1.1.2 构造原理与电子排布式 电子云与原子轨道 （课件）-【步步高】2023-2024学年高二化学选择性必修2 （人教版2019）

第一章　第一节 第2课时　构造原理与电子排布式　 电子云与原子轨道 1.结合构造原理形成核外电子排布式书写的思维模型，并根据思维模型熟练书 写1～36号元素的电子排布式。 2.通过对原子轨道和电子云的学习，全面了解核外电子运动状态的描述方法。 核心素养 发展目标 一、构造原理与电子排布式 二、电子云与原子轨道 课时对点练 内容索引 构造原理与电子排布式 一 1.构造原理 (1)含义 以 事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入 的顺序称为构造原理。 (2)示意图 光谱学 能级 能层 能级 2.电子排布式 (1)含义 按能量由低到高的顺序写出各能级符号及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。 (2)表示方法 以Al原子的电子排布式为例，各符号、 数字的意义如图所示： 能级上的电子数 能层 能级 (3)基态原子电子排布式的书写方法——“三步法” 第一步：按照构造原理写出电子填入能级的顺序：________________ _______________→5s→4d→5p→6s…… 第二步：根据各能级容纳的电子数填充电子。 第三步：去掉空能级，并按照能层顺序排列。 1s→2s→2p→3s→ 3p→4s→3d→4p (4)简化电子排布式 将电子排布式中的内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加方括号来表示而得到的式子称为简化电子排布式。 如氮、钠、钙的简化电子排布式分别为 、 、 。 [He]2s22p3 [Ne]3s1 [Ar]4s2 1.根据构造原理，试比较下列能级的能量高低(填“＞”或“＜”)。 ①2p______3p______4p ②5s______5p______5d ③6s______4f______5d______6p 深度思考 ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ (1)从构造原理示意图可以看出，从第三能层开始，不同能层的能级出现“能级交错”现象：随核电荷数的递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→3d→4s的顺序填充的。 (2)一般规律，能量：ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np，在书写基态原子的电子排布式时，仍按能层顺序书写。 特别提醒 2.根据构造原理，写出下列基态原子的核外电子排布式和简化电子排布式。 (1)8O：_______________________； (2)14Si：_________________________； (3)18Ar：_________________________； (4)19K：_________________________； (5)21Sc：______________________________； (6)26Fe：______________________________。 深度思考 1s22s22p4、[He]2s22p4 1s22s22p63s23p2、[Ne]3s23p2 1s22s22p63s23p6、[Ne]3s23p6 1s22s22p63s23p64s1、[Ar]4s1 1s22s22p63s23p63d14s2、[Ar]3d14s2 1s22s22p63s23p63d64s2、[Ar]3d64s2 3.为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层(简称价层)。如：Ni的简化电子排布式为___________，价层电子排布为________，试写出下列原子的价层电子排布：13Al：________；32Ge：________；34Se：________。 深度思考 [Ar]3d84s2 3d84s2 3s23p1 4s24p2 4s24p4 4.写出24Cr、29Cu基态原子的核外电子排布式。它们的电子排布符合构造原理吗？ 提示　24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1,29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1 或[Ar]3d104s1；均不符合构造原理。 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。以Cu为例： 思维聚焦 应用体验 1.下列各基态原子或离子的电子排布式错误的是 A.Mg2＋　 1s22s22p6 B.Br　　 1s22s22p63s23p63d104s24p5 C.O2－　 1s22s22p6 D.Cu　　 1s22s22p63s23p63d94s2 √ Mg的原子序数为12，基态Mg2＋的核外电子排布式为1s22s22p6，故A正确； 35号基态Br原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，故B正确； O原子核外有8个电子，基态O2－的核外电子排布式为1s22s22p6，故C正确； Cu原子的3d能级处于全充满状态时较稳定，因此核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，故D错误。 应用体验 2.某基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，下列说法不正确的是 A.该元素原子中共有25个电子 B.该元素原子核外有4个能层 C.该元素原子最外层共有2个电子 D.该元素原子M能层共有8个电子 √ 从电子排布式看，该原子最高能级为4s能级，故有4个能层，最外层有2个电子，B、C正确； 各能级的电子数之和为25，A正确； M能层电子排布为3s23p63d5，故该能层电子数为13，D错误。 应用体验 3.(1)基态B原子的电子排布式为________________________。 (2)基态N原子的价层电子排布为_________。 (3)Se原子的原子序数为____，其M层的电子排布为___________。 (4)Li3N晶体中氮以N3－形式存在，基态N3－的电子排布式为_________ ______________。 (5)基态镓(Ga)原子的电子排布式：________________________________。 (6)北京奥运会主体育场“鸟巢”使用了高强度、高性能的钒氮合金高新钢。基态钒原子的价层电子排布为________。 1s22s22p1(或[He]2s22p1) 2s22p3 34 3s23p63d10 1s22s22p6 (或[He]2s22p6) 1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1) 3d34s2 应用体验 4.按要求填空： (1)根据构造原理写出下列基态原子或离子的核外电子排布式。 ①A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半：_______________； ②B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：___________； ③基态Ni2＋、Fe3＋、S2－的电子排布式分别为_______________________、___________________________、__________________________。 (2)某元素的最外层电子排布是4s24p5，则其元素符号为_____。 1s22s22p63s23p2 1s22s22p1 1s22s22p63s23p63d8(或[Ar]3d8) 1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5) 1s22s22p63s23p6(或[Ne]3s23p6) Br 应用体验 (3)基态Ti2＋中，电子占据的最高的能层符号为_____，该能层有_____个能级。 (4)写出基态砷原子的电子排布式：______________，砷位于元素周期表中第_____周期第______族。 M 3 [Ar]3d104s24p3 四 ⅤA 返回 电子云与原子轨道 二 1.概率密度 1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在 上绕核运行。 量子力学指出，一定空间运动状态的电子在核外空间各处都可能出现，但出现的 不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝ (P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积)。 线性轨道 概率 2.电子云 (1)定义：处于一定 状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。 (2)含义：用单位体积内小点的疏密程度表示电子在原子核外出现的概率大小，小点越密，表示概率密度越大。 如氢原子的电子云图为 空间运动 (3)形状 球形 哑铃形 一 24 3.原子轨道 (1)概念：量子力学把电子在原子核外的一个 称为一个原子轨道。 (2)形状 ①s电子的原子轨道呈 形，能层序数越大，原子轨道的半径越 。 空间运动状态 球 大 ②p电子的原子轨道呈 形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 哑铃 (3)各能级所含有的原子轨道数目 能级符号 ns np nd nf 轨道数目 ___ ___ ___ ___ 1 3 5 7 1.s能级和p能级的原子轨道存在哪些方面的差异？ 深度思考 提示　轨道形状、数目、最多容纳电子数等不同。 2.不同能层中的s轨道和p轨道电子云轮廓图分别相同吗？能量分别相同吗？ 提示　电子云轮廓图相同(s轨道均为球形，p轨道均为哑铃形)；能量不同(能层序数越大，能量越高)。 3.基态原子的核外电子填充在6个轨道的元素有几种？填充在7个轨道中的元素有几种？ 深度思考 提示　s、p能级分别有1、3个原子轨道，按照构造原理，核外电子填充在6个轨道的元素为1s22s22p63s1(Na)和1s22s22p63s2(Mg)，共2种；填充在7个轨道中的元素只有1s22s22p63s23p1(Al)一种元素。 归纳总结 原子轨道与能层序数的关系 (1)不同能层的相同能级的原子轨道形状相同，只是半径不同。能层序数n越大，原子轨道的半径越大。如： (2)s能级只有1个原子轨道。p能级有3个原子轨道，它们互相垂直，分别用px、py、pz表示。在同一能层中px、py、pz的能量相同。 (3)在同一能层，原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数＝n2。 1.正误判断 (1)电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定轨道上高速旋转 (2)1s的电子云图中一个小点表示一个自由运动的电子 (3)2p、3p、4p能级的轨道数依次增多 (4)2px、2py、2pz轨道相互垂直，能量相等 × × 应用体验 × √ 应用体验 2.下列有关原子轨道和电子云的说法正确的是 A.s轨道呈球形，随能层序数的增加，s轨道数也增加 B.p轨道呈哑铃形，p轨道电子绕核做“∞”形运动 C.电子云是笼罩在原子核外的云雾 D.电子云图中小点的疏密程度表示电子在原子核外空间出现概率的大小 √ 任何能层的s能级都只有1个原子轨道，与能层序数的大小无关，故A错误； 电子在p轨道上绕核高速运动，不是做“∞”形运动，故B错误； 电子云不是笼罩在原子核外的云雾，是表示电子出现的概率，小点的疏密表示电子在核外空间出现的概率大小，故C错误、D正确。 应用体验 3.如图是s能级和p能级的原子轨道图，下列说法正确的是 A.s能级和p能级的原子轨道形状相同 B.每个p能级都有6个原子轨道 C.s能级的原子轨道半径与能层序数有关 D.钠原子的电子在11个原子轨道上高速运动 √ A项，s轨道为球形，p轨道为哑铃形，错误； B项，每个p能级有3个原子轨道，错误； C项，能层序数越小，s能级的原子轨道半径越小，正确； D项，钠原子的电子在6个原子轨道上高速运动，错误。 应用体验 4.元素X的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1。试回答下列各题： (1)电子排布式中的n＝____；原子中能量最高的是_____电子，其电子云在空间有_____________________方向，原子轨道呈______形。 (2)元素X的名称是_____。 2 2p 三种互相垂直的伸展 哑铃 氮 元素X的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，根据核外电子排布规律可知n＝2，则X是N。 返回 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 题组一　构造原理与电子排布式 1.按照构造原理，下列电子填入能级的顺序正确的是 A.1s、2p、3d、4s B.1s、2s、3s、2p C.2s、2p、3s、3p D.4p、3d、4s、3p √ 10 11 12 13 14 15 对点训练 由构造原理可知，A项中电子填入能级的正确顺序应为1s、2p、4s、3d，错误； B项中电子填入能级的正确顺序应为1s、2s、2p、3s，错误； D项中电子填入能级的正确顺序应为3p、4s、3d、4p，错误。 16 2.某微粒的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，下列关于该微粒的说法正确的是 A.它的质子数一定是18 B.它的原子和37Cl可能互为同位素 C.它的单质一定是强还原剂 D.可以确定该微粒为Ar 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 15 对点训练 此微粒核外共有18个电子，可能是原子，也可能是离子，若为离子，可能为Ca2＋、K＋、S2－、Cl－、P3－等。 16 3.某元素的基态原子的M能层p能级上有4个电子，下列有关该原子的叙述错误的是 A.该原子的N能层不含电子 B.该原子容易得到2个电子 C.该原子的L能层有8个电子 D.该原子的最外层上有4个电子 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 根据构造原理可知，该基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，则该原子的L能层有8个电子，N能层不含电子，最外层上有6个电子，容易得到2个电子，D项错误。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 4.下列元素基态原子的简化电子排布式中，前者一定是金属元素，后者一定是非金属元素的是 A.[Ne]3s23p2　 [Ne]3s2 B.[Ar]4s1　　 [Ne]3s23p4 C.[Ne]3s23p1　 [Ar]4s2 D.[He]2s22p4　 [Ne]3s23p5 √ 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 A项，两种元素分别为Si、Mg，Si为非金属元素，Mg为金属元素； B项，两种元素分别为K、S，符合题意； C项，两种元素分别为Al、Ca，均为金属元素； D项，两种元素分别为O、Cl，均为非金属元素。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 5.(2023·山东泰安高二检测)下列原子的电子排布式能表示基态原子的电子排布式的是 A.[Ne]3s13p3 B.[Ar]3d64s1 C.[Ar]3d64s2 D.[Ne]3s23p63d5 √ [Ne]3s13p3表示3s能级中一个电子跃迁到3p能级上，基态原子的电子排布式应为[Ne]3s23p2，故A错误； 电子先排满4s能级再排3d能级，应为[Ar]3d54s2，故B错误； 根据构造原理，电子应优先排布在4s能级上，故D错误。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 题组二　电子云与原子轨道 6.对于1s轨道电子云图，下列说法正确的是 A.小点表示电子，小点多的地方电子的密度大 B.1s轨道的电子云形状为圆形的面 C.电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转 D.1s轨道电子云图中点的疏密表示电子在某一位置出现的概率的大小 √ 电子云图中的小点不表示电子，而是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 7.符号3px所代表的含义是 A.px轨道上有3个电子 B.第三能层px轨道有3个伸展方向 C.px电子云有3个伸展方向 D.第三能层沿x轴方向伸展的p轨道 √ p能级有3个轨道，沿x、y、z轴三个不同的方向延伸，3px所代表的含义是第三能层沿x轴方向伸展的p轨道。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 8.下列有关原子轨道的叙述正确的是 A.氢原子的2s轨道能量较3p轨道高 B.能层n＝4的原子轨道最多可容纳16个电子 C.p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层序数的增加，p能级原子轨道数 也在增多 D.锂原子的2s与5s轨道皆为球形 √ 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 H原子的2s轨道能量低于3p轨道，A错误； 每个能层最多能容纳2n2个电子，所以能层n＝4的原子轨道最多可容纳32个电子，B错误； 所有的p能级都含有3个轨道，所以随着能层序数的增加，p能级原子轨道数不变，C错误； 所有的s轨道电子云轮廓图都是球形，所以锂原子的2s与5s轨道皆为球形，D正确。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 9.(2022·河南驻马店高二期中)下列说法正确的是 A.1s与2s轨道最多容纳的电子数不同 B.3p与2p的原子轨道都是哑铃形 C.p轨道电子能量一定比s轨道电子能量大 D.电子云表示的是电子在原子核外空间的运动轨道 √ 对点训练 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 每个能层最多容纳的电子数为2n2(n为能层序数)，s能级最多容纳的电子数是2，则1s、2s轨道最多容纳的电子数都是2，故A错误； 不同能层的p轨道的形状和数目相同，则3p轨道和2p轨道都呈哑铃形，故B正确； 电子能量与能层和能级有关，电子离核越远能量越高，则p轨道电子的能量不一定高于s轨道电子的能量，如2p小于3s，故C错误； 电子云表示电子在核外单位体积的空间出现的概率大小，电子在原子核外的运动是无规则的，则电子云不能表示电子在原子核外空间的运动轨道，故D错误。 对点训练 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 10.硫离子核外具有不同能量的电子有 A.16种 B.18种 C.2种 D.5种 √ 硫离子是由硫原子得到两个电子形成的，核外电子排布式为1s22s22p63s23p6， 不同能级上的电子具有不同的能量，所以核外有5种不同能量的电子。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 11.下列有关原子轨道的能量说法正确的是 A.多电子原子中，原子轨道的能量高低总是遵循ns＜np＜nd B.同一原子中，原子轨道的能量：4s<3p C.同一原子中，原子轨道形状相同的能级的能量一定相同 D.多电子原子中，每个能层上电子的能量一定不同 √ 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 同一原子中，不同能层s轨道形状相同，但能量不同，能层越大其能量越高，如E(1s)＜E(2s)，C错误； 同一能层的不同能级能量不同，且按s、p、d……规律依次增大，每个轨道中最多可以填充两个电子，这两个电子的能量完全相同，D错误。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 12.(2022·江西上饶高二检测)当硅原子的电子排布式由1s22s22p63s23p2→ 1s22s22p63s13p3时，下列说法正确的是 A.硅原子由基态转化为激发态，这一过程吸收能量 B.硅原子由基态转化为激发态，这一过程释放能量 C.硅原子处于激发态时的能量低于基态时的能量 D.转化后硅原子与磷原子的电子层结构相同，化学性质相似 √ 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 硅原子由基态转化为激发态，这一过程吸收能量，A项正确，B项错误； 激发态时的能量高于基态时的能量，C项错误； 转化后硅原子与磷原子电子层结构不相同，因为磷原子的最外层电子排布为3s23p3，化学性质也不相同，D项错误。 16 13.X、Y、Z三种元素的原子，其最外层电子排布分别为ns1、3s23p4和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式不可能的是 A.X2Y2Z3 B.X2YZ3 C.X2YZ4 D.XYZ3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 √ X2Y2Z3中Y的化合价为＋2价，S元素有＋2价，故A不符合题意； X2YZ3中Y的化合价为＋4价，S元素有＋4价，故B不符合题意； X2YZ4中Y的化合价为＋6价，S元素有＋6价，故C不符合题意； XYZ3中Y的化合价为＋5价，S元素不存在＋5价，故D符合题意。 16 14.下列有关说法正确的是 A.每个能层s能级的原子轨道的形状相同，能层序数越大，轨道半径越大， 电子能量越高 B.原子核外电子云是核外电子运动后留下的痕迹 C.教材中说“核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象 地称作电子云”，这说明原子核外电子云是实际存在的 D.每个能层都有p能级，p能级都有3个原子轨道 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 √ 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 电子云表示的是电子在核外某处出现的概率，不是电子运动后留下的痕迹，故B错误； 电子云是电子在核外运动的概率密度分布的形象化描述，实际不存在，故C错误； 第一能层没有p能级，故D错误。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15.完成下列各题。 (1)基态Zn原子核外电子排布式为________________________________。 (2)基态Fe2＋核外电子排布式为___________________________。 (3)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]__________。 (4)基态Se原子的核外电子排布式：_________________________________ ________。 15 综合强化 1s22s22p63s23p63d104s2(或[Ar]3d104s2) 1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6) 3d104s24p2 1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d10 4s24p4) 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16.A、B、C、D是四种短周期元素，E是过渡元素。A、B、C为同周期 元素，C、D为同主族元素。A元素原子的结构示意图为 ，B元 素原子是同周期除稀有气体元素原子外半径最大的元素原子，C元素原子的M层p能级上有3个电子，E元素原子的价层电子排布为3d64s2。回答下列问题： (1)A为____(填元素符号，下同)，其基态原子的电子排布式为__________ ____________________。 15 综合强化 Si 3s23p2(或[Ne]3s23p2) 1s22s22p6 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (2)B为______，其基态原子的简化电子排布式为__________。 (3)C为_____，其基态原子的价层电子排布为_________。 (4)D为_____。 (5)E为______，其原子结构示意图为_____________。 15 综合强化 Na [Ne]3s1 P 3s23p3 N Fe 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 A、B、C、D是四种短周期元素，A元素原子的结构示意图为 ， 则x＝2，故A为Si元素； A、B、C为同周期元素，即均处于第三周期，B元素原子是同周期除稀有气体元素原子外半径最大的元素原子，则B为Na元素； C元素原子M层p能级上有3个电子，则其价层电子排布为3s23p3，故C为P元素； 因C、D为同主族元素，故D为N元素； E是过渡元素，其原子的价层电子排布为3d64s2，故E为Fe元素。 返回 16 $$