人教版高中化学选修3《构造原理与电子排布式 能量 最低原理、基态与激发态、光谱》 课件 (共23页)
高中化学选修三-物质结构与性质-全套课件
b.电子云扩展程度
同类电子云能层序数n越大，电子能量越 大，活动范围越大电子云越向外扩张
2、原子轨道
①定义
电子在原子核外的一个空间运动状态
②原子轨道与能级
ns能级 ns轨道
npx轨道 简
np能级 npy轨道 npz轨道
并 轨 道
nd能级
ndz2轨道
ndx2—y2轨道
从K至Q ，能层离核越远，能层能量越大 每层最多容纳电子的数量：2n2
2、能级
同一个能层中电子的能量相同的电子亚层
能级名称：s、p、d、f、g、h…… 能级符号：ns、np、nd、nf…… n代表能层 最多容纳电子的数量 s:2 p:6 d:10 f:14
能层: 一 二
三
KL
M
四…… N ……
能级： 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
全满规则 半满规则
四、电子云与原子轨道
1、电子云 以量子力学为基础
①电子云 处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间 的概率密度分布的形象化描述
小黑点：概率密度 单位体积内出现的概率 小黑点越密概率密度越大
小黑点不是电子！
②电子云轮廓图 电子出现的概率约为90%的空间 即精简版电子云
③电子云轮廓图特点 a.形状 ns能级的电子云轮廓图：球形 np能级的电子云轮廓图：双纺锤形
2s
2p
F ↑↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑
原子结构的表示方法 原子结构示意图
电子排布式 O原子：1s2 2s2 2p4
电子排布图
1s2 2s2
2p4
O原子
六、能量最低原理、基态与激发态、光谱
1、能量最低原理
人教版高中化学选修三1.1《原子结构》课件 (共106张PPT)
电子排布式
电子排布图
小结：
方法导引
解答基态原子电子排布问题的一般思路：
能量最低原则
确定原子序数 泡利不相容原理 洪特规则
能级排布
电子排布
巩固练习
1、某元素原子序数为24，试问：
(1)该元素电子排布式： 1s2 2s22p6 3s23p63d5 4s1
(2)它有 4 个能层； 7 个能级；占有 15 个原子轨道。 (3)此元素有 6 个未成对电子；它的价电子 数是 6 。
洪特规则
对于基态原子，电子在能量相同 的轨道上排布时，将尽可能分占不同 的轨道并且自旋方向相同。
C ：1s2 2s22p2
√
科学研究
C
N
O
1.每个原子轨道上最多能容纳____ 2 个电子， 且自旋方向_______ 不同 ——泡利原理 2.当电子排在同一能级时有什么规律？ 当电子排布在同一能级的不同轨道时， 首先单独占一个轨道，而且自旋 总是___________________ 相同 ——洪特规则 方向______
铁Fe： 1s22s22p63s23p63d64s2 钴Co：
；
； ； ；
1s22s22p63s23p63d74s2
镍Ni： 1s22s22p63s23p63d84s2
练习：请写出第四周期21—36号元素原子 的基态电子排布式。
铜Cu：1s22s22p63s23p63d104s1 锌Zn：1s22s22p63s23p63d104s2 ； ；
钠 Na
铝 Al
原子结构示意图
电子排布式
Li: 1s22s1
练一练
请写出4~10号元素原子的电子排布式。
4
铍Be
1s2 2s2
高中化学选择性必修二课后习题：能层与能级、基态与激发态、原子光谱、构造原理与电子排布式【含答案及解析
第一章原子结构与性质第一节原子结构第一课时能层与能级基态与激发态原子光谱构造原理与电子排布式课后篇素养形成必备知识基础练1.下列能级中,可容纳电子数最多的是()A.6sB.4pC.3dD.4f:n s能级为2个,n p能级为6个,n d能级为10个,n f能级为14个。
2.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()A.8B.18C.8~18D.18~32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,故该能层电子数为8~18。
3.电子由3d能级跃迁至4p能级时,可通过光谱仪直接摄取到()A.电子的运动轨迹图像B.原子的吸收光谱C.电子体积大小的图像D.原子的发射光谱4p能级的能量要高于3d能级的能量,电子由3d能级跃迁至4p能级时需要吸收能量,故得到的是原子的吸收光谱。
4.下列电子排布式是基态原子的电子排布式的是()①Be:1s22s12p1②O:1s22s22p4③He:1s12s1④Cl:1s22s22p63s23p5A.①②B.②③C.①③D.②④Be:1s22s12p1是激发态,2s能量低于2p,故错误;②O:1s22s22p4符合能量最低原理,故正确;③He:1s12s1是激发态,1s能量低于2s,故错误;④Cl:1s22s22p63s23p5符合能量最低原理,故正确。
5.某原子的电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 1,该元素最可能的化合价为( ) A.+1 B.+3C.+5D.-5,该原子的最外能层上有3个电子,故该元素的原子容易失去3个电子表现+3价。
6.下列说法中不正确的是( )A.同一原子中,2p 、3p 、4p 能级的轨道数依次增多B.3p 2表示3p 能级有两个电子C.K +的电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 6D.处于最低能量的原子叫做基态原子p 能级都只有3个轨道,A 项错误。
第一章 第一节 第2课时 原子的基态与激发态、电子云与原子轨道(教师版)
第2课时原子的基态与激发态、电子云与原子轨道一、能量最低原理、基态与激发态、光谱1．能量最低原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。
2．基态原子与激发态原子(1)基态原子：处于最低能量的原子。
(2)激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。
(3)基态、激发态相互间转化的能量变化基态原子吸收能量激发态原子释放能量，主要形式为光3．光谱(1)光谱的成因及分类(2)光谱分析：现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
判断正误(1)处于最低能量的原子叫基态原子() (2)电子跃迁时只吸收能量()(3)日常生活中看到的灯光、焰火等可见光，都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关()(4)由基态转化为激发态的过程中释放能量() (5)电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱()答案(1)√(2)×(3)√(4)×(5)×应用体验1．对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。
产生这一现象的主要原因是()A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应答案 A 解析解答该题的关键是明确基态原子与激发态原子的相互转化及其转化过程中的能量变化及现象。
在电流作用下，基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高能级，变为激发态原子，这一过程要吸收能量，不会发出红色光；而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将释放能量，从而产生红光，故A项正确。
2．下列原子的电子跃迁能释放光能形成发射光谱的是()A．1s22s22p63s2→1s22s22p63p2 B．1s22s22p33s1→1s22s22p4 C．1s22s2→1s22s12p1 D．1s22s2→1s22s13s1答案 B 解析电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量，形成发射光谱。
能量最低原理 基态激发态
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
1s
2s
2p
3s
2.洪特规则
电子排在同一能级时，总优先单独 占据一个轨道，且自旋方向相同。
这样排布使整个原子的能量最低。
补充规则
在同一能级上的电子排布为
全充满（p6，d10，f14）
全空时（p0，d0，f0）
1 、当基态原子的电子吸收能量后 ，电子会 跃迁到较高能级 ______________，变成激发态原子。电子从较 高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至 基态时，将 _________ 释放 能量。光（辐射）是电 子___________ 能量的重要形式之一。 释放
3、不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放 不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电 吸收 光谱或 __________ 发射 子的 ________ 光谱，总称 原子 光谱。许多元素是通过原子光谱发现 _______ 的。在现代化学中，常利用原子光谱上的特 光谱分析。 征谱线来鉴定元素，称为________
五、能量最低原理
基态与激发态、光谱
1、能量最低原理 ★原子的电子排布遵循构造原 理使整个原子的能量处于最低 状态，简称能量最低原理
１．下列各原子的电子排布正确的 是（ BD ） A.Be B.C 1s22s22p2 C.He 1s12s1 D.Cl 1s22s22p63s23p5 2.书写下列原子的电子排布式
例题解析
例1 若某基态原子的外围电子排布为 4d15s2，则下列说法正确的是（ B ）
A．该元素基态原子中共有3个电子
B．该元素原子核外有5个电子层
C．该元素原子最外层共有3个电子
高中化学 1.1.2 能量最低原理、泡利原理、洪特规则课时作业 新人教版选修3
第2课时能量最低原理、泡利原理、洪特规则[目标要求] 1.掌握基态原子、激发态原子、电子云、原子轨道的概念。
2.能运用核外电子排布的规律熟练掌握1～36号元素的原子的核外电子排布。
一、能量最低原理、基态与激发态、光谱1．能量最低原理原子的电子排布遵循____________能使整个原子的能量处于________状态，简称能量最低原理。
2．基态和激发态(1)基态：处于________能量的原子叫做基态原子。
(2)激发态：当基态原子的电子________能量后，电子会跃迁到________能级，变成激发态原子。
(3)基态、激发态与能量转化的关系基态原子吸收能量释放能量激发态原子3．光谱和光谱分析(1)光谱不同元素原子发生跃迁时会吸收或释放__________，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的____________或____________，总称原子光谱。
(2)光谱分析现代化学中，常利用原子光谱上的____________来鉴定元素，称为光谱分析。
二、电子云与原子轨道1．电子运动的特点现代量子力学指出，无法确定核外电子在某个时刻处于原子核外空间何处，只能确定在原子核外各处出现的________。
用P表示电子在某处出现的________，V表示该处的体积，则P/V称为__________，用ρ表示。
2．电子云电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的__________分布的形象化描述，小黑点越密，表示概率密度越大。
由于核外电子的__________分布看起来像是一片云雾，因而被形象地称作电子云。
3．原子轨道(1)定义________________称为原子轨道。
(2)原子轨道的形状s电子原子轨道是________形的，p电子原子轨道是________形的。
三、泡利原理和洪特规则1．泡利原理在一个原子轨道里最多只能容纳____个电子，而且它们的自旋状态________，这个原理称为泡利原理。
2．洪特规则当电子排布在________能级的________轨道时，基态原子中的电子总是优先____________________，而且自旋状态________，这个规则称为洪特规则。
高中化学人教版选修三：1.1原子结构(共44张PPT)
核外电子分成不同的能层。 电子层 (2)能层的表示方法及各能层最多容纳的电子数如下：
能层 一 二 三 M 四 五 六 P 七 …… Q ……
K ___ L 符号 ___ 最多 电子 数
N ___ O ___
பைடு நூலகம்
各能层最多容纳的电子数为 2n2 ______
2.能级 能量 的不同， (1)根据多电子原子中同一能层电子_________ 将它们分成不同的能级。 (2)能级的表示方法及各能级最多容纳的电子数如下：
四、能量最低原理、基态与激发态、光谱
1.能量最低原理 现代物质结构理论证实，原子的电子排布遵循构造原理 能使整个原子的能量处于最低状态，简称____________ 能量最低原理 。 2.基态与激发态: 基态原子: 处于最低能量的原子 (稳定)
发射光谱
电子放 出能量
激发态原子:基态原子的电子吸收能量后电子会跃迁到 较高的能级,变为激发态原子。 (不稳定)
电子云
知识回顾
原子：是化学变化中最小的粒子 化学反应的实质：是原子的重新组合。 质子(+) 原子结构： 原子核 中子(不带电） 原子 核外电子(-) 核电荷数（z）= 核内质子数= 核外电子数
{
{
质量数（A） = 质子数（Z） + 中子数（N） 原子核外电子排布： (1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层； (2)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。 (3)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)。 (4)次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个)， 倒数第三层电子数目不能超过32个。
A．ClB． C． D．1s22s22p63s23p6
3、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(nl)表示某能级的能量，以下各式中正确的是（ ）AB A．E(4s)＞E(3s)＞E(2s)＞E(1s) B．E(3d)＞E(4s)＞E(3p)＞E(3s) C．E(5s)＞E(4f)＞E(4s)＞E(3d) D．E(5s)＞E(4s)＞E(4f)＞E(3d) 4、某元素原子的价电子构型为3s23p4, 则此元素在周期表的位置是 第3周期，第VIA族 ____________
人教版高中化学选修三课件：第一章 第一节 第2课时 基态原子的核外电子排布 原子轨道
2．洪特规则的特例：对于同一能级，当电子排布为全充满(如 p6 和 d10)、半充满(p3 和 d5)和全空(p0 和 d0)状态时，体系能量较低，原子较稳定。 如 Cr：1s22s22p63s23p63d44s2(错误) 应为 1s22s22p63s23p63d54s1 Cu：1s22s22p63s23p63d94s2(错误) 应为 1s22s22p63s23p63d104s1
[微思考] 金属的焰色反应是怎么回事？
[提示] 某些金属原子的电子在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态 跃迁到激发态；处于激发态的电子是不稳定的，在极短的时间内(约 10－8 s)便跃迁到基 态或较低的能级上，在跃迁过程中将产生发射光谱。
二、电子云与原子轨道 1．电子云 (1)电子运动的特点：电子质量小，运动速度快，无规则，故无法确定某个时刻处于原 子核外空间何处。只能确定它在原子核外空间各处出现的概率。 (2)电子云。 ①定义：处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。 ②意义：用单位体积内小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现概率大小。
3．在 1s、2px、2py、2pz 轨道中，具有球对称性的是( )
A．1s
B．2px
C．2py
D．2pz
解析：1s 轨道和 2p 轨道的图像分别为：
由图像可看出，呈球对称性的为 1s 原子轨道。 答案：A
4．以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是( ) 答案：D
5．基态硅原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是( ) 答案：C
2．图 1 和图 2 分别是 1s 电子的概率密度分布图和原子轨道图。下列有关认识正确的 是( )
A．图 1 中的每个小黑点表示 1 个电子 B．图 2 表示 1s 电子只能在球体内出现 C．图 2 表明 1s 轨道呈圆形，有无数对称轴 D．图 1 中的小黑点表示某一时刻，电子在核外所处的位置 答案：D
第一章 第一节 第2课时 原子的基态与激发态、电子云与原子轨道
解析 解答该题的关键是明确基态原子与激发态原子的相互转化及其转 化过程中的能量变化及现象。在电流作用下，基态氖原子的电子吸收能 量跃迁到较高能级，变为激发态原子，这一过程要吸收能量，不会发出 红色光；而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时， 将释放能量，从而产生红光，故A项正确。
二、电子云与原子轨道
1.原子核外电子的运动特点 (1)电子的质量很小(9.109 5×10－31 kg)，带负电荷。 (2)相对于原子和电子的体积而言，电子运动的空间很大。 (3)电子运动的速度很快，接近光速(3.0×108 m·s－1)。
2.电子云 (1)电子云：处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的_概__率__密__度__ 分布的形象化描述。 (2)电子云轮廓图的形状：s能级的电子云轮廓图是__球__形，p能级的电子 云轮廓图是_哑__铃__形。
氢原子中确实只有1个电子，但轨道是人为规定的，可以是空轨道，C项
错误。
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课时对点练
对点训练
题组一 基态、激发态及光谱
1.(2020·开远市第二中学高二期末)生活中的下列现象与原子核外电子发
生跃迁有关的是 A.钢铁长期使用后生锈
√B.节日里燃放的焰火五彩缤纷
C.金属可以导电
D.樟脑丸久置后消失
n越大，原子轨道的半径越大。如：
(2)s能级只有1个原子轨道。p能级有3个原子轨道，它们互相垂直，分别
用px、py、pz表示。在同一能层中px、py、pz的能量相同。
(3)原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数目＝n2。
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E2s E4s
(3)E4s
E3d E2p
1 从哪个能级开始出现能级交错? 3d能级与4s能级。 2 所有原子和核外电子排布都遵循构造原理吗? 不是,构造原理是根据光谱事实总结的一般规律,适用于 绝大多数原子。
3 根据构造原理中的排布顺序,不同能层不同能级的排布遵 循什么规律? 构造原理中的排布顺序,其实质是各能级的能量高低顺序, 有如下关系:ns<(n-2)f<(n-1)d<np(n表示能层序数)。 4 为什么原子最外层、次外层最多容纳的电子数分别为8、18? 最外层由ns、np组成,电子数不大于2+6=8;次外层由(n-
2 电子排布式中,能级符号右上角的数字是④__________ 该能级上 排布的电子数 1s22s22p63s1 。 _________________,Na 的电子排布式为⑤____________ 左 边,不 在书写电子排布式时,能层较低的能级要写在⑥___ 能按填充顺序书写。例如,原子序数为21的钪Sc的电子排 布式中最后两个能级表示为⑦_________ 3d14s2 。
3 电子排布式的书写顺序与构造原理中电子进入能级的 顺序是否一致?如果不一致,电子排布式按何种顺序书写? 不一定一致。电子排布式的书写顺序为能层由小到大,同 一能层上的能级按s、p、d、f ……的顺序排列,其顺序
是电子离核的远近顺序;构造原理中电子进入能级的顺序 为先填入能量最低的能级,再填入能量较高的能级,电子 排布式是按能级能量的顺序书写的。
4
根据构造原理和能量最低原理,可以写出氢原子的电子
排布式:1s1。那么,氢原子是否有其他能级?如果有,氢原 子的电子排布式能否出现2s1的情况?如果没有,请说明原 因。
从基态与激发态的概念分析,因任何原子核外电子都有基
态与激发态,所以任何原子核外都存在所有不同的能级。 当氢原子从基态吸收能量后,其电子可以跃迁到2s能级上, 出现2s1的情况。
1
原子按照能级能量由低到高排列其电子,电子排布式中 各能级是否也按能级能量由低到高排列? 电子排布式中各能级先按能层顺序排列,各能层中按能量由 低到高排列。
探究1:构造原理
下列符号代表一些能层或能级的能量,请将它们按能 量由低到高的顺序排列。 (1)EK (2)E3s EN EL
EK <EL <EM <EN EM _________________________; E1s<E2s<E3s<E4s E1s ______________________; E2p<E4s<E3d<E4f E4f _____________________ 。
要形式之一。
4 不同元素的原子发生跃迁时会
吸收或释放不同的光 _____________________,
可以用光谱仪摄取各种元素的电子吸收光谱或发射光谱, 原子光谱 在现代化学中,常利用原子光谱上的 总称 ___________; 特征谱线来鉴定元素,称为 光谱分析 。 __________
1 为什么 K 原子的原子结构示意图不是
,而是
呢?
Hale Waihona Puke 由于出现能级交错现象,K原子排满第一层和第二层后,在排第 三层时,先排满3s能级、3p能级,最后一个电子进入4s能级而 不是3d能级,所以它的原子结构示意图为
2 根据构造原理和原子核外电子排布原则分析,为什么原 子核外电子的最外层不超过8个,次外层不超过18个? 由构造原理可知,由于能级交错现象,所以在电子填充过程 中,最外层最多填满s能级和p能级。而s能级只有1个原子 轨道,p能级有3个原子轨道,根据泡利原理知4个原子轨道 最多容纳8个电子,故原子最外层最多不超过8个电子。同 理可分析次外层不超过18个电子。而K层为最外层时,最多 容纳2个电子。
1 科学家归纳大量的①______ 光谱 事实得出结论:随着原子核电 荷数的递增,绝大多数元素的原子核外电子的排布遵循以 2p 3s 3p 下顺序:1s 2s ②__________4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f
构造原理 。 5d 6p 7s 5f 6d 7p……这种规律称为③___________
(2)若X、Y为同周期,X原子的外围电子层排布为3d104s2,则Y
可能是__________( 写元素符号),其电子排布式为 Br 1s22s22p63s23p63d104s24p5 _______________________________, 其简化的电子排布式为 [Ar]3d104s24p5 4s24p5 ____________________, 外围电子排布式为_____________ 。
3 现代物质结构理论证实,原子的电子排布遵循⑧________ 构造原理 能使整个原子的能量处于最低状态,简称⑨能量最低原理 ____________; 基态原子 。当基态原子的电 处于最低能量的原子叫作⑩_________ 子吸收能量后,电子会跃迁到较高能级,变成 激发态原子 _________; 电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基 态时,将 __________; 释放能量 _________ 光(辐射) 是电子释放能量的重
1)s(n-1)p(n-1)d组成,电子数不大于2+6+10=18。
表示一个原子在第三电子层上有10个电子时,可以写成( B )。 A.3s10 B.3s23p63d2 C.3d10 D.3s23p53d3
探究2:电子排布式
已知元素X、Y能形成XY2型化合物。请回答下列问题: (1)若X、Y为短周期元素,且X的外围电子排布为ns2np2,Y的外 CO2、SiO2、CS2 。 围电子排布为ns2np4,则XY2的化学式可能为______________
化学计量在实验中的应用
物质的量的单位 摩尔 第1节 原 子 结构
第2课时 构造原理与电子排布式 能量 最低原理、基态与激发态、光谱
1 了解原子核外电子排布的构造原理以及能量最低原理。 2 知道原子核外电子的能级分布,能用电子排布式表示常见元 素(1~36号)原子核外电子的排布。 3 知道基态与激发态,知道原子核外电子在一定条件下会发生 跃迁产生原子光谱。