2.1 原子核外电子的运动（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二化学选择性必修第二册（苏教版2019）

第一单元　原子核外电子的运动 1.卢瑟福原子结构模型 (1)卢瑟福在α粒子的散射实验基础上,提出了原子结构的有核模型。 (2)卢瑟福认为原子的质量主要集中于原子核上,电子在原子核外空间做高速运动。 (3)卢瑟福被称为“原子之父”。 2.玻尔原子结构模型 (1)玻尔原子结构模型 ①原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动,这些轨道称为原子轨道。核外电子在原子轨道 上运动时,既不放出能量,也不吸收能量。 专题2　原子结构与元素性质 必备知识 清单破 必备知识 清单破 知识点 1　人类对原子结构的认识 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 ②不同的原子轨道具有不同的能量,原子轨道的能量变化是不连续的。 ③原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生跃迁。 (2)玻尔原子结构模型成功地解释了氢原子光谱是线状光谱的实验事实,阐明了原子光谱源 自核外电子在能量不同的轨道之间跃迁,指出了电子所处的轨道的能量是量子化的。但对于 多电子原子光谱在外磁场存在时的谱线分裂现象还是无法解释。 3.电子云 (1)概念:用小点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得到的图形叫做电子云。 (2)含义 ①用小点代表电子在核外空间区域出现的机会,用小点的疏密描述电子在原子核外某一区域 出现的机会的大小。 ②运动区域离核近,电子出现的机会大;运动区域离核远,电子出现的机会小。 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 1.电子层 (1)划分依据 　　划分电子层的依据为电子的能量差异和主要运动区域的不同。 (2)表示 电子层用n表示,原子中由内向外的电子层数n可依次取1、2、3、4、5等正整数,对应的电子 层符号分别为K、L、M、N、O等。 2.原子轨道 (1)含义 　　量子力学描述电子在原子核外空间运动的主要区域。 知识点 2　原子核外电子的运动特征 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 (2)表示符号及形状 　　不同形状的轨道可用s、p、d、f等表示,s轨道呈球形,p轨道呈纺锤形。 (3)伸展方向 s、p、d、f轨道分别有1、3、5、7个伸展方向,例如p轨道包括px、py、pz 3个轨道。 3.自旋 (1)在同一原子轨道上运动的电子有两种不同的自旋状态。 (2)表示方法:通常用“↑”和“↓”表示。 4.原子轨道能量的高低规律 (1)相同电子层上原子轨道能量的高低:ns<np<nd<nf。 (2)形状相同的原子轨道能量的高低:1s<2s<3s<4s… (3)电子层和形状均相同的原子轨道的能量相等,如2px、2py、2pz轨道的能量相等。 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 1.原子核外电子排布遵循的原理(详见定点2)   知识点 3　原子核外电子的排布 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 2.原子核外电子排布的轨道能量顺序 特别提醒    从第3电子层开始出现能级交错,如电子先填充4s能级,再填充3d能级。 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 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,并按照电子层数从小到大的顺 序排列的式子。为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。 (2)表示方法   知识点 4　原子核外电子排布的表示方法 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 (3)部分原子的电子排布式 ①16S:1s22s22p63s23p4; ②20Ca:1s22s22p63s23p64s2; ③26Fe:1s22s22p63s23p63d64s2; ④29Cu:1s22s22p63s23p63d104s1。 上述四种原子的简化电子排布式分别为: ①[Ne]3s23p4;②[Ar]4s2;③[Ar]3d64s2;④[Ar]3d104s1。 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 2.轨道表示式 (1)表示方法(以基态硅原子为例) (2)基态氧原子的轨道表示式:        。 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 3.原子结构示意图 (1)表示方法(以P原子为例) (2)K原子、Fe原子的结构示意图分别为 、 。 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 1.电子云中小黑点越密集的地方,表示电子越多。这种说法对吗? (　    ) 小黑点的疏密程度表示电子在原子核外该区域出现的机会大小。 2.p轨道的能量一定比s轨道的能量大。这种说法对吗? (　    ) 若电子层数不相同,p轨道的能量可能比s轨道的能量小,如3s>2p。 3.基态24Cr和基态29Cu的电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d44s2和1s22s22p63s23p63d94s2。这种 说法对吗? (　    ) 能量相同的原子轨道,在全充满(d10)、半充满(d5)和全空(d0)状态时,体系的能量较 低。基态24Cr和基态29Cu的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d54s1和1s22s22p63s23p63d104s1。 知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。 ✕ ✕ ✕ 提示 提示 提示 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 关键能力 定点破 定点 1　电子层与原子轨道   1.电子层、次外层、最外层、最内层、内层 在推断题中经常出现与层数有关的概念,理解这些概念是正确推断的关键。为了研究方便, 人们形象地把原子核外电子运动看成分层运动,在原子结构示意图中,按能量高低将核外电 子分为不同的层,并用符号K、L、M、N、O、P……表示相应的层,统称电子层。一个原子 在基态时,电子所占据的电子层数等于该元素在周期表中所处的周期数。倒数第一层,称为 最外层;倒数第二层称为次外层;最内层就是第一层(K层);内层是除最外层外剩下电子层的统 称。以基态铁原子结构示意图 为例:铁原子共有4个电子层,最外层(N层)只有 2个电子,次外层(M层)共有14个电子,最内层(K层)有2个电子,内层共有24个电子。 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 2.描述核外电子运动状态的参数 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 电子 层 1 2 3 4 n 原子 轨道 类型 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f … 原子 轨道 数目 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 n2 4 9 16 3.各电子层包含的原子轨道数和最多容纳的电子数 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 最多 可容 纳的 电子 数目 2 8 18 32 2n2 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 4.用构造原理解释基态原子核外最外层和次外层电子的排布问题 (1)基态原子最外层电子数不超过8个 　　当ns和np轨道全充满时(共4个轨道,最多容纳8个电子),由于能级交错,多余电子不是填 入nd轨道,而是首先形成新电子层,填入(n+1)s轨道中,因此最外层电子数不可能超过8个。 (2)基态原子次外层电子数不超过18个 若最外层是第n层,次外层就是第(n-1)层。由于电子填充顺序为np→(n+1)s→(n-1)f,在第(n+1) 层出现前,次外层只有(n-1)s、(n-1)p、(n-1)d上有电子,这三个亚层共有9个轨道,最多可容纳1 8个电子,因此次外层电子数不超过18个。例如,某原子最外层是第五层,次外层就是第四层, 由于电子填充顺序为5p→6s→4f,在第六层出现之前,次外层(第四层)只有4s、4p和4d轨道上 有电子,这三个亚层共有9个轨道,最多可容纳18个电子,也就是次外层电子数不超过18个。 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 典例 下列说法正确的是 (　    ) A.Cu的M层有17个电子 B.在不同的电子层中, p能级最多可容纳的电子数是相同的 C.每个电子层容纳的电子数为2n2(n代表电子层序数) D.3d能级有5个原子轨道,且电子按3p →3d →4s 的顺序填充 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    形状相同原子轨道在核外空间有不同的伸展方向,因此s轨道只有1个轨道;p轨道 包括px、py、pz 3个轨道…… 解析    Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,其M层为第三层,有2+6+10=18个电子,A错误; 在不同的电子层中,p能级最多可容纳的电子数都为6,B正确;每个电子层最多可容纳的电子 数为2n2,C错误;3d能级有5个原子轨道,且电子按3p→4s→3d的顺序填充,D错误。 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 答案    B 规律小结　电子层与原子轨道的相关规律 (1)能量规律 对于多电子原子的核外电子,按能量的差异和主要运动区域的不同将其分成不同的电子层; 对于同一电子层里能量不同的电子,又将其分成不同的能级,各电子层中的能级数恰好等于 相应的电子层序数(n)。 (2)数量规律 每一个电子层最多可容纳的电子数为2n2,每一个原子轨道最多容纳2个电子,每一个电子层含 有的原子轨道总数为n2。 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念   (1)能量最低原理:原子核外电子总是尽可能先占据能量低的原子轨道,再依次填充能量较高 的原子轨道。也就是先填1s,填满后填2s,然后填2p,按照原子核外电子排布的轨道能量顺序 依次排布。 (2)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。一个原子中不可能 有两个运动状态完全相同的电子。运动状态包括轨道所处电子层、轨道类型、轨道伸展方 向和电子自旋状态。 (3)洪特规则:当基态原子的核外电子排布在能量相同的各个轨道时,总是优先单独占据一个 轨道,而且自旋状态相同,这个规则叫洪特规则。例如:3p3的轨道表示式为   或 , 而不是   。 (4)洪特规则的特例:能量相同的原子轨道在全空(p0、d0、f0)、半充满(p3、d5、f7)或全充满(p 定点 2　原子核外电子排布遵循的原理 6、d10、f14)时,体系的能量较低,原子处于较稳定的状态。 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 典例 下列轨道表示式所表示的原子中,正确且其能量处于最低状态的是　　    。(填序号) ①            ②            ③            ④            ⑤            专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    书写轨道表示式时,需要综合考虑“两原理一规则”。 解析    ①不符合能量最低原理;②不符合洪特规则;④不符合能量最低原理。 答案　③⑤ 特别提醒    书写基态原子的轨道表示式时,要兼顾“两原理一规则”,不能顾此失彼,不可出 现以下错误: ①违反泡利不相容原理:如   ; ②违反洪特规则:如   。 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念   　　原子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。原子核外电子 排布可以用一定的图(式)表示出来。常见的表示方法如下: 定点 3　原子核外电子排布的表示方法 原子(离子) 结构示意图 含义 将每个电子层上的电子总数表示在原子核外的图示 意义 能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各电子层上的电子数 实例 Al: 　S2-:   专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 电子排布式 含义 用核外电子分布的能级及各能级上的电子数来表示电子排布的式子 意义 能直观地反映核外电子的电子层、能级和各能级上的电子数 实例 K:1s22s22p63s23p64s1 简化电子 排布式 含义 把电子排布式中内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示 意义 避免电子排布式书写过于复杂 实例 K:[Ar]4s1 专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 外围电子 排布式 含义 过渡元素原子的电子排布式中符合稀有气体的原子的电子排布的部分剩下的式子或主族、0族元素原子的内层电子排布省略后剩下的式子 意义 能直观地反映基态原子的电子层数、参与成键的电子数以及最外层电子数 实例 Al:3s23p1 轨道表示式 含义 每个原子轨道用1个方框表 示,在方框内用箭头表示电子 意义 能直观地反映电子的分布情 况及电子的自旋状态 实例 O:         专题2　原子结构与元素性质 第1讲　描述运动的基本概念 $$