1、第一章原子结构与性质本章概述素养呈现本章是在已有知识和经验的基础上，进一步了解核外电子的运动情况，从能级、能层的角度分析核外电子的排布原则；从电离能和电负性的角度分析元素的化学性质；更加深入地理解原子结构与元素周期表的关系，把握元素周期律的实质；能用新的观点来解释元素的某些性质，并能阐述元素性质和原子结构的关系。本章的学习重点是掌握原子轨道的量子力学模型，用电子排布式表示常见元素(136号)原子核外电子的排布，理解电离能、电负性与元素性质的关系。 第一节原子结构第1课时能层与能级构造原理激趣入题情境呈现秦始皇幻想帝位永在，龙体长存，日思长生药，夜作金银梦。于是各路仙家大炼金丹，他们深居简出于山
2、野之中，过着超脱尘世的神仙般生活。炼丹家以丹砂(硫化汞)、雄黄(硫化砷)等为原料，开炉熔炼。企图制得仙丹，再点石成金，服用仙丹或以金银为皿，均使人永不老死。西洋文人也仿效于暗室或洞穴，单身寡居致力于炼金术。一两千年过去了，死于仙丹不乏其人，点石成金终成泡影。金丹大多徒劳无功而销声匿迹。中外古代炼金术士毕生从事化学实验，为何一事无成？乃因其违背科学规律。他们梦想用升华等简单方法改变金属的性质，把铅、铜、铁、汞变成贵重的金银。殊不知用一般化学方法是不能改变元素的性质的。化学元素是具有相同核电荷数的同种原子的总称，而原子是化学变化中的最小微粒。在化学反应里分子可以分成原子，原子却不能再分。随着科学的
3、发展，今天“点石成金”已经实现。1919年英国卢瑟福用粒子轰击氮元素使氮变成了氧。1941年科学家用原子加速器把汞变成了黄金人造黄金镄(一百号元素)。1980年美国科学家又用氖和碳原子高速轰击铋金属靶，得到了针尖大的微量金。这一切都离不开科学家对原子的研究。新知预习自主探究一、开天辟地原子的诞生1原子的诞生：2宇宙的组成元素及其含量：二、能量与能级1能层：意义：根据多电子原子的核外电子的_能量差异_，将核外电子分成不同的能层符号：能层序数1、2、3、4、5、6、7分别用K、L、M、N、O、P、Q表示2能级：意义：根据多电子原子中同一能层电子能量不同，将它们分成不同的能级符号：在每一能层中，能级
4、符号分别为ns、np、nd、nf，其中n代表能层3能层、能级中所容纳的电子数：能层KLMNO能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p最多电子数226261026101426281832三、构造原理1构造原理：(1)含义：在多电子原子中，电子在能级上的排列顺序是电子先排在能量_较低_的能级上，然后依次排在能量_较高_的能级上。(2)构造原理示意图。2电子排布式：(1)概念：将_能级_上所排布的电子数标注在该能级符号_右上角_，并按照能层从左到右的顺序排列的式子。(2)表示方法。钠原子的电子排布式可表示为1s22s22p63s1，也可简化为Ne3s1。预习自测初试牛刀1思考辨析：(1)
5、在原子中第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，能级的能量一定大。()(4)K的电子排布式为1s22s22p63s23p63d1。()2在M能层中，最多能容纳的电子数为(C)A2B8C18D32解析：原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数为2n2(n为能层序数)。M能层的序数为3，故最多能容纳18个电子。3下列各能层不包含d能级的是(D)AO能层BP能层CM能层DK能层解析：多电子原子中，同一能层的电子可分占不同的能级，K能层只有s能级，L能层有s、p能级，从M能层开始有d能级。4以下能级符号表述正确的是(B)5s1d2f1p
6、2d3f4f5d3p6sABCD解析：每一个能层都有s能级，从第二能层开始出现p能级，从第三能层开始出现d能级，从第四能层开始出现f能级。综上所述，B项正确。5下列叙述正确的是(C)AM电子层只有s、p 2个能级，该电子层最多能容纳8个电子Bd能级最多能容纳5个电子，f能级最多能容纳7个电子C无论哪一电子层的s能级，最多容纳的电子数均为2D任一电子层都有s、p能级，但不一定有d能级解析：A项，M电子层有s、p、d 3个能级，该电子层最多能容纳18个电子；B项，d能级最多能容纳10个电子，f能级最多能容纳14个电子；C项，每个电子层都从s能级开始，且s能级最多能容纳2个电子；D项，K电子层只有s
7、能级，不含有p能级。6按要求书写原子或离子的电子排布式。(1)K_1s22s22p63s23p64s1_。(2)Cl_1s22s22p63s23p6_。(3)Fe_1s22s22p63s23p63d64s2_。(4)Fe3_1s22s22p63s23p63d5_。解析：因E(3d)E(4s)，故19号K先排4s能级，电子排布式为1s22s22p63s23p64s1；氯离子是由氯原子得到一个电子填充在最外层，使原来未充满的3p能级达到8电子稳定结构；铁是26号元素，其价电子与次外层的d能级有关，当铁失去电子时，是从最外层开始失去电子，所以先失去的是4s能级上的两个电子，再失去次外层3d能级上的一
8、个电子。课堂探究疑难解惑知识点一能层和能级的组成与能量关系问题探究_1不同能层分别有多少个能级？与能层序数(n)间存在什么关系？2原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层序数(n)间存在什么关系？3以s能级为例，不同能层的s能级间能量有何关系？同一能层，不同能级间能量有何关系？探究提示_1提示任一能层的能级数等于该能层序数。相等。2提示各层最多容纳的电子数为2n2。3提示1s2s3s4snsnpndnf知识总结_1能层和能级的划分离核距离近远能量高低低高能层一二三四n符号KLMN能级1s2s、2p3s、3p、3d4s、4p、4d、4f各能级轨道数11、31、3、51、3、5、7各能级最
9、多容纳的电子数22、62、6、102、6、10、14各能层最多容纳的电子数2818322n22.能层、能级中的数量(1)任一能层，能级数能层序数，且总是从s能级开始。(2)以s、p、d、f排序的各能级最多容纳的电子数依次为1、3、5,7的二倍。(3)每个能层最多可容纳的电子数是能层序数的平方的二倍，即2n2。(4)能级符号相同的不同能层中所容纳的最多电子数相同。 3不同能层中各能级之间能量大小关系(1)不同能层中同一能级，能层序数越大能量越高。例如，1s2s3s2p3p4p(2)同一能层中，各能级之间的能量大小关系是spdf。例如，第四能层中4s4p4dE(4s)、E(4d)E(5s)、E(5
10、d)E(6s)、E(6d)E(7s)、E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等。2电子排布式的书写电子排布式是指用来表示原子核外电子排布情况的表达式，如钠原子的电子排布式为ls22s22p63s1。它能直接地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。(1)简单原子的核外电子排布式： 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：1s22s22p2,10Ne：1s22s22p6,17Cl：1s22s22p63s23p5，19K：1s22s22p63s23p64s1。(2)复杂原子的核外电子排布式：注意：在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，不一定完全按填充顺序写。(3)利
11、用构造原理书写简易电子排布式为了方便，常把内层已达到稀有气体电子层结构的部分写成“原子实”，用稀有气体符号外加方括号来表示。如K：1s22s22p63s23p64s1，其中1s22s22p63s23p6看作Ar“原子实”，故K的电子层结构可表示为：Ar4s1，其中Ar代表Ar的核外电子排布结构，即1s22s22p63s23p6。再如Fe的简化电子排布式为：Ar3d64s2。典例剖析_典例2 写出下列原子的电子排布式。(1)Cl基态原子的电子排布式是_1s22s22p63s23p5或Ne3s23p5_。(2)基态Ge原子的核外电子排布式为_1s22s22p63s23p63d104s24p2或Ar
12、3d104s24p2_。(3)写出基态As原子的电子排布式_1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3_。(4)P原子的核外电子排布式是_1s22s22p63s23p3或Ne3s23p3_。解析：根据原子核外电子排布所遵循的原理书写原子的电子排布式，同时应注意从3d能级开始出现“能级交错”现象。规律方法指导：电子排布式的书写顺序与电子排布顺序有所不同，电子进入能级的顺序是按构造原理中能级能量递增的顺序，而电子排布式的书写则按能层的顺序，能层中的能级按s、p、d、f能量递增的顺序排列。变式训练_2下列基态原子或离子的电子排布式错误的是(C)ACa1s22s22p
13、63s23p64s2BMg21s22s22p6CF1s22s22p5DBr1s22s22p63s23p63d104s24p5解析：A项，Ca原子核外有20个电子，根据构造原理可得其核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，正确；B项，Mg2核外有10个电子，根据构造原理可得其核外电子排布式为1s22s22p6，正确；C项，F核外有10个电子，根据构造原理可得其核外电子排布式为1s22s22p6，错误；D项，Br原子核外有35个电子，根据构造原理可得其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，正确。核心素养专家博客原子结构模型的演变过程古代原子学说道尔顿原子
14、模型汤姆生原子模型卢瑟福原子模型玻尔原子模型电子云模型。1.德谟克利特的古代原子学说：物质由原子构成，且原子是不可分的微粒；原子的结合和分离是万物变化的根本。2.道尔顿原子模型：物质由原子组成，且原子为实心球体，不能用物理方法分割；同种原子的质量和性质相同。3.汤姆生原子模型：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，电子镶嵌其中并中和正电荷，使原子呈电中性；原子是可以再分的。4.卢瑟福原子模型：原子由原子核和核外电子组成。原子核带正电荷，位于原子的中心并几乎集中了原子的全部质量，电子带负电荷，在原子核周围空间作高速运动。5.玻尔原子模型：电子在原子核外一定轨道上绕核作高速运动。6.电子云模型(现代原
15、子结构学说)：现代科学家用量子力学的方法描述核外电子运动，即运用电子云模型描述核外电子的运动。即时训练_构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低。若以E表示其能级的能量，以下各式中正确的是(B)AE(5s)E(4f)E(4s)E(3d)BE(3d)E(4s)E(3p)E(3s)CE(4s)E(3s)E(2s)E(1s)DE(5s)E(4s)E(4f)E(3d)解析：根据构造原理，各能级能量由低到高的顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s，A项和D项正确顺序为E(4f)E(5s)E(3d)E(4s)；对于不同能层的相同能级，能层序数越大，能量越高，C项的正确顺序为E(4s)E(3s)E(2s)E(1s)。