第1章 第2节 第1课时 基态原子的核外电子排布-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2教师用书word（鲁科版 山东专用）

第2节　原子结构与元素周期表 学习目标 重点难点 1.通过探究1~18号元素基态原子的核外电子排布,充分理解能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则。 2.会书写1~36号元素基态原子的核外电子排布式和价电子排布式。 3.学会利用电子排布式、轨道表示式正确表示核外电子排布。 4.了解核外电子的排布规律、价电子排布与元素周期表中周期、族划分的关系。 5.了解核外电子排布与原子半径周期性变化的关系,能用原子结构的知识解释其周期性变化的原因。 重点 1.根据构造原理写出1~36号元素的基态原子的电子排布式。 2.泡利不相容原理和洪特规则。 3.元素的原子结构与元素周期表结构的关系。 难点 1.核外电子排布与元素周期表的周期、族划分的关系。 2.元素周期表的分区。 第一课时　基态原子的核外电子排布 新知探究(一)——基态原子的核外电子排布规律　　　 1.基态原子的核外电子排布规律 能量最低 原理 在不违背泡利不相容原理的前提下,核外电子在各个原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量最低 泡利不相容 原理 一个原子轨道中最多只能容纳两个电子,且这两个电子的自旋状态不同。根据泡利不相容原理,可以获得以下重要结论: ①每一种运动状态的电子只能有1个。 ②每个电子层中原子轨道的总数为n2个,因此,每个电子层最多能容纳2n2个电子 洪特规则 对于基态原子,核外电子在能量相同的原子轨道上排布时,将尽可能分占不同的原子轨道并且自旋状态相同 [微点拨]　核外电子在原子轨道上排布要遵循以上三个原则,这三个原则并不是孤立的,而是相互联系、相互制约的。也就是说核外电子在原子轨道上排布要同时遵循这三个原则。 2.原子核外电子排布的表示方法 (1)电子排布式 书写格式:在ns、np、nd等各能级符号的右上角用数字表示出该能级中的电子数目。 以钾原子为例,电子排布式中各符号、数字的意义为 (2)轨道表示式 ①用方框(或小圆圈、短线)表示一个原子轨道,用箭头“↑”或“↓”来区别自旋状态不同的电子。 ②以铝原子为例,轨道表示式中各符号、数字的意义为 (3)简化电子排布式 为避免电子排布式书写繁琐,电子排布式可简化表示为稀有气体加外层电子的形式。 如S:[Ne]3s23p4,Ca:[Ar]4s2。 3.构造原理 随着原子序数的递增,基态原子的“外层电子”按照箭头的方向依次排布在各原子轨道上:1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……这一规律称为构造原理。 基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序如图所示: [题点多维训练] 1.(2025·达州一中高二月考)“各能级最多容纳的电子数,是该能级原子轨道数的二倍”,支撑这一结论的理论是 (　　) A.构造原理 B.泡利不相容原理 C.洪特规则 D.能量最低原理 解析:选B　构造原理用来书写核外电子的电子排布式;当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,而且自旋状态相同,这就是洪特规则;在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子,而且它们的自旋状态相反,这就是泡利不相容原理。 2.下列说法错误的是 (　　) A.ns电子的能量不一定高于(n-1)p电子的能量 B.6C的核外电子排布式1s22s22违反了洪特规则 C.电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了构造原理 D.电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利不相容原理 解析:选A　A项,由构造原理知,ns电子的能量一定高于(n-1)p电子的能量;B项,对于碳原子来说,2p能级有3个能量相同的原子轨道,最后2个电子应以自旋状态相同的方式分布在两个不同的2p轨道上,违反了洪特规则;C项,根据构造原理知,对于21Sc原子来说,最后3个电子应先排满4s轨道,再排3d轨道,应为1s22s22p63s23p63d14s2,故违反了构造原理;D项,对于22Ti原子来说,3p能级共有3个轨道,最多可以排6个电子,如果排10个电子,则违反了泡利不相容原理。 3.下列有关构造原理的说法错误的是 (　　) A.原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d B.某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2 C.所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理 D.构造原理中的电子排布能级顺序,实质是各能级能量由低到高的顺序 解析:选C　根据构造原理:ns<(n-2)f<(n-1)d<np,可判断原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d,故A正确;根据构造原理:ns<(n-2)f<(n-1)d<np,某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2,故B正确;绝大多数基态原子的核外电子排布都遵循构造原理,但也有少数例外,如Cu,故C错误;构造原理中电子填入能级的顺序即各能级能量由低到高的顺序,故D正确。 4.下列轨道表示式能表示基态硫原子最外层结构的是 (　　) 解析:选D　基态硫原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,最外层电子排布式为3s23p4,根据泡利不相容原理,3s轨道的2个电子自旋状态相反;根据洪特规则,3p轨道的4个电子中3个电子先分占3个p轨道,且自旋状态相同,第4个电子再填充到其中一个3p轨道,与原来填充的电子自旋状态相反,故D正确。 5.下列基态原子的电子排布式或轨道表示式是否正确?若不正确指出原因。 (1)6C:1s22s22 ; (2)O: ; (3)B: ; (4)P: 　　　　　 　　　　;  (5)K:1s22s22p63s23p63d1　。 答案:(1)不正确,违背洪特规则　 (2)不正确,违背洪特规则 (3)不正确,违背泡利不相容原理　 (4)不正确,违背洪特规则 (5)不正确,违背能量最低原理 6.按要求填空。 (1)O元素基态原子的电子排布式: 　。 (2)Na元素基态原子的轨道表示式: 　。 (3)Ca元素基态原子的电子排布式: 　。 (4)基态硼原子的轨道表示式为　　　　　　　　　　　　,核外电子共有　　　　种运动状态,有　　　　个未成对电子,有　　　　对成对电子。  答案:(1)1s22s22p4 (2) (3)1s22s22p63s23p64s2 (4) 　5　1　2 新知探究(二)——19~36号元素基态原子的核外电子排布 导学设计 　　卫星的金钛合金,而不是一般的钛合金。相较于普通钢材在高空容易结冰的缺点,金钛合金在低温下完全不惧怕结冰的问题。 1.基态钛原子的核外电子排布式如何表示? 提示:1s22s22p63s23p63d24s2。 2.基态钛原子的轨道表示式如何表示? 提示: 3.电子排布式和轨道表示式在描述核外电子运动状态方面有什么区别? 提示:电子排布式能够表示出每一个能级上的电子排布情况,轨道表示式除了能够表示出在每一个能级上电子的排布情况,还能表示出电子在该能级的原子轨道上的排布情况,因此比电子排布式更加具体形象。 4.如何书写简单离子的电子排布式? 提示:先写原子的电子排布式,然后再根据得失电子写出离子的电子排布式。例如:O2-的电子排布式,先写氧原子的电子排布式为1s22s22p4,再得2个电子得到O2-的电子排布式为1s22s22p6。Fe3+的电子排布式,先写铁原子的电子排布式为[Ar]3d64s2,再失3个电子(由外层向内层)得到Fe3+的电子排布式为[Ar]3d5。 [系统融通知能] 　　能量相同的原子轨道在全充满(如d10)、半充满(如d5)和全空(如d0)状态时,体系的能量较低。 如基态铬原子和基态铜原子的核外电子排布。 错误写法 正确写法 铬原子 1s22s22p63s23p63d44s2 1s22s22p63s23p63d54s1 铜原子 1s22s22p63s23p63d94s2 1s22s22p63s23p63d104s1 　　[典例]　过渡金属元素在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题。 (1)原子序数为21~30的元素基态原子中,未成对电子数最多的和成对电子数最多的元素在周期表中的位置分别是　　　　　　　　　和　　　　　　　　　,其价电子排布图(或轨道表示式)为　　　　　　　　　与　　　　　　　　　。  (2)基态钒原子核外电子的运动状态有　　　种。  (3)A元素M层电子数是N层电子数的7倍,其价层电子轨道表示式为　　　　　　 　　　　　。  (4)C元素基态原子的轨道表示式是下列中的　　　　　(填“①”或“②”),另一轨道表示式不能作为基态原子的轨道表示式是因为它不符合　　　　　(填“A”“B”或“C”)。  A.能量最低原理　B.泡利不相容原理　C.洪特规则 [解析]　(1)原子序数为21~30的元素基态原子中,未成对电子数最多的元素是Cr,在周期表中位于第4周期ⅥB族,价电子排布图为,成对电子数最多的元素是Zn,在周期表中位于第4周期ⅡB族,价电子排布图为。(2)钒是23号元素,基态钒原子核外电子数为23,每个电子的运动状态都不同,基态钒原子核外电子的运动状态有23种。(3)A元素M层电子数是N层电子数的7倍,说明N层中含有2个电子,那么M层中有14个电子,故可知为26号铁元素,其价层电子轨道表示式为。(4)由题图可以看出②是基态Si原子的轨道表示式,①中3p的两个电子应该单独占据而不能在一个轨道,因此违背了洪特规则。 [答案]　(1)第4周期ⅥB族　第4周期ⅡB族 (2)23 (3) (4)②　C [题点多维训练] 1.按照基态原子核外电子排布原则,请尝试写出19~36号元素K~Kr的基态原子的核外电子排布式。 K: 　 Ca: 　 Sc: 　 Ti: 　 V: 　 Cr: 　 Mn: 　 Fe: 　 Co: 　 Ni: 　 Cu: 　 Zn: 　 Ga: 　 Ge: 　 As: 　 Se: 　 Br: 　 Kr: 　 提示:K:1s22s22p63s23p64s1 Ca:1s22s22p63s23p64s2 Sc:1s22s22p63s23p63d14s2 Ti:1s22s22p63s23p63d24s2 V:1s22s22p63s23p63d34s2 Cr:1s22s22p63s23p63d54s1 Mn:1s22s22p63s23p63d54s2 Fe:1s22s22p63s23p63d64s2 Co:1s22s22p63s23p63d74s2 Ni:1s22s22p63s23p63d84s2 Cu:1s22s22p63s23p63d104s1 Zn:1s22s22p63s23p63d104s2 Ga:1s22s22p63s23p63d104s24p1 Ge:1s22s22p63s23p63d104s24p2 As:1s22s22p63s23p63d104s24p3 Se:1s22s22p63s23p63d104s24p4 Br:1s22s22p63s23p63d104s24p5 Kr:1s22s22p63s23p63d104s24p6 2.按要求写出下列原子的电子排布式或轨道表示式。 (1)基态硫原子的轨道表示式:　　　　　　　　　　　　。  (2)基态Mn原子的简化电子排布式: 　。 (3)基态As原子最外层电子的轨道表示式: 　　　　　　　　　　。  (4)Cu+基态核外电子排布式为 　　　　　　　　　　　　。  答案:(1) (2)[Ar]3d54s2 (3) (4)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10) 3.(2025·江苏泰州期中)A、B、C、D、E均为36号之前的元素,请完成下列空白。 A原子中只有一个电子层且只含1个电子;B原子的2p轨道上得到2个电子后不能再容纳外来电子;C原子价电子排布式为nsn-1npn+1;D的一种核素的质量数为59,中子数为31;E元素基态正三价离子的3d轨道为半充满。 (1)A的原子轨道形状为　　　　。  (2)B的元素名称:　　　　,画出B的价电子轨道表示式:　　　　　　　　　　　　　　。  (3)C的基态原子核外电子空间运动状态有　　　种。  (4)D2+的核外电子排布式是　　　　　　　　　　　　　。  (5)E的元素符号为　　　　,E元素基态原子的价电子排布式为　　　　。  答案:(1)球形 (2)氧　 (3)9 (4)1s22s22p63s23p63d8(或[Ar]3d8) (5)Fe　3d64s2 命题热点——核外电子排布的表示方法 典例导学 　　[典例]　正确掌握化学用语是学好化学的基础,下列叙述正确的是 (　　) A.Cl-的电子排布式为1s22s22p63s23p6 B.氮原子的结构示意图为 C.H2S的电子式为H+[︰︰]2-H+ D.基态S原子的轨道表示式为 [解析]　Cl-核外有18个电子,电子排布式为1s22s22p63s23p6,A项正确;氮原子的结构示意图为, B项错误;H2S属于共价化合物,电子式应为H︰︰H,C项错误;基态S原子的轨道表示式为,D项错误。 [答案]　A [系统融通知能] 核外电子排布的6种表示方法 原子 或离子 的结构 示意图 意义 将每个电子层上的电子总数表示在原子核外的式子 实例 Na:　S2-: 电子式 意义 在元素符号的周围,用·或×表示一个原子的最外层电子 实例 O原子:··　OH-:[︰︰H]- 电子 排布式 意义 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数,这就是电子排布式 实例 Mg:1s22s22p63s2 简化 电子 排布式 意义 电子排布式可简化表示为稀有气体加外层电子的形式 实例 Mg:[Ne]3s2 轨道 表示式 意义 每个方框都代表一个原子轨道,每个箭头代表一个电子 实例 Mg: [题点多维训练] 1.下列化学用语的表达正确的是 (　　) A.原子核内有10个中子的氧原子O B.氯原子的结构示意图: C.基态Fe3+的最外层电子排布式:3s23p63d5 D.基态铜原子的价电子轨道表示式: 解析:选C　原子核内有10个中子的氧原子的质量数为10+8=18,应该表示为O,故A错误;氯原子核外电子总数为17,则氯原子的结构示意图为,故B错误;铁为26号元素,铁离子最外层电子数为13,根据构造原理可得基态Fe3+的最外层电子排布式为3s23p63d5,故C正确;Cu是29号元素,其原子核外有29个电子,基态原子价电子排布式为3d104s1,轨道表示式为,故D错误。 2.(2025·成都高二检测)下列有关化学用语正确的是 (　　) A.基态Cr原子的价电子轨道表示式: B.KCl的电子式:K︰︰ C.基态Fe3+的电子排布式:1s22s22p63s23p63d5 D.F原子的结构示意图: 解析:选C　基态Cr原子的价电子排布式为3d54s1,轨道表示式为,故A错误;KCl是离子化合物,其电子式为K+[︰︰]-,故B错误;基态Fe原子的电子排布式为[Ar]3d64s2,则基态Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,故C正确;F原子的结构示意图为,故D错误。 3.已知A原子中只含1个电子;B原子的3p轨道上得到1个电子后不容纳外来电子;C原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反;D原子的第三电子层上有8个电子,第四电子层上只有1个电子;E原子的价电子排布式为3s23p6。 (1)按要求书写下列图示: ①B的原子结构示意图: 　。 ②C原子的轨道表示式: 　。 ③D原子的核外电子排布式: 　。 ④B离子的电子式: 　。 (2)写出由A、B、C、D中的三种元素组成的化合物的化学式:　　　　　　　　　　　(至少写出5种)。  (3)写出由上述元素组成的物质制得A单质的化学方程式: 　(至少写出2个)。  (4)写出E的元素符号:　　　　,要证明太阳光中含有E元素,可采用的方法是　　　　　　　　　　　　。  解析:由题意可知,A为H,B为Cl,C为O,D为K,E为Ar。 (2)由H、Cl、O、K中的三种元素组成的化合物可以是酸,如HClO、HClO2、HClO3、HClO4;也可以是碱,如KOH;还可以是盐,如KClO、KClO2、KClO3、KClO4等。 (3)A的单质为H2,可以通过电解水、电解KOH溶液或K和水反应等方法来制取。 答案:(1)①　② ③1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1) ④[︰︰]- (2)KOH、KClO、KClO3、HClO、HClO3(其他合理答案也可) (3)2H2O2H2↑+O2↑、2K+2H2O==2KOH+H2↑(其他合理答案也可) (4)Ar　对太阳光进行光谱分析 学科网（北京）股份有限公司 $