高一化学人教版选择性必修二原子结构《讲义教师版》文档格式.docx
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。
（3）写出下列基态原子的电子排布图：
①O：
；
②Mg：
3.原子结构示意图
原子结构示意（简）图：
圆圈内数字表示质子数，弧线表示能层（电子层），弧线内数字表示该能层（电子层）中的电子数。
（2）写出下列原子或离子的结构示意图：
①K：
②Fe：
③Mg2＋：
④Cl－：
例题精讲
例1.已知A、B、C、D、E都是元素周期表中前36号的元素，它们的原子序数依次增大。
A原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍，B原子基态时s电子数与p电子数相等，C在元素周期表的各元素中电负性最大，D的基态原子核外有6个能级且全部充满电子，E原子基态时未成对电子数是同周期元素中最多的。
（1）基态E原子的价电子排布式为__________________，E在________区。
（2）A、B、C的电负性大小顺序（填元素符号，下同）________，第一电离能大小顺序为________。
（3）D的核外电子排布式为________，价电子排布图为________。
【答案】
（1）3d54s1 d
（2）F＞O＞C F＞O＞C
（3）1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2；
【解析】
题干解析:
由题意可知A为C，B为O，C为F，D为Ca，E为Cr。
（1）铬原子的价电子排布式为3d54s1,在d区。
（2）根据同周期电负性和第一电离能的递变性可知答案。
（3）价电子数为2，价电子排布图为
例2.现有四种元素的基态原子的电子排布式如下：
①1s22s22p63s23p4②1s22s22p63s23p3③1s22s22p3④1s22s22p5则下列有关比较中正确的是（
）
A．第一电离能：
④>
③>
②>
①
B．原子半径：
C．电负性：
D．最高正化合价：
③＝②>
【答案】A
由基态原子的电子排布式可知①为S元素，②为P元素，③为N元素，④为F元素，
A．同周期自左而右第一电离能增大，由于P为半充满状态，较稳定，所以第一电离能S＜P，N＜F，同主族自上而下第一电离能降低，所以第一电离能N＞P，所以第一电离能S＜P＜N＜F，即④＞③＞②＞①，故A正确；
B．同周期自左而右原子半径减小，所以原子半径P＞S，N＞F，同主族自上而下原子半径增大，所以原子半径P＞N，故原子半径P＞S＞N＞F，即②＞①＞③＞④，故B错误；
C．同周期自左而右电负性增大，所以电负性O＞S，N＜F，同主族自上而下电负性降低，所以电负性P＜N，故电负性P＜S＜N＜F，即②＜①＜③＜④，故C错误；
D．最高正化合价等于最外层电子数，但F元素没有正化合价，所以最高正化合价：
①＞②=③，故D错误．故选A．
例3.
（1）Si位于元素周期表第________周期第________族。
（2）N的基态原子核外电子排布式为_______________________________；
Cu的基态原子最外层有________个电子。
（1）三 ⅣA
（2）1s22s22p3 1
例4.下列电子层中，原子轨道数目为4的是（ ）
A．K层
B．L层
C．M层
D．N层
【答案】B
A．K层只有1s能级，且1s能级只有一个轨道，所以K层轨道数是1，故A错误；
B．L层有2S、2P能级，2S能级有1个轨道，2p能级有3个轨道，所以L层轨道数是4，故B正确；
C．M层有3s、3p、3d能级，3s能级有1个轨道、3p能级有3个轨道、3d能级有5个轨道，所以M层有9个轨道，故C错误；
D．N层有4s、4p、4d、4f能级，4s能级有1个轨道、4p能级有3个轨道、4d能级有5个轨道、4f能级有7个轨道，所以N层有16个轨道，故D错误。
例5.下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是（ ）
A．原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子
B．原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子
C．2p轨道上有三个未成对的电子的X原子与3p轨道上有三个未成对的电子的Y原子
D．最外层都只有一个电子的X、Y原子
【答案】C
A．X和Y的价电子数目不相等，二者性质不同，故A错误；
B．原子核外M层上仅有两个电子的X为Mg元素，原子核外N层上仅有两个电子的Y可能为Ca、Sc、Ti、V、Fe、Co、Ni、Zn等元素，价电子数不同，性质不相同，故B错误；
C.2p轨道上有三个未成对的电子的X原子是N原子，3p轨道上有三个未成对的电子的Y原子是P原子，二者位于周期表同一主族，最外层电子数相同，性质相似，故C正确；
D．最外层都只有一个电子的X、Y原子，可能为H与碱金属元素，性质有相似地方，都具有还原性，但与ⅠB族元素性质不同，虽然最外层也有1个电子，故D错误。
当堂总结
能层与能级
1.原子的诞生
（1）原子的诞生
（2）人类对原子结构认识的演变
2.能层
（1）根据多电子原子核外电子的能量差异将核外电子分成不同的能层（电子层），并用符号K、L、M、N、O、P、Q…表示。
（2）原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数与能层的序数（n）间存在的关系是2n2。
3.能级
（1）定义：
根据多电子原子的能量也可能不同，将它们分为不同能级。
（2）表示方法：
分别用相应能层的序数和字母s、p、d、f等表示，如n能层的能级按能量由低到高的排列顺序为ns、np、nd、nf等。
（3）能层、能级与最多容纳的电子数
能层（n）
一
二
三
四
五
六
七
……
符号
K
L
M
N
O
P
Q
能级
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
最多电
子数
2
6
10
14
8
18
32
2n2
由上表可知：
①能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有3个能级。
②s、p、d、f各能级可容纳的电子数分别为1、3、5、7的2倍。
③原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数与能层的序数（n）间存在的关系是2n2。
例1.
下列叙述正确的是（ ）
A．能级就是电子层
B．每个能层最多可容纳的电子数是2n2
C．同一能层中的不同能级的能量高低相同
D．不同能层中的s能级的能量高低相同
A项，能层是电子层，对于同一能层里能量不同的电子，又将其分为不同的能级；
C项，同一能层里不同能级，能量按照s、p、d、f的顺序升高；
D项，不同能层中的s能级的能量不同，能层越大，s能级的能量越高，例如：
E（1s）<
E（2s）<
E（3s）……。
例2.下列对不同时期原子结构模型提出的时间排列正确的是（ ）
①电子分层排布模型 ②“葡萄干布丁”模型 ③量子力学模型 ④道尔顿原子学说 ⑤核式模型
A．①③②⑤④
B．④②③①⑤
C．④②⑤①③
D．④⑤②①③
原子结构模型的演变过程可以表述为道尔顿原子学说→汤姆生“葡萄干布丁”模型→卢瑟福核式模型→玻尔电子分层排布模型→量子力学模型。
例3.下列能层的能量由低到高的顺序是（ ）
A．K、M、N、L
B．M、N、Q、P
C．L、M、N、O
D．M、N、P、O
能层的能量由低到高的顺序为K、L、M、N、O、P、Q
例4.下列微粒符号正确的是（ ）
A．2d1
B．3f7
C．6s3
D．7p2
【答案】D
L层只有s、p两个能级，没有d能级，A错误；
M层只有s、p、d三个能级，没有f能级，B错误；
s能级只有一个轨道，最多只能容纳2个电子，C错误；
Q层有p能级，p能级有3个轨道，最多容纳6个电子，D正确。
例5.下列关于能层与能级的说法中正确的是（ ）
A．同一原子中，符号相同的能级，其上电子能量不一定相同
B．任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数不一定等于该能层序数
C．同是s能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数是不相同的
D．多电子原子中，每个能层上电子的能量一定不同
同一原子中，符号相同的能级，其上电子能量不一定相同，如1s和2s，能量2s＞1s，A正确；
能层含有的能级数等于能层序数，即第n能层含有n个能级，每一能层总是从s能级开始，B错误；
同是s能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数都是2个，C错误；
多电子原子中，同一能级上电子的能量相同，D错误。
例6.下列各项中，前面的能级先填入电子的是（ ）
①3d和4s ②4p和5s ③5s和4d ④5p和4d
A．①②
B．②③
C．②④
D．③④
原子中不同能级电子能量从小到大顺序是1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f…，排列电子时先排能量低的后排能量高的。
能层中各能级的能量关系
（1）不同能层之间，符号相同的能级的能量随着能层数的递增而增大。
（2）在相同能层各能级能量由低到高的顺序是ns<
np<
nd<
nf。
（3）不同能层中同一能级，能层数越大，能量越高。
例如：
1s<
2s<
3s<
4s……
构造原理与电子排布式
1.构造原理
随着原子核电荷数的递增，绝大多数元素的原子核外电子排布遵循下列顺序：
把这种规律称为构造原理。
即电子所排的能级顺序：
1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s……。
2.电子排布式
（1）电子排布式是用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数的式子。
如：
Al原子电子排布式中各符号、数字的意义为
（2）写出下列原子或离子的电子排布式：
①8O：
1s22s22p4；
②19K：
1s22s22p63s23p64s1；
可简写为[Ar]4s1；
③17Cl：
1s22s22p63s23p5；
可简写为[Ne]3s23p5；
④16S2－：
1s22s22p63s23p6。
A、B、C、D、E、F代表6种元素。
请填空：
（1）A元素基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为__________。
（2）B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为________，C的元素符号为________。
（3）D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为____________________________。
（4）E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为_________________________________________。
（5）F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，则n＝________；
原子中能量最高的是________电子。
（1）C或O
（2）Cl K
（3）Fe 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
（4）Cu 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
（5）2 2p
（1）A元素基态原子次外层有2个电子，故次外层为K层，A元素有2个电子层，由题意可写出其电子排布图为
则该元素核外有6个电子，为碳元素，其元素符号为C，另外氧原子同样也符合要求，其电子排布图为
（2）B－、C＋的电子层结构都与Ar相同，即核外都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素K。
（3）D元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，即为26号元素铁。
（4）根据题意要求，首先写出电子排布式：
1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素Cu。
（5）s能级只有1个原子轨道，故最多只能容纳2个电子，即n＝2，所以元素F的原子最外层电子排布式为2s22p3，由此可知F是N元素；
根据核外电子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外电子中的2p能级能量最高。
例2.下列基态原子或离子的电子排布式错误的是（ ）
A．K：
1s22s22p63s23p64s1
B．Fˉ：
1s22s22p6
C．Fe：
1s22s22p63s23p63d54s3
D．Kr：
1s22s22p63s23p63d104s24p6
A．K原子核外有19个电子，其基态原子核外电子排布式为：
1s22s22p63s23p64s1，故A正确；
B．氟离子核外有10个电子，其基态离子核外电子排布式为：
1s22s22p6，故B正确；
C．铁是26号元素，其原子核外有26个电子，基态原子核外电子排布式为：
1s22s22p63s23p63d64s2，故C错误；
D．Kr原子核外有36个电子，其基态原子核外电子排布式为：
1s22s22p63s23p63d104s24p6，故D正确。
例3.现有三种元素的基态原子的电子排布式如下：
①1s22s22p63s23p4；
②1s22s22p63s23p3；
③1s22s22p5．则下列有关比较中正确的是（ ）
A．最高正化合价：
③＞②＞①
D．第一电离能：
①②③分别是S、P、F元素，
A．主族元素最高正化合价与其族序数相等，但O、F元素除外，最高化合价①＞②，F元素没有正化合价，故A错误；
B．原子核外电子层数越多其原子半径越大，同一周期元素原子半径随着原子序数增大而减小，原子半径②＞①＞③，故B错误；
C．元素的非金属性越强，其电负性越大，非金属性F＞S＞P，电负性③＞①＞②，故C错误；
D．同一周期元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，同一主族元素，第一电离能随着原子序数增大而减小，第一电离能：
③＞②＞①，故D正确。
能量最低原理、基态与激发态、光谱
1.能量最低原理
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，简称能量最低原理。
2.基态原子与激发态原子
（1）基态原子：
处于最低能量的原子。
（2）激发态原子：
基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。
（3）基态、激发态相互间转化的能量变化
基态原子
激发态原子。
3.光谱
（1）光谱的成因及分类
（2）光谱分析：
现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
例1.已知A原子中只含1个电子；
B原子的3p轨道上得到1个电子后不能容纳外来电子；
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原子的第三能层上有8个电子，第四能层上只有1个电子；
E原子的价电子排布式为3s23p6。
（1）按要求书写下列图式。
①B原子的结构示意图：
__________________；
②C原子的电子排布图：
______________；
③D原子的核外电子排布式：
________。
（2）写出由上述元素组成的物质制得A的单质的化学方程式：
__________、__________（至少写出2个）。
（3）要证明太阳光中含有E元素，可采用的方法是________________。
（1）①
②
③1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1
（2）2H2O
2H2↑＋O2↑ 2K＋2H2O===2KOH＋H2↑（其他合理答案也可）
（3）对太阳光进行光谱分析
由题意知，A原子中只有1个电子，A为H；
B原子的3p轨道上有5个电子，则B为Cl；
C原子的2p轨道上有4个电子，则C为O；
D原子的价电子排布式为4s1，则D为K；
由E原子的价电子排布式可知E为Ar。
（2）A的单质为H2，可以用电解水、电解KOH溶液或K和水反应等方法来制取。
（3）对太阳光进行光谱分析，可确定太阳光中所含元素的种类。
例3.下列说法正确的是（
）
A．
3p2表示3p能级有2个轨道
B．M能层中的原子轨道数目为3
C．1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布
D．处于同一轨道上的电子可以有多个，它们的自旋状态相同
A．3p能级有三个轨道，3p2表示3p能级有两个电子，而不是两个轨道，选项A不符合题意；
B．M层有s、p、d能级，s能级有1个轨道、p能级有3个轨道、d能级有5个轨道，轨道数=1+3+5=9，选项B不符合题意；
C．1s22s12p1
，根据能量最低原理，其基态应为1s22s2
，1个2s电子被激发到2p能级上为激发态，选项C符合题意；
D．同一轨道上最多排2个电子，其自旋方向相反，所以它们的状态并不完全相同，选项D不符合题意；
电子云与原子轨道
1.原子核外电子的运动特点
（1）电子的质量很小（9.1095×
10－31kg），带负电荷。
（2）相对于原子和电子的体积而言，电子运动的空间很大。
（3）电子运动的速度很快，接近光速（3.0×
108m·
s－1）。
2.电子云
（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概率密度分布的形象化描述。
（2）电子云轮廓图的形状：
s能级的电子云轮廓图是球形，p能级的电子云轮廓图是哑铃形。
3.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。
（2）形状
①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。
②p电子的原子轨道呈哑铃形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。
（3）各能级所含有原子轨道数目
能级符号
ns
np
nd
nf
轨道数目
1
3
5
7
例1.下图是s能级和p能级的原子轨道图，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。
（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________电子，其电子云在空间有________________________方向。
（1）球 1 哑铃 3
（2）2p 三个互相垂直的伸展
（1）ns能级各有1个轨道，np能级各有3个轨道，s电子的原子轨道都是球形的，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，分别以px、py、pz表示。
（2）因为元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，np轨道已排上电子，说明ns轨道已排满电子，即n＝2，则元素X的原子核外电子排布式为1s22s22p3，则原子中能量最高的是2p电子，其电子云在空间有三个互相垂直的伸展方向。
例2.
（1）基态氟原子核外9个电子，这些电子的电子云形状有________种；
氟原子的最外层电子排布式为________。
（2）已知锡位于第五周期，与C同主族，写出Sn2＋的最外层电子排布式：
_________________；
Cl－中有________个填充电子的能级。
（3）基态硼原子的核外电子排布式为_______________________________________________，有______种不同能量的电子。
（1）2 2s22p5
（2）5s2 5 （3）1s22s22p1 3
（1）氟原子核外含有s轨道和p轨道2种原子轨道，则其电子的电子云形状有2种；
氟原子的最外层含有7个电子，故其最外层电子排布式为2s22p5。
（2）同主族元素最外层电子数相同
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