化学选择性必修2第一节 原子结构教学课件ppt

这是一份化学选择性必修2第一节 原子结构教学课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了知识点，内在属性，顺时针，逆时针，能级符号，单独分占，自旋平行，能量不同，核电荷数，电子数等内容，欢迎下载使用。

[素养发展目标]1．能从原子微观层面理解原子的组成、结构等；能根据核外电子排布的表示方法，推导出对应的原子或离子。2．结合原子核外电子排布规律，深层次地理解基态原子的核外电子排布所遵循的三大规则，建立观点、证据和结论之间的逻辑关系。
1．电子自旋与泡利原理(1)自旋：微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样的__________。电子自旋在空间有________和________两种取向，简称自旋_____，常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子。(2)泡利原理(也称泡利不相容原理)：在一个原子轨道里，最多只能容纳 __个电子，它们的自旋_____。
知识点　基态原子核外电子排布的三大规则
2．电子排布的轨道表示式(电子排布图)(1)书写规则①用方框(也可用圆圈)表示原子轨道，能量_____的原子轨道(简并轨道)的方框相连；②箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子(或未成对电子)，箭头同向的单电子称自旋_____；③在方框下方或上方标记__________，有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。
(2)示例如基态Al原子的轨道表示式如下：    
3．洪特规则(1)含义：基态原子中，填入简并轨道的电子总是先__________，且__________。(2)注意：①洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子；②洪特规则是针对电子填入_____轨道而言的，并不适用于电子填入__________的轨道。
4．能量最低原理(1)含义：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量_____的原子轨道，使整个原子的能量_____。(2)整个原子能量的决定因素：__________、________和__________。(3)所有主族元素的基态原子：相邻能级能量相差很大，电子填入能量___的能级即可使整个原子能量最低。(4)所有副族元素的基态原子：相邻能级能量相差不太大，有1～2个电子占据能量_____的能级可能反而降低了电子排斥能而使整个原子能量最低。
1．基态铝原子的核外电子的运动状态共有几种？空间运动状态共有几种？提示：13种；7种。
2．下列轨道表示式中哪个表示的是氧的基态原子？为什么？   提示：A项表示的是氧的基态原子。B项不符合洪特规则中的“自旋平行”；C项不符合洪特规则中的“单独分占”。
3．为什么基态氦原子的电子排布是1s2而不是1s12s1?提示：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低，2s轨道的能量高于1s轨道，故应先填充满1s轨道。氦原子只有两个电子，电子排布为1s2时能量最低。
1．核外电子运动状态与空间运动状态的区别同一个原子轨道里的电子的空间运动状态相同，因此核外电子的空间运动状态种数与原子轨道数目相同。电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋，每个原子轨道最多容纳2个电子，且自旋相反，因此每个电子的运动状态都不同，即核外电子的运动状态种数与电子数目相同。
2．基态原子核外电子排布规律    
书写轨道表示式时，常出现的错误及正确书写：    
1．(2022·哈密第八中学高二月考)下列电子排布式表示的是基态原子的是(　　)A．1s12s1B．1s22s12p1C．1s22s22p63s2D．1s12s12p63p1解析：处于最低能量状态的原子叫做基态原子，基态原子的核外电子排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则。A项，基态原子的电子排布式应为1s2，发生电子跃迁为1s12s1，故A不选；B项，基态原子的电子排布式应为1s22s2，发生电子跃迁为1s22s12p1，故B不选；D项，基态原子的电子排布式应为1s22s22p5，发生电子跃迁为1s12s12p63p1，故D不选。
2．(2022·北京昌平区高二期末)下列对基态碳原子价层电子的轨道表示式书写正确的是(　　)    
解析：基态原子核外电子排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则。A.基态碳原子价层为第二能层，即L层，　　　　　　　违反了能量最低原理，故A错误；B.在2p轨道上的两个电子自旋平行，　　　　　　　违反了洪特规则，故B错误；C.2s轨道上应该排布2个电子，　　　　　　　　违反了能量最低原理，故C错误；D. 　　　　　　　符合能量最低原理、泡利原理和洪特规则，故D正确。
1．下列基态原子的电子排布式中，其未成对电子数最多的是(　　)A．1s22s22p63s23p63d64s2B．1s22s22p63s23p64s1C．1s22s22p63s23p63d54s1D．1s22s22p63s23p63d104s1解析：根据s、p、d能级原子轨道数目及洪特规则可知，A、B、C、D项原子的未成对电子数分别为4、1、6、1，C项正确。
2．下列基态原子的电子排布图正确的是(　　)   解析：B项违背了洪特规则，2p轨道应为　　 　　；C、D项违背了能量最低原理，应分别为　　　 　　　　　、　　　　　　　　。
3．某原子核外电子排布式为1s22s22p3，下列说法正确的是(　　)A．该原子的核外电子排布图为B．该原子核外有3种能量不同的电子C．该原子核外最外层电子占据3个原子轨道D．该原子核外最外层有7种运动状态不同的电子
解析：该电子排布图违背了洪特规则，正确的电子排布图为 　　　　　　　　，A项错误；该原子核外有3种能量不同的电子，分别为1s、2s、2p原子轨道上的电子，B项正确；该原子核外最外层电子数为5，占据2s、2p共4个原子轨道，C项错误；该原子核外最外层电子数为5，则最外层有5种运动状态不同的电子，D项错误。
4．下列叙述正确的是(　　)A．[Ar]3d64s2是基态原子的电子排布式B．铬原子的电子排布式是1s22s22p63s23p64s13d5C．铜原子的价层电子排布式是3d94s2D．氟原子的电子排布图是解析：B.铬原子的电子排布式应是1s22s22p63s23p63d54s1，错误；C.铜原子的价层电子排布式应是3d104s1，错误；D.氟原子的2p轨道上有5个电子，错误。
5．根据核外电子的排布特点推断元素。(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为________；其价层电子的轨道表示式为___________。解析：A元素基态原子的轨道表示式由题意可写成 　　　 　　，则该元素原子核外有7个电子，为氮元素，其元素符号为N。
(2)B元素的正三价离子的3d能级为半充满，B的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为________________________________，其原子的结构示意图为__________。 解析：B元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，为26号铁元素。
1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
(3)C元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子且只有一个未成对电子，C的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为__________________________________。 解析：C元素的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，故C元素为Cu。(4)D元素原子的最外层电子排布式为nsnnpn＋2，则n＝________，原子中能量最高的是________电子，核外电子轨道表示式为_______________。 解析：由题意可知，D元素原子的最外层电子排布式为2s22p4，则n＝2。
1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
[基础检测]1．(2022·天津河北区高二期末)下列说法中，正确的是(　　)A．3s2表示3s能级有两个轨道B．处于最低能量状态的原子叫做基态原子C．2p、3p、4p能级的轨道数依次增多D．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量相同
解析：A.3s能级只有1个轨道，3s2表示3s能级填充有两个电子，A错误；B.处于最低能量状态的原子叫做基态原子，B正确；C.2p、3p、4p能级的轨道数均为3，C错误；D.同一原子中，1s、2s、3s电子的能量依次增大，D错误。
2．下列有关多电子原子的叙述正确的是(　　)A．在一个多电子原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子B．在一个多电子原子中，不可能有两个能量相同的电子C．在一个多电子原子中，电子填满M层后再填入N层D．某个多电子原子的3p能级上仅有两个电子，它们的自旋相反解析：填充在同一个能级的同一个轨道中的两个电子的能量相同,故B错误；根据构造原理，电子按3p→4s→3d的顺序填充，出现能级交错，故C错误；填入简并轨道的电子总是先单独分占且自旋平行，故D错误。
3．某主族元素的原子，M层上有一个半充满的能级(即该能级的每个轨道只有1个电子)，这种原子的质子数(　　)A．只能是7B．只能是15C．是11或15D．是11或13解析：主族元素原子的M层中d能级上的电子为全充满或全空状态，故满足题中条件的原子的M层的电子排布为3s1或3s23p3，原子核外电子总数为11或15，故C项正确。
4．下列关于价层电子排布式为3s23p4的粒子的描述正确的是(　　)A．它的元素符号为OB．它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4C．可以与H2化合生成常温下呈液态的化合物D．其轨道表示式为
解析：价层电子排布式为3s23p4的粒子是S原子，O原子的价层电子排布式为2s22p4，A错误；S原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，B正确；硫和氢气化合生成的硫化氢在常温下是气体，C错误；当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，且自旋平行，所以D项中的轨道表示式违背了洪特规则，D错误。
5．下列表示核外电子排布的方法不正确的是(　　)A．基态 25Mn原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s2B．基态K原子的简化电子排布式：[Ar]4s1C．基态N原子的电子排布图：D．基态Si原子的电子排布图：
解析：基态25Mn原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，能量最低，A正确；基态K原子核外有19个电子，故其简化电子排布式为[Ar]4s1，B正确；基态N原子核外有7个电子，其电子排布图为　　　　　 　　 ，C正确；基态Si原子3p能级的电子排布应遵循洪特规则，应该是　　　　　　，D不正确。
6．在核电荷数为26的Fe元素的基态原子核外3d、4s轨道内，下列电子排布图正确的是(　　)    
解析：核电荷数为26的Fe元素的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，3d能级有5个原子轨道，只有1个原子轨道排满两个电子，且自旋相反，其他4个原子轨道各排1个电子，且自旋平行，4s轨道排满2个电子，且自旋相反，C项正确。
7．下面是第二周期部分元素基态原子的电子排布图，据此下列说法错误的是(　　)   A．每个原子轨道里最多只能容纳2个电子B．当电子排布在同一能级时，总是优先单独占据一个轨道C．每个能层所具有的能级数等于能层序数(n)D．若原子轨道里有2个电子，则其自旋相反
解析：由题给四种元素原子的电子排布图可知，在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，A正确；当电子排布在同一能级时，总是优先单独占据一个轨道，即符合洪特规则，B正确；任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于能层序数，C正确；若在同一个原子轨道里有2个电子，则其自旋相反；若在同一能级的不同轨道里有2个电子，则其自旋平行，D错误。
8．(2022·绵阳高二期末)下列N原子电子排布图表示的状态中，能量最高的是(　　)    
解析：原子核外电子排布中，电子所占的轨道能量越高，该原子的能量就越高，对于N原子，轨道的能量2p>2s>1s，因此2p轨道的电子越多，能量越高。A.该图是N原子的基态电子排布图，2p轨道有3个电子；B.该图中1s轨道有1个电子激发后跃迁到2p轨道，2p轨道有4个电子；C.该图中2s轨道有1个电子激发后跃迁到2p轨道，2p轨道有4个电子；D.该图中1s、2s轨道各有1个电子激发后跃迁到2p轨道，2p轨道有5个电子。综上所述，D选项中2p轨道的电子最多，能量最高，故选D。
9．下表为元素周期表中第四周期的部分元素(从左到右按原子序数递增排列)，根据要求回答下列各小题： (1)在以上元素的基态原子的电子排布中，4s轨道只有1个电子的元素有________________(填元素名称)。解析：由核外电子排布规律可知，若4s轨道只有1个电子，则3d轨道电子数可能为0(全空)、5(半充满)、10(全充满)，则有1s22s22p63s23p64s1、1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1，分别为钾、铬、铜。
(2)写出Cr3＋的电子排布式：______________________________。解析：Cr失去3个电子生成Cr3＋，则Cr3＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3。
1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3)
(3)前四周期元素中，基态原子中未成对电子数与其所在周期数相同的元素有________种。解析：分周期一一讨论。第一周期中基态原子中未成对电子数为1的是氢原子；第二周期中基态原子中未成对电子数为2的是1s22s22p2和1s22s22p4，是碳原子和氧原子；第三周期中基态原子中未成对电子数为3的是1s22s22p63s23p3，是磷原子；第四周期中基态原子中未成对电子数为4的只能是过渡元素，符合条件的只有铁原子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2；因此共有5种元素符合题意。
10．(2022·新泰第一中学高二月考)原子结构与元素周期表存在着内在联系。根据已学知识，请你回答下列问题：(1)指出31号镓(Ga)元素在元素周期表中的位置：第________周期第________族。解析：31－2－8－8＝13，所以31号元素镓(Ga)位于元素周期表第四周期第ⅢA族。
(2)X原子的第二能层只有一个空轨道，则X原子的轨道表示式为______________。解析：X原子的第二能层只有一个空轨道，则价层电子轨道表示式为　　　　　　，则X是C元素，C原子的轨道表示式为　　 　　　　。(3)被誉为“21世纪的金属”的钛(Ti)元素原子的价层电子排布式为________。解析：钛为22号元素，则其原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，所以其原子的价层电子排布式为3d24s2。
(4)写出原子序数最小的ⅠB族元素原子的核外电子排布式：__________________________________。解析：原子序数最小的ⅠB族元素为29号Cu元素，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。(5)日常生活中广泛应用的不锈钢，在其生产过程中添加了某种元素，该元素原子的价层电子排布式为3d54s1，该元素的名称为________。解析：该元素原子的价层电子排布式为3d54s1，则其核外电子排布式为[Ar]3d54s1，则原子序数为24，该元素的名称为铬。
[素养提升]11．(2022·玉田第一中学高二期末)下列由电子排布式所得的结论错误的是(　　)     
B项，电子排布式为1s22s22p63s23p2，符合能量最低原理，错误；C项，p轨道最多容纳6个电子，不可能出现3p10的情况，该电子排布式违背了泡利原理，正确；D项，3p轨道上只有2个电子，没有充满电子就填充到下一能级，该电子排布式违背了能量最低原理，正确。
12．(2022·菏泽一中高二质检)下列说法不正确的是(　　)A．基态原子的核外电子填充在6个轨道中的元素仅有1种B．Mg原子的核外电子轨道表示式：C．基态钙离子(Ca2＋)中，电子占据的最高能级共有3个原子轨道，其形状是哑铃形D．基态铜原子的电子占有7种能量不同的原子轨道
解析：A.基态原子核外电子填充在6个轨道上的元素可能的电子排布式为1s22s22p63s1或1s22s22p63s2，所以有两种元素，故A错误；B.Mg原子有12个电子，它的核外电子轨道表示式为　　　　　　　　　　，故B正确；C.基态钙离子(Ca2＋)的电子排布式为1s22s22p63s23p6，电子占据的最高能级共有3个原子轨道，其形状是哑铃形，故C正确；D.基态铜原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，电子占有7种能量不同的原子轨道，故D正确。
13．若某元素原子处于能量最低状态时，价层电子排布式为4d15s2，则下列说法不正确的是(　　)A．该元素原子处于能量最低状态时，原子中有1个未成对电子B．该元素原子核外电子占据5个能层C．该元素原子的N层共有8个电子D．该元素原子最外层有2个电子
解析：该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，该元素原子处于能量最低状态时，原子中有1个未成对电子，即4d1，A项正确；由核外电子排布式可知，该元素原子核外电子占据5个能层，N层共有9个电子，最外层有2个电子，B、D项正确，C项错误。
14．X、Y属于短周期中不同主族的元素，X、Y原子的最外层电子中，成对电子和未成对电子占据的轨道数相等，若X元素的原子序数为a，则Y元素的原子序数不可能为(　　)A．a－4B．a－5　　C．a＋3D．a＋11
解析：  从中看出短周期中B、Al、O和S原子的最外层电子中，成对电子和未成对电子占据的轨道数相等，结合X、Y属于不同主族可得，Y元素的原子序数可能为a±3、a±5、a±11，故选A。
15．有X、Y、Z、Q、T五种元素，X原子的M层的p轨道上有2个未成对电子，Y原子的价层电子排布式为3d64s2，Z原子的L层的p能级有一个空轨道，Q原子的L层的p轨道上只有1对成对电子，T原子的M层的p轨道处于半充满状态。试回答下列问题：(1)X的元素符号为____________，Y的元素符号为________。(2)Z的原子核外电子排布式为____________，Q的原子核外电子轨道表示式为________________，T的原子核外电子轨道表示式为_________________________。
(3)Y的单质在Q的单质中燃烧的化学方程式为________________________。解析：X原子的M层的p轨道上有2个未成对电子，可能是3p2，也可能是3p4，故X可能是Si或S；Y原子的价层电子排布式为3d64s2，则其原子的核外电子排布式是[Ar]3d64s2，核电荷数是26，则Y是Fe；Z原子的2p能级有一个空轨道，只能是2p2，则Z是C；Q原子的2p轨道上只有1对成对电子，应为2p4，则Q是O；T原子的3p轨道处于半充满状态，应为3p3，则T是P。
16．现有A、B、C、D、E 5种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于20。其中A为非金属元素，A和E位于同一族，它们的原子最外层电子排布为ns1。B和D也位于同一族，它们的原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍。C原子最外层电子数等于D原子最外层电子数的一半。请回答下列问题：
(1)A是________，B是________，C是________，D是________，E是___________________。(2)由这五种元素组成的一种化合物是__________________(填化学式)。写出该物质的一种主要用途：__________。(3)写出C元素基态原子的电子排布式：__________________。(4)写出D元素基态原子的价层电子排布式：________。
KAl(SO4)2·12H2O
1s22s22p63s23p1
解析：B和D位于同一族，它们的原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍，则B、D原子的价层电子排布为ns2np4，所以B为氧元素，D为硫元素；而A和E位于同一族，它们的原子最外层电子排布为ns1，A为非金属元素，所以A为氢元素，E为钾元素；C原子最外层电子数等于D原子最外层电子数的一半，则C原子的价层电子排布为ns2np1，所以C为铝元素。