专题2 第一单元 第2课时 原子核外电子的排布-【优化探究】2025-2026学年新教材高中化学选择性必修2同步导学案配套PPT课件（苏教版）

第一单元　原子核外电子的运动 第2课时　原子核外电子的排布 优化探究 专题2　原子结构与元素性质 [课程标准要求]　1.知道原子核外电子排布的轨道能量顺序(构造原理)。2.熟知原子核外电子排布的能量最低原理、泡利不相容原理及洪特规则。3.能用电子排布式和轨道表示式表征1~36号元素基态原子的核外电子排布。 任务一　原子核外电子的排布原理 任务二　原子核外电子排布的表示方法 课时作业　巩固提升 任务三　光谱与光谱分析 任务一　原子核外电子的排布原理 1.构造原理 电子是按一定顺序填充的,填满一个能级之后再填下一个能级,这种规律称为构造原理。 2.构造原理的三大内容 (1)能量最低原理 原子核外电子先占据　　　　的轨道,然后依次进入　　　　　的轨道,这样使整个原子处于能量最低的状态。电子填充轨道的顺序如图:  能量低　 能量较高 (2)泡利不相容原理 每个原子轨道最多容纳　　　自旋状态　　　的电子。s、p、d、f轨道的原子轨道数分别为1、3、5、7个,分别最多能容纳　、　　、　　、 　　个电子。  (3)洪特规则 原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时,电子尽可能分占在 　　的原子轨道上,且自旋状态　　　,这样整个原子的能量　　　。  两个　 不同 2 6　 10　 14 不同 相同 最低 特别提醒　对于同一个能级,当电子排布为全充满、半充满或全空时,是比较稳定的,又称洪特规则特例。 1.电子排布式的书写顺序=电子排布顺序吗?为什么? 提示:电子排布式的书写顺序≠电子排布顺序。因为电子进入能级的顺序是按构造原理中能级的能量递增的顺序,而电子排布式的书写规则是按电子层的顺序,电子层中的能级按s、p、d、f的顺序排布。 2.为什么基态K和Ca的外围电子排布是4s1和4s2,而不是3d1和3d2。 提示:根据构造原理,3d轨道的能量大于4s轨道的能量,所以依据能量最低原理,电子填入能量低的原子轨道可使整个原子的能量最低。 3.(1)铬原子的核外电子排布式是[Ar]3d54s1还是[Ar]3d44s2?为什么? 提示:是[Ar]3d54s1,因为3d、4s轨道均为半充满结构,更稳定。 (2)铜原子的核外电子排布式是[Ar]3d104s1还是[Ar]3d94s2?为什么? 提示:是[Ar]3d104s1,因为3d轨道全充满,4s轨道半充满,更稳定。 1.下列有关碳原子的轨道表示式中,能量最低的是(　　) D 根据洪特规则,原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时,电子尽可能分占在不同的原子轨道上,且自旋状态相同,这样整个原子的能量最低。A中2p轨道上两个电子挤在同一个轨道上,B、C中两个轨道上电子的自旋状态相反,均与洪特规则相违背,只有D中的排布符合洪特规则,能量最低。 解析: 2.写出15P、25Mn的轨道表示式,并按要求填空。 15P:　 ,  有　　　　个电子对,有　　　　个单电子。  25Mn:　 ,  有　　　　种空间运动状态,有　　　　个单电子,属于半充满状态。  6 3 答案: 3.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 ⑥C: ①④⑤　 ②　 ③　 ⑥ 根据核外电子排布规律知,②中错误在于电子排满2s轨道后应排2p轨道,而不是3p轨道,正确的应为1s22s22p6;③中没有遵循洪特规则——原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时,电子尽可能分占在不同的原子 轨道上,且自旋状态相同,正确的应为 ; ⑥违反泡利不相容原理,正确的应为 。 任务二　原子核外电子排布的表示方法 1.电子排布式 (1)概念:将轨道上所排布的电子数标注在该轨道符号右上角,并按照电子层从左到右的顺序排列的式子。 (2)表示方法:基态Li原子的电子排布式为　　　　　,Al原子的电子排布式为　　　　　　　　。  1s22s1　 1s22s22p63s23p1 ①简化电子排布式 为了避免电子排布式书写过繁,可以把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成“原子实”,以稀有气体的元素符号外加方括号表示,得到简化的电子排布式。如基态硫原子的简化电子排布式为　　　　　　。  ②外围电子排布式 在简化的电子排布式中,省去方括号与稀有气体的元素符号后剩下的部分称为外围电子排布式。基态硫原子的外围电子排布式为　　　　。  [Ne]3s23p4 3s23p4 2.轨道表示式 (1)概念:将每一个原子轨道用一个方框表示,在方框内标明基态原子核外电子分布的式子。 (2)表示方法:以铝原子为例,轨道表示式中各符号、数字的意义如图所示。 3.原子结构示意图 圆圈内数字表示质子数,弧线表示电子层,弧线内数字表示该电子层中的电子数。如: 1.电子排布式和轨道表示式一样能反应核外电子的具体运动状态吗? 提示:电子排布式能够表示出每一个能级上的电子排布情况,轨道表示式除了能够表示出在每一个能级上电子的排布情况,还能表示出电子在该能级的原子轨道上的排布情况,因此比电子排布式更加具体形象。 2.电子排布式的书写顺序与核外电子进入轨道的顺序相同吗? 提示:电子排布式的书写顺序与核外电子进入轨道的顺序不同。电子排布式的书写顺序为按电子层由里到外和s、p、d、f的顺序,而核外电子进入轨道的顺序是按照基态原子在原子轨道上的排布顺序即1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s…… 1.下列关于钠元素的几种表达式错误的是(　　) A.Na+的轨道表示式: B.Na+的结构示意图: C.Na的电子排布式:1s22s22p63s1 D.Na的简化电子排布式:[Na]3s1 D Na的简化电子排布式为[Ne]3s1。即上一周期的稀有气体(元素符号)+该原子的外围电子排布式。 2.写出下列粒子的电子排布式或轨道表示式。 (1)电子排布式 ①17Cl:　　　 　 　 　　　;②Ca2+:　　　 　　;  ③22Ti:　　　　 　　 　 　　　　;④Al3+:　 　。  (2)轨道表示式 ①O2-的轨道表示:　 ;  ②F的外围电子轨道表示式:　 。  (3)Al、C的外围电子排布式:　　　　　　　、　　　　　　　　。  1s22s22p63s23p5{或[Ne]3s23p5} 1s22s22p63s23p6 1s22s22p63s23p63d24s2{或[Ar]3d24s2} 1s22s22p6 3s23p1　 2s22p2 熟悉前36号元素,尤其是前18号元素的核外电子排布规律,能熟练表示基态原子或离子的电子排布式、外围电子排布式、轨道表示式等。注意两个问题,一是E(3d)>E(4s),但最终的电子排布式按电子层的顺序写;二是注意特殊元素,如Cu、Cr等。 任务三　光谱与光谱分析 1.基态原子与激发态原子 (1)基态原子:处于　　　　　状态的原子。  (2)激发态原子:基态原子　　　能量后,电子从能量较低的轨道跃迁到 　　　　　的轨道上,变为激发态原子。  最低能量 吸收 能量较高 2.光谱 光谱的成因及分类 吸收 发射 3.光谱分析 在现代化学中,人们可通过原子　　　　光谱或　　　光谱来检测元素,称为光谱分析。  发射　 吸收 1.许多金属元素都可以发生焰色反应,焰色反应的形成原因是什么?焰色反应属于物理变化还是化学变化? 提示:电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时,将能量以光的形式释放出来。焰色反应属于物理变化。 2.金属元素的焰色反应属于吸收光谱还是发射光谱? 提示:光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一,焰色反应属于发射光谱。 1.下列关于同一种原子的基态和激发态的说法正确的是(　　) A.基态时的能量比激发态时高 B.激发态时比较稳定 C.由基态转化为激发态过程中吸收能量 D.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 C 处于最低能量状态的原子叫做基态原子,基态时的能量比激发态时低,A项错误;基态时的能量低、稳定,激发态时能量高、不稳定,B项错误;基态转化为激发态是由低能量状态转化成高能量状态,转化过程中要吸收能量,C项正确;电子由基态跃迁到激发态需要吸收能量,由激发态跃迁到基态释放能量。电子由激发态跃迁到基态时会得到原子发射光谱,电子由基态跃迁到激发态吸收光子,获得能量,得到原子吸收光谱,D项错误。 2.对充有氖气的霓虹灯管通电,灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是(　　) A.电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 B.电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线 C.氖原子获得电子后转变成发出红光的物质 D.在电流的作用下,氖原子与构成灯管的物质发生反应 A 解答该题的关键是明确基态原子与激发态原子的相互转化及其转化过程中的能量变化及现象。在电流作用下,基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高能级,变为激发态原子,这一过程要吸收能量,不会发出红色光;而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时,将释放能量,从而产生红光,故A项正确。 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 [对点训练] 题组一　构造原理与电子排布式 1.下列变化需要吸收能量的是(　　) A.1s22s22p63s1→1s22s22p6 B.3s23p5→3s23p6 C.2px→2pz D.2H→H2 9 10 11 12 13 14 A 15 A项表示3s能级上失去1个电子,失去电子需要吸收能量,正确;B项表示3p能级上得到1个电子,为放出能量的变化,错误;C项,p能级的3个轨道px、py、pz能量相同,错误;D项表示2个氢原子结合为H2分子的过程,是放热过程,错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 2.下列基态原子与离子的电子排布式错误的是(　　) A.K:1s22s22p63s23p64s1 B.F-:1s22s22p6 C.Fe:1s22s22p63s23p63d54s2 D.Kr:1s22s22p63s23p63d104s24p6 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 C 15 题中基态K、F-和Kr的核外电子排布都符合构造原理,为能量最低状态,而基态Fe的核外电子排布式应为1s22s22p63s23p63d64s2,电子数目不正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 3.下列电子排布式表示的是基态原子核外电子排布的是(　　) A.1s22s22p63s13p3 B.1s22s22p63s23p63d104s14p1 C.1s22s22p63s23p63d24s2 D.1s22s22p63s23p63d104s14p2 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 C 15 A项,Si原子的核外电子数为14,其基态的电子排布式为1s22s22p63s23p2,错误;B项,Zn原子的核外电子数为30,其基态的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,错误;C项,Ti原子的核外电子数为22,其基态的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,正确;D项,Ga原子的核外电子数为31,其基态的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1,错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 4.某原子电子排布式为ns2np7,它违背了(　　) A.泡利不相容原理 B.能量最低原理 C.洪特规则 D.洪特规则特例 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 A 15 泡利不相容原理:每个原子轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子。p轨道只有3个原子轨道,最多只能容纳6个电子,故电子排布式ns2np7违背了泡利不相容原理。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 题组二　轨道表示式 5.已知锰的核电荷数为25,以下是一些同学绘制的基态锰原子外围电子的轨道表示式,其中最能准确表示基态锰原子外围电子运动状态的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 D 15 根据洪特规则知,电子在能量相同的各个轨道上排布时,应尽可能分占不同的轨道且自旋状态相同,故排除A、C两项;根据泡利不相容原理知,一个原子轨道最多容纳2个电子,且自旋状态不同,故排除B项。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 6.下列轨道表示式能表示基态硫原子最外层结构的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 D 15 基态硫原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,外围电子排布式为3s23p4,根据泡利不相容原理,3s轨道的2个电子自旋状态相反;根据洪特规则,3p轨道的4个电子中3个电子先分占3个p轨道,且自旋状态相同,第4个电子再填充到其中一个3p轨道,与原来填充的电子自旋状态相反,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 7.下列原子的外围电子的轨道表示式正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 B 15 A项,当轨道中均只有一个电子时,电子的自旋状态应相同,氧原子的外围电子的轨道表示式应为 ,错误;C项,原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时,电子尽可能分占在不同的原子轨道上,且自旋状态相同,硅原子的外围电子的轨道表示式为 ,错误;D项,当原子核外电子排布在能量相等的原子轨道上形成全充满、半充满或全空结构时,原子体系更稳定,所以铬原子的外围电子的轨道表示式应为 ,错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 8.下列说法正确的是(　　) A.电子排布式为1s2的原子与电子排布式为1s22s2的原子化学性质相似 B.Fe3+的最外层电子排布式为3s23p63d5 C.基态铜原子最外层电子的轨道表示式为 D.基态碳原子最外层电子的轨道表示式为 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 B 15 电子排布式为1s2的原子是He,电子排布式为1s22s2的原子为铍(Be),He是稀有气体元素,Be是金属元素,化学性质不相似,故A错误;基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,失去电子时先失最外层的,再失次外层的,失去3个电子变成Fe3+时,最外层电子排布式为3s23p63d5,故B正确;基态 铜原子最外层电子的轨道表示式为 ,故C错误;基态碳原子的2s轨道 比2p轨道能量低,先填满2s再填2p,即 ,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 题组三　光谱与光谱分析 9.电子由3d能级跃迁至4p能级时,可通过光谱仪直接摄取(　　) A.电子的运动轨迹图像 B.原子的吸收光谱 C.电子体积大小的图像 D.原子的发射光谱 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 B 15 E(3d)<E(4p),故电子由3d能级跃迁至4p能级时,吸收能量,形成吸收光谱。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 10.氯化钠在灼烧过程中,发出黄色的光,下列对此现象的描述正确的是 (　　) A.形成发射光谱,物理变化 B.形成发射光谱,化学变化 C.形成吸收光谱,物理变化 D.形成吸收光谱,化学变化 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 A 15 氯化钠在灼烧时,电子吸收能量由能量较低的轨道向能量较高的轨道跃迁,电子再从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,多余的能量以光的形式释放出来,发出黄色的光,形成的是发射光谱,该过程是物理变化。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 [综合强化] 11.下列离子中外层d轨道处于半充满状态的是(　　) A.Cr3+　　　　　　　 B.Cu+ C.Co3+ D.Fe3+ 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 15 Cr3+的外围电子排布式为3d3,d轨道不是半充满状态,故A不符合题意;Cu+的外围电子排布式为3d10,d轨道处于全充满状态,故B不符合题意;Co3+的外围电子排布式为3d6,d轨道不是半充满状态,故C不符合题意;Fe3+的外围电子排布式为3d5,d轨道处于半充满状态,故D符合题意。 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 12.具有如下电子层结构的原子,其相应元素一定属于同一主族的是 (　　) A.3p轨道上有2个未成对电子的原子和4p轨道上有2个未成对电子的原子 B.3p轨道上只有1个空轨道的原子和4p轨道上只有1个空轨道的原子 C.最外层电子排布式为1s2的原子和最外层电子排布式为2s22p6的原子 D.最外层电子排布式为1s2的原子和最外层电子排布式为2s2的原子 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 15 p轨道有3个原子轨道,最多可以容纳6个电子,根据泡利不相容原理和洪特规则,当p轨道上有2个电子或4个电子时,p轨道上均有2个未成对电子,所以可能是ⅣA族元素,也可能是ⅥA族元素,故A不符合题意;p轨道上只有1个空轨道,说明另外两个轨道各容纳了1个电子,加上s轨道上的2个电子,最外层是4个电子,属于ⅣA族元素,故B符合题意;最外层电子排布式分别为1s2和2s22p6的原子,二者都是稀有气体元素,属于同族,但不属于主族元素,故C不符合题意;最外层电子排布式为1s2的原子为He,位于0族,而最外层电子排布式为2s2的原子是Be,位于ⅡA族,故D不符合题意。 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 13.下列各组表述中,两个微粒一定不属于同种元素原子的是(　　) A.3p轨道有一个空轨道的基态原子和电子排布式为1s22s22p63s23p2的原子 B.M层全充满而N层为4s2的原子和电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2的原子 C.最外层电子数是核外电子总数的原子和外围电子排布式为4s24p5的原子 D.2p轨道有一个未成对电子的基态原子和外围电子排布式为2s22p5的原子 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 15 3p轨道有一个空轨道,说明3p轨道上有2个电子,外围电子排布式为3s23p2,两微粒相同,A项不符合题意;M层全充满而N层为4s2,M层上有d轨道,M层电子排布式为3s23p63d10,是锌原子,外围电子排布式为3d64s2的原子是铁原子,B项符合题意;外围电子排布式为4s24p5,则3d上已排满10个电子,原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,最外层电子数是核外电子总数的原子,最外层电子数为7,核外电子总数为35时合理,其电子排布式也是1s22s22p63s23p63d104s24p5,二者是同种元素的原子,C项不符合题意;2p轨道有一个未成对电子,可以是2p1,也可以是2p5,因此二者可能属于同种元素的原子,D项不符合题意。 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 14.如果在p能级上有3个电子,则它们应排布为(轨道表示式)　　 　　,而不能排布为  ,因为这违背了　　　　　 　　　　,也不能排布为  ,因为这违背了　　　 　。如果p能级上有4个电子,有人认为可以排布为  ,你认为是否正确,并说明理由___________   　。  11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 泡利不相容原理和洪特规则　 15 洪特规则 因为p能级上只有3个轨道 不正确, 若p能级上有3个电子,则它们应排布为 ,不能排布为 ,因为这违背了泡利不相容原理和洪特规则;也不能排布为 ,因为这违背了洪特规则;若p能级上有4个电子,则排布为 ,因为p能级上只有3个轨道。 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 15.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是同周期除稀有气体 外半径最大的元素,C最外层有三个未成对电子,E的外围电子排布式为3d64s2。回答下列问题: 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 (1)A为　　　　(写出元素符号,下同),其基态原子的电子排布式是　 　　 。  (2)B为　　　,简化电子排布式是　 。  (3)C为　　,外围电子排布式是　 。  (4)D为　　　,轨道表示式是　 。  (5)E为　　　,原子结构示意图是　 。  11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 Si　 1s22s22p63s23p2 Na　 [Ne]3s1 P　 3s23p3 N Fe 由题意可知,A为Si,B为Na,C为P,则D为N,E为Fe。这五种元素基态原子的电子排布式分别为A:1s22s22p63s23p2,B:1s22s22p63s1,C:1s22s22p63s23p3,D:1s22s22p3, E:1s22s22p63s23p63d64s2。 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 $$