高二化學(xué)教案：《原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)教案》教學(xué)設(shè)計(jì)

　　一、能層與能級(jí)

　　對(duì)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(shù)為2n2。對(duì)于同一能層里能量不同的電子,將其分成不同的能級(jí)(l);能級(jí)類型的種類數(shù)與能層數(shù)相對(duì)應(yīng);同一能層里,能級(jí)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(jí)類型及各能層、能級(jí)最多容納的電子數(shù)見下表:

　　能   層(n) 一 二 三 四 五 六 七

　　符     號(hào) K L M N O P Q

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

　　最    多

　　電 子 數(shù) 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(xiàn)的概率密度分布。電子云是核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的形象化描述。

　　2.原子軌道:不同能級(jí)上的電子出現(xiàn)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(duì)稱,ns能級(jí)各有1個(gè)原子軌道;p電子的原子軌道呈紡錘形,np能級(jí)各有3個(gè)原子軌道,相互垂直(用px、py、pz表示);nd能級(jí)各有5個(gè)原子軌道;nf能級(jí)各有7個(gè)原子軌道。

　　三、核外電子排布規(guī)律

　　1.構(gòu)造原理:絕大多數(shù)基態(tài)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(gòu)造原理揭示了原子核外電子的能級(jí)分布。從中可以看出,不同能層的能級(jí)有交錯(cuò)現(xiàn)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(gòu)造原理是書寫基態(tài)原子電子排布式的依據(jù),也是繪制基態(tài)原子電子排布圖(即軌道表示式)的主要依據(jù)之一。

　　2.能量最低原理:原子核外電子遵循構(gòu)造原理排布時(shí),原子的能量處于最低狀態(tài)。即在基態(tài)原子里,電子優(yōu)先排布在能量最低的能級(jí)里,然后排布在能量逐漸升高的能級(jí)里。

　　3.泡利原理:每個(gè)原子軌道里最多只能容納2個(gè)自旋方向相反的電子。

　　4.洪特規(guī)則:電子排布在同一能級(jí)的各個(gè)軌道時(shí),優(yōu)先占據(jù)不同的軌道,且自旋方向相同。

　　四、基態(tài)、激發(fā)態(tài)、光譜

　　1.基態(tài):最低能量狀態(tài)。如處于最低能量狀態(tài)的原子稱為基態(tài)原子。

　　2.激發(fā)態(tài):較高能量狀態(tài)(相對(duì)基態(tài)而言)。如基態(tài)原子的電子吸收能量后,電子躍遷至較高能級(jí)成為激發(fā)態(tài)原子。

　　3.光譜:不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收(基態(tài)→激發(fā)態(tài))和放出(基態(tài)→激發(fā)態(tài))能量,產(chǎn)生不同的光譜--原子光譜(吸收光譜和發(fā)射光譜)。利用光譜分析可以發(fā)現(xiàn)新元素或利用特征譜線鑒定元素。

　　【例題解析】

　　例1  下列有關(guān)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(jí)的原子軌道呈球形,處在該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)

　　C.p能級(jí)的原子軌道呈紡錘形,隨著能層的增加,p能級(jí)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(duì)電子運(yùn)動(dòng)的形象化描述,它僅表示電子在某一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的概率,并非原子核真被電子云霧所包裹,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。原子軌道是電子出現(xiàn)的概率約為90%的空間輪廓,它表明電子在這一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)大,在此區(qū)域外出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤。無(wú)論能層序數(shù)n怎樣變化,每個(gè)p能級(jí)都是3個(gè)原子軌道且相互垂直,故選項(xiàng)C錯(cuò)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(yuǎn)的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸增大,電子云越來(lái)越向更大的空間擴(kuò)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(shù)為25,以下是一些同學(xué)繪制的基態(tài)錳原子核外電子的軌道表示式(即電子排布圖),其中最能準(zhǔn)確表示基態(tài)錳原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的是(   )

　　A                  B                    C                   D

　　分析  由構(gòu)造原理可知E(4s)

　　答案  D

　　例3  若某基態(tài)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(tài)原子中共有3個(gè)電子       B.該元素原子核外有5個(gè)電子層

　　C.該元素原子最外層共有3個(gè)電子       D.該元素原子M能層共有8個(gè)電子

　　分析  根據(jù)核外電子排布規(guī)律,該元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2。由此可見:該元素原子中共有39個(gè)電子,分5個(gè)電子層,其中M能層上有18個(gè)電子,最外層上有2個(gè)電子。

　　答案  B