人教版高中化学选修3课件：1.1 原子结构.ppt

1、第一章第一章 原子结构与性质原子结构与性质 第一节第一节 原子结构原子结构 第一课时第一课时 原子结构模型的发展原子结构模型的发展 实心圆球体实心圆球体 枣糕式模型枣糕式模型 有核原子模型有核原子模型 电子云模型电子云模型 行星模型行星模型 一、开天辟地一、开天辟地原子的诞生原子的诞生 宇 宙 大 爆 炸 宇 宙 大 爆 炸 整个宇宙最初聚集在一整个宇宙最初聚集在一 个“原始原子”中，后来发个“原始原子”中，后来发 生了大爆炸，碎片向四面八生了大爆炸，碎片向四面八 方散开，形成了我们的宇宙。方散开，形成了我们的宇宙。 大爆炸后两小时，诞生了大大爆炸后两小时，诞生了大 量的量的 H H 、少量的

2、、少量的 He He 及及 极少量的极少量的LiLi，然后经过以上，然后经过以上 元素发生原子核的熔合反应，元素发生原子核的熔合反应， 分期分批的合成了其它元素。分期分批的合成了其它元素。 原子核外电子的排布规律原子核外电子的排布规律 （1）核外电子总是尽量先排布在能量）核外电子总是尽量先排布在能量 的电子的电子 层，然后由里向外，依次排布在能量逐步层，然后由里向外，依次排布在能量逐步 的电的电 子层子层(能量最低原理能量最低原理)。 （2）原子核外各电子层最多容纳）原子核外各电子层最多容纳 个电子。个电子。 （3）原子最外层电子数目不能超过）原子最外层电子数目不能超过 个个(K层为最层为最

3、外层时不能超过外层时不能超过2个电子个电子)。 （4）次外层电子数不能超过）次外层电子数不能超过 个个(K层为次外层层为次外层 时不超过时不超过2个个)，倒数第三层电子数不能超过，倒数第三层电子数不能超过 个。个。 2n2 8 18 32 较低较低 升高升高 启示启示 1、人类对原子结构认识的逐渐深入，都、人类对原子结构认识的逐渐深入，都 是建立在实验研究基础上的，实验是揭示原是建立在实验研究基础上的，实验是揭示原 子结构的重要手段。子结构的重要手段。 2、汤姆生、卢瑟福、玻尔等几代师生都、汤姆生、卢瑟福、玻尔等几代师生都 是诺贝尔科学奖获得者，他们勇于怀疑科学是诺贝尔科学奖获得者，他们勇于怀

4、疑科学 上的“定论”，不迷信权威，为科学的发展上的“定论”，不迷信权威，为科学的发展 作出了重要贡献。自然科学就是在不断探索作出了重要贡献。自然科学就是在不断探索 中修正错误而前进的。中修正错误而前进的。 二、二、能层（电子层）与能级（电子亚层）能层（电子层）与能级（电子亚层） 1、能层、能层 （1）在多电子的原子中，核外电子的能量是在多电子的原子中，核外电子的能量是 不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子 分成不同的能层。核外电子是分层排布分成不同的能层。核外电子是分层排布 的。的。 （2）核外电子分层排布）核外电子分层排布 依据核外电子的能量不同：

5、依据核外电子的能量不同： 离核远近：离核远近：近近 远远 能量高低：能量高低：低低 高高 1 2 3 4 5 6 7 K L M N O P Q 2、能级（电子亚层）、能级（电子亚层） 能层与能级表示方法及各能级所容纳的最多电子数能层与能级表示方法及各能级所容纳的最多电子数 在多电子原子中，同一能层的电子，能量可以不在多电子原子中，同一能层的电子，能量可以不 同，还可以把它们分成能级。同，还可以把它们分成能级。 【思考与交流思考与交流】 1.1.不同的能层分别有多少个能级，与能层不同的能层分别有多少个能级，与能层 的序数（的序数（n n）间存在什么关系？）间存在什么关系？ 2. 2. 不同能层

6、中，符号相同的能级中所容不同能层中，符号相同的能级中所容 纳的最多电子数是否相同？以纳的最多电子数是否相同？以s s、p p、d d、ff 排序的各能级可容纳的最多电子数是多少？排序的各能级可容纳的最多电子数是多少？ 规律：规律： （1）每个能层中，能级符号的顺序是）每个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、 nf 第一能层只有第一能层只有1个能级个能级(1s)，第二能层有，第二能层有2个能个能 级级(2s和和2p)，第，第3能层有能层有3个能级个能级(3s、3p和和3d)，依次，依次 类推。类推。 （2）任意一个能层，其能级数）任意一个能层，其能级数 = 能层序数。能层序数。 （3）s、

7、p、d、f可容纳的电子数依次是可容纳的电子数依次是1、3、5 、7的两倍。的两倍。 （4）同一层中，各能级的能量是按同一层中，各能级的能量是按s、p、d、f 的次的次 序增高。序增高。 （5） 英文字母相同的不同能级中所容纳的最多电子英文字母相同的不同能级中所容纳的最多电子 数是相同的，但能量是不同的。数是相同的，但能量是不同的。 课堂小结课堂小结 一一. .开天辟地开天辟地原子的诞生原子的诞生 二、能层与能级二、能层与能级 第一章第一章 原子结构与性质原子结构与性质 第一节第一节 原子结构原子结构 第二课时第二课时 1410621062622 能级最多电 子数 7 4f 5 4d 3 4p

8、5 3d 18 1 3s M 8 1 2s L 322 能层最多电 子数 1331原子轨道数 4s3p2p1s能级符号 NK能层 各能层、能级中最多电子数： 最多电子数=原子轨道数2 能量：1s2s3s4s5s 能量：nsnpndnf 能量：2p3p4p5p6p 各能层最多电子数=2(能层序数)2 三、构造原理与电子排布式三、构造原理与电子排布式 1 1、构造原理、构造原理 随原子核电荷数随原子核电荷数 递增，绝大多数原子递增，绝大多数原子 核外电子的排布遵循核外电子的排布遵循 如右图的排布顺序，如右图的排布顺序， 这个排布顺序被称为这个排布顺序被称为 构造原理构造原理。 7 6 5 4 3

9、2 1 4f 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 2p 3p 4p 5p 6p 7p 6d 5d 4d 3d 5f 2 2、 能能 级级 交交 错错 现现 象象 构造原理：构造原理： 1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p； 5s 4d 5p; 6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d 7p 3 3、能量最低原理、能量最低原理 原子核外电子遵循构造原理排布时，原原子核外电子遵循构造原理排布时，原 子的能量处于最低状态。即在基态原子里，子的能量处于最低状态。即在基态原子里， 电子优先排布在能量最低的能级里，然后排电子优先排布在能量最低的能级里，然后排 布在能量逐渐升高的能级里。布在

10、能量逐渐升高的能级里。 原子原子 序数序数 元素元素 名称名称 元素元素 符号符号 电子排布电子排布 K L M N OK L M N O 1 1 氢氢 H H 1s1s1 1 2 2 氦氦 HeHe 1s1s2 2 3 3 锂锂 LiLi 1s1s2 2 2s 2s1 1 4 4 铍铍 BeBe 5 5 硼硼 B B 1s1s2 2 2s 2s2 22p2p1 1 1010 氖氖 NeNe 1s1s2 2 2s 2s2 22p2p6 6 1111 钠钠 NaNa 1212 镁镁 MgMg 1s1s2 2 2s 2s2 22p2p6 6 3s 3s2 2 1313 铝铝 AlAl 部分原子的电

11、子排布式，空着的自己填上： 4、对于同一电子亚层、对于同一电子亚层(能级能级)(等价轨道等价轨道),当当 电子排布为全充满、半充满或全空时电子排布为全充满、半充满或全空时,原子是原子是 比较稳定的。比较稳定的。 相对稳定的状态有： 相对稳定的状态有：全充满：全充满：p6,d10,f14。 全空：全空：p0,d0,f0。半充满：。半充满：d5,f7。 NaNa：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 1 能层序数能层序数 该能级上排布该能级上排布 的电子数的电子数 能级符号能级符号 K K L L M M 按能层次序书写按能层次序书写 电子排布式电子排布式 用数字在能级符号右上角表

12、明该能级上用数字在能级符号右上角表明该能级上 的排布的电子数。的排布的电子数。 根据已有知识，试写出根据已有知识，试写出K K原子的可能电原子的可能电 子排布式与原子结构示意图？子排布式与原子结构示意图？ 猜想一猜想一 1s22s22p63s23p63d1 2 8 9 2 8 8 1 猜想二猜想二 1s22s22p63s23p64s1 问题探究问题探究 氢氢 H H 镁镁 Na Na 1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 2 1s1s1 1 练习：练习： 写出写出O O、ArAr的原子结构示意图和电的原子结构示意图和电 子排布式。子排布式。 5 5、原子的简化电子排布、原子的简

13、化电子排布 Ne3sNe3s1 1 写出第写出第8 8号元素氧、第号元素氧、第1414号元素硅和第号元素硅和第2626号号 元素铁的简化电子排布式。元素铁的简化电子排布式。 意义：用方括号将意义：用方括号将该元素前一个周期的惰性气该元素前一个周期的惰性气 体括起来，体括起来，再将特征电子排布补充出来。再将特征电子排布补充出来。 O O：He2sHe2s2 22p2p4 4 SiSi：Ne3sNe3s2 23p3p2 2 FeFe：Ar3dAr3d6 64s4s2 2 钠的简化电子排布：钠的简化电子排布： 练习练习 构造原理中排布顺序的实质构造原理中排布顺序的实质 1）相同能层的不同能级的能量高

14、低顺序 ： nsnpndnf 2）英文字母相同的不同能级能量高低顺序： 1s2s3s4s；2p3p4p; 3d4d 3) 不同层不同能级可由下面的公式得出: ns (n-2)f (n-1)d np (n为能层序数) 各能级的能量高低顺序各能级的能量高低顺序 三、构造原理与电子排布式三、构造原理与电子排布式 课堂反馈练习课堂反馈练习 1、在同一个原子中，、在同一个原子中，M能层上的电子与能层上的电子与Q能层上的能层上的 电子的能量电子的能量( ) A前者大于后者前者大于后者 B后者大于前者后者大于前者 C前者等于后者前者等于后者 D无法确定无法确定 2支撑“宇宙大爆炸”理论的重要事实之一是（支撑

15、“宇宙大爆炸”理论的重要事实之一是（ ） A宇宙原子总数的宇宙原子总数的88.6是氢是氢 B地球上的元素绝大多数是金属地球上的元素绝大多数是金属 C普鲁特“氢是元素之母”的预言普鲁特“氢是元素之母”的预言 D宇宙中存在少量稀有气体分子宇宙中存在少量稀有气体分子 B A 4下列各能层中不包含下列各能层中不包含p能级的是（能级的是（ ） AN BM CL DK 5下列各组微粒中，各能层电子数均达到下列各组微粒中，各能层电子数均达到2n2个的个的 是（是（ ） ANe和和 Ar BH 和和Na+ CNe和和Cl DF 和和S2 D B 3以下能级符号正确的是（以下能级符号正确的是（ ）(双选双选)

16、A. 6s B2d C3f D7p AD 6比较下列多电子原子能级的高低比较下列多电子原子能级的高低 （1）1s,3d （2） 3s,3p,3d （3）2p,3p,4p 7请根据构造原理，写出下列基态原子的电子排请根据构造原理，写出下列基态原子的电子排 布式：布式： （1）N （2）Ne （3）Cl （4）Ca 1s3d 3s 3p 3d 2p 3p 4p 第一章第一章 原子结构与性质原子结构与性质 第一节第一节 原子结构原子结构 第三课时第三课时 基态与激发态相互转化的应用基态与激发态相互转化的应用 焰色焰色 反应反应 基态原子与激发态原子基态原子与激发态原子 处于最低能量的原子叫做基态原子

17、。当基态处于最低能量的原子叫做基态原子。当基态 原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变 成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低成激发态原子。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，将释放能量。光（辐射）能量的激发态乃至基态时，将释放能量。光（辐射） 是电子释放能量的重要形式之一。是电子释放能量的重要形式之一。 1 1、基态、基态处于最低能量的原子。处于最低能量的原子。 激发态激发态当基态原子的电子吸收能量后，电子会当基态原子的电子吸收能量后，电子会 跃迁到较高能级，变成激发态原子。跃迁到较高能级，变成激发态原子。

18、四、基态、激发态与光谱四、基态、激发态与光谱 2 2、原子光谱、原子光谱 不同元素的原子的核外电子发生跃迁时会不同元素的原子的核外电子发生跃迁时会 吸收吸收或或释放释放不同频率的光，可以用光谱仪摄取不同频率的光，可以用光谱仪摄取 各种元素的电子的各种元素的电子的吸收光谱吸收光谱或或发射光谱发射光谱，总称，总称 为为原子光谱原子光谱。 基态原子基态原子 发射光谱发射光谱 吸收能量吸收能量 激发态原子激发态原子 释放能量释放能量 吸收光谱吸收光谱 (能量高能量高) (能量低能量低) 3 3、原子光谱的分类、原子光谱的分类 发射光谱和吸收光谱发射光谱和吸收光谱 锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的吸收光

19、谱 锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的发射光谱 化学研究中利用光谱分析检测一些物质的化学研究中利用光谱分析检测一些物质的 存在与含量等。存在与含量等。 6 6、光谱分析的应用、光谱分析的应用 通过原子光谱发现许多元素。通过原子光谱发现许多元素。 如：铯（如：铯（18601860年）和铷（年）和铷（18611861年），其光谱年），其光谱 中有特征的篮光和红光。中有特征的篮光和红光。 又如：又如：18681868年科学家们通过太阳光谱的分析年科学家们通过太阳光谱的分析 发现了稀有气体氦。发现了稀有气体氦。 氢发射光谱氢发射光谱 氢吸收光谱氢吸收光谱 锂吸收光谱锂吸收光谱 锂发射光谱 钠吸收光谱钠吸

20、收光谱 练习：判断下列表达是正确还是错误练习：判断下列表达是正确还是错误 1）1s22p1属于基态；属于基态； 2）1s22s2 2p63s2 3p63d54s1属于激发态；属于激发态； 3）1s22s2 2p63d1属于激发态；属于激发态； 4）1s22s2 2p63p1属于基态；属于基态； 课堂反馈练习课堂反馈练习 1 1、同一原子的基态和激发态相比较（、同一原子的基态和激发态相比较（ ） A A、基态时的能量比激发态时高、基态时的能量比激发态时高 B B、基态时比较稳定、基态时比较稳定 C C、基态时的能量比激发态时低、基态时的能量比激发态时低 D D、激发态时比较稳定、激发态时比较稳定

21、 2 2、比较多电子原子中电子能量大小的依据是（、比较多电子原子中电子能量大小的依据是（ ） A A元素原子的核电荷数元素原子的核电荷数 B B原子核外电子的多少原子核外电子的多少 C C电子离原子核的远近电子离原子核的远近 D D原子核外电子的大小原子核外电子的大小 3 3、按所示格式填写下表的空格、按所示格式填写下表的空格 原子原子 序数序数 电子排布式电子排布式 价层电价层电 子排布子排布 周期周期 族族 1717 1s1s2 22s2s2 22p2p6 6 3d3d5 54s4s1 1 BB 第一章第一章 原子结构与性质原子结构与性质 第一节第一节 原子结构原子结构 第四课时第四课时

22、相关知识回顾相关知识回顾 1 1、理论研究证明，在多电子原子中，电子的排布、理论研究证明，在多电子原子中，电子的排布 分成不同的能层，同一能层的电子，还可以分成分成不同的能层，同一能层的电子，还可以分成 不同的能级。能层和能级的符号及所能容纳的最不同的能级。能层和能级的符号及所能容纳的最 多电子数如下：多电子数如下： (1)(1)根据根据 的不同，原子核外电子可以的不同，原子核外电子可以 分成不同的能层，每个能层上所能排布的最多电子数分成不同的能层，每个能层上所能排布的最多电子数 为为 ，除，除K K层外，其他能层作最外层时，最多层外，其他能层作最外层时，最多 只能有只能有 个电子。个电子。

23、（2 2）从上表中可以发现许多规律，如）从上表中可以发现许多规律，如s s能级上只能容能级上只能容 纳纳2 2个电子，每个能层上的能级数与个电子，每个能层上的能级数与 相相 等。请再写出一个规律。等。请再写出一个规律。 电子能量电子能量 2n2n2 2 8 8 能层数能层数 每个能级最多容纳的电子数每个能级最多容纳的电子数 总是奇数的总是奇数的2 2倍。倍。 五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道 1 1、电子云、电子云 （1 1）电子运动的特点：）电子运动的特点：质量质量极小极小，运动空间运动空间极小极小， 高速高速运动（接近光速）；运动（接近光速）；无无固定轨道固定轨道绕原子核运动。绕原

24、子核运动。 因此，电子运动不能用牛顿运动定律来描述，只能用统计的观点因此，电子运动不能用牛顿运动定律来描述，只能用统计的观点 来描述。不可能像描述宏观运动物体那样，确定一定状态的核外电来描述。不可能像描述宏观运动物体那样，确定一定状态的核外电 子在某个时刻处于原子核外空间如何，而只能确定它在原子核外各子在某个时刻处于原子核外空间如何，而只能确定它在原子核外各 处出现的概率。处出现的概率。 用用P P表示电子在某处出现的概率，表示电子在某处出现的概率，V V表示该处的体积，则表示该处的体积，则P/VP/V成成 为概率密度，用为概率密度，用 表示表示 （2 2）电子云：处于一定空间运动状态的电子在

25、原）电子云：处于一定空间运动状态的电子在原 子核外空间的概率密度分布的形象化描述。子核外空间的概率密度分布的形象化描述。 （3 3）电子云形状：不同原子轨道的电子云形状是）电子云形状：不同原子轨道的电子云形状是 不同的，能层序数越大，原子轨道的半径越大。不同的，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 2 2、原子轨道：把电子在原子核外的一个空间运、原子轨道：把电子在原子核外的一个空间运 动状态称为一个原子轨道。即电子出现的概率约动状态称为一个原子轨道。即电子出现的概率约 为为90%90%的空间圈出来，这种电子云轮廓图称为原的空间圈出来，这种电子云轮廓图称为原 子轨道。子轨道。 S S的原子轨道是的

26、原子轨道是_形的，能层形的，能层 序数越大，原子轨道的序数越大，原子轨道的_ _ _。 半径越大半径越大 球球 （1 1）s s 轨道上电子云形状轨道上电子云形状 P的原子轨道是的原子轨道是_形的形的，每个每个P能级能级 在空间有在空间有3 3个伸展方向个伸展方向，即有即有_个轨道个轨道，它它 们互相垂直们互相垂直，分别以分别以_、_、_为符号为符号。 P原子轨道的平均半径也随能层序数增大而原子轨道的平均半径也随能层序数增大而 _。 哑铃哑铃 3 3 P Px x P Py y P Pz z 增大增大 （2 2）p p 轨道上电子云形状轨道上电子云形状 （3 3）d d 、f f轨道上电子云形

27、状轨道上电子云形状 d d 、f f轨道各有轨道各有5 5、7 7种空间伸展方向，电种空间伸展方向，电 子云形状更复杂。子云形状更复杂。 注意：注意：同一能层的不同能级，能量不同；同一能级同一能层的不同能级，能量不同；同一能级 的不同轨道，能量相同。的不同轨道，能量相同。 量子力学告诉我们：量子力学告诉我们：nsns能级各有能级各有1 1个轨道，个轨道，npnp 能级各有能级各有3 3个轨道，个轨道，ndnd能级各有能级各有5 5个轨道，个轨道，nfnf能级能级 各有各有7 7个轨道。而每个轨道里最多能容纳个轨道。而每个轨道里最多能容纳2 2个电子，个电子， 通常称为电子对，用方向通常称为电子

28、对，用方向相反相反的箭头的箭头“”“”来来 表示。表示。 3 3、泡利原理：、泡利原理：一个原子轨道里最多只能容一个原子轨道里最多只能容 纳纳2 2个电子，而且自旋方向相反，个电子，而且自旋方向相反，这个原理称这个原理称 为为泡利原理。泡利原理。由此原理可推出各电子层的轨道由此原理可推出各电子层的轨道 数和容纳的电子数。数和容纳的电子数。 科学探究科学探究 下列表示的是第二周期中一些原子的核外电子下列表示的是第二周期中一些原子的核外电子 排布，请说出每种符号的意义及从中获得的一些信息。排布，请说出每种符号的意义及从中获得的一些信息。 从元素周期表中查出铜、银、金的外围电子从元素周期表中查出铜、

29、银、金的外围电子 层排布。它们是否符合构造原理？层排布。它们是否符合构造原理？ 【知识拓展知识拓展】 结论结论 构造原理构造原理 元素周期表元素周期表 AuAgCu 元素元素 电子层排布电子层排布 3d104s14d105s15d106s1 3d94s24d95s25d96s2 有少数元素的基态原子的电子排布对有少数元素的基态原子的电子排布对有少数元素的基态原子的电子排布对有少数元素的基态原子的电子排布对 于构造原理有一个电子的偏差，如于构造原理有一个电子的偏差，如于构造原理有一个电子的偏差，如于构造原理有一个电子的偏差，如CuCuCuCu、 AgAgAgAg、AuAuAuAu等。等。等。等。

30、 4 4、洪特规则：、洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道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时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨 道，而且自旋方向相同道，而且自旋方向相同。 5 5、洪特规则特例：、洪特规则特例：对于同一个能级，当电子排布对于同一个能级，当电子排布 为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的。（现为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的。（现 阶段学习中只研究符合阶段学习中只研究符合3d 3d 和和4s4s电子排布情况）电子排布情况） 课堂小结课堂小结 1 1、电子云、电子云 人为形象地描述。不同原子轨道的电子云形状人为形象地描述。不

31、同原子轨道的电子云形状 是不同的，能层序数越大，原子轨道的半径越大。是不同的，能层序数越大，原子轨道的半径越大。S S电电 子云为球形对称，子云为球形对称，p p电子云为哑铃形。电子云为哑铃形。 2 2、原子轨道、原子轨道 3 3、泡利原理：一个原子轨道里最多只能容纳、泡利原理：一个原子轨道里最多只能容纳2 2个个 电子，而且自旋方向相反。电子，而且自旋方向相反。 4 4、洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道、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时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨 道，而且自旋方向相同。道，而且自旋方向相同。 5 5、

32、洪特规则特例：对于同一个能级，当电子排布、洪特规则特例：对于同一个能级，当电子排布 为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的。为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的。 课堂反馈练习课堂反馈练习 1 1、写出、写出5 5、6 6、7 7、8 8、9 9号元素核外电子排布轨道式。并号元素核外电子排布轨道式。并 记住各主族元素最外层电子排布轨道式的特点：记住各主族元素最外层电子排布轨道式的特点：( (成对电成对电 子对的数目、未成对电子数和它占据的轨道。子对的数目、未成对电子数和它占据的轨道。) ) 2 2、下列表示的是第二周期中一些原子的核外电子排布，、下列表示的是第二周期中一些原子的核外电子排布， 请说出每种符号的意义及从中获得的一些信息。请说出每种符号的意义及从中获得的一些信息。 3、下列最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是（、下列最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是（ ） A B C D C