《原子结构与元素周期表第2课时》示范课教学设计【高中化学】.docx

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其次节原子构造与元素周期表

第2课时

教学目标

通过沟通研讨、练习稳固等活动，达成能依据基态原子的核外电子排布规章书写1~18号元素基态原子的核外电子排布的目标。

知道构造原理，能依据构造原理写出19~36号元素的基态原子的电子排布式与轨道表示

式。

能运用能量最低原理解释一些元素的基态原子的核电电子排布不遵循构造原理的缘由。

教学重难点

1~36号元素的基态原子的轨道表示式的书写。

教学过程

一、课导入

【表达】依据基态原子的核外电子排布规章，可以写出1~18号元素基态原子的电子排布式和轨道表达式

二、讲授课

构造原理

基态原子核外电子在原子轨道上的排布挨次如以下图，它表示随着原子序数的递增，基态原子的“外层电子”依据箭头的方向依次排布在各原子轨道上：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……这一规律称为构造原理。

【讲解】值得指出的是，上图只是给出了基态原子外层电子在原子轨道上排布的规律，即只有原子最外层电子在原子轨道上填充时才消灭先填ns轨道再填(n1)d轨道。

构造原理的运用：

【课堂练习】依照构造原理，写出3、5、10、13、18号元素基态原子的电子排布式。

原子序数

元素符号

排布式

3

Li

1s22s1

5

B

1s22s22p1

10

Ne

1s22s22p6

13

Al

1s22s22p63s23p1

18

Ar

1s22s22p63s23p6

【课堂练习】依照构造原理，写出19、20、21、24、29号元素基态原子的电子排布式

原子序数

元素符号

排布式

19

K

1s22s22p63s23p64s1

20

Ca

1s22s22p63s23p64s2

21

Sc

1s22s22p63s23p63d14s2

24

Cr

1s22s22p63s23p63d54s1

29

Cu

1s22s22p63s23p63d104s1

【思考争论】

【提问】〔1〕为什么K的电子排布式是1s22s22p63s23p64s1而非1s22s22p63s23p63d1

【讲解】依据构造原理，电子是依据3p→4s→3d的的挨次填充的，先填4d而非3d。能级穿插：相邻能层的局部能级的能量挨次发生了颠倒，即EnsE(n-1)dEnp

【提问】〔2〕利用构造原理证明原子最外层不超过8电子

【讲解】当最外层是8电子时，此时已是ns2np6的排布。此时再增加一个电子，假设电子排入(n-1)d能级，最外层电子数不变；假设无(n-1)d能级，则电子填入(n+1)s能级，此时最外层变为1个电子，原先的最外层变为次外层。

综上，原子的最外层不超过8电子。

【提问】〔3〕为什么Cr的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而非1s22s22p63s23p63d44s2？为什么Cu的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1而非1s22s22p63s23p63d94s2？

【讲解】这样的排布源于光谱学事实，并不符合构造原理。这也说明构造原理是被抱负化的模型。在更长周期的过渡元素中，仍有假设干不满足构造原理的例子。

构造原理虽有特例，但运用构造原理仍能得到大量的符合光谱学事实的电子排布，对了解核外电子排布规律仍有重要意义。

在Cr和Cu的电子排布中，4s轨道只填充了一个电子，其他电子都填入3d轨道，此时3d

轨道恰好为半布满〔d5〕和全布满〔d10〕的状态。

争论说明，简并轨道中，电子排布为半布满、全布满或全空状态是能量较低的稳定状态，这种状况称为洪特规章的特例。

因此，Cu和Cr看似不遵循构造原理，但其遵循的能量最低的本质未变。

【提问】〔4〕下面是几种元素的基态原子的价电子排布：

铌Nb

4d45s1

钌Ru

4d75s1

铑Rh

4d85s1

钨W

5d46s2

这些排布可以用构造原理或洪特规章的特例来进展解释么？

【讲解】

随着原子核核电荷数和核外电子数目的增多，原子核与电子、电子与电子之间的相互作用更加简洁，基态原子的电子排布不符合构造原理的状况更多，缘由也更简洁。有些基态原子的价电子排布既不遵循构造原理，也不能用洪特规章特例来解释。但其本质仍是整个原子能量最低。

基态原子失去电子的挨次问题引入：

基态Fe原子的价电子轨道表示式如以以下图所示

Fe在表现复原性的过程中可能会失去2个电子或3个电子，变为Fe2+或Fe3+

那失去的电子是哪个轨道上的电子？

基态Fe2+或Fe3+的轨道表示式又怎样表达呢？

组织学生争论

【提问】〔1〕Fe变为Fe2+的过程中，失去的2个电子可能有几种状况？

【讲解】点评：都是