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1、2023/7/11,1,第一章 原子结构与性质,第一节 原子结构,共2课时,新课标人教版高中化学课件系列,选修3 物质结构与性质,2023/7/11,2,【教学目标】1.了解人类认识原子的历史2.理解能层能级的概念，以及它们之间的关系3.能根据构造原理用电子排布式表示1-36原子核外电子的排布,原子结构,2023/7/11,3,宇宙大爆炸,宇宙大爆炸,开天辟地原子的诞生,2023/7/11,4,问题：宇宙大爆炸是怎么回事？物质是由原子构成的，那么原子是怎样诞生的呢？P4,宇宙大爆炸,大量的氢大量的氦极少量的锂,其他元素,1932年勒梅特首次提出了现代大爆炸宇宙理论,开天辟地原子的诞生,2023
2、/7/11,5,宇宙中最丰富的元素是那一种？宇宙年龄有多大？地球年龄有多大？,_元素是宇宙中最丰富的元素，占_（氦约为氢的_）合起来占_，另外还有90多种元素，它们的原子总数加起来不足1%。宇宙年龄距近约_，地球年龄已有_。地球上的元素绝大多数是金属，非金属仅_种。,阅读课本P4,一、开天辟地原子的诞生,开天辟地原子的诞生,2023/7/11,6,人类认识原子的过程,人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛.,开天辟地原子的诞生,2023/7/11,7,近代科学原子论（1803年）,一切物质都是由最小的不能再分的粒子原子构成。原子模型：原子是坚实的、不可再分的实心球。,英国化学家道尔顿（J.D
3、alton,17661844),道尔顿原子模型,开天辟地原子的诞生,2023/7/11,8,原子并不是构成物质的最小微粒 汤姆生发现了电子(1897年),电子是种带负电、有一定质量的微粒，普遍存在于各种原子之中。汤姆生原子模型：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了电荷，从而形成了中性原子。原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像面包里的葡萄干镶嵌其中。,英国物理学家汤姆生（,18561940）,汤姆生原子模型,开天辟地原子的诞生,2023/7/11,9,汤姆生原子模型,汤姆生,开天辟地原子的诞生,2023/7/11,10,粒子散射实验（1909年）原子有核,卢
4、瑟福和他的助手做了著名粒子散射实验。根据实验，卢瑟福在1911年提出原子有核模型。卢瑟福原子模型（又称行星原子模型）：原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成。原子核的质量几乎等于原子的全部质量，电子在原子核外空间绕核做高速运动。,英国科学家卢瑟福（E.Rutherford,18711937),卢瑟福原子模型,开天辟地原子的诞生,2023/7/11,11,粒子散射实验,Au,开天辟地原子的诞生,2023/7/11,12,卢瑟福原子模型,开天辟地原子的诞生,2023/7/11,13,玻尔原子模型（1913年）,玻尔借助诞生不久的量子理论改进了卢瑟福的模型。玻尔原子模型（又称分层
5、模型）：当原子只有一个电子时，电子沿特定球形轨道运转；当原子有多个电子时，它们将分布在多个球壳中绕核运动。不同的电子运转轨道是具有一定级差的稳定轨道。,丹麦物理学家玻尔（N.Bohr,18851962),玻尔原子模型,开天辟地原子的诞生,2023/7/11,14,玻尔原子模型（1913年）,开天辟地原子的诞生,2023/7/11,15,电子云模型,电子云模型（1935年）,开天辟地原子的诞生,2023/7/11,16,现代物质结构学说,人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，正是因为有了无数的探索者，才使人类对事物的认识一步步地走向深入，也越来越接近事物的本质。随着现代科学技术的发展，我们现
6、在所学习的科学理论，还会随着人类对客观事物的认识而不断地深入和发展。,氢原子电子云图,开天辟地原子的诞生,2023/7/11,17,近代原子论,发现电子,带核原子结构模型,轨道原子结构模型,电子云模型,开天辟地原子的诞生,2023/7/11,18,原子,原子核,核外电子,质子,中子,（正电）,不显电性,（负电）,（正电）,（不带电）,分层排布,与物质化学性质密切相关,开天辟地原子的诞生,2023/7/11,19,二、能层与能级,（1）能层,在多电子的原子核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。,能层与能级,2023/7/11,20,依据核外电子的能量不同：离核远
7、近：近 远 能量高低：低 高,核外电子分层排布,能层与能级,2023/7/11,21,（1）各能层最多能容纳2n2个电子。即：能层序号 1 2 3 4 5 6 7 符 号 K L M N O P Q 最多电子数 2 8 18 32 50 72 98（2）最外层电子数目不超过8个（K层为最外层时 不超过2个）；次外层电子数最多不超过18 个；倒数第三层不超过32个。,回顾 原子核外电子分层排布规律：,（3）核外电子总是尽先排满能量最低、离核最近 的能层，然后才由里往外，依次排在能量 较高能层。而失电子总是先失最外层电子。,注意：以上几点是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求。举例：溴
8、原子结构示意图,能层与能级,2023/7/11,22,（2）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，能量可以不同，还可以把它们分成能级。,能层与能级,2023/7/11,23,能层与能级,2023/7/11,24,能层最多可容纳的电子数为2n2个。,【学与问】1.原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数（n）间存在什么关系？,能层与能级,2023/7/11,25,【学与问】2.不同的能层分别有多少个能级，与能层的序数（n）间存在什么关系？,第一能层只有1个能级(1s)，第二能层有2个能级(2s和2p)，第3能层有3个能级(3s、3p和3d)，依
9、次类推。以s、p、d、f排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7的二倍!,能层与能级,2023/7/11,26,【学与问】3.英文字母相同的不同能级中所容纳的最多电子数是否相同？能量是否相同？,不同能级中的s级，所容纳的电子数是相同的，但是能量是不同的。,能层与能级,2023/7/11,27,能层的能级数等于该能层序数。任一能层的能级总是从s能级开始。在每一能层中，能级符号与能量大小的顺序是：nsnpndnf,总结：,能层与能级,2023/7/11,28,A前者大于后者 B后者大于前者C前者等于后者 D无法确定,B,练习1：在同一个原子中，M能层上的电子与Q能层上的电子的能量(),能
10、表示核外电子排布,【思考】怎样用能层，能级表示核外电子排布？,能层与能级,2023/7/11,29,练习2：依据以上各能级最多容纳电子数C原子的核外电子排布式可以表示为：1S22S22P2依照上式请书写 N O F Na Mg Al 的电子排布式,能层与能级,2023/7/11,30,问题探究,根据已有知识，试写出K原子的可能电子排布式与原子结构示意图？,猜想一：,1s22s22p63s23p63d1,猜想二：,1s22s22p63s23p64s1,构造原理与电子排布式,2023/7/11,31,三、构造原理与电子排布式,构造原理：P5随原子核电荷数递增，绝大多数原子核外电子的排布遵循如右图的
11、排布顺序，这个排布顺序被称为构造原理。,【思考】：有何规律？,构造原理与电子排布式,2023/7/11,32,能级交错,构造原理与电子排布式,2023/7/11,33,核外电子填充顺序图,构造原理：1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p；规律 5s 4d 5p;6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d,构造原理与电子排布式,2023/7/11,34,各能层能级能量关系,构造原理与电子排布式,2023/7/11,35,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低顺序：(2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：(3)不同层不同能级可由下面的公式得出:,-各能级的能量高低顺
12、序,nsnpndnf,1s2s3s4s；2p3p4p;3d4d,ns(n-2)f(n-1)dnp(n为能层序数),构造原理与电子排布式,2023/7/11,36,2、根据2n2的规律推算第一到第四电子层最多可以容纳的电子数目为。,1、按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是：()A1s、2p、3d、4s B1s、2s、3s、2pC2s、2p、3s、3p D4p、3d、4s、3p,2、8、18、32,C,练习：,构造原理与电子排布式,2023/7/11,37,钙Ca 1s22s22p63s23p64s2,钙Ca,构造原理与电子排布式,2023/7/11,38,电子排布式：,氢 H钠 Na 铝 Al
13、,1s22s22p63s1,1s22s22p63s23p1,1s1,用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布的电子数。,构造原理与电子排布式,2023/7/11,39,原子结构示意图,电子排布式,Li:1s22s1,请写出410号元素原子的电子排布式。,构造原理与电子排布式,2023/7/11,40,4 铍Be 5 硼B 6 碳C7 氮N 8 氧O 9 氟F 10 氖Ne,1s2 2s21s2 2s22p11s2 2s22p21s2 2s22p31s2 2s22p41s2 2s22p51s2 2s22p6,构造原理与电子排布式,2023/7/11,41,【练习】试书写N、Cl、K、26Fe原子
14、的核外电子排布式。,Cl:K:26Fe:,1s2 2s22p6 3s23p5,1s2 2s22p6 3s23p6 4s1,1s2 2s22p6 3s23p63d6 4s2,注意书写：1s2 2s22p6 3s23p64s2 3d6,构造原理与电子排布式,2023/7/11,42,练习：请根据构造原理，写出下列元素基态原子的电子排布式：（1）Ne。（2）S。（3）29Cu。（4）32Ge。,1s22s22p6,1s22s22p63s23p4,1s22s22p63s23p63d104s1,1s22s22p63s23p63d104s24p2,构造原理与电子排布式,2023/7/11,43,练习：请写
15、出第四周期2136号元素原子的基态电子排布式。,钪Sc：；钛Ti：；钒V：；铬Cr：；锰Mn：；,1s22s22p63s23p63d14s2,1s22s22p63s23p63d24s2,1s22s22p63s23p63d34s2,1s22s22p63s23p63d54s1,1s22s22p63s23p63d54s2,构造原理与电子排布式,2023/7/11,44,练习：请写出第四周期2136号元素原子的基态电子排布式。,铁Fe：；钴Co：；镍Ni：；,1s22s22p63s23p63d64s2,1s22s22p63s23p63d74s2,1s22s22p63s23p63d84s2,1s22s2
16、2p63s23p63d104s1,1s22s22p63s23p63d104s2,1s22s22p63s23p63d104s24p1,铜Cu：；锌Zn：；镓Ga：；,构造原理与电子排布式,2023/7/11,45,练习：请写出第四周期2136号元素原子的基态电子排布式。,锗Ge：；砷As：；硒Se：；溴Br：；氪Kr：；,1s22s22p63s23p63d104s24p2,1s22s22p63s23p63d104s24p3,1s22s22p63s23p63d104s24p4,1s22s22p63s23p63d104s24p5,1s22s22p63s23p63d104s24p6,P7【思考与交流】
17、1,构造原理与电子排布式,2023/7/11,46,1s22s22p63s23p63d54s1,1s22s22p63s23p63d104s1,练习：136号元素中是否都遵循构造原理？举出能否具体的例子？,构造原理与电子排布式,2023/7/11,47,注 意,构造原理与电子排布式,2023/7/11,48,原子的简化电子排布：原子实,Ne3s1,练习：写出第8号元素氧、第14号元素硅和第26号元素铁的简化电子排布式吗？,上式方括号里的符号的意义是：,该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构,Na的简化电子排布式：,He2s22p4,Ne3s23p2,Ar3d64s2,P7【思考与交流】2,构造原
18、理与电子排布式,外围电子排布式：O：Si：Fe：,2023/7/11,49,小 结,构造原理与电子排布式,2023/7/11,50,下列各原子或离子的电子排布式错误的是（）,A.Ca2+1s22s22p63s23p6,B.O2-1s22s23p4,C.Cl-1s22s22p63s23p5,D.Ar 1s22s22p63s23p6,BC,练习 1：,构造原理与电子排布式,2023/7/11,51,练习2：1、电子排布式为1s22s22p63s23p6 某原子，则该元素的核电荷数是_,2、某元素原子的价电子构型为3s23p4,则此元素在周期表的位置是_,18,第3周期，第VIA族,构造原理与电子排
19、布式,2023/7/11,52,4、构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是 各能级能量高低，若以E 表示某能级的能量，下列能量大小顺序中正确的是()A.E(3s)E(2s)E(1s)B.E(3s)E(3p)E(3d)C.E(4f)E(4s)E(3d)D.E(5s)E(4s)E(4f),3、一个电子排布为1s22s22p63s23p1的元素最可能的价态是()A.+1 B.+2 C.+3 D.-1,C,A,构造原理与电子排布式,2023/7/11,53,5、下列各原子或离子的电子排布式错误的是()A.Al 1s22s22p63s23p1 B.O2-1s22s22p6 C.Na+1s22s22p6
20、D.Si 1s22s22p26、下列表达方式错误的是()A.甲烷的电子式 B.氟化钠的电子式 C.硫离子的核外电子排布式 1s22s22p63s23p4 D.碳12原子符号 126C,D,C,构造原理与电子排布式,2023/7/11,54,【教学目标】1.理解能量最低原理，及其运用2.了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单运用,2023/7/11,55,四.能量最低原理、基态与激发态、光谱,能量最低原理:,原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态。,基态原子:处于最低能量的原子(稳定),电子放出能量,电子吸收能量,如：Na 1s22s22p63s1,如：Na 1s2
21、2s22p63p1,【阅读】P7 四 第一段,能量最低原理、基态与激发态、光谱,2023/7/11,56,基态与激发态的关系原子光谱,基态原子,激发态原子,吸收能量,释放能量,发射光谱,吸收光谱,能量较高,能量最低,能量最低原理、基态与激发态、光谱,2023/7/11,57,基态与激发态相互转化的应用,焰色反应,能量最低原理、基态与激发态、光谱,2023/7/11,58,焰色反应就是某些金属原子的电子在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激跃迁到激发态；处于激发态的电子是十分不稳定的，在极短的时间内（约10s）便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能量以一定波长（颜色）的光释放
22、出来。由于各种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色彩。,焰火呈现五颜六色的原因,能量最低原理、基态与激发态、光谱,2023/7/11,59,处于最低能量的原子,_,简称能量最低原理。_叫做基态原子。,当基态原子的电子吸收能量后，电子会_，变成激发态原子。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_能量。光（辐射）是电子_能量的重要形式之一。,原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态,跃迁到较高能级,释放,释放,能量最低原理、基态与激发态、光谱,2023/7/11,60,1
23、、当镁原子由1s22s22p63s2 1s22s22p63p2时，以下说法正确的是（）A镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量 B镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量 C镁原子由基态转化成激发态，这一过程中释放能量 D镁原子由激发态转化成基态，这一过程中吸收能量,A,课堂练习,能量最低原理、基态与激发态、光谱,2023/7/11,61,2、判断下列表达是正确还是错误？(1)1s22s2 2p63s2 3p63d54s2 属于激发态(2)1s22s2 2p63d1 属于激发态,构造原理：1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p；5s 4d 5p;6s 4f 5d 6p；7s
24、5f 6d,能量最低原理、基态与激发态、光谱,2023/7/11,62,光的色散,能量最低原理、基态与激发态、光谱,2023/7/11,63,光谱：,按一定次序排列的彩色光带,能量最低原理、基态与激发态、光谱,2023/7/11,64,用光谱仪测定氢气放电管发射的氢的发射光谱,能量最低原理、基态与激发态、光谱,2023/7/11,65,锂、氦、汞的发射光谱,锂、氦、汞的吸收光谱,特征:暗背景,亮线,线状不连续,特征:亮背景,暗线,线状不连续,能量最低原理、基态与激发态、光谱,2023/7/11,66,原子光谱,不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光
25、谱或发射光谱，总称原子光谱。,能量最低原理、基态与激发态、光谱,2023/7/11,67,光谱分析：,在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。元素的发现等,能量最低原理、基态与激发态、光谱,2023/7/11,68,化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等。,光谱分析的应用,通过原子光谱发现许多元素。,如：铯（1860年）和铷（1861年），其光谱中有特征的篮光和红光。又如：1868年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦。,能量最低原理、基态与激发态、光谱,2023/7/11,69,下图是锂、氦、汞的吸收光谱和发射光谱。其中图_是原子由基态转化为激发态时
26、的吸收光谱，图_是原子由激发态转化为基态时的发射光谱。不同元素的原子光谱上的特征谱线不同，请在下图中用线段将同种元素的吸收光谱和发射光谱连接。,能量最低原理、基态与激发态、光谱,2023/7/11,70,课堂练习,2、关于光谱分析，下列说法错误的（）A.光谱分析的依据是每种元素都有其独特的 特征谱线 B.光谱分析不能用连续光谱 C.光谱分析既可以用发射谱也可以用吸收光谱 D.分析月亮的光谱可得知月球的化学组成,D,能量最低原理、基态与激发态、光谱,2023/7/11,71,3、在太阳的光谱中有许多暗线，这表明（）A.太阳内部含有这些暗线所对应的元素 B.太阳大气层中缺少这些暗线所对应的元素 C.太阳大气层中含有这些暗线所对应的元素 D.地球的大气层中含有这些暗线所对应的元素,C,课堂练习,能量最低原理、基态与激发态、光谱,2023/7/11,72,
