第一章原子结构与性质 第一节 原子结构 素养·目标定位 目标素养 知识概览 按能量高低 能层 同层 能级 1,能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的 差异。 吸收光谱 2.通过微观上对核外电子排布规律的分析，理解基态与激 电 吸收能量 发态的含义与关系，能辨识光谱与电子跃迁之间的关 激发态 放出能量 系，培养宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。 发射光谱 3.通过原子轨道和电子云模型的学习，全面了解核外电子 态 运动状态的描述方法，培养证据推理与模型认知的化学 学科核心素养。 电子填充规律 构造原理 表示方法电子排布式 4.能结合能量最低原理、泡利原理、洪特规则书写1~36 轨道表示式 号元素基态原子的电子排布式和轨道表示式，并说明 运动状态描述 电子云与原子轨道 含义。 排布规律 能量最低原理、泡 利原理、洪特规则 第1课时 能层与能级 构造原理与电子排布式 课前·基础认知 自主预习 纳的最多电子数依次为自然数中的奇数序列1、3、5、7…的 2倍。 一、能层与能级 (3)多电子原子中，同一能层各能级的能量顺序如下： 1.能层。 E(ns)E(np)<E(nd)<E(nf)...... (1)核外电子按能量不同分成能层。电子的能层由内 二、基态与激发态原子光谱 向外排序，能层越高，电子的能量越高。 1,基态原子与激发态原子。 (2)符号：能层序数一、二、三、四、五、六、七分别用K (1)基态原子：处于最低能量状态的原子。 L、MN,O、PQ表示。 (2)激发态原子：基态原子吸收能量后，它的电子会跃 (3)能量关系：由K能层→Q能层，能量逐渐增高。 迁到较高能级，变为激发态原子。 2.能级。 (3)基态原子、激发态原子相互间转化的能量变化： 吸收能量 (1)同一能层的电子，被分为不同能级。能级的符号与 基态原子 释放能量，主要形式为光（韬射） =激发态 最多容纳的电子数如下： 原子。 能层K L M N 2.原子光谱。 能级1s2s2型3s3p3d4s4p445s (1)原子光谱的成因及分类。 最多电22626102610142 形成吸收光透 子数2 18 32 吸收能量 基态 激发态 (2)任一能层的能级总是从s能级开始，能级数等于该 电子跃迁 原寸 原子 能层序数。能级的字母代号总是按s、卫、d、￡… 释放能量 排序的，字母前的数字是它们所处的能层序数，它们可容 形成发射光语
第一章 原子结构与性质 第一节 原子结构 素养·目标定位 目 标 素 养 知 识 概 览 1.能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的 差异。 2.通过微观上对核外电子排布规律的分析,理解基态与激 发态的含义与关系,能辨识光谱与电子跃迁之间的关 系,培养宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。 3.通过原子轨道和电子云模型的学习,全面了解核外电子 运动状态的描述方法,培养证据推理与模型认知的化学 学科核心素养。 4.能结合能量最低原理、泡利原理、洪特规则书写1~36 号元素基态原子的电子排布式和轨道表示式,并说明 含义。 第1课时 能层与能级 构造原理与电子排布式 课前·基础认知 自主预习 一、能层与能级 1.能层。 (1)核外电子按 能量 不同分成能层。电子的能层由内 向外排序,能层越高,电子的能量越高。 (2)符号:能层序数一、二、三、四、五、六、七分别用 K、 L、M、N、O、P、Q 表示。 (3)能量关系:由 K能层→Q能层,能量逐渐 增高 。 2.能级。 (1)同一能层的电子,被分为不同能级。能级的符号与 最多容纳的电子数如下: 能层 K L M N O 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s …… 最多电 子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 …… 2 8 18 32 …… (2)任一能层的能级总是从s能级开始,能级数等于该 能层序数。能级的字母代号总是按 s 、p 、d 、f …… 排序的,字母前的数字是它们所处的 能层序数 ,它们可容 纳的最多电子数依次为自然数中的奇数序列1、3、5、7…的 2 倍。 (3)多电子原子中,同一能层各能级的能量顺序如下: E(ns)< E(np)< E(nd)< E(nf)…… 二、基态与激发态 原子光谱 1.基态原子与激发态原子。 (1)基态原子:处于 最低能量 状态的原子。 (2)激发态原子:基态原子 吸收 能量后,它的电子会跃 迁到 较高 能级,变为激发态原子。 (3)基态原子、激发态原子相互间转化的能量变化: 基 态 原 子 吸收能量 释放 能量,主要形式为 光(辐射) 激 发 态 原子。 2.原子光谱。 (1)原子光谱的成因及分类。 1
化学 选择性必修2物质结构与性质 配人教版 (2)光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特 答案C 征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。 解析能层的能量由低到高的顺序为K、L、M、N、O、 ~微思考1电子的跃迁与电子得失相同吗？电子 P、Qe 的跃迁过程是物理变化还是化学变化？ 2.对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一 提示电子的跃迁是物理变化（未发生电子转移），而原 现象的主要原因是()。 子得失电子时发生的是化学变化。 A.电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 ·微思考2。电子跃迁能够在任意能级间发生吗？ B.电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线 提示一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。 C.氖原子获得电子后转变成发出红光的物质 D.在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应 三、构造原理与电子排布式 答案A 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 解析解答该题的关键是明确基态原子与激发态原子的 递增，新增电子填人能级的顺序称为构造原理。 相互转化及其转化过程中的能量变化和现象。在电流作 (2)构造原理示意图： 用下，基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高能级，变为 激发态原子，这一过程要吸收能量，不会发出红色光；而电 D O 子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态 时，将释放能量，从而产生红色光，故A项正确。 6d ○ 每一行对应 3.下面各图中，所发生的现象与电子的跃迁无关的是 一个能层 N (4s) 4p 4d 4① 每个小圈表示一个能级 3s 29 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人能级的顺序 A.燃放烟花 B.点亮霓虹灯 例如，从氢到碳的基态原子电子排布式如下： 1s1→1s2→1s22s→1s22s2→1s22s22p3→ 氢氨 锂 硼 1s22s22p2 碳 C.蜡烛燃烧 (3)核外电子填入能级的方式：电子填满了一个能级，开 D.平面镜成像 始填入下一个能级，由此构建了元素周期系中各元素的基态 答案D 原子的电子排布。 解析燃放烟花、点亮霓虹灯、蜡烛燃烧等获得的光能都 2.电子排布式。 是电子跃迁时能量以光的形式释放出来导致的，而平面镜 电子排布式是将能级上所排布的电子数标注在该能 成像则是光线反射的结果。 级符号右上角，并按照能层由低到高的顺序从左到右排列 4.下列各项中，前面的能级先填入电子的是()。 的式子。如A!的基态原子的电子排布式中各符号、数字的 ①3d和4s②4p和5s③5s和4d④5p和4d 意义为： A.①② B.②③ 能级上的电子数 C.②④ D.③④ 1s22s22p63s23p 答案B 能层 解析根据构造原理可知电子填入能级的顺序为…4s、 能级 3d、4p、5s、4d、5p、6s…,从而可以看出②③中前面的能 级先填入电子。 预习检测 5.请根据构造原理，写出下列基态原子的电子排布式： 1.下列能层按能量由低到高的顺序排列正确的是( 。 (1)16S A.K、M、N、L (2)10Ne B.M、N、Q、P (3)2Ca C.L、M、N、O (4)2Fe D.M、N、P、O (5)2Ni
化 学 选择性必修2 物质结构与性质 配人教版 (2)光谱分析:在现代化学中,常利用原子光谱上的 特 征谱线 来鉴定元素,称为光谱分析。 微思考 1 电子的跃迁与电子得失相同吗? 电子 的跃迁过程是物理变化还是化学变化? 提示 电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移),而原 子得失电子时发生的是化学变化。 微思考 2 电子跃迁能够在任意能级间发生吗? 提示 一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。 三、构造原理与电子排布式 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,新增电子填入能级的顺序称为构造原理。 (2)构造原理示意图: 例如,从氢到碳的基态原子电子排布式如下: 1s1 氢 →1s2 氦 → 1s22s1 锂 → 1s22s2 铍 → 1s22s22p 1 硼 → 1s22s22p 2 碳 (3)核外电子填入能级的方式:电子填满了一个能级,开 始填入下一个能级,由此构建了元素周期系中各元素的基态 原子的电子排布。 2.电子排布式。 电子排布式是将 能级 上所排布的电子数标注在该能 级符号 右上角 ,并按照能层由低到高的顺序从左到右排列 的式子。如 Al的基态原子的电子排布式中各符号、数字的 意义为: 预习检测 1.下列能层按能量由低到高的顺序排列正确的是( )。 A.K、M、N、L B.M、N、Q、P C.L、M、N、O D.M、N、P、O 答案 C 解析 能层的能量由低到高的顺序为 K、L、M、N、O、 P、Q。 2.对充有氖气的霓虹灯管通电,灯管发出红色光。产生这一 现象的主要原因是( )。 A.电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 B.电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线 C.氖原子获得电子后转变成发出红光的物质 D.在电流的作用下,氖原子与构成灯管的物质发生反应 答案 A 解析 解答该题的关键是明确基态原子与激发态原子的 相互转化及其转化过程中的能量变化和现象。在电流作 用下,基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高能级,变为 激发态原子,这一过程要吸收能量,不会发出红色光;而电 子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态 时,将释放能量,从而产生红色光,故 A项正确。 3.下面各图中,所发生的现象与电子的跃迁无关的是 ( )。 答案 D 解析 燃放烟花、点亮霓虹灯、蜡烛燃烧等获得的光能都 是电子跃迁时能量以光的形式释放出来导致的,而平面镜 成像则是光线反射的结果。 4.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 答案 B 解析 根据构造原理可知电子填入能级的顺序为……4s、 3d、4p、5s、4d、5p、6s……,从而可以看出②③中前面的能 级先填入电子。 5.请根据构造原理,写出下列基态原子的电子排布式: (1)16S 。 (2)10Ne 。 (3)20Ca 。 (4)26Fe 。 (5)28Ni 。 2
第一章 原子结构与性质 (6)nNa (4)1s22s22p3s23p3d4s 答案(1)1s22s22p3s23p(2)1s22s22p (5)1s22s22p3s23p3d4s2 (3)1s22s22p83s23p°4s2 (6)1s22s22p3s 课堂 重难突破 探究能层与能级的数量关系 解析各能层中的能级数等于其所处的能层序数，即当 n=1时，它只有一个s能级；当n=2时，含有两个能级，分 重难归纳 别为s、P能级，B、C两项错误。D项，每个能层最多能容纳 1.能层、能级中的数量关系。 2m2个电子，但不是一定含有22个电子。 (1)任一能层，能级数=该能层序数，且总是从s能级 学以致用 开始。 (2)以s、p、d、f…排序的各能级最多能容纳的电子数 1.下列符号不符合事实的是()。 依次为1、3、5、7…的2倍。 A.4s2 B.2p2 C.3ds D.3f4 (3)每个能层最多可容纳的电子数是能层序数(n)的平 答案D 方的2倍，即2n2。 解析s能级最多容纳2个电子，P能级最多容纳6个 (4)字母代号相同的不同能层的能级中所能容纳的最多 电子，d能级最多容纳10个电子，存在4s2、2p3、3d8排布。f 电子数相同。 能级最多容纳14个电子，第三能层没有f能级，从第四能层 2.不同能层中各能级之间能量的大小关系。 才存在f能级，不可能存在34排布，故D项不符合事实。 (1)不同能层中字母代号相同的能级，能层序数越大，能 2.某元素原子的核外有三个能层，最外能层有4个电子， 量越高。例如，E(1s)<E(2s)<E(3s),E(2p)<E(3p) 该原子核内的质子数为( E(4p)。 A.14 B.15 C.16 D.17 (2)同一能层中，各能级之间的能量大小关系是E(s)< 答案A E(p)<E(d<E(fD…例如，第四能层中E(4s)<E(4p)< 解析原子核外共有三个能层，第一能层只有1s能级， E(4d)<E(4f). 可容纳2个电子：第二能层有2s、2印两个能级，可容纳1× ”思考发现 2十3X2=8个电子：最外能层有4个电子，所以该原子核外 晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅品片，其原材料是 有14个电子，原子中核外电子数等于核内质子数，故该原子 硅。晶圆片上刻蚀出数以百万甚至上亿的晶体管，通过控制 核内的质子数为14。 电流来管理数据，形成各种文字、数字、声音、图像和色彩。 二 构造原理与电子排布式 它们被广泛用于集成电路，如计算机和电视，还有的应用于 先进的微波传送、激光转换系统、医疗诊断和治疗设备、防御 重难归纳 系统和航天飞机。 1,构造原理。 (1)硅元素基态原子核外电子排布式是怎样的？硅元素 (1)电子按照构造原理排布，会使整个原子的能量处于 的基态原子核外共有多少种不同能级的电子？ 最低状态，原子相对较稳定。绝大多数基态原子的核外电子 提示硅元素基态原子核外电子排布式为 排布顺序符合构造原理。 1s22s22p3s23p。硅元素基态原子核外有5种不同能级的 (2)从构造原理示意图可以看出，从第三能层开始，不同 电子。 能层的能级出现能级交错现象。能级交错是指能层序数较 (2)硅元素基态原子的1s、2s、3s能级中最多能容纳的电子 大的某些能级的能量反而低于能层序数较小的某些能级的 数相同吗？它们的能量相同吗？ 能量的现象。如E(3d)>E(4s)、E(4d)>E(5s)、E(4f)> 提示最多容纳的电子数相同。它们的能量高低不同， E(6s)等。 能层序数越大，对应能级的能量越高。 2.简单原子的电子排布式。 (1)按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能 典例剖析 级中。例如： 下列有关认识正确的是()。 原子 电子排布式 原子 电子排布式 A.各能层的能级数按K,L、M、N顺序分别为1、2、3、4 B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束 1s22s22p Ar 1s22s22p3s23p C.各能层含有的能级数为n一1 C11s22s22p53s23p 1s22s22p°3s23p3d24s2 D.各能层含有的电子数为22 (2)为了避免电子排布式过于烦琐，我们可以把内层电 答案A 子达到稀有气体元素原子结构的部分，以相应稀有气体元素
第一章 原子结构与性质 (6)11Na 。 答案 (1)1s22s22p 63s23p 4 (2)1s22s22p 6 (3)1s22s22p 63s23p 64s2 (4)1s22s22p 63s23p 63d64s2 (5)1s22s22p 63s23p 63d84s2 (6)1s22s22p 63s1 课堂·重难突破 一 探究能层与能级的数量关系 重难归纳 1.能层、能级中的数量关系。 (1)任一能层,能级数=该能层序数,且总是从s能级 开始。 (2)以s、p、d、f……排序的各能级最多能容纳的电子数 依次为1、3、5、7…的2倍。 (3)每个能层最多可容纳的电子数是能层序数(n)的平 方的2倍,即2n2。 (4)字母代号相同的不同能层的能级中所能容纳的最多 电子数相同。 2.不同能层中各能级之间能量的大小关系。 (1)不同能层中字母代号相同的能级,能层序数越大,能 量越高。例如,E(1s)<E(2s)<E(3s),E(2p)<E(3p)< E(4p)。 (2)同一能层中,各能级之间的能量大小关系是E(s)< E(p)<E(d)<E(f)……例如,第四能层中E(4s)<E(4p)< E(4d)<E(4f)。 晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片,其原材料是 硅。晶圆片上刻蚀出数以百万甚至上亿的晶体管,通过控制 电流来管理数据,形成各种文字、数字、声音、图像和色彩。 它们被广泛用于集成电路,如计算机和电视,还有的应用于 先进的微波传送、激光转换系统、医疗诊断和治疗设备、防御 系统和航天飞机。 (1)硅元素基态原子核外电子排布式是怎样的? 硅元素 的基态原子核外共有多少种不同能级的电子? 提示 硅 元 素 基 态 原 子 核 外 电 子 排 布 式 为 1s22s22p 63s23p 2。硅元素基态原子核外有5种不同能级的 电子。 (2)硅元素基态原子的1s、2s、3s能级中最多能容纳的电子 数相同吗? 它们的能量相同吗? 提示 最多容纳的电子数相同。它们的能量高低不同, 能层序数越大,对应能级的能量越高。 典例剖析 下列有关认识正确的是( )。 A.各能层的能级数按 K、L、M、N顺序分别为1、2、3、4 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n-1 D.各能层含有的电子数为2n2 答案 A 解析 各能层中的能级数等于其所处的能层序数,即当 n=1时,它只有一个s能级;当n=2时,含有两个能级,分 别为s、p能级,B、C两项错误。D项,每个能层最多能容纳 2n2 个电子,但不是一定含有2n2 个电子。 学以致用 1.下列符号不符合事实的是( )。 A.4s2 B.2p 3 C.3d8 D.3f14 答案 D 解析 s能级最多容纳2个电子,p能级最多容纳6个 电子,d能级最多容纳10个电子,存在4s2、2p 3、3d8 排布。f 能级最多容纳14个电子,第三能层没有f能级,从第四能层 才存在f能级,不可能存在3f14 排布,故D项不符合事实。 2.某元素原子的核外有三个能层,最外能层有4个电子, 该原子核内的质子数为( )。 A.14 B.15 C.16 D.17 答案 A 解析 原子核外共有三个能层,第一能层只有1s能级, 可容纳2个电子;第二能层有2s、2p两个能级,可容纳1× 2+3×2=8个电子;最外能层有4个电子,所以该原子核外 有14个电子,原子中核外电子数等于核内质子数,故该原子 核内的质子数为14。 二 构造原理与电子排布式 重难归纳 1.构造原理。 (1)电子按照构造原理排布,会使整个原子的能量处于 最低状态,原子相对较稳定。绝大多数基态原子的核外电子 排布顺序符合构造原理。 (2)从构造原理示意图可以看出,从第三能层开始,不同 能层的能级出现能级交错现象。能级交错是指能层序数较 大的某些能级的能量反而低于能层序数较小的某些能级的 能量的现象。如E(3d)>E(4s)、E(4d)>E(5s)、E(4f)> E(6s)等。 2.简单原子的电子排布式。 (1)按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能 级中。例如: 原子 电子排布式 原子 电子排布式 C 1s 22s 22p 2 Ar 1s 22s 22p 63s 23p 6 Cl 1s 22s 22p 63s 23p 5 Ti 1s 22s 22p 63s 23p 63d 24s 2 (2)为了避免电子排布式过于烦琐,我们可以把内层电 子达到稀有气体元素原子结构的部分,以相应稀有气体元素 3
化学 选择性必修2物质结构与性质 配人教版 符号外加方括号来表示。如Na的核外电子排布式为 (2)基态氨原子最外层有5个电子，最高能层为L,价层 1s22s22p3s,其中第一、第二能层的电子排布与Ne 电子排布式为2s22p。 (1s22s22p)的核外电子排布结构相同，所以其电子排布式可 (3)Se与O同主族，Se的原子序数为34，N能层有6个 简化为[Ne]3s；K的核外电子排布式为 电子，故其M层排满，M层电子的排布式为3s23p3d。 1s22s22p3s23p4s,可简化为[Ar]4s。 (4)基态氨原子的电子排布式为1s22s22p3,基态氮原子 3.复杂原子的电子排布式。 得到3个电子后成为N8,基态N8的电子排布式为 对于较复杂的电子排布式，应先按能量从低到高排列， 1s22s22p°。 然后将同一能层的电子移到一起。 (5)Ga为第四周期第ⅢA族元素，其基态原子的最外层 例如2Fe:先按构造原理顺序写为1s2s22p3s23p4s23d, 电子排布式为4s24p,基态镓原子的电子排布式为 然后将同一能层的移到一起，即该原子的电子排布式为 1s22s22p3s23p3d4s24p,简化为[Ar]3d4s24p。 1s22s22p3s23p3d4s2,可简化为[Ar]3d4s2。 门思考发现 方法技巧书写电子排布式的关键是熟悉构造原理， 各能级能量由低到高可记为ns<(n一2)f<(n一l)d (1)试利用构造原理解释为什么原子核外最外层电子数 np,最后要把同一能层的不同能级移到一起。 目不超过8(K层为最外层时不超过2，P除外)，次外层电 子数目不超过18？ 学以致用 提示根据构造原理，能级的能量顺序为np<(n十1)s< 1.构造原理揭示的电子填入能级的顺序，实质是各能级 nd(n十l)p<(n十2)s<nf。那么，在填满np能级后接着 能量的高低顺序。以下各式中正确的是( )。 填入的是(n十1)s能级，而不是nd能级。当nd能级上有电 A.E(5s)>E(4f)>E(4s)>E(3d) 子时，(n十1)s能级上已填有电子，n能层已经不是最外层 B.E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s) 了，所以原子核外最外层电子数不超过8个(K层为最外层 C.E(4s)<E(3s)E(2s)E(1s) 时不超过2，P除外)。同理，当电子填满nd能级后接着填 D.E(5s)>E(4s)>E(4f)>E(3d) 入的是(n十1)p能级，而不是nf能级，当nf能级上有电子 答案B 时，(n十2)s能级上已填有电子，即n能层已经不是次外层 而是倒数第三层了，所以次外层电子数不超过18个。 解析根据构造原理，各能级能量由低到高的顺序为 (2)查阅元素周期表可知Cr的电子排布式为 1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s…,故E(4f)>E(5s) 1s22s22p3s23p3d54s,Cu的电子排布式为 E(3d)>E(4s),A、D两项错误。不同能层的相同字母代号 1s22s22p3s23p3d4s。分析Cr、Cu的电子排布式，思考电 的能级，能层序数越大，能量越高，C项错误。 子排布式的书写顺序与核外电子填充顺序一定相同吗？ 2.根据构造原理写出下列基态原子或离子的核外电子 提示不一定相同，电子排布式的书写按能层由里到外 排布式。 和sP、d、f的顺序，而核外电子填充顺序是按构造原理。有 (1)X元素基态原子核外M层电子数是L层电子数的 半 些过渡元素基态原子的电子排布式的书写与电子填充顺序 不一致。 (2)Y元素基态原子的最外层电子数是次外层电子数的 1.5倍： 典例剖析 (3)基态N+、Fe+的简化电子排布式分别 按要求填空： 为 (1)硼元素基态原子的电子排布式为 答案(1)1s22s22p3s23p (2)氮元素基态原子的价层电子排布式为 (2)1s22s22p (3)Se的原子序数为 ,基态Se核外M层电子 (3)[Ar]3d [Ar]3d 的排布式为 解析(1)L层有8个电子，则M层有4个电子，故X (4)LiN晶体中氮以N-存在，基态N3-的电子排布式 元素为硅。 为 (2)当次外层为K层时，最外层电子数为3，则Y元素 (5)写出基态镓(Ga)原子的简化电子排布式： 为硼：当次外层为L层时，最外层电子数为1.5×8=12，违 背了核外电子排布规律，故这种情况不可能。 答案(1)1s22s22p(2)2s22p3 (3)Ni的原子序数为28，根据构造原理，基态Ni原子的 (3)343s23p3d0(4)1s22s22p 电子排布式为1s22s22p3s23p3d4s2,故基态N2+的电子排 (5)[Ar]3d°4s24p3 布式为1s22s22p3s23p3d:基态Fe原子的电子排布式为 解析(1)基态硼原子的核外有5个电子，基态硼原子 1s22s22p3s23p3d4s2,故基态Fe3+的电子排布式为 的电子排布式为1s22s22p。 1s22s22p3s23p63d
化 学 选择性必修2 物质结构与性质 配人教版 符号外 加 方 括 号 来 表 示。如 Na 的 核 外 电 子 排 布 式 为 1s22s22p 63s1,其 中 第 一、第 二 能 层 的 电 子 排 布 与 Ne (1s22s22p 6)的核外电子排布结构相同,所以其电子排布式可 简 化 为 [Ne]3s1;K 的 核 外 电 子 排 布 式 为 1s22s22p 63s23p 64s1,可简化为[Ar]4s1。 3.复杂原子的电子排布式。 对于较复杂的电子排布式,应先按能量从低到高排列, 然后将同一能层的电子移到一起。 例如26Fe:先按构造原理顺序写为1s22s22p 63s23p 64s23d6, 然后将同一能层的移到一起,即该原子的电子排布式为 1s22s22p 63s23p 63d64s2,可简化为[Ar]3d64s2。 (1)试利用构造原理解释为什么原子核外最外层电子数 目不超过8(K层为最外层时不超过2,Pd除外),次外层电 子数目不超过18? 提示 根据构造原理,能级的能量顺序为np<(n+1)s< nd<(n+1)p<(n+2)s<nf。那么,在填满np能级后接着 填入的是(n+1)s能级,而不是nd能级。当nd能级上有电 子时,(n+1)s能级上已填有电子,n 能层已经不是最外层 了,所以原子核外最外层电子数不超过8个(K层为最外层 时不超过2,Pd除外)。同理,当电子填满nd能级后接着填 入的是(n+1)p能级,而不是nf能级,当nf能级上有电子 时,(n+2)s能级上已填有电子,即n 能层已经不是次外层 而是倒数第三层了,所以次外层电子数不超过18个。 (2)查 阅 元 素 周 期 表 可 知 Cr 的 电 子 排 布 式 为 1s22s22p 63s23p 63d54s1,Cu的电子排布式为 1s22s22p 63s23p 63d104s1。分析Cr、Cu的电子排布式,思考电 子排布式的书写顺序与核外电子填充顺序一定相同吗? 提示 不一定相同,电子排布式的书写按能层由里到外 和s、p、d、f的顺序,而核外电子填充顺序是按构造原理。有 些过渡元素基态原子的电子排布式的书写与电子填充顺序 不一致。 典例剖析 按要求填空: (1)硼元素基态原子的电子排布式为 。 (2)氮元素基态原子的价层电子排布式为 。 (3)Se的原子序数为 ,基态Se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)原子的简化电子排布式: 。 答案 (1)1s22s22p 1 (2)2s22p 3 (3)34 3s23p 63d10 (4)1s22s22p 6 (5)[Ar]3d104s24p 1 解析 (1)基态硼原子的核外有5个电子,基态硼原子 的电子排布式为1s22s22p 1。 (2)基态氮原子最外层有5个电子,最高能层为L,价层 电子排布式为2s22p 3。 (3)Se与 O同主族,Se的原子序数为34,N能层有6个 电子,故其 M 层排满,M 层电子的排布式为3s23p 63d10。 (4)基态氮原子的电子排布式为1s22s22p 3,基态氮原子 得到3 个 电 子 后 成 为 N3- ,基 态 N3- 的 电 子 排 布 式 为 1s22s22p 6。 (5)Ga为第四周期第ⅢA族元素,其基态原子的最外层 电子排 布 式 为 4s24p 1,基 态 镓 原 子 的 电 子 排 布 式 为 1s22s22p 63s23p 63d104s24p 1,简化为[Ar]3d104s24p 1。 书写电子排布式的关键是熟悉构造原理, 各能级能量由低到高可记为ns<(n-2)f<(n-1)d< np,最后要把同一能层的不同能级移到一起。 学以致用 1.构造原理揭示的电子填入能级的顺序,实质是各能级 能量的高低顺序。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)<E(3s)<E(2s)<E(1s) D.E(5s)>E(4s)>E(4f)>E(3d) 答案 B 解析 根据构造原理,各能级能量由低到高的顺序为 1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s……,故 E(4f)>E(5s)> E(3d)>E(4s),A、D两项错误。不同能层的相同字母代号 的能级,能层序数越大,能量越高,C项错误。 2.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。 (1)X元素基态原子核外 M 层电子数是L层电子数的 一半: 。 (2)Y元素基态原子的最外层电子数是次外层电子数的 1.5倍: 。 (3)基 态 Ni2+ 、Fe3+ 的 简 化 电 子 排 布 式 分 别 为 、 。 答案 (1)1s22s22p 63s23p 2 (2)1s22s22p 1 (3)[Ar]3d8 [Ar]3d5 解析 (1)L层有8个电子,则 M 层有4个电子,故 X 元素为硅。 (2)当次外层为 K 层时,最外层电子数为3,则 Y 元素 为硼;当次外层为L层时,最外层电子数为1.5×8=12,违 背了核外电子排布规律,故这种情况不可能。 (3)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1s22s22p 63s23p 63d84s2,故基态 Ni2+ 的电子排 布式为1s22s22p 63s23p 63d8;基态 Fe原子的电子排布式为 1s22s22p 63s23p 63d64s2,故 基 态 Fe3+ 的 电 子 排 布 式 为 1s22s22p 63s23p 63d5。 4
第一章原子结构与性质 随堂训练 L.下列各能层不包含d能级的是( ）。 C.硅原子处于激发态时的能量低于基态时的能量 A.O B.N C.M D.K D.转变后硅原子与基态磷原子的电子层结构相同，化学 答案D 性质相同 解析多电子的原子中，同一能层的电子可分为不同的能 答案A 级，K层只有s能级，L层有s、p能级，从M层开始有d 解析硅原子由基态转变为激发态，这一过程吸收能量， 能级。 其处于激发态时的能量高于基态时的能量，故A项正 2.下列说法中正确的是()。 确，B、C两项错误。转变后硅原子与基态磷原子的电子 A.自然界中的所有原子都处于基态 层结构不相同，因为基态磷原子的最外层排布式为 B.同一元素原子处于激发态时的能量一定高于基态时的 3s23p3,所以化学性质也不相同，D项错误。 能量 5.某基态粒子的核外电子排布式为1s22s22p3s23p,下列关 C.无论原子种类是否相同，基态原子的能量总是低于激 于该粒子的说法正确的是( ）。 发态原子的能量 A.它的质子数一定是18 D.激发态原子的能量较高，极易失去电子，表现出较强的 B.它的原子和”CI可能互为同位素 还原性 C.它的单质一定是强还原剂 答案B D.可以确定该粒子为Ar 解析处于最低能量状态的原子叫做基态原子，自然界中 答案B 的原子有的处于基态，有的处于激发态，A项错误。基态 解析题述粒子核外共有18个电子，可能是原子，也可能 原子的电子吸收能量，它的电子会跃迁到较高能级，变成 是离子，离子又可能为阳离子（如C+、K+)或阴离子（如 激发态原子，同一元素的激发态原子的能量总是比基态原 S2-、CI)。 子的能量高，不同元素的基态原子的能量不一定低于激发 6.有几种元素的基态粒子核外电子排布式均为 态原子的能量，B项正确，C项错误。激发态原子若要失 1s22s22p3s23p,其中： 去电子，必须再吸收能量，失去电子的难易程度需根据原 (1)某电中性粒子一般不与其他元素的原子反应，这种粒 子的具体情况而定，有的激发态原子易失去电子，有的激 子的符号是 发态原子难失去电子，D项错误。 (2)某粒子的盐溶液能使溴水褪色，并出现浑浊，这种粒 3.电子在一个原子的下列能级中排布时，最后一个排布的是 子的符号是 0 ( )。 (3)某粒子氧化性很弱，但得到电子后还原性很强，且这 A.ns B.np 种元素的原子最外层有一个电子，这种粒子的符号是 C.(n-1)d D.(n-2)f 答案B (4)某粒子还原性虽弱，但失去电子后氧化性很强，且这 解析根据构造原理，电子在排布时应先填入能量低的能 种元素的原子得到一个电子即达到稳定结构，这种粒 级，填满后再填入能量高的能级。根据能级的能量高低顺 子的符号是 0 序：ns<(n一2)f<(n一1)d<np,所以最后一个排布的应 答案(1)Ar(2)S2-(3)K+(4)C 是能量最高的能级，应为np能级。 解析符合上述核外电子排布式的电中性粒子，很难发 4.硅原子的电子排布式由1s22s22p3s23p2转变为 生化学反应的应为稀有气体元素原子A:能使涣水褪 1s22s22p3s13p3,下列有关该过程的说法正确的是 色，应为还原性较强的S2,发生反应S2-十Br2一 )。 S十2B:氧化性很弱，得到电子后还原性很强，应为 A.硅原子由基态转变为激发态，这一过程吸收能量 K+:得到一个电子即达到稳定结构，故该粒子应为CI。 B.硅原子由激发态转变为基态，这一过程释放能量 课后 ·训练提升 基础·巩固 解析离核最近的能层称为K层，该层的能量最低，各能 层能量由低到高的顺序为K、L、M、N、O… 1.排布在下列各能层上的一个电子，所具有的能量最低的是 2.某一能层上nd能级最多所能容纳的电子数为( )。 A.6 A.K B.L C.M D.N B.10 答案A
第一章 原子结构与性质 随堂训练 1.下列各能层不包含d能级的是( )。 A.O B.N C.M D.K 答案 D 解析 多电子的原子中,同一能层的电子可分为不同的能 级,K层只有s能级,L层有s、p能级,从 M 层开始有d 能级。 2.下列说法中正确的是( )。 A.自然界中的所有原子都处于基态 B.同一元素原子处于激发态时的能量一定高于基态时的 能量 C.无论原子种类是否相同,基态原子的能量总是低于激 发态原子的能量 D.激发态原子的能量较高,极易失去电子,表现出较强的 还原性 答案 B 解析 处于最低能量状态的原子叫做基态原子,自然界中 的原子有的处于基态,有的处于激发态,A 项错误。基态 原子的电子吸收能量,它的电子会跃迁到较高能级,变成 激发态原子,同一元素的激发态原子的能量总是比基态原 子的能量高,不同元素的基态原子的能量不一定低于激发 态原子的能量,B项正确,C项错误。激发态原子若要失 去电子,必须再吸收能量,失去电子的难易程度需根据原 子的具体情况而定,有的激发态原子易失去电子,有的激 发态原子难失去电子,D项错误。 3.电子在一个原子的下列能级中排布时,最后一个排布的是 ( )。 A.ns B.np C.(n-1)d D.(n-2)f 答案 B 解析 根据构造原理,电子在排布时应先填入能量低的能 级,填满后再填入能量高的能级。根据能级的能量高低顺 序:ns<(n-2)f<(n-1)d<np,所以最后一个排布的应 是能量最高的能级,应为np能级。 4.硅 原 子 的 电 子 排 布 式 由 1s22s22p 63s23p 2 转 变 为 1s22s22p 63s13p 3,下列有关该过程的说法正确的是 ( )。 A.硅原子由基态转变为激发态,这一过程吸收能量 B.硅原子由激发态转变为基态,这一过程释放能量 C.硅原子处于激发态时的能量低于基态时的能量 D.转变后硅原子与基态磷原子的电子层结构相同,化学 性质相同 答案 A 解析 硅原子由基态转变为激发态,这一过程吸收能量, 其处于激发态时的能量高于基态时的能量,故 A 项正 确,B、C两项错误。转变后硅原子与基态磷原子的电子 层结构不相 同,因 为 基 态 磷 原 子 的 最 外 层 排 布 式 为 3s23p 3,所以化学性质也不相同,D项错误。 5.某基态粒子的核外电子排布式为1s22s22p 63s23p 6,下列关 于该粒子的说法正确的是( )。 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.可以确定该粒子为 Ar 答案 B 解析 题述粒子核外共有18个电子,可能是原子,也可能 是离子,离子又可能为阳离子(如Ca2+ 、K+ )或阴离子(如 S2- 、Cl- )。 6.有 几 种 元 素 的 基 态 粒 子 核 外 电 子 排 布 式 均 为 1s22s22p 63s23p 6,其中: (1)某电中性粒子一般不与其他元素的原子反应,这种粒 子的符号是 。 (2)某粒子的盐溶液能使溴水褪色,并出现浑浊,这种粒 子的符号是 。 (3)某粒子氧化性很弱,但得到电子后还原性很强,且这 种元素的原子最外层有一个电子,这种粒子的符号是 。 (4)某粒子还原性虽弱,但失去电子后氧化性很强,且这 种元素的原子得到一个电子即达到稳定结构,这种粒 子的符号是 。 答案 (1)Ar (2)S2- (3)K+ (4)Cl- 解析 符合上述核外电子排布式的电中性粒子,很难发 生化学反应的应为稀有气体元素原子 Ar;能使溴水褪 色,应为还原性较强的 S2- ,发生反应 S2- +Br2 S↓+2Br- ;氧化性很弱,得到电子后还原性很强,应为 K+ ;得到一个电子即达到稳定结构,故该粒子应为Cl- 。 课后·训练提升 基础 巩固 1.排布在下列各能层上的一个电子,所具有的能量最低的是 ( )。 A.K B.L C.M D.N 答案 A 解析 离核最近的能层称为 K层,该层的能量最低,各能 层能量由低到高的顺序为 K、L、M、N、O…… 2.某一能层上nd能级最多所能容纳的电子数为( )。 A.6 B.10 5