第01講L1原子結構（含答案）?2024年高中化學同步精品講

義（選擇性必修二）第1課原子結構

學習目標

1、根據(jù)構造原理寫出1?36號元素原子的電子排布式

2、核外電子的運動狀態(tài)，電子云與原子軌道，基態(tài)、激發(fā)態(tài)和光譜

3、泡利原理、洪特規(guī)則

知識梳理

一、原子結構模型的演變

1.1869年，俄國化學家發(fā)現(xiàn)了元素周期表

2.19世紀初，道爾頓提出了近代

3.1913年，丹麥科學家玻爾提出了

4.1920年，丹麥科學家波爾提出了

5.1925年，丹麥科學家波爾的“殼層”落實為“能層”與“能級”厘清了核外電子的可能狀態(tài)

6.1936年，德國科學家發(fā)表了以原子光譜事實為依據(jù)的完整的構造理論

二、能層與能級

L能層（相當于必修中的電子層）

（1）定義：核外電子按不同分成能層。

（2）電子的能層由內向外排序，其序號、符號以及所能容納的最多電子數(shù)及能層的能量與能層離原子核距

離的關系：

能層—?二三四五六七

符號KLMNOPQ

最多電子數(shù)281832507298

離核遠近近-----------------------------?遠

能量高低低----------------------------->高

即能層越高，電子的能量越___________,離原子核越遠

（3）能層數(shù)量規(guī)律：①每一層最多容納的電子數(shù)：個。②最外層電子數(shù)不超過________個（K層為

最外層時不超過2個）。③次外層電子數(shù)不超過_______個，倒數(shù)第三層不超過_______個。

(4)能層能量規(guī)律：①原子核外電子總是盡可能先排布在能量較低的能層上，然后由內向外依次排布在能

量逐漸升高的能層。②能層越_______,電子的能量越高。③能量的高低順序為

2,能級

⑴定義：同一能層的電子，還被分成不同能級。

(2)表示方法：分別用相應能層的序數(shù)和字母等表示。

(3)能級的符號和所能容納的最多電子數(shù)如卜表：

能層12345

能層符號KLMN0

能級1s2s2P3s3P3d4s4P4d4f5s5P...

226261026101426

最多電子數(shù)

21832……2n2

(4)能層與能級的有關規(guī)律

①能級的___________=所在能層的能層序數(shù)

②能級的字母代號總是以s、p、d、f排序，字母前的數(shù)字是它們所處的能層序數(shù)，它們可容納的最多電子

數(shù)依次為自然數(shù)中的奇數(shù)序列1,3,5"…的倍。即s級最多容納個電子，級最多容納6

個電子，d級最多容納個電子，級最多容納14個電子

③英文字母相同的不同能級中所能容納的最多電子數(shù)。例如，Is、2s、3s、4s…能級最多都只

能容納個電子。

④每一能層最多容納電子數(shù)為(n為能層序數(shù))

⑤各能級所在能層的取值：ns(n>)；np(n>)；nd(n>)；nf(n>)。

⑥能級能量大小的比較：先看能層，一般情況下，能層序數(shù)越大，能量越高：再看同一能層各能級的能量

順序為：E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)...

⑦不同能層中同一能級，能層序數(shù)越______，能量越高。例如：E(Is)<E(2s)<E(3s)

⑧不同原子同一能層，同一能級的能量大小同。例如：Ar的1s能級的能量______S的1s能級的能量

【思考與討論p7］參考答案：

⑴能級數(shù)=能層序數(shù)(n)；一個能層最多容納的電子數(shù)為。

(2)$、p、d、f能級最多容納的電子數(shù)依次為；不管哪個能層，d能織最多容納的電子數(shù)均相同(均為)。

(3)第五能層最多容納的電子數(shù)為2n2=2x52=50：電子分列容納在s、p、d、f.…能級中，各能級最多容納的

電子數(shù)依次為2、6、10、14……<

三、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜

L基態(tài)與激發(fā)態(tài)

(1)基態(tài)原子：處于最能量狀態(tài)的原子叫做基態(tài)原子。

(2)激發(fā)態(tài)原子：基態(tài)原子吸收能量，它的電子會躍遷到較能級，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子

(3)基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子的關系

處于最低能垃狀態(tài)

基態(tài)原子

原子一吸收能量［釋放能量

處于較而能量狀態(tài)一率/！巧7

(電子躍遷到較高能級］武及心限于

【特別提醒】①電子的躍遷是變化(未發(fā)生電子轉移)，而原子得失電子發(fā)生的是變化。

②電子可以從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，相反也可以從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài),

能量。是電子躍遷釋放能量的重要形式。舉例：焰火、霓虹燈光、激光、熒光、LED燈光等.

③激發(fā)態(tài)原子,易能量變?yōu)榛鶓B(tài)原子。

④一般在能量相近的能級間發(fā)生電子躍遷。如Is22s22P2表示態(tài)碳原子，Is22sl2P為態(tài)碳原子

(電子數(shù)不變)。

2,原子光譜

⑴定義：不同元素原子的電子發(fā)生躍遷時會不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素原子的

光譜，總稱原子光譜。

(2)形成原因：

(3)分類及其特征：

吸收光譜：背景的暗色譜線

發(fā)射光譜：背景的明亮譜線

(4)原子光譜的應用——光譜分析

①在現(xiàn)代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為分析。

到由佐疑涉由廣發(fā)現(xiàn)元索:如鈉、伽、氨等

原子光譜年征譜線

J鑒定元素

②生產生活：光(輻射)是電子釋放能量的重要形式之一。焰火、霓虹燈光、激光、熒光、LED燈光等都與

核外電子躍遷釋放能量有關。

四、構造原理與電子排布式

1.構造原理

⑴內容：以光譜學事實為基礎，從氫開始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入能級的稱為構造原理。

(2)構造原理示意圖：圖中用小圓圈表示一個能級，每一行對應一個能層，箭頭引導的曲線顯示遞增電子填

入能級的。

注：電子填充的常見一般規(guī)律：

ls->2s—>2p—>3s—?3p—>4s—>3d—>4p—>5s—>4d—>5p—?6s

(3)能級交錯：構造原理告訴我們，隨核電荷數(shù)遞增，電子并不總是填滿一個能層后再開始填入下一個能層

的。這種現(xiàn)象被稱為能級交錯。

注：①構造原理呈現(xiàn)的能級交錯源于光譜學事實，是經驗的，而不是任何理論推導的結果。構造原理是一

個思維模型，是個假想過程。

②能級交錯現(xiàn)象是電子隨核可荷數(shù)遞增而出現(xiàn)的填入電子順序的交錯，并不意味著先填的能級能量一

定比后填的能級能量低

2.電子排布式

(1)定義：電子排布式是用核外電子分布的能級及各能級上的來表示電子排布的式子。

(2)表示方法:

齷序數(shù)」；能級上填充的曳珪

LJ..J——A能級符號

(3)書寫方法一“三步法”(構造原理是書寫基態(tài)原子電子排布式的主要依據(jù))

第一步：按照構造原理寫出電子填入能級的順序，Is—>2s—>2pT3s—>3pT4s-3dT4p->5s-4dT5pT6s

第二步：根據(jù)各能級容納的電子數(shù)填充電子。

第三步：去掉空能級，并按照能層排列即可得到電子排布式。

注：(1)在書寫電子排布式時，一般情況下，能層低的能級要寫在左邊，而不是按構造原理的順序寫。

(4)在得出構造原理之前，由原子光譜得知有些過渡金屬元素基態(tài)原子電子排布不符合構造原理，如Cr

和Cu的最后兩個能級的電子排在分別為3d54sl和3(P4si。由此可見，構造原理是被理想化了的。

(5)簡化電子排布式

①定義：將原子中已經達到稀有氣體元素原子結構的部分，用相應的元素符號外加方括號表

示的式子稱為簡化電子排布式。

②表示方法：如氮、鈉、鈣的簡億電子排布式分別為[He]2s22P3、[Ne]3si、[Ar]4s2。

(6)價層電子排布式

①價電子層的定義：為突出化合價與電子排布的關系，將在化學反應中可能發(fā)生電子變動的稱為價

電子層(簡稱價層)。

②價電子的位置：

對于主族元素和零族元素來說，價電子就是電子。表示方法：ns，或ns'npy

對于副族和第VIII族元素來說，價電子除電子外，還可能包括電子。

表示方法：(n-l)d、s、'或nd'(杷4d1°)或(n-2)P(n-1)dynsz或(止2)「田

③舉例：元素周期表中給出了元素的價層電子排布式。如CI的價層電子排布式為3s23P5,Cr的價層電子排布

式為3dMs1

【思考與討論pll】參考答案：

(1)氮：1s?息:2s22P6氮：3s23Ps氟：4s24P6氤:5s25P，氨:6s26P6氮:7s27p6

除氮外的通式：ns2np6(n為周期數(shù))。

⑵方括號里的符號表示內層電子排布達到稀有氣體結構的部分(如鈉的電子排布式中的［Nc］表示Is22s22P6)。

氧的簡化電子排布式為［He］2s22p4,硅的簡化電子排布式為［Ne］3s23P1銅的簡化電子排布式為［Ar］3di04s1

(3)價層電子排布:Na:3s1Al:3s23PlCl:3s23PsMn:3d54s2Br:4s24P5。

五、電子云與原子軌道

L電子云

(I)概率密度：用P表示電子在某處出現(xiàn)的概率，V表示該處的體積，則，稱為概率密度，用p表示。

⑵電子云：由于核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧，因而被形象地稱作電子云。換句話說，電子

云是處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。

注：①電子云圖表示電子在核外空間出現(xiàn)概率的相對大小。電子云圖中小點越密，表示電子加現(xiàn)的概率越

②電子云圖中的小點并不代表，小點的數(shù)目也不代表電子實際出現(xiàn)的。

③電子云圖很難繪制，使用不方便，故常使用電子云輪廓圖。

(3)電子云輪廓圖：

①繪制電子云輪廓圖的目的：表示電子云輪廓的形狀，對核外電子的空間運動狀態(tài)有一個形象化的簡便描

述。例如，繪制電子云輪廓圖時，把電子在原子核外空間出現(xiàn)概率P=90%的空間圈出來

②s申子、p電了?的電了?云輪廓圖

S電子的電子云輪廓圖：所有原子的任一能層的S電子的電子云輪廓圖都是_____形，只是球的半徑不同。

同一原子的能層越高，s電子云的半徑越大，如下圖所示。這是由于Is、2s、3s……電子的能量依次增高,

電子在離核更遠的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸增大，電子云越來越向更大的空間擴展。

Is2s3s4s

圖：同一原子的s電子的電子云輪廓圖

p電子的電子云輪廓圖：p電子云輪廓圖是______狀的.每個p能級都有3個相互垂直的電子云，分別稱為

p、、Py,和Pz，右下標X、y、Z分別是p電子云在直角坐標系里的取向，如圖所示。P電子云輪廓圖的平均半

徑隨能層序數(shù)的增大而增大。

y

圖：px'P>'pz的電子云輪廓圖

2,原子軌道

(1)定義：量子力學把電子在原子核外的一個稱為一個原子軌道。各能級的一個伸展方向的電

子云輪廓圖即表示一個原子軌道C

(2)不同能層的能級、原子軌道及電子云輪廓圖

電子云輪廓圖的形狀與取向

能層能級原子軌道數(shù)原子軌道名稱

形狀取向

K1s1Is球形

2s12s球形

L

2p32P八2p,、2p.啞鈴形相互垂直

3s13s球形

M啞鈴形相互垂直

3P33p1、3p)r、3px

3d5...①......

4s14s球形

4P34p.、4pv4pt啞鈴形相互垂直

N

4d5.........

4f7.........

..................

注：①同一能層中，不同能級原子軌道的能量及空間伸展方向不同；但同一能級的幾個原子軌道的能量同

②人們把同一能級的幾個能量相同的原子軌道稱為軌道。

(3)各能級所含原子軌道的數(shù)目

能級符號nsnpndnf

軌道數(shù)目1357

六、泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理

L電子自旋

(1)定義：電子除空間運動狀態(tài)外，還有一種狀態(tài)叫做°電子自旋可以比喻成地球的自轉。

（2）兩種取向及表示方法：電子自旋在空間有時針和時針兩種取向。常用方向相反的箭頭”廣

和飛”表示自旋狀態(tài)相的電子。

注：①是微觀粒子普遍存在的一種如同電荷、質量一樣的內在屬性。

②能層、能級、原子軌道和自旋狀態(tài)四個方面共同決定的運動狀態(tài)，電子能量與、能級

有關，電子運動的空間范圍與軌道有關

③一個原子中能存在運動狀態(tài)完全相同的2個電子。

2、泡利原理

在一個原子軌道里，最多只能容納個電子，它們的自旋相反，這個原理被稱為泡利原理（也稱為泡

利不相容原理

3、電子排布的軌道表示式

（1）含義：軌道表示式（又稱圖）是表述電子排布的一種圖式。

?［T］。叵］叵］

舉例：如氫和氧的基態(tài)原子的軌道表示式：心IS2S2p

（2）書寫要求：

①在軌道表示式中，用方框（也可用圓圈）表示原子軌道，1個方框代表1個原子軌道，通常在方框的下方或

上方標記能級符號。

②不同能層及能級的原子軌道的方框必須分開表示，能量相同（同??能層相同能級）的原子軌道（簡并軌道）

的方框相連。

③箭頭表示一種自旋狀態(tài)的電子，稱電子對，寸"或‘丁'稱單電子（或稱未成對甩子）;箭頭同向的單電子

稱自旋平行，如基態(tài)氧原子有2個自旋平行的2P電子。

④軌道表示式的排列順序與電子排布式順序一致，即按能層順序排列。有時畫出的能級上下錯落，以表達

能量高低不同。

⑤軌道表示式中能級符號右上方不能標記電子數(shù)。

（3）書寫方法：以Si原子為例，說明軌道表示式中各部分的含義：

個箭頭表示1個電子及其自旋狀態(tài)（用

“Tr表示2個自旋相反的電子）

個方框表示1個原子軌道

L單電子

廣沒有電子

與：曲回iTiwi］囤rWi箕旌

Is2s2p3s3P

|l一~■能級符號

「能層序數(shù)

4.洪特規(guī)則

⑴內容：基態(tài)原子中，填入軌道的電子總是先單獨分占，且自旋,稱為洪特規(guī)則。

注：①洪特規(guī)則只針對電子填入簡并軌道而言，并不適用于電子填入能量不同的軌道。

②當電子填入簡并軌道時，先以自旋平行依次不同軌道，剩余的電子再以自旋依次填入

各軌道。

(2)痔例：簡并軌道上的電子排布處于全充滿、半充滿和全空狀態(tài)時，具有較的能量和較的穩(wěn)

定性。

聲充滿:

相對穩(wěn)定的狀態(tài)全空:P°、d°、1

，半充滿:p'd、r

舉例：如基態(tài)2式>的電子排布式為Is22s22P63s23P63d$4s\為半充滿狀態(tài)，易錯寫為Is22s22P63s23P63d44s2;

基態(tài)29Cu的電子排布式為［Ar］34°4sl易錯寫為［Ar］3d94s

5.能量最低原理

(1)內容：在構建基態(tài)原子時，電子將盡可能地占據(jù)能量最的原子軌道，使整個原子的能量最,

這就是能量最低原理。

(2)說明：

①基態(tài)原子的能量最低，故基態(tài)原子的電子排布是能量最低的原子軌道組合。

②整個原子的能量由核電荷數(shù)、目子數(shù)和電子狀態(tài)三個因素共同決定，相鄰能級能量相差很大時，電子填

入能最低的能級即可使整個原子能最最低(如所有主族元素的基態(tài)原子);而當相鄰能級能最相差不太大時，

有1~2個電子占據(jù)能量稍高的能級可能反而降低了電子排斥能而使整個原子能量最低(如所有副族元素的基

態(tài)原子)。

③基態(tài)原子的核外電子排布遵循原理、規(guī)則和能量最低原理。

【思考與討論pl6］參考答案：

(1)電子排布要滿足能量最低原理，能量ls<2s,即應先排滿能量低的1s能級，再排2s能級。

(2)電子排布要滿足泡利原理：在同一原子軌道中的電子自旋狀態(tài)相反。還要滿足洪特規(guī)則：填入簡

并軌道的電子總是先單獨分占，旦自旋平行。

(3)根據(jù)構造原理，電子按照3p—>4s—>3d的順序填充，Sc的電子排布式為Is22s22P63s23P63dzsRs能級最多

排2個電子。

問題探究

A問題一能層、能級與原子軌道的關系

【典例1】(2023春?云南保山?高二云南省昌寧第一中學?？计谀?下列敘述正確的是

A.各能層的原子軌道數(shù)按s、p、d、f的順序分別為1、3、5、7

B.各能層的能級都是從s能級開始到f能級結束

C.鉀的M層有8個電子，所以鉀的M層有4個軌道

D.各能層含有的原子軌道數(shù)為2n2

【解題必備】I.能層與能級的有關規(guī)律

①能級的個數(shù)=所在能層的能層序數(shù)

②能級的字母代號總是以s、p、d、f排序，字母前的數(shù)字是它們所處的能層序數(shù)，它們可容納的最多電子

數(shù)依次為自然數(shù)中的奇數(shù)序列1,3,57.?的2倍。即s級最多容納2個電子，p級最多容納6個電子，d級最

多容納10個電子，f級最多容納14個電子

③英文字母相同的不同能級中所能容納的最多電子數(shù)相同。例如，Is、2s、3s、4s…能級最多都只能容納2

個電子。

④每一能層最多容納電子數(shù)為2n2(n為能層序數(shù))

⑤各能級所在能層的取值：ns(n>l)?np(n>2)jnd(n>3)inf(n>4),

⑥能級能量大小的比較：先看能層，一般情況下，能層序數(shù)越大，能量越高；再看同一能層各能級的能量

順序為：E(ns)<E(np)<E(nd)<E(ni)...

⑦不同能層中同一能級，能層序數(shù)越大，能量越高。例如：E(ls)<E(2s)<E(3s)

⑧不同原子同一能層，同一能級的能量大小不同。例如：Ar的1s能級的能量得的1s能級的能量

2.能層、能級與原子軌道的關系

①同一能層中，不同能級原子軌道的能量及空間伸展方向不同；但同一能級的幾個原子軌道的能量相同

②人們把同一能級的幾個能量相同的原子凱道稱為簡并軌道。

③各能級所含原子軌道的數(shù)目

能級符號nsnpndnf

軌道數(shù)目1357

3.判斷能級能量高低的方法

(1)苜先看能層，一般能層序數(shù)越大.能量越高。

⑵再看能級,同一能層中的各能級.能量由低到高的順序是ns<np<nd<nf°

⑶還要注意能級交錯現(xiàn)象，即高能層的s、p能級的能量可能會小于低能層的d、f能級,如4s〈3d,6p<5f等。

【變式1-1](2023春?四川自貢?高二統(tǒng)考期末)玻爾理論、量子力學理論都是對核外電子運動的描述方法,

下列敘述中正確的是

A.因為s軌道的形狀是球形的，所以s電子做的是圓周運動

B.任何一個能層最多只有s、p、d、f四個能級

C.不同能層中s電子的原子軌道半徑相同

D.原子軌道和電子云都是用來形象地描述電子運動狀態(tài)的

【變式1-2］（2023秋?寧夏吳忠?高二吳忠中學?？计谀┫铝姓f法不氐砸的是

A.3P2表示3P能級有兩個電子

B.在基態(tài)多電子原子中，p軌道電子的能量一定高于s軌道電子的能量

C.能層序數(shù)越大，s原子軌道的半徑越大

D.相同能層的同一能級上的電子，其能量相同

A問題二電子能量與原子光譜的關系

【典例2】（2023秋?河北石家莊?高二河北新樂市第一中學?？计谀┫铝姓f法正確的是

A.激光的產生、LED燈發(fā)光都與電子躍遷有關

B.2d能級最多容納10個電子

C.電子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時可形成吸收光譜

D.3d原子軌道的能量一定大于4s原子軌道的能量

【解題必備】1.原子光譜的形成原因：

基態(tài),子

吸收光譜卜邈■吸收能量釋放能量上座-I發(fā)射光譜

激發(fā)態(tài)原子

2.原子光譜的應用——光譜分析

①在現(xiàn)代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。

畫工也絲利用特征譜線廣發(fā)現(xiàn)兀索:如鈍、翎、氫等

原子光譜------------

一鑒定元素

②生產生活：光（輻射）是電子釋放能量的重要形式之一。焰火、霓虹燈光、激光、熒光、LED燈光等都與

核外電子躍遷釋放能量有關。

【變式2-1］（2023春?新疆巴音郭楞?高二八一中學?？计谥校┫铝姓f法正確的是

A.基態(tài)原子的2s電子的能量較高，其一定在比1s電子離核更近的區(qū)域運動

B.已知某元素+3價離子的電子排布式為Is22s22P63s23P63d5,該元素位于周期表中的d區(qū)

C.處于最低能量的原子叫做基態(tài)原子，Is22s?2p；Tls22s?2p；過程中形成的是吸收光譜

D.最外層電子數(shù)為ns2的元素都在元素周期表第2列或第12列

【變式2-2］（2023春?黑龍江大慶高二肇州縣第二中學?？奸_學考試）對充有制氣的霓虹燈管通電，燈管發(fā)

出紅色光。產生這一現(xiàn)象的主要原因是

A.電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時以光的形式釋放能量

B.電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時吸收除紅光以外的光線

C.翅原子獲得電子后轉變成發(fā)出紅光的物質

D.在電流的作用下，氣原子與松成燈管的物質發(fā)牛反應

A問題三構造原理與能級交錯的關系

【典例3]（2023春?云南文山?高二馬關縣第一中學校校考期末）根據(jù)泡利的原子軌道能級圖和“能級交錯”

現(xiàn)象，原子軌道的能量高低順序是：ns<（n-3）gV（n—2）f<（n-l）dVnp（n為能層序數(shù)，g能級中有9個軌

道）。則未來的第八周期應包括的元素的種類是

A.128B.64C.50D.32

【解題必備】①基態(tài)原子的能量最低，故基態(tài)原子的電子排布是能量最低的原子軌道組合.

②整個原子的能量由核電荷數(shù)、目子數(shù)和電子狀態(tài)三個因素共同決定，相鄰能級能量相差很大時，電子填

入能量低的能級即可使整個原子能量最低（如所有主族元素的基態(tài)原子）;而當相鄰能級能量相差不太大時，

有1~2個電子占據(jù)能量稍高的能級可能反而降低了電子排斥能而使整個原子能量最低（如所有副族元素的基

態(tài)原子）。

③基態(tài)原子的核外電子排布遵循泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理。

【變式3-1]（2023?高二期中）核外電子排布中，能級會發(fā)生交錯現(xiàn)象。以下表示的各能級能量大小關系，

不符合客觀事實的是

A.4s>3d>3p>3s

B.6s>5p>4d>3d

C.5f>4d>3p>2s

D.7d>6d>5d>4d

【變式3-2]（2023秋?安徽滁州?高二校聯(lián)考期末）下列有關構造原理的說法錯誤的是

A.原子核外電子填充3p、3d、4s能級的順序為3p-4s—>3d

B.某基態(tài)原子部分核外電子的排布式為3d64s2

C.所有基態(tài)原子的核外電子排布都遵循構造原理

D.構造原理中的電子排布能級順序，實質是各能級能量由低到高的順序

A問題四原子核電子排布的表示方法

【典例3】（2023春?全國?高二期口）鈦（Ti）是一種機械強度大、容易加工的耐高溫金屬,常用于制造合金。

下列有關22百的化學用語中錯誤的是

'J'

A.原子結構示意圖：（+22）28102

B.簡化電子排布式：[Ar]3d24s2

Q軌道表示式：E301打1，1川EH1用，1”?????m]

Jis2s2p3s3p3d4s

D.電子排布式：Is22s22P63s23P63d24s2

【脩題必備】1.基態(tài)原子（離子）核外電子排布的表示方法

表示方法以硫原子為例

電子排布式Is22s22P63s23P4

簡化電子排布式[Ne]3s23P4

IHIHtllHHUhllHllHHH]

電子排布圖（或軌道表示式）

Is2s2p3s3p

價電子排布式或軌道表示式IHIIHHHI

3s23P43,3p

離子（S?）的電子、價電子排布式Is22s22P63323P63s23P?

2.核外電子排布式與原子結構示意圖、軌道表示式的關系

原子結構示意圖-電子排布式一軌道表示式逐步細化核外電子的運動狀態(tài)。

3.電子排布式書寫的易錯點

⑴電子排布式的書寫：

①要依據(jù)構造原理來完成；

②對于副族元素要注意能級交錯；

③要注意“價電子排布”“核外電子徘布”的區(qū)別;④關注原子電子排布式與離子電子排布式的區(qū)別。

⑵并不是所有的原子核外甩子的排布都遵循構造原理。Cr原子和Cu原子具有特姝性

Cr:[Ar]3dZslCu:[Ar]3di°4s1

（3）與化合價有關的電子叫價層電子，價層電子并不都是指原子的最外層電子，主族元素的價層電子就是最外

層電子，但過渡元素的價層電子包括最外層s電子,次外層d電子，有的還包括倒數(shù)第三層f電子。

（4）書寫電子排布式時，同一能層按能級由低到高順序連在一起。如基態(tài)Fe原子的電子排布式為

Is22s22P63s23P63d64s2,而不能寫成Is22s22P63s23P64s23d6。

（5）在原子失去價電子時，并不都是按照填充的相反順序失去，而是按電子排布式順序從外層向內層失去。如基

態(tài)Fe3+的電子排布式為Is22s22P63s23P汨代即Fe—Fe"是失去4s能級上的兩個電子和3d能級上的一個電子。

⑹在畫基態(tài)原子的軌道表示式時，常出現(xiàn)以卜錯誤：

而rw二（違反能量最低原理）；

②叵（違反泡利原理）；

③|仲|||（違反洪特規(guī)則）;

④k111一|（違反洪特規(guī)則）;

，而不

⑤畫軌道表示式時，不能省略空軌道。如C的軌道表示式應為向向國?口油向市

【變式4-1]（2023春?黑龍江牡丹江?高二牡丹江市第三高級中學校考期中）基態(tài)銅原子的核外電子排布式為

A.[Ar]3d94s2B.Is22822P63s23P叮/°4sl

C.[Ne]3d104s'D.3d,04s'

【變式4-2]（2023春?吉林?高二校聯(lián)考期中）下列軌道表示式所表示的元素原子中，能量處于最低狀態(tài)的是

A.[tiimmrmn.ESLSEEDD

Is2s2p2sBIs2s2p2s

c.[TilsitItitin,[KlfKIltt|im

Is2s2p2sDIs2s2p2s

強化訓練

1.下列說法中正確的是

A.同一原子處于激發(fā)態(tài)時的能量一定大于其處于基態(tài)時的能量

B.基態(tài)碳原子的電子排布式為1$22sl2P3

C.焰色反應是化學變化

D.某些金屬元素的特殊焰色是金屬原子的電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時產生的

2.（2023春?陜西寶雞?高二統(tǒng)考期中）硒元素能促進人體腦組織發(fā)育，預防腦神經疾病。中國富硒地區(qū)有湖

北恩施，陜西安康等。硒元素原子序數(shù)為34,下列說法中正確的有項。

①硒位于周期表第四周期②硒在第IVA族③硒原子有34種不同運動狀態(tài)的電子④基態(tài)原子電子占據(jù)8

個能級⑤電子占據(jù)的最高能級符號是4P⑥價電子排布式為3出。4s24P4⑦電子占據(jù)17個原子軌道

A.3項B.4項C.5項D.6項

3.（2023秋?浙江臺州?高二統(tǒng)考期末）卜.列說法正確的是

A.電子云輪廓圖是電子的概率密度分布圖

B.s電子云輪廓圖是圓形的

C.2p,、2p,和2p；在空間內的取向相互垂直

D.同一原子的能層越低，電子云越彌散

4.（2023春?黑龍江牡丹江?高二牡丹江市第二高級中學校考期中）下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是

A.Ca2+：Is22s?2p63s23P6B.O2'：ls22s22p4

C.Fe：is22822P63s23P63d64s2D.Cr：Is22s22P63s23P63d54sl

5.（22?23上?濰坊?期末）下列各項敘述中，錯誤的是

A.原子的量子力學模型是根據(jù)量子力學理論和原子光譜建構的原子模型

B.單個電子的空間運動狀態(tài)用原子軌道來描述

C.基態(tài)原子中，內層各能級中電子的能顯一定低于各外層能級的電子

D.基態(tài)原子中處于同一原子軌道上的電子自旋運動狀態(tài)一定不同

6.（22?23下?楚雄?期末）下列關于核外電子排布及運動狀態(tài)的說法正確的是

A.電子云圖中的小點越密，表示電子在原子核外某處單位體積內出現(xiàn)的概率越大

B.基態(tài)N原子的核外電子排布式Is22s22p；2p；違反了能量最低原理

C.基態(tài)Mi?+的核外電子存在25種運動狀態(tài)

D.在原子中第n電子層含有的原子軌道數(shù)為2"

7.（22?23上?麗水?期末）下列說法正確的是

A.基態(tài)Cr原子的價層電子：3d54s',違反能量最低原理

B.基態(tài)C原子的電子排布式：Is22s22Pxi2pzl違反能量最低原理

2s2p

c.基態(tài)c原子的價層電子排布圖：rpni?I?I~,違反泡利原理

D.基態(tài)Fe3+的3d電子排布圖：|[川]]]|T],違反洪特規(guī)則

8.（22?23下?贛州?期末）下列敘達正確的是

①Li原子的電子排布式書寫成1s'，違反了泡利不相容原理

②氧原子的電子排布式書寫成Is22s23s23p。違背了能量最低原理

③硼原子的電子排布式書寫可能是Is22s23sl則該原子一定不是基態(tài)硼原子

Is2s2p

④N原子的軌道表示式為向后口’違背了洪特規(guī)則

A.4項均正確B.只有3項正確C.只有2項正確D.只有1項正確

9.（22?23下?拉薩?期末）現(xiàn)有四種元素的基態(tài)原子的價電子電子排布式如下:①3s23P%②3s23P\③2sMp3；

④2s22P5。則下列有關比較中正確的是

A.第一電離能：④>③>②>①B.原子半徑：④>③>②>①

C.電負性：④>③>②>①D.最高正化合價：④>①>③=②

10.（22?23下?海淀?期中）填空

（1）基態(tài)V原子價電子軌道表示式。

（2）基態(tài)Cu原子電子排布式o

（3）基態(tài)Mn原子未成對電子有個。

（4）基態(tài)Fe’?電子排布式。

（5）C原子在成鍵時，能將一個2s電子激發(fā)進入2P能級，寫出該激發(fā)態(tài)原子價電子軌道表示式,

該過程形成的原子光譜為（填“吸收”或“發(fā)射"）光譜。

力提升

1.（2023春?新疆巴音郭楞?高二八一中學校考期末）卜.列說法錯誤的是

A.所有非金屬元素都分布在p區(qū)

B.同一原子中，2p、3p、4P電子的能量依次增大

C.元素周期表中從第IHB族到第IIB族的10個縱列的元素都是金屬元素

D.N能層中有4s、4p、4d、4f四個能級，共16個軌道，可容納32種運動狀態(tài)的電子

2.（2023秋?江西萍鄉(xiāng)?高二統(tǒng)考期末）下列說法正確的足

A.24Cr原子的核外電子排布式是：Is22s22d3s23Pbd44s2

B.最外層電子排布式為ns'的基態(tài)原子所對應元素一定是金屬元素

C.原子核外電子填充3p、3d、4s能級的順序為3p-4s-3d

D.3px、3py、3Pz軌道能量不相同

3.（2023春?廣東佛山?高二統(tǒng)考期末）人類對核外電子運動的認知不斷進步。下列說法正確的是

A.電子在線性軌道上繞核運行

B.電子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時能產生吸收光譜

C.2px、2py、2Pz軌道相互平行、能量相等

D.2s軌道比1s軌道大，其空間包含了1s軌道

4.（2022春.新疆昌吉?高二?？计谥校┫铝谢瘜W用語的表達正確的是

A.Mn”的外圍電子排布式：3ds

B.氯原子的結構示意圖:

2s2p

C.氮原子的最外層電子排布圖：冏「『由干

3d4s

D.基態(tài)銅原子的價層電子排布圖：|和WNINTTI

5.（22?23下?廣元?期中）下列基態(tài)原子的電子排布圖中，違反了泡利原理的是

B?品芾71

2s2p

D,|T]|t11It

6.（2223下?成都?期中）銘元素在元素周期表中的信息如圖所示。下列有關錯元素的說法錯誤的是

A.錯原子最外層有4個能量相同的電子

B.位于第四周期1VA族

C.錯原子有2個未成對電子

D.錯原子M層有IX個電子

7.（22?23下?長壽?期中）下列化學用語表達正確的是。

Is2s2P3s_____3P

A.基態(tài)硅原子的軌道表示式:

回O|t，|t中1|oEJ一

B.基態(tài)Cr的電子排布式:ls22s:2p63s23p63d44s2

C廠.zNCcI：的電占子7式4：：C..I.：.N..：.C.I

：C1：

Y

D.C原子的核外能量最高的電子云圖像如圖:儂

8.（2223下?運城?期中）人們對原子結構的認識為元素周期律找到了理論依據(jù)。下列關于原子結構的說法

正確的是

A.光是電子躍遷吸收能量的重要形式

B.基態(tài)Cr原子的電子排布式[Ar]3d54sl遵循構造原理

Is2s2p

c.軌道表示式回回\||違背了洪特規(guī)則

D.某種基態(tài)原子中可能存在運動狀態(tài)完全相同的電子

9.（2223下?鄭州?期中）符號“3pJ沒有給出的信息是

A.能層

B.能級

C.電子云在空間的伸展方向

D.電子的自旋方向

10.（22?23上?浦東新?期末）化學的符號表征是化學交流與傳承的基礎。關于C、N、0、Q等元素有關的

問題，完成下列填空。

（1）可以正確描述碳原子結構的是_______

A.原子結構示意圖:4

B.原子核外能量最高的電子云圖像:

C.碳-12原子：f2C

Is2s2p

D.原子的軌道表示式:

EBEBinm

(2)下列有關微粒的描述正確的是

A.羥基的電子式：：O:HB.乙快的分子式：CH三CH

C.CH,的球棍模型:D.乙烯的結構簡式：CH2=CH3

(3)寫出N、C1元素的氣態(tài)氫化物常溫下相互反應的化學方程式,其生成物的電子式為

(4)C1元素基態(tài)原子的電子排布式為,其最高能級是。

(5)在第四周期元素中，基態(tài)原子的未成對電子數(shù)最多的足(填元素符號)，其價電子軌道表示式

為0

第1課原子結構

學習目標

1、根據(jù)構造原理寫出1?36號元素原子的電子排布式

2、核外電子的運動狀態(tài)，電子云與原子軌道，基態(tài)、激發(fā)態(tài)和光譜

3、泡利原理、洪特規(guī)則

知識梳理

一、原子結構模型的演變

1.1869年，俄國化學家門捷列夫發(fā)現(xiàn)了元素周期表

2.19世紀初，道爾頓提出了近代原壬學說

3.1913年，丹麥科學家玻爾提出了氫原子模型

4.1920年，丹麥科學家波爾提出J'構造原理

5.1925年，丹麥科學家波爾的“殼層”落實為“能層”與“能級”厘清了核外電子的可能狀態(tài)

6.1936年，德國科學家馬德隆發(fā)表了以原子光譜事實為依據(jù)的完整的構造理論

二、能層與能級

1.能層(相當于必修中的電子層)

(1)定義：核外電子按能量不同分成能層。

(2)甩子的能層由內向外排序，其序號、符號以及所能容納的最多電子數(shù)及能層的能量與能層離原子核距

離的關系：

、一

能層一二三四五7\七

符號KLMNOPQ

最多電子數(shù)281832507298

離核遠近近----------------------------->遠

能量高低低-----------------------------?高

即能層越高，電子的能量越離，離原子核越遠

(3)能層數(shù)量規(guī)律：①每一層最多容納的電了?數(shù)：空個。②最外層電子數(shù)不超過區(qū)個(K層為最外層時不

超過2個)。③次外層電子數(shù)不超過坨個，倒數(shù)第三層不超過至個。

(4)能層能量規(guī)律：①原子核外電子總是盡可能先排布在能量較低的能層上，然后由內向外依次排布在能

量逐漸升高的能層。②能層越直，電子的能量越高。③能量的高低順序為E(K)<E(L)<E(M)<E(NXE(O)

<E(P)<E(Q)o

2.能級

(1)定義：同一能層的電子，還被分成不同能級。

(2)表示方法：分別用相應能層的序數(shù)和字母s、Ad、f等表示。

(3)能級的符號和所能容納的最多電子數(shù)如卜.表：

能層12345

能層符號KLMN0

能級1s2s2P3s3P3d4s4P4d4f5s5P...

226261026101426

最多電子數(shù)

281832...2n2

(4)能層與能級的有關規(guī)律

①能級的個數(shù)=所在能層的能層序數(shù)

②能級的字母代號總是以s、p、d、f排序，字母前的數(shù)字是它們所處的能層序數(shù)，它們可容納的最多電子

數(shù)依次為自然數(shù)中的奇數(shù)序列135,7…的2倍。即s級最多容納復個電子，2級最多容納6個電子，d級最

多容納坨個電子，上級最多容納14個電子

③英文字母相同的不同能級中所能容納的最多電子數(shù)蛔。例如，Is、2s、3s、4s…能級最多都只能容納2

個電子。

④每一能層最多容納電子數(shù)為量(n為能層序數(shù))

⑤各能級所在能層的取值：ns(n>l)：np(n>2)；nd(n>3)；nf(n>4)0

⑥能級能量大小的比較：先看能層，一般情況下，能層序數(shù)越大，能量越高；再看同一能層各能級的能量

順序為：E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nt)...

⑦不同能層中同一能級，能層序數(shù)越大，能量越高。例如：E(ls)<E(2s)<E(3s)

⑧不同原子同一能層，同一能級的能量大小丕同。例如：Ar的Is能級的能量卦的1s能級的能量

【思考與討論p7］參考答案：

(1)能級數(shù)二能層序數(shù)(n)；一個能層最多容納的電子數(shù)為證。

(2)s,p、d、f能級最多容納的電子數(shù)依次為2、6、10、14；不管哪個能層，d能織最多容納的電子數(shù)均相

同(均為風)。

(3)第五能層最多容納的電子數(shù)為2n2=2x52=50；電子分列容納在s、p、d、f.…能級中，各能級最多容納的

電子數(shù)依次為2、6、10、14……<

三、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜

L基態(tài)與激發(fā)態(tài)

(I)基態(tài)原子：處于最低能量狀態(tài)的原子叫做基態(tài)原子。

(2)激發(fā)態(tài)原了?：基態(tài)原子吸收能量，它的電子會躍遷到較直能級，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子

(3)基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子的關系

處于最低能垃狀態(tài)

基態(tài)原子

原子一吸收能量|釋放能量

處于較而能量狀態(tài)一率/！巧7

(電子躍遷到較高能級］武及心限于

【特別提醒】①電子的躍遷是物理變化(未發(fā)生電子轉移),而原子得失電子發(fā)生的是化學變化。

②電子可以從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，相反也可以從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)，ft

放能量。光(輻射)是電子躍遷秣放能量的重要形式。舉例：焰火、霓虹燈光、激光、熒光、LED燈光等

③激發(fā)態(tài)原子不稔定,易延放能量變?yōu)榛鶓B(tài)原子。

④一般在能量相近的能級間發(fā)生電子躍遷。如Is22s22P2表示基態(tài)碳原子，Is22sl2P3為幽態(tài)碳原子(電子

數(shù)不變)。

2.原子光譜

(1)定義：不同元素原子的電子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光,可以用光譜儀攝取各種元素原子的吸收

光譜或發(fā)射光譜,總稱原子光