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-【创新教程】2024-2025学年高中化学选择性必修第二册五维课堂（人教版2019）

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 课标要点 核心素养 １．了解电子云轮廓图和核外电子运动的 状态 ２．能从原子的微观层面理解原子的组成、 结构等,能根据核外电子的排布规则熟 知核外电子排布的表示方法,并能根据 电子排布的轨道表示式、结构示意图等 推导出对应的原子或离子 １．宏观辨识与微观探析:通过认识原子核外电子云 和原子轨道,辨识微观粒子运动状态不同于宏观 物体运动状态 ２．证据推理与模型认知 (１)结合电子云轮廓和原子轨道形状,熟识s轨道和p 轨道模型 (２)结合原子核外电子排布规律及核外电子排布的 原则,建立观点、证据和结论之间的逻辑关系 [知识梳理] [知识点一]　电子云与原子轨道 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 １．电子运动的特点 现代量子力学指出,不可能像描述宏观物体 运动那样确定核外电子在某个时刻处于原 子核外空间何处,只能确定在原子核外各处 出现的　　　.用P表示电子在某处出现 的　　　,V 表示该处的体积,则P/V 称为 　　　　,用ρ表示. ２．电子云 电子云是处于一定空间运动状态的电子在 原子核外空间的　　　　分布的形象化描 述.小黑点越密,表示概率密度越大.由于 核外电子的　　　　分布看起来像一片云 雾,因而被形象地称作电子云. ３．原子轨道 (１)定义:电子在原子核外的　　　　　　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　　. ②除s电子云外,其他电子云轮廓图都不 是球形的.例如,p电子云轮廓图是呈　 　　状的. (３)各能级所含有原子轨道数目 能级符号 ns np nd nf 轨道数目 　　 　　 　　 　　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋[特别提醒]　原子轨道与能层序数的关系 (１)不同能层的同种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: 同一原子的s电子云轮廓图 (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,分别以px、py、pz 表示.在同一能层中px、py、pz 的能量相同. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰６􀅰 化学􀅰选择性必修二 [知识点二]　核外电子排布规则 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 １．泡利原理:在一个原子轨道里,最多只能容 纳　　个电子,而且它们的自旋　　　,这 个原理称为泡利原理. ２．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,填入简并轨道电子总是优 先　　　　,且自旋　　　. ３．能量最低原理:在构建基态原子时,电子将 尽可能地占据能量最低的原子轨道,使整个 原子的能量最低. [知识点三]　轨道表示式 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 在轨道表示式中,用　　　(也可用　　　) 表示原子轨道,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,“↑↓”称电子对,“↑”或“↓”称单 电子(或称未成对电子). C: 　; N: 　. [自我评价] １．[判一判] (对的在括号内打“√”,错的在括号内打 “×”) (１)电子云中的一个小黑点表示一个电子. (　　) (２)p能级中有３个原子轨道,且相互垂直. (　　) (３)２s的电子云比１s的电子云大,说明２s的 电子云中的电子比１s的多. (　　) (４)当电子排布在同一能级的不同轨道时,电 子总是先占满１个轨道,然后再占据其他 原子轨道. (　　) (５)氢原子电子云 的 一 个 小 黑 点 表 示 一 个 电子. (　　) (６)６C的电子排布式１s２２s２２p２x 违反了洪特 规则. (　　) (７)基态氮原子的轨道表示式为 (　　) ↑↓ １s ↑↓ ２s ↑↓ ↑ ２p 　 (８)某原子核外电子排布为ns２np７,它违背了 能量最低原理. (　 ) ２．[想一想] (１)同一原子的不同能层的s电子云半径是否 相同? 为什么? 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 (２)ns、np、nd、nf能级各有几个轨道? 能层序 数n与该层轨道数的关系是什么? 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 (３)d能级轨道呈梅花形,在空间坐标轴中形 状如下图: d能级共有几个轨道? 最早出现d能级的 是哪个能层? 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 ３．[练一练] 第二周期元素基态原子的轨道表示式如何 书写? Li: 　 Be: 　 B: 　 C: 　 N: 　 O: 　 F: 　 Ne: 　 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰７􀅰 第一章　原子结构与性质 　电子云与原子轨道 [情境素材] 电子云绘制可重叠电子出现的位置,把电子 在原子核外空间出现概率P＝９０％的空间 圈出来,即为电子云轮廓图. ◉[思考探究] (１)电子云图中的小点的含义是什么? 小点的 密度表示什么? 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 (２)电子在原子核外出现的概率有什么规律? 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 (３)不同能层的同种能级的原子轨道形状是否完 全相同? 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 [核心突破] 宏观物体的运动与微观电子的运动对比 １．宏观物体的运动有确定的运动轨迹,可以准 确测出其在某一时刻所处的位置及运行的 速度,描绘出其运动轨迹. ２．由于微观粒子质量小、运动空间小、运动速 度快,不能同时准确测出其位置与速度,所 以对于核外电子只能确定其在原子核外各 处出现的概率. (１)电子云图表示电子在核外空间出现概率密 度的相对大小.电子云图中小黑点密度越 大,表示电子出现的概率密度越大. (２)电子云图中的小点并不代表电子,小点的 数目也不代表电子真实出现的次数. (３)由氢原子的１s电子在原子核外 出现的概率密度分布图可知, 在离原子核越近的空间电子出 现的概率越大;电子云的外围形状具有不 规则性. (４)电子云图很难绘制,使用不方便,故常使用 电子云轮廓图. ◉[典例示范] [典例１]　下列有关电子云和原子轨道的说 法正确的是 (　　) 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 B．s能级的原子轨道呈球形,处在该轨道上 的电子只能在球壳内运动 C．与s电子原子轨道相同,p电子原子轨道 的平均半径也随能层的增大而增大 D．基态原子电子能量的高低顺序为E(１s) ＜E(２s)＜E(２px)＜E(２py)＜E(２pz) [尝试解答]　　　　　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 (１)同能层的不同能级能量s＜p＜d＜f; (２)不同能层相同能级的能量１s＜２s＜３s、 ２p＜３p＜４p,半径随能层增大而增大; (３)同能层同能级不同轨道能量相同２px ＝２py＝２pz. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰８􀅰 化学􀅰选择性必修二 ◉[学以致用] １．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,随电子层数的增加,s轨 道数也增加 B．p轨道呈哑铃形,p轨道电子绕“∞”形 运动 C．电子云是笼罩在原子核外的云雾 D．电子云图中点的疏密程度表示电子在原 子核外空间出现概率的大小 ２．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 　　核外电子排布规律和表示方法 [情境素材] １９２５年乌伦贝克和古兹 密特分析原子光谱的一 些实验结果,提出电子具 有内禀运动———自旋,并 且有与电子自旋相联系 的自旋磁矩.电子自旋 是量子效应,因为电子有１/２的自旋,所以 在外加磁场下能级二分.电子的自旋只有 一种状态,所谓的＋１/２和－１/２的自旋是 自旋在z轴方向上的投影. 根据泡利原理,每个原子轨道可容纳２个自 旋方向不同的电子. ◉[思考探究] (１)K、L、M、N能层分别有几个原子轨道? 与 能层数n的关系是什么? 每个能层能容纳 的电子数为什么是２n２? 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 (２)泡利原理和洪特规则有何区别? 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 (３)指出下列核外轨道表示式的书写分别违背 了什么原则? ①２p轨道上有３个电子的原子: ↑ ↓ ↑ ②２p轨 道 上 有２个 电 子 的 原 子:↑↓ 　 　 ③基态P原子:１s２２s２２p６３s２３p２x３p１z ④４s轨道上有２个电子的原子:↑↑ ⑤３d轨道上有８个电子的原子: ↑↓ ↑↓ ↓↑ 　 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 [核心突破] 核外电子排布的表示方法 原子(离 子)结构 示意图 含义 将每个能层上的电子总数 表示在原子核外的式子 实例 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰９􀅰 第一章　原子结构与性质 续表 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,这就是电子排布式 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 稀有气体原子结构的部分 以相应稀有气体元素符号 外加方括号表示 实例 K:[Ar]４s１ 价层电子 排布式 含义 主族元素的价层电子指最 外层电子,价层电子排布式 即最外层电子排布式 实例 Al:３s２３p１ 轨道 表示式 含义 每个方框代表一个原子轨 道,每个箭头代表一个电子 实例 Al↑↓ １s ↑↓ ２s ↑↓ ↑↓ ２p ↑↓ ↑↓ ３s ↑ 　 ３p 　 电子式 含义 化学中常在元素符号周围 用“􀅰”或“×”来表示元素 原子的最外层电子,相应的 式子叫做电子式 实例 􀅰P 􀅰 ‥ 􀅰　K􀅰　􀅰S ‥ ‥ 􀅰 ◉[典例示范] [典例２]　下列电子排布式或轨道表示式正 确的是 (　　) A．O的轨道表示式: 　 ↑↑ １s ↑↓ ２s ↑↓ ↑↓ ２p B．Ca的电子排布式:１s２２s２２p６３s２３p６３d２ C．N的轨道表示式: 　 ↑↑ １s ↑↑ ２s ↑ ↑ ２p ↑ D．Br－的电子排布式:[Ar]３d１０４s２４p６ 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋[思维建模] 解析核外电子排布题目需注意的几点: (１)注意观察电子排布是否符合构造原理. (２)注意分析电子排布是否符合泡利原理 和洪特规则. (３)不要忽略Cu、Cr等少数原子“半充满” 或“全充满”较稳定的特例. [尝试解答]　　　　　 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 ◉[学以致用] ３．下列各项叙述错误的是 (　　) A．如果硫原子轨道表示式为↑↓ １s ↑↓ ２s 　 ↑↓ ↑↓ ２p ↑↓ ↑↓ ３s ↑↓ ↑↓ ３p 　 , 则违反了泡利原理 B．如果２５号 Mn元素的基态电子排布式为 １s２２s２２p６３s２３p６３d７,则违反了能量最低 原理 C．氮原子的轨道表示式为 　 ↑↓ １s ↑↓ ２s ↑ ↑ ２p ↑ ,符合洪特规则 和泡利原理 D．泡利原理、洪特规则、构造原理都是对核 外电子排布满足能量最低的要求 ４．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:↑↓ １s ↑↓ ２s ↑↓ 　 ↑↓ ２p ↑↓ 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 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰０１􀅰 化学􀅰选择性必修二 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋[易错提醒]　书写轨道表示式时的“五”注意 (１)一个方框表示一个原子轨道,一个箭头表 示一个电子. (２)不同能级中的□要相互分开,同一能级中 的□要相互连接. (３)整个轨道表示式中各能级的排列顺序要 与相应的电子排布式一致. 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋(４)当□中有２个电子时,它们的自旋状态必 须相反. (５)洪特规则的特例:在能量相同的轨道(同 一能级)上的电子排布处于全充满、半充满和 全空状态时,具有较低的能量和较高的稳定 性.如２４Cr的价层电子排布式为３d５４s１(半 充满),易错写为３d４４s２. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 １．对原子核外的电子运动描述方法正确的是 (　　) A．根据一定的数据计算出它们某一时刻所 在的位置 B．用一定仪器测定或描述出它们的运动 轨道 C．核外电子的运动有确定的轨道 D．核外电子的运动根本不具有宏观物体运 动规律,只能用统计规律来描述 ２．下列说法中正确的是 (　　) A．１s电子云呈球形,表示电子绕原子核做 圆周运动 B．电子云图中的小黑点密度大,说明该原 子核外空间电子数目多 C．３d３ 表示３d能级有３个轨道 D．ns能级的原子轨道图可表示为 ３．下列化学用语的表达正确的是 (　　) A．原子核内有１０个中子的氧原子:１６８O B．氯原子的结构示意图: C．Fe３＋的最外层电子排布式:３s２３p６３d５ D．基态铜原子的价层电子轨道表示式: 　↑↓↑↓↑↓↑↓ ３d ↑ ↑ ４s ４．(双选)下列给出的基态原子的电子排布式, 其中正确的是 (　　) A．１１Na:１s２２s２２p７ B．４７Ag:１s２２s２２p６３s２３p６３d１０４s２４p６４d９５s２ C．２０Ca:１s２２s２２p６３s２３p６４s２ D．３５Br:[Ar]３d１０４s２４p５ ５．(１)金属铝质轻且有良好的防腐蚀性,在国 防工业中有非常重要的作用.铝原子核外 电子云有　　　　　种不同的伸展方向,有 　　　　种不同运动状态的电子. (２)基态铁原子有　　　　个未成对电子, 三价铁离子的电子排布式为 　. (３)２９Cu＋的价层电子排布式为　　　　. [课堂小结] 原子核外 电子排布 电子云 原子轨道 排布 规律→ 能量最低原理 泡利原理 洪特规则 表示 方法→ 电子排布式 电子排布图 原子结构简图 学习至此,请完成配套训练 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰１１􀅰 第一章　原子结构与性质 应为np能级.可见,解此类题,应从构造原理入手,判断出 能级的能量高低.电子在排布时应先进入能量低的能级,填 满后再进入能量高的能级.] ２．D　[每一能层包含的能级数目等于该能层的序数,故第四 能层包含s、p、d、f四个能级;每一能层所容纳的最多电子数 为２n２,故第四能层所容纳的最多电子数为２×４２＝３２个.] ３．D　[①Be:１s２２s１２p１ 是激发态,２s能量低于２p,故错误;② O:１s２２s２２p４ 符合能量最低原理,故正确;③He:１s１２s１ 是激 发态,１s能量低于２s,故错误;④Cl:１s２２s２２p６３s２３p５ 符合能 量最低原理,故正确.] ４．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.] ５．解析:(１)L层有８个电子,则 M 层有４个电子,故 A 为硅, (２)当次外层为 K层时,最外层电子数则为３,则 B为硼;当 次外层为 L层时,最外层电子数为１．５×８＝１２,违背了排布 规律,故不可能. (３)Ni的原子序数为２８,根据构造原理,基态 Ni原子的电子 排布式为１s２２s２２p６３s２３p６３d８４s２,故 Ni２＋ 的电子 排 布 式 为 １s２２s２２p６３s２３p６３d８;基 态 Fe 原 子 的 电 子 排 布 式 为 １s２２s２２p６３s２３p６３d６４s２,故 Fe３＋ 的 电 子 排 布 式 为 １s２２s２２p６３s２３p６３d５;氮原子序数为７,基态氮原子的电子排 布式为１s２２s２２p３,故 N３－ 的电子排布式为１s２２s２２p６. 答案:(１)１s２２s２２p６３s２３p２　(２)１s２２s２２p１ (３)[Ar]３d８　[Ar]３d５　１s２２s２２p６ 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 教材梳理􀅰探新知 知识梳理　知识点一 １．概率　概率　概率密度　２．概率密度　概率密度 ３．(１)一个空间运动状态　(２)球　大　哑铃　(３)１　３　５　７ 知识点二 １．２　相反　２．单独分占　平行 知识点三 方框　圆圈　 ↑↓ １s ↑↓ ２s ↑ ↑ ２p 　 ↑↓ １s ↑↓ ２s ↑ ↑ ２p ↑ 自我评价 １．(１)×　提示:小黑点的疏密表示概率密度大小. (２)√　提示:p能级中x、y、z三个原子轨道相互垂直. (３)×　(４)×　(５)×　(６)√ (７)×　提示:违背了洪特规则,２p轨道上的三个电子应分 占三个轨道且自旋方向相同. (８)×　提示:违背了泡利原理,每个轨道最多可容纳２个电 子,p轨道最多容纳６个电子. ２．(１)提示:同一原子能层越高,s电子云半径越大,是由于电 子能量越大,电子在离核更远的区域出现的概率越大,电子 云越向更大的空间扩散. (２)提示:ns、np、nd、nf能级各有１、３、５、７个轨道,n能层轨 道数＝n２. (３)提示:d能级有５个轨道,M 能层最早出现d能级. ３．↑↓ １s ↑ ２s 　 ↑↓ １s ↑↓ ２s 　 ↑↓ １s ↑↓ ２s ↑ 　 ２p 　 ↑↓ １s ↑↓ ２s ↑ ↑ ２p 　 　 ↑↓ １s ↑↓ ２s ↑ ↑ ２p ↑ ↑↓ １s ↑↓ ２s ↑↓ ↑ ２p ↑ 　 ↑↓ １s ↑↓ ２s ↑↓ ↑↓ ２p ↑ ↑↓ １s ↑↓ ２s ↑↓ ↑↓ ２p ↑↓ 重难突破􀅰释疑惑 重难点一　思考探究 (１)提示:小点是电子在原子核外出现的概率密度的形象描述. 小点密度越大,表明概率密度越大. (２)提示:离核越近,电子出现的概率越大,电子云越密集.如 ２s电子云比１s电子云疏散. (３)提示:不同能层的同种能级的原子轨道形状相似,但不完全 相同.只是原子轨道的半径不同,能级序数n越大,电子的 能量越大,原子轨道的半径越大.例如１s、２s、３s轨道均为 球形,原子轨道半径:r(１s)＜r(２s)＜r(３s). 典例示范 [典例１]　C　[电子云是处于一定空间运动状态的电子在原 子核外空间的概率密度分布的形象化描述,故 A 错误;s能 级的原子轨道呈球形,处在该轨道上的电子不只在球壳内 运动,还在球壳外运动,只是在球壳外运动概率较小,故 B 错误;离原子核越远的电子,其能量越大,所以p原子轨道电 子的平均半径随能层的增大而增大,故 C正确;２px、２py、２pz 轨道是３个不同的原子轨道,空间伸展方向不同,３个轨道 上的电子的运动状态不同,但同一能级上的原子轨道具有 相同的能量,所以基态原子电子能量的高低顺序为E(１s)＜ E(２s)＜E(２px)＝E(２py)＝E(２pz),故 D错误.] 学以致用 １．D　[s能级的原子轨道呈球形,处在该轨道上的电子不只在 球壳内运动,还在球壳外运动,只是在球壳外运动概率较小, 任何能层的s能级都有１个原子轨道,与能层的大小无关, 故 A 错误;电子在 p轨道上绕核高速运动,不是“∞”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 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰８８􀅰 化学􀅰选择性必修二 电子出现的几率,小黑点的疏密表示电子在核外单位体积的 空间出现的机会多少,故 C错误;电子云图中点本身没有意 义,小黑点疏密不表示电子的多少,而是表示电子出现机会 的多少,疏的区域表示电子出现的机会少,密的区域表示电 子出现的机会多,疏密程度表示电子在原子核外空间出现概 率的大小,故 D正确.] ２．C　[s轨道为球形的,p轨道为哑铃状的,A 项错误;每个p 能级只有３个原子轨道,B项错误;能层序数越小,s能级的 原子轨道半径越小,C项正确;钠原子的电子在６个原子轨 道上高速运动,D项错误.] 重难点二　思考探究 (１)提示:K能层只有１个s轨道,L能层有１个s轨道和３个 p轨道,M 能层有１个s轨道、３个p轨道和５个d轨道,N 能层有１个s轨道、３个p轨道、５个d轨道和７个f轨道; 每个能层的原子轨道为n２.根据泡利原理,每个轨道可容 纳２个电子,因此每个能层最多可容纳电子数为轨道数的 ２倍,即为２n２. (２)提示:泡利原理:在一个原子轨道里最多只能容纳２个电 子,而且它们的自旋相反;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单独占据一 个轨道,而且自旋平行. (３)提示:①②③⑤违背了洪特规则,当电子排布在同一能级的 不同原子轨道时,原子中的电子总是优先单独占据一个原 子轨道,且自旋平行,④违背了泡利原理,一个原子轨道最 多只容纳２个电子,而且这２个电子的自旋相反. 典例示范 [典例２]　D　[２p能层有４个电子,应在３个不同的轨道,所 以不符合洪特规则,故 A错误;Ca为２０号元素,其原子的核 外有２０个电子,其电子排布式为１s２２s２２p６３s２３p６４s２,故 B 错误;根据泡利原理,每个原子轨道上最多只能容纳２个自 旋状态相反的电子,所以１s和２s轨道上的２个电子自旋状态 应该相反,故C错误;Br为３５号元素,核外电子排布式为[Ar] ３d１０４s２４p５,Br得到１个电子形成Br－ ,所以Br－ 的电子排布式 为[Ar]３d１０４s２４p６,故D正确.] 学以致用 ３．A　[所画的轨道表示式中３p能级,在等价轨道(相同电子 层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不 同的轨道,且自旋方向相同,违背了洪特规则,故 A 错误;因 为４s轨道能量比３d轨道能量还低,所以２５号 Mn元素的 基态电子排布式为１s２２s２２p６３s２３p６３d７ 违反了能量最低原 理,应该为１s２２s２２p６３s２３p６３d５４s２,故B正确;氮原子的轨道 表示式为 ↑↓ １s ↑↓ ２s ↑ ↑ ２p ↑ ,符合洪特规则和泡利原 理,故 C正确;泡利原理、洪特规则、构造原理都是对核外电 子排布满足能量最低的要求,故 D正确.] ４．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)＋该原子的价层电子排布.] 随堂自测􀅰夯基础 １．D　[核外电子的运动根本不具有宏观物体运动规律,只能用统 计规律来描述.我们不能测定或计算出它在某一时刻所在的 位置,也不能描画它的运动轨迹.] ２．D　[电子云表示电子在核外空间某处出现的机会,不代表 电子的运动轨迹,故 A错误;小黑点的疏密表示电子出现机 会的多少,密则机会大,疏则机会小,故 B错误;３d３ 表示３d 能级有３个电子,故 C错误;ns能级的电子云呈球形,所以 可以用该图表示该能级的原子轨道,故 D正确.] ３．C　[原子核内有１０个中子的氧原子的质量数＝１０＋８＝ １８,应该表示为１８８ O,故 A 错误;氯原子核外电子总数为１７, 氯原子的结构示意图为 ,故 B错误,铁为２６号元 素,铁离子最外层电子数为１３,根据构造原理可得:Fe３＋ 的 最外层电子排布式为３s２３p６３d５,故 C 正 确;Cu是２９号 元 素,其原子核外有２９个电子,基态原子价层电子排布式为 ３d１０４s１,图示中３d和４s能级电子数目不符,最外层的轨道 表示式为↑↓↑↓↑↓↑↓ ３d ↑ ↑ ４s , 故 D错误.] ４．CD　[A项中的“２p７”违背了泡利原理,p能级有３个轨道, 最多填充６个电子,正确的电子排布式为１s２２s２２p６３s１.B 项中的“４d９５s２”违背了洪特规则特例,正确的电子排布式为 １s２２s２２p６３s２３p６３d１０４s２４p６４d１０５s１.] ５．解析:(１)Al原子的核外电子排布式为１s２２s２２p６３s２３p１,原 子中存在s、p两种形状的电子云,s电子云呈球形,有１种伸 展方向,而p电子云呈哑铃状的,有３种伸展方向,则铝原子 核外电子云共有４种不同的伸展方向.由于每个核外电子 的运动状态都不完全相同,所以铝原子核外共有１３种不同 运动状态的电子. (２)２６号元素Fe的核外电子排布式是 １s２２s２２p６３s２３p６３d６４s２,则基态 Fe原 子 上 有４个 未 成 对 电 子,当Fe原子失去２个４s电子和１个３d电子,就得到了 Fe３＋ ,因此Fe３＋ 的电子排布式是１s２２s２２p６３s２３p６３d５. (３)２９号元素 Cu的简化电子排布式为[Ar]３d１０４s１,原子失 去电子时首先失去最外层电子,即 Cu＋ 的简化电子排布式 为[Ar]３d１０,则其价层电子排布式为３d１０. 答案:(１)４　１３　(２)４　１s２２s２２p６３s２３p６３d５ 或[Ar]３d５　 (３)３d１０ 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 教材梳理􀅰探新知 知识梳理　知识点一 ２．核电荷数 知识点二 ２．(３)(n－１)d１~１０ns１~２　价层电子数 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰９８􀅰 参考答案