高中化学第一章原子结构与性质第一节原子结构第1课时课时作业新人教版选修3.docx
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高中化学第一章原子结构与性质第一节原子结构第1课时课时作业新人教版选修3
第一节 原子结构
第1课时原子的诞生、能层与能级构造原理
[目标导航] 1.了解原子核外电子的运动状态。
2.了解原子结构的构造原理。
3.知道原子核外电子的能级分布,能用电子排布式表示常见元素(1~36号)原子核外电子的排布。
一、原子的诞生、能层与能级
1.原子的诞生
其他元素
2.宇宙中元素的组成及含量
宇宙—
3.能层
根据多电子原子核外电子的能量差异,将核外电子分成不同的能层,能层用K、L、M、N、O、P、Q…表示。
4.能级
(1)根据多电子原子中同一能层电子能量的不同,将它们分成不同能级。
(2)能级用相应能层的序数和字母s、p、d、f组合在一起来表示,如n能层的能级按能量由低到高的顺序排列为ns、np、nd、nf等。
(3)能层序数等于该能层所包含的能级数,如第三能层有能级3个(3s、3p、3d)。
(4)s、p、d、f能级可容纳的电子数为1,3,5,7的2倍。
5.各能层所包含的能级符号及各能层、能级最多容纳的电子数
能层
(n)
一
二
三
四
五
六
七
……
符号
K
L
M
N
O
P
Q
……
能级
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
……
……
……
……
能层
(n)
一
二
三
四
五
六
七
……
最多电子
数
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
2
……
……
……
……
2
8
18
32
……
……
……
2n2
【议一议】
1.教材中的能层和必修中所学的电子层是一回事吗?
答案 是一回事,能层就是电子层,只不过必修和选修中的说法不同,其实质是一回事。
2.有人把能层形象地比喻为楼层,能级比喻为阶梯,你同意该观点吗?
答案 同意,该观点形象地把能层与能级之间的关系反映出来。
3.第五能层所容纳的最多电子数是多少?
说出你推导的两种方法。
答案 方法一:
依据每一个能层中最多可容纳的电子数为2n2个,当n=5,2n2=50;
方法二:
第五能层中有5个能级5s、5p、5d、5f、5g,各能级可容纳的最多电子数分别是2、6、10、14、18,所以第五能层所容纳的最多电子数为50。
二、构造原理与电子排布式
1.构造原理
随着原子核电荷数的递增,绝大多数元素的原子核外电子的排布将遵循下图的排布顺序。
人们把它称为构造原理。
即电子所排的能级顺序:
1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s……
2.电子排布式
将能级上排布的电子数标在该能级符号右上角,并按照能层从左到右的顺序排列的式子,称电子排布式,如H的电子排布式为
如Mg的电子排布式:
1s22s22p63s2。
【议一议】
4.通过分析构造原理,回答下列问题:
(1)相同能层的不同能级的能量高低有什么规律?
(2)英文字母相同的不同能级的能量高低有什么规律?
(3)不同能层不同能级(s、p、d、f)的排布遵循什么规律?
(4)原子最外层、次外层及倒数第三层最多容纳的电子数为什么分别是8、18、32个?
答案
(1)ns<np<nd<nf。
(2)1s<2s<3s<4s…,2p<3p<4p…,3d<4d<…,4f<5f<…。
(3)ns<(n-2)f<(n-1)d (4)最外层由ns、np组成,电子数不大于2+6=8;次外层由(n-1)s、(n-1)p、(n-1)d组成,电子数不大于2+6+10=18;倒数第三层由(n-2)s、(n-2)p、(n-2)d、(n-2)f组成,电子数不大于2+6+10+14=32。 5.写出1~20号元素的电子排布式。 答案 H: 1s1;He: 1s2;Li: 1s22s1;Be: 1s22s2;B: 1s22s22p1;C.1s22s22p2;N: 1s22s22p3;O: 1s22s22p4;F: 1s22s22p5;Ne: 1s22s22p6;Na: 1s22s22p63s1;Mg: 1s22s22p63s2;Al: 1s22s22p63s23p1;Si: 1s22s22p63s23p2;P: 1s22s22p63s23p3;S: 1s22s22p63s23p4;Cl: 1s22s22p63s23p5;Ar: 1s22s22p63s23p6;K: 1s22s22p63s23p64s1;Ca: 1s22s22p63s23p64s2。 6.元素周期表中钠的电子排布写成[Ne]3s1,方括号里的符号是什么意义? 模仿写出8号、14号、26号元素简化的电子排布式。 答案 方括号里符号的意义是稀有气体元素原子的结构,表示该元素前一周期的稀有气体元素原子的电子排布结构;O: [He]2s22p4;Si: [Ne]3s22p2;Fe[Ar]3d64s2。 一、能层与能级 【例1】 下列有关认识正确的是( ) A.各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7 B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束 C.各能层含有的能级数为n-1 D.各能层含有的电子数为2n2 答案 A 解析 各能层中的能级数等于其所处的能层数,即当n=1时,它只有一个s能级,当n=2时,含有两个能级分别为s、p能级,所以B、C都不正确;D选项中每个能层最多能填充2n2个电子,但不是一定含有2n2个电子。 易错点分析 本题中的D选项是一个易错点,在电子排布时,从低能级开始填充,填满了低能级再填充较高能级,所以在填充时只能是最多能填充2n2个电子,而不是一定,如当某个能层是最外层时最多只能填充8个电子。 规律总结 1.能级表示方法及各能级所能容纳的最多电子数 能 层 K L M N O 2.各能层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数 能层 原子轨道类型 原子轨道数目 可容纳电子数 1 1s 1 2 2 2s,2p 4 8 3 3s,3p,3d 9 18 4 4s,4p,4d,4f 16 32 n — n2 2n2 变式训练1 某元素原子的核外有三个能层,最外能层有4个电子,该原子核内的质子数为( ) A.14B.15C.16D.17 答案 A 解析 原子核外共有三个能层,最内层只有1s能级,可容纳2个电子,第二层有2s、2p两个能级,可容纳1×2+3×2=8个电子,最外层有4个电子,所以该原子核外有14个电子,又因在原子中核外电子数等于核内质子数,故选A。 二、电子排布式的书写 【例2】 下列各原子或离子的电子排布式错误的是( ) A.Na+: 1s22s22p6 B.F: 1s22s22p5 C.Cl-: 1s22s22p63s23p5 D.Mn: 1s22s22p63s23p63d54s2 答案 C 解析 本题考查的是构造原理及各能级最多容纳的电子数。 s能级最多容纳2个电子,p能级最多可容纳6个电子;电子总是从能量低的能层、能级开始排列,Cl-应是Cl原子得一个电子形成的稳定结构,所以Cl-的电子排布式应为1s22s22p63s23p6。 温馨提示 书写电子排布式的关键是熟悉构造原理,各能级能量由低到高可记为ns<(n-2)f<(n-1)d 规律总结 1.简单原子的电子排布式的书写 按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。 如: 6C: 1s22s22p2 10Ne: 1s22s22p6 17Cl: 1s22s22p63s23p5 19K: 1s22s22p63s23p64s1 2.复杂原子的电子排布式的书写 对于较复杂的电子排布式,应先按能量最低原理从低到高排列,然后将同一层的电子移到一起。 如: 26Fe: 先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6, 然后将同一层的排列一起,即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。 3.利用构造原理书写简化电子排布式 如K: 1s22s22p63s23p64s1,其简化电子排布式可表示为[Ar]4s1,其中[Ar]代表Ar的核外电子排布式,即1s22s22p63s23p6,4s1是K的最外层电子排布。 再如Fe的简化电子排布式为[Ar]3d64s2。 变式训练2 根据构造原理写出下列原子或离子的核外电子排布式。 (1)O______________; (2)Ca______________; (3)S2-______________;(4)Al3+______________。 答案 (1)1s22s22p4 (2)1s22s22p63s23p64s2 (3)1s22s22p63s23p6 (4)1s22s22p6 解析 O原子有8个电子,按1s、2s、2p顺序填充电子: 1s22s22p4;Ca原子有20个电子,由于4s<3d,出现能级交错,按1s、2s、2p、3s、3p、4s顺序填充为1s22s22p63s23p64s2;S原子有16个电子,按1s、2s、2p、3s、3p顺序填充为1s22s22p63s23p4,S2-为S原子得到2个电子后形成,故3p能级上填充6个电子,即其核外电子排布式为1s22s22p63s23p6;Al原子有13个电子,按1s、2s、2p、3s、3p顺序填充为1s22s22p63s23p1,Al原子失去3个电子后变成Al3+,故Al3+的电子排布式为1s22s22p6。 1.下列叙述正确的是( ) A.能级就是电子层 B.每个能层最多可容纳的电子数是2n2 C.同一能层中的不同能级的能量高低相同 D.能级符号: 3f 答案 B 解析 能级应该是电子亚层,能层才是电子层;同一能层中的不同能级的能量高低的顺序是: E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)……;第三能层有3个能级(3s、3p和3d),没有3f。 2.下列多电子原子不同能级能量高低的比较错误的是( ) A.1s<2s<3sB.2p<3p<4p C.3s<3p<3dD.4s>3d>3p 答案 D 解析 在多电子原子中,从3d能级开始有“能级交错”现象,实际4s能级能量小于3d。 所以D错。 3.某元素的原子核外有三个电子层,其3p能级上的电子数是3s能级上的一半,则此元素是( ) A.SB.AlC.SiD.Cl 答案 B 解析 该元素原子的外围电子排布为3s23p1,此元素是Al。 4.2008年北京奥运会主体育场“鸟巢”,被《泰晤士报》评为全球“最强悍”工程。 “鸟巢”运用了高强度、高性能的钒氮合金高新钢,钒元素的原子序数为23,则钒原子的价电子排布式正确的是( ) A.3s23p6B.3d34s2C.3d64s2D.4s2 答案 B 解析 钒元素的原子序数为23,可根据电子排布规律写出钒原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2,钒元素为副族元素,所以其价电子排布为3d34s2。 5.某微粒的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6,下列关于该微粒的说法正确的是( ) A.它的质子数一定是18 B.它的原子和37Cl可能互为同位素 C.它的单质一定是强还原剂 D.可以确定该微粒为Ar 答案 B 解析 此微粒核外共有18个电子,可能是原子也可能是离子,离子又可能为阳离子Ca2+、K+或阴离子S2-、Cl-。 6.根据下列叙述,
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