第1章 第1节 第2课时 电子云与原子轨道 泡利原理、洪特规则、能量最低原理-【勤径学升】2024-2025学年高中化学选择性必修2同步练测（人教版2019）

高中化学·选择性必修2（人教版） B.氟的基态原子核外有9种不同能量的电子 (3)mCa的最高能层的电子排布式： C.电子排布式为[Ar]3d4s24p3的原子核电 荷数为33 (4)2sFe的简化电子排布式： D.C1的最外层电子排布式为1s22s22p3s23p (5)6Fe3+的电子排布式： 4.请根据构造原理，按要求写出下列基态原子 的核外电子排布式。 (6)As的简化电子排布式： (1)16S的电子排布式： 提示请完成《素能提升训练》训练（一） (2)1Na的次外层电子排布式： 第2课时 电子云与原子轨道 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 学习目标 核心素养 1.了解原子的运动状态特点。 1.宏观辨识与微观探析：通过认识原子结构及核外电子排布， 2.了解原子轨道以及电子云模型。 排识微观粒子运动状态不同于宏观物体运动状态。 3.了解泡利原理、洪特规则、能量最低原理， 2.证据推理与模型认知：结合原子核外电子排布规律及核外 并能据此确定基态原子的电子排布。 电子排布的原则，建立观点、证据和结论之间的逻辑关系。 自主学习探新知 渠前预可烈基落实 一、电子云与原子轨道 (2)形状 1.电子云 ①s电子的原子轨道呈 形，能层序 (1)电子运动的特点 数越大，原子轨道的半径越 量子力学指出，一定空间运动状态的电子并 O 不在玻尔假定的线性轨道上运行，而在核外 18 2s 空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可 ②p电子的原子轨道呈 形，能层序 以算出它们的概率密度分布。用P表示电 数越大，原子轨道的半径越大。 子在某处出现的 ,V表示该处的体 积，则P/V称为 ,用p表示。 (2)电子云的定义及轮廓图 处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间 (3)各能级所含有原子轨道数目 定义 的 分布的形象化描述 能级符号 ns p nd 用单位体积内小黑点的 表示电子在核 轨道数目 意义 外出现 的大小 这小试身手 轮 呈 ,只有一种空间伸展方向 1.(邯郸高二检测)符号3p,所代表的含义是 廓 ,有三种空间伸展方向，它们相互分 () 图 别垂直，分别相对于x、y、x轴对称 A.P,轨道上有3个电子 2.原子轨道 B.第三电子层p2轨道有3个伸展方向 (1)概念：量子力学把电子在原子核外的 C.p电子云有3个伸展方向 称为一个原子轨道。 D.第三电子层沿x轴方向伸展的p轨道 6 第一章原子结构与性质 二、核外电子排布规则与轨道表示式 :3.洪特规则：基态原子中，填入简并轨道的电子 1.泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳 总是先 ,且自旋 ,称为 个电子，它们的自旋 ,这个 原理称为泡利原理（也称泡利不相容原理）。 4.能量最低原理：在构建基态原子时，电子将尽 2.轨道表示式（又称电子排布图）：在轨道表示 可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原 式中，用 (也可用 )表示原 子的能量最低。 子轨道，能量相同的原子轨道（简并轨道）的 方框相连，箭头表示一种自旋状态的电子， 这小试身手 “个↓”称电子对，“个”或“↓”称单电子（或称未 2.某原子核外电子排布为sp',它违背了() 成对电子)。 A.泡利原理 B.能量最低原理 H: C.洪特规则 D.洪特规则特例 互动探究解疑难 要点归纳重难突破 要点一 电子云与原子轨道 。问题探究 (3)常把电子在原子核外空间出现的概率 1.电子云中每个小黑点表示电子吗？ P=90%的空间圈起来，即为电子云轮廓图。 2.s能级和p能级原子轨道的对比 能级 2.(1)s能级和p能级的原子轨道存在哪些方 轨道图形 面的差异？ (2)不同能层中的s轨道和p轨道电子云轮 轨道形状 球形 哑铃形 廓图分别相同吗？分别呈什么形状？ 轨道数目 3(空间相互垂直) 最多容纳 电子数 6 ①均以原子核为对称中心 相同点 ②原子轨道的平均半径分别随能层数增大 3.4f能级有7个轨道，则其电子云在空间中有 而增大，且形状相似 几种伸展方向？ 3.不同能层中的原子轨道 原子 原子轨 原子轨道的形状和取向 能层 能级 轨道数 道名称 形状 取向 。归纳总结 K Is 1 Is 球形 1.对电子云的说明 2s 2s 球形 (1)电子云表示电子在核外空间某处出现的 2p 3 2p,2p,、2p.哑铃形 相互垂直 概率，不代表电子的运动轨迹。 3s 1 3s 球形 M 3p 3 3p,、3p,.3p.哑铃形 相互垂直 (2)电子云中的小黑点是电子在原子核外出 3d 5 号0+440 号5+44 +4444 现的概率密度的形象描述，小黑点越密，表明 概率密度越大。 高中化学·选择性必修2（人教版） 说明：①同一能级不同轨道能量相同，如：： C.p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层序 3p、3p,、3p具有相同的能量，4p、4p,、4p 数的增加，p能级的原子轨道数也增多 则具有另外相同的能量。 D.与s能级原子轨道相同，p能级原子轨道 ②任意能层中，能级数等于能层序数()，原 子轨道总数为n2,如N层有4s、4p、4d、4f 的平均半径随能层序数的增大而增大 4个能级，16个原子轨道。 针对训练 典例剖析 1.下列说法正确的是 ( [例1]（四川绵阳一中月考）下列有关电子云 A.不同的原子轨道形状一定不相同 和原子轨道的说法正确的是 r B.p轨道呈哑铃形，因此P轨道上的电子运 A.原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子 核周围，故称电子云 动轨迹呈哑铃形 B.s能级的原子轨道呈球形，该原子轨道上 C.2p能级有3个p轨道 的电子只能在球壳内运动 D.氢原子的电子运动轨迹呈球形 要点二 核外电子排布规律与表示方法 问题探究 3.为什么基态K和Ca的价电子是4s3和4s2, 1.下列轨道表示式中，哪个是硼的基态原子？ 而不是3d和3d2? 为什么？ 1s 2s 2p A.个N个↑ 1s 2s 2p 口归纳总结 B.个个 一、基态原子核外电子排布规律 1.泡利原理 每个原子轨道最多只能容纳2个电子，而且 自旋状态相反（用“个￥”表示）。电子的自旋 ls 2s 只有两种状态：顺时针状态和逆时针状态。 2.为什么基态氮原子的轨道表示式是个灯个 2.洪特规则 2p 2s 2p (1)内容：基态原子中，填入简并轨道（同一能 个个，而不是个个个☐？ 级的不同轨道)的电子总是先单独分占（即优 先单独占据一个原子轨道)，且自旋平行（即 自旋状态相同)，这样使整个原子的能量 最低。 8 第一章原子结构与性质 (2)注意：洪特规则是针对电子填入简并轨道而 (5)根据洪特规则的特例，如2，Cr基态原子价电 言的，并不适用于电子填人能量不同的轨道。 3d 4s (3)特例：洪特规则特例：能量相同的原子轨道 子的轨道表示式为个个个个个 个 在全充满（如p°和d)、半充满（如p3和d)和 3d 4s 全空（如p°和d)状态时，体系的能量较低 (半充满)，易错写为个↑个个 原子较稳定。 典例剖割析 3.能量最低原理 [例2]下列说法或有关化学用语的表达错误 能量最低原理就是在不违背泡利不相容原理 的是 的前提下，核外电子总是先进人能量最低的 A.s轨道的电子云轮廓图呈球形，p轨道的 轨道，只有当能量最低的轨道占满后，电子才 电子云轮廓图呈哑铃形 依次进人能量较高的轨道，以使原子处于能量 最低的稳定状态，这样的状态是原子的基态。 B.24Cr的价层电子排布：3d4s 二、轨道表示式 C.电子排布式(3V):1s22s22p°3s23p3d违 1.轨道表示式（电子排布图）中各符号和数字的 反了洪特规则 意义 1s 2s 2p 违反了泡利原理 一+能层序数 D.t →能级符号 没有电子 2p 3p广 针对训练 M)W田的T力 为空轨道 ◆单电子 2.下列化学用语表示错误的是 ( +1个方框表示1个轨道 ·箭头表示！个地子及其自旅状态（用“十！” 表余2个自旋状态相反的字) 1s 2s 2p A.Na+的轨道表示式：个个个个女 2.书写原子轨道表示式的“五项要求” (1)一个方框（表示一个原子轨道，一个箭 BNa*的结构示意图：@》 头表示一个电子，其中，s轨道为☐，p轨道为 C.Na的电子排布式：1s22s22p3s ,d轨道为 D.Na的简化电子排布式：[Ne]3s (2)不同能级中的方框()要相互分开，同 川课堂小结川 /电子云：核外电子概率密度分布图 一能级中的方框()要相互连接。 电子云与 原子轨道原子轨道（空间运动状态）(：一球形 p一哑铃形 (3)整个原子的轨道表示式中各能级的排列 泡利原理：每轨道2电子，自旋相反 核外电子 顺序与相应的电子排布式一致。 洪特规则：优先占据不同轨道，自旋 核外 排布规则 相同能量最低原理 (4)当一个方框（☐）中有2个电子时，它们 电子 排布 电子排布式（原子的电子排布式 的自旋相反；当同一能级中的不同原子轨道 规则 核外电 价电子的电子排布式 子排布 轨道表示式（原子的轨道表示式 有多个单电子时，电子要分占不同的原子轨 (电子排布图)（价电子的轨道表示式 道且自旋平行。 9 高中化学·选择性必修2（人教版） 随堂巩固促应用 验证反馈迁移运用 1.(河北石家庄一中高二月考)某元素基态原子 D.镍元素基态原子3d能级上的成对电子对 4s轨道上有2个电子，则其基态原子价层电 数为2 子排布式不可能的是 ( 4.(晋中高二检测)根据相关物质结构理论，回 A.3d'4s B.3d4s2 答下列问题： C.3d4s2 D.3d4s2 (1)以下列出的是一些原子的2p能级和3d 2.(重庆一中高二期中)钛(T)是一种机械强度 能级中电子排布图及Sc的电子排布式。试 大、容易加工的耐高温金属，常用于制造合 判断，违反了泡利原理的是 ,违反了 金。下列有关Ti的化学用语中错误的是 洪特规则的是 ,违反了能量最低原 ( 理的是 ①个个个 A.原子结构示意图 ②个个个个 ③↑￥个↑个 B.简化电子排布式：[Ar]3d4s C.轨道表示式：回回四四回 ④个V个个V个V个 1s 2s 2p 3s 5(Sc)1s22s2p3s23p3d t四t☐四 (2)某种原子的结构示意图为④ 则 3p 3d 4s D.电子排布式：1s22s22p3s23p3d4s2 该原子的核电荷数x取值范围为 3.下列说法中不正确的是 (3)铁元素常见的离子有Fe2+和Fe+,稳定 A.基态Ge原子的价层电子的轨道表示式为 性Fe2+ (填“大于”或“小于”)Fe3+, 4s 4p 个个个 原因是 B.基态Ge原子有2个未成对电子 C.镍元素基态原子的简化电子排布式为 提示请完成《素能提升训练》训练（二） CAr]3d4s 第二节 原子结构与元素的性质 第1课时原子结构与元素周期表 学习目标 核心素养 1,进一步认识周期表中原子结构和位置、价态、元素数目等之问 1,宏观辨识与微观探析：通过认识原子结 的关系。 构及价电子排布，与元素在周期表中的 2.知道价电子层的含义。 位置之间的关系，形成“结构决定性质” 3.认识周期表中各区、周期、族元素的原子核外电子排布的 的观念。 规律。 2.证据推理与模型认知：通过原子价电子 4.知道周期表中各区、周期、族元素的原子结构和位置间的 排布特点与各区元素化学性质关系，建 关系。 立并运用模型解释现象的本质和规律。 10随堂巩固促应用 互动探究解疑难 【.D电子由较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发 要点一 态乃至基态时，主要以光的形式释放能量，通电后氨气 问题探究 发光、霓虹灯发光、燃放烟花等现象郁是电子发生跃迁 1.提示电子云中孤立的小黑点没有意义，小黑成的密度 释放能量形成的，钠与水剧烈反应与电子的跃迁无关 不同，代表电子出现的概率不同 故选D 2.提示 (1)轨道图形、形状，数目、最多容纳电子数等 2.C电子能量的高低主要由能层和能线决定。当能级 不同 相同时，能层越大，原子轨道能量越高，例如E.<E,< (2)相同。$轨道均为球形，p轨道均为哑铃形 E.,E<E<E:当能层相同时，能级越大，原子轨道 3.提示7种 能量越高，如E<E,<E:能级和能层都不相同时，根 典例剖析 据构造原理判断，如D项能量由低到高顺序为3p、4s、 [例1]解析]由于核外电子的概率密度分布看起来 3d、4p 像一片云雾，因而被形象地称作电子云，A项错误：原子 3.CMn的原子结构示意图应根据电子排布式进行书 轨道是电子在原子核外的一个空间运动状态，它表明电 子在这一区城内出现的概率大，在此区域外出现的概率 写，为 425 小，B项错误：p能级的原子轨道呈哑铃形，任一能层的 8132 ,A错误：氟的基态原子电子排布式 p能级都有3个原子轨道且相互垂直，C项错误：按2印 3…的烦序，电予的能量依次增高，电子在离核更远 为1s2s2p,只有3种不同能量的电子，B错误，电子排 的区城出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空 布式为[Ar]3d4s4p的原子核外电子数为33，故核 间扩展，原子轨道的平均半径逐渐增大，D项正确 电荷数也为33，C正确：C1的最外层电子排布式为 [答案」D 3s3p,D错误 针对训练 4.解析(1)S核外有16个电子，电子排布式为 L,CA.不同能级的原子轨道形软可以相同，如1s,2s能 1g2s2p3s3p或[Ne]3s3p 颇的原子轨道都是球形，只是半径不同，A错误：B.现在 (2),Na的核外电子排布式为1s2s2p3s.则次外层电 的技术无法测定电子在原子核外的运动轨迹，原子轨道 子排布式为2s2p 只是体现电子的运动状态，B错误：C.任何电子层的 (3)Ca的核外电子瓣布式为1s2s2p3s3p4s°，最高 Pp能就都有3个P轨道，C正确：D.根据B项分析，氢原 能层为N层，电子排布式为4s。 子s轨道呈球形，并不是电子运动轨迹呈球形，D错误 (4)Fe核外有26个电子，简化电予排布式为 要点二 [Ar3d 4s 问题探究 (5)mFe的核外电子排布式为[Ar]3d4s,失去3个电子后 L.提示A表示的是稠的基态原子：因为B中s轨道中的 形成Fe+,所以Fe+的电子排布式为1s2s2p3s3p3d 2个也子的自旋平行，违反了泡利原理 或[Ar]3d 2.提示基态意原子中，填入2p简并轨道的电子总是先 (6),As核外有33个电子，简化电子檐布式为[Ar34sp. 单独分占不同的原子轨道，且自旋平行，因此，2p轨道 答案(1)1s2s2p3s3p(或[Ne]3s3p) 的填充为个，↑☐违反了洪特规则。 (2)2s2p(3)4s(4)[Ar3d4s 3.提示3d轨道的能量比4s高，如果按照3d和3d的 (5)1s'2s'2p'3s3p'3d'(Ar]3d) 排布，违反了能量最低原理。 (6)[Ar 3d4s4p 典例剖析 「例2幻[解析]Cr原予核外有24个电子，根据构造原 第2课时 电子云与原子轨道泡利原理、 理书写，基态Cr的原子价层电子捧布：3d4s,故B正 洪特规则、能量最低原理 确：电于排布式(V):1s2s2p3s3p3d,违反了构造 18 2p 1中1s轨 自主学习探新知 原理，故C错误日tft☐ 一 道和2轨道中容钠自旋相同的电子，违反了泡利原理， 1.(1)概率概率密度 故D正确。 (2)概率密度硫密程度概率球形哑铃形 [答案]C 2.(1)一个空间运动状态(2)①球大②哑铃 针对训练 (3)1357 2.A轨道表示式用一个方框或圈图表示能线中的轨道， 小试身手 用“个”或“，”来区别自羲方向不同的电子，每个轨道最 1.D 多客纳2个电子，2个电子处于同一轨道内，且自旋方 1.2相反 向相反，所以Na的轨道表示式为↑个， 个 ,,↑↑☐ V,个.A错送 2.方框圆圈1s 1s 2s 2p 随堂巩固促应用 3.单独分占平行洪特规则 1,B基态原子的核外电子排布应遵循能量最低原理、泡 小试身手 利原理和洪特规则，据此分析判断。Cr的价层电子排 2.AD能级有三个原子轨道，根据泡利不相客原理，每个 布式应为3d4s',3d轨道处于半充满稳定状态，属于洪 原子轨道最多排2个电子，故p能级最多排6个电子， 特规则的特例，价层电子排布式不可能是3d4s,故 不可能排7个，故违背泡利原理。 选B。 2 2,CT的核电荷数为22，核外电子数也为22，共分布在日2，提示这一关系只对主族元素成立，对于部分过渡元素 不成立 3,提示过渡元素中的镧系和钢系元素不相同，在Ⅷ族中 四个电子层上，其原子结构示意图 部分元素的价电子排布也不相同。 典例剖析 [例1][解析]核外L层仅有2个电子的原子为B,核 确：根据构造原理，T的核外电子排布式为 外M层仅有2个电子的原子为Mg,Be与Mg均为第 1s22s2p3s3p3d4s°，简化电子非布式为[Ar]3d4s, ⅡA族元素，A特合题意：核外电子排有为1s的原子为 B、D正确：根据洪特规则可知，基态原子中填入简并轨 He,核外电子排布为1s2s的原子为Be,He与Be不是 道的电子总是先单独分占，且自旋平行，题给3d轨道电 同主族元素，B不符合题意：2p轨道只有1个未成对电 子自旋方向错误，C错误。 子的原子为B或F,3p轨道只有1个未成对电子的原子 3.D基态Ge原子的核外简化电子排布式为 为A!或CI,不一定为同一主族元素，C不符合题意：K Cū最外层均只有1个电子，它们不为同一主族元素，D [A]3d”4s4p,所以价层电子轨道表示式为↑， 不符合题意 [答案]A ☐有2个未成对电子，故AB均正确。镍元 针对训练 素基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d4s,3d能级 1.A因为Y元素原子的价电子排布中出现了p能级， 有5个简并轨道，按洪特规则，应有3个轨道上各填充2 故其s能级已经排满且只能为2个电子，则n一1=2， 个自旋方向相反的电子，制下2个电子占据两个轨道， ∥=3，即Y元素原子的外国电子排布为3s3p,A项错 且自旋方向相同，C正确，D错误 误，B项正确：Y为硫元素，X为氟元素，第2周期含非 4.解析(1)①个个↑，电子排布正确：②↑个1↑， 金属元素最多，C项正确：Z为种元素，其核外电子排布 违反了两电予在一个轨道内自旋状态相反的原理，即泡 式为1s2s2p3s3p3d4s4p,D项正确 利原理：⑧③↑·↑，违反了电子要优先单独占 要点二 问题探究 据一个轨道的原现，即洪特规则：①个个个↑↑ 1,提示可划分为s区、p区、d区、ds区、f区：d区，ds区 书写正确：⑤(Sc)1s2g2p3s3p3d,电子排布应 f区全是金属元素：5区唯一的一种非金属元素是氢。 3印排布完后先排4能级，未遵猫能量最低原理 2.提示该元素是Cu,位于ds区，s区（氢除外）、d区和 ds区的元素原子的最外层电子数为1一2个(Pd除外)， (2)某种原子的结构示意图为 若该原子的 在反应中易失去电子，故都是金属元素。 典例剖析 第三层为8个电子，则x=20,若第三层排满18个电子， [例][解析]H在s区：O、Ge在p区：Mn在d区： 则x=30。故答案为20≤x≤30. ☑n在ds区，表中五种元素位于4个不同的区，A说法错 (3)铁元素常见的离子有Fe*和Fe+,Fe+失去两个电 误：元★4为Z加，其基态原子的价电子排布式为3d4s, 子，3d能级有6个电子，Fe失去3个电子，3d能级半 最外层电子排布为4，与它具有相同最外层电子数的 满，更稳定，故稳定性Fe小于Fe。 元素可能处于ds区或s区，B说法错误：元素1,2,3的基 答案(1)②③⑤(2)20≤x≤30 态原子中，未成对电子数分别为1、2,5，比值为112：5， (3)小于Fe的价电子排布式为3d,Fe的价电子排 C说法错误；元素5为G代，核外电子排布式为 布式为3d,Fe+的3d能级为半满状态较稳定 1s22s2p3s3p3d”4s4p,则原子结构示意图为 第二节原子结构与元素的性质 32 ,D说法正确。 第1课时原子结构与元素周期表 [答案]D 针对训练 自主学习探新知 2,C元素周期表的8区不全部是金属元素，如氢元素为 非金属元素，故A错误；过渡元素处于元素周期表的d 1.(1)原子序数(2)原子序数（即原子核电荷数） 区、ds区和f区，侧元素周期表的d区仅包含部分过渡 2.(1)碱金属稀有气体snsp(2)元素的原子 元素，故B措误、C正确：ds区包括第IB族和第ⅡB族 核外电子排布(3)1s1ssp 元素，都是副族元素，故D错误。 小试身手 随堂巩固促应用 1.D 1.C该原子的原子序数小于36，第1A族元素基态原子 二 的最外层电子排布式为ns,A不符合题意：第川B族的 1.(1)电子层数7【As(2)18I Cr元素基态原子的最外层电子排布式为4s,B不持合 2.(1)最后填入电子 题意：原子序数小于36的第Ⅲ族的元素有Fe,Co,Ni, (3)右下方相似 它们基态原子的最外层电子排布式都为45，C符合题 小试身手 意：第IB族的Cu元素基态原子的最外层电子排布式 2.C 为4s,D不符合题意。 互动探究解疑难 2,DA中只能说明该元素的1层有8个电子，无法确定 要点一 其在周期表中的位置：某些非金属元素有多种化合价， 问题探究 十4价不一定是其最高化合价，无法确定：C中很据最 1提示只有主族元素的价电子才是最外层电子，过渡元 外层电子数只能确定族序数，无法确定周期数：D中可 素还包括部分内层电子。 确定该元素在第五周期第ⅢA族。 3