1、-1-第一课时第一课时能层与能级能层与能级原子光谱原子光谱构造构造原理与电子排布式原理与电子排布式-2-素养目标1.通过认识原子结构及核外电子排布,知道原子核外电子的能层、能级及电子排布规律,形成宏观辨识与微观探析的核心素养。2.结合原子模型的演变过程,掌握原子核外电子排布的构造原理,形成证据推理与模型认知的核心素养。-3-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断1.原子是由原子核和核外电子组成的,核外电子是分层排布的;离核越远的电子,能量越高。2.写出氮、氧、钠、氯的原子结构示意图:-4-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断1.能层与能级(1)能层。核外电子按能量不同分成能层,能层序数1、2
2、、3、4、5、6、7分别用K、L、M、N、O、P、Q表示。能层越高,电子的能量越高,能量的高低顺序为E(K)E(L)E(M)E(N)E(O)E(P)E(Q)。(2)能级。同一能层的电子,又被分成不同能级。任一能层的能级总是从s能级开始,能级的字母代号按s、p、d、f排序,每个能级最多可容纳的电子数依次为自然数1、3、5、7的2倍。同一能层不同能级的能量顺序:E(ns)E(np)E(nd)E(nf)-5-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断各能层、能级中最多容纳的电子数。【微思考1】能层序数与所含的能级数有何关系?提示:能级数等于能层序数。能层一二三四五KLMNO能级1s2s2p3s3p3d4
3、s4p4d4f5s5p最多电子数226261026101426281832-6-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断2.基态与激发态原子光谱(1)基态原子与激发态原子。-7-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断(2)原子光谱与光谱分析。原子光谱:不同元素的原子,电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原子的吸收光谱或发射光谱,总称原子光谱。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。【微思考2】金属的焰色试验中,一些金属元素呈现不同焰色的原因是什么?提示:激发态原子中的电子跃迁到低能级时,多余的能量以光的形式释放出来。-8-课前篇素养初探知
4、识铺垫必备知识正误判断3.构造原理与电子排布式(1)构造原理。以光谱学事实为基础,从氢开始,随核电荷数递增,新增电子填入能级的顺序称为构造原理。如下图所示:-9-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断-10-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断(2)电子排布式。电子排布式中,能级符号右上角的数字表示该能级中的电子数,如氢、氮、氧、钠、氯的电子排布式分别为1s2、1s22s22p3、1s22s22p4、1s22s22p63s1、1s22s22p63s23p5。能级交错。随核电荷数递增,电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层,如电子是按3p4s3d的顺序而不是按3p3d4s的顺序填充的,
5、这种现象被称为能级交错。基态铬、铜的核外电子排布不符合构造原理,Cr、Cu基态原子的电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1。-11-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断【微思考3】基态原子的电子排布式是按照构造原理的顺序依次书写的吗?提示:不是。基态原子按照构造原理填充电子,可能存在能级交错;而电子排布式是按照能层由低到高、同一能层按照能级由低到高的顺序书写的。-12-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断1.原子中第n能层容纳的电子数一定是2n2。()2.最外层电子排布式为4s1的元素一定为K。()3.能层序数大,该能层中能
6、级的能量一定高。()4.原子光谱是原子发生电子得失而引起的。()5.K的电子排布式为1s22s22p63s23p63d1。()答案:1.2.3.4.5.-13-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测能层与能级的组成以及能量关系能层与能级的组成以及能量关系问题探究在多电子的原子中,同一能层的电子,能量也可能不同,据此把它们分为能级。-14-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测(1)原子核外每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数(n)之间存在什么关系?提示:每个能层最多容纳2n2个电子。(2)英文字母相同的不同能级(如2p、3p)中所能容纳的最多电子数是否相同?提示:相同。如2p、3p
7、能级最多容纳的电子数都是6。(3)不同能层的s能级之间,能量高低有何关系?同一能层不同能级之间能量高低有何关系?提示:1s2s3s4s;nsnpndnf。-15-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测深化拓展1.各能层所包含的能级符号及各能层、能级最多容纳的电子数能层(n)一二三四五六七符号KLMNOPQ能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s最多电子数22626102610142281832-16-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测2.能层与能级中的四个数量关系(1)任一能层,能级数=能层序数,且总是从s能级开始。(2)各能级最多容纳的电子数为以s、p、d、f排序的自然数
8、1、3、5、7的2倍。(3)每一能层中最多容纳的电子数为2n2(n代表能层序数)。(4)不同能层中符号相同的能级所容纳的最多电子数相同。-17-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测3.能层中各能级之间能量大小关系(1)能层或能级的能量关系。(2)不同能层中不同能级的能量高低顺序(按构造原理排序,存在能级交错):ns(n-2)f(n-1)dnp。-18-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测素能应用典例1已知n为能层序数,下列有关认识正确的是()A.各能层含有的电子数为2n2B.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n-1D.各能级最多容纳的电子数按s、p、d
9、、f的顺序依次为1、3、5、7的2倍-19-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测答案:D解析:各能层最多含有的电子数为2n2,A项错误;各能层的能级都是从s能级开始,每个能层上的能级数与能层序数相等,并不是所有能层的能级都是从s能级开始到f能级结束,如第1、2、3能层,B项错误;各能层含有的能级数与其能层序数相等,C项错误;各能级最多容纳的电子数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7的2倍,D项正确。易错警示 能层与能级的认识误区(1)任何能层均含有s能级,但不是任何能层均含有s、p、d、f能级。(2)能层就是电子层,各能层具有的能级数等于能层序数,例如:K层只有1s能级;L层有2s
10、、2p两个能级等。(3)从第3能层(M层)开始出现d能级,且3d能级的能量大于4s能级。-20-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测变式训练1-1下列能级表示正确(实际存在的)且最多容纳的电子数按照从少到多的顺序排列的是()A.1s、2p、3d B.1s、2s、3sC.2s、2p、2dD.3p、3d、3f答案:A解析:不同能层中英文字母相同的能级最多容纳的电子数相同,B项错误;从M层开始有d能级,即3d能级,L层不存在2d能级,故C项错误;从N层开始有f能级,即4f,M层不存在3f能级,故D项错误。-21-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测变式训练1-2按能量由低到高的顺序排列,
11、正确的一组是()A.1s、2p、3d、4sB.1s、2s、3s、2pC.2s、2p、3s、3pD.3p、3d、4s、4p答案:C解析:电子能量的高低主要由能层和能级决定。当能级符号相同时,能层序数越大,能量越高,例如E1sE2sE3s;E2pE3pE4p。当能层序数相同时,按照nsnpndnf顺序能级能量升高,如E3sE3pE3d。能级和能层都不相同时,根据构造原理判断,如D项中各能级能量由低到高顺序为3p、4s、3d、4p。-22-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测构造原理与电子排布式的书写构造原理与电子排布式的书写问题探究根据构造原理示意图回答以下问题:-23-课堂篇素养提升探究1
12、探究2素养脉络随堂检测(1)查阅元素周期表可知Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。这两种元素的原子核外电子排布不符合构造原理,是根据什么确定其电子排布的?提示:Cr、Cu两种元素基态原子的电子填充顺序与构造原理不符合,这是根据Cr、Cu的原子光谱确定的。(2)元素周期表中钠的电子排布式写成Ne3s1,方括号里的符号是什么意义?模仿写出8号、14号、26号元素的简化电子排布式。提示:方括号里符号的意义是对应稀有气体元素原子的电子排布结构。8号、14号、26号元素分别为O、Si、Fe,其简化电子排布式分别为:
13、OHe2s22p4;SiNe3s23p2;FeAr3d64s2。-24-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测(3)分别写出O、Na、23V、26Fe的电子填充顺序和电子排布式。提示:元素ONa23V26Fe电子填充顺序1s22s22p41s22s22p63s11s22s22p63s23p64s23d31s22s22p63s23p64s23d6电子排布式1s22s22p41s22s22p63s11s22s22p63s23p63d34s21s22s22p63s23p63d64s2-25-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测深化拓展1.构造原理的实质构造原理中的能级顺序,其实质是各能级能
14、量由低到高的顺序。绝大多数原子核外电子的填充顺序符合构造原理中的能级顺序。2.“能级交错”现象当出现d能级时,电子按ns、(n-1)d、np的顺序填充电子;当出现f能级时,电子按ns、(n-2)f、(n-1)d、np的顺序填充电子。从第三能层开始,各能级高低不完全符合能层顺序,产生了能级交错排列,即产生“能级交错”现象。-26-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测3.电子排布式的书写(1)简单原子的电子排布式。按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。如6C:1s22s22p2。(2)复杂原子的核外电子排布式。-27-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测(3)利用构造原理书
15、写简化电子排布式。为了避免电子排布式过于繁琐,可以把内层电子达到稀有气体电子层结构的部分,以相应稀有气体元素符号外加方括号来表示。如K:1s22s22p63s23p64s1,其简化电子排布式为Ar4s1,其中Ar代表Ar的核外电子排布式,即1s22s22p63s23p6。-28-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测素能应用典例2写出下列原子的电子排布式。(1)(四川理综)基态Cl原子的电子排布式是。(2)(全国理综)基态Ge原子的核外电子排布式为。(3)(全国理综)写出基态As原子的电子排布式。(4)P原子的电子排布式是。-29-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测答案:(1)1s
16、22s22p63s23p5或Ne3s23p5(2)1s22s22p63s23p63d104s24p2或Ar3d104s24p2(3)1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3(4)1s22s22p63s23p3或Ne3s23p3解析:根据构造原理填充核外电子,根据能层序号由低到高的顺序书写电子排布式。要注意从3d能级开始出现“能级交错”现象。规律总结 (1)电子排布式的书写:要依据构造原理完成电子填充,按能层序号由低到高书写电子排布式;对于原子序数20号以后的元素,要注意能级交错现象;要关注原子电子排布式与离子电子排布式的区别。(2)注意核外电子排布的几个特例
17、:CrAr3d54s1;CuAr3d104s1。-30-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测变式训练2-1下列基态原子的电子排布式,书写正确的是()A.9F:1s22s22p6B.15P:1s22s22p63s33p2C.21Sc:1s22s22p63s23p64s23d1D.35Br:1s22s22p63s23p63d104s24p5答案:D解析:氟原子2p能级应排5个电子;磷原子的3s能级应排2个电子,3p能级应排3个电子;写电子排布式时,应将同能层的能级移到一起。-31-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测变式训练2-2下列基态原子或离子的电子排布式错误的是()A.Ca1s2
18、2s22p63s23p64s2B.Mg2+1s22s22p6C.F-1s22s22p5D.Br1s22s22p63s23p63d104s24p5答案:C解析:Ca原子核外有20个电子,根据构造原理,其电子排布式为1s22s22p63s23p64s2,A项正确;Mg2+核外有10个电子,根据构造原理,其电子排布式为1s22s22p6,B项正确;F-核外有10个电子,根据构造原理,其电子排布式为1s22s22p6,C项错误;Br原子核外有35个电子,根据构造原理,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,D项正确。-32-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测-33-课
19、堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测1.下列能级不属于M能层的是()A.3sB.4sC.3p D.3d答案:B解析:M能层包含3s、3p、3d三个能级。-34-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测2.下列说法正确的是()A.基态原子的能量一定比激发态原子的能量低B.1s22s12p1表示的是基态原子的电子排布C.日常生活中我们看到的许多可见光,如霓虹灯光、节日焰火,都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关D.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱答案:C解析:同类原子基态比激发态的能量低,A选项错误;1s22s12p1不符合构造原理,该原子处于激发态,B选项错误;原子光谱有发射光谱和
20、吸收光谱两种,电子从激发态跃迁到基态时产生发射光谱,从基态到激发态跃迁时产生吸收光谱,D选项错误。-35-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测3.(双选)下列各基态原子的电子排布式正确的是()A.Be:1s22s12p1B.C:1s22s22p2C.He:1s12s1D.Cl:1s22s22p63s23p5答案:BD解析:A项中Be的电子排布式应为1s22s2;C项中He的电子排布式应为1s2。-36-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测4.写出下列原子的电子排布式:(1)11Na;(2)16S;(3)34Se;(4)19K;(5)31Ga;(6)30Zn。答案:(1)1s22s2
21、2p63s1(2)1s22s22p63s23p4(3)1s22s22p63s23p63d104s24p4(4)1s22s22p63s23p64s1(5)1s22s22p63s23p63d104s24p1(6)1s22s22p63s23p63d104s2解析:根据构造原理填充各能级中的电子,按能层序数从小到大的顺序书写原子的电子排布式。注意从3d能级开始出现“能级交错”现象。-37-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测5.某元素原子序数为34,则:(1)此元素原子的电子总数是,有个电子层,个能级。(2)它的价电子排布式为。答案:(1)3448(2)4s24p4解析:原子序数为34的元素,原子的电子总数是34,根据原子的核外电子数,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4,有4个电子层,8个能级;它的价电子排布式为4s24p4。
