資源簡介

新授課
第一章 原子結構與性質
課時3 原子軌道 核外電子排布規律
【學習目標】
1.了解原子的運動狀態特點，知道原子軌道以及電子云模型。 2.了解泡利原理、洪特規則、能量最低原理內涵，并能據此確定基態原子的電子排布。
【學習活動】
學習任務
目標一：了解原子的運動狀態特點，知道原子軌道以及電子云模型。 任務1：閱讀教材p12最后一段至p13內容，回答下列問題。 1.下圖是氘原子及1s電子云輪廓圖的繪制過程，圖2中的小黑點是不是代表一個電子？其小黑點的密度表示什么？ 2.分析同一原子的s電子的電子云輪廓圖，請解釋為什么同一原子的能層越高，s電子云半徑越大？ 3.任一能層的s電子云的形狀相同嗎？2p、3p電子云的形狀是什么？ 任務2：閱讀教材p14表格內容，回答下列問題。 1.量子力學把電子在原子核外的一個空間運動狀態稱為一個原子軌道。同一原子中，ns、np、nd、nf能級各有幾個軌道？M層共有多少個原子軌道？能層序數n與該層軌道數的關系是什么？ 2.不同能層的同種能級的原子軌道形狀是否完全相同？ 3.原子軌道1s、2px、2py、2pz軌道電子云輪廓是什么形狀？
目標二：了解泡利原理，洪特規則、能量最低原理內涵，并能據此確定基態原子的電子排布。 任務1：閱讀教材p14-p16內容，回答下列問題。 借助量子力學理論和原子光譜，人們能夠推測原子中的電子處于哪些原子軌道上。研究發現，原子中的電子是按照一定規律分布在各原子軌道上的。因此，探討能量最低狀態即基態原子的核外電子排布規律具有重要意義。 1.“各能級容納的最多電子數是該能級原子軌道數的2倍”，支撐這一結論的理論是什么？ 2.泡利原理和洪特規則有何區別？ 3.指出下列核外軌道表示式的書寫分別違背了什么原則？ ①2p軌道上有3個電子的原子：； ②2p軌道上有2個電子的原子：； ③基態P原子：1s22s22p63s233； ④4s軌道上有2個電子的原子：； ⑤3d軌道上有8個電子的原子：； 4.為什么原子的核外電子排布要遵循能量最低原理呢？為什么基態K和Ca的價電子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2 5.當碳原子的核外電子排布由基態轉變為激發態時，能量變化如何？ 任務2： 1.24Cr的電子排布式寫為1s22s22p63s23p63d44s2是否正確？應如何書寫？ 2.核外電子排布有多種表示方法，請寫出K原子的原子結構示意圖、電子排布式及軌道表示式。 3.下面是幾種基態原子、離子或價電子的軌道表示式： Ⅰ.①表示的是哪種基態原子的軌道表示式？寫出其價電子軌道表示式。 Ⅱ.②能否表示Na＋的軌道表示式？試寫出F－的軌道表示式。 Ⅲ.③表示的是哪種基態原子的價電子軌道表示式？試寫出Fe3＋的價電子軌道表示式。 Ⅳ.第二周期元素中，未成對電子數最多的元素是哪種？寫出其價電子軌道表示式，第四周期元素中，未成對電子數最多的元素是哪種？寫出其價電子軌道表示式。 4.Ⅰ.寫出下列基態粒子的電子軌道表示式： (1)Mg：__________________________； (2)P：__________________________； (3)Mn：__________________________； Ⅱ.寫出下列基態粒子的價層電子軌道表示式： (1)N：__________________________； (2)Fe2+：__________________________； (3)Cu：__________________________。
【學習總結】
回顧本課所學，畫出思維導圖
2新授課
第一章 原子結構與性質
課時3 原子軌道 核外電子排布規律
【學習目標】
1.了解原子的運動狀態特點，知道原子軌道以及電子云模型。 2.了解泡利原理、洪特規則、能量最低原理內涵，并能據此確定基態原子的電子排布。
【學習活動】
學習任務
目標一：了解原子的運動狀態特點，知道原子軌道以及電子云模型。 任務1：閱讀教材p12最后一段至p13內容，回答下列問題。 1.下圖是氘原子及1s電子云輪廓圖的繪制過程，圖2中的小黑點是不是代表一個電子？其小黑點的密度表示什么？ 參考答案：氘原子核外只有一個電子，圖2中大量小黑點并不代表一個電子；圖中小黑點的密度表示電子出現的概率密度，其中小黑點密度越大，表示電子出現的概率密度越大。 2.分析同一原子的s電子的電子云輪廓圖，請解釋為什么同一原子的能層越高，s電子云半徑越大？ 參考答案：由于電子的能量依次增高，電子克服原子核的引力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，因而能層越高，電子云越彌散。 3.任一能層的s電子云的形狀相同嗎？2p、3p電子云的形狀是什么？ 參考答案：任一能層的s電子云的形狀均為球形；2p、3p電子云的形狀均為啞鈴形。 任務2：閱讀教材p14表格內容，回答下列問題。 1.量子力學把電子在原子核外的一個空間運動狀態稱為一個原子軌道。同一原子中，ns、np、nd、nf能級各有幾個軌道？M層共有多少個原子軌道？能層序數n與該層軌道數的關系是什么？ 參考答案：ns、np、nd、nf能級各有1、3、5、7個軌道，M層含3s、3p、3d三個能級分別含1、3、5個原子軌道，共有9個原子軌道。 n能層軌道數＝n2。 2.不同能層的同種能級的原子軌道形狀是否完全相同？ 參考答案：不同能層的同種能級的原子軌道形狀相似，但不完全相同。只是原子軌道的半徑不同，能級序數n越大，電子的能量越大，原子軌道的半徑越大。例如1s、2s、3s原子軌道均為球形，原子軌道半徑：r(1s)＜r(2s)＜r(3s)。 3.原子軌道1s、2px、2py、2pz軌道電子云輪廓是什么形狀？ 參考答案： s軌道的形狀是球形，呈球形對稱。 p軌道的形狀是啞鈴形，呈軸對稱。px、py、pz軌道形狀間空間相互垂直。
目標二：了解泡利原理，洪特規則、能量最低原理內涵，并能據此確定基態原子的電子排布。 任務1：閱讀教材p14-p16內容，回答下列問題。 借助量子力學理論和原子光譜，人們能夠推測原子中的電子處于哪些原子軌道上。研究發現，原子中的電子是按照一定規律分布在各原子軌道上的。因此，探討能量最低狀態即基態原子的核外電子排布規律具有重要意義。 1.“各能級容納的最多電子數是該能級原子軌道數的2倍”，支撐這一結論的理論是什么？ 參考答案：泡利原理；根據泡利原理，每個原子軌道中最多能容納2個自旋狀態相反的電子，所以每個能級能容納的最多電子數是該能級原子軌道數的2倍。 2.泡利原理和洪特規則有何區別？ 參考答案：泡利原理：在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，而且它們的自旋相反；洪特規則：當電子排布在同一能級的不同軌道時，基態原子中的電子總是優先單獨占據一個軌道，而且自旋平行。 3.指出下列核外軌道表示式的書寫分別違背了什么原則？ ①2p軌道上有3個電子的原子：； ②2p軌道上有2個電子的原子：； ③基態P原子：1s22s22p63s233； ④4s軌道上有2個電子的原子：； ⑤3d軌道上有8個電子的原子：； 參考答案：①②③⑤違背了洪特規則，當電子排布在同一能級的不同軌道時，原子中的電子總是優先單獨占據一個軌道，且自旋平行。④違背了泡利原理，一個原子軌道最多只容納2個電子，而且這2個電子的自旋相反。 4.為什么原子的核外電子排布要遵循能量最低原理呢？為什么基態K和Ca的價電子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2 參考答案：能量最低原理是自然界普遍遵循的規律。能量越低，物質越穩定，物質都有從高能量狀態轉化到低能量狀態的趨勢。 3d軌道的能量比4s高，如果按照3d1和3d2的排布，違反了能量最低原理。 5.當碳原子的核外電子排布由基態轉變為激發態時，能量變化如何？ 參考答案：碳原子要從外界環境中吸收能量完成向高能級的躍遷。 【知識小結】 1．泡利原理：在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，而且它們的自旋狀態相反，這個原理稱為泡利原理。 2．洪特規則：當電子排布在同一能級的不同軌道時，基態原子中的電子總是優先單獨占據一個軌道，而且自旋平行。 3．能量最低原理：在構建基態原子時，電子將盡可能地占據能量最低的原子軌道，使整個原子的能量最低。 4．軌道表示式： 在軌道表示式中，用方框(也可用圓圈)表示原子軌道，能量相同的原子軌道(簡并軌道)的方框相連，箭頭表示一種自旋狀態的電子，“↑↓”稱電子對，“↑”或“↓”稱單電子(或稱未成對電子)。 如： 任務2： 1.24Cr的電子排布式寫為1s22s22p63s23p63d44s2是否正確？應如何書寫？ 參考答案：不正確。正確的寫法為1s22s22p63s23p63d54s1，3d5為半充滿穩定狀態，具有較大的穩定性。 2.核外電子排布有多種表示方法，請寫出K原子的原子結構示意圖、電子排布式及軌道表示式。 參考答案：原子結構示意圖：； 電子排布式：1s22s22p63s23p64s1； 軌道表示式：。 3.下面是幾種基態原子、離子或價電子的軌道表示式： Ⅰ.①表示的是哪種基態原子的軌道表示式？寫出其價電子軌道表示式。 參考答案：①是基態氧原子的軌道表示式，基態氧原子的價電子軌道表示式是： 。 Ⅱ.②能否表示Na＋的軌道表示式？試寫出F－的軌道表示式。 參考答案：能；F－的軌道表示式同樣可以用②表示。 Ⅲ.③表示的是哪種基態原子的價電子軌道表示式？試寫出Fe3＋的價電子軌道表示式。 參考答案：③是基態鐵原子的價電子軌道表示式。Fe3＋的價電子軌道表示式為。 Ⅳ.第二周期元素中，未成對電子數最多的元素是哪種？寫出其價電子軌道表示式，第四周期元素中，未成對電子數最多的元素是哪種？寫出其價電子軌道表示式。 參考答案：第二周期元素中，未成對電子數最多的元素是N，價電子軌道表示式為。第四周期元素中，未成對電子數最多的元素是Cr、價電子軌道表示式為。 4.Ⅰ.寫出下列基態粒子的電子軌道表示式： (1)Mg：__________________________； (2)P：__________________________； (3)Mn：__________________________； 參考答案： (1) (2) (3) Ⅱ.寫出下列基態粒子的價層電子軌道表示式： (1)N：__________________________； (2)Fe2+：__________________________； (3)Cu：__________________________。 參考答案： (1) (2) (3)
【學習總結】
回顧本課所學，畫出思維導圖
2

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