第10讲 原子结构 原子核外电子排布-【名师大课堂】2025年高考化学艺术生总复习必备（教师课件）

第四章　元素周期律　物质结构与性质 第10讲　原子结构　原子核外电子排布 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 01 考 点 一 02 考 点 二 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 考点一　原子结构与核素、同位素 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 原子序数 － ＋ 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 质子数 中子数 基本相同 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 B 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 A 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 考点二　原子核外电子及其排布规律 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 能量 能量 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 能量 s、p、d、f s、p、d、f E(s)＜E(p)＜E(d)＜E(f) 在核外经常出现 球形 哑铃形(或纺锤形) 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 2n2 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 能量低 能量较高 最低 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 2 自旋状态 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 单独占据一个轨道 相同 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 1s22s22p63s23p63d104s1 [Ar]3d104s1 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 C 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 D 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 谢 谢 观 看 按ESC键退出全屏播放 必修第一册　选择性必修2 返回导航 下一页 上一页 1．原子结构 (1)原子的构成离子。 (2)构成原子或离子的微粒间的数量关系。 ①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。 ②原子中：质子数＝核电荷数＝核外电子数＝____________。 ③阳离子的核外电子数＝质子数______阳离子所带电荷数。 ④阴离子的核外电子数＝质子数______阴离子所带电荷数。 (3)表示方法。 2．核素、同位素 (1)核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。 (2)同位素。 ①概念：__________相同而__________不同的同一元素的不同原子互称为同位素，即同一元素的不同核素互称为同位素。 ②同一元素的各同位素虽然质量数不同，但它们的化学性质________。 ③天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。 ④同位素的“六同三不同”。 1．原子结构 原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成，原子的核外电子排布遵循一定规律，但在有些情况下，也存在一些特例，需要特别注意： (1)原子中不一定都含有中子，如eq \o\al(1,1)H中没有中子； (2)电子排布完全相同的原子不一定是同一种原子，如互为同位素的各原子； (3)易失去1个电子形成＋1价阳离子的原子不一定是金属原子，如氢原子失去1个电子形成H＋； (4)元素的最高化合价不一定等于元素原子的最外层电子数，如F、O等； (5)形成稳定结构的离子最外层不一定是8个电子，如H＋、Li＋等。 2．元素、核素、同位素的联系与区别 (1)同位素在元素周期表中处于同一位置，使用同一元素符号。如氕、氘、氚在元素周期表中都处于同一位置，氢的同位素一般可用不同的符号来表示，如H(eq \o\al(1,1)H)、D(eq \o\al(2,1)H)、T(eq \o\al(3,1)H)。 (2)同位素的化学性质几乎完全相同，物理性质差异较大。 (3)同位素之间的转化不属于化学变化。 (4)同位素之间可形成不同的单质分子。如氢的三种同位素形成的氢分子有六种：H2、D2、T2、HD、HT、DT，它们的物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全相同。 (5)同位素之间可形成不同的共价化合物分子。如水分子有H2O(普通的水)、D2O(重水)、T2O(超重水)等。H、D、T与16O、17O、18O可形成3×6＝18种水分子，它们的相对分子质量不一定相同，物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全相同。 eq \o\al(13, 8)O、 eq \o\al(15, 8)O的半衰期很短，自然界中不能稳定存在。人工合成反应如下： eq \o\al(16, 8)O＋ eq \o\al(3,2)He→ eq \o\al(13, 8)O＋ eq \o\al(a,b)X； eq \o\al(16, 8)O＋ eq \o\al(3,2)He→ eq \o\al(15, 8)O＋ eq \o\al(m,n)Y。下列说法正确的是(　　) A.X的中子数为2 B.X、Y互为同位素 C. eq \o\al(13, 8)O、 eq \o\al(15, 8)O可用作示踪原子研究化学反应历程 D.自然界不存在 eq \o\al(13, 8)O2、 eq \o\al(15, 8)O2分子是因其化学键不稳定 解析：根据质量守恒可知，X微粒为 eq \o\al(6,2)He，Y微粒为 eq \o\al(4,2)He，据此分析解题。由分析可知，X微粒为 eq \o\al(6,2)He，根据质量数等于质子数加中子数可知，该微粒的中子数为4，A错误；由分析可知，X微粒为 eq \o\al(6,2)He，Y微粒为 eq \o\al(4,2)He，二者具有相同的质子数而不同的中子数的原子，故互为同位素，B正确；由题干信息可知， eq \o\al(13, 8)O与 eq \o\al(15, 8)O的半衰期很短，故不适宜用作示踪原子研究化学反应历程，C错误；自然界中不存在 eq \o\al(13, 8)O2与 eq \o\al(15, 8)O2并不是其化学键不稳定，而是由于 eq \o\al(13, 8)O与 eq \o\al(15, 8)O的半衰期很短，很容易发生核变化，转化为其他原子，O===O的键能与形成该键的核素无关，D错误；故答案为：B。 38Sr（锶）的87Sr、86Sr稳定同位素在同一地域土壤中87Sr/86Sr值不变。土壤生物中87Sr/86Sr值与土壤中87Sr/86Sr值有效相关。测定土壤生物中87Sr/86Sr值可进行产地溯源。下列说法不正确的是(　　) A.Sr位于元素周期表中第六周期、第ⅡA族 B.可用质谱法区分87Sr和86Sr C.87Sr和86Sr含有的中子数分别为49和48 D.同一地域产出的同种土壤生物中87Sr/86Sr值相同 解析：Sr位于元素周期表中第五周期、第ⅡA族，故A错误；质谱法可以测定原子的相对原子质量，87Sr和86Sr的相对原子质量不同，可以用质谱法区分，故B正确；87Sr的中子数为87－38＝49，86Sr的中子数为86－38＝48，故C正确；由题意可知，38Sr（锶）的87Sr、86Sr稳定同位素在同一地域土壤中 eq \f(87Sr,86Sr)值不变，故D正确；故选A。 1．能层、能级与原子轨道 (1)能层(n)：在多电子原子中，核外电子的________是不同的，按照电子的________差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N……表示，能量依次升高。 (2)能级：同一能层里电子的________也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用__________等表示。同一能层里，各能级的能量按__________的顺序依次升高，即________________________。 (3)原子轨道：电子云轮廓图给出了电子__________________的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。s电子的原子轨道呈________，p电子的原子轨道呈______________________。 (4)能层、能级与原子轨道之间的数目关系 能层(n) 能级 最多容纳电子数 序数 符号 符号 原子轨道数 各能级 各能层 一 K 1s 1 2 2 二 L 2s 1 2 8 2p 3 6 三 M 3s 1 2 18 3p 3 6 3d 5 10 四 N 4s 1 2 4p 3 6 4d 5 10 4f 7 14 32 … … … … … … n … … … … [注意]　原子轨道数与能层序数(n)的关系为原子轨道数目＝n2，每个轨道能容纳2个电子，故每一能层最多可容纳的电子数是________。 (5)原子轨道的能量关系 ①相同能层上原子轨道能量的高低：ns＜np＜nd＜nf。 ②形状相同的原子轨道能量的高低：1s＜2s＜3s＜4s…… ③同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等，如npx、npy、npz轨道的能量相等。 2．基态原子的核外电子排布 (1)能量最低原理 电子优先占据__________的轨道，然后依次进入____________的轨道，使整个原子的能量处于________状态。电子进入各能级的顺序如构造原理示意图所示： (2)泡利原理 在一个原子轨道中，最多只能容纳______个电子，而且它们的____________相反。如2s轨道上的电子排布为，不能表示为。 (3)洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先____________________，而且自旋状态________。如2p3的电子排布为，不能表示为 或 。 [注意]　洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。 (4)核外电子排布的表示方法 ①核外电子排布式 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。在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，不能按填充顺序写，如Cu原子的核外电子排布式为________________________________，其简化电子排布式为________________，而不能写成[Ar]4s13d10。 ②电子排布图 用方框表示原子轨道，用“↑”或“↓”表示自旋状态不同的电子，按电子在轨道中的排布情况书写。如S原子的电子排布图为 _____________________________________ 3．基态、激发态及光谱示意图 1．能层与能级中的数量关系 (1)一至七能层的符号分别为K、L、M、N、O、P、Q，各能层容纳的最多电子数为2n2。 (2)s、p、d、f能级中最多容纳的电子数分别为2、6、10、14。 (3)能级数等于能层序数，英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数相同。 2．能层、能级、原子轨道 能层 能级 原子轨道数 原子轨道名称 电子云轮廓图形状 K 1s 1 1s 球形 L 2s、2p 1、3 2s、2px 2py、2pz 球形哑铃形 M 3s、3p、3d 1、3、5 3s、3px、3py、3pz…… 球形哑铃形…… …… …… …… …… …… 3．能层和能级中的能量关系 4．电子排布式的书写方法 (1)简单原子：按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。 (2)复杂原子：先按构造原理从低到高排列，然后将同能层的能级移到一起。 (3)特殊原子：当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。如24Cr： (4)离子的电子排布式。 ①判断该原子变成离子时会得到或失去的电子数。 ②原子失去电子时，总是从能量高的能级失去电子，即失去电子的顺序是由外向里。一般来说，主族元素只失去它们的最外层电子，而副族和第Ⅷ族元素可能还会进一步向里失去内层电子。 ③原子得到电子而形成阴离子，则得到的电子填充在最外一个能层的某一个能级上。如Cl－的电子排布式为1s22s22p63s23p6(得到的电子填充在最外面的3p能级上)。 5．核外电子排布式的书写注意事项 (1)在写基态原子的电子排布式时，常出现以下错误： (2)当出现d轨道时虽然电子按，ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，即将能层低的能级写在前，而不能按填充顺序写，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2。 (3)注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、价电子排布式的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；价电子排布式：3d104s1。 （2023·全国甲卷）W、X、Y、Z为短周期主族元素，原子序数依次增大，最外层电子数之和为19。Y的最外层电子数与其K层电子数相等，WX2是形成酸雨的物质之一。下列说法正确的是(　　) A.原子半径：X>W B．简单氢化物的沸点：X<Z C．Y与X可形成离子化合物 D．Z的最高价含氧酸是弱酸 解析：元素辨析：WX2是形成酸雨的物质之一，WX2为NO2或SO2，W的原子序数比X的小，故W是N、X是O；Y的最外层电子数与其K层电子数相等，Y的原子序数比O的大，则Y的原子结构示意图为 ，Y是Mg；又四种元素的最外层电子数之和为19，则Z的最外层电子数是6，结合原子序数关系知Y为S。 同周期主族元素从左到右原子半径依次减小，即r(O)<r(N)，A错误；H2O分子间形成了氢键，故H2O的沸点比H2S的沸点高，B错误；MgO为离子化合物，C正确；H2SO4是强酸，D错误。 （2024·湖北卷）主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大，X、Y的价电子数相等，Z的价电子所在能层有16个轨道，4种元素形成的化合物如图。下列说法正确的是(　　) A．电负性：W>Y B．酸性：W2YX3>W2YX4 C．基态原子的未成对电子数：W>X D．氧化物溶于水所得溶液的pH：Z>Y 解析：电负性：H<S，A错误；H2SO3为弱酸，故酸性：H2SO3<H2SO4，B错误；基态H原子中未成对电子数为1，基态O原子中未成对电子数为2，故C错误；K的氧化物溶于水可产生KOH，溶液pH>7，S的氧化物溶于水生成H2SO3或H2SO4，溶液pH<7，故D正确。 $$