第1章 第2节 第1课时 基态原子的核外电子排布-【金版教程】2025-2026学年高中化学选择性必修2创新导学案教用word（鲁科版2019）

化学　选择性必修2 导学案 L 第2节　原子结构与元素周期表 第1课时　基态原子的核外电子排布 核心素养 学业要求 1.能根据物质的微观结构说明或预测物质的性质，评估所作说明或预测的合理性。 2.体会对物质微观结构的科学探究中经历基于实验证据建立、优化甚至是重构模型的过程 1.了解基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序。 2.理解能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则。 3.能用电子排布式和轨道表示式来表示1～36号元素基态原子的核外电子排布 一、基态原子的核外电子排布 1．基态原子的核外电子排布规律 (1)能量最低原理 在不违背泡利不相容原理的前提下，核外电子在各个原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量最低。 (2)泡利不相容原理 一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，而且这两个电子的自旋状态不同，用“↓”“↑”表示。例如，基态氦原子的轨道表示式为。 (3)洪特规则 对于基态原子，核外电子在能量相同的原子轨道上排布时，将尽可能分占不同的原子轨道并且自旋状态相同。如碳原子的轨道表示式不是，而是。 2．核外电子排布的表示方法 (1)电子排布式 书写格式：在ns、np、nd等各能级符号的右上角用数字表示出该能级中的电子数目。 (2)轨道表示式 ①概念：用方框(或小圆圈、短线)表示一个原子轨道，用箭头“↑”或“↓”来区别自旋状态不同的电子的式子。 ②以铝原子为例，轨道表示式中各符号、数字的意义为 (3)构造原理 随着原子序数的递增，基态原子的“外层电子”在各原子轨道上的排布顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s……，这是从实验得到的规律，适用于大多数基态原子的核外电子排布。 二、19～36号元素基态原子的核外电子排布 1．能量相同的原子轨道在全充满(如d10)、半充满(如d5)和全空(如d0)状态时，体系的能量较低。 如Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1 Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1 2．在原子中，每个电子层最多能容纳2n2个电子，每个能级最多能容纳的电子数为其包含的原子轨道数的2倍。 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)电子排在同一能级的不同轨道上时，总是优先单独占据一个轨道。(　　) (2)若一个原子轨道里有2个电子，则其自旋状态相同。(　　) (3)基态Ca原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d2。(　　) (4)N原子的轨道表示式为。(　　) (5)1～36号元素中基态Cr原子未成对电子数最多。(　　) (6)第4周期中原子最外层仅有1个电子的元素只有K。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)× 解析：(5)1～36号元素中基态Cr原子的未成对电子数最多，有6个。 (6)第4周期中原子最外层仅有1个电子的元素有K、Cr、Cu 3种。 2．在d轨道中电子排布成，而不排布成，其直接的根据是(　　) A．能量最低原理 B．泡利不相容原理 C．原子轨道能级图 D．洪特规则 答案：D 3．“各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的2倍”，支撑这一结论的理论是(　　) A．构造原理 B．泡利不相容原理 C．洪特规则 D．能量最低原理 答案：B 4．下列各原子或离子的电子排布式错误的是(　　) A．K＋　1s22s22p63s23p6 B．F　1s22s22p5 C．S2－　1s22s22p63s23p4 D．Cr　1s22s22p63s23p63d54s1 答案：C 解析：s能级最多可容纳2个电子，p能级有3个轨道，最多可容纳6个电子，电子总是优先从能量低的能级排列，其中S2－是硫原子得两个电子形成的稳定结构，所以第三电子层中的电子排布应为3s23p6。 探究一　基态原子的核外电子排布规律 1．能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则这三个原则并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的，也就是说基态原子核外电子在原子轨道上排布要同时遵循这三个原则。 2．洪特规则特例：当同一能级上的电子排布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空状态(p0、d0、f0)时，具有较低的能量和较大的稳定性。例如：基态铬原子(24Cr)的简化电子排布式是[Ar]3d54s1(3d、4s能级均为半充满)，而不是[Ar]3d44s2；基态铜原子(29Cu)的简化电子排布式是[Ar]3d104s1(3d全充满、4s半充满)，而不是[Ar]3d94s2。 [知识拓展]　能级交错指电子层序数较大的某些能级的能量反而低于电子层序数较小的某些能级的能量的现象，如：4s<3d、6s<4f<5d，一般规律为ns<(n－2)f<(n－1)d<np。 1．下列说法错误的是(　　) A．电子排布式1s22s22p63s23p64s3违反了泡利不相容原理 B．基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d5违反了能量最低原理 C．根据构造原理，原子核外电子填充顺序为1s→2s→2p→3s→3p→3d→4s→4p… D．钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时，原子吸收能量，由基态转变成激发态 答案：C 2．下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是________(填序号，下同)，违反能量最低原理的是________，违反洪特规则的是________，违反泡利不相容原理的是________。 ①Ca2＋：1s22s22p63s23p6 ②F－：1s22s23p6 ③P： ④Fe：1s22s22p63s23p63d64s2 ⑤Mg2＋：1s22s22p6 ⑥O： 答案：①④⑤　②　③　⑥ 解析：根据核外电子排布规律判断，②的错误在于电子排完2s轨道后应排能量较低的2p轨道而不是3p轨道，正确的电子排布式应为1s22s22p6。③没有遵循洪特规则，3p轨道上正确的轨道表示式应为。⑥违反泡利不相容原理，正确的轨道表示式应为。 探究二　基态原子的核外电子排布的表示方法 1．原子的核外电子排布的表示方法 粒子结构示意图 含义 将每个电子层上的电子总数表示在原子核外的图示 实例 电子排布式 含义 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数的式子 实例 K：1s22s22p63s23p64s1 简化电子排布式 含义 为了避免电子排布式书写过于烦琐，把内层电子达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示的式子 实例 K：[Ar]4s1 轨道表示式 含义 用每个圆圈或方框表示一个原子轨道，在方框或圆圈内用箭头表示自旋状态不同的电子的式子 实例 2.较复杂的核外电子排布式的书写 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，然后将同一电子层的电子移到一起。如26Fe：先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一电子层的排列在一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。 [知识拓展]　 1．离子核外电子排布式的书写 (1)原子转化为离子有两种情况：一是由原子失去电子转化为阳离子，失电子的顺序与电子填入的顺序有所不同，失电子时，首先失去的是最外电子层上的电子，同层则按能级由高到低失电子；二是由原子得到电子转化为阴离子，得到的电子填入原子轨道的顺序与基态原子电子的排布顺序相同。 (2)先写原子的电子排布式，然后再得失电子。如O2－：先写O原子的电子排布式1s22s22p4，再得2个电子，O2－的电子排布式为1s22s22p6。 2．对于给出离子的核外电子排布式，可以通过离子所带电荷得到该元素原子得或失电子的数目，然后对已知的离子的核外电子排布式进行“复原”，即把所得的电子从阴离子核外电子排布式中删去或把失去的电子在已知阳离子的核外电子排布式的基础上补全。如A3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，把失去的3个电子补全，则为1s22s22p63s23p63d64s2。 3．下列电子排布式或轨道表示式正确的是(　　) A．C原子的轨道表示式： B．Ca原子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d2 C．F原子的轨道表示式： D．Br－的核外电子排布式：[Ar]3d104s24p6 答案：D 解析：A项，C原子的轨道表示式违背洪特规则；B项，Ca原子的核外电子排布式违背能量最低原理；C项，F原子的轨道表示式违背泡利不相容原理。 4．A、B、C、D是四种短周期元素，E是过渡元素。A、B、C同周期，C、D同主族，A的原子结构示意图为，B是同周期元素(稀有气体元素除外)中原子半径最大的元素，C的最外层有3个未成对电子，E的简化电子排布式为[Ar]3d64s2。回答下列问题： (1)A为________(写出元素符号，下同)，电子排布式是______________________。 (2)B为________，简化电子排布式是________________。 (3)C为________，最外层电子排布式是________________。 (4)D为________，轨道表示式为____________________。 (5)E为________，原子结构示意图是______________。 答案：(1)Si　1s22s22p63s23p2 (2)Na　[Ne]3s1 (3)P　3s23p3 (4)N　 (5)Fe　 解析：由题意可知，A为Si，B为Na，C为P，则D为N，E为Fe。 本课小结 课时作业 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 对点 核外电子排布规律 洪特规则 核外电子排布 核外电子排布 电子排布式、轨道表示式 电子排布式 电子排布式 电子排布式、轨道表示式、洪特规则 核外电子排布 题号 10 11 12 13 14 15 16 17 难度 ★★ ★★ ★★ ★★★ ★★ ★★ ★★ ★★ 对点 电子排布式、轨道表示式 核外电子排布 电子排布式 核外电子排布 核外电子排布 核外电子排布 核外电子排布规律、电子排布式 核外电子排布 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1．下列轨道表示式所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是(　　) 答案：D 2．以下是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况，其中违反了洪特规则的是(　　) ①　②　③ ④　⑤　⑥ A．④⑥ B．②③ C．②④⑤ D．②③④⑤ 答案：B 解析：②能量相同的不同轨道上排布的单电子的自旋状态应相同，违反了洪特规则；③电子应优先占据不同的轨道，违反了洪特规则。 3．短周期元素中，原子基态时具有1个未成对电子的元素共有(　　) A．5种 B．6种 C．7种 D．8种 答案：C 4．某元素原子3d轨道上有5个电子，则该原子最外层电子排布可能是(　　) A．4s1 B．4s24p1 C．4s24p3 D．3s23p63d5 答案：A 解析：最外层电子排布为4s24p1的原子为Ga，3d轨道上有10个电子；最外层电子排布为4s24p3的原子为As，3d轨道上有10个电子；排布电子时，先排4s能级再排3d能级，某元素原子3d轨道上有5个电子，则4s能级上肯定有电子。 5．化学用语是学习化学的重要工具。下列化学用语正确的是(　　) A．O2－的结构示意图： B．基态Se原子的价电子排布式：4s24p4 C．基态Zn原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d12 D．Br－的轨道表示式： 答案：B 解析：O2－的结构示意图为，A错误；基态Se原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4，故其价电子排布式为4s24p4，B正确；d能级有5个原子轨道，最多排布10个电子，C错误；Br－比Br原子多一个电子，则4p轨道上应排布6个电子，D错误。 6．M－的最外层电子排布式为3s23p6，下列说法中正确的是(　　) A．M可能为稀有气体元素 B．M原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1 C．M原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5 D．M的最外电子层上有5个电子 答案：C 解析：M－的最外层电子排布式为3s23p6，M原子的最外层电子排布式为3s23p5，其最外电子层上有7个电子。 7．下列各组指定的元素，能形成AB2型化合物的是(　　) A．[He]2s22p2和[He]2s22p4 B．[Ne]3s23p4和[Ne]3s2 C．[Ne]3s1和[He]2s22p5 D．[Ne]3s1和[Ne]3s23p4 答案：A 解析：核外电子排布式为[He]2s22p2的元素为C，核外电子排布式为[He]2s22p4的元素为O，二者可形成CO2；核外电子排布式为[Ne]3s23p4的元素为S，核外电子排布式为[Ne]3s2的元素为Mg，二者可形成MgS；核外电子排布式为[Ne]3s1的元素为Na，核外电子排布式为[He]2s22p5的元素为F，二者可形成NaF；核外电子排布式为[Ne]3s1的元素为Na，核外电子排布式为[Ne]3s23p4的元素为S，二者可形成Na2S。 8．下列有关核外电子排布的式子不正确的是(　　) A．24Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1 B．K的简化电子排布式：[Ar]4s1 C．N原子的轨道表示式： D．Si原子的轨道表示式： 答案：D 解析：Si原子3p能级的电子排布遵循洪特规则，应该是，D不正确。 9．下列基态原子或离子核外未成对电子数为5的是(　　) A．Fe3＋ B．P C．Cr D．Zn 答案：A 解析：基态Fe3＋的电子排布式是1s22s22p63s23p63d5，核外未成对电子数为5；基态P原子的电子排布式是1s22s22p63s23p3，核外未成对电子数为3；基态Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，核外未成对电子数为6；基态Zn原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s2，核外未成对电子数为0。 10．某公司研发出一种比锂电池成本更低、寿命更长、充电速度更快的钠离子电池，该电池的负极材料为Na2Co2TeO6(制备原料为Na2CO3、Co3O4和TeO2)，电解液为NaClO4的碳酸丙烯酯溶液。下列化学用语正确的是(　　) A．Na＋的电子排布式为1s22s22p63s1 B．基态碳原子的最外层电子轨道表示式为 C．中子数为20的氯原子：Cl D．Br与Cl同主族，基态Br原子的简化电子排布式为[Ar]4s24p5 答案：C 解析：Na为11号元素，钠原子失去一个电子形成钠离子，钠离子的核外电子排布式为1s22s22p6，故A错误；基态碳原子的最外层电子排布为2s22p2，根据泡利不相容原理和洪特规则，其最外层电子轨道表示式为，故B错误；Br是35号元素，基态Br原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p5，故D错误。 11．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是(　　) A．最外层都只有一个电子的X、Y原子 B．原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子 C．原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子 D．2p轨道上只有一个空轨道的X原子与3p轨道上只有一个空轨道的Y原子 答案：D 解析：D项，X原子是C原子，Y原子是Si原子，二者位于同一主族，最外层电子数相同，化学性质相似。 12．已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X与Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成－1价离子，下列说法正确的是(　　) A．X元素原子基态时的核外电子排布式为[Ar]4s24p3 B．X元素是第4周期ⅤA族元素 C．Y元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p2 D．Z元素是金属元素 答案：B 解析：X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，所以X是砷，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，所以Y是碳或氧，X与Y可形成化合物X2Y3，所以Y是氧，X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42，所以Z是氢。X元素原子基态时的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3，故A错误；Y元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p4，故C错误；H元素为非金属元素，故D错误。 13．下列各组表述中，两个微粒不属于同种元素原子的是(　　) A．3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p2的基态原子 B．2p能级无空轨道，且有一个未成对电子的基态原子和最外层电子排布式为2s22p5的基态原子 C．M层全充满而N层电子排布式为4s2的基态原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2的基态原子 D．最外层电子数是核外电子总数的的基态原子和价电子排布式为4s24p5的基态原子 答案：C 解析：A项，3p能级有一个空轨道的基态原子，该原子的3p能级有2个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，二者核外电子排布相同，为同种元素原子。B项，2p能级无空轨道且有一个未成对电子的基态原子的2p能级有5个电子，价电子排布式为2s22p5，二者为同种元素原子。C项，M层全充满而N层电子排布式为4s2的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，二者原子核外电子排布不相同，不属于同种元素原子。D项，最外层电子数是核外电子总数的的基态原子，若最外层电子数为1，则核外电子总数为5，最外层电子排布式为2s22p1，最外层电子数为3，前后矛盾，故舍去；若最外层电子数为2，则核外电子总数为10，最外层电子排布式为2s22p6，最外层电子数为8，前后矛盾，故舍去；若最外层电子数为3，则核外电子总数为15，最外层电子排布式为3s23p3，最外层电子数为5，前后矛盾，故舍去；若最外层电子数为4，则核外电子总数为20，最外层电子排布式为4s2，最外层电子数为2，前后矛盾，故舍去；若最外层电子数为5，则核外电子总数为25，最外层电子排布式为4s2，最外层电子数为2，前后矛盾，故舍去；若最外层电子数为6，则核外电子总数为30，最外层电子排布式为4s2，最外层电子数为2，前后矛盾，故舍去；若最外层电子数为7，则核外电子总数为35，最外层电子排布式为4s24p5，最外层电子数为7，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，价电子排布式为4s24p5，二者为同种元素原子；若最外层电子数为8，则核外电子总数为40，最外层电子排布式为5s2，最外层电子数为2，前后矛盾，故舍去。 二、非选择题 14．已知某粒子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p6，回答下列问题： (1)若该粒子为电中性粒子，则这种粒子的符号是________。 (2)若该粒子形成的盐溶液能与溴水反应使溴水褪色，并出现浑浊，则这种粒子的符号是________。 答案：(1)Ar　(2)S2－ 解析：(2)使溴水褪色，应为还原性较强的S2－，发生反应：S2－＋Br2===S↓＋2Br－。 15．以氮化镓(GaN)、碳化硅等为代表的第三代半导体材料具有优异性能，对新兴产业有巨大推动作用。回答下列问题： (1)基态硅原子中具有最高能量的电子所处能级的符号为________，该能级轨道的形状为________形。 (2)基态氮原子的轨道表示式为________________。 (3)镓元素为元素周期表中第31号元素，其最外层电子排布式为________，镓原子具有________个电子层，其序数最高的电子层容纳了________个电子。 答案：(1)3p　哑铃　(2)　 (3)4s24p1　4　3 16．氡(Rn)可与神经系统结合，对人体造成危害。室内的氡主要来自某些建筑材料，如瓷砖、洁具等。请回答下列问题： (1)已知氡原子的质量数为222，则氡原子核内含有________个中子，原子核外有________个电子。 (2)基态氡原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d10____________5d106s26p6。 (3)瓷砖、洁具多为硅酸盐材料，组成硅酸盐材料的元素有Si、O、Na、Al等。下列选项最能准确表示上述元素基态原子核外电子排布的是______(填序号，下同)，违背泡利不相容原理的是________，违背洪特规则的是________。 答案：(1)136　86　(2)4f145s25p6 (3)BD　C　A 解析：(1)氡(Rn)原子核外有86个电子，其质量数为222，故氡原子核内含有的中子数为136。 17．A、B、C、D、E代表5种元素。请填空： (1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为________。 (2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩原子的相同，B的元素符号为________，C的元素符号为________。 (3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满状态，D的元素符号为________，其基态原子的核外电子排布式为____________________________________________________________。 (4)E元素基态原子的M层全充满，N层只有一个电子，E的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为_______________________________________________________________。 答案：(1)N　(2)Cl　K　(3)Fe　 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (4)Cu　1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) 解析：(1)次外层有2个电子，则次外层为K层，L层为最外层，有3个未成对电子，即2p轨道中有3个电子，故该元素原子的核外电子排布式为1s22s22p3，故该元素为N。 (3)3d能级为半充满状态，即3d5，故D3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，故D为Fe，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)。 (4)M层全充满，则K、L、M层上分别有2、8、18个电子，N层只有一个电子即4s轨道中只有1个电子，故E为Cu，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)。 13 学科网（北京）股份有限公司 $$