第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)第2課時(shí)構(gòu)造原理與電子排布式電子云與原子軌道課程標(biāo)準(zhǔn)核心素養(yǎng)目標(biāo)1.結(jié)合構(gòu)造原理形成核外電子排布式書(shū)寫(xiě)的思維模型，并根據(jù)思維模型熟練書(shū)寫(xiě)1～36號(hào)元素的電子排布式。2.通過(guò)對(duì)原子軌道和電子云模型的學(xué)習(xí)，全面了解核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述方法。1．證據(jù)推理與模型認(rèn)知：通過(guò)核外電子排布式書(shū)寫(xiě)的思維模型，培養(yǎng)學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的學(xué)科素養(yǎng)。2．宏觀辨識(shí)與微觀探析：通過(guò)對(duì)原子軌道和電子云模型的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的學(xué)科素養(yǎng)。一、構(gòu)造原理與電子排布式1．構(gòu)造原理(1)含義以事實(shí)為基礎(chǔ)，從氫開(kāi)始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入的順序稱(chēng)為構(gòu)造原理。(2)示意圖2．電子排布式將上所容納的電子數(shù)標(biāo)在該能級(jí)符號(hào)，并按照能層從左到右的順序排列的式子叫電子排布式。如氮原子的電子排布式為3．簡(jiǎn)化電子排布式Na的電子排布式為1s22s22p63s1，可簡(jiǎn)化為[Ne]3s1，Na的內(nèi)層電子排布與稀有氣體元素Ne的核外電子排布相同。【特別提醒】當(dāng)p、d、f能級(jí)處于全空、全充滿(mǎn)或半充滿(mǎn)狀態(tài)時(shí)，能量相對(duì)較低，原子結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。如24Cr：4.離子的電子排布式(1)判斷該原子變成離子時(shí)得到或失去的電子數(shù)。(2)原子失去電子時(shí)，總是從能量高的能級(jí)失去電子，即失去電子的順序是由外向里。一般來(lái)說(shuō)，主族元素只失去它們的最外層電子，而副族元素可能還會(huì)進(jìn)一步向里失去內(nèi)層電子。(3)原子得到電子形成陰離子，則得到的電子填充在最外層的某一個(gè)能級(jí)上。如Cl－的電子排布式為1s22s22p63s23p6(得到的電子填充在最外面的3p能級(jí)上)。二、電子云與原子軌道1．概率密度1913年，玻爾提出氫原子模型，電子在上繞核運(yùn)行。量子力學(xué)指出，一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在核外空間各處都可能出現(xiàn)，但出現(xiàn)的不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝eq\f(P,V)(P表示電子在某處出現(xiàn)的概率，V表示該處的體積)。2．電子云(1)定義：處于一定的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。(2)含義：用單位體積內(nèi)小點(diǎn)的疏密程度表示電子在原子核外出現(xiàn)的概率大小，小點(diǎn)越密，表示概率密度越大。(3)形狀3．原子軌道(1)概念：量子力學(xué)把電子在原子核外的一個(gè)稱(chēng)為一個(gè)原子軌道。(2)形狀①s電子的原子軌道呈形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越。②p電子的原子軌道呈形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越。(3)各能級(jí)所含有的原子軌道數(shù)目能級(jí)符號(hào)nsnpndnf軌道數(shù)目探究一構(gòu)造原理與核外電子排布式半導(dǎo)體或芯片是由晶體硅生產(chǎn)的。晶圓片上刻蝕出數(shù)以百萬(wàn)甚至上億的晶體管，通過(guò)控制電流來(lái)管理數(shù)據(jù)，形成各種文字、數(shù)字、聲音、圖像和色彩。晶體硅廣泛用于集成電路、微波傳送、激光轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。1.寫(xiě)出基態(tài)硅原子的電子排布式及簡(jiǎn)化的電子排布式，硅元素的原子核外共有多少種不同能級(jí)的電子？2.上圖中3s23p2是硅的何種電子排布式？該排布式與硅元素的化合價(jià)之間有何關(guān)系？3.從元素周期表給出的信息，Cr和Cu的簡(jiǎn)化電子排布式分別為[Ar]3d54s1和[Ar]3d104s1，這樣的電子排布符合構(gòu)造原理嗎？是根據(jù)什么確定其電子排布的？1.構(gòu)造原理(1)依據(jù)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：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s……但部分過(guò)渡金屬元素基態(tài)原子的電子排布不符合構(gòu)造原理。如Cr和Cu的最后兩個(gè)能級(jí)的電子排布式分別為3d54s1和3d104s1。(2)“能級(jí)交錯(cuò)”現(xiàn)象當(dāng)出現(xiàn)d能級(jí)時(shí)，電子按ns、(n－1)d、np的順序填充電子，當(dāng)出現(xiàn)f能級(jí)時(shí)，電子按ns、(n－2)f、(n－1)d、np的順序填充電子。從第三能層開(kāi)始，各能級(jí)能量高低不完全符合能層順序，產(chǎn)生了能級(jí)交錯(cuò)排列，即產(chǎn)生“能級(jí)交錯(cuò)”現(xiàn)象。要特別記憶4s＜3d這一能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象。2.電子排布式中各符號(hào)的含義(以Al原子為例)3.電子排布式的書(shū)寫(xiě)(1)“三步法”書(shū)寫(xiě)一般電子排布式(2)簡(jiǎn)化電子排布式將電子排布式中內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體元素原子結(jié)構(gòu)的部分用相應(yīng)的稀有氣體元素符號(hào)外加方括號(hào)表示的式子稱(chēng)為簡(jiǎn)化電子排布式。如鈉、鐵、砷的簡(jiǎn)化電子排布式分別為[Ne]3s1、[Ar]3d64s2、[Ar]3d104s24p3。(3)離子核外電子排布式的書(shū)寫(xiě)先寫(xiě)出原子的電子排布式，再根據(jù)得失電子情況進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于主族元素的原子來(lái)說(shuō)，原子失去電子時(shí)，一般只失去最外層電子，而過(guò)渡元素的原子可能還會(huì)進(jìn)一步失去內(nèi)層電子；原子得到電子時(shí)，一般總是填充到最外層未填滿(mǎn)的能級(jí)上。如【特別提醒】(1)以稀有氣體的元素符號(hào)外加方括號(hào)表示的部分稱(chēng)為“原子實(shí)”。[Ne]、[Ar]等符號(hào)的意義分別是指該部分與Ne、Ar等的電子排布式相同。(2)根據(jù)構(gòu)造原理，在多電子原子中，電子最后填入的能級(jí)不一定是原子最外層上的能級(jí)，如Ti、V等過(guò)渡元素電子最后填入的是3d能級(jí)而不是4s能級(jí)?！纠?】(2023·湖南長(zhǎng)沙高二質(zhì)檢)X、Y兩元素可形成X2Y3型化合物，則X、Y原子處于基態(tài)時(shí)的最外層電子排布式可能是()A．X：3s23p1Y：3s23p5B．X：2s22p3Y：2s22p4C．X：3s23p2Y：3s23p4D．X：3s2Y：2s22p31.(2023·廣東深圳高二聯(lián)考)A、B、C、D是四種短周期元素。A、B、C同周期，C、D同主族，A的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，B是同周期除稀有氣體外半徑最大的元素，C的最外層有五個(gè)電子?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)A為_(kāi)_______(寫(xiě)出元素符號(hào)，下同)。(2)B為_(kāi)_______，簡(jiǎn)化電子排布式是________________________________________。(3)C為_(kāi)_______，核外電子排布式是_______________________________________。(4)D為_(kāi)_______，價(jià)層電子排布式是_______________________________________。探究二原子軌道與能層序數(shù)的關(guān)系1．s能級(jí)和p能級(jí)的原子軌道存在哪些方面的差異？2．不同能層中的s軌道和p軌道電子云輪廓分別相同嗎？能量分別相同嗎？3．基態(tài)原子的核外電子填充在6個(gè)軌道的元素有幾種？填充在7個(gè)軌道中的元素有幾種？原子軌道eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(軌道形狀\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(s電子云→呈球形,p電子云→啞鈴形)),能級(jí)的軌道數(shù)目\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(ns能級(jí)：1,np能級(jí)：3,nd能級(jí)：5,nf能級(jí)：7)),能層的軌道數(shù)目：n2,\a\vs4\al(能量,關(guān)系)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①相同能層上原子軌道能量高低：,E（ns）＜E（np）＜E（nd）,＜E（nf）…,②不同能層，同一類(lèi)能級(jí)能量高低：,E（1s）＜E（2s）＜E（3s）,＜E（4s）……,③同一能層同一能級(jí)原子軌道的,能量相同，如2px、2py、2pz軌道的,能量相同))))1.不同能層的相同能級(jí)的原子軌道形狀相同，只是半徑不同。能層序數(shù)n越大，原子軌道的半徑越大。2.s能級(jí)只有1個(gè)原子軌道。p能級(jí)有3個(gè)原子軌道，它們互相垂直，分別以px、py、pz表示。在同一能層中px、py、pz的能量相同。3.在同一能層，原子軌道數(shù)與能層序數(shù)(n)的關(guān)系：原子軌道數(shù)目＝n2?！纠?】(2023·河北邯鄲一中高二期中)下列說(shuō)法正確的是()A．1s與2s軌道最多容納的電子數(shù)不同B．3p與2p的原子軌道都是啞鈴形C．p軌道電子能量一定比s軌道電子能量大D．電子云表示的是電子在原子核外空間的運(yùn)動(dòng)軌道1.(2023·山東實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二期末)下列有關(guān)原子軌道的敘述正確的是()A．氫原子的2s軌道能量較3p軌道高B．能層n＝4的原子軌道最多可容納16個(gè)電子C．p能級(jí)的原子軌道呈啞鈴形，隨著能層序數(shù)的增加，p能級(jí)原子軌道也在增多D．鋰原子的2s與5s軌道皆呈球形1．（2023上·山東煙臺(tái)一中高二期中）下列微粒中，未成對(duì)電子數(shù)最多的是A．O：1s22s22p4B．P：1s22s22p63s23p3C．Fe：1s22s22p63s23p63d64s2D．Mn：1s22s22p63s23p63d54s22．（2023下·浙江紹興·高二月考）氣態(tài)中性基態(tài)原子的原子核外電子排布發(fā)生如下變化，吸收能量最多的是A．1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s23p1B．1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2C．1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p3D．1s22s22p63s23p64s24p2→1s22s22p63s23p64s24p13．（2023·河北唐山一中高二期中）下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．根據(jù)構(gòu)造原理，原子核外電子填充順序?yàn)?s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p…B．1s22s12p1是激發(fā)態(tài)原子的電子排布式C．基態(tài)溴原子的簡(jiǎn)化電子排布式是[Ar]3d104s24p5D．Mg原子的電子排布式為1s22s22p63s24．（2023·哈爾濱三中高二期中）已知下列元素基態(tài)原子的最外層電子排布式，其中不一定能表示該元素為主族元素的是A． B． C． D．5．（2023下·河南鄭州·高二期末）下列各原子或離子的電子排布式錯(cuò)誤的是A．： B．F：C．： D．：6．（2023上·四川內(nèi)江第六中學(xué)月考期中）氟原子激發(fā)態(tài)的電子排布式有A．1s22s22p33p1 B．1s22s22p43d2 C．1s22s12p5 D．1s22s22p43s17．（2023上·新疆昌吉·高二月考期末）下列基態(tài)原子或離子的電子排布式錯(cuò)誤的是A．K：1s22s22p63s23p64s1 B．F：1s22s22p6C．S2：1s22s22p63s23p4 D．Ar：1s22s22p63s23p68．（2023下·福建三明·高二月考）下列各原子或離子的電子排布式正確的是A．Cu

[Ar]3d94s2 B．Al3+

1s22s22p6C．Br的價(jià)電子：3d104s24p5 D．Mn

1s22s22p63s23p63d79．（2023上·吉林松原·高二期末）表示一個(gè)原子在M能層上有10個(gè)電子，可以寫(xiě)成A．3p6 B．3d10 C．3s23p63d2 D．3s23p64s210．（2023·陜西咸陽(yáng)高二期中）下列給出的基態(tài)原子的電子排布式，其中正確的是A．11Na：1s22s22p7 B．47Ag：1s22s22p63s23p63d104s24p64d95s2C．20Ca：1s22s22p63s23p63d2 D．35Br：[Ar]3d104s24p511．（2023上·四川綿陽(yáng)南山中學(xué)月考）下列各組指定的元素，能形成型化合物的是A．和 B．和C．和 D．和12．（2023·江蘇徐州高二期中）下列原子的核外電子排布式中，表示激發(fā)態(tài)原子的是A． B．C． D．13．（2023·湖北武漢二中高二期中）下列各項(xiàng)原子中，一定不屬于同種元素原子的是A．3p能級(jí)有一個(gè)未成對(duì)電子的基態(tài)原子的核外電子排布式為的原子B．M層全充滿(mǎn)而N層為4s2的原子和核外電子排布式為的原子C．最外層電子數(shù)是核外電子總數(shù)的的原子和價(jià)電子排布式為3s23p5的原子D．2p能級(jí)有一個(gè)空軌道的基態(tài)原子和原子的價(jià)電子排布式為2s22p2的原子14．（2023·廣東惠州高二期中）下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．電子排布式為的元素，其價(jià)態(tài)為+3時(shí)最穩(wěn)定B．在同一軌道上運(yùn)動(dòng)的電子，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)肯定不同C．碳原子核外能量最高的電子其原子軌道是紡錘形D．鈉原子由時(shí)，吸收能量，由激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化成基態(tài)15．（2023下·廣東廣州真光中學(xué)月考）下列關(guān)于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的價(jià)層電子排布特點(diǎn)的有關(guān)敘述正確的是A．Cu位于元素周期表中第四周期第IB族，屬于ds區(qū)元素B．O的基態(tài)原子中，2p能級(jí)為半充滿(mǎn)，屬于p區(qū)元素C．最外層電子排布式為4s1，一定屬于第IA族D．最外層電子排布式為ns2np1，該元素可能是第IIIA族或第IIIB族16．（2023下·陜西寶雞高二統(tǒng)考期末）下列各原子或離子的電子排布式錯(cuò)誤的是A．： B．As：C．： D．Cr：17．（2023·山