1、第3课时原子核外电子的运动规律学习目标重点难点1.了解电子云和原子轨道的含义。2知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理。1.通过s电子云、p电子云的轮廓图,加深对电子云、原子轨道含义的理解。2学会运用能量最低原理、泡利原理、洪特规则解释核外电子的排布特点及特殊性质。1电子云与原子轨道(1)电子云概念:电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的_分布的形象化描述。小黑点越密,表示概率密度越大。由于核外电子的_分布看起来像一片云雾,因而被形象地称为电子云。电子云的形状s电子云呈_形p电子云呈_形(2)原子轨道定义:电子在原子核外的_称为一个原子轨道。各能级所含有原子轨道数目能级符号nsnp
2、ndnf轨道数目2泡利原理和洪特规则(1)泡利原理:一个原子轨道只能容纳_个电子,且自旋方向_。电子自旋有_和_两种状态。(2)洪特规则:当电子排布在同一能级的不同轨道时,总是优先单独占据一个轨道,而且自旋方向_。预习交流为什么原子的核外电子排布要遵循能量最低原理呢?答案:1(1)概率密度概率密度球哑铃(2)一个空间运动状态13572(1)2相反顺时针逆时针(2)相同预习交流:答案:能量最低原理是自然界普遍遵循的规律。能量越低,物质越稳定,物质都有从高能量状态转化到低能量状态的趋势。在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注?请在下列表格中做个备忘吧!我的学困点我的学疑点1电子云和原子轨道(1
3、)电子的运动与宏观物体的运动有何不同?(2)讨论电子云图中的小黑点的含义是什么?小黑点的密度表示什么?(3)不同能层的同种能级的原子轨道形状是否完全相同呢?(4)什么是电子排布图?画出O、Na的电子排布图?现代科学研究发现:电子在核外空间所处的位置及其运动速度不能同时准确测定。为了描述核外电子的运动情况,现代量子力学采用了统计的方法,即对1个电子多次行为或多电子的一次行为进行总的研究。下图是对氢原子核外1个电子数以百万次的运动状态统计而得,人们形象化地称之为“电子云”(呈三维对称)。请回答下列问题:(1)从图中数百万次运动状态的统计结果,你能得出什么结论?_。(2)离核越近,电子的能量越_;离
4、核越远,电子的能量越_。请你说明是怎样得出这一结论的_。(3)有关氢原子电子云图的说法正确的是()。A黑点密度大,电子数多B黑点密度大,单位体积内电子出现的机会大C电子云图是对电子运动无规律性的描述D电子云图描述了电子运动的客观规律1.电子云(1)在电子云图中每个小黑点不代表一个电子,也不代表电子在此出现过。(2)黑点疏密的程度代表电子在核外空间区域内出现的机会的多少。点疏的地方表示电子在那里出现的几率小,点密集的地方表示电子在那里出现的几率大。(3)离核越近,电子出现的几率越大,电子云越密集。2电子排布图中各符号和数字的意义2泡利原理和洪特规则根据构造原理,29Cu的电子排布式应是1s22s
5、22p63s23p63d94s2,但实际29Cu的电子排布式却是1s22s22p63s23p63d104s1,思考并讨论其原因。依据此原理写出24Cr的电子排布式。如果在3p能级上有3个电子,则它们应排布为(电子排布图)_,而不能排布为,因为这违背了_,也不能排布成,因为这违背了_。如果3p能级上有4个电子,有人认为可以排布为,你认为是否正确,说明理由_。1.在书写基态原子的电子排布图时,常出现以下几种错误:(违反泡利原理)(违反洪特规则)(违反洪特规则)2136号元素核外电子排布的特殊性:最外层只有1个未成对电子的元素:A族(ns1:H、Li、Na、K),A族(ns2np1:B、Al、Ga)
6、,A族(ns2np5:F、Cl、Br)及Cr(3d54s1)、Cu(3d104s1);最外层有2个未成对电子的元素:A族(ns2np2:C、Si、Ge),A族(ns2np4:O、S、Se);最外层有3个未成对电子的元素:A族(ns2np3:N、P、As)。核外电子排布中,未成对电子数最多的元素:Cr(3d54s1,共有6个未成对电子)。答案:活动与探究1:(1)答案:电子及其运动特点可概括为:体积小、质量小、带负电;绕核转、运动快、测不准(某时刻的位置和速度);(离核的)距离不同、能量相异、描述几率(电子在核外空间某处出现的几率,即电子云)。(2)答案:小黑点是电子在原子核外出现的概率密度的形
7、象表述。小黑点密度越大,表明概率密度越大。(3)答案:不同能层的同种能级的原子轨道形状相似,但不完全相同。只是原子轨道的半径不同,能级序数n越大,电子的能量越大,原子轨道的半径越大。例如1s、2s、3s轨道均为球形,原子轨道半径:r(1s)r(2s)r(3s)。(4)答案:将每一个原子轨道用一个方框表示,在方框内标明基态原子核外电子分布的式子称为电子排布图。O、Na的电子排布图分别为:O:Na:迁移与应用:答案:(1)距原子核越近,电子出现的机会越多;距原子核越远,电子出现的机会越少(2)低高因为离核越近,电子的概率密度越大,离核越远,电子的概率密度越小(3)BD解析:电子云中的小黑点,单独看
8、小黑点没什么实际意义,但从黑点密度的大小上才能说明电子在该区域出现的几率大小。(1)从统计的结果中分析,距离原子核越近,电子出现的机会越多;距离原子核越远,电子出现的机会越少。(2)从物质的运动,总是趋于能量最低来分析,因为离核越近,电子云的密度越大,电子的能量越低,离核越远,电子云的密度越小,电子的能量越高。(3)电子运动虽然没有宏观物体那样的运动规律,但也有自身的规律,电子云就是人们对电子运动规律的形象描述。活动与探究2:答案:有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有1个电子的偏差。因为能量相同的原子轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5)和全空(如p0和d0)状态时,体
9、系的能量较低,原子较稳定,所以Cr:1s22s22p63s23p63d54s1。迁移与应用:答案:泡利原理和洪特规则洪特规则不正确,因为3p能级上只有3个轨道解析:若3p能级上有3个电子,则它们应排布为,不能排布为,因为这违背了泡利原理(一个轨道最多只能容纳2个电子)和洪特规则(当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,且自旋状态相同),若3p能级上有4个电子,则排布成。1“各能级最多容纳的电子数,是该能级原子轨道数的两倍”,支撑这一结论的理论是()。A构造原理 B泡利原理C洪特规则 D能量最低原理2下列3d能级的电子排布图正确的是()。3(2011江苏单科,
10、2改编)下列有关化学用语表示正确的是()。A基态N原子的电子排布式:1s22s22p3B基态N原子的电子排布图:CS2的结构示意图:D基态C原子的价电子排布图:4下列原子的最外层电子的电子排布图中,哪一种状态的能量较低?(1)氮原子:(2)钠原子:A.3s1B3p1(3)铬原子:A.3d54s1B3d44s2(4)碳原子:5以下是表示铁原子和铁离子的3种不同化学用语。结构示意图电子排布式电子排布图(轨道表示式)铁原子 1s22s22p63s23p63d64s2铁离子1s22s22p63s23p63d6(1)铁原子最外层电子数为_,铁在发生化学反应时,参加反应的电子可能是_。(2)请你通过比较、
11、归纳,分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。答案:1B解析:根据泡利原理,每个原子轨道中最多能容纳2个自旋方向相反的电子,所以每个能级最多能容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍,选项B符合题意。2B解析:A、D中同一原子轨道内电子的自旋方向相同,违反了泡利不相容原理,C中有空轨道,违反了洪特规则。3A解析:B项中N原子的电子排布图违背了洪特规则;C项中S2的结构示意图应为;D项中C原子的价电子排布图违背了能量最低原理。4答案:(1)B(2)A(3)A(4)A解析:根据核外电子排布应遵循的原理进行判断,但要注意对泡利原理、能量最低原理、洪特规则相互兼顾,不能顾此失彼。据洪特规则,电子在
12、能量相同的各个轨道上排布时尽可能分占不同的原子轨道,且自旋状态相同,故(1)选B,(4)选A;据能量最低原理,核外电子先占有能量低的轨道,再占有能量高的轨道,(2)中由于s轨道能量低于p轨道,故选A,(3)中A:d5为半充满状态,为相对稳定的状态,B不是,所以选A。5答案:(1)24s上的2个电子或4s上的2个电子和3d上的1个电子(2)结构示意图:能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各能层上的电子数。电子排布式:能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。轨道表示式:能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子分布情况,自旋方向。提示:用最精炼的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记。知识精华技能要领