第25讲 原子结构 原子核外电子排布 课件-2026届高三化学一轮复习

第六章 原子结构与性质 第25讲— 原子结构 原子核外电子排布 新人教版 高中化学 2026届 一轮复习 真题引入 【2025·四川】下列化学用语或图示正确的是( ) A、中子数为21的钾核素： B、CaC2的电子式： C、基态Fe3+价层电子的轨道表示式： D、PCl3分子的球棍模型： B 【自主整理】完成P136页“考点一 原子结构 核素和同位素” 并核对好答案 【时间：3min】 知识梳理 知识点一 原子的构成 原子 元素 化学 【思考1】判断正误 1.所有原子核内一定都有中子(　　) 2.质量数就是元素的相对原子质量(　　) 3.质子数相同的微粒一定属于同一种元素(　　) × × × ①有质子的微粒不一定有中子如1H。 ②有质子的微粒不一定有电子如H+。 不一定 ，如：Ne、HF、H2O、NH3、CH4等。 质量数？ 质量数=近似相对原子质量 1、构成原子的微粒及作用 知识梳理 【思考2】某核素的质量数、质子数、中子数、核电荷数、核外电子数、原子 序数之间有什么数量关系？ 中子 质子 【再思考】若是某一阴离子或阳离子，以上的数量关系是否相同？ ①阳离子的核外电子数＝ －所带电荷数。 ②阴离子的核外电子数＝ ＋所带电荷数。 质子数 质子数 2、微粒间的数量关系 知识点一 原子的构成 知识梳理 (1)1 mol H218O与1 mol D216O的中子数之比为______。 (2)已知阴离子R2－的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则w g R原子完全转化为R2－时，含有电子的物质的量是__________________。 1∶1 3、微粒符号周围数字的含义 【思考3】说出下列符号的意义 2H、2H2、 1H2、2O22- 【再思考】如何确定微粒中粒子数？ 知识点一 原子的构成 知识点二 元素、核素和同位素 知识梳理 概念辨析 质子数(核电荷数) 质子 中子 质子数 中子数 【思考4】元素 (1)决定元素种类的是:__________ (2)“同一类原子”指的是什么？ (3)“元素为宏观概念”这句话怎么理解？ 质子数(核电荷数) 包括质子数相同的各种不同原子，以及各种状况下的原子或离子(即游离态和化合态) 如：H、D、T、H＋、H－等都称为氢元素。 元素为宏观概念，只论种类不论个数，元素组成物质，不能说元素组成分子。 如：加碘盐中为“碘元素” 大多数元素都有同位素。 (元素只有118种，原子却多得多) 【再思考】氢元素有几种核素？分别是什么？ 氕 D 氘 T 氚 【思考5】1、同一元素有多种核素，它们互为同位素， 同位素间有哪些相同点？哪些不同点？ 【再思考】H2O、D2O混合在一起是混合物吗？ 知识梳理 【思考6】你知道哪些常见核素？它们有哪些用途？ 【2025·山东】第70号元素镱（Yb）的基态原子价电子排布式为4f146s2。下列说法正确的是 A． 的中子数与质子数之差为104 B． 与 是同一种核素 C．基态Yb原子核外共有10个d电子 D．Yb位于元素周期表中第6周期 真题感悟 D C 【2025·江苏】科学家通过核反应 发现氚 。下列说法正确的是 A． 表示一个质子 B． 的基态原子核外电子排布式为 C． 与 互为同位素 D． 的原子结构示意图为 【判断】1.通过化学变化可以实现 16O与 18O间的相互转化。 同位素之间的转化既不是物理变化也不是化学变化，是核反应 核反应遵循的两守恒： ①反应前后质量数之和不变； ②反应前后质子数之和不变。 3.同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分数(丰度)不变。 氯元素天然存在两种同位素 17Cl 35 占75.77% 17Cl 37 占24.23% 4.不同的核素可能具有相同的质子数,也可能质子数、中子数、质量数均不同。 不同核素可能具有相同的质子数，如1H和2H； 也可能具有相同的中子数，如14C和16O； 也可能具有相同的质量数， 如14C和14N。 ✘ ✘ 重难点突破 重难点突破 【判断】4、电子排布完全相同的原子一定不是同一种原子 ✘ 如互为同位素的各原子 5、核外电子数相同的微粒，其质子数一定相同 ✘ 18电子微粒： 10电子微粒： “5阴5阳5分子” 【例题1】已知A、B、C、D是中学化学常见的四种不同粒子,它们之间存在如图所示的转化关系(反应条件已经略去): (1)如果A、B、C、D均是10电子的粒子,请写出A、D的电子式:A　 　,D　 　 。 (2)如果A和C是18电子的粒子,B和D是10电子的粒子。 ①A与B在溶液中反应的离子方程式为 　 。 ②根据上述离子方程式可以判断C与B结合质子的能力大小是 　 　　 　　　(用化学式或离子符号表示)。 HS- +OH- = S2-+H2O OH- > S2- 巩固提升 1803 1904 1911 1913 1926-1935 道尔顿 汤姆孙 卢瑟福 玻 尔 薛定谔 实心球模型 枣糕模型 葡萄干布丁模型 玻尔模型 电子云模型 行星模型 知识的暂定性 科学精神 【自主整理】完成P137页“考点二 原子核外电子排布” 并核对好答案 【时间：3min】 知识梳理 【思考1】2Px12Py12Pz1表示的含义？ 【思考2】电子在原子核外是如何排布的？遵循什么原则？ 多电子原子的核外电子排布：能层→能级→原子轨道 多电子原子的核外电子排布遵循： 构造原理 (1)泡利原理(也称泡利不相容原理) (2)洪特规则 (3)能量最低原理 知识点三 原子核外电子排布 知识梳理 知识点三 原子核外电子排布 多电子原子的核外电子排布：能层→能级→原子轨道 1、能层 n 电子层 能层名称： 能层符号： 一 二 三 四 五 六 七 K L M N O P Q 从K至Q ，能层离核越远，电子的能量越大 每层最多容纳电子的数量：2n2 原子核外电子是　　　　排布的,根据电子的　　　　　差异,可将核外电子分成不同的能层。 分层 能量 【思考3】能层名称及能层符号？每层最多能容纳多少电子？ 最多电子数： 2 8 18 32 50 72 98 2、能级 多电子原子中，同一能层的电子，能量也不同，还可以把它们分成不同能级 能级符号：s→p→d→f 如：ns、np、nd、nf…… n代表能层 【思考4】能级符号？它们的能量有何差异？ 第n能层各能级的能量顺序为　 。 ns<np<nd<nf 知识梳理 知识点三 原子核外电子排布 小结：能层与能级的关系 【思考5】(1)能级数？ (2)每个能级最多容纳的电子数？ 能级数等于能层序数 奇数数列1,3,5,7……的2倍 多电子原子的核外电子排布：能层→能级→原子轨道 （3）预测第五能层上原子轨道总数是多少？最多能容纳的电子数是多少？ 25 50 【练习】（以下能级符号正确的是（ ）A.6s B.2d C.3f D.7p AD 知识梳理 知识点三 原子核外电子排布 多电子原子的核外电子排布：能层→能级→原子轨道 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,即电子在核外经常出现的区域。其中电子云轮廓图就是这种区域的描述，故这种电子云轮廓图就是原子轨道形象化的描述。 【思考6】电子云？电子云轮廓图？原子轨道？三者的关系？ 电子出现的概率约为90%的空间 【再思考】上图是电子云轮廓图的绘制过程，图中小黑点是电子吗？ 电子绕原子核做圆周运动吗？ 小黑点不是电子！ 小黑点：概率密度(单位体积内出现的概率 )，小黑点越密概率密度越大 教材P12-13 3、电子云 知识梳理 知识点三 原子核外电子排布 多电子原子的核外电子排布：能层→能级→原子轨道 原子轨道 轨道形状 伸展方向个数 轨道数目 s 　球形　 　1 　1 p 　哑铃形　 　3 　3 d — 　5 　5 f — 　7 　7 【思考7】原子轨道的形状？伸展方向个数？数目？ 4、原子轨道　　　 这种电子云轮廓图就是原子轨道形象化的描述。 常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向。 知识梳理 知识点三 原子核外电子排布 多电子原子的核外电子排布：能层→能级→原子轨道 4、原子轨道　　　 【思考8】为什么同一原子的能层越高，s电子云半径越大？ 能层越高，电子的能量越大，电子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空间扩展。 【练习】比较基态原子能级或原子轨道的能量高低。 ①1s、2s、2p、3s、3p、3d ②2s、2px、2py、2pz 　1s<2s<2p<3s<3p<3d 2s<2px＝2py＝2pz 能量关系： ①相同能层上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同一能层内形状相同而伸展 方向不同的原子轨道的能量相同 (1)不同运动状态的电子数： (2)不同空间运动状态的电子数： (3)形状不同的电子云种类： (4)不同能级(能量)的电子种类： (5)最高能级的电子数： (6)最高能层的电子数： 巩固提升 练习：Mn原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，则其： 25 15 3 7 5 2 【思考7】怎么理解“电子的空间运动状态”？ “电子的运动状态”？ 电子的空间运动状态种类=电子占据的原子轨道数目 电子的运动状态种类=核外电子总数 判断：1、基态Ca原子的电子排布式: 1s22s22p63s23p63d2 ✘ 注意：一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子 【思考9】以光谱学事实为基础，从H开始，随核电荷数的递增， 新增电子填入能级的顺序是什么？ 每一行对应一个能层 每一小圈对应一个能级 各圆圈之间连接线的方向表示随核电荷数递增而增加的电子填入能级的顺序 QPONMLK 构造原理规律： ns (n-2)f (n-1)d np 能级交错 构造原理： 知识梳理 教材P10：随核电荷数的递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→3d→4s的顺序填充的，这种现象被称为能级交错。构造原理呈现的能级交错源于光谱学事实，是经验的，而不是任何理论推导的结果。构造原理是一个思维模型，是个假想过程。 原因：多电子原子的各个电子，除去原子核对它们有吸引力外，同时各个电子之间还存在着排斥力，因而使多电子原子的电子所处的能级产生了交错现象 【思考10】电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→3d→4s的顺序填充的，这种现象被称为能级交错。如何理解“能级交错”？它形成的原因是什么？ 源于光谱学事实，思维模型，假想过程 构造原理： 知识梳理 多电子原子的核外电子排布规律：构造原理 知识梳理 多电子原子的核外电子排布规律：能量最低原则 ①在构建基态原子时,电子将尽可能地占据能量 的原子轨道,使整个原子的能量 ,这就是能量最低原理。 　最低　 ②原子的能量由 、 和____________共同决定的。 　电子数　 　电子状态　 注意：(1)能量最低原理是指通过对基态原子的核外电子进行排布， 使整个原子的能量处于最低状态，而非是使电子排布在能量最低的原子轨道。 (2)电子尽可能地排布在能量最低的原子轨道 ≠ 整个原子的能量处于最低状态， 因为整个原子的能量不能机械地认为是各电子所占轨道的能量之和 最低　 　核电荷数 【练习】24Cr的电子排布式为： 。 29Cu的电子排布式为 。 1s22s22p63s23p63d54s1 当能量相同的原子轨道(简并轨道)在“全满”(p6、d10、f14)、“半满”(p3、d5、f7)或“全空”(p0、d0、f0)状态时，体系较稳定，体系的能量最低。 【练习】Fe3＋比Fe2＋的稳定性更________(填“强”或“弱”)，从结构上分析原因是____________________________________________________________ 强 Fe3＋的价层电子排布式为3d5，处于“半充满状态” 1s22s22p63s23p63d104s1 【练习】28Ni的核外电子排布式： 。 1s22s22p63s23p63d84s2 电子排布式书写时按能层依次递增的原则写，能层低的能级写在左侧。 巩固提升 判断：2、电子排布1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理 ✘ 原子变成阳离子时首先失去最外层电子 多电子原子的核外电子排布规律：泡利原理 在一个原子轨道里,最多只能容纳 个电子,它们的自旋 ,这个原理被称 为泡利原理(也称泡利不相容原理) 　2　 　相反　 电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，常用“↑和↓”表示自旋相反的电子 √ ✘ 判断：3、磷元素基态原子的电子排布图为 ✘ 知识梳理 基态原子中,填入简并轨道的电子总是先 ,且 　自旋平行　 　单独分占　 多电子原子的核外电子排布规律：洪特规则 表示方法 电子排布式 1s22s22p63s23p63d64s2 简化电子排布式 [Ar]3d64s2 价层电子排布式 3d64s2 价层电子排布图 (或轨道表示式) 【练习】请用不同的化学语言表示基态Fe原子的核外电子排布。 原子结构示意图 注意： 请熟练掌握1-36号元素基态原子核外电子排布表示方法 五种表示方法中，电子排布图最能反映电子的排布情况 巩固提升 规律总结 ：1~36号元素中原子核外电子排布的特殊性。 (1)最外层只有一个未成对电子的元素: (2)最外层有2个未成对电子的元素: (3)最外层有3个未成对电子的元素: (4)3d能级半充满的元素: (5)核外电子排布中，未成对电子数最多的元素： ①第ⅠA族(ns1:H、Li、Na、K), ②第ⅢA族(ns2np1:B、Al、Ga), ③第ⅦA族(ns2np5:F、Cl、Br), ④Cr(3d54s1)和Cu(3d104s1)。 ①第ⅣA族(ns2np2:C、Si、Ge), ②第ⅥA族(ns2np4:O、S、Se)。 第ⅤA族(ns2np3:N、P、As)。 Cr 3d54s1;Mn 3d54s2。 Cr 3d54s1。 归纳总结 【思考12】基态原子？激发态原子？电子跃迁？ 微点拨：①基态原子是最基本的状态，是稳定的状态。 ②电子的跃迁是在原子内部进行的，原子组成没有变化。 ③电子跃迁一般发生在能量相近的能级间， 激发态原子释放能量不一定变成基态原子。 激发态原子 基态原子 吸收能量 释放能量 激发态 K L M N 能量 光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式，日常生活中的焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED灯光……都与原子核外电子跃迁释放能量有关。 处于最低能量状态的原子 基态原子的电子吸收能量后， 从低能级跃迁到高能级状态的原子 电子跃迁 知识梳理 [练习4] 氟原子激发态的电子排布式有　　,其中能量较高的是　　(填标号) a.1s22s22p43s1 b.1s22s22p43d2 c.1s22s12p5 d.1s22s22p33p2 ad d 基态Mg+离子 基态Mg原子 Mg原子的激发态 Mg+离子的激发态 轨道能量越高，电离出电子所需能量相对越低，B>C； [练习5] 下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是___，最小的是__。 A C [2023·浙江卷] 由硅原子核形成的三种微粒,电子排布式分别为①[Ne]3s23p2 ②[Ne]3s23p1③[Ne]3s23p14s1,有关这些微粒的叙述,正确的是　　　　。 A.微粒半径:③>①>② B.电子排布属于基态原子(或离子)的是①② C.电离一个电子所需最低能量:①>②>③ D.得电子能力:①>② AB 巩固提升 【再思考】原子光谱是如何产生的？ 基态原子 激发态原子 吸收能量 释放能量 形成吸收光谱 形成发射光谱 不同元素的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的能量→表现为光的形式→用光谱仪摄取→得到各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。 知识梳理 【问题】不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。下面图谱哪个是发射光谱哪个是吸收光谱？ 吸收光谱特征: 亮背景，暗线，线状不连续 发射光谱特征: 暗背景，亮线， 线状不连续 同种原子的两种光谱是可以互补的 锂、氦、汞的发射光谱 锂、氦、汞的吸收光谱 知识梳理 能量是不连续的 ∆E1 ∆E2 ∆E3 ∆E4 【思考12】发射光谱、吸收光谱的谱线不连续，说明了什么问题？ 能量量子化 原子光谱 能量 量子化 能层 能级 知识梳理 【思考13】原子光谱有哪些应用？ ①光谱分析------“鉴定元素、发现新元素” He 氦 每一种元素都有自己的特征谱线 在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素； 通过原子光谱发现许多元素。 ②焰色试验-----“检验元素” 【再思考】钾发生焰色试验的原因？ 电子由较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，以光的形式释放能量 知识梳理 真题感悟 【2025·上海节选】(3)基态铁原子中，_______。 A．有4个不同能级的电子 B．有5个未成对电子 C．核外电子共占据15个原子轨道 D．有26种能量不同的电子 C 【2025·上海节选】(1)验证锗矿石中含有锗元素可使用的方法为 。 A．原子发射光谱法    B．红外光谱法    C．X射线衍射 A 【2025·浙江节选】(1)关于ⅤA族元素原子结构的描述，下列说法正确的是_______。 A．基态P原子3p轨道上的电子自旋方向相同 B．As3+的最外层电子数为18 C．P3+的半径小于P5+的半径 D．电子排布为 [Ne]3s13p4的P原子处于激发态 AD $