1、第1课时 能层与能级 构造原理第一章内容索引010203自主预习新知导学合作探究释疑解惑课 堂 小 结课标定位 素养阐释1.了解核外电子的运动状态,知道原子核外电子的能层分布、能级分布及其能量的关系。2.了解电子运动的能量状态具有量子化的特征(能量不连续),知道电子可以处于不同的能级,在一定条件下会发生激发与跃迁。3.了解原子结构的构造原理,学会书写基态原子的核外电子排布式。4.通过认识原子核外电子排布,能辨识原子核外电子的能层、能级分布及其能量的关系。5.结合原子结构模型、构造原理的提出,能论证证据与模型建立及其发展之间的关系。自主预习新知导学一、能层与能级1.能层(1)含义:核外电子按能量
2、不同分成能层。(2)符号:第一、二、三、四、五、六、七能层可分别用K、L、M、N、O、P、Q表示。(3)能量关系:由K能层Q能层,能量逐渐升高。2.能级(1)含义:同一能层的电子,还被分成不同能级。(2)符号:能级的字母代号总是s、p、d、f排序的,字母前的数字是它们所处的能层序数。(3)能量关系:多电子原子中,同一能层各能级的能量顺序为E(ns)E(np)E(nd)E(nf)3.能层、能级与最多容纳的电子数二、基态与激发态原子光谱1.基态原子与激发态原子(1)基态原子:处于最低能量状态的原子。(2)激发态原子:基态原子吸收能量,它的电子会跃迁到较高能级,变成激发态原子。(3)基态原子、激发态
3、原子相互间转化的能量变化:2.光谱与光谱分析(1)原子光谱:不同元素原子的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。(2)光谱分析: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。三、构造原理与电子排布式1.构造原理(1)含义: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。(2)构造原理示意图:(3)核外电子填入能级的方式:电子填满一个能级,开始填入下一个能级,由此构建了元素周期系中各元素的基态原子的电子排布。2.电子排布式(1)含义:将能级上所排布的电子数标注在该能级符号右上角,并
4、按照能层由低到高的顺序从左到右排列的式子。注:本书中如不特别说明,原子或离子的电子排布式都表示基态原子或离子的电子排布式。(2)表示方法:【自主思考1】能层与电子层有何关系?不同能层字母代号相同的能级(如2p、3p)中所能容纳的最多电子数是否相同?提示:能层就是电子层。相同,如2p、3p能级最多容纳的电子数都是6个。【自主思考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?试写出8号元素氧、14号元素硅、26号元素铁的简化电子排布式。提示:方括号里符号的意义是稀有气体元素原子的结构,表示该元素前一周期的稀有气体元素原子的电子排布。O:He2s22p4;Si:Ne3s23
5、p2;Fe:Ar3d64s2。【效果自测】1.判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)不同能层中s能级能量相同。()(2)s能级的能量一定比p能级的低。()(3)在原子中第n能层容纳的电子数一定是2n2。()(4)电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱。()(5)无论原子种类是否相同,基态原子的能量总是低于激发态原子的能量。()(6)3p3表示3p能级只能填充3个电子。()(7)各能级最多可容纳的电子数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7的2倍。()(8)Ca的电子排布式为1s22s22p63s23p63d2。()2.下图中所发生的现象与电子的跃迁无关的是()。答案:D解析:燃放
6、焰火、霓虹灯、燃烧蜡烛等获得的光能都是电子跃迁时能量以光的形式释放出来导致的,而平面镜成像则是光线反射的结果。3.写出下列原子的电子排布式:(1)11Na_;(2)17Cl_;(3)34Se_;(4)31Ga_。.写出下列原子的简化电子排布式:(1)9F_;(2)25Mn_。1s22s22p63s11s22s22p63s23p51s22s22p63s23p63d104s24p41s22s22p63s23p63d104s24p1 He2s22p5 Ar3d54s2解析:根据构造原理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。合作探究释疑解惑探究任务1能层与能级【问题引领】观察下
7、表,回答下列问题。能层、能级与最多容纳的电子数:1.不同能层分别有多少个能级?不同能层含有的能级数与能层序数(n)间存在什么关系?提示:任一能层的能级数等于该能层序数。相等。2.多电子原子中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?提示:各层最多容纳的电子数为2n2。3.以p能级为例,不同能层的p能级间的能量有何关系?同一能层,不同能级间的能量有何关系?提示:E(2p)E(3p)E(4p)E(5p)E(6p)E(7p)。E(ns)E(np)E(nd)E(nf)【归纳提升】1.几点说明(1)能层序数等于该能层所包含的能级数,如第三能层有3个能级。(2)s、p、d、f 各能级可容
8、纳的电子数分别为1、3、5、7的2倍。(3)原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数是2n2(n为能层序数)。(4)不同能层中相同字母代号的能级所容纳的最多电子数相同。2.不同能层中各能级之间的能量大小关系(1)不同能层中相同字母代号的能级的能层序数越大,能量越高。例如,E(1s)E(2s)E(3s),E(2p)E(3p)E(4p)。(2)同一能层中,各能级之间的能量大小关系是E(ns)E(np)E(nd)E(nf)例如,第四能层中E(4s)E(4p)E(4d)E(4s)、E(4d)E(5s)、E(5d)E(6s)、E(6d)E(7s)、E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等。(4)能级
9、交错来源:构造原理呈现的能级交错源于光谱学事实,而不是任何理论推导的结果;构造原理是一个思维模型,是个假想过程。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1s22s22p63s1。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7N:1s22s22p3,10Ne:1s22s22p6,17Cl:1s22s22p63s23p5,20Ca:1s22s22p63s23p64s2。(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
10、一定完全按填充顺序写。(3)利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元素原子核外电子排布结构的部分用稀有气体符号外加方括号来表示。如K:1s22s22p63s23p64s1,其中1s22s22p63s23p6用Ar表示,故K的电子排布式可表示为Ar4s1,其中Ar代表Ar的核外电子排布结构;如Fe的简化电子排布式为Ar3d64s2。【典型例题】【例题2】写出下列原子的电子排布式。(1)基态C原子的电子排布式是_。(2)基态P原子的核外电子排布式是_。(3)基态S原子的核外电子排布式为_。(4)写出基态As原子的电子排布式_。答案:(1)1s22s22p2或He2s22p
11、2(2)1s22s22p63s23p3或Ne3s23p3(3)1s22s22p63s23p4或Ne3s23p4(4)1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3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。方法技巧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】下列原子或离子的核外电子排布式中正确的是()。A.16S2-:1s22s22p63s23p4B.21Sc:1s22s22p63s23p64s23d1C.18Ar:1s22s22p63s23p6D.9F:2s22p5答案:C解析:S2-的原子核外共有18个电子,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p6,A项错误;书写电子排布式时,能层低的能级要写在左边,能层高的能级要写在右边,21Sc原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2,B项错误;9F原子的核外电子排布式为1s22s22p5,D项错误。课 堂 小 结
