人教版 (2019)选择性必修2原子结构学案设计

这是一份人教版 (2019)选择性必修2原子结构学案设计，共4页。学案主要包含了学业要求，主干知识梳理，理解时应注意，加深理解，课标要求，教学目标，教学内容等内容，欢迎下载使用。
1、能说明微观粒子运动状态与宏观物体运动特点的差异
2、能结合能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则书写1~36号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表达式，并说明其含义
【主干知识梳理】
一、原子的诞生
二、能层与能级 1、能层(电子层)
对于多电子原子的核外电子，按能量的差异将其分成不同的能层；在同一个原子中，离核越近，电子能量越低。由里向外，分别用字母：K、L、M、N、O、P、Q表示相应的第一、二、三、四、五、六、七能层。各能层最多容纳的电子数为2n2
2、能级
(1)对于多电子原子，同一能层的电子能量也可能不同，将其分成不同的能级。同一能层里，能级的能量按s、p、d、f、……的次序增加，即E(s)＜E(p)＜E(d)＜E(f)
(2)K层指包含一个能级，即s能级；L层包含两个能级，s和p能级；M层包含三个能级，s、p和d能级；N层包含四个能级，s、p、d、f能级
(3) = 1 \* GB3 ①每个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf… = 2 \* GB3 ②任一能层，能级数==能层序数
= 3 \* GB3 ③s、p、d…可容纳的电子数依次是1、3、5…的两倍 = 4 \* GB3 ④同一能级容纳的电子数相同
能级表示方法及各能级所容纳的最多电子数
三、构造原理——基态原子电子排布式 (电子的填充顺序)
1、构造原理：多电子的核外电子排布总是按照能量最低原理，由低能级逐步填充到高能级。绝大多数元素的原子核外电子的排布遵循下图所示的排布顺序，这种排布顺序被称为构造原理
【理解时应注意】
(1)从构造原理图可以看出，核外电子的能级排布顺序为1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p，从中可以看出，不同的能层的能级有“能级交错”现象，也即是原子的核外电子不是完全按照能层次序排布的，不完全是排满n层后再排(n+1)层
(2)核外电子的排布顺序可由下列公式得出：ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np
(3)构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。不同能层的能级有交错现象如：E(3d)＞E(4s)、E(4d)＞E(5s)、E(5d)＞E(6s)
2、能级交错现象
(1)定义：能级交错是指电子层数较大的某些轨道的能量反而低于电子层数较小的某些轨道的能量的现象。从第四层开始出现此现象。如：E(3d)＞E(4s)、E(4d)＞E(5s)
(2)原因：在原子中，除了电子与原子核之间存在相互作用外，电子与电子之间还存在着排斥作用，这就造成了能级交错现象。电子排布式必须按照能级交错顺序书写
(3)各能级的能量高低顺序可以表示为(n表示能层序数)
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①Ens＞E(n-1)s＞E(n-2)s = 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②Enp＞E(n-1)p＞E(n-2)p = 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③End＞E(n-1)d＞E(n-2)d = 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④Enf＞E(n-1)f＞E(n-2)f = 5 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑤Ens＜E(n－2)f＜E(n－1)d＜Enp
3、电子排布式
(1)概念：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来表示电子排布的式子，依照构造原理可以写出大多数原子的电子排布式。如：Na：1s22s22p63s1
电子排布式遵循构造原理的，但书写时必须按照电子层的顺序排列
(2)电子排布式中各符号、数字的意义
nsx，n表示能层，s表示能级，x表示该能级上有x个电子如：Na：1s22s22p63s1，能级符号上面数字是该能级上的电子数
(3)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括号来表示而得到的式子称为简化电子排布式如：碳、钠、钙的简化电子排布式分别为[He]2s22p2、[Ne]3s1、[Ar]4s2
方括号里的符号的意义是该元素前一个周期的惰性气体电子排布式的结构，称为“原子实”
(4)外围电子排布式 (价电子排布)在原子的核外电子排布中，省去“原子实”后剩下的部分称为外围电子排布式，也叫价电子排布
如：碳[He]2s22p2 外围电子排布式为 钠[Ne]3s1外围电子排布式为
钙[Ar]4s2 外围电子排布式为
铬1s22s22p63s23p63d54s1 外围电子排布式为
铜1s22s22p63s23p63d104s1 外围电子排布式为
【注意】主族元素的最外层电子就是外围电子，又称价电子；过渡元素的外围电子一般包括最外层的s电子和次外层的d电子，有的还包括倒数第三层的f电子
相对稳定的状态：能量相同的原子在全充满、半充满和全空时，体系能量较低，原子较稳定
1～36号元素：Cr、Cu不符合构造原理。 Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
四、基态、激发态、光谱
1、基态原子：处于最低能量的原子称为基态原子
2、激发态原子：当基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级成为激发态原子
3、基态与激发态相互转化的能量转化的关系
(吸收)能量
基态原子 激发态原子
(释放)能量
【加深理解】 = 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①根据构造原理写出的元素原子电子排布式都是基态原子的电子排布式，构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，也是绘制基态原子电子排布图（即轨道表示式）的主要依据之一
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②电子从1s能级跃迁到2s、2p等能级需要吸收能量，而从较高能量的能级如2s、2p跃迁到1s时，则会放出能量。光是电子释放能量的一种形式。在日常生活中，我们所看到的灯光、霓虹灯光、激光、焰火等现象都是原子核外电子发生跃迁释放能量的结果
4、光谱
(1)光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收能量(基态→激发态)或释放能量(激发态→基态)，从而吸收或释放不同的光，若用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，则可确立某种元素，这些光谱总称原子光谱
(2)光谱分析：不同元素的原子光谱都是特定的，在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析
利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。如科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦，化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量
光谱仪可以测量物质发射或吸收光波的波长，拍摄各种光谱图，光谱图就像“指纹”辨认一样，可以辨别形成光谱的元素
第一节原子结构第2课时
【课标要求】认识基态原子中核外电子排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则等。知道1-36号元素基态原子核外电子的排布
【教学目标】1. 理解掌握外电子排布遵循的3大规律，熟练书写核外电子排布图
熟练根据核外电子排布情况推断元素，了解电子云、原子轨道等概念
【教学内容】
电子云与原子轨道
电子出现的概率密度：量子力学指出，一定空间运动状态的电子在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝eq \f(P,V)(P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积)
电子云：处于一定运动状态的电子在原子核外空间出现概率密走分布的形象化描述，电子上黑点密的地方表示出现的概率大,黑点稀的地方表示出现的概率小
电子云轮廓图： S：球形 p：哑铃形，3个伸展方向Px、Py、Pz
【微点拨】
①不同能层的同种能级的原子轨道形状相同，只是半径不同。能层序数n越大，原子轨道的半径越大，如：
②s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，分别以px、py、pz表示。在同一能层中px、py、pz的能量相同
原子轨道：电子在原子核外一个空间运动状态称为一个原子轨道
理解：电子运动具有不确定性，无固定运行轨道，所以原子轨道不是电子运行的轨迹
二、泡利原理、洪特规则、能量最低原理
1. 能量最低原理：核外电子按构造原理的能级顺序排布可使整个原子能量处于最低状态
基态原子：处于最低能量状态的原子，如Na:1s22s22p63s1
激发态原子：基态原子的电子吸收能量，跃迁到较高能级如Na:1s22s22p63p1
泡利原理：一个原子轨道最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相反
如：2p3的电子排布为，不能表示为或
洪特规则：电子排在同一能级的不同轨道时，基态原子的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋平行
如：2s轨道上的电子排布为，不能表示为
4. 洪特通过分析光谱实验的结果指出，能量相同的原子轨道，在全充满、半充满、全空时,体系能量较低，原子较稳定。Fe3+与Fe2+谁更稳定？为什么？
如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，为半充满状态，而不是1s22s22p63s23p63d44s2
三、电子排布图(又称轨道表示式)
①O原子的电子排布图：
②Na原子的电子排布图：
【练习】
按要求填空
基态F原子核外电子的运动状态有______种
基态钛原子的价层电子排布式为________，其原子核外电子的空间运动状态有________种，共有________种运动状态不同的电子
基态Si原子价层电子的运动状态有________种，若其电子排布式表示为[Ne]3s23peq \\al(2,x)违背了________
基态Cu原子核外电子的空间运动状态有________种
下列基态原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是________(填序号，下同)，违反能量最低原理的是________，违反洪特规则的是________，违反泡利原理的是________
①Ca2＋：1s22s22p63s23p6 ②F－：1s22s23p6
③P：
④Cr：1s22s22p63s23p63d44s2 ⑤Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
⑥Mg2＋：1s22s22p6 ⑦O：
A、B、C、D、E代表5种元素。请填空：
(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，该原子的轨道表示式为________。
(2)B元素的负一价离子与C元素的正一价离子的电子排布式都与氩原子相同，B元素的符号为________，C的离子结构示意图为________
(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为________
(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为________，其价电子轨道表示式为________
4. ．有A、B、C、D四种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，其中A元素原子核外仅有一个非空原子轨道，也是宇宙中最丰富的元素；B元素原子核外p电子数比s电子数少1；C为金属元素且原子核外p电子数和s电子数相等；D元素的原子核外所有p轨道为全充满或半充满状态
(1)写出四种元素的元素符号：A________，B________，C________，D________
(2)写出C、D两种元素基态原子的轨道表示式：
C：___________________________，D：_____________________________
(3)B元素的单质的电子式为________，其简单氢化物的电子式为________
能 层(n)
一
二
三
四
五
六
七
符 号
K
L
M
N
O
P
Q
能 级(l)
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
…
……
最 多
电 子 数
2
…
……
……
2n2
同一原子的s电子的电子云轮廓图