1、2022 高中化学新教材同步讲义资料 第第 2 课时课时构造原理与电子排布式构造原理与电子排布式电子云与原子轨道电子云与原子轨道 核心素养发展目标1.结合构造原理形成核外电子排布式书写的思维模型，并根据思维模型熟练书 写 136 号元素的电子排布式。2.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。 一、构造原理与电子排布式一、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)示意图 2电子排布式 将能级上所容纳的电子数标在该能级符号右上角，并按照能层从左到右的顺序排列的式子。 如氮原
2、子的电子排布式为 应用体验 (1)根据构造原理，试比较下列能级的能量高低(填“”或“”)。 4s_3d；6s_4f_5d。 答案 (2)根据构造原理，写出下列基态原子的核外电子排布式 2He：_； 8O：_； 10Ne：_； 2022 高中化学新教材同步讲义资料 14Si：_； 18Ar：_； 19K：_； 21Sc：_； 26Fe：_。 答案1s21s22s22p41s22s22p61s22s22p63s23p21s22s22p63s23p6 1s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p63d14s21s22s22p63s23p63d64s2 从构造原理图可以看出，从第三
3、能层开始，不同能层的能级出现“能级交错”现象。 即： 随核电荷数的递增， 电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。 电子是按 3p4s3d 的顺序而不是按 3p3d4s 的顺序填充的，这种现象称为能级交错。一般规律为 ns(n2)f(n1)d np，在书写基态原子的电子排布式时，仍按能层顺序写。 3简化电子排布式 电子排布式可以简化，如 Na 的电子排布式可简化为Ne3s1，其中Ne表示_ _。 试写出上题 1 中的简化电子排布式 _；_；_；_；_。 答案Na 的内层电子排布与稀有气体元素 Ne 的核外电子排布相同He2s22p4Ne3s23p2Ar4s1 Ar3d14s2Ar3d
4、64s2 应用体验 根据构造原理试写出下列基态原子的电子排布式和简化电子排布式 24Cr：_，_。 29Cu：_，_。 33As：_，_。 35Br：_，_。 答案1s22s22p63s23p63d54s1Ar3d54s1 1s22s22p63s23p63d104s1Ar3d104s1 1s22s22p63s23p63d104s24p3Ar3d104s24p3 1s22s22p63s23p63d104s24p5Ar3d104s24p5 4价层电子排布式 为突出化合价与电子排布的关系， 将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层(简称价层)。 如：Ni 的简化电子排布式为_，价层电子排布为
5、_，试写出下列原子的价层电子排布式 13Al：_；32Ge：_；34Se：_。 答案Ar3d84s23d84s23s23p14s24p24s24p4 5稀有气体的基态原子的最外层电子排布均达到稳定结构，除氦外最外层电子的排布通式为 2022 高中化学新教材同步讲义资料 _。 答案ns2np6 二、电子云与原子轨道二、电子云与原子轨道 1概率密度 1913 年，玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行。 量子力学指出，一定空间运动状态的电子在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可用概率 密度()表示，即P V(P 表示电子在某处出现的概率；V 表示该处的体积)。 2电子云 (1)定义：
6、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)含义：用单位体积内小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现概率大小，小黑点越密，表示概率 密度越大。 (3)形状 3原子轨道 (1)概念：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 s 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。 p 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 n s n p n d n f 轨道1357 2022 高中化学新教材同步讲义资料 数目 原子轨道与能层序数的关系 (1)不同能层的同种能级的原
7、子轨道形状相同， 只是半径不同。 能层序数 n 越大， 原子轨道的半径越大。 如： (2)s 能级只有 1 个原子轨道。p 能级有 3 个原子轨道，它们互相垂直，分别以 px、py、pz表示。在同一 能层中 px、py、pz的能量相同。 (3)原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数目n2。 (1)电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定轨道上高速旋转() (2)1s 电子云示意图，一个小黑点表示一个自由运动的电子() (3)1s 电子云中点的疏密表示电子在某一位置出现机会的多少() (4)能层序数越大，s 电子云的半径越大() 答案(1)(2)(3)(4) 1(1)可正确表示原子轨道的是_
8、(填字母)。 A2sB2dC3pD3f (2)如图是 s 能级、p 能级的原子轨道图，试回答问题： s 能级的原子轨道呈_形， 每个 s 能级有_个原子轨道； p 能级的原子轨道分别相对于 x、 y、z 轴_，每个 p 能级有_个原子轨道。 s 能级原子轨道、p 能级原子轨道的半径与_有关，_越大，原子轨道半径越大。 答案(1)AC(2)球1对称3能层序数能层序数 解析(1)L 能层只有 2s、2p 能级，M 能层只有 3s、3p、3d 能级，故选 A、C。 (2)s 轨道在三维空间 分布的图形为球形，p 轨道空间分布的图形分别相对于 x、y、z 轴对称，原子轨道的半径与能层数有关， 并随能层
9、数的增大而增大。 2元素 X 的原子最外层电子排布式为 nsnnpn 1。试回答下列各题： (1)电子排布式中的 n_；原子中能量最高的是_电子，其电子云在空间有 2022 高中化学新教材同步讲义资料 _方向，原子轨道呈现_形。 (2)元素 X 的名称是_。 答案(1)22p(写出 np 也可以)三种互相垂直的伸展哑铃(2)氮 解析元素 X 的原子最外层电子排布式为 nsnnpn 1，所以根据核外电子排布规律可知 n2，因此是 N 元素。 1(2019邢台市月考)图 1 和图 2 分别是 1s 电子的概率密度分布图和原子轨道图。下列有关说法正确 的是() A图 1 中的每个小黑点表示 1 个电
10、子 B图 2 表示 1s 电子只能在球体内出现 C图 2 表明 1s 轨道呈球形，有无数对称轴 D图 1 中的小黑点表示电子在核外所处的位置 答案C 解析电子云就是用小黑点的疏密来表示空间各电子出现概率大小的一种图形，小黑点表示空间各电 子出现的几率，A、D 错误；在界面内出现该电子的几率大于 90%，界面外出现该电子的几率不足 10%, B 错误。 2下列说法正确的是() A不同的原子轨道形状一定不相同 Bp 轨道呈哑铃形，因此 p 轨道上的电子运动轨迹呈哑铃形 C2p 能级有 3 个 p 轨道 D氢原子的电子运动轨迹呈球形 答案C 解析不同能级的原子轨道形状可以相同，如 1s、2s 能级的
11、原子轨道都是球形，只是半径不同，A 错 误；现在的技术无法测定电子在原子核外的运动轨迹，原子轨道只是体现电子的运动状态，B、D 错误； 任何能层的 p 能级都有 3 个 p 轨道，C 正确。 3下列说法中正确的是() A1s 电子云呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动 Bns 能级的原子轨道图可表示为 2022 高中化学新教材同步讲义资料 C3d3表示 3d 能级有 3 个轨道 D电子云图中的小黑点密度大，说明该原子核外空间电子数目多 答案B 解析电子云表示电子在核外空间某处出现的机会，不代表电子的运动轨迹，故 A 错误；ns 能级的电 子云呈球形， 所以可以用该图表示该能级的原子轨道， 故 B
12、 正确； 3d3表示 3d 能级有 3 个电子， 故 C 错误； 电子云图中的小黑点的疏密表示电子出现机会的多少，密则机会大，疏则机会小，故 D 错误。 4下列说法中正确的是() A1s22s12p1表示的是激发态原子的核外电子排布 B3p2表示 3p 能级有两个原子轨道 C同一原子中，1s、2s、3s 电子的能量逐渐减小 D同一原子中，2p、3p、4p 能级中的轨道数依次增多 答案A 解析A 项，1 个 2s 电子被激发到 2p 能级上，表示的是激发态原子，正确；B 项，3p2表示 3p 能级 上填充了 2 个电子，错误；C 项，同一原子中能层序数越大，能量也就越高，离核越远，故 1s、2s
13、、3s 电 子的能量逐渐升高，错误；D 项，在同一能级中，其轨道数是一定的，而不论它在哪一能层中，即同一原 子中 2p、3p、4p 能级中的轨道数都是相同的，错误。 5写出下列原子的电子排布式： (1)11Na：_；(2)16S：_； (3)34Se：_；(4)20Ca：_； (5)26Fe：_；(6)30Zn：_。 答案(1)1s22s22p63s1(2)1s22s22p63s23p4(3)1s22s22p63s23p63d104s24p4 (4)1s22s22p63s23p64s2(5)1s22s22p63s23p63d64s2(6)1s22s22p63s23p63d104s2 6A、B、
14、C、D 是四种短周期元素，E 是过渡元素。A、B、C 同周期，C、D 同主族，A 的原子结构 示意图为，B 是同周期除稀有气体外半径最大的元素，C 的最外层有三个成单电子，E 的外围电 子排布式为 3d64s2。回答下列问题： (1)A 为_(写出元素符号，下同)； (2)B 为_，简化电子排布式是_； (3)C 为_，核外电子排布式是_； (4)D 为_，价层电子排布式是_； (5)E 原子结构示意图是_。 答案(1)Si (2)NaNe3s1 (3)P1s22s22p63s23p3 (4)N2s22p3 2022 高中化学新教材同步讲义资料 (5) 解析A、B、C、D 是四种短周期元素，由
15、 A 的原子结构示意图可知，x2，A 的原子序数为 14， 故 A 为 Si 元素；A、B、C 同周期，B 是同周期除稀有气体外半径最大的元素，故 B 为 Na 元素，C 的最 外层有三个成单电子，C 原子的 3p 能级有 3 个电子，故 C 为 P 元素；C、D 同主族，故 D 为 N 元素；E 是过渡元素，E 的外围电子排布式为 3d64s2，则 E 为 Fe 元素，据此答题。 题组一构造原理的应用 1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() AE(5s)E(4f)E(4s)E(3d) BE(3d)E(4s)E(3p)
16、E(3s) CE(4s)E(3s)E(2s)E(4s)E(4f)E(3d) 答案B 解析根据构造原理，各能级能量由高到低的顺序为 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，所 以 C 项错误。 2以下电子排布式是基态原子的电子排布的是() 1s12s11s22s12p11s22s22p63s21s22s22p63s23p1 AB CD 答案D 解析基态原子的电子排布式应为 1s2，发生电子跃迁为 1s12s1，故错误；基态原子的电子排布 式应为 1s22s2，发生电
17、子跃迁为 1s22s12p1，故错误；、符合基态原子电子排布规律，故、正确。 3表示一个原子在 M 能层上有 10 个电子，可以写成() A3p6B3d10 C3s23p63d24s2D3s23p64s2 答案C 解析M 层为第 3 电子层，每一电子层中的电子按照从低到高的顺序进行排列。所以应该先排 3s，然 后 3p，然后是 4s，最后 3d2，C 项正确。 4下列各项中，前面的能级先填入电子的为() 2022 高中化学新教材同步讲义资料 3d 和 4s4p 和 5s5s 和 4d5p 和 4d ABCD 答案B 解析原子核外电子优先占有能量低的轨道，轨道能量的高低由能层和能级决定。中的 3
18、d4s， 中的 4p5s，中的 5s4d。所以前面能级先填入电子的是。 539 号元素钇的电子排布式应是下列排布中的哪一组() A1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2 B1s22s22p63s23p63d104s24p65s25p1 C1s22s22p63s23p63d104s24p64f15s2 D1s22s22p63s23p63d104s24p65s25d1 答案A 解析根据构造原理，电子填入能级的先后顺序为 4s、3d、4p、5s、4d，因此钇元素的最后 3 个电子 分别填入 5s、4d 能级，价电子排布式为 4d15s2，故 A 项正确。 6主族元素的原子失去
19、最外层电子形成阳离子，主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子。 下列各原子或离子的电子排布式错误的是() AAl1s22s22p63s23p1BO2 1s22s22p6 CNa 1s22s22p6DSi1s22s22p2 答案D 解析Al 为 13 号元素，其原子电子排布式为 1s22s22p63s23p1，选项 A 正确；氧为 8 号元素，O2 的电 子排布式为 1s22s22p6，选项 B 正确；钠为 11 号元素，Na 的电子排布式为 1s22s22p6，选项 C 正确；硅为 14 号元素，原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p2，选项 D 错误。 7已知元素 X 的基态
20、原子最外层电子排布为 nsn 1npn2，则 X 元素的原子序数为( ) A9B10C17D18 答案C 解析X 的基态原子最外层电子排布为 3s3 13p32，为氯元素。 8在下列所示的微粒中，氧化性最强的是() A1s22s22p2B1s22s22p5 C1s22s22p63s1D1s22s22p6 答案B 解析根据原子核外电子排布可知，A 是 C，B 是 F，C 是 Na，D 是 Ne，所以氧化性最强的是 F。 9下列元素相关粒子的简化电子排布式中，前者一定是金属元素，后者一定是非金属元素的是() ANe3s23p2Ne3s2 BAr4s1Ne3s23p4 CNe3s23p1Ar4s2
21、DHe2s22p4Ne3s23p5 2022 高中化学新教材同步讲义资料 答案B 解析A 项，两种元素分别为 Si、Mg，Si 为非金属元素，Mg 为金属元素；B 项，两种元素分别为 K、 S，符合题意；C 项，两种元素分别为 Al、Ca，均为金属元素；D 项，两种元素分别为 O、Cl，均为非金 属元素。 题组二电子云与原子轨道 10符号 3px所代表的含义是() Apx轨道上有 3 个电子 B第三能层 px轨道有 3 个伸展方向 Cpx电子云有 3 个伸展方向 D第三能层沿 x 轴方向伸展的 p 轨道 答案D 解析p 能级有 3 个轨道，沿 x、y、z 三个不同的方向延伸，3px所代表的含义
22、是第三能层沿 x 轴方向 伸展的 p 轨道，最多只容纳 2 个电子。 11下列说法中正确的是() As 电子云是在空间各个方向上伸展程度相同的对称形状 Bp 电子云的形状是对顶双球 CL 能层有 d 轨道 D2d 能级包含 5 个原子轨道，最多容纳 10 个电子 答案A 解析s 电子云是球形对称的，因此 s 电子云是在空间各个方向上伸展程度相同的对称形状，A 正确； p 电子云是哑铃形，B 错误；L 电子层只有 2s、2p 两个能级，无 d 轨道，C 错误；从第三电子层开始出现 d 能级，即没有 2d 能级，D 错误。 12下列说法正确的是() A因为 p 轨道是“8”字形的，所以 p 电子是
23、“8”字形 B能层数为 3 时，有 3s、3p、3d、3f 四个轨道 C氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一个轨道 D原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的 答案D 解析A 项，p 轨道是哑铃形，是说的电子出现概率高的“区域”的形状；B 项，能层数为 3 时，共 有 9 个轨道；C 项，氢原子中有一个电子，但轨道是人们规定的，可以是空轨道。 13观察 1s 轨道电子云示意图，判断下列说法正确的是() 2022 高中化学新教材同步讲义资料 A一个小黑点表示 1 个自由运动的电子 B1s 轨道的电子云形状为圆形的面 C电子在 1s 轨道上运动像地球围绕太阳旋转 D1s 轨道电子云的点的疏密
24、表示电子在某一位置出现机会的多少 答案D 解析尽管人们不能确定某一时刻原子中电子的精确位置，但能够统计出电子在什么地方出现的概率 大，在什么地方出现的概率小。为了形象地表示电子在原子核外空间的分布状况，人们常用小黑点的疏密 程度来表示电子在核外出现概率的大小，点密表示电子出现的概率大，反之则小。由图可知，处于 1s 轨道 上的电子在空间出现的概率分布呈球形对称，且电子在原子核附近出现的概率最大，离核越远出现的概率 越小。图中的小黑点不表示电子，而表示电子曾经出现过的位置。 14(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_形象化描述。 (2)N 的基态原子核外电子排布式为_
25、；Cu 的基态原子最外层有_个电子。 (3)Cu 基态核外电子排布式为_。 (4)31Ga 基态原子的核外电子排布式是_。 (5)基态 Mn2 的核外电子排布式为_。 (6)Se 原子序数为_，其核外 M 层电子的排布式为_。 (7)可正确表示原子轨道的是_(填字母)。 A2sB2dC3pzD3f 答案(1)电子云 (2)1s22s22p31 (3)1s22s22p63s23p63d10(或Ar3d10) (4)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或Ar3d104s24p1) (5)1s22s22p63s23p63d5(或Ar3d5) (6)343s23p63d10 (7)AC
26、 15推导下列元素，回答有关问题： (1)具有 1 个 4p 电子的元素为_(写元素名称，下同)，简化电子排布式为_。 (2)N 层只有 1 个电子的主族元素是_，其氯化物的焰色反应呈_色。 (3)3d 能级全充满，4s 能级只有 1 个电子的元素为_，原子序数为_。 (4)原子序数小于 36 的元素 X 和 Y，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且 Y 的原子序数比 X 大 2，则 Y 的基态原子的价层电子排布式是_，X 在参与化学反应时，1 个原子失去的电子数为 _。 答案(1)镓Ar3d104s24p1 (2)钾紫 2022 高中化学新教材同步讲义资料 (3)铜29 (4)3d84s
27、22 个或 3 个 解析(4)原子序数小于 36 的元素 X 和 Y，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且 Y 的原子序 数比 X 大 2，则 X 为 Fe、Y 为 Ni；Ni 基态原子的电子排布式是 1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2，Ni 基 态原子的价电子排布式是 3d84s2； Fe 基态原子的电子排布式 1s22s22p63s23p63d64s2， Fe 基态原子的价电子排 布式是 3d64s2，参与化学反应时，失去 2 个电子或 3 个电子，表现为2 价或3 价。 16有几种元素的粒子核外电子排布式为 1s22s22p63s23p6，其中： (1)某粒
28、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，且对应原子只有一个单电子，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 解析符合题述核外电子排布式的粒子中，很难发生化学反应的应为稀有气体 Ar；能使溴水褪色，应 为还原性较强的 S2 ，发生反应 S2Br2=S2Br；氧化性很弱，得电子后还原性很强，应为 K；原 子得一个电子即达到稳定结构，该粒子应为 Cl 。
