基础。要知道能层划分依据，准确记忆能层

8、序数的字母表示，明确每个能层中的能级数和能级符号及各能级容纳的电子数。能比较个能级的能量高低。如：N能层(第四能层)。有4s、4p、4d、4f四个能级，各能级最多容纳的电子数为2、6、10、14，N能层最多容纳的电子数为24232。各能级能量关系为：4s4p4d4f。知识点二构造原理与电子排布式1构造原理(1)核外电子排布的一般规律分层排布核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。原子最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子)。次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超

9、过2个)，倒数第三层电子数目不能超过32个。 (说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。)(2)能级交错现象由构造原理可知，从第三层开始各能级不完全遵循能层顺序，产生能级交错排列，即产生“能级交错现象”。如：E3dE4s，E5dE4fE6s。(填“”“”或“”)(3)多电子原子中核外电子填入能级的顺序教材P6图12构造原理示意图中各圆圈间连接线的方向表示随核电荷数递增而增加的电子填入能级的顺序。填入能级的顺序为：1s ,2s 2p,3s 3p, 4s 3d 4p,5s 4d 5p。问题探究1电子排布式可以简化书写，如Na的电子排布式可以写成Ne3s1。方括号里的符号的意义是什么？请写出Cl

10、、Ca、Fe简化的电子排布式。答案Ne称为原子实，表示对应原子的核外电子排布与Ne相同的部分。Cl、Ca、Fe简化的电子排布式分别为：Ne3s23p5, Ar4s2，Ar3d64s2。 2.原子核外电子排布有哪些表示方法？答案(1)原子结构简图：35Br的原子结构简图为，表示原子核外各能层上排布的电子数。(2)电子排布式：电子排布式是用核外电子分布的能级及各能级上的电子数表示电子排布的式子。如Al原子的电子排布式是1s22s22p63s23p1，Ca原子的电子排布式是1s22s22p63s23p64s2。简化电子排布式：将电子排布式中的内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加方括号来表示，而得到

11、的式子称为简化电子排布式。如碳、镁、钙的简化电子排布式分别为He2s22p2、Ne3s2、Ar4s2。1能级组 美国著名结构化学家Pauling提出，将所有的能级，共分成能量相近的七个能级组。 其中除第一能级组只有一个能级外，其余各能级组均以ns开始，以np结束。即Ens E(n2)fE(n1)d Enp。则第三能级组的电子填入能级的顺序为：3s 3p，第五能级组的电子填入能级的顺序为5s 4d 5p，第六能级组的电子填入能级的顺序为6s 4f 5d 6p，如能级交错图和能级组。当出现d轨道时，虽然电子按ns，(n1)d，np顺序填序，但在书写电子排布式时，仍把(n1)d放在ns前，如Fe：1

12、s22s22p63s23p63d64s2正确；Fe：1s22s22p63s23p64s23d6错误。2周期表中17周期的元素种类分别是2、8、8、18、18、32、32，以第5、7周期为例：在周期表中17周期的元素种类数与对应(周期序数与能级组序数相同)能级组所容纳的最多电子数相同。如第5周期有18种元素，第5能级组为：5s 4d 5p，各能级容纳的电子数之和为210618。如第7周期有32种元素，第7能级组为：7s 5f 6d 7p，各能级容纳的电子数之和为21410632。即在周期表中各周期的元素种类数与对应(周期序数与能级组序数相同)能级组所容纳的最多电子数相同。1某原子第5电子层只有2

13、个电子，其第4电子层电子数为()A8 B18C818 D832解析根据构造原理，第5电子层上有2个电子，第5能级组为5s 4d 5p,4d排布010个电子。则该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d0105s2，第4电子层电子数为818。答案C2(1)写出下列原子的电子排布式和简化的电子排布式。元素原子电子排布式简化的电子排布式NMgSTi(2)X元素的1价阳离子的核外电子排布与氩原子相同，则X元素的原子核外电子排布式为_。解析(1)根据原子核外电子排布遵循的规律书写原子核外电子排布式，注意从3d能级开始出现能级交错现象。(2)氩原子的电子排布式为1s22s2

14、2p63s23p6，故X元素的原子失去4s上的1个电子形成阳离子。则X是K，K原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1。答案(1)元素原子电子排布式简化的电子排布式N1s22s22p3He2s22p3Mg1s22s22p63s2Ne3s2S1s22s22p63s23p4Ne3s23p4Ti1s22s22p63s23p63d24s2Ar3d24s2(2)1s22s22p63s23p64s1要正确书写136号元素原子的电子排布式，首先要熟记136号元素的原子序数及对应的元素符号和元素名称，熟悉稀有气体的电子排布式。元素原子简化的电子排布式：内是该元素上一周期的稀有气体元素符号，将剩

15、余电子(元素的原子序数上一周期的稀有气体的原子序数)依次排布在该元素所在周期序数对应的能级组中(Cr、Cu等少数元素原子排布还遵循其他规则，下一课时学习)。如：Mn(第4周期，原子序数25,25187)原子简化的电子排布式：括号是第3周期的稀有气体(Ar)，第4能级组为4s 3d 4p,7个电子的填充是4s23d5。书写时能层低的写在左边。则Mn原子简化的电子排布式为：Ar3d54s2，电子排布式为：1s22s22p63s23p63d54s2。知识脉络1能层与能级核心要点1根据能量不同和离核的远近将原子核外电子分成K、L、M、N 不同能层，任一能层，能级数能层序数；s、p、d、f可容纳的电子数

16、依次是1、3、5、7的两倍。2原子核外电子按构造原理(3d后出现能级交错)按能量由低到高顺序排布在各能级：1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p; 5s 4d 5p；6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d 7p。3虽然电子在填充时遵循构造原理，但书写电子排布式时能层低的写在左边，不能按照填充顺序写。如V(钒，原子序数23)电子填充顺序为：1s22s22p63s23p64s23d3，但电子排布式表示为：1s22s22p63s23p63d34s2。4电子排布式的内层电子排布可用相应稀有气体的元素符号加方括号表示。如Al的简化电子排布式为：Ne3s23p1。1(双选)下列能级符号存在错误的

17、一组是()A1s、2p、2d B1s、2s、3sC2s、2p、3f D4p、4d、4f解析能层中能级数能层序数，能级按s、p、d、f、g顺序排布，第3能层出现d能级，第4能层出现f能级。AC错误。答案AC2下列有关认识正确的是()A. s、p、d、f能级可容纳的最多电子数依次是1、3、5、7的两倍B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n1 D各能层含有的电子数为2n2解析各能层的能级数能层序数，第1能层只有s能级，第2能层只有s、p两个能级。B、C项错误；各能层最多含有的电子数为2n2，原子核外的最外层电子数最多不超过8个，D项错误。答案A3下列各原子或离子的电子排布

18、式错误的是()AAl1s22s22p63s23p1 B. O21s22s22p4CNa1s22s22p6 DSi1s22s22p63s23p2解析B项O2原子核外有10个电子，正确的电子排布式为1s22s22p6。答案B4A、B、C均为主族元素，已知A原子L层上的电子数是K层的三倍； B元素原子的3s能级上只有1个电子； C原子核外有3个能层，p能级上的电子总数比s能级上的电子总数多5个电子。(1)A、B、C 三种元素原子的核外电子排布式分别_、_、_。(2)写出A和B的单质在加热条件下发生反应的化学方程式_。(3)在B元素的下一周期，3d能级上有2个电子的元素的元素符号为_。解析L层上只有2个电子， A原子K层有6个电子，A是O元素；B元素原子的3s能级上只有1个电子，B是Na元素；C是第三周期元素，p能级上的电子总数比s能级上的电子总数多5个电子，1s、2s、3s能级上共6个电子，p能级上的电子总数为11,2p能级上有6个电子，故3p能级上有5个电子。电子排布式为1s22s22p63s23p5，是Cl元素。在B元素的下一周期即第4周期，3d能级上有2个电子的元素的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，原子序数是22，是Ti元素。答案(1)1s22s22p41s22s22p63s11s22s22p63s23p5(2)2NaO2Na2O2(3)Ti