1、第一节 原子结构第1课时 原子的诞生、能层、能级和构造原理学业要求 素养对接 1.知道原子核外电子的能级高低顺序。2.了解原子核外电子排布的构造原理。3.能书写136号元素基态原子的核外电子排布式，并说明含义。模型认知：建立原子核外电子排布模型。微观探析：不同的能级上电子运动的能量状态不同的原因。知 识 梳 理 一、原子的诞生、能层与能级 1.原子的诞生 氢氦锂2.宇宙中元素的组成及含量 3.能层 根据多电子原子核外电子的，将核外电子分成不同的能层，能层用、表示。88.6%1/81%能量差异KLMNOPQ4.能级(1)根据多电子原子中同一能层电子的不同，将它们分成不同能级。(2)能级用相应能层
2、的序数和字母s、p、d、f组合在一起来表示，在每一个能层中，能级符号的顺序是、nd、nf(n表示能层)。(3)能层序数该 能 层 所 包 含 的 能 级 数，如 第 三 能 层 有 能 级。(4)s、p、d、f能级可容纳的最多电子数为1、3、5、7的倍。能量nsnp等于3个(3s、3p、3d)25.能层、能级的符号和所能容纳的最多电子数 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 226261026101422818322n2二、构造原理与电子排布式 1.构造原理 随着原子的递增
3、，绝大多数元素的原子核外电子的排布将遵循下图的排布顺序。人们把它称为构造原理。即电子填充能级的顺序：1s、2s、2p、3s、4s、4p、5s、4d、5p、4f、6p、7s 核电荷数3p3d6s5d2.电子排布式 将能级上排布的电子数标在该能级符号，并按照能层从左到右的顺序排列的式子，称电子排布式，如Mg原子的电子排布式中数字和符号的意义为 铝原子的电子排布式为，也可以写成。右上角1s22s22p63s23p1Ne3s23p11.判断正误，正确的打“”；错误的打“”。(1)第三能层有s、p共2个能级()(2)3d能级最多容纳5个电子()(3)第三能层最多容纳8个电子()(4)任一能层的s能级最多
4、容纳的电子数均为2()(5)s能级的能量一定比p能级的低()(6)3p2表示3p能级只能填充两个电子()自 我 检 测(7)同一原子中，1s、2p、4p电子的能量逐渐降低()(8)同一原子中，2p、3p、4p电子的能量逐渐升高()(9)各能级最多可容纳的电子数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7的2倍()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)2.按要求书写原子或离子的电子排布式。(1)K_。(2)Cl_。(3)Fe_。(4)Fe3_。解析 因E(3d)E(4s)，故19号K先排4s能级，电子排布式为1s22s22p63s23p64s1；氯离子是由氯原子得到一个电子填充
5、在最外层，使原来未充满的最外层达到8电子稳定结构；铁是26号元素，其价电子与次外层的d能级有关，当铁失去电子时，是从最外层开始失去电子，所以先失去的是4s能级上的两个电子，再失去次外层3d能级上的一个电子。答案(1)1s22s22p63s23p64s1(2)1s22s22p63s23p6(3)1s22s22p63s23p63d64s2(4)1s22s22p63s23p63d5 3.比较下列原子的能级的能量高低：(1)3d，4s；(2)3s，3p，3d；(3)2s，3s，4s。解析 解答此题的关键在于熟记构造原理。各能级的能量按1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s的顺序逐渐升高。
6、答案(1)4s3d(2)3s3p3d(3)2s3s4s 学习任务一 能层、能级和构造原理的理解【合作交流】为了解释原子是一个稳定的系统及氢原子所发出的光谱为线状光谱的现象，1913年丹麦物理学家玻尔提出了自己的量子化理论假说，此后由玻尔的理论发展而来的现代量子物理学认为原子的可能状态是不连续的，因此各状态对应能量也是不连续的。这些能量值就是能级，同时把能量值相近的能级归为能层。1.每个能层和其对应的能级数有什么关系？提示 能层序数等于能级数。2.原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数(n)间存在什么关系？提示 每个能层最多容纳2n2个电子。3.英文字母相同的不同能级(如2p、3
7、p)中所能容纳的最多电子数是否相同？提示 相同，如2p、3p能级最多容纳的电子数都是6个。4.都是p能级，2p和3p电子的能量相等吗？提示 不相等。【点拨提升】1.各能级的能量并不是按能层序数增大的顺序递增的，从第三能层开始出现了能层高的能级的能量比能层低的能级的能量低的现象，称为能级交错现象。能级交错可以表示为能量ns(n2)f(n1)dnp，如4s3d，5s4d，6s4f5d等。要特别记忆4s3d这一能级交错现象。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。【例1】下列有关认识正确的是()A.各能层的能级数按K、L、M、N分别为1、2、3、4
8、B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束 C.各能层含有的能级数为n1 D.各能层含有的电子数为2n2 解析 各能层中的能级数等于其所处的能层数，即当n1时，它只有一个s能级，当n2时，含有两个能级分别为s、p能级，所以B、C都不正确；D选项中每个能层最多能填充2n2个电子，但不是一定含有2n2个电子。答案 A 任何能层均含有s能级，但不是任何能层均含有任何能级；各能层的能级都是从s能级开始，每个能层上能级个数与能层数相等。【变式训练】1.下列符号不符合事实的是()A.4s2B.2p3 C.3d8D.3f14 解析 s能级最多排列2个电子、p能级最多排列6个电子、d能级最多排列10个电子，
9、存在4s2、2p3、3d8排布，f能级最多排列14个电子，第三能层没有f能级，至少在第四能层才存在f能级，不可能存3f14排布，故选D。答案 D 2.某一能层上nd能级最多所能容纳的电子数为()A.6B.10 C.14D.15 解析 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的两倍，故B正确。答案 B 3.下列各能层不包含d能级的是()A.O能层B.P能层 C.M能层D.K能层 解析 多电子原子中，同一能层的电子可分占不同的能级，K能层只有s能级，L能层有s、p能级，从M能层开始有d能级。答案 D 学习任务二 电子排布式的书写【合作交流】核外电子排布式(或分布式)也称原
10、子的电子层结构或电子构型，熟练掌握电子排布式的书写对于我们理解元素周期表的结构、推断元素、性质及书写电子式、结构示意图等内容具有重要的意义。1.根据构造原理，Fe原子的电子排布式怎样写？提示 1s22s22p63s23p63d64s2。2.书写电子排布式应注意的问题是什么？提示 电子排布按构造原理填充，而书写电子排布式时，按能层由小到大的顺序书写，同一能层按能级顺序连在一起。如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而不能写成1s22s22p63s23p64s23d6。【点拨提升】1.简单原子的电子排布式的书写 按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。如：6C：1s22s2
11、2p2 10Ne：1s22s22p6 17Cl：1s22s22p63s23p5 19K：1s22s22p63s23p64s1 2.复杂原子的电子排布式的书写 对于较复杂的电子排布式，应先按能量最低原理从低到高排列，然后将同一层的电子移到一起。如：26Fe：先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一层的排列一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。3.利用构造原理书写简化电子排布式 如K：1s22s22p63s23p64s1，其简化电子排布式可表示为Ar4s1，其中Ar代表Ar原子的核外电子排布式，即1s22s22p63s23p6，
12、4s1是K原子的最外层电子排布。再如Fe原子的简化电子排布式为Ar3d64s2。4.简单离子电子排布式的书写 先写原子的电子排布式，然后再得失电子。例如：O2的电子排布式，先写O原子的电子排布式为1s22s22p4，再得2个电子知O2的电子排布式为1s22s22p6。Fe3的电子排布式，先写Fe原子的电子排布式为Ar3d64s2，再失去3个电子(由外层向里层失去电子)得到Fe3电子排布式为Ar3d5，而不能先失去3d上的3个电子，再按轨道能量顺序写成Ar3d34s2。5.特殊原子的电子排布式书写规则 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。(1)24Cr的电子排布式
13、的书写(2)29Cu的电子排布式的书写【例2】按要求填空：(1)基态B原子的电子排布式为_。(2)基态N原子的价电子排布式为_。(3)Se原子序数为_，其核外M层电子的排布式为_。(4)Li3N晶体中氮以N3存在，基态N3的电子排布式为_。(5)写出基态镓(Ga)原子的电子排布式：_。解析(1)B的核外有5个电子，电子排布式为1s22s22p1或He2s22p1。(2)N原子最外层有5个电子，最高能层为2，价电子排布式为2s22p3。(3)Se与O同主族。原子序数为34，N能层有6个电子，故其M层排满，M层电子排布式为3s23p63d10。(4)N原子电子排布式为1s22s22p3，N原子得到
14、3个电子所得N3的电子排布式为1s22s22p6。(5)Ga为第四周期第A族元素。故其原子最外层电子排布式为4s24p1，Ga原子电子排布式为Ar3d104s24p1或1s22s22p63s23p63d104s24p1。答案(1)1s22s22p1或He2s22p1(2)2s22p3(3)34 3s23p63d10(4)1s22s22p6(5)1s22s22p63s23p63d104s24p1或Ar3d104s24p1 依据构造原理书写电子排布式要注意以下3点：(1)对于副族元素要注意能级交错；(2)“价电子排布”“核外电子排布”的区别；(3)原子电子排布式与离子电子排布式的区别。【变式训练】
15、4.下列基态原子与离子的电子排布式错误的是()A.K：1s22s22p63s23p64s1 B.F：1s22s22p6 C.Fe：1s22s22p63s23p63d54s2 D.Kr：1s22s22p63s23p63d104s24p6 解析 题中K、F和Kr的核外电子排布都符合构造原理，为能量最低状态，而Fe的核外电子排布式应为1s22s22p63s23p63d64s2，电子数目不正确。答案 C 5.已知Na的核外电子排布式为1s22s22p63s1，通常可把内层已达稀有气体原子的电子层结构的部分写成“原子实”，如Na的核外电子排布式可写成Ne3s1。用“原子实”表示的30号元素锌的原子核外电
16、子排布式正确的是()A.Ne3d104s2B.Ar3d104s24p2 C.Ar3d84s24p2D.Ar3d104s2 解 析 根 据 构 造 原 理 可 知，锌 元 素 原 子 的 核 外 电 子 排 布 式 为1s22s22p63s23p63d104s2，除3d104s2外，锌原子内层电子的排布与稀有气体原子Ar的电子排布相同，因此锌的核外电子排布式可写为Ar3d104s2。答案 D 6.按要求填空：(1)根据构造原理写出下列基态原子或离子的核外电子排布式。A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半：_。B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：_。基态Ni2、Fe3、S2 的电
17、子排布式分别为_、_、_。(2)某元素的最外层电子排布式是4s24p5，则其元素符号为_。(3)基态Ti2中，电子占据的最高的能层符号为_，该能层有_个能级。(4)写出基态砷原子的电子排布式_，砷位于元素周期表中第_周期第_族。解析(1)L层有8个电子，则M层有4个电子，故A为硅。当次外层为K层时，最外层电子数则为3，为硼；当次外层为L层时，最外层电子数为1.5812，违背了排布规律，故不可能。Ni的原子序数为28，根据构造原理，基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，故Ni2的电子排布式为1s22s22p63s23p63d8；基态Fe原 子 的 电 子 排 布
18、式 为 1s22s22p63s23p63d64s2，故 Fe3 的 电 子 排 布 式 为1s22s22p63s23p63d5；硫原子序数为16，基态硫原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，故S2的电子排布式为1s22s22p63s23p6。(2)根据价电子排布式可知该元素有4个电子层，最外层有7个电子，位于元素周期表的第四周期第A族，为Br元素。(3)Ti的原子序数为22，基态Ti原子的电子排布式为Ar3d24s2，故基态Ti2的电子排布式为Ar3d2，电子占据的最高能层符号为M，该能层有3s、3p、3d 3个能级。(4)砷的原子序数为33，基态As原子的电子排布式为Ar3d10
19、4s24p3，位于第四周期第A族。答案(1)1s22s22p63s23p2或Ne3s23p2 1s22s22p1或He2s22p1 1s22s22p63s23p63d8或Ar3d8 1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5 1s22s22p63s23p6或Ne3s23p6(2)Br(3)M 3(4)Ar3d104s24p3 四 A 7.填空题。(1)Co基态原子核外电子排布式为_。(2)基态Ge原子的核外电子排布式为_。(3)镍元素基态原子的电子排布式为_。(4)写出基态As原子的核外电子排布式_。(5)P原子的核外电子排布式为_。答案(1)1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2(2)1s22s22p63s23p63d104s24p2或Ar3d104s24p2(3)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2(4)1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3(5)1s22s22p63s23p3或Ne3s23p3