1.1.2原子结构 导学案-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

1.1.2 原子结构 导学案 班级： 姓名： 任务一：电子云与原子轨道 1.电子云： (1)定义：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 如：氢原子的 1s 电子在原子核外出现的概率密度分布图 电子云图中的黑点不代表一个电子，每个黑点表示电子在该处出现过一次； 黑点的疏密程度表示了电子在原子核外出现的概率大小。点稀疏的地方，表示电子在那里出现的概 ； 点密集的地方，表示电子在那里出现的概率 ； 离核越近，电子出现的概率越 ，黑点越密集 2.电子云轮廓图 (1)定义：把电子在原子核外空间出现的概率 P=90%的空间圈出来绘制电子轮廓图。 电子云轮廓图形状:s- 形，p- （包括三个方向，互相垂直，用 ） 3.原子轨道 (1)定义：量子力学把电子在原子核外的一个 称为一个原子轨道。 (2)形状 ①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大（图1） ②p电子云轮廓图是哑铃形或纺锤形，能层序数越大，原子轨道的半径越大（图2） 图1 图2 (3) 不同能层的能级、原子轨道及电子云轮廓图 【练一练】 1.正误判断 (1)电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定轨道上高速旋转(　　) (2)1s的电子云图中一个小点表示一个自由运动的电子(　　) (3)p能级的能量一定比s能级的能量高(　　) (4)2px、2py、2pz的能量相等(　) 任务二：泡利原理 1.电子自旋:电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋。电子自旋在空间有 时针和 时针两种取向，简称 。通常人们用向上的箭头“↑”和向下的箭头“↓”来表示这两种不同的自旋状态。 2.泡利原理 (1)内容：每个原子轨道里最多只能容纳 个电子，且这两个电子自旋方向必须相反 能级 s p d f 原子轨道 1 3 5 7 最多容纳电子数 (2)轨道表示式（又称电子排布图） 任务三：洪特规则 (1)内容：基态原子中，填入 的电子总是先单独分占，且 注：洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。必须注意，洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的，并不适用于电子填入能量不同的轨道 (2) 洪特规则特例 在简并轨道(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大的稳定性。如24Cr的电子排布式为 ，为半充满状态。 任务四：能量最低原理 (1)内容: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，使原子的整体能量最低。 【练一练】 ( )1.下列轨道表示式能表示基态硫原子最外层结构的是 2.按要求完成下列填空： (1)基态11Na原子的电子排布式为__ (2)基态20Ca原子的最外层电子排布式为__ (3)35Br－的结构示意图为_________ (4)基态8O原子的轨道表示式为_______________________ (5)基态9F原子的最外层电子轨道表示式为________________________ 1.1.2 原子结构 课时作业 ( )1.下列关于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.p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层的增加，p能级原子轨道也在增加 D.人们常用小点的疏密程度来表示电子在原子核外出现概率的大小，电子云图中小点稀疏的地方，表示电子在那里出现的概率小 ( )2.如图所示是第二周期部分元素基态原子的轨道表示式，据此判断下列说法错误的是 A.每个原子轨道里最多只能容纳2个电子 B.电子填入简并轨道时，总是优先单独占据一个轨道 C.每个能层所具有的能级数等于该能层序数 D.若一个能级中有2个电子，则其自旋一定相反 ( )3.磁性材料在生活和科学技术中应用广泛。研究表明，若构成化合物的阳离子有未成对电子时，该化合物具有磁性。下列物质适合作磁粉材料的是 A. V2O5 B. PbO C. ZnO D. CrO2 ( )4.下列元素的基态原子中，未成对电子数最多的是 A. Ne B. P C. Fe D. Cr ( )5.原子结构是物质结构的基础，下列有关原子结构的说法正确的是 A.对于同一原子，2s电子的电子云半径比1s电子的大 B.基态22Ti原子的价层电子排布为4s23d2 C.基态原子的核外电子填充在6个轨道中的元素只有1种 D.锶的焰色试验呈洋红色，是因为其电子从基态跃迁到激发态的过程会释放洋红色的光 ( )6.刀片式LiFePO4 (简称LFP)电池的使用大幅降低了高端全电动汽车的成本。下列说法错误的是 A.基态P原子核外未成对电子数为5 B.基态Li原子核外电子的空间运动状态为球形 C.基态Fe2+ 的价层电子排布为3d6 D.基态O原子核外电子的空间运动状态有5种 ( )7.下列各项叙述错误的是 A.铍原子的轨道表示式为 ，符合泡利不相容原理 B.若N原子的轨道表示式为 ，则违反了洪特规则 C.若基态25Mn的电子排布式为1s22s22p63s23p63d7， 则违反了构造原理 D.原子的电子排布式由1s22s22p33s1 →1s22s22p4，则能释放特定能量产生发射光谱 ( )8.下列Be原子的轨道表示式表示的状态中，能量最低的是 ( )9.元素周期表中铋元素的数据如图所示，下列说法不正确的是 A.Bi原子s轨道的形状是球形的，p轨道的形状是哑铃形的 B.Bi元素的相对原子质量是209.0 C.Bi原子6p能级中6px 、6py 、6pz轨道上各有一个电子 D. Bi元素与Ga元素属于同一主族元素 ( )10.哈伯－韦斯(Habr－Weiss)原理表明，某些金属离子可以催化双氧水分解的原因是其最外层未排满的d轨道可以存取电子，降低活化能，使分解反应容易发生。根据以上原理，下列金属离子不能催化双氧水分解的是 ( ) A. Al3+ B. Fe2+ C. Cu2+ D. Mn2+ 11.根据原子核外电子排布规则，回答下列问题： (1)基态N原子中，核外电子占据的最高能级的符号是 ，占据该能级电子的电子云轮廓图形状为 (2)写出基态24Cr原子的价层电子排布： (3)写出基态N原子的核外电子轨道表示式： 。 (4)若将基态14Si的电子排布式写成1s22s22p63s33p1 ，则它违背了 (5)Fe3+ 比Fe2+的稳定性更 (填“强 ”或“弱 ”) ，从结构上分析原因是 (6)某元素被科学家称为人体微量元素中的“防癌之王 ”，其原子的价层电子排布为4s24p4 ，该元素的名称是 2 学科网（北京）股份有限公司 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.1.2 原子结构 导学案 班级： 姓名： 任务一：电子云与原子轨道 1.电子云： (1)定义：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 如：氢原子的 1s 电子在原子核外出现的概率密度分布图 电子云图中的黑点不代表一个电子，每个黑点表示电子在该处出现过一次； 黑点的疏密程度表示了电子在原子核外出现的概率大小。点稀疏的地方，表示电子在那里出现的概小； 点密集的地方，表示电子在那里出现的概率大； 离核越近，电子出现的概率越大，黑点越密集 2.电子云轮廓图 (1)定义：把电子在原子核外空间出现的概率 P=90%的空间圈出来绘制电子轮廓图。 电子云轮廓图形状:s-球形，p-哑铃型（包括三个方向，互相垂直，用 px、py、pz） 3.原子轨道 (1)定义：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。 (2)形状 ①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大（图1） ②p电子云轮廓图是哑铃形或纺锤形，能层序数越大，原子轨道的半径越大（图2） 图1 图2 (3) 不同能层的能级、原子轨道及电子云轮廓图 【练一练】 1.正误判断 (1)电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定轨道上高速旋转(　×　) (2)1s的电子云图中一个小点表示一个自由运动的电子(　×　) (3)p能级的能量一定比s能级的能量高(　×　) (4)2px、2py、2pz的能量相等(　√) 任务二：泡利原理 1.电子自旋:电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋。电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反。通常人们用向上的箭头“↑”和向下的箭头“↓”来表示这两种不同的自旋状态。 2.泡利原理 (1)内容：每个原子轨道里最多只能容纳 2 个电子，且这两个电子自旋方向必须相反 能级 s p d f 原子轨道 1 3 5 7 最多容纳电子数 2 6 10 14 (2)轨道表示式（又称电子排布图） 任务三：洪特规则 (1)内容：基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行 注：洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。必须注意，洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的，并不适用于电子填入能量不同的轨道 (2) 洪特规则特例 在简并轨道(同一能级)上的电子排布处于全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）和全空（p0、d0、f0）状态时，具有较低的能量和较大的稳定性。如24Cr的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1，为半充满状态。 任务四：能量最低原理 (1)内容: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，使原子的整体能量最低。 【练一练】 ( D )1.下列轨道表示式能表示基态硫原子最外层结构的是 2.按要求完成下列填空： (1)基态11Na原子的电子排布式为__1s22s22p63s1； (2)基态20Ca原子的最外层电子排布式为___4s2 (3)35Br－的结构示意图为_________； (4)基态8O原子的轨道表示式为_______________________； (5)基态9F原子的最外层电子轨道表示式为 1.1.2 原子结构 课时作业 ( D )1.下列关于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.p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层的增加，p能级原子轨道也在增加 D.人们常用小点的疏密程度来表示电子在原子核外出现概率的大小，电子云图中小点稀疏的地方，表示电子在那里出现的概率小 【解析】电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度的形象化描述，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；p轨道是哑铃形的，任何能层的p能级都只有3个原子轨道，与能层的大小无关，故C错误；人们常用小点的疏密程度来表示电子在原子核外出现概率的大小，电子云图中小点稀疏的地方，表示电子在那里出现的概率小，故D正确。 ( D )2.如图所示是第二周期部分元素基态原子的轨道表示式，据此判断下列说法错误的是 A.每个原子轨道里最多只能容纳2个电子 B.电子填入简并轨道时，总是优先单独占据一个轨道 C.每个能层所具有的能级数等于该能层序数 D.若一个能级中有2个电子，则其自旋一定相反 【解析】由题给四种元素基态原子的轨道表示式可知，在一个原子轨道里，最多只能容纳自旋相反的2个电子，即符合泡利原理，A正确；电子填入简并轨道时，总是优先单独占据一个轨道且自旋平行，即符合洪特规则，B正确；任一能层的能级总是从s能级开始，而且每个能层所具有的能级数等于该能层序数，C正确；若在同一个原子轨道里有2个电子，则它们的自旋相反，若在同一能级的不同轨道里有2个电子，则自旋平行，D错误。 ( D )3.磁性材料在生活和科学技术中应用广泛。研究表明，若构成化合物的阳离子有未成对电子时，该化合物具有磁性。下列物质适合作磁粉材料的是 A. V2O5 B. PbO C. ZnO D. CrO2 【解析】V2O5 中V5+ 的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6 ，无未成对电子，无磁性，A不符合题意；PbO中Pb处于第IVA族，失去6p能级2个电子形成Pb2+ ，无未成对电子，无磁性，B不符合题意 ；ZnO中Zn2+ 的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10 ，无未成对电子，无磁性，C不符合题意；CrO2 中Cr4+ 的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d2 ，有未成对电子，有磁性，D符合题意。 ( D )4.下列元素的基态原子中，未成对电子数最多的是 A. Ne B. P C. Fe D. Cr 【解析】基态Ne原子核外电子排布式为1s22s22p6 ，没有未成对电子，基态P核外电子排布式为[Ne]3s23p3 ，有3个未成对电子，基态 Fe原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2 ，有4个未成对电子，而基态Cr原子核外电子排布式为[Ar]3d54s1 ，有6个未成对电子；故选D。 ( A )5.原子结构是物质结构的基础，下列有关原子结构的说法正确的是 A.对于同一原子，2s电子的电子云半径比1s电子的大 B.基态22Ti原子的价层电子排布为4s23d2 C.基态原子的核外电子填充在6个轨道中的元素只有1种 D.锶的焰色试验呈洋红色，是因为其电子从基态跃迁到激发态的过程会释放洋红色的光 【解析】s电子云轮廓图都是球形的，对于同一原子，2s电子的电子云半径大于1s电子的电子云半径，故A正确；Ti 位于元素周期表中第四周期第IV B族，则其基态原子价层电子排布为3d24s2 ，故B错误；基态原子的核外电子填充在6个轨道中，其核外电子排布式为1s22s22p63s1或1s22s22p63s2 ，有2种元素，故C错误；锶的焰色试验火焰呈洋红色，是电子由激发态跃迁到基态辐射光子，放出能量产生的，故D错误。 ( A )6.刀片式LiFePO4 (简称LFP)电池的使用大幅降低了高端全电动汽车的成本。下列说法错误的是 A.基态P原子核外未成对电子数为5 B.基态Li原子核外电子的空间运动状态为球形 C.基态Fe2+ 的价层电子排布为3d6 D.基态O原子核外电子的空间运动状态有5种 【解析】基态P原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p3 ，未成对电子数为3，A错误；基态 Li原子核外电子排布式为1s22s1 ，s轨道为球形，B正确；基态Fe原子的价层电子排布为3d64s2 ，失去最外层4s能级上的2个电子成为Fe2+ ，故基态Fe2+ 的价层电子排布为3d6 ，C正确；量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，基态氧原子核外电子排布式为 1s22s22p4 ，核外电子占据1s、2s、2p这3 个能级共5个原子轨道，因此基态氧原子核外电子的空间运动状态有5种，D正确。 ( B )7.下列各项叙述错误的是 A.铍原子的轨道表示式为 ，符合泡利不相容原理 B.若N原子的轨道表示式为 ，则违反了洪特规则 C.若基态25Mn的电子排布式为1s22s22p63s23p63d7， 则违反了构造原理 D.原子的电子排布式由1s22s22p33s1 →1s22s22p4，则能释放特定能量产生发射光谱 【解析】原子轨道和电子云都是用来描述电子运动状态的，故A正确；钠的焰色试验是电子由激发态转化成基态时释放能量产生的，故B错误；各能层的s电子云轮廓图都是球形，而不是圆形，故C错误；任何能层的p能级的轨道数相等，都是3个，故D错误 ( D )8.下列Be原子的轨道表示式表示的状态中，能量最低的是 【解析】铍原子的轨道表示式为 ，符合泡利不相容原理，A正确；洪特规则为基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行，N原子的轨道表示式 符合洪特规则，B错误；根据构造原理，基态25Mn的电子排布式应该为1s22s22p63s23p63d54s2 ，C正确； 3s能级的能量大于2p能级的能量，原子的电子排布式由 1s22s22p33s1 → 1s22s22p4 ，原子由激发态转化为基态，能量降低，释放特定能量产生发射光谱， D正确。 ( D )9.元素周期表中铋元素的数据如图所示，下列说法不正确的是 A.Bi原子s轨道的形状是球形的，p轨道的形状是哑铃形的 B.Bi元素的相对原子质量是209.0 C.Bi原子6p能级中6px 、6py 、6pz轨道上各有一个电子 D. Bi元素与Ga元素属于同一主族元素 【解析】 s轨道的形状是球形的，p轨道的形状是哑铃形的，A正确；由图可知，Bi元素的相对原子质量是209.0，B正确；根据洪特规则可知，电子排布在简并轨道时，总是先单独分占，且自旋平行，故Bi原子6p能级中6px 、6py 、6pz轨道上各有一个电子，C正确；Bi元素是第 六周期第VA族元素，Ga元素为第四周期第Ⅲ A族元素，两者不属于同一主族元素 ，D不正确。 ( A )10.哈伯－韦斯(Habr－Weiss)原理表明，某些金属离子可以催化双氧水分解的原因是其最外层未排满的d轨道可以存取电子，降低活化能，使分解反应容易发生。根据以上原理，下列金属离子不能催化双氧水分解的是 ( ) A. Al3+ B. Fe2+ C. Cu2+ D. Mn2+ 【解析】已知最外层未排满的d轨道可以存取电子，降低活化能，可作为催化剂，Fe2+、 Cu2+ 、 Mn2+的3d轨道均未排满，能催化双氧水分解，而Al3+ 的d轨道上没有电子，因此不能作为催化剂。 15. 根据原子核外电子排布规则，回答下列问题： (1)基态N原子中，核外电子占据的最高能级的符号是 ，占据该能级电子的电子云轮廓图形状为 。 (2)写出基态24Cr原子的价层电子排布： 。 (3)写出基态N原子的核外电子轨道表示式： 。 (4)若将基态14Si的电子排布式写成1s22s22p63s33p1 ，则它违背了 (5)Fe3+ 比Fe2+的稳定性更 (填“强 ”或“弱 ”) ，从结构上分析原因是 (6)某元素被科学家称为人体微量元素中的“防癌之王 ”，其原子的价层电子排布为4s24p4 ，该元素的名称是 。 (1)2p 哑铃形 (2)3d54s1 (3) (4)泡利不相容原理 (5)强 Fe2+ 的价层电子排布为3d6 ，Fe3+ 的价层电子排布为3d5 ，Fe3+ 的3d轨道是半充满的，相对稳定 (6)硒 2 学科网（北京）股份有限公司 2 学科网（北京）股份有限公司 $