2.1原子结构 知识清单 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

选修二 第一章 第一节 原子结构 知识点总结 ( 1 )选修2 第一章第一节 原子结构 学科网（北京）股份有限公司 知识点一：能层与能级 1、 能层 （1） 定义：多电子原子的核外电子能量不同，可认为电子是分层排布的，每一层都可以叫做能层（电子层）。 （2） 每一能层最多容纳的电子数为2n2个（n为能层序数）。 （3） 离核越近的能层具有的能量越低。 （4） 能层的表示方法： 能层 一 二 三 四 五 六 七 … 符号 K L M N O P Q … 最多电子 2 8 18 32 50 72 98 … 离核远近 由近→远 能量高低 由低→高 2、 能级 （1） 多电子原子中，同一层的电子，能量也可能不同。不同能量的电子分成不同的能级，如同一能层的电子可分为s、p、d、f能级。 （2） 任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于能层序数。如第一层只有一个能级（1s），第二层有两个能级（2s和2p），以此类推。 （3） 能级的表示方法： 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 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 … 3、 能层与能级的联系 能层是楼层，能级是台阶，但能级数一定等于该能层序数。 知识点二：基态与激发态、原子光谱 1、 能量最低原理：原子核外电子先占有能量低的轨道，然后再依次进入能量较高的轨道，这样整个原子处于能量最低的状态，在通常状况下，相同能级中各原子轨道能量相同。各能级的能量高低次序为：1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p…… 2、 基态：原子处于最低能量的状态叫做基态，这样的原子叫基态原子。 3、 激发态：当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级变成激发态原子，这种状态叫做激发态，这样的原子叫做激发态原子。 注意：电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量；反之，将吸收能量。光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一。 原子光谱：不同元素的原子发射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的电子的吸收或发射光谱，总称原子光谱。光谱图就像“指纹”辩人一样，可以辨别形成光谱的元素，许多元素是通过原子光谱发现的，如铯、铷、氦、镓、铟。利用原子光谱上的特征谱线鉴定元素，称光谱分析。 知识点三：构造原理与电子排布式 1、 构造原理（能级图） （1） 电子在能级上排布顺序：电子最先排布在能量最低的能级上，然后依次排布在能量较高的能级上。 （2） 电子排布遵循构造原理（如图所示） （3） “能级交错”现象：由构造原理可知，从第三能层开始各能级不完全遵循能层顺序，产生了能级交错排列，即产生“能级交错”现象。 （4） 各能级的能量高低顺序可表示为（n表示能层序数）：a.Ens>E(n-1)s>E(n-2)s…… b.Enp>E(n-1)p>E(n-2)p…… c.End>E(n-1)d>E(n-2)d…… d.Enf>E(n-1)f>E(n-2)f…… e.Ens<E(n-2)f<E(n-1)d<Enp……（能级交错） （5）能级图记忆方法：1,22,33,434,545,6456,7567 2、 构造原理的应用——电子排布式 （1） 电子排布式 根据构造原理，先按能量由低到高的顺序依次写出能级符号，再用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是原子的电子排布式。如：Na的电子排布式：1s22s22p63s1。 （2） 一些元素原子的电子排布式 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 K L M N O P Q 1 氢 H 1s1 2 氦 He 1s2 3 锂 Li 1s2 2s1 4 铍 Be 1s2 2s2 5 硼 B 1s2 2s22p1 … 10 氖 Ne 1s2 2s22p6 11 钠 Na 1s2 2s22p6 3s1 12 镁 Mg 1s2 2s22p6 3s2 13 铝 Al 1s2 2s22p6 3s23p1 … 18 氩 Ar 1s2 2s22p6 3s23p6 19 钾 K 1s2 2s22p6 3s23p6 4s1 20 钙 Ca 1s2 2s22p6 3s23p6 4s2 21 钪 Sc 1s2 2s22p6 3s23p63d1 4s2 … 26 铁 Fe 1s2 2s22p6 3s23p63d6 4s2 … 30 锌 Zn 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s2 31 镓 Ga 1s2 2s22p6 3s23p63d104s24p1 … 36 氪 Kr 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p6 37 铷 Rb 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p65s1 … 注意：在书写电子排布式时，不能按填充顺序写，例如钪的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d14s2，而不能按照填充顺序先写4s后写3d。 （3） 电子排布式的简化写法 为避免电子排布式过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应的稀有气体元素符号外加方括号表示，如：K的电子排布式可表示为：[Ar]4s1，其中[Ar]叫做原子实，4s1叫做价电子。 知识点四：电子云与原子轨道 1、 电子云 （1） 定义：电子在原子核外的运动可以用电子在空间出现的概率的大小来描述。通常用小黑点的疏密程度来表示电子在原子核外出现概率的大小。小黑点密集的地方，表示电子在那里出现的概率大；小黑点稀疏的地方，表示电子在那里出现的概率小。这种形象描述电子在空间出现的概率大小的图形称为电子云图。 （2） 1s轨道和2pz轨道的电子云示意图如下： 1s轨道电子云示意图 2pz轨道电子云示意图 注意：①电子云图中的小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。 ②小黑点的疏密程度表示了电子在原子核外出现概率的大小。 ③离核越近，电子出现的概率越大，黑点越密集。 3、 原子轨道 （1） 定义：电子云的轮廓图称为原子轨道。 （2） 形状：s电子的原子轨道是球形的，只有一种空间伸展方向；p能级的电子云有三种空间伸展方向（三个轨道），原子轨道是纺锤形（或哑铃形）的；d能级的电子云有五种空间伸展方向（五个轨道），原子轨道是梅花形的。如下图： ( s能级的原子轨道 ) ( 3 s ) ( P能级的原子轨道 ) 能层序数n越大，原子轨道的半径越大。P能级有3个原子轨道，它们相互垂直，具有相同的能量，以px、py、pz符号表示，p电子原子轨道的平均半径也随n增大而增大。 （3） 各原子轨道的能量高低 多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子轨道能量高低存在以下规律： ①相同的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电子层和形状相同的原子轨道的能量相同，如2px、2py、2pz轨道的能量相同。 （4） 不同能层的能级、原子轨道及电子云轮廓 能层 能级 原子轨道数 原子轨道名称 电子云轮廓图 最多容纳的电子数 K 1s 1 1s 球形 2 L 2s 1 2s 球形 2 2p 3 2px、2py、2pz 哑铃形 6 M 3s 1 3s 球形 2 3p 3 3px、3py、3pz 哑铃形 6 3d 5 …… …… …… N 4s 1 4s 球形 2 4p 3 4px、4py、4pz 哑铃形 6 4d 5 …… …… …… 4f 7 …… …… …… …… …… …… …… …… …… （5） 核外电子的轨道表示式 每个原子轨道里最多只能容纳2个电子，在同一轨道中的两个电子称为“电子对”，用方向相反的箭头“↓↑”表示。原子轨道用方框表示，一个方框代表一个原子轨道。第二周期元素基态原子的电子排布式如下图所示： ( C ) ( B ) ( Ne ) ( F )知识点五：泡利原理和洪特规则 1、泡利不相容原理：每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子。电子的两种自旋方向为顺时针方向，用方向相反的箭头“↑、↓”来表示。如2s轨道上的两个电子的排布图为 ，不能表示为 。 2、 洪特规则： （1） 内容：原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。如2p轨道上有3个电子时的排布为 ，不能表示为 或 （2） 洪特规则的特例：在等价轨道（同一能级）上的电子排布全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）和全空状态时，原子具有较低的能量和较高的稳定性。如，24Cr的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d54s1，而不是：1s22s22p63s23p63d44s2。 拓展应用 拓展一：原子核外电子排布的一般规律 1、最外电子层（能层）电子数目不超过8个（K能层为最外层时不超过2个），次外层电子数目不超过18个，倒数第三层电子数目不超过32个。 拓展二：原子核外电子排布特例 1、最外层只有1个未成对电子的元素： ⅠA族（ns1：H、Li、Na、K）、 ⅢA族（ns2np1：B、Al、Ga）、 ⅦA族（ns2np5：F、Cl、Br）及 Cr（3d54s1）和Cu（3d104s1）； 2、最外层有2个未成对电子的元素： ⅣA族（ns2np2：C、Si、Ge）； ⅥA族（ns2np4：O、S、Se）； 3、最外层有3个未成对电子的元素： ⅤA族（ns2np3：N、P、As）； 4、最外电子排布中，未成对电子数最多的元素： Cr（3d54s1，共有6个未成对电子）。 拓展三：1—20号元素粒子结构的特点 1、与稀有气体原子结构相同的离子 （1）与He原子电子层结构相同离子：H-、Li+、Be2+； （2）与Ne原子电子层结构相同的离子：F-、O2-、N3-、Na+、Mg2+、Al3+； （3）与Ar原子电子层结构相同的离子：Cl-、S2-、P3-、K+、Ca2+。 2、核外电子总数为10的粒子 （1）阳离子：Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+； （2）阴离子：N3-、O2-、F-、OH-、NH2-； （3）分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4。 3、 核外电子总数为18的粒子 （1）阳离子：K+、Ca2+； （2）阴离子：Cl-、S2-、P3-、HS-； （3）分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、C2H6。 4、 核外电子总数及质子总数均相同的粒子 （1）Na+、NH4+、H3O+； （2）F-、OH-、NH2-； （3）Cl-、HS-； （4）N2、CO、C2H2等。 5、 元素原子结构的特殊性 （1）最外层电子数为1的有H、Li、Na、K。 （2）最外层电子数为2的有He、Be、Mg、Ca。 （3）最外层电子数跟次外层电子数相等的有Be、Ar。 （4）最外层电子数是次外层电子数2倍的是C。 （5）最外层电子数是次外层电子数3倍的是O。 （6）最外层电子数是次外层电子数4倍的是Ne。 （7）次外层电子数是最外层电子数2倍的有Li、Si。 （8）内层电子总数是最外层电子数2倍的有Li、P。 （9）电子层数跟最外层电子数相等的有H、Be、Al。 （10）电子层数是最外层电子数2倍的原子是Li。 （11）最外层电子数是电子层数2倍的有He、C、S。 （12）最外层电子数是电子层数3倍的是O。 新思维教育化学聂老师 电话：13384730903 ( 1 )选修3 第一章第一节 原子结构（拓展） 学科网（北京）股份有限公司 ( 1 )选修2 第一章第一节 原子结构 学科网（北京）股份有限公司 $