32第21讲　原子结构　原子核外电子排布（课件PPT）-【优化指导】2026年化学一轮复习高中总复习·第1轮（鲁教版）

第21讲　原子结构　原子核外电子排布 第5章　物质结构与性质　元素周期律 考点一　原子结构　核素与同位素 考点一　原子结构　核素与同位素 考点一　原子结构　核素与同位素 中子数 质子数 几乎完全相同 差异较大 考点一　原子结构　核素与同位素 氢弹 考点一　原子结构　核素与同位素 × × √ × × 考点一　原子结构　核素与同位素 B 考点一　原子结构　核素与同位素 考点一　原子结构　核素与同位素 D 考点一　原子结构　核素与同位素 考点一　原子结构　核素与同位素 考点一　原子结构　核素与同位素 考点一　原子结构　核素与同位素 C 考点一　原子结构　核素与同位素 考点一　原子结构　核素与同位素 D 考点一　原子结构　核素与同位素 考点一　原子结构　核素与同位素 能量 升高 考点二　原子核外电子的排布 能量 s、p、d、f 升高 考点二　原子核外电子的排布 空间运动状态 球形 哑铃形 考点二　原子核外电子的排布 考点二　原子核外电子的排布 概率分布 球形 哑铃形 大 小 考点二　原子核外电子的排布 考点二　原子核外电子的排布 考点二　原子核外电子的排布 考点二　原子核外电子的排布 考点二　原子核外电子的排布 考点二　原子核外电子的排布 考点二　原子核外电子的排布 考点二　原子核外电子的排布 × × √ 考点二　原子核外电子的排布 × √ 考点二　原子核外电子的排布 C 考点二　原子核外电子的排布 考点二　原子核外电子的排布 B 考点二　原子核外电子的排布 考点二　原子核外电子的排布 考点二　原子核外电子的排布 考点二　原子核外电子的排布 考点二　原子核外电子的排布 A 考点二　原子核外电子的排布 考点二　原子核外电子的排布 考点二　原子核外电子的排布 考点二　原子核外电子的排布 A 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 D 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 A 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 √ × 真题精研 衍生训练 × √ × 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 请完成：跟踪练(21) 温馨提示 谢谢观看！ 复习目标 1.知道元素、核素的含义，了解原子核外电子的排布规律。 2.知道电子的运动状态(空间分布及能量)可通过原子轨道和电子云模型来描述。 3.知道原子核外电子的能级高低顺序，了解原子核外电子排布的构造原理。 4.认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等。知道1～36号元素基态原子核外电子的排布。 1．原子结构 (1)构成原子的微粒 (2)微粒之间的数量关系 2．元素、核素与同位素 (1)元素、核素和同位素的概念及关系 (2)同位素的两个特征 ①同位素原子的______不同，______相同，化学性质____________，物理性质________； ②稳定同位素：在自然界中所占的原子百分数(丰度)不变。 (3)常见的重要核素及其应用 核素 eq \o\al(\s\up1(235),\s\do1( 92))U ______ eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H(D) eq \o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H(T) ______ 用途 核燃料 用于考 古断代 制____ 示踪原子 eq \o\al(\s\up1(14),\s\do1( 6))C eq \o\al(\s\up1(18),\s\do1( 8))O (1)所有原子的原子核都含有中子，所有离子都含有电子(　　　) (2)相同质量的H2O和D2O，所含原子数和中子数均相同(　　　) (3) eq \o\al(\s\up1(35),\s\do1(17))Cl与 eq \o\al(\s\up1(37),\s\do1(17))Cl互为同位素，核外电子排布相同，故其化学性质相似(　　　) (4)H＋、D、T是氢元素的三种不同微粒，互为同位素(　　　) (5)核聚变如 eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H＋ eq \o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H―→ eq \o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋ eq \o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n，因为有新微粒生成，故该变化是化学变化(　　　) 考向1　元素、核素和同位素的概念辨析 【例1】 (经典高考题)核聚变发电有望成为解决人类能源问题的重要手段之一。氘( eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H)是核聚变反应的主要原料，下列有关叙述正确的是(　　) A． eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H的中子数为2 B． eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H的核电荷数为1 C． eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H是自然界中最轻的原子 D． eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H是氢元素的一种同素异形体 解析： eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H的中子数为2－1＝1，A错误； eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H的质子数为1，则核电荷数为1，B正确；自然界中最轻的原子是 eq \o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H，不是 eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H，C错误； eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H是氢元素的一种同位素，D错误。 考向2　微粒中各粒子数的关系及计算 【例2】 科学家用中子轰击金属原子 eq \o\al(\s\up1(23),\s\do1(12))Mg生成 eq \o\al(\s\up1(23),\s\do1(11))Na： eq \o\al(\s\up1(23),\s\do1(12))Mg＋ eq \o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n―→ eq \o\al(\s\up1(23),\s\do1(11))Na＋ eq \o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H，下列说法正确的是(　　) A． eq \o\al(\s\up1(23),\s\do1(11))Na的质量数为11 B． eq \o\al(\s\up1(23),\s\do1(12))Mg和 eq \o\al(\s\up1(23),\s\do1(11))Na中子数相同 C．镁钠合金熔点比金属镁高 D． eq \o\al(\s\up1(23),\s\do1(11))Na、 eq \o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H2在一定条件下均可与O2反应 解析： eq \o\al(\s\up1(23),\s\do1(11))Na的质量数为23，A错误； eq \o\al(\s\up1(23),\s\do1(12))Mg的中子数为11， eq \o\al(\s\up1(23),\s\do1(11))Na的中子数为12，B错误；镁钠合金熔点比金属Mg低，C错误； eq \o\al(\s\up1(23),\s\do1(11))Na、 eq \o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H2均可与O2进行燃烧反应，D正确。 (1)判断同位素的两个要点 (2)原子结构与同位素的三个认识误区 1．超重水(3H2O)是生化实验的重要原料，下列说法不正确的是(　　) A．氚(3H)原子核有2个中子 B．1H、2H、3H是不同的核素 C．1H2与2H2互为同位素 D．1H eq \o\al(\s\up1(),\s\do1(2))18O与2H eq \o\al(\s\up1(),\s\do1(2))16O的相对分子质量相同 解析：氚(3H)原子质子数为1，核外有1个电子，有2个中子，A正确；1H、2H、3H是氢元素的不同核素，B正确；同位素指的是原子之间的关系，而1H2与2H2均为氢气，属于同种物质，不属于同位素，C错误；1H eq \o\al(\s\up1(),\s\do1(2))18O与2H eq \o\al(\s\up1(),\s\do1(2))16O的相对分子质量均为20，D正确。 2．科学家利用α粒子(即氦核 eq \o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He)进行多种核反应： eq \o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He＋ eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H―→ eq \o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋ eq \o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H、 eq \o\al(\s\up1(14),\s\do1( 7))N＋ eq \o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He―→ eq \o\al(\s\up1(17),\s\do1(Z))X＋ eq \o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H。已知 eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H和 eq \o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H都具有放射性，下列说法错误的是(　　) A．X元素位于元素周期表的第二周期第ⅥA族 B． eq \o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H和 eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H互为同位素，化学性质相同 C． eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H、 eq \o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H都可作为示踪原子 D．核反应产生的能量可用于发电，属于化学能转化为电能 解析：由题意可推出Z＝8，所以X是O，位于元素周期表中第二周期第ⅥA族，A正确；同位素的化学性质几乎相同，B正确；由于 eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H、 eq \o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H都具有放射性，所以均可作为示踪原子，C正确；核反应不属于化学反应的范畴，利用核反应产生的能量发电是将核能转化为电能，D错误。 1．电子层、能级、原子轨道和电子云 (1)电子层(n) 核外电子按____不同分电子层排布，电子的电子层由内向外通常用K、L、M、N……表示，能量依次____。 (2)能级 同一电子层里的电子按____不同将其分成不同的能级，通常用______________等表示；同一电子层里，各能级的能量按ns、np、nd、nf的顺序依次____。每个电子层的能级＝电子层数。 (3)原子轨道 原子中单个电子的____________用原子轨道来描述。每个电子层有n2个原子轨道。 原子轨道 轨道形状 轨道数目 s ____ 1 p ______ 3 d — 5 f — 7 第一电子层(K)只有s能级，有1个原子轨道；第二电子层(L)有s、p两个能级，有4个原子轨道；第三电子层(M)有s、p、d三个能级，有9个原子轨道，其中同一能级的不同原子轨道具有相同的能量。 (4)电子云 ①概念：是指电子在核外空间某处单位体积内的________的形象描述； ②形状：电子处在s轨道上的电子云呈____对称，电子处在p轨道上的电子云呈______，具有一定的空间取向； ③分布规律：点密集的地方，表示电子在此处单位体积内出现的概率__；点稀疏的地方，表示电子在此处单位体积内出现的概率__。 2．基态、激发态和原子光谱 (1)基态和激发态 (2)原子光谱的形成 3．基态原子的核外电子排布 (1)构造原理 如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图示。 由构造原理可知，从第三电子层开始，不同电子层的能级出现“能级交错”现象，如E(3d)＞E(4s)、E(4f)＞E(5p)、E(4f)＞E(6s)等，即E(ns)＜E[(n－2)f]＜E[(n－1)d]＜E(np)，其中n表示电子层数。 (2)核外电子排布“三原则” 洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)状态时，体系较稳定，能量最低。例如，24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。 (1)原子核外所有电子层的能级都是从s能级开始，至f能级结束(　　　) (2) 表示的原子处于最低能量状态(　　　) (3)1s、2s和3s轨道的形状均为球形，其能量随能层序数增大而升高(　　　) (4)稀有气体基态原子的最外层电子排布均可表示为ns2np6(　　　) (5)基态氧原子核外电子的空间运动状态有5种，核外电子的运动状态有8种(　　　) 考向1　原子核外电子排布的表示方法 【例1】 (教材改编题)氮是空气中含量最多的元素，下列有关基态氮原子的符号表征错误的是(　　) A．核外电子排布式：1s22s22p3 B．价电子排布式：2s22p3 C．轨道表示式： D．原子结构示意图： 解析：基态氮原子核外有7个电子，其核外电子排布式为1s22s22p3，价电子排布式为2s22p3，根据洪特规则可知，2p轨道的3个电子分占3个不同的2p轨道，且自旋平行，故其轨道表示式为，C错误。 考向2　基态、激发态及其能量的比较 【例2】 硫的下列4种微粒，失去一个电子所需要能量最多的是(　　) A．[Ne]3s23p4 B．[Ne]3s23p2 C．[Ne]3s23p24s1 D．[Ne]3s23p34s1 解析：A、B、C、D四项中的微粒分别对应基态S、S2＋、激发态 S＋、激发态S，激发态上电子能量高，不稳定，易失去，故需要能量最多的是基态的S2＋，答案选B。 (1)基态原子核外电子排布的表示方法 表示方法 以基态磷原子为例 电子排布式 1s22s22p63s23p3 简化电子排布式 [Ne]3s23p3 价电子排布式 3s23p3 轨道表示式 (2)核外电子排布常见错误 ①在书写基态原子的轨道表示式时，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，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而失电子时，却先失4s轨道上的电子，如Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。 (3)判断核外电子的空间运动状态 1．下列说法不正确的是(　　) A．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量相同 B．表示的是激发态原子的电子排布 C．基态溴原子的简化电子排布式是[Ar]3d104s24p5 D．某基态原子的价电子排布式可能是3d54s1 解析：同一原子中，1s、2s、3s能级离核越来越远，故1s、2s、3s电子的能量逐渐升高，A错误；该原子2s轨道未排满电子，而能量较高的2p轨道排布1个电子，故表示激发态原子，B正确；基态Cr原子核外有24个电子，核外电子排布式为[Ar]3d54s1，其价电子排布式为3d54s1，D正确。 2．按要求完成下列填空： (1)与Cr同周期的所有元素的基态原子中最外层电子数与Cr原子相同的元素有________(填元素符号)。 (2)基态Fe3＋的M层电子排布式为________，基态Al原子核外自旋状态相同的电子最多有________个，与铝同族的第四周期元素原子的价电子排布式为________，基态P原子的核外电子运动状态共有________种，其价电子排布式为________。 (3)基态Ge原子有________个未成对电子。 (4)某元素的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2，则n＝________；基态原子中能量最高的是________原子轨道上的电子，核外电子的轨道表示式为________________。 答案：(1)K、Cu　(2)3s23p63d5　7　4s24p1　15　3s23p3　(3)2　(4)2　2p　 1.(2024·北京卷)我国科研人员利用激光操控方法，从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子，实现了对同位素41Ca的灵敏检测。41Ca的半衰期(放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间)长达10万年，是14C的17倍，可应用于地球科学与考古学。下列说法正确的是(　　) 角度 核素和同位素 A．41Ca的原子核内有21个中子 B．41Ca的半衰期长，说明41Ca难以失去电子 C．41Ca衰变一半所需的时间小于14C衰变一半所需的时间 D．从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程属于化学变化 解析：41Ca的质量数为41，质子数为20，所以中子数为41－20＝21，A正确；41Ca的半衰期长短与得失电子能力没有关系，B错误；根据题意41Ca衰变一半所需的时间要大于14C衰变一半所需的时间，C错误；从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程没有新物质产生，不属于化学变化，D错误。 下列说法不正确的是(　　) A． eq \o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H、 eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H、 eq \o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H都属于氢元素(2023·江苏卷) B．中子数为10的氧原子： eq \o\al(\s\up1(18),\s\do1( 8))O(2023·湖南卷) C．创造了可控核聚变运行纪录的“人造太阳”，其原料中的2H与3H互为同位素(2023·广东卷) D．中子数为18的氯原子： eq \o\al(\s\up1(37),\s\do1(17))Cl(2023·浙江1月选考卷) 解析： eq \o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H、 eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H、 eq \o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H都属于氢元素，三者互为同位素，统称为氢元素，A正确；中子数为10，质子数为8的O原子的质量数为10＋8＝18，其原子表示为eq \o\al(\s\up1(18),\s\do1( )) eq \a\vs4\al(8O) ，B正确；2H与3H具有相同的质子数，不同的中子数，互为同位素，C正确；质量数＝质子数＋中子数，质量数标注于元素符号左上角，质子数标注于左下角，中子数为18的氯原子的质量数为17＋18＝35，核素符号为 eq \o\al(\s\up1(35),\s\do1(17))Cl，D错误。 2.(2024·山东卷)下列化学用语或图示正确的是(　　) A．的系统命名：2­甲基苯酚 B．O3分子的球棍模型： 角度 基态原子(或离子)的核外电子排布 C．激发态H原子的轨道表示式： D．p­p π键形成的轨道重叠示意图： 解析：含有的官能团为酚羟基，甲基与酚羟基相邻，系统命名为2­甲基苯酚，A正确；臭氧中心O原子的价层电子对数为2＋ eq \f(6－2×2,2)＝3，属于sp2杂化，有1个孤电子对，臭氧为V形分子，球棍模型为，B错误；K能层只有1个能级1s，不存在1p能级，C错误；p­p π键形成的轨道重叠示意图为 3．(1)(2024·北京卷)Sn位于元素周期表的第5周期第 ⅣA族。将Sn的基态原子最外层轨道表示式补充完整：。 (2)(2022·河北卷)基态S原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为____________。 (3)(2022·海南卷)基态O原子的电子排布式为____________，其中未成对电子有______个。 (4)(2022·全国甲卷)基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为__________。 答案：(1) 　(2)1∶2(或2∶1) (3)1s22s22p4　2　(4) 解析：(2)基态S原子的价电子排布式为3s23p4，价电子轨道表示式为，故价电子中两种自旋状态的电子数之比为4∶2或2∶4，即2∶1或1∶2。 (3)基态O原子核外有8个电子，电子排布式为1s22s22p4，其价电子轨道表示式为，故未成对电子数为2。 (4)基态F原子核外有9个电子，其价电子排布图(轨道表示式)为。 (1)(判断下列说法的正误) ①(2024·甘肃卷)Ca2＋和Cl－的最外层电子排布图均为 (　　　) ②(2023·浙江1月选考卷)碳的基态原子轨道表示式：(　　　) ③(2023·辽宁卷)基态Ni原子价电子排布式：3d10(　　　) ④(2023·北京卷)2pz电子云图为 ⑤(2023·北京卷)基态24Cr原子的价层电子轨道表示式为(　　　) (2)①(2023·海南卷)锑和磷同族，锑原子基态的价层电子排布式为__________。 ②(2023·全国乙卷)基态Fe原子的价电子排布式为__________。 ③(2023·北京卷)基态S原子价电子排布式是__________。 答案：①5s25p3　②3d64s2　③3s23p4 $$