高二化學教案：《原子結構與性質教案》教學設計

　　一、能層與能級

　　對多電子原子的核外電子,按能量的差異將其分成不同的能層(n);各能層最多容納的電子數為2n2。對于同一能層里能量不同的電子,將其分成不同的能級(l);能級類型的種類數與能層數相對應;同一能層里,能級的能量按s、p、d、f的順序升高,即E(s)

　　各能層所包含的能級類型及各能層、能級最多容納的電子數見下表:

　　能   層(n) 一 二 三 四 五 六 七

　　符     號 K L M N O P Q

　　能   級(l) 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s … ……

　　最    多

　　電 子 數 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 … ……

　　2 8 18 32 …… 2n2

　　二、電子云與原子軌道

　　1.電子云:電子在原子核外出現的概率密度分布。電子云是核外電子運動狀態的形象化描述。

　　2.原子軌道:不同能級上的電子出現概率約為90%的電子云空間輪廓圖。s電子的原子軌道呈球形對稱,ns能級各有1個原子軌道;p電子的原子軌道呈紡錘形,np能級各有3個原子軌道,相互垂直(用px、py、pz表示);nd能級各有5個原子軌道;nf能級各有7個原子軌道。

　　三、核外電子排布規律

　　1.構造原理:絕大多數基態原子核外電子的排布都遵循下列順序:

　　1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f……

　　構造原理揭示了原子核外電子的能級分布。從中可以看出,不同能層的能級有交錯現象,如E(3d)>E(4s)、E(4d)>E(5s)、E(5d)>E(6s)、E(6d)>E(7s)、E(4f)>E(5p)、E(4f)>E(6s)等。

　　構造原理是書寫基態原子電子排布式的依據,也是繪制基態原子電子排布圖(即軌道表示式)的主要依據之一。

　　2.能量最低原理:原子核外電子遵循構造原理排布時,原子的能量處于最低狀態。即在基態原子里,電子優先排布在能量最低的能級里,然后排布在能量逐漸升高的能級里。

　　3.泡利原理:每個原子軌道里最多只能容納2個自旋方向相反的電子。

　　4.洪特規則:電子排布在同一能級的各個軌道時,優先占據不同的軌道,且自旋方向相同。

　　四、基態、激發態、光譜

　　1.基態:最低能量狀態。如處于最低能量狀態的原子稱為基態原子。

　　2.激發態:較高能量狀態(相對基態而言)。如基態原子的電子吸收能量后,電子躍遷至較高能級成為激發態原子。

　　3.光譜:不同元素的原子發生躍遷時會吸收(基態→激發態)和放出(基態→激發態)能量,產生不同的光譜--原子光譜(吸收光譜和發射光譜)。利用光譜分析可以發現新元素或利用特征譜線鑒定元素。

　　【例題解析】

　　例1  下列有關電子云和原子軌道的說法正確的是(   )

　　A.原子核外的電子象云霧一樣籠罩在原子核周圍,故稱電子云

　　B.s能級的原子軌道呈球形,處在該軌道上的電子只能在球殼內運動

　　C.p能級的原子軌道呈紡錘形,隨著能層的增加,p能級原子軌道也在增多

　　D.與s電子原子軌道相同,p電子原子軌道的平均半徑隨能層的增大而增大

　　分析  電子云是對電子運動的形象化描述,它僅表示電子在某一區域內出現的概率,并非原子核真被電子云霧所包裹,故選項A錯誤。原子軌道是電子出現的概率約為90%的空間輪廓,它表明電子在這一區域內出現的機會大,在此區域外出現的機會少,故選項B錯誤。無論能層序數n怎樣變化,每個p能級都是3個原子軌道且相互垂直,故選項C錯誤。由于按1p、2p、3p……的順序,電子的能量依次增高,電子在離核更遠的區域出現的概率逐漸增大,電子云越來越向更大的空間擴展,原子軌道的平均半徑逐漸增大。

　　答案  D

　　例2  已知錳的核電荷數為25,以下是一些同學繪制的基態錳原子核外電子的軌道表示式(即電子排布圖),其中最能準確表示基態錳原子核外電子運動狀態的是(   )

　　A                  B                    C                   D

　　分析  由構造原理可知E(4s)

　　答案  D

　　例3  若某基態原子的外圍電子排布為4d15s2,則下列說法正確的是(   )

　　A.該元素基態原子中共有3個電子       B.該元素原子核外有5個電子層

　　C.該元素原子最外層共有3個電子       D.該元素原子M能層共有8個電子

　　分析  根據核外電子排布規律,該元素基態原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2。由此可見:該元素原子中共有39個電子,分5個電子層,其中M能層上有18個電子,最外層上有2個電子。

　　答案  B