新教材 人教版高中化学选择性必修2 第一章 原子结构与性质 学案知识点考点精讲及配套习题.docx
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新教材人教版高中化学选择性必修2第一章原子结构与性质学案知识点考点精讲及配套习题
第一章原子结构与性质
第一节 原子结构-1-
第1课时 能层与能级 构造原理-1-
第2课时 基态原子核外电子排布 原子轨道-13-
第二节 原子结构与元素的性质-27-
第1课时 原子结构与元素周期表-27-
第2课时 元素周期律-41-
第一节 原子结构
第1课时 能层与能级 构造原理
一、能层与能级
1．能层
（1）意义：
根据多电子原子的核外电子的________差异，将核外电子分成不同的能层。
（2）符号：
能层序数一、二、三、四、五、六、七分别用________________表示。
2．能级
（1）意义：
根据多电子原子中同一能层电子________不同，将它们分成不同的能级。
（2）符号：
在每一能层中，能级符号分别为ns、np、nd、nf……，其中n代表________。
3．能层、能级中所容纳的电子数
二、基态与激发态、原子光谱
1．基态原子与激发态原子
2．光谱与光谱分析
不同元素原子的电子发生跃迁时会________或________不同的光，在现代化学中，常利用原子光谱上的________来鉴定元素的分析方法，称为________。
三、构造原理与电子排布式
1．构造原理
（1）含义：
在多电子原子中，电子在能级上的排列顺序是电子先排在能量________的能级上，然后依次排在能量________的能级上。
（2）
2．电子排布式
（1）概念：
将________上所排布的电子数标注在该能级符号________，并按照能层从左到右的顺序排列的式子。
（2）表示方法
如钠原子的电子排布式可表示为____________，也可简化为[Ne]3s1。
一、
1．能量 K、L、M、N、O、P、Q
2．能量 能层
3．1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 2 6 10 14 2 6 2 8 18 32
二、
1．最低能量状态 较高 吸收 释放
2．吸收 释放 特征谱线 光谱分析
三、
1．较低 较高 能层 能级
2．能级 右上角 1s22s22p63s1
[即时性自测]
1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）原子处于基态时能量最低最稳定。
（ ）
（2）同一原子处于不同激发态时能量相同。
（ ）
（3）从激发态到基态会释放能量，所以一定会观察到可见光。
（ ）
（4）能层离核越近能量越低。
（ ）
（5）同一能层的电子能量一定相同。
（ ）
（6）同一原子中，同一能层同一能级的电子能量一定相同。
（ ）
（7）理论上第8能层应该有8个能级。
（ ）
（8）第n能层最多能容纳的电子数为2n2，所以钠原子的第三能层填有18个电子。
（ ）
（9）电子填充时先将里面的能层填满，再填入下一能层。
（ ）
2．图中所发生的现象与电子的跃迁无关的是（ ）
3．下列能级中可容纳电子数最多的是（ ）
A．6sB．4pC．3dD．4f
4．下列各基态原子的电子排布式正确的是（ ）
①Be：
1s22s12p1 ②C：
1s22s22p2 ③He：
1s12s1
④Cl：
1s22s22p63s23p5
A．①②B．②③
C．①③D．②④
5．若某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，则下列说法正确的是（ ）
A．该元素原子中共有38个电子
B．该元素原子核外有5个能层
C．该元素原子最外能层共有3个电子
D．该元素原子M能层共有8个电子
1．
（1）√
（2）× （3）× （4）√ （5）× （6）√ （7）√ （8）× （9）×
2．解析：
燃放焰火、霓虹灯广告、燃烧蜡烛等所产生的光，都与电子的跃迁有关，平面镜成像和电子的跃迁无关。
答案：
D
3．解析：
各能级能容纳的电子数是ns为2个、np为6个、nd为10个、nf为14个。
答案：
D
4．解析：
①应为Be：
1s22s2；③应为He：
1s2。
答案：
D
5．解析：
由该元素原子的电子排布式可知，该元素原子中共有39个电子，分5个能层，其中M能层上有18个电子，最外能层上有2个电子。
答案：
B
技能素养
提升点一 能层与能级
[例1] 下列有关能层、能级的认识正确的是（题中n表示能层序数）（ ）
A．各能级能容纳的电子数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7的2倍
B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
能容纳电子数与所含电子数有区别！
C.各能层含有的能级数为n－1
D．各能层含有的电子数为2n2
不同能级所含能级数不同，不同能级所能容纳的电子数也不相同，规律为：
能级数为n，最多能容纳电子数为2n2。
例1 解析：
解答本题时要注意：
任一能层中，能级个数＝能层序数，并不是所有能层中都有p、d、f能级，具体选项分析如下：
每个能层最多容纳的电子数为2n2个，也可以不排满，A正确；并不是所有的能层中都有p、d、f能级，如K层只有一个s能级，L层有s能级和p能级两个能级；M层有s、p、d三个能级，B错误；任一能层中，能级个数等于能层序数，C错误；每个能层最多容纳电子数为2n2，但不是一定含有2n2个电子，D错误。
答案：
A
[提升1] 下列能级表示正确（实际存在的）且最多容纳的电子数按照从少到多的顺序排列的是（ ）
A．1s、2p、3dB．1s、2s、3s
C．2s、2p、2dD．3p、3d、3f
ns、np、nd、nf…所能容纳电子数依次为2、6、10、14…，与n的取值无关。
s、p、d、f…最早出现的能层依次为1、2、3、4……。
提升1 解析：
从M层开始有d能级，即3d，不存在2d，故C项错误；同理从N层开始有f能级，即4f，故D项错误；不同能层的相同类型的能级，最多容纳的电子数相同，故B项错误。
答案：
A
[关键能力]
1．能层
（1）能层的含义
多电子原子的核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。
（2）能层的表示方法及各能层所能容纳的最多电子数
能 层
一
二
三
四
五
六
七
……
符 号
K
L
M
N
O
P
Q
……
最多电子数
2
8
18
32
50
72
98
……
（3）各能层的能量与其离原子核距离的关系
原子核外各能层，能层序数越大，其离原子核的距离越远，能量越高。
说明：
能层相当于必修教材中所述的电子层。
2．能级
（1）能级的含义
多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。
（2）能级的符号和所能容纳的最多电子数
3．能层与能级的有关规律
（1）每一能层最多可容纳的电子数为2n2（n为能层序数）。
（2）在每一个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……（n为能层序数）。
（3）任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数，即第一能层只有1个能级（1s），第二能层有2个能级（2s和2p），第三能层有3个能级（3s、3p和3d），依次类推。
（4）以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的2倍。
（5）英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数相同。
例如，1s、2s、3s、4s……能级最多都只能容纳2个电子。
某一能层及能级所能容纳的电子数是一定的，但不同原子或离子某一能层或能级的电子数是不一定的。
提升点二 构造原理
[例2] 构造原理揭示的电子排布能级顺序实质是各能级能量高低。
若以E（nl）表示某能级的能量，以下各式中正确的是（ ）
A．E（5s）>E（4f）>E（4s）>E（3d）
B．E（3d）>E（4s）>E（3p）>E（3s）
C．E（4s）D．E（5s）>E（4s）>E（4f）>E（3d）
当比较不同能层、不同能级的能量高低时，要注意能级交错现象。
例2 解析：
根据构造原理，各能级能量的大小顺序：
1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s……A项和D项正确顺序为E（4f）>E（5s）>E（3d）>E（4s）；对于不同能层的相同能级，能层序数越大，能量越高。
答案：
B
[提升2] 比较下列能级的能量大小关系（填“>”“＝”或“<”）：
（1）2s________4s；
（2）3p________3d；
（2）3d________4s；（4）4d________5d；
（5）2p________3s；（6）4d________5f。
在构造原理中，从第三能层开始出现能级交错现象。
我们可以利用“Ens提升2 解析：
由构造原理可知：
①同一能层的能级能量高低顺序为：
ns答案：
（1）<
（2）< （3）> （4）< （5）< （6）<
[关键能力]
构造原理
设想从氢原子开始，随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按图所示的能级顺序填充的，填满一个能级再填一个新能级。
这种规律称为构造原理。
构造原理示意图
（1）根据构造原理，绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循下列顺序：
1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d……
（2）原子核外电子按能量由低到高的顺序依次排布。
因此，根据构造原理可以比较各能级的能量高低。
（3）图中每个小圆圈表示一个能级，每一行对应一个能层，各圆圈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。
原子的核外电子不是完全按能层顺序依次排布的，即不完全是填满n能层后再填（n＋1）能层，而是按照如图所示的能级顺序排布的，在该顺序中，从第三能层开始，出现了能级交错现象，该能级顺序就是能量由低到高的顺序。
（4）根据构造原理，在多电子的原子中，电子最后填入的能级不一定是原子最外能层上的能级，如Ti、V等过渡元素电子最后填入的是3d能级。
提升点三 电子排布式
[例3] （多选）下列各原子或离子的电子排布式错误的是（ ）
A．Na＋ 1s22s22p6
B．Br 1s22s22p63s23p64s23d104p5
C．Cl－ 1s22s22p63s23p5
D．Ar 1s22s22p63s23p6
书写电子排布式时，可用解决问题程序化思想。
即可先写出原子或离子的结构示意图，然后按每个能层中的能级是按s、p、d、f的顺序排列，各能级上的电子数标在能级符号的右上角。
例3 解析：
本题考查的是构造原理及各能级最多容纳的电子数。
s能级最多容纳2个电子，p能级有3个轨道，最多可容纳6个电子，电子总是从能量低的电子层或原子轨道开始排列，Cl－应是Cl原子得到一个电子形成的稳定结构，所以Cl－的电子排布式应为1s22s22p63s23p6，C错误；书写电子排布式时，应将同一能层的书写在一起，Br的电子排布式应为：
1s22s22p63s23p63d104s24p5，故B错误。
答案：
BC
[提升3] 写出下列原子的电子排布式：
（1）11Na________；
（2）16S________；
（3）34Se________；（4）20Ca________；
（5）26Fe________；（6）30Zn________。
提升3 解析：
根据原子核外电子排布所遵循的原理书写原子的电子排布式，同时应注意从3d能级开始出现“能级交错”现象。
答案：
（1）1s22s22p63s1
（2）1s22s22p63s23p4
（3）1s22s22p63s23p63d104s24p4
（4）1s22s22p63s23p64s2
（5）1s22s22p63s23p63d64s2
（6）1s22s22p63s23p63d104s2
[关键能力]
电子排布式
（1）对电子排布式的认识
电子排布式是用核外电子分布的能级及各能级上的电子数来表示电子排布的式子。
如1s22s22p63s23p1、1s22s22p63s23p64s2分别是Al、Ca原子的电子排布式。
（2）书写电子排布式的方法
①“三步法”书写电子排布式
构造原理是书写基态原子电子排布式的依据。
第一步：
按照构造原理写出电子填入能级的顺序，1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s……
第二步：
根据各能级容纳的电子数填充电子。
第三步：
去掉空能级，并按照能层顺序排列即可得到电子排布式。
②简化的电子排布式
将电子排布式中的内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加方括号来表示而得到的式子称为简化的电子排布式。
如氮、钠、钙的简化电子排布式分别为[He]2s22p3、[Ne]3s1、[Ar]4s2。
③离子的核外电子排布式
对于主族元素的原子来说，一般只失去最外层电子，而过渡元素的原子可能还会进一步失去内层电子；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Fe位于第四周期Ⅷ族，其原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，Fe2＋的核外电子排布式为[Ar]3d6，Fe3＋的核外电子排布式为[Ar]3d5。
电子排布式的书写顺序与电子排布顺序有所不同，电子进入能层的顺序是按构造原理中能级的能量递增的顺序，而电子排布式的书写则按能层的顺序，能层中的能级按s、p、d、f能量递增的顺序排布。
形成性自评
1．以下能级符号表示正确的是（ ）
①5s ②1d ③2f ④1p ⑤2d ⑥3f ⑦4f ⑧5d ⑨3p ⑩6s
A．③⑤⑦⑧⑨⑩B．①⑦⑧⑨⑩
C．①③⑤⑦⑨D．②④⑥⑧⑩
2．下列粒子中，各层电子数均达到2n2的是（ ）
A．Ne、ArB．F－、Mg2＋
C．Al、O2－D．Cl－、Ar
3．核外电子由3d能级跃迁到4p能级时，可通过光谱仪直接摄取（ ）
A．电子的运动轨迹图像
B．原子的吸收光谱
C．电子体积大小的图像
D．原子的发射光谱
4．下列各离子或原子的电子排布式错误的是（ ）
A．Ca2＋：
1s22s22p63s23p6
B．O2－：
1s22s22p4
C．K：
1s22s22p63s23p64s1
D．Fe3＋：
1s22s22p63s23p63d5
5．某微粒的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，下列关于该微粒的说法正确的是（ ）
A．它的质子数一定是18
B．它的原子和37Cl可能互为同位素
C．它的单质一定是强还原剂
D．可以确定该微粒为Ar
6．原子中的某一能层，最多能容纳的电子数目大于32，该能层可能会是（ ）
A．L层B．M能层
C．N能层D．P能层
7．若某元素基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d14s2，则下列说法正确的是（ ）
A．该元素基态原子中共有4种不同能量的电子
B．最高能层为N层
C．该元素原子最外层共有3个电子
D．该元素原子原子结构示意图为
8．
（1）Cl原子核外能量最高的电子所在的能级是________。
（2）基态Si原子中，核外电子占据最高能层的符号为________，该能层有________个能级，电子数为________。
9．应用构造原理，完成下表：
原（离）子
电子排布式
简化的电子排布式
7N
21Sc
25Mn
32Ge
26Fe2＋
形成性自评
1．解析：
每一个能层都有s能级，从第二能层开始出现p能级，从第三能层开始出现d能级，从第四能层开始出现f能级。
综上所述，B项正确。
答案：
B
2．解析：
A项中的Ar、C项中的Al、D项中的Cl－和Ar均不符合题意。
答案：
B
3．解析：
E（3d）答案：
B
4．解析：
O原子的电子排布式为1s22s22p4，故O2－的电子排布式为1s22s22p6，B项错误。
答案：
B
5．解析：
此微粒核外共有18个电子，可能是Ar原子，也可能是离子，离子又可能为阳离子Ca2＋、K＋或阴离子S2－、Cl－、P3－等。
答案：
B
6．解析：
每一能层最多能容纳的电子数目为2n2，所以最多能容纳的电子数目大于32的能层，至少是第五能层。
答案：
D
7．解析：
根据构造原理，该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2。
由此可知该元素原子中共7种能量电子，A项错误；最高能层是N层，B项正确；最外层有2个电子，C项错误；M层有9个电子，最外层有2个电子，D项错误。
答案：
B
8．解析：
（1）Cl原子核外有17个电子，排布在1s、2s、2p、3s、3p5个能级上，能量最高的是3p能级。
（2）Si原子核外有14个电子，K、L、M能层上分别有2、8、4个电子，所以电子占据的最高能层为M能层，该能层有3s、3p、3d3个能级，填有4个电子。
答案：
（1）3p
（2）M 3 4
9．解析：
根据原子核外电子排布原理（构造原理）书写原子（或离子）的电子排布式，同时应注意21～36号元素的原子中出现能级交错现象。
答案：
原（离）子
电子排布式
简化的电子排布式
7N
1s22s22p3
[He]2s22p3
21Sc
1s22s22p63s23p63d14s2
[Ar]3d14s2
25Mn
1s22s22p63s23p63d54s2
[Ar]3d54s2
32Ge
1s22s22p63s23p63d104s24p2
[Ar]3d104s24p2
26Fe2＋
1s22s22p63s23p63d6
[Ar]3d6
第2课时 基态原子核外电子排布 原子轨道
一、电子云与原子轨道
1．电子云及形状
（1）电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的________分布的形象化描述。
（2）
2．原子轨道
（1）定义：
电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。
（2）数目
ns能级各有____个轨道，np能级各有____个轨道，nd能级各有____个轨道，nf能级各有____个轨道。
二、能量最低原理、泡利原理、洪特规则
1．能量最低原理
原子核外电子的排布遵循________，按轨道能量由低到高依次排列，使整个原子处于________的能量状态。
2．泡利原理
在一个原子轨道里，最多只能容纳______个电子，而且它们的自旋状态________，用“________”表示。
3．洪特规则
基态原子中，填入简并轨道的电子总是先________，且自旋________。
三、电子排布图
将原子轨道用方框表示，在方框内用一个箭头表示一个电子，用↑↓表示自旋状态相反的电子，得到电子排布图。
如：
O原子的电子排布图
一、
1．
（1）概率密度
（2）球形 哑铃形
2．1 3 5 7
二、
1．构造原理 最低
2．2 相反 ↓↑
3．单独分占 平行
三、↑↓ ↑
[即时性自测]
1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）1s、2s、3s的电子云形状均为球形（ ）
（2）2p、3p、4p电子云均为哑铃形且大小相同。
（ ）
（3）H原子核外只有一个原子轨道。
（ ）
（4）电子云图中的小黑点表示电子的多少。
（ ）
（5）p能级中有3个相互垂直的原子轨道。
（ ）
（6）3d与6d均有5个原子轨道。
（ ）
（7）钾原子的第三能层填有18个电子，是因为钾原子的第三能层有9个原子轨道。
（ ）
（8）任何一个原子中不可能存在运动状态完全相同的两个电子。
（ ）
（9）基态碳原子的电子排布图为
。
（ ）
（10）基态铁原子的价电子排布图：
。
（ ）
2．基态氢原子的电子云图为球形（如图），下列有关说法正确的是（ ）
A．1个小黑点表示一个电子
B．He的基态原子两个电子的电子云也是与此大小相同的球形
C．如果电子发生跃迁，有可能电子云形状变成哑铃形
D．小黑点密集的地方表示电子在该区域出现的概率小
3．下列说法正确的是（ ）
A．s能级的能量总小于p能级的能量
B．2s的电子云半径比1s电子云半径大，说明2s的电子比1s的多
C．当电子排布在同一能级的不同轨道时，电子总是先占满一个轨道（1个原子轨道最多只能容纳两个电子，且自旋状态相反），然后再占据其他原子轨道
D．nf能级中最多可容纳14个电子
4．在d轨道中填入4个电子时电子排布成
，而不排布成
，其最直接的根据是（ ）
A．能量最低原理B．泡利原理
C．能量守恒原理D．洪特规则
5．如图是s能级和p能级的原子轨道图，下列说法正确的是（ ）
A．s能级和p能级的原子轨道形状相同
B．每个p能级都有6个原子轨道
C．s能级的原子轨道的半径与能层序数有关
D．Na原子的电子在11个原子轨道上高速运动
1．
（1）√
（2）× （3）× （4）× （5）√ （6）√ （7）× （8）√ （9）× （10）√
2．解析：
在电子云图中，小黑点并不代表电子，A项错误；He的基态原子为1s2，所以电子云形状相同，但是电子能量不相同，电子云的大小不相同，B项错误；如果氢原子的电子发生了跃迁，进入了其他能级如p能级，则电子云的形状将变成哑铃形，C项正确。
小黑点代表电子在核外空间区域内出现的概率，小黑点的疏密与电子在该区域出现的概率大小成正比，D项错误。
答案：
C
3．解析：
同一能层中，s能级的能量小于p能级的能量，不同能层中，s能级（较高能层）的能量可能高于p能级（较低能层）的能量，A项错误；2s的电子云半径比1s电子云半径大，说明2s的电子在离原子核较远的区域出现的概率比1s的电子大，B项错误；当电子排布在同一能级的不同轨道时，电子总是先占据不同的原子轨道而且自旋状态相同，C项错误；nf能级有7个原子轨道，每一个原子轨道最多容纳两个电子，D项正确。
答案：
D
4．解析：
洪特规则表明，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且自旋状态相同。
答案：
D
5．解析：
s轨道为球形，p轨道为哑铃形，A项错误；每个p能级只有3个原子轨道，B项错误；能层序数越小，s能级的原子轨道的半径越小，C项正确；Na原子的电子在6个原子轨道上高速运动，D项错误。
答案：
C
技能素养
提升点一 电子云与原子轨道
[例1] 图甲是氢原子的1s电子云图（即概率密度分布图），图乙、图丙分别表示s、p能级的电子云轮廓图。
下列有关说法正确的是（ ）
A．电子云图（即概率密度分布图）就是原子轨道图
B．3p2表示3p能级中有两个原子轨道
C．由图乙可知，s能级的电子云轮廓图呈圆形，有无数条对称轴
D．由图丙可知，p能级的原子轨道图呈哑铃形，且有3个伸展方向
例1 解析：
电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述，图甲就是电子云图（即概率密度分布图）。
由于电子云图难以绘制，所以通常把电子出现概率约为90%的空间圈出来，称为电子云轮廓图，实际上这种电子云轮廓图的就是我们常说的原子轨道图，故A错误。
3p2表示3p能级中容纳了两个电子，故B错误。
s能级的电子云轮廓图呈球形而不是圆形，故C错误。
p能级的原子轨
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