第1章 第1节 第2课时 构造原理与电子排布式 电子云与原子轨道-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2配套课件PPT（人教版 多选版）

第2课时　构造原理与电子排布式　 电子云与原子轨道 新知探究(一)——构造原理与电子 排布式 新知探究(二)——电子云与原子轨道 课时跟踪检测 目录 新知探究(一)——构造原理与电子 排布式 1.构造原理 (1)构造原理:以光谱学事实为基础，从氢开始，随_________递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。如图: 根据构造原理图示，电子填入能级的顺序为1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→ 4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s→5f→6d→7p。 [微点拨]　构造原理中的能级顺序，其实质是各能级能量由低到高的顺序。 核电荷数 (2)能级交错: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，电子是按3p→4s→3d的顺序而不是3p→3d→4s的顺序填充，这种现象称为能级交错。 2.核外电子排布的表示方法 (1)电子排布式:将能级上所排布的电子数标注在该能级符号右上角，并按照能层的顺序从左到右排列的式子。图示如下: 写出下列基态原子的核外电子排布式: ①8O:___________; ②17Cl:_______________; ③19K:_________________; ④21Sc:____________________; ⑤24Cr:____________________; ⑥29Cu:____________________。 1s22s22p4 1s22s22p63s23p5 1s22s22p63s23p64s1 1s22s22p63s23p63d14s2 1s22s22p63s23p63d54s1 1s22s22p63s23p63d104s1 [微点拨]　①在书写电子排布式时，一般情况下，把能层低的能级写在左边，同一能层的能级按s、p、d、f……顺序排列，而不是按照构造原理顺序书写。 ②当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，结构较稳定。如24Cr、29Cu最后两个能级的电子排布。 (2)简化电子排布式:将电子排布式中内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分用相应的稀有气体元素符号外加方括号表示的式子称为简化电子排布式。 如钠的简化电子排布式为[Ne]3s1。 写出8O、17Cl、29Cu的简化电子排布式: ①8O:___________;②17Cl:___________; ③29Cu:___________。 (3)价层电子排布: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Fe的价层电子排布为_______。 通常，元素周期表只给出价层电子排布。请写出下列元素的价层电子排布: Na:____;Al:_______;Cl:_______;Mn:_______;Br:_______。 [He]2s22p4 [Ne]3s23p5 [Ar]3d104s1 3d64s2 3s1 3s23p1 3s23p5 3d54s2 4s24p5 (4)离子电子排布式:原子失去电子时，主族元素的原子一般只失去最外层电子，而过渡元素的原子还可能失去次外层电子;原子得到电子时，一般总是填充到最外层未填满的能级上。如: [微点拨]　原子失去电子时，最先失去最外层电子，根据需要可能再继续失去次外层电子。 题点多维训练 1.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能级的顺序一般为3p→4s→3d B.某基态原子部分核外电子的排布式为3s24s2 C.在多电子原子中，电子最后填入的能级不一定是原子最外层上的能级 D.从第三能层开始出现能级交错现象，即电子填入能级的顺序与能层顺序不同 解析:根据构造原理判断，填入顺序为3p→4s→3d，A项正确;根据构造原理可知，3s与4s能级之间还有3p能级，B项错误;电子最后填入的能级不一定是原子最外层上的能级，如某些过渡元素，C项正确;从M能层开始，电子填入的顺序是3s→3p→4s→3d……，与能层的顺序不同，D项正确。 √ 2.下列原子或离子的核外电子排布式，正确的是 (　　) A.S2-:1s22s22p63s23p4 B.Sc:1s22s22p63s23p64s23d1 C.Ar:1s22s22p63s23p6 D.F:2s22p5 解析:S2-的原子核外共有18个电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，选项A是S原子的核外电子排布式，故A错误;书写电子排布式时，同一能层的能级放到一起，因此21Sc原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2，故B错误;选项D是F的最外层电子排布式，不符合题意。 √ 3.主族元素原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子。下列各原子或离子的电子排布式错误的是 (　　) A.Ca2+:1s22s22p63s23p6 B.O2-:1s22s22p4 C.K+:[Ne]3s23p6 D.Se:1s22s22p63s23p63d104s24p4 解析:氧原子的电子排布式为1s22s22p4，故O2-的电子排布式应为1s22s22p6，B项错误。 √ 4.(1)Si的价层电子排布为_______。  (2)基态Fe原子的电子排布式为________________________________。  (3)Fe成为阳离子时首先失去____轨道电子，Sm的价层电子排布为4f66s2，Sm3+的价层电子排布为____。  (4)Cu2+基态核外电子排布式为__________________________。  3s23p2 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 4s 4f5 [Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9 新知探究(二)——电子云与原子轨道 1.电子云 (1)概率密度: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)电子概率密度分布:如图是氢原子的1s电子在原子核外出现 的概率密度分布图，小点的疏密程度表示电子在原子核外出现概率 的大小，小点越密，表明概率密度越大。 (3)电子云:核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。电子层是处于一定_______________的电子在原子核外空间的_________ ________的形象化描述。 空间运动状态 概率密 度分布 (4)电子轮廓图:把电子在原子核外空间出现概率P=90%的空间圈出来，即电子云轮廓图，表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态形象化的简便描述。如图1、图2所示，所有原子的任一能层的s电子的电子云轮廓图都是球形，能层越高，电子云半径越大。 p电子云轮廓图是______状，同一能层p电子云轮廓都有3个空间伸展方向，分别称为px、py、pz，在直角坐标系里沿x、y、z轴伸展取向。 哑铃 [微思考]　为什么同一原子的能层越高，s电子云半径越大? 提示:随着能层的升高，电子的能量依次增高，电子克服原子核的吸引，在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展，越来越弥散，因此能层越高，电子云半径越大。 2.原子轨道 (1)概念:量子力学把电子在原子核外的一个______________称为一个原子轨道。 (2)表示:常用______________的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向。 (3)各能级所含有的原子轨道数 能级 ns np nd nf 原子轨道数 1 3 5 7 空间运动状态 电子云轮廓图 应用化学　 钋，化学符号为Po，原子序数是84，是已知最稀有的元素之一，在地壳中含量约为100万亿分之一，主要通过人工合成方式取得，钋单质是一种银白色金属，能在黑暗中发光。 1.钋元素原子的ns电子的电子云图上的小点较为稀疏的地方代表电子数目较少吗? 提示:电子云图中的小点的疏密程度代表电子在原子核外空间某处单位体积内出现概率的大小，其中小点稀疏的地方代表电子出现的概率低。 2.钋元素原子n=3的电子层的p能级上有3px、3py、3pz三个原子轨道。这三个p轨道电子云的形状是否相同?电子云在空间的伸展方向是否相同? 提示:钋元素原子n=3的三个p轨道电子云的形状相同，都是沿坐标轴方向分布;电子云在空间的伸展方向互相垂直。 题点多维训练 1.正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)一定空间运动状态的电子在线性轨道上绕核运动( ) (2)1s的电子云图中一个小点表示一个自由运动的电子( ) (3)能层越高，s能级原子轨道数目越多，电子云半径越大( ) (4)在同一能层中px、py、pz的能量相同( ) (5)M能层中共有9个原子轨道( ) × × × √ √ 2.图1和图2 分别是1s电子的概率密度分布图和电子云轮廓图。下列有关说法正确的是 (　　) A.图1中的每个小点表示1个电子 B.图2 表示1s电子只能在球体内出现 C.图2表明1s轨道呈球形，有无数条对称轴 D.图1中的小点表示电子在核外所处的位置 解析:小点表示电子出现的概率密度，故A、D错误;在界面内出现该电子的概率大于90%而界面外出现该电子的概率不足10%，故B错误。 √ 3.下列关于电子云的说法中，正确的是 (　　) A.电子云表示电子在原子核外运动的轨迹 B.电子云表示电子在核外单位体积的空间出现的概率大小 C.电子云界面图中的小点越密表示该核外空间的电子越多 D.钠原子的1s、2s、3s电子云半径相同 √ 解析:电子云表示电子在核外单位体积的空间出现的概率大小，不是表示电子运动的轨迹，A错误，B正确;电子云界面图中的小点越密表示电子在核外空间出现的机会越多，C错误;钠原子的1s、2s、3s电子云半径逐渐增大，D错误。 4.如图是s能级和p能级的原子轨道示意图。 试回答下列问题: (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。  解析:s电子的原子轨道都是球形的，每个s能级有1个原子轨道，p电子的原子轨道都是哑铃形的，每个p能级有3个原子轨道，它们相互垂直，分别用px、py、pz表示。 球 1 哑铃 3 (2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1，原子中能量最高的是______　　　　 能级电子，其电子云在空间有3个互相_____ (填“垂直”或“平行”)的伸展方向。元素X的名称是____。  解析:元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1，np轨道已排有电子，说明ns轨道已排满电子，即n=2，原子中能量最高的是2p能级电子，元素X的原子核外电子排布式为1s22s22p3，X是氮元素。 2p 垂直 氮 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 √ 一、选择题 1.电子层数n=3时，电子的空间运动状态(即原子轨道)有(　　) A.4种 B.7种 C.8种 D.9种 解析:电子层数n=3的原子轨道有3s(1个原子轨道)，3p(3种伸展方向，即3个原子轨道)，3d(5种伸展方向，即5个原子轨道)，共9种空间运动状态，故D符合题意。 12 15 14 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 2.基态钠原子核外不同能量的电子有 (　　) A.4种 B.5种 C.10种 D.11种 解析:基态钠原子核外电子排布式为1s22s22p63s1，有核外电子能级分别为1s、2s、2p、3s四种不同能量的电子。 12 15 14 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 3.下列原子的电子排布式正确的是 (　　) A.Zn:1s22s22p63s23p63d94s2 B.P:1s22s22p63s33p2 C.Ti:1s22s22p63s23p64s23d2 D.Br:1s22s22p63s23p63d104s24p5 解析:锌原子3d能级应排10个电子;磷原子的3s能级应排2个电子，3p能级应排3个电子;书写电子排布式时，应将同能层的能级放到一起。 12 15 14 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 4.下列说法错误的是 (　　) A.根据构造原理，原子核外电子填充顺序为1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p…… B.1s22s12p1是激发态原子的电子排布式 C.基态溴原子的简化电子排布式是[Ar]3d104s24p5 D.Mg的电子排布式为1s22s22p63s2 解析:根据构造原理原子核外电子填充顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p，A错误;1s22s2为基态，1s22s12p1为激发态，B正确;基态溴原子的核外有35个电子，分4层排布，基态溴原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p5，C正确;Mg原子的核外电子数为12，电子排布式为1s22s22p63s2，D正确。 12 15 14 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 5.下列说法或有关化学用语的表达正确的是 (　　) A.能级能量大小关系:4f>5d B.基态钒原子(23V)的价层电子排布式:3d34s2 C.Ca处于基态的电子排布式为1s22s22p63s23p64p2 D.铁原子结构示意图: 解析:根据构造原理，电子填充的先后顺序为ns<(n-2)f<(n-1)d<np，故能级能量大小关系为4f<5d，A错误;V是23号元素，核外电子排布式为[Ar]3d34s2，其价层电子排布式为3d34s2，B正确;根据构造原理Ca处于基态，电子排布式为 1s22s22p63s23p64s2，C错误;Fe为26号元素，原子结构示意图为 ，D错误。 12 15 14 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 6.下列电子排布式中，原子不是处于激发状态的是 (　　) A.氮原子:1s22s12p4 B.氟原子:1s22s22p43s1 C.锰原子:[Ar]3d54s2 D.铝原子:1s22s22p63s13p2 12 解析:只要原子不是处于基态情况下，就属于激发态。A.基态氮原子电子排布式为1s22s22p3;B.基态氟原子电子排布式为1s22s22p5;C.基态锰原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2或[Ar]3d54s2;D.基态铝原子电子排布式为1s22s22p63s23p1。 15 14 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 7.下列说法中不正确的是 (　　) A.同一原子中，2s、3s、4s轨道离原子核的平均距离依次增大 B.同一原子中，2p、3d、4f轨道的轨道数依次增多 C.各能层含有的轨道数为n-1 D.对于npx、npy、npz轨道上的电子，具有相同的能量，其电子云的形状也相同 解析:同一原子中，能层数越多，表示原子轨道离原子核的平均距离越大，A正确;2p、3d、4f轨道的轨道数依次为3、5、7，依次增多，B正确;同一能层形状相同的原子轨道的能量相等，其电子云的形状也相同，D正确。 12 15 14 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 8.下列说法正确的是 (　　) A.同一个能层中，s能级的能量总是大于p能级的能量 B.2s原子轨道半径比1s大，说明2s的电子云中的电子比1s的多 C.第二能层上的电子，不论在哪一个原子轨道上，其能量都相等 D.N能层的原子轨道类型数和原子轨道数分别为4和16 12 解析:同一能层中，s能级的能量小于p能级的能量，故A错误;2s原子轨道半径比1s大，说明2s电子在离核更远的区域出现的概率比1s电子的大，故B错误;当电子在同一能层的不同能级上时，其能量不相同，故C错误;对于N能层，n=4，其轨道类型数为4，轨道数为1+3+5+7=16，故D正确。 15 14 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 9.北京“鸟巢”在建造时运用了高强度、高性能的钒氮合金高新钢，23V原子的价层电子排布正确的是 (　　) A.3s23p1 B.3d34s2 C.3d64s2 D.4s2 12 解析:23V原子核外有23个电子，核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d34s2，其价层电子排布为3d34s2。 15 14 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 √ 10.下列说法中不正确的是 (　　) A.处于最低能量的原子叫做基态原子 B.3p2表示3p能级有两个电子 C.Cl-的电子排布式为1s22s22p63s23p6 D.同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多 解析:原子的电子排布遵循构造原理，能使整个原子的能量处于最低状态，处于最低能量的原子叫做基态原子，吸收能量，可由基态电子跃迁到激发态，故A正确;3p2表示3p能级有2个电子，故B正确;Cl-有18个电子，按构造原理，其电子排布式为1s22s22p63s23p6，故C正确;同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数相等，都为3，故D错误。 12 15 14 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 11. [双选]我国“奋斗者”号载人潜水器载人舱球壳的材料Ti62A是一种由Ti、Al、Sn和Si等组成的合金，其中Si和Sn两种元素在元素周期表中位于同一纵列，下列有关说法错误的是 (　　) A.基态Sn原子的价层电子排布为5s25p2 B.基态Si原子和基态Ti原子的价电子数不相等 C.基态Ti原子核外有5种能量不同的电子 D.基态Al原子核外有13种运动状态不同的电子 √ 12 15 14 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 解析: Sn处于第ⅣA族，基态Sn原子的价层电子排布为5s25p2，故A正确；Si处于第ⅣA族，其价层电子排布为3s23p2，价电子数为4，基态Ti原子的价层电子排布为3d24s2，价电子数为4，故B错误；基态Ti原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d24s2，其中能量不同的电子，1s、2s、3s、4s各有1种，2p、3p 各有1种，3d有1种，共7种，故C错误；基态Al原子核外有13个电子，则有13种运动状态不同的电子，故D正确。 12 15 14 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 二、非选择题 12.(10分)(1)R原子的3p能级上只有一个电子，则R原子是____;Y原子的核电荷数为33，其简化电子排布式是______________，价层电子排布式是　　　　。  (2)写出Si、Ca2+、O2-的电子排布式: ①Si:_______________; ②Ca2+:_______________; ③O2-:_________。 解析:R原子的3p能级上只有一个电子，则价层电子排布式为3s23p1，则R为Al元素;Y原子的核电荷数为33，则Y是As元素，依据构造原理，此元素的简化电子排布式是[Ar]3d104s24p3，则价层电子排布式为4s24p3。 Al [Ar]3d104s24p3 4s24p3 1s22s22p63s23p2 1s22s22p63s23p6 1s22s22p6 15 14 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 13.(8分)A、B、C分别代表三种不同的短周期元素。A元素的原子最外层电子排布式为ns1，B元素的原子最外层电子排布式为ns2np2，C元素的最外层电子数是其电子层数的3倍。 (1)C原子的电子排布式为_________，若A元素的原子最外层电子排布式为1s1，则A与C形成的阴离子的电子式为___________。  (2)当n=2时，B的原子结构示意图为_______。  (3)若A元素的原子最外层电子排布式为2s1，则元素A为___(填元素符号)。  12 解析:由C元素的最外层电子数是其电子层数的3倍，推出C为O;若n=2，则B的最外层电子排布式为2s22p2，B为碳元素;若A元素的原子最外层电子排布式为2s1，则元素A为Li。 1s22s22p4 [︰︰H]- Li 15 14 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 14.(12分)A、B、C、D是四种短周期元素，E是过渡元素。A、B、C为同周期元素，C、D为同主族元素。A元素原子的结构示意图为 ，B元素原子是同周期除稀有气体元素原子外半径最大的元素原子，C元素原子的M层p能级上有3个电子，E元素原子的价层电子排布为3d64s2。回答下列问题: (1)A为___(填元素符号，下同)，其基态原子的电子排布式为 ____________________________。  (2)B为_____，其基态原子的简化电子排布式为________。  (3)C为_____ ，其基态原子的价层电子排布为_______ 。  (4)D为_____ 。  (5)E为_____ ，其原子结构示意图为___________ 。  12 14 Si　 1s22s22p63s23p2(或[Ne]3s23p2) 　Na [Ne]3s1　 P　 3s23p3 N Fe 15 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 12 14 15.(14分)下表列出了核电荷数为21~25的元素的最高正化合价，回答下列问题: (1)写出下列元素基态原子的核外电子排布式。 Sc:_________________________________; Ti:_______________________________; V:__________________________________; Cr:_______________________________; Mn:_________________________________。 15 元素名称 钪 钛 钒 铬 锰 元素符号 Sc Ti V Cr Mn 核电荷数 21 22 23 24 25 最高正化合价 +3 +4 +5 +6 +7 解析:根据构造原理即可解答。 1s22s22p63s23p63d14s2(或[Ar]3d14s2) 1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2) 1s22s22p63s23p63d34s2(或[Ar]3d34s2) 1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1) 1s22s22p63s23p63d54s2(或[Ar]3d54s2) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 12 14 15 (2)对比上述五种元素原子的核外电子排布与元素的最高正化合价，你发现的规律是______________________________________________________________ _________________________;  出现这一现象的原因是___________________________________。  解析:过渡元素的最高正化合价与主族元素不同，因为在化学反应中，过渡元素次外层上的电子也可能参与化学反应。 五种元素的最高正化合价数值都等于各元素基态原子的最高能层s电子 和次高能层d电子数目之和　 能级交错使得d电子也参与了化学反应 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $