03-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-【优学精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修二同步教参（人教版·不定项）

第一节 原子结构 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.了解原子核外电子排布的构造原理，能写出号元素基态原子的电子排布式。 2.知道电子的运动状态可通过原子轨道和电子云模型来描述，能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异。 知识点一 构造原理与电子排布式 自主预习 新知构建 1．构造原理 （1） 含义：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①_ _ _ _ 的顺序称为构造原理。 （2） 示意图 ［知识拓展］（1）能级组：原子中能量相近的电子轨道的集合，用于描述核外电子排布的规律性。（2）能级组的分组：第一能级组为；第二能级组为、；第三能级组为、；第四能级组为、、；第五能级组为、、；第六能级组为、、、;第七能级组为、、、。 （3）能级交错（可从能级组的分组中看出来） ①含义：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。电子是按的顺序而不是按的顺序填充的，这种现象被称为能级交错。 ②规律：从第三能层开始出现能级交错现象，能级交错排列的顺序为。 2．电子排布式 （1） 含义：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叫电子排布式。如氮原子的电子排布式如下： （2）书写要求：一般情况下，能层低的能级写在左边，而不是按构造原理顺序书写。 （3）简化电子排布式：电子排布式可以简化，如的电子排布式可简化为，其中表示的内层电子排布与稀有气体元素原子的核外电子排布相同。 （4） 价层电子排布式：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）。如的价层电子排布式为⑥_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，的价层电子排布式为⑦_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 【答案】（1） 能级；电子数 （4） ； 学思用．写出基态、、原子的核外电子排布式，它们的电子排布符合构造原理吗？ 【答案】 或,或， 或；和基态原子的核外电子排布均不符合构造原理。 当、、能级处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。以为例： 迁移应用 对点训练 1．按照构造原理，下列电子填入能级的顺序正确的是（ ） A. 、、、 B. 、、、 C. 、、、 D. 、、、 【答案】C 【解析】由构造原理可知，项中电子填入能级的顺序应为、、、，错误；项中电子填入能级的顺序应为、、、，错误；项中电子填入能级的顺序应为、、、，错误。 2．某种原子的电子排布式为，下列有关该原子的说法正确的是（ ） A. 该原子核内有13个中子 B. 该原子的简化电子排布式为 C. 该原子最外层有1个电子 D. 该原子第二能层上有8个电子 【答案】D 【解析】由电子排布式可以看出该原子核外共有13个电子，故只能确定该原子核内质子数为13，中子数无法确定，故 错误；该原子的简化电子排布式为，故 错误；该原子最外层有3个电子，故 错误;该原子核外电子排布为2、8、3，第二能层上有8个电子，故 正确。 3．(教材习题改编)(双选)下列各离子或原子的电子排布式错误的是(　　) A．Ca2+：1s22s22p63s23p64s2 B．O：1s22s22p4 C．K：1s22s22p63s23p64s1 D．Fe2+：1s22s22p63s23p63d5 解析：选AD。钙元素的原子序数为20，钙离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，故A错误；氧元素的原子序数为8，氧原子的电子排布式为1s22s22p4，故B正确；钾元素的原子序数为19，钾原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，故C正确；铁元素的原子序数为26，Fe2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，故D错误。 4． （1） 基态B原子的电子排布式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （2） 基态原子的价层电子排布式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （3） 原子的原子序数为_ _ _ _ ，其层的电子排布式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （4） 晶体中氮以形式存在，基态的电子排布式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （5） 基态镓原子的电子排布式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （6） 基态钒原子的价层电子排布式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 【答案】（1） （2） （3） 34； （4） （5） （6） 知识点二 电子云与原子轨道 自主预习 新知构建 1．概率密度 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①_ _ _ _ 不同，可用概率密度表示，即（表示电子在某处出现的概率，表示该处的体积）。 【答案】概率 2．电子云 （1） 含义：处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的②_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的形象化描述。 （2） 表示方法：概率密度大小用小点的疏密来表示，小点越密，表明概率密度越③_ _ _ _ 。 【答案】（1） 概率密度分布 （2） 大 3．电子云轮廓图 （1）含义：把电子在原子核外空间出现概率的空间圈出来，表示电子云轮廓的形状。 （2） 形状 【答案】（2） 球形；哑铃状 4．原子轨道 （1） 概念：量子力学把电子在原子核外的一个⑥_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 称为一个原子轨道。因此，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。 （2） 形状 电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，电子的能量越高，原子轨道的半径越⑦_ _ _ _ ，球的半径越⑧_ _ _ _ 电子的原子轨道呈⑨_ _ _ _ 形，能层序数越大，电子的能量越高，原子轨道的半径越⑩_ _ _ _ （3） 各能级所含原子轨道数目 能级符号 …… 原子轨道数目 ⑪_ _ _ _ ⑫_ _ _ _ ⑬_ _ _ _ ⑭_ _ _ _ …… 【答案】（1） 空间运动状态 （2） 大；大；哑铃；大 （3） 1；3；5；7 学思用． （1） 能级和 能级的原子轨道存在哪些方面的差异？ （2） 在同一能层，原子轨道数与能层序数 之间有何关系？ （3） 基态原子的核外电子填充在6个原子轨道的元素有几种？ 【答案】（1） 轨道的形状、数目，最多容纳电子数等都不同。 （2） 原子轨道数。 （3） 、能级分别有1、3个原子轨道，按照构造原理，核外电子填充在6个原子轨道的元素，其核外电子排布式为和，共2种。 自我诊断 （1） 在电子云中，一个小点代表电子在这里出现过一次（ ） （2） 电子绕原子核在固定轨道上高速运行（ ） （3） 同一原子中，、、能级的原子轨道数依次增多（ ） （4） 硅原子的层上共有9个原子轨道（ ） （5） 当能层数时，有、、、四个原子轨道（ ） 【答案】（1） × （2） × （3） × （4） √ （5） √ 【解析】 （1） 电子云中的小点是电子在原子核外出现的概率密度的形象化描述，不表示电子 （2） 电子不是在固定轨道上运行，而在核外空间各处都可能出现 （3） 同一原子中，、、能级的原子轨道数相同，均为3个 迁移应用 对点训练 1．[（2025·宜昌高二期末）]图1和图2分别是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（ ） 图1 图2 A. 图1中的每个小点表示1个电子 B. 图2表示电子只能在球体内出现 C. 图2表明轨道呈球形，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 【答案】C 【解析】小点表示原子核外空间各电子出现的概率，故、错误；在球体内出现该电子的概率约为，球体外出现该电子的概率约为，故 错误；轨道呈球形，有无数条对称轴，故 正确。 2．符号所代表的含义是（ ） A. 轨道上有3个电子 B. 第三能层轨道有3个伸展方向 C. 电子云有3个伸展方向 D. 第三能层沿轴方向伸展的轨道 【答案】D 【解析】 能级有3个原子轨道，分别沿、、轴三个不同的方向延伸，所代表的含义是第三能层沿 轴方向伸展的 轨道。 3．下列有关原子轨道的叙述正确的是（ ） A. 钙原子的轨道的能量比轨道的能量高 B. 能层序数的原子轨道最多可容纳16个电子 C. 能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层序数的增加，能级原子轨道数也在增多 D. 锂原子的与轨道皆为球形分布 【答案】D 【解析】钙原子的 轨道的能量比 轨道的能量低，故 错误；每个能层最多能容纳 个电子，所以能层序数 的原子轨道最多可容纳32个电子，故 错误；能级含有3个原子轨道，与能层序数无关，故 错误；轨道的电子云轮廓图呈球形，所以锂原子的 与 轨道皆为球形分布，故 正确。 课堂检测 巩固落实 1．[（2025·泰安高二检测）]下列能表示基态原子的电子排布式的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 表示 能级中的一个电子跃迁到 能级上，基态原子的电子排布式应为，故 不符合题意；电子先排满 能级再排 能级，基态原子的电子排布式应为，故 不符合题意；电子先排满 能级再排 能级，基态原子的电子排布式应为，故 不符合题意。 2．[（2025·台州高二期末）]下列说法正确的是 （ ） A. 电子云轮廓图是电子的概率密度分布图 B. 电子云轮廓图是圆形 C. 、和轨道在空间内的取向相互垂直 D. 同一原子的能层越低，电子云越弥散 【答案】C 【解析】把电子在原子核外空间出现概率 的空间圈出来，表示电子云轮廓的形状，错误；电子云轮廓图是球形，错误；、和 轨道在空间内的取向相互垂直，正确；同一原子的能层越低，电子云越集中，错误。 3．（教材习题改编）下列基态原子或离子的电子排布式错误的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】基态 原子的电子排布式应为。 4．下列有关原子轨道和电子云的说法正确的是 （ ） A. 轨道呈球形，随能层序数的增加，轨道数也增加 B. 轨道呈哑铃形，轨道电子绕核做“ ”形运动 C. 电子云是笼罩在原子核外的云雾 D. 电子云图中小点的疏密程度表示电子在原子核外空间出现概率的大小 【答案】D 【解析】任何能层的 能级都只有1个原子轨道，与能层序数的大小无关，故 错误；电子在 轨道上绕核高速运动，不是做“ ”形运动，故 错误；电子云不是笼罩在原子核外的云雾，是表示电子在核外空间出现的概率，小点的疏密程度表示电子在原子核外空间出现概率的大小，故 错误，正确。 5．下面是能级和能级的原子轨道图。试回答下列问题： （1） 电子的原子轨道呈_ _ _ _ 形，每个能级有_ _ _ _ 个原子轨道；电子的原子轨道呈_ _ _ _ 形，每个能级有_ _ _ _ 个原子轨道。 （2） 元素的原子最外层电子排布式为，原子中能量最高的是_ _ _ _ _ _ _ _ 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。元素的名称是_ _ _ _ ，它的最低价氢化物的电子式是_ _ _ _ 。 【答案】（1） 球；1；哑铃；3 （2） 轨道；垂直；氮； 【解析】 （1） 由题图可知，电子的原子轨道呈球形，每个 能级有1个原子轨道；电子的原子轨道呈哑铃形，每个 能级有3个原子轨道。 （2） 元素 的原子最外层电子排布式为，则，因此原子中能量最高的是 轨道电子，电子云在空间有3个互相垂直的伸展方向。原子的价层电子排布式为，为氮元素，它的最低价氢化物为，的电子式是。 学科网（北京）股份有限公司 $