第一章 第一节 第2课时 构造原理与电子排布式 电子云与原子轨道-【金版新学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2同步课堂高效讲义教师用书word（人教版，单选）

第2课时　构造原理与电子排布式　电子云与原子轨道 [学习目标]　1.结合构造原理形成核外电子排布式书写的思维模型，并根据思维模型熟练书写1～36号元素的电子排布式。　2.通过对原子轨道和电子云的学习，全面了解核外电子运动状态的描述方法。 任务一　构造原理与电子排布式 一、构造原理 1.内容：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。 2.构造原理示意图：图中用小圆圈表示一个能级，每一行对应一个能层，箭头引导的曲线显示递增电子填入能级的顺序。 注：电子填充的常见一般规律： 1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s 3.能级交错：构造原理告诉我们，随核电荷数递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。这种现象被称为能级交错。 二、电子排布式 1.电子排布式 将能级上所容纳的电子数标在该能级符号右上角，并按照能层从左到右的顺序排列的式子。 如氮原子的电子排布式为 2.简化电子排布式 电子排布式可以简化，如Na的电子排布式可简化为[Ne]3s1，其中[Ne]表示Na的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同。 3.价层电子排布式 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)。 如：Ni的简化电子排布式为[Ar]3d84s2，价层电子排布式为3d84s2。 [交流研讨]　根据构造原理，写出下列基态原子的核外电子排布式和简化电子排布式。 (1)8O：　　　　　　　； (2)14Si：　　　　　　　； (3)19K：　　　　　　　； (4)21Sc：　　　　　　　； (5)26Fe：　　　　　　　。 提示：(1)1s22s22p4、[He]2s22p4 (2)1s22s22p63s23p2、[Ne]3s23p2 (3)1s22s22p63s23p64s1、[Ar]4s1 (4)1s22s22p63s23p63d14s2、[Ar]3d14s2 (5)1s22s22p63s23p63d64s2、[Ar]3d64s2 1.正误判断 (1)O：1s22s22p4。(　　) 提示：√。 (2)Na：1s22s22p63s1。(　　) 提示：√。 (3)Cl：1s22s22p63s23p5。(　　) 提示：√。 (4)Cr：最后两个能级的电子排布式为3d44s2(　　) 提示：×，Cr：最后两个能级的电子排布式为3d54s1。 2.按要求填空： (1)根据构造原理写出下列基态原子或离子的核外电子排布式。 ①A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半：　　　　　　； ②B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：　　　　； 学生用书⬇第5页 ③基态Ni2＋、Fe3＋、S2－的电子排布式分别为　　　、　　　　　　、　　　　　　。 (2)某元素的最外层电子排布式是4s24p5，则其元素符号为　　　　。 (3)基态Ti2＋中，电子占据的最高的能层符号为　　　　，该能层有　　　　个能级。 (4)写出基态砷原子的电子排布式：　　　　　　　， 砷位于元素周期中第　　　　周期第　　族。 答案：(1)①1s22s22p63s23p2　②1s22s22p1 ③1s22s22p63s23p63d8(或[Ar]3d8) 1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5) 1s22s22p63s23p6(或[Ne]3s23p6)　(2)Br　(3)M　3　(4)[Ar]3d104s24p3　四　ⅤA 解析：(1)①L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，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； ③Ni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；硫原子序数为16，基态硫原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，故S2－的电子排布式为1s22s22p63s23p6。 (2)根据价电子排布式可知该元素有4个电子层，最外层有7个电子，位于元素周期表的第四周期第ⅦA族，为Br元素。 (3)Ti的原子序数为22，基态Ti原子的电子排布式为[Ar]3d24s2，故基态Ti2＋的电子排布式为[Ar]3d2，电子占据的最高能层符号为M，该能层有3s、3p、3d共3个能级。(4)砷的原子序数为33，基态As原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p3，位于第四周期第ⅤA族。 任务二　电子云与原子轨道 1.概率密度 1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行。量子力学指出，一定空间运动状态的电子在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝(P表示电子在某处出现的概率；V表示该处的体积)。 2.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。 (2)含义：用单位体积内小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现概率大小，小黑点越密，表示概率密度越大。 (3)形状 3.原子轨道 (1)概念：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。 ②p电子的原子轨道呈哑铃形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 (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 1 3 5 7 [交流研讨]　绘制电子云轮廓图的目的是表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。例如，绘制电子云轮廓图时，把电子在原子核外空间出现概率P＝90％的空间圈出来。 (1)电子云轮廓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)s能级和p能级的原子轨道存在哪些方面的差异？ 提示：(1)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，表明电子在核外出现的概率密度越大。 (2)离核越近，电子出现的概率越大，电子云越密集。 (3)轨道形状、数目、最多容纳的电子数均不同。 学生用书⬇第6页 1.正误判断 (1)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。 提示：×，原子核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，而不是电子像云雾一样笼罩在原子核周围。 (2)s能级的电子云呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动。 提示：×，处在s原子轨道上的电子，出现在球形内空间的概率为90％。 (3)p电子云轮廓图呈哑铃形，在空间有两个伸展方向。 提示：×，p电子云轮廓图呈哑铃形，在空间有x、y、z 3个伸展方向。 (4)2s轨道与1s轨道都是球形，但2s轨道的球形半径更大。 提示：√。 (5)p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层序数的增加，p能级原子轨道数也在增多。 提示：×，p能级所含原子轨道数只有3个，与能层序数无关。 2.如图是s能级和p能级的电子云轮廓图，下列说法正确的是(　　) A.s能级的电子云轮廓图呈球形，p轨道电子沿轴呈“8”字形运动 B.s能级电子能量低于p能级 C.1p能级有3个原子轨道，在空间伸展方向是不同的 D.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 答案：D 解析：s能级的电子云轮廓图呈球形，p能级的电子云轮廊图呈哑铃形，但是电子是做无规则运动，轨迹是不确定的，故A错误；根据构造原理，各能级能量由低到高的顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f……，所以s能级电子能量不一定小于p能级，如4s＞3p，故B错误；没有1p轨道，故C错误；多电子原子中，同一能层的电子，能量可能不同，可以把它们分成不同能级，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，故D正确。 1.下列各项中，前面的能级先填入电子的是(　　) ①3d和4s　②4p和5s　③5s和4d　④5p和4d A.①② B.②③ C.②④ D.③④ 答案：B 解析：根据构造原理可知电子填入能级的顺序为……4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……从而可以看出②③中前面的能级先填入电子，选B。 2.X2＋的核外电子排布式为1s22s22p6，下列说法正确的是(　　) A.X可能为稀有元素 B.X原子的核外电子排布为1s22s22p63s2 C.X原子的核外电子排布为1s22s22p62d2 D.X2＋的最外电子层上有6个电子 答案：B 解析：X原子应比X2＋多2个电子，故电子排布式为1s22s22p63s2，X为镁元素，Mg2＋的最外层有8个电子。 3.下列关于原子结构、原子轨道的说法正确的是(　　) A.N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，共16个轨道，最多可容纳32种运动状态的电子 B.在K能层中，有两条轨道 C.s电子绕核运动，其轨道为球面，而p电子在哑铃形曲面上运动 D.114号元素是位于p区的金属元素，价电子排布式为7s27p4 答案：A 解析：N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，共16个轨道，最多可容纳32种运动状态的电子，故A正确；K能层含有s能级有1个轨道，故B错误；s电子绕核运动，其轨道都是球形的，p电子的轨道都是哑铃形，电子主要在哑铃形轨道上运动，但也在其他区域出现，只是出现的几率小，故C错误；114号元素位于第七周期第ⅣA族，属于p区，价层电子数为4，价电子排布式为7s27p2，故D错误。 4.Ⅰ.我国“嫦娥五号”返回器携月壤成功着陆。研究发现，月壤中存在天然的铁、金、银、铅、锌、铜、锑、铼等矿物颗粒。 (1)写出铜的基态原子的电子排布式：　　　　　。 (2)第四周期的元素原子中最外层电子数与铜原子的相同的元素有　　　　　(填元素符号)。 (3)Fe在周期表中位于第　　　　周期第　　　　　　　族。 Ⅱ.(1)s电子的原子轨道呈　　　　　形，每个s能级有　　　　　个原子轨道；p电子的原子轨道呈　　　　　　形，每个p能级有　　　　　　个原子轨道。 (2)基态铝原子核外共有　　　　　　种不同能级的电子，有　　　　　　种不同运动状态的电子。 答案：Ⅰ.(1)[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1　(2)K、Cr　(3)四　Ⅷ　Ⅱ.(1)球　1　哑铃　3　(2)5　13 解析：Ⅰ.(1)铜原子核电荷数为29，其基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1； (2)铜原子核电荷数为29，其最外层有1个电子；第四周期的元素原子中最外层电子数与铜原子的相同的元素有钾(K)和铬(Cr)； (3)铁原子的核电荷数为26，核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，Fe在周期表中位于第四周期第Ⅷ族； Ⅱ.(1)s电子的原子轨道为，呈球形，每个s能级有1个原子轨道；p电子的原子轨道为，p电子的原子轨道呈哑铃形，每个p能级有3个原子轨道； (2)铝原子的核电荷数为13，基态铝原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，有1s、2s、2p、3s、3p共5种不同能级的电子，原子核外共有13个电子，有13种不同运动状态的电子。 学科网（北京）股份有限公司 $