1、第2节 原子结构与元素周期表第1课时 基态原子的核外电子排布1了解原子核外电子的能级排布。2掌握基态原子的核外电子排布规律，掌握常见元素(136号)原子核外电子的排布。3学会用电子排布式、轨道表示式正确表示核外电子排布。01 课前 自主梳理02 课堂 合作探究03 演练 效果检测课时作业知识点一 基态原子的核外电子排布原则1能量最低原则(1)基态原子的原子核外电子的排布，按原子轨道能量依次排列，使整个原子处于的状态。(2)基态原子的核外电子在原子轨道上的排列顺序：1s,2s，6s2泡利不相容原理一个原子轨道上最多只能容纳电子，且这两个电子自旋方向必须。由低到高能量最低2p,3s,3p,4s,3
2、d,4p,5s,4d,5p 两个相反3洪特规则(1)对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占的轨道并且自旋方向。(2)洪特规则特例：洪特通过分析光谱实验的结果指出：能量相同的原子轨道在、和状态时，体系的能量较低，原子较稳定。不同相同全充满半充满全空自我诊断n 值小的能级的轨道能量一定小于 n 值大的能级的轨道能量吗？提示：不一定。如 E3dE4s，E4dE5s 等。知识点二 基态原子的核外电子排布1电子排布式如基态氧原子的电子排布式可表示为。1s22s22p42轨道表示式一般用小圆圈表示一个确定的，用“”和“”来区别不同的电子。如基态氧原子的轨道表示式可表示为：。3价电子人们将
3、与元素密切相关的在外层原子轨道上运动的电子称为价电子。如：氯元素的价电子排布为：3s23p5，价电子排布的轨道表示式为：。原子轨道自旋状态化学性质自我诊断下列各原子的电子排布式正确的是()ABe：1s22s12p1BC：1s22s22p2CHe：1s12s1DCl：1s22s22p63s13p6解析：A 应为 Be：1s22s2，C 应为 He：1s2，D 应为 Cl：1s22s22p63s23p5。答案：B要点一 核外电子的排布原则1能量最低原则电子尽量先占有能量最低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。(1)基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序。(2)能级相同时，电
4、子层数越大，原子轨道能量越高，如 E3pE2p。(3)电子层相同时，不同能级之间能级越大，能量越高，如 E3dE3pE3s。(4)电子层、能级不同时，原子中的价电子在外层分布时存在原子轨道能级交错现象。如 E4sE3dE4p，E5sE4dE5p。2泡利不相容原理一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋方向必须相反。如 2s 轨道上的电子排布为，不能为。在一个原子中没有运动状态完全相同的电子存在。3洪特规则(1)原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，将尽可能分占不同的原子轨道，且自旋方向相同，这样整个原子的能量最低。如 2p3 的电子排布为，不能为或。(2)洪特规则特例：能量相
5、同的原子轨道在全充满(如 p6和 d10)、半充满(如 p3 和 d5)和全空(如 p0 和 d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。如Cr：1s22s22p63s23p63d44s2Cr：1s22s22p63s23p63d54s1Cu：1s22s22p63s23p63d94s2Cu：1s22s22p63s23p63d104s1温馨提示(1)应用核外电子排布的三原则时，不能孤立地用一条，注意三者要兼顾。(2)注意原子核外电子排布中的能级交错现象，特别是 E4sE3d，在 136 号元素中比较常见。典例 1 下列元素的原子的电子排布式各违背了哪一规律？(1)6C 1s22s22p2x(2)21
6、Sc 1s22s22p63s23p63d3(3)22Ti 1s22s22p63s23p10解析(1)对于 C 原子来说，2p 有 3 个能量相同的原子轨道，最后 2 个电子应该以自旋方向相同的方式分布在两个不同的 2p 轨道上，违反了洪特规则。(2)根据轨道能量高低顺序可知 E4sE3d，对于 21Sc 来说，最后 3 个电子应先排满 4s，再排 3d，应为 1s22s22p63s23p63d14s2，违反了能量最低原理。(3)对于 22Ti 来说，3p 共有 3 个轨道，最多可以排 6 个电子，如果排 10 个电子，则违反了泡利不相容原理。答案(1)洪特规则(2)能量最低原理(3)泡利不相容
7、原理电子虽然先填入 4s 轨道再填入 3d 轨道，但在书写电子排布式时，3d 应写在 4s 前面。如 21Sc：1s22s22p63s23p63d14s2。1用电子排布式(或轨道表示式)表示下列原子的价电子排布中，哪一种状态的能量较低？(1)氮原子：A.B.(2)钠原子：A.3s1 B3p1(3)铬原子：A.3d54s1 B3d44s2(4)碳原子：A.B.解析：(1)根据洪特规则，对于基态原子，电子在能量相同的原子轨道上排布时尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同，因此 B 状态的能量较低。(2)由于 3s 轨道能量低于 3p 轨道，故 A 状态的能量较低。(3)d5 为半充满状态，为相对稳定
8、状态，故 A 状态能量较低。(4)根据洪特规则，对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同，故 A 状态能量较低。答案：(1)B(2)A(3)A(4)A要点二 基态原子核外电子排布的表示方法含义将每个电子层上的电子总数表示在原子核外的式子原子结构示意图实例含义用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式电子排布式实例K 1s22s22p63s23p64s1含义为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示简化电子排布式实例K Ar4s1含义每个圆圈代表一个原子轨道，每个箭头代表一
9、个电子轨道表示式实例温馨提示表示核外电子排布的四种图式之间是相互联系的。一般原子的电子排布式或轨道表示式的书写，可以用原子结构示意图去印证。典例 2 按要求填空：(1)Cu 的原子结构示意图为_。(2)P 的价电子排布式为_。(3)Fe 的电子排布式为_。(4)N 的轨道表示式为_。(5)X 元素的价电子排布式是 4s24p5，X 的元素符号是_。解析 本题主要考查核外电子排布的常用表示方法，电子排布式应是这些方法的基础。Cu 的 电 子 排 布 式 是 1s22s22p63s23p63d104s1，所 以 其 原 子 结 构 示 意 图 是P 的价电子排布式为 3s23p3；Fe 的电子排布
10、式为 1s22s22p63s23p63d64s2；N 的电子排布式为 1s22s22p3，所以其轨道表示式是。X 元素出现了4p 层，说明 3d 层已经排满，其电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p5，原子序数是35，为 Br 元素。答案(1)(2)3s23p3(3)1s22s22p63s23p63d64s2(4)(5)Br正确地将基态原子核外电子排布式表示出来，需要从以下几点加以考虑：(1)首先确定原子核外的电子数目，根据核外电子排布的三原则并参考电子在原子轨道上的排布顺序，以 1s 轨道开始排布。(2)每个轨道只能容纳自旋方向相反的两个电子；当原子最外层的轨道能量相
11、同时，最后几个电子的排布要遵循洪特规则。(3)当出现 d 轨道时，电子按 ns、(n1)d、np 的顺序在原子轨道上排布；当出现 f 轨道时，电子按 ns、(n2)f、(n1)d、np 的顺序在原子轨道上排布。(4)有少数元素的基态原子的电子排布对于排布原则有 1 个电子的偏差。因为能量相同的原子轨道在全充满(如 p6 和 d10)、半充满(p3 和 d5)和全空(p0 和 d0)状态时，体系能量较低，原子较稳定，如 Cr 和 Cu。2已知锰的核电荷数为 25，以下是四位同学绘制的基态锰原子核外电子的轨道表示式，其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是()解析：基态原子的电子排布遵循能量
12、最低原则、泡利不相容原理和洪特规则，A、C 违背了洪特规则，B 违背了泡利不相容原理。答案：D随堂训练 1下列叙述中，正确的是()A在一个基态多电子的原子中，可以有两个运动状态完全相同的电子B在一个基态多电子的原子中，不可能有两个能量完全相同的电子C在一个基态多电子的原子中，M 层上的电子能量肯定比 L 层上的电子能量高D如果某一基态 3p 能级上仅有 2 个电子，它们自旋方向必然相反解析：同一轨道上的两个电子，能量相同自旋方向相反，即运动状态不一样，所以 A、B 错误；C 中因为 M 层前没有 M 层与 L 层的能级交错，为 1s 2s 2p 3s 3p 3d，所以 M层电子能量一定大于 L
13、 层，所以 C 正确；D 中 3p 有 3 条轨道，按洪特规则，应占据其中 2 个，且自旋方向相同，所以 D 错误。答案：C2下面是一些原子的 2p 能级和 3d 能级中电子排布的情况，其中正确的是()A.B.C.D.解析：A 项违背泡利不相容原理，B 项违背洪特规则，C 项违背洪特规则。答案：D3下列价电子排布表示正确的是()A铜：3d94s2B钙：3d2C镁：3s13p1D铁：3d64s2解析：A 项应为 3d104s1，B 项按照能量最低原则应为 4s2，C 项应为 3s2。答案：D4下列表示式错误的是()ANa的轨道表示式：BNa的结构示意图：CNa 的电子排布式：1s22s22p63
14、s1DNa 的简化电子排布式：Ne3s1解析：Na 原子电子排布式写 C 或 D，B 中 Na结构示意图表示正确，A 中违反了泡利不相容原理。答案：A5下列基态原子的电子排布式中，其未成对电子数最多的是()A1s22s22p63s23p63d64s2B1s22s22p63s23p64s1C1s22s22p63s23p63d54s1D1s22s22p63s23p63d104s1解析：A 中未成对电子数为 4，B 中未成电子数为 1，C 中未成对电子数为 6，D 中未成对电子数为 1。答案：C6若某原子在处于能量最低状态时，价电子排布式为 4d15s2，则下列说法正确的是()A该元素原子处于能量最
15、低状态时，原子中共有 3 个未成对电子B该元素原子核外共有 5 个电子层C该元素原子的 M 层共有 8 个电子D该元素原子最外层共有 3 个电子解析：A 项，原子中应有 1 个未成对电子；B 项，n5，共有 5 个电子层；C 项，M层为 n3，电子排布为 3s23p63d10，共 18 个电子；D 项，最外层为第 5 层，只有 2 个电子。答案：B7X、Y 两元素可形成 XY3 型共价化合物，则 X、Y 最外层的电子排布可能是()AX：3s2 Y：3s23p5BX：2s22p3 Y：2s22p4CX：3s23p1 Y：2s22p3DX：2s22p3 Y：1s1解析：A 中 X 为 Mg，Y 为
16、 Cl，能形成 MgCl2 型离子化合物；B 中 X 为 N，Y 为 O，不能形成 NO3 型共价化合物；C 中 X 为 Al，Y 为 N，能形成 AlN 型离子化合物；D中 X 为 N，Y 为 H，能形成 NH3 型共价化合物。答案：D8写出下列元素原子的电子排布式，并给出原子序数和元素名称。(1)含有半充满 p 轨道的最轻原子；(2)自然界中最活泼的金属元素原子；(3)最活泼的非金属元素原子；(4)4p 轨道半充满元素的原子。解析：(1)p 轨道半充满且最轻只能为 2p3，补全为 1s22s22p3，为 N 原子。(2)自然界中最活泼的金属元素原子为 Cs，价电子排布为 6s1。(3)最活
17、泼的非金属元素原子为 F。(4)4p3 时价电子排布为 4s24p3。答案：(1)1s22s22p3,7，氮元素(2)Xe6s1,55，铯元素(3)1s22s22p5,9，氟元素(4)Ar3d104s24p3,33，砷元素9五种元素基态原子的电子排布式如下：A1s22s22p63s23p63d54s2B1s22s22p63s2C1s22s22p6D1s22s22p63s23p2EAr4s1请回答下列问题：(1)_元素是稀有气体元素。含未成对电子数最多的元素是_。(2)A 的元素符号是_，其核外电子共有_种运动状态。(3)D 元素原子的轨道表示式为_。解析：由各基态原子的电子排布式可知 AE 元素分别为 Mn、Mg、Ne、Si、K，其中 A、D、E 元素的原子轨道中排布有未成对电子，分别为故 A 中含有未成对电子数最多。任何多电子原子中都不存在两个运动状态完全相同的电子，即 A 中共有 25 种运动状态不同的电子。答案：(1)C(Ne)A(Mn)(2)Mn 25课时作业
