高中第2节 原子结构与元素周期表第一课时导学案

第二节原子结构与元素周期表

基态原子的核外电子排布学案

学习目标：1、知道基态原子核外电子排布的原则： 能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则，增强证据推理与模型认知能力。

2、能运用核外电子排布三原则书写电子排布式和轨道表示式，掌握1-36号元素原子的电子排布式和轨道表示式，增强宏观辨析与微观探析核心素养。

【课前预习，基础知识储备】

一、基态原子的核外电子排布原则            

1、能量最低原理：在不违背泡利不相容原理的前提下，核外电子在各个原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量       。

2、泡利不相容原理：一个原子轨道中，最多能容纳     电子，且这两个电子自旋方向       

3、洪特规则：基态原子的电子在能量    的轨道上排布时，尽量分占     的原子轨道，且自旋方向    ，这样整个原子的能量最低。

二、核外电子排布表示方法：

1、电子排布式：按照能量最低原理，在ns、np、nd等各    符号的右上角用数字表示出该能级中电子的数目。锂原子的电子排布式为1s22s1

2、轨道表示式:用      (或小圆圈、短线)表示一个原子轨道，用箭头“   ”或“   ”来区别自旋状态不同的电子。锂原子的轨道表示式为  。

【预习效果自测】

1、基态碳原子的电子排布式为1s22s22p2，你认为p轨道上2个电子排布方式是（    ）

1.    B.    C.     D.

2、下列说法中正确的是 (　　)

A．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小

B．3p2表示3p能级有两个轨道

C．处于最低能量状态的原子叫做基态原子

D．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多

【课堂学习，情境任务驱动】

任务驱动一：理解基态原子的核外电子排布构造原理           

图1   基态原子核外电子在原子轨道上的排布

1、基态原子核外电子在原子轨道上是先填3d轨道还是先填4s轨道？先填6s轨道还是先填4f轨道？

2、为什么原子核外最外层的电子不超过8个，次外层不超过18个？

任务驱动二：正确书写元素的电子排布式和轨道表示式

1、尝试写出基态Fe原子的核外电子排布式？

2、尝试写出基态Fe原子的核外电子轨道表示式？

3、尝试写出基态Fe2+和Fe3＋原子的核外电子排布式和轨道表示式？

4、尝试写出Cr和Cu的核外电子排布式？并思考这两种元素排布方式特殊的原因。

【归纳总结】

1、电子排布式和轨道表示式的区别：

电子排布式表示每一个能级上的电子排布情况；轨道表示式除了能表示每个能级上的电子排布情况，还能表示出该基态原子电子在能级上的原子轨道上的自旋方向等情况。

2、电子排布式：

书写步骤（以Al为例）：①分析基态原子或离子的核外电子数（复杂的先画出原子结构示意图）

②写出电子填入轨道的顺序：1s-2s-2p-3s-3p

③填充电子，并按电子层顺序排列，遵循核外电子排布三原则：

1s22s22p63s23p1

(3)注意事项：①为避免电子排布式书写繁琐，可把内层电子排布达到稀有气体结构的部分用相应稀有气体的元素符号外加“[　]”表示。以Al为例:[Ne]3s23p1

②书写电子排布式时不是按电子填充顺序书写，而是按电子层顺序书写，同一电子层的各能级连在一起。如钪原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d14s2

③离子电子排布式：

①阴离子电子排布式：原子形成阴离子的过程是得电子过程即电子填充过程，按照电子填充顺序来写。Se[Ar]4s24p4 →Se2-[Ar]4s24p6

①阳离子电子排布式：原子形成阳离子的过程是失去电子过程，首先失去的是最外层上的电子，依次往里，同层则按能级由高到低失电子，并不按照填充顺序逆过程失去电子。

Fe([Ar]3d64s2)→Fe3＋([Ar]3d5)

3、轨道表示式: 书写步骤（以Al为例）

①确定电子排布式：1s22s22p63s23p1

②写出能级符号，并画出对应的空轨道

③在空轨道上按照洪特规则填入电子

【典例探究】

1、某元素质量数51，中子数28，其基态原子未成对电子数为

A. 4 B. 1 C. 2 D. 3

2、下列表示式错误的是

A. Na+的结构示意图：
B. Na的电子排布式：1s22s22p63s1

C. Na+的轨道表示式：
D. Na的简化电子排布式：[Ne]3s1

2、推导下列元素，回答有关问题：

(1)具有1个4p电子的元素为________(写元素名称，下同)，简化电子排布式为________。

(2)N层只有1个电子的主族元素是________，其氯化物的焰色反应呈________色，其原子核外有________种不同运动状态的电子。

(3)3d能级全充满，4s能级只有1个电子的元素为________，原子序数为________。

(4)离子M2＋的3d轨道中有5个电子，则M原子的最外层电子数和未成对电子数分别为________和________。

(5)原子序数小于36的元素X和Y，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且Y的原子序数比X大2，则Y的基态原子的价电子排布式是________，X在参与化学反应时，1个原子失去的电子数为________。

【当堂检测】

1、下列各组表述中，两个微粒不属于同种元素原子的是 (　　)

A．3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子的排布式为1s22s22p63s23p2的原子

B．2p能级无空轨道且有一个未成对电子的基态原子和原子的最外层电子排布式为2s22p5的原子

C．M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2的原子

D．最外层电子数是核外电子总数的1/5的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子

2、下面有关“核外电子的运动状态”的说法，错误的是

A. 只有在电子层、原子轨道、原于轨道伸展方向都确定时，才能准确表示电子运动状态

B. 各原子轨道的伸展方向种数按p、d、f的顺序分别为3、5、7

C. 同一个原子的原子核外任何一个电子的运动状态都是不相同的

D. 基态原子变为激发态原子会吸收能量，得到吸收光谱

3、下列叙述中,正确的是

A.在一个基态多电子的原子中,可以有两个运动状态完全相同的电子

B.在一个基态多电子的原子中,不可能有两个能量完全相同的电子

C.在一个基态多电子的原子中,M层上的电子能量肯定比L层上的电子能量高

D.如果某基态原子的3p能级上仅有2个电子,它们自旋方向必然相反

4、前四周期元素中,基态原子中未成对电子数与其所在周期序数相同的元素有

A.3种         B.4种           C.5种                 D.6种

5、推导下列元素，回答有关问题：

(1)具有1个4p电子的元素为________(写元素名称，下同)，简化电子排布式为________。

(2)N层只有1个电子的主族元素是________，其氯化物的焰色反应呈________色，其原子核外有________种不同运动状态的电子。

(3)3d能级全充满，4s能级只有1个电子的元素为________，原子序数为________。

(4)离子M2＋的3d轨道中有5个电子，则M原子的最外层电子数和未成对电子数分别为________和________。

(5)原子序数小于36的元素X和Y，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且Y的原子序数比X大2，则Y的基态原子的价电子排布式是________，X在参与化学反应时，1个原子失去的电子数为________。