1、第一节第一节 原子结构原子结构 学习目标学习目标 1.了解原子核外电子的运动状态了解原子核外电子的运动状态。 2.了解原子结构的构造原理了解原子结构的构造原理。 3.知道原子核外电子的能级分布知道原子核外电子的能级分布，能用电子排能用电子排 布式表示常见元素布式表示常见元素(136号号)原子核外电子的排原子核外电子的排 布布。 4.知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁， 了解其简单应用。了解其简单应用。 课堂互动讲练课堂互动讲练 课前自主学案课前自主学案 知能优化训练知能优化训练 第第 一一 节节 原原 子子 结结 构构 课前自主学案课前自主学案 一、
2、开天辟地一、开天辟地原子的诞生原子的诞生 1原子的诞生原子的诞生 氢氢 氦氦 锂锂 2宇宙的组成与各元素的含量宇宙的组成与各元素的含量 宇宙宇宙 氢氢 H ：占原子总数的：占原子总数的88.6% 氦氦 He ：约为氢原子数的：约为氢原子数的1 8 两者占宇宙原子总两者占宇宙原子总 数的数的99.7%以上以上 其他其他90多种天然元素的原子多种天然元素的原子 总数加起来不足总数加起来不足_1% 3地球的组成元素地球的组成元素 地球上的元素绝大多数是地球上的元素绝大多数是_，_ (包括稀有气体包括稀有气体)仅仅22种。种。 二、能层与能级二、能层与能级 1能层能层 (1)分类依据分类依据 根据多电
3、子原子的核外电子的根据多电子原子的核外电子的_，将核，将核 外电子分成不同的能层。外电子分成不同的能层。 金属金属 非金属非金属 能量差异能量差异 (2)能层的表示方法及各能层最多容纳的电子数能层的表示方法及各能层最多容纳的电子数 如下：如下： 能层能层 一一 二二 三三 四四 五五 六六 七七 符号符号 _ _ M _ _ P Q 最多最多 电子电子 数数 各能层最多容纳的电子数为各能层最多容纳的电子数为 _ K L N O 2n2 2.能级能级 (1)分类依据分类依据 根据多电子原子中同一能层电子根据多电子原子中同一能层电子_的不的不 同，将它们分成不同的能级。同，将它们分成不同的能级。
4、(2)能级的表示方法及各能级最多容纳的电子数如能级的表示方法及各能级最多容纳的电子数如 下：下： 能量能量 能层能层 K L M N 能级能级 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 最多最多 电子电子 数数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 思考感悟思考感悟 1.(1)能层离核远近与能量高低有何关系？能层离核远近与能量高低有何关系？ (2)第第n能层中的不同能级的能量有何关系？能层中的不同能级的能量有何关系？ 【提示提示】 (1)由由K层到层到Q层，离核由近到远，层，离核由近到远， 能量由低到高。能量由低到高。 (2)E
5、(ns)E(5s)、E(5d)E(6s)、E(6d)E(7s)、 E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等。等。 (2)由于出现能级交错现象，由于出现能级交错现象，K原子排满第一层和原子排满第一层和 第二层后，在排第三层时，先排满第二层后，在排第三层时，先排满3s能级、能级、3p能能 级，最后一个电子进入级，最后一个电子进入4s能级而不是能级而不是3d能级，所能级，所 以它的原子结构示意图为：以它的原子结构示意图为： 2电子排布式电子排布式 将将_上所容纳的电子数标在该能级符号上所容纳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，并按照能层从左到右的顺序排列 的式子，称电子排布
6、式，如氢元素的电子排布式的式子，称电子排布式，如氢元素的电子排布式 为：为： 右上角右上角 能级能级 四、能量最低原理、基态与激发态、光谱四、能量最低原理、基态与激发态、光谱 1能量最低原理能量最低原理 现代物质结构理论证实，原子的电子排布遵循构现代物质结构理论证实，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 _。 能量最低原理能量最低原理 2基态原子与激发态原子基态原子与激发态原子 最低能量最低能量 吸收吸收 释放释放 较高较高 3光谱与光谱分析光谱与光谱分析 (1)光谱形成原因光谱形成原因 不同元素的原子发生不同元素的原子发生
7、_时会吸收或释放不时会吸收或释放不 同的光。同的光。 (2)光谱分类光谱分类 根据光是被吸收或释放，可将光谱分为根据光是被吸收或释放，可将光谱分为 _和和_，总称，总称 _。 (3)光谱分析光谱分析 在现代化学中，利用在现代化学中，利用_上的特征谱线上的特征谱线 来鉴定元素的分析方法。来鉴定元素的分析方法。 跃迁跃迁 吸收光谱吸收光谱 发射光谱发射光谱 原子光谱原子光谱 原子光谱原子光谱 五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道 1电子云电子云 (1)含义含义 电子云是处于一定空间运动状态的电子云是处于一定空间运动状态的_在原在原 子核外空间的子核外空间的_的形象化描述。的形象化描述。 (2)
8、形状形状 电子电子 概率密度分布概率密度分布 球形球形 哑铃状哑铃状 思考感悟思考感悟 3电子云图中的小黑点密度的大小是否表示电子电子云图中的小黑点密度的大小是否表示电子 的多少？的多少？ 【提示提示】 不是。电子云图中的一个小黑点并不不是。电子云图中的一个小黑点并不 代表一个电子，而是表示电子在此位置出现过一代表一个电子，而是表示电子在此位置出现过一 次，小黑点密度的大小，表示在一定时间内电子次，小黑点密度的大小，表示在一定时间内电子 出现的概率的大小。出现的概率的大小。 2原子轨道原子轨道 (1)定义定义 量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态
9、 称为一个原子轨道。称为一个原子轨道。 (2)数目数目 ns能级各有能级各有_个轨道，个轨道，np能级各有能级各有_个轨道，个轨道， nd能级各有能级各有_个轨道，个轨道，nf能级各有能级各有_个轨道。个轨道。 1 3 5 7 六、泡利原理和洪特规则六、泡利原理和洪特规则 1泡利原理泡利原理 在一个原子轨道里最多只能容纳在一个原子轨道里最多只能容纳_个电子，而个电子，而 且自旋方向且自旋方向_，用，用“_”表示。表示。 2洪特规则洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子 中的电子总是优先中的电子总是优先_一个轨道，而且一个轨道，而且 自旋状
10、态自旋状态_。 2 相反相反 单独占据单独占据 相同相同 课堂互动讲练课堂互动讲练 能层与能级的组成及能量关系能层与能级的组成及能量关系 1不同能层的能级组成不同能层的能级组成 任一能层的能级总是从任一能层的能级总是从s能级开始，能层的能级能级开始，能层的能级 数等于该能层的序数：第一能层只有数等于该能层的序数：第一能层只有1个能级个能级(1s)， 第二能层有第二能层有2个能级个能级(2s和和2p)，第三能层有，第三能层有3个能个能 级级(3s,3p和和3d)，依次类推。，依次类推。 2不同能层中各能级之间的能量大小关系不同能层中各能级之间的能量大小关系 (1)不同能层中同一能级，能层序数越大
11、能量越高。不同能层中同一能级，能层序数越大能量越高。 例如：例如：1s2s3s，2p3p4p。 (2)同一能层中，各能级之间的能量大小关系是同一能层中，各能级之间的能量大小关系是sp df。 例如：第四能层中例如：第四能层中4s4p4d4f。 (3)能层和能级都相同的各原子轨道的能量相等。能层和能级都相同的各原子轨道的能量相等。 例如：例如：2px2py2pz。 3各能层、能级所容纳电子数及能量关系各能层、能级所容纳电子数及能量关系 能层能层 一一 二二 三三 四四 五五 符号符号 K L M N O 能级能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 最多电最多
12、电 子数子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 电子离电子离 核远近核远近 近近远远 电子能电子能 量高低量高低 低低高高 特别提醒：特别提醒：决定电子能量高低的因素有：决定电子能量高低的因素有：能能 层，能级符号相同时，能层数越高，电子能量层，能级符号相同时，能层数越高，电子能量 越高；越高；能级，在同一能层的不同能级中，能级，在同一能层的不同能级中，s、 p、d、f能级能量依次升高；能级能量依次升高；在多电子原子中在多电子原子中 会发生能级交错现象。会发生能级交错现象。 例例1 (2011年天津高二检测年天津高二检测)下列关于能层、能级下列关于能层、能级 和原子轨道的说
13、法正确的是和原子轨道的说法正确的是( ) A各能层含有的能级数等于能层序数减各能层含有的能级数等于能层序数减1 B各能层的能级都是从各能层的能级都是从s能级开始至能级开始至f能级结束能级结束 C各能层所含有的电子数一定是该能层序数平方各能层所含有的电子数一定是该能层序数平方 的的2倍倍 D各能级的原子轨道数按各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次的顺序依次 为为1、3、5、7 【解析解析】 各能层中所含有的能级数等于其能层各能层中所含有的能级数等于其能层 序数，序数，A项错误；当为第一能层时，只含项错误；当为第一能层时，只含s能级，能级， 第二能层只含第二能层只含s、p能级，能级，B项错
14、误；每个能层最项错误；每个能层最 多能填充该能层序数平方的多能填充该能层序数平方的2倍个电子，但不一倍个电子，但不一 定含有这些电子。定含有这些电子。 【答案答案】 D 【规律方法规律方法】 在理解能层与能级的有关知识时要在理解能层与能级的有关知识时要 从以下两方面入手从以下两方面入手 (1)能量规律能量规律 多电子原子的核外电子按能量不同划分为不同能多电子原子的核外电子按能量不同划分为不同能 层。层。 在同一能层中根据能量的不同划分为不同能级。在同一能层中根据能量的不同划分为不同能级。 (2)数量规律数量规律 每一个能层每一个能层(电子层电子层)中最多容纳电子数为中最多容纳电子数为2n2。
15、每一个轨道最多容纳每一个轨道最多容纳2个电子，所以每个能层所个电子，所以每个能层所 含的轨道总数为含的轨道总数为n2。 变式训练变式训练1 下列说法中正确的是下列说法中正确的是( ) A1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布表示的是激发态原子的电子排布 B3p2表示表示3p能级有两个轨道能级有两个轨道 C同一原子中，同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减电子的能量逐渐减 小小 D同一原子中，同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次能级的轨道数依次 增多增多 解析：解析：选选A。A项中，项中，1个个2s电子被激发到电子被激发到2p能级上，能级上， 表示的是激发态原子；表示的是激
16、发态原子；B项中项中3p2表示表示3p能级上填能级上填 充了充了2个电子；个电子；C项中，同一原子中能层数越大，项中，同一原子中能层数越大， 能量也就越高，离核越远，故能量也就越高，离核越远，故1s、2s、3s电子的能电子的能 量逐渐升高；在同一能级中，其轨道数是一定的，量逐渐升高；在同一能级中，其轨道数是一定的， 而不论它在哪一能层中。而不论它在哪一能层中。 核外电子排布的原则核外电子排布的原则 1能量最低原理：原子核外电子总是优先占有能量最低原理：原子核外电子总是优先占有 能量低的轨道，然后依次进入能量高的轨道，这能量低的轨道，然后依次进入能量高的轨道，这 样使整个样使整个原子处于能量最低
17、的状态。原子处于能量最低的状态。 2泡利原理：每个原子轨道上最多只能容纳两泡利原理：每个原子轨道上最多只能容纳两 个自旋状态相反的电子。如个自旋状态相反的电子。如 2s2上的电子排布图上的电子排布图 为为 2s ，不能表示为，不能表示为 2s 。 3洪特规则：基态原子核外电子在能量相同的洪特规则：基态原子核外电子在能量相同的 各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子 轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最 低。如低。如2p3的电子排布图为的电子排布图为 ，不能表示，不能表示 为为 或或 。 4 洪特规则的
18、特例： 有少数元素的基态原子的电 洪特规则的特例： 有少数元素的基态原子的电 子排布对于构造原理有子排布对于构造原理有 1 个电子的偏差。因为能个电子的偏差。因为能 量相同的原子轨道在全充满量相同的原子轨道在全充满(如如 p6和和 d10)、 半充满、 半充满 (如如 p3和和 d5)和全空和全空(如如 p0和和 d0)状态时，体系的能状态时，体系的能 量较低，原子较稳定。量较低，原子较稳定。 如如 Cr：1s22s22p63s23p63d44s2 Cr：1s22s22p63s23p63d54s1 Cu：1s22s22p63s23p63d94s2 Cu：1s22s22p63s23p63d104
19、s1 特别提醒：特别提醒：(1)根据能量最低原理排布电子时，根据能量最低原理排布电子时， 注意能级交错现象。注意能级交错现象。 (2)根据此原则进行排布或进行判断时，要三者根据此原则进行排布或进行判断时，要三者 兼顾，综合评价，不可顾此失彼以偏概全。兼顾，综合评价，不可顾此失彼以偏概全。 例例2 下列元素原子的电子排布式各违背了哪一下列元素原子的电子排布式各违背了哪一 规律？规律？ (1)6C 1s22s22p2p2p (2)21Sc 1s22s22p63s23p63d3 (3)22Ti 1s22s22p63s23p10 【解析解析】 从电子排布遵循的原则入手，看是否从电子排布遵循的原则入手，
20、看是否 符合能量最低原理、泡利原理、洪特规则及其特符合能量最低原理、泡利原理、洪特规则及其特 例。例。 【答案答案】 (1)洪特规则洪特规则 (2)能量最低原理能量最低原理 (3) 泡利原理泡利原理 互动探究互动探究 .写出写出(3)的正确的电子排布式，并写出其电子排的正确的电子排布式，并写出其电子排 布图。布图。 .若若(2)中中21Sc的电子排布式为的电子排布式为 1s22s22p63s23p64s24p1正确吗？若不正确违反哪一正确吗？若不正确违反哪一 条规则？条规则？ 【提示提示】 【误区警示误区警示】 (1)在书写基态原子的电子排布图在书写基态原子的电子排布图 时，常出现以下几种错误
21、：时，常出现以下几种错误： (2)当出现当出现d轨道时，虽然电子按轨道时，虽然电子按ns、(n1)d、np 顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n1)d 放在放在ns前。例如，前。例如，Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，正，正 确；确；Fe：1s22s22p63s23p64s23d6，错误。，错误。 变式训练变式训练2 比较下列多电子原子的原子轨道的比较下列多电子原子的原子轨道的 能量高低。能量高低。 (1)2s_3s (2)2s_3d (3)3px_3pz (4)3p_3s (5)4f_6f (6)3d_4s (7)4f_6p 解析：解析
22、：本题所考查的是不同原子轨道的能量高低。本题所考查的是不同原子轨道的能量高低。 相同电子层上原子轨道能量的高低：相同电子层上原子轨道能量的高低：nsnpnd nf；形状相同的原子轨道能量的高低：；形状相同的原子轨道能量的高低：1s2s3s 4s；能层、能级均相同的原子轨道能量相等：；能层、能级均相同的原子轨道能量相等： 3px3py3pz；对于处在不同能层的不同的能级，；对于处在不同能层的不同的能级， 电子排布的先后次序为：电子排布的先后次序为：ns、(n2)f、(n1)d、 np。 答案：答案：(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 原子的核外电子排布的表示方法原子的核外电子
23、排布的表示方法 原原 子子 结结 构构 示示 意意 图图 意义意义 将每个能层上的电子总数表示在原将每个能层上的电子总数表示在原 子核外的式子子核外的式子 实例实例 电子电子 排布排布 式式 意义意义 用数字在能级符号右上角标明该能用数字在能级符号右上角标明该能 级上排布的电子数，这就是电子排级上排布的电子数，这就是电子排 布式布式 实例实例 K：1s22s22p63s23p64s1 简化简化 电子电子 排布排布 式式 意义意义 为了避免电子排布式书写过于繁琐，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分以相应
24、稀有气体的元素符号外加 方括号表示方括号表示 实例实例 K：Ar4s1 价价 电电 子子 排排 布布 式式 意义意义 主族元素的价层电子指最外层电子，价主族元素的价层电子指最外层电子，价 层电子排布式即外围电子排布式层电子排布式即外围电子排布式 实例实例 Al：3s23p1 电电 子子 排排 布布 图图 意义意义 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头每个方框代表一个原子轨道，每个箭头 代表一个电子代表一个电子 实例实例 特别提醒：特别提醒：(1)电子排布式在书写时特别注意如电子排布式在书写时特别注意如 Cr、Cu等符合洪特规则特例的元素。等符合洪特规则特例的元素。 (2)上述五种表示核外电子排布
25、的方法中，电子上述五种表示核外电子排布的方法中，电子 排布图最能反映电子的排布情况。排布图最能反映电子的排布情况。 例例3 按要求填空。按要求填空。 (1)11Na的电子排布式的电子排布式 _。 (2)20Ca的价电子排布式的价电子排布式 _。 (3)35Br 的离子结构示意图 的离子结构示意图 _ _。 (4)7N的电子排布图的电子排布图 _ _。 【思路点拨思路点拨】 本题在书写核外电子排布式时注本题在书写核外电子排布式时注 意以下三点：意以下三点： (1)确定原子序数。确定原子序数。 (2)按照能量最低原理将电子排在能量由低到高按照能量最低原理将电子排在能量由低到高 的原子轨道上。的原子
26、轨道上。 (3)排布中遵循泡利原理、洪特规则。排布中遵循泡利原理、洪特规则。 【解析解析】 本题主要考查电子排布式、电子排布本题主要考查电子排布式、电子排布 图和微粒结构示意图，其中，电子排布式是书写图和微粒结构示意图，其中，电子排布式是书写 其余两种排布图的基础，其余两种排布图的基础，11Na：1s22s22p63s1； 20Ca： ：1s22s22p63s23p64s2，其价电子排布式为：，其价电子排布式为： 4s2；35Br 的电子排布式为 的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p6，故离子结构示意图为：，故离子结构示意图为： ；7N的电子排布式为的电子排布式为
27、： 1s22s22p3，电子排布图为：，电子排布图为： 【答案答案】 (1)1s22s22p63s1 (2)4s2 【规律方法规律方法】 (1)刚接触此类题目时，若直接刚接触此类题目时，若直接 书写电子排布式有困难，可先写出原子的原子书写电子排布式有困难，可先写出原子的原子 结构示意图，再据此写出电子排布式，如结构示意图，再据此写出电子排布式，如 (2)136号元素核外电子排布的特殊性号元素核外电子排布的特殊性 最外层只有最外层只有1个未成对电子的元素：个未成对电子的元素： A族族(ns1：H、Li、Na、K)， A族族(ns2np1：B、Al、Ga)， A族族(ns2np5：F、Cl、Br)
28、及及Cr(3d54s1)、 Cu(3d104s1)； 最外层有最外层有2个未成对电子的元素：个未成对电子的元素： A族族(ns2np2：C、Si、Ge)， A族族(ns2np4：O、S、Se)； 最外层有最外层有3个未成对电子的元素：个未成对电子的元素： A族族(ns2np3：N、P、As)。 核外电子排布中，未成对电子数最多的元素：核外电子排布中，未成对电子数最多的元素： Cr(3d54s1，共有，共有6个未成对电子个未成对电子)。 变式训练变式训练3 下列下列3d能级的电子排布图正确的能级的电子排布图正确的 是是( ) 解析：解析：选选B。A、D中同一个原子轨道内电子的中同一个原子轨道内电子的 自旋方向相同，违反了泡利不相容原理；自旋方向相同，违反了泡利不相容原理；C违违 反了洪特规则。反了洪特规则。
