归纳与整理优秀教案案例

选修三 物质结构与性质

《原子结构与性质》单元复习（学案）

第一学时

1、原子结构理论发展

我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸。大爆炸后约两小时，诞生了大量的 、少量的 以及极少量的锂。氢、氦等发生原子核的熔合反应合成其他元素。H、He宇宙中的主要元素。地球上绝大多数是金属元素，非金属（包括稀有气体）仅22种。

核外电子排布规律：

(1)核外电子总是尽量先排布在能量较 的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。(2)原子核外各电子层（能层）最多容纳 个电子。

(3)原于最外层电子数目不能超过 个(K层为最外层时不能超过 个电子) (4)次外层电子数目不能超过 个(K层为次外层时不超过 个)，倒数第三层电子数目不能超过32个。 说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。例如；当M层是最外层时，最多可排 个电子；当M层不是最外层时，最多可排 个电子

2、能层与能级

2（1）根据电子的能量差异，可将核外电子分成不同的能层，每个能层最多容纳的电子数为2n。

能 层 一 二 三 四 五 六 七……（能量由低到高）

符 号 K L M N O P Q……

最多电子数 2 8 18 32 50……

（2）能级：

在多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，不同能量的电子分成不同的能级，如同一能层的电子可分为 、 、 、 能级)，在第n能层中，各能级能量的大小顺序是：Ens

能级的表示方法、符号和所能容纳的最多电子数如下：

能 层 K L M N ……

能 级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f ……

最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 ……

3、构造原理（能级图）与电子排布式

（1）在多电子原子中，电子在能级上的排布顺序是：电子最先排布在能量 的能级上，然后依次排布在能量较高的能级上。

（2）电子排布遵循构造原理：多电子原子的核外电子排布遵循的排布顺序如下图所示：

（3）“能量交错”现象：由构造原理可知，从第三能层开始各能级不完全遵循能层顺序，产生了能级交错排列，即产生“能级交错”现象，如：3p 4s 3d、4p 5s 4d等。

（4）各能级的能量高低顺序可表示为：Ens>E(n—1)s>E(n—2)s…、Enp>E(n—1)p>E(n—2)p…、End>E(n—1)d>E(n—2)d…、

1

Ens

（5）近似能级图：将多电子原子中能量相近的能级划分为一组，并按能量由低到高的顺序排列成近似能级图，能级组依次为：1（1s）、2（2s，2p）、3（3s，3p）、4（4s，3d，4p）、5（5s，4d，5p）、6（6s，4f，5d,6p）、。。。用近似能级图概括核外电子的分布情况，大都与事实相符，只有少数元素出现例外，如：Cr、Cu等元素。

请写出He、Be、C、N、Mg、Al、P、S、Ar、Ca、Ti、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Br的电子排布式：

简化的电子排布式：把内层电子达到 元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加1方括号表示。如钾：【Ar】4s

电子排布图：用方框表示 ，每个箭头代表 ，如氮原子的电子排布图为：

4、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 原理能使整个原子的能量处于 状态，简称能量最低原理（电子总是尽先排布在能量最低的轨道里）。

处于最低能量的原子叫做 原子。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 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 能量。 是电子释放能量的重要形式之一。

（2）原子光谱：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的 光谱或 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征谱线来鉴定元素，称为光谱分析，如：Cs、Rb其光谱图中有特征的____光和___光。

发射光谱：只含有一些不连续的亮线的光谱叫做 光谱。明线光谱是由游离状态的原子发射的，也叫 光谱。

吸收光谱：高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做 光谱。因此吸收光谱中的暗谱线与明线相对应，也是原子的特征谱线。太阳的光谱是 光谱。

5、电子云和原子轨道：

电子运动的特点：①质量极小 ②运动空间极小 ③极高速运动。

（1）电子云：电子在原子核外的运动可以用电子在核外空间出现 的大小来描述，概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。通常用小点的疏密程度来表示电子在那里出现的概率的大小；点密集的地方表示电子在那里出现的概率大。离核越 ，电子出现的概率越 ，黑点越密集，如2s电子云比1s电子云更扩散。S能级的电子云为 形，只有一种空间伸展方向；p电子云有三种伸展方向（ 形，互为 的方向）；d电子云有 种空间伸展方向）。

（2）原子轨道：常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为 。能层序数(n)越大，原子轨道的半径越 ；不同能层的同种能级的原子轨道形状 （都呈球形或哑铃形等），只是 不同；s—1个轨道；P—3个轨道；d—5个轨道；f—7个轨道。

S的原子轨道都是 形的，能层序数越大，原子轨道的半径越大即：1s、2s、3s、4s、5s…等离核越远，能量越高。 P的原子轨道是 形的，每个P能级有3个轨道，它们互相垂直，分别以Px、Py、Pz为符号。P原子轨道的平均半径也随能层序数增大而增大。电子层和形状相同的原子轨道的能量相同如：2px、2py、2pz轨道的能量相等。

相同电子层上原子轨道能量高低：ns

2

1s、2s、3s的形状和大小图； 同能层的不同p能级的形状和大小图；

(2)泡利不相容原理和洪特规则

在一个原子轨道里，最多只能容纳 个电子，而且自旋状态方向 ，通常称为电子对，用方向相反的箭头“↑↓”来表示，这个原理称为泡利不相容原理。

当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中电子总是优先 ，而且自旋状态（方向） ，这个规则是洪特规则。洪特规则的特例：对于等价轨道上（同一个能级），61014357000当电子排布为 （p、d、f）、 （p、d、f）、 (p、d、f)，具有较低的能量和较大的稳定性。

友情提醒：A、在作基态原子的电子排布图时，常出现以下几种错误。

① （违反泡利原理）

② （违反洪特规则）

③ （违反洪特规则）

22626512262642B、Cr: 1s2s2p3s3p3d4s,而不能写为：1s2s2p3s3p3d4s;Cu：__________________________。

C、当出现d轨道时，虽然电子按ns,(n-1)d,np顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n-1)d放在22626622262626ns前，如Fe:1s2s2p3s3p3d4s，不能写为：1s2s2p3s3p4s3d。

D、原子核外电子排布的表示方法：以Fe为例：

原子结构示意图： 原子的核外电子排布式： 简化的电子排布式： 价电子排布图： 最外层电子排布式： 价电子层（外围电子）（这些能级上的电子数可在化学变化中发生变化即参与形成化学键）排布式：

相近。

【典型例题】

例1.下列关于氢原子电子云图的说法正确的是（

）

A.通常用小黑点来表示电子的多少，黑点密度大，电子数目大

B.黑点密度大，单位体积内电子出现的机会大

C.通常用小黑点来表示电子绕核作高速圆周运动

D.电子云图是对运动无规律性的描述

例2.下列有关认识正确的是（

）

A.各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7 B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束

3

C.各能层含有的能级数为n -1

D.各能层含有的电子数为2n2

4