1.1.1原子结构 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

该高中化学课件聚焦原子结构，涵盖人类认识原子的历史、能层与能级、构造原理与电子排布式及基态与激发态等核心内容。以原子模型发展史导入，复习原子组成等旧知，搭建从宏观到微观的学习支架，引导学生逐步深入微观结构认知。 其亮点在于通过任务驱动（如探究能层能级的任务一、任务二）和实例分析（如Cr、Cu的电子排布特例），培养科学探究与实践及科学思维能力。结合霓虹灯光、焰色试验等生活实例，体现化学观念，帮助学生深化微观认知，也为教师提供结构化教学资源，提升教学效率。

第一节 原子结构 第1课时 第一章 原子结构与性质 葡萄干面包模型 1897年，汤姆生在原子内部发现了电子，人们终于抛弃了原子不可分割的陈旧观念。 1911年，卢瑟福通过精密的实验证明在原子中心有一个极小的核，电子绕核做高速旋转。 核式模型 1904年 1911年 构成物质的最小粒子是原子，原子是不可再分的实心球体。 实心球模型 1803年 18世纪末，随着工业革命的发展，对物质化学成分和化学反应过程的研究需要深入到物质结构领域 人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的。 1913年 电子分层排布模型 丹麦科学家 玻尔 研究了氢原子的光谱后，根据量子力学的观点，大胆突破传统思想的束缚，提出了新的原子结构模型 (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。 (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。 获得了1922年的诺贝尔物理学奖 资料在线 原子 原子核 核外电子(-) 质子(+) 中子(不带电） 核电荷数(Z)= 核内质子数= 核外电子数 质量数(A) = 质子数(Z) + 中子数(N) X A Z m± n ±c 元素化合价 微粒所带电荷数 原子个数 质子数 质量数 复习回顾 原子结构 原子是由原子核和核外电子组成 核外电子是分层排布的; 离核越远的电子,能量越高。 【任务一】：探究能层的相关知识 阅读教材P6第二自然段及表格，回答以下问题： 1、能层的定义？ 2、能层的符号，从内到依次为？ 3、每个能层最多容纳的电子数，从内到外依次为？ 4、能层与电子层的关系？ 5、能层与电子能量的关系？ 核外电子按能量不同分成能层 K L M N O P Q 2 8 18 32 50 72 98 能层相当于必修教材中的电子层 能层越高，电子的能量越高 一、能层与能级 1、概念：在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层，也称作电子层，也叫能层 （一）能层 ----“电子层” 2、电子层的表示方法 离核距离 近 → 远 电子能量 低 → 高 电子层数 一 二 三 四 五 六 七 符号 K L M N O P Q 每层最多容纳电子数（2n2） 2 8 18 32 50 72 98 核外电子总是优先排布在能量最低的电子层里，然后再由里往外排布在能量逐步升高的电子层里，即按K→L→M→N……顺序排列。 3、电子的运动规律： 能量最低原理 E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q) （一）能层 ----“电子层” 【任务二】：探究能级的相关知识，回答以下问题： （课本P7 思考与讨论） 1、能级的概念： 2、一个能层的能级数与能层序数(n)间存在什么关系? 3、以s、p、d、f为符号的能级分别最多可容纳多少个电子? 3d、4d、5d能级所能容纳的最多电子数是否相同？ 4、第五能层最多可容纳多少个电子?它们分别容纳在几个能级中?各能级最多容纳多少个电子?(注：本书只要求到f能级。) 一、能层与能级 （二）能级 ----“电子亚层” 1、概念：在多电子的原子中,同一能层的电子,能量也可能不同,据此把它们分为不同的能级（也叫电子亚层）。分别用字母s、p、d、f等表示。 2、能级的符号和所能容纳的最多电子数 能层 K L M N O 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p … 最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 … 思考：从表格中归纳所获得的信息有哪些？ 3、s、p、d、f 能级可容纳的最多电子数分别为2、6、10、14，依次为奇数数列1、3、5、7的二倍。不同能层的英文字母相同的能级所能容纳的最多电子数相同。如，1s、2s、3s......能级最多都只能容纳2个电子。 4、第五能层最多容纳50个电子；它们分别容纳在5s、5p、5d、5f等5个能级中；各能级最多容纳的电子数分别为2、6、10、14和18。 （二）能级 ----“电子亚层” 5、能层与能级的组成以及能量的关系 任一能层的能级总是从s能级开始，能级数=能层序数。 即：第一能层只有1个能级（1s）， 第二能层有2个能级（2s和2p）， 第三能层有3个能级（3s、3p和3d）， 第四能层有4个能级（4s、4p、4d和4f）， ······ 同能层中各能级的能量顺序： E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)······ （二）能级 ----“电子亚层” 能级能量大小的判断方法： 能层与能级 ①先看能层，一般情况下，能层序数越大，能量越高； 再看同一能层各能级的能量顺序为：E(ns)< E(np)<E(nd)< E(nf) … ②不同能层中的同一能级，能层序数越大，能量越高。 例如：E(1s)< E(2s)<E(3s) ③不同原子的同一能层的同一能级的能量大小也不同。 例如：Ar的1s能级的能量≠S的1s能级的能量 1.符号为M的能层所含的能级有（ ） A.2种 B.3种 C.8种 D.18种 2.某一能层上nd能级最多所能容纳的电子数为( ) A.6 B.10 C.14 D.15 B B 3.下列能级符号表示正确且最多容纳的电子数按照从少到多的顺序排列的是（ ） A.1s、2p、3d B.1s、2s、3s C.2s、2p、2d D.3p、3d、3f 4.原子核外P 能层和p 能级可容纳的最多电子数分别为（ ） A.32 和2 B.50 和6 C.72 和6 D.86 和10 C A 5、下列说法正确的是 ( ) A．原子核外的每个能层最多可容纳的电子数为n2 B．任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数 C．同是s能级，在不同的能层中最多容纳的电子数是不相同的 D．不同能层中含有的能级数相同 B 6、下列能级符号书写<zzd>错误</zzd>的是( @45@ )。 A. B. C. D. B 要求熟练书写1～36号元素名称及元素符号 二、构造原理与电子排布式 请结合已有的能级知识，分析核外电子在能级中的排布规律？ 前18号元素原子结构示意图 构造原理与电子排布式 能层 K L M N 最多电子数 2 8 18 32 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 填充电子数 结合H、He的原子结构示意图可知，电子首先填入能量最低的1s能级，直至将该能级填满。 2 电子在能级中的排布规律 二、构造原理与电子排布式 氦 二、构造原理与电子排布式 2 电子在能级中的排布规律 对于Li和Be，当1s能级填满之后，电子优先填入能量较低的2s能级，直至填满。 能层 K L M N 最多电子数 2 8 18 32 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 填充电子数 2 二、构造原理与电子排布式 6 对于B至Ne元素，在1s、2s能级填满后，电子填入 2p能级，直至2p能级填满 电子在能级中的排布规律 2 能层 K L M N 最多电子数 2 8 18 32 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 填充电子数 2 二、构造原理与电子排布式 对于Na至Ar元素，电子首先填入3s能级。填满后，继续填入3p能级，直至3p能级填满。 2 6 电子在能级中的排布规律 6 2 能层 K L M N 最多电子数 2 8 18 32 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 填充电子数 2 二、构造原理与电子排布式 1s 2s 3s 2p 3p 总结：核外电子在能级中的排布顺序 电子在能级中的排布规律 二、构造原理与电子排布式 根据核外电子在能层中的排布规律，请分析K中电子填入的能量最高的能级，并说明判断的依据 二、构造原理与电子排布式 能层 K L M N 最多电子数 2 8 18 32 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 填充电子数 2 2 6 2 6 1 1s 2s 3s 2p 3p 4s 电子在能级中的排布规律 核外电子在能级中的排布顺序 能层 K L M N 最多电子数 2 8 18 32 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 填充电子数 2 2 6 2 6 2 当4s能级填满后，下一个电子应该填充在哪个能级？ 1s 2s 3s 2p 3p 4s 3d 实验表明： 能级交错 K、Ca的光谱学实验均表明，二者最外层填充的电子均在4s能级 二、构造原理与电子排布式 (这种能级交错在核外电子排布中非常普遍) ns → (n-2)f → (n-1)d → np 随核电荷数增大，电子并不总是填满一个能层后再填入下一个能层，这种现象称为能级交错 电子在能级中的排布规律 能级交错 定义 规律 二、构造原理与电子排布式 二、构造原理与电子排布式 ——核外电子的填充规律 以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。 绝大多数原子核外电子的填充顺序符合构造原理中的能级顺序。但也有少数例外，如： Cr、Cu 能层 每一行对应一个________。 能级 每个小圈表示一个________。 连线方向：表示_____________________。 电子填入能级的顺序 1、构造原理 按照构造原理，元素的核电荷数每递增一个，同时增加一个核电荷和一个核外电子，就得到一个基态原子的电子排布。电子填满了一个能级，开始填入下一个能级，由此构建了元素周期系中各元素的基态原子的电子排布 构造原理 二、构造原理与电子排布式 【例1】请根据构造原理分析25Mn的核外电子在能级中的排布。 第一步 根据构造原理列出能级排布的顺序 能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 填充电子数 第二步 将核外电子依次填入其中 能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 填充电子数 2 2 6 2 6 2 5 2、电子排布式 将 上所容纳的电子数标在该能级符号 ，并按照能层从左到右的顺序排列的式子叫电子排布式。 能级 右上角 如氮原子的电子排布式为 电子数 能级 电子填满了一个能级，开始填入下一个能级。 从 H 到 C 的基态原子电子排布式如下:  1s1→1s2→1s22s1→1s22s2→1s22s22p1→1s22s22p2  氢　氦　　锂　　铍　　　 硼　　　 碳 书写要求：充入电子时按构造原理，而书写时按能层次序 Sc： 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2 电子填充顺序(构造原理):1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s…… 书写顺序:1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p、4d、4f、5s…… 2、电子排布式 例1：根据构造原理，试比较下列能级的能量高低(填“＞”或“＜”)。 ①4s____3d；②6s____4f____5d。 例2：根据构造原理，写出下列基态原子的核外电子排布式 ① 8O：_________； ②14Si：______________； ③19K：_________________； ④23Sc：__________________； ⑤26Fe：___________________。 ＜ ＜　 ＜ 1s22s22p4 1s22s22p63s23p2 1s22s22p63s23p64s1 1s22s22p63s23p63d34s2 1s22s22p63s23p63d64s2 构造原理的补充说明 构造原理 能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 填充电子数 2 2 6 2 6 1 5 能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 填充电子数 2 2 6 2 6 1 10 24Cr的核外电子在能级中的排布： 29Cu的核外电子在能级中的排布： 例如： 二、构造原理与电子排布式 当p、d、f 能级处于全空、全充满p6、d10、f14 或半充满状态p3、d5、f7 时，能量相对较低，原子结构较稳定。 全满、半满 Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 半充满结构，能量更低更稳定 全充满结构，能量更低更稳定 理想 模型 构造原理是一个理想模型，具有一定的局限性，对于个别过渡元素并不适用 二、构造原理与电子排布式 观察稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡的原子的最外层电子排布式，总结除氦外其他元素原子的排布通式。 2He 1s2 10Ne 2s22p6 18Ar 3s23p6 36Kr 4s24p6 54Xe 5s25p6 86Rn 6s26p6 ns2np6 电子排布式 二、构造原理与电子排布式 电子排布式可以简化，例如：Na的电子排布式可简化为[Ne]3s1 [Ne]表示的是Ne的核外电子排布，也称为原子实； 这种原子的核外电子排布的表示方法叫做简化电子排布式。 原子实表示的电子称为内层电子，通常不参与成键 过渡元素原子实外的电子称为价层电子，决定元素的化学性质 说明： 电子排布式 二、构造原理与电子排布式 例1：根据构造原理试写出下列基态原子的电子排布式和简化电子排布式 ①24Cr： ___________________，__________。 ②29Cu： ____________________，___________。 ③33As： ______________________，_____________。 ④35Br： ______________________，______________。 1s22s22p63s23p63d54s1　 [Ar]3d54s1 1s22s22p63s23p63d104s1　 [Ar]3d104s1 1s22s22p63s23p63d104s24p3　 [Ar]3d104s24p3 1s22s22p63s23p63d104s24p5　 [Ar]3d104s24p5 为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层(简称价层)。 价层电子排布式 例如：Ni的简化电子排布式为___________，价层电子排布为______。 [Ar]3d84s2 3d84s2 电子排布式 试写出下列原子的价层电子排布式? 13Al：___________ 32Ge：___________ 34Se： ___________ 3s23p1 4s24p2 4s24p4 二、构造原理与电子排布式 【例1】电子排布式也可以用于表示离子的核外电子排布， 试写出Na+、Cl-和Fe2+的电子排布式。 Na+ 1s22s22p6 Cl- 1s22s22p63s23p6 Na 1s22s22p63s1 Cl 1s22s22p63s23p5 Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 Fe2+ 1s22s22p63s23p63d6 Fe2+ [Ar]3d6 1、内容：在构建基态原子时，电子将尽可能占据能量最低的原子轨道,使整个原子的能量最低，这就是能量最低原理。 2、能级的能量高低顺序：如构造原理所示(对于1～36号元素来说，应重点掌握和记忆“1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p”这一顺序)。 3、能量最低原理 原子的电子排布遵循构造原理使整个原子的能量处于最低状态 注意：全充满、半充满、 全空状态时，体系的能量较低，原子较稳定。 3、整个原子的能量： 由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定。 相邻能级能量相差很大时，例如钾电子填入能量低的4s能级可使整个原子能量最低。 三、基态与激发态 原子光谱 生活中，我们看到的许多可见光，都与原子核外电子跃迁释放能量有关。 任务一：探究基态与激发态的相关知识 学生活动：阅读教材P7第三、四自然段，回答以下问题： 1、基态原子的定义？ 2、激发态原子的定义？ 3、基态与激发态的关系？ 6、电子跃迁释放能量的重要形式，列举生活中的实例？ 4、电子跃迁的形式，有哪几种？ 5、电子跃迁和原子得失电子是物理变化还是化学变化？ 三、基态与激发态 原子光谱 三、基态与激发态 原子光谱 (1)基态原子：处于最低能量状态的原子。 (2)激发态原子：基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子。 原子 处于较高能量状态 激发态原子 处于最低能量状态 基态原子 （电子跃迁到较高能级） 释放 能量 吸收能量 电子跃迁的形式 (3)电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移),而原子得失电子发生的是化学变化。 (4)光——电子跃迁释放能量的重要形式 如：焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED灯光 任务二：探究原子光谱的相关知识 1、原子光谱的定义？ 2、原子光谱的分类？ 3、原子光谱的应用？ 4、光谱分析的定义？ 三、基态与激发态 原子光谱 2.原子光谱 (1)原子光谱:不同元素的原子，电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的发射光谱或吸收光谱，总称原子光谱。 发射光谱 吸收光谱 电子释放能量跃迁时产生 (原子由激发态到基态) 特征:暗背景,亮线, 线状不连续， 电子吸收能量跃迁时产生 (原子由基态到激发态) 亮背景，暗线，线状不连续 (3)光谱分析：现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。 (2)原子光谱的成因与分类 一些元素的线状光谱 光谱分析： 利用原子光谱上的特征谱线鉴定元素。 2、原子光谱的应用 He 氦 （1）发现新元素 （2）检验元素 2、原子光谱的应用 焰色试验是电子跃迁的结果，焰色反应发生的过程： 烟火 （3）生产生活 霓虹灯 2、原子光谱的应用 基态与激发态-思考与讨论 (1)金属元素的焰色试验属于吸收光谱还是发射光谱？ 光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式，焰色试验属于发射光谱。 (2) 电子的跃迁是物理变化还是化学变化？ 电子的跃迁中未发生电子转移，是物理变化。 (3)是不是所有的能级间都能发生电子跃迁？ 一般在能量相近的能级间才发生电子跃迁。 1.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 √ 2.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 √ 3.下列现象与原子核外电子的跃迁无关的是 A.激光笔产生红色光线 B.金属钠在空气中燃烧时的火焰呈黄色 C.用光束照射胶体时产生光亮的通路 D.焰火在夜空中呈现五彩缤纷的图案 √ 1869年俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律 → 1920年丹麦科学家波尔提出了构造原理，即从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入原子核外“壳层”的顺序 → 开启了用原子结构解释元素周期律的篇章 → 1925年波尔 的“壳层”落实为“能层”与“能级”，厘清了核外电子的可能状态，复杂的原子光谱得以诠释 → 1936年马德隆发表了以原子光谱事实为依据的完整的构造原理 $