1、第一章 原子结构与性质 第一节第一节 原子结构原子结构 第第2 2课时课时 构造构造原理与电子排布式原理与电子排布式 电子云与电子云与 原子轨道原子轨道 2 1.结合构造原理形成核外电子排布式书写的思维模型，并能结合构造原理形成核外电子排布式书写的思维模型，并能 根据思维模型熟练书写根据思维模型熟练书写136号元素的电子排布式。号元素的电子排布式。 2.了解电子云轮廓图和核外电子运动的状态了解电子云轮廓图和核外电子运动的状态。 学习目标 一一、构造原理与电子排布式、构造原理与电子排布式 1构造原理构造原理 随着原子核电荷数的递增，绝大多数元素的原子核外电子排布遵循下列随着原子核电荷数的递增，绝
2、大多数元素的原子核外电子排布遵循下列 顺序：顺序： 3 知识梳理 即电子所排的能级顺序：即电子所排的能级顺序： 1s、 2s、 2p、 3s、 3p、 4s、 、 4p、 5s、 、 5p、6s、 、 、6p、7s。 4f 3d 4d 5d 4 2电子排布式电子排布式 (1)电子排布式中电子排布式中 的数字表示该能级的电子的数字表示该能级的电子 数。如：数。如：Al 原子电子排布式中各符号、数字的意义为原子电子排布式中各符号、数字的意义为 能级符号右上角能级符号右上角 5 (2)写出下列原子或离子的电子排布式：写出下列原子或离子的电子排布式： 8O： ； 19K： ；可简写为；可简写为 ； 1
3、7Cl： ；可简写为；可简写为 ； 16S2 ： ： 。 1s22s22p4 1s22s22p63s23p64s1 Ar4s1 1s22s22p63s23p5 Ne3s23p5 1s22s22p63s23p6 6 请根据构造原理，写出下列原子的电子排布式：请根据构造原理，写出下列原子的电子排布式： (1)16S_。 (2)10Ne_。 (3)20Ca_。 (4)26Fe_。 (5)29Cu_。 (6)11Na_。 7 跟踪练习 解析解析 根据原子核外电子的排布规律和构造原理书写原子的根据原子核外电子的排布规律和构造原理书写原子的 电子排布式，应注意从电子排布式，应注意从 3d 能级开始出现能级
4、开始出现“能级交错能级交错”现象。现象。 答案答案 (1)1s22s22p63s23p4 (2)1s22s22p6 (3)1s22s22p63s23p64s2 (4)1s22s22p63s23p63d64s2 (5)1s22s22p63s23p63d104s1 (6)1s22s22p63s1 8 二二、电子云与原子轨道、电子云与原子轨道 1电子云电子云 由于核外电子的由于核外电子的 看起来像一片云雾， 因而被形象地看起来像一片云雾， 因而被形象地 称为电子云。称为电子云。 概率密度分布概率密度分布 9 2电子云轮廓图电子云轮廓图 为了表示电子云轮廓的形状， 对核外电子的为了表示电子云轮廓的形状
5、， 对核外电子的 有一个有一个 形象化的简便描述。 把电子在原子核外空间出现概率形象化的简便描述。 把电子在原子核外空间出现概率 P 的空的空 间圈出来，即电子云轮廓图。间圈出来，即电子云轮廓图。 空间运动状态空间运动状态 90% 10 3原子轨道原子轨道 (1)定义：电子在原子核外的定义：电子在原子核外的 称为一个原子轨道。称为一个原子轨道。 (2)形状形状 s 电子的原子轨道呈电子的原子轨道呈 形，能层序数越大，原子轨道的半径越形，能层序数越大，原子轨道的半径越 。 球球 一个空间运动状态一个空间运动状态 大大 11 难点难点 1 构造原理与电子排布式构造原理与电子排布式 查阅元素周期表可
6、知查阅元素周期表可知 Cr 的电子排布式为的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1， Cu 的电子排布式为的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1。 (1)分析分析 Cr、Cu 的电子排布式，思考电子排布式的书写顺序与的电子排布式，思考电子排布式的书写顺序与 核核外电子填充顺序一定相同吗？外电子填充顺序一定相同吗？ 12 难点突破 提示：提示：不一定相同，电子排布式的书写按电子层由里到外和不一定相同，电子排布式的书写按电子层由里到外和 s、 p、d 顺序，而核外电子填充顺序是按构造原理。过渡元素电子排布顺序，而核外电子填充顺序是按构造原理。过渡元素电子排布
7、 式的书写与电子填充顺序不一致。式的书写与电子填充顺序不一致。 13 (2)所有元素的原子核外电子排布都符合构造原理吗？所有元素的原子核外电子排布都符合构造原理吗？ 提示：提示：136 号元素中，只有号元素中，只有 Cr、Cu 两种元素基态原子的电子两种元素基态原子的电子 填充顺序与构造原理不符合。填充顺序与构造原理不符合。 (3)元素周期表中钠的电子排布式写成元素周期表中钠的电子排布式写成Ne3s1，方括号里的符号，方括号里的符号 是什么意义？模仿写出是什么意义？模仿写出 8 号、号、14 号、号、26 号元素简化的电子排布式。号元素简化的电子排布式。 提示：提示：方括号里符号的意义是稀有气
8、体元素原子的结构，表示该方括号里符号的意义是稀有气体元素原子的结构，表示该 元素前一周期的稀有气体元素原子的电子排布结构；元素前一周期的稀有气体元素原子的电子排布结构；O：He2s22p4； Si：Ne3s23p2；Fe：Ar3d64s2。 14 1基态原子的核外电子排布基态原子的核外电子排布 (1)绝大多数元素的原子核外电子的排布顺序遵循构造原理。绝大多数元素的原子核外电子的排布顺序遵循构造原理。 (2)“能级交错能级交错”现象：当出现现象：当出现 d 轨道时，电子按轨道时，电子按 ns、(n1)d、 np 的顺序在原子轨道上排布；当出现的顺序在原子轨道上排布；当出现 f 轨道时，电子按轨道
9、时，电子按 ns、(n2)f、 (n1)d、np 的顺序在原子轨道上排布。从第三能层开始，各能级不的顺序在原子轨道上排布。从第三能层开始，各能级不 完全遵循能层顺序，产生了能级交错排列，即产生完全遵循能层顺序，产生了能级交错排列，即产生“能级交错能级交错”现现 象。象。 15 2电子排布式书写电子排布式书写 (1)“三步法三步法”书写电子排布式书写电子排布式 构造原理是书写基态原子电子排布式的依据。构造原理是书写基态原子电子排布式的依据。 第 一 步 ： 按 照 构 造 原 理 写 出 电 子 填 入 能 级 的 顺 序 ，第 一 步 ： 按 照 构 造 原 理 写 出 电 子 填 入 能 级
10、 的 顺 序 ， 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s 第二步：根据各能级容纳的电子数填充电子。第二步：根据各能级容纳的电子数填充电子。 第三步：去掉空能级，并按照能层顺序排列即可得到电子排布第三步：去掉空能级，并按照能层顺序排列即可得到电子排布 式。式。 16 (2)简化的电子排布式简化的电子排布式 将电子排布式中的内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加将电子排布式中的内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加 方括号来表示而得到的式子称为简化的电子排布式。如氮、钠、钙方括号来表示而得到的式子称为简化的电子排布式。如氮、钠、钙 的简化电子排布式分别为的简化电子排布式分别为He2s22
11、p3、Ne3s1、Ar4s2。 (3)特例特例：Cr：Ar3d54s1、Cu：Ar3d104s1。 17 3离子的电子排布式书写离子的电子排布式书写 基态原子转化为相应离子时的一般规律：原子失去电子时总是基态原子转化为相应离子时的一般规律：原子失去电子时总是 先失去最外层电子，然后失去次外层电子，之后是倒数第三层电先失去最外层电子，然后失去次外层电子，之后是倒数第三层电 子子对于主族元素的原子来说，一般只失去最外层电子，而过渡对于主族元素的原子来说，一般只失去最外层电子，而过渡 元素的原子可能还会进一步失去内层电子；原子得到电子时，一般元素的原子可能还会进一步失去内层电子；原子得到电子时，一般
12、 总是填充到最外能层未填满的能级上。如总是填充到最外能层未填满的能级上。如 Fe 位于第四周期第位于第四周期第族，族， 其原子的核外电子排布式为其原子的核外电子排布式为Ar3d64s2，Fe2 的核外电子排布式为 的核外电子排布式为 Ar3d6，Fe3 的核外电子排布式为 的核外电子排布式为Ar3d5。 18 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。 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。 若以若以 E(nl)表示某能级的能量，以下各式中正确的是表示某能级的能量，以下各式中正确的是( ) AE(5s)E(4f)E(4s)E(3d) BE(3d)E(4s)E
13、(3p)E(3s) CE(4s)E(3s)E(2s)E(4s)E(4f)E(3d) 19 对点训练 B 根据构造原理根据构造原理，各能级能量由低到高的顺序为各能级能量由低到高的顺序为 1s、2s、2p、 3s 、 3p 、 4s 、 3d 、 4p 、 5s ， A 项 和项 和 D 项 正 确 顺 序 为项 正 确 顺 序 为 E(4f)E(5s)E(3d)E(4s)； 对于不同能层的相同能级对于不同能层的相同能级， 能层序数越大能层序数越大， 能量越高能量越高，所以所以 C 项错误。项错误。 20 2下列原子或离子的核外电子排布式，正确的是下列原子或离子的核外电子排布式，正确的是( ) A
14、16S2 ： ：1s22s22p63s23p4 B21Sc：1s22s22p63s23p64s23d1 C18Ar：1s22s22p63s23p6 D9F：2s22p5 21 C S2 的原子核外共有的原子核外共有 18 个电子，其核外电子排布式为个电子，其核外电子排布式为 1s22s22p63s23p6，选项，选项 A 是是 S 原子的核外电子排布式，故原子的核外电子排布式，故 A 错误；书错误；书 写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，能层高的能级要写在写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，能层高的能级要写在 右边，因此右边，因此 21Sc 原子的核外电子排布式应为 原子的核外电子排布
15、式应为 1s22s22p63s23p63d14s2， 故故 B 错误； 选项错误； 选项 D 是是 F 的最外层电子的最外层电子(价电子价电子)排布式， 不符合题意。排布式， 不符合题意。 22 规律方法规律方法 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 可记为可记为 ns n2 f n1 dnp，最后要把同一能层的不同能级移到，最后要把同一能层的不同能级移到 一起。一起。 23 难点难点 2 电子云与原子轨道电子云与原子轨道 20 世纪世纪 20 年代以来，现代模型年代以来，现代模型(电子云模型电子云模型)认为电子绕核运动认
16、为电子绕核运动 形成一个带负电荷的云团，对于具有波粒二象性的微观粒子在一个形成一个带负电荷的云团，对于具有波粒二象性的微观粒子在一个 确定时刻其空间坐标与动量不能同时测准，这是德国物理学家海森确定时刻其空间坐标与动量不能同时测准，这是德国物理学家海森 堡在堡在 1926 年提出的著名的不确定性原理。年提出的著名的不确定性原理。 24 (1)电子云图中的小点的含义是什么？小点的密度表示什么？电子云图中的小点的含义是什么？小点的密度表示什么？ 提示：提示： 小点是电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。 小点小点是电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。 小点 密度越大，表明概率密度越大。密度越大
17、，表明概率密度越大。 (2)电子在原子核外出现的概率有什么规律？电子在原子核外出现的概率有什么规律？ 提示：提示：离核越近，电子出现的概率越大，电子云越密集。如离核越近，电子出现的概率越大，电子云越密集。如 2s 电子云比电子云比 1s 电子云疏散。电子云疏散。 25 (3)不同能层的同种能级的原子轨道形状是否完全相同？不同能层的同种能级的原子轨道形状是否完全相同？ 提示：提示： 不同能层的同种能级的原子轨道形状相似， 但不完全相同。不同能层的同种能级的原子轨道形状相似， 但不完全相同。 只是原子轨道的半径不同，能级序数只是原子轨道的半径不同，能级序数 n 越大，电子的能量越大，原越大，电子的
18、能量越大，原 子轨道的半径越大。例如子轨道的半径越大。例如 1s、2s、3s 轨道均为球形，原子轨道半径：轨道均为球形，原子轨道半径： r(1s)r(2s)r(3s)。 26 宏观物体的运动与微观电子的运动对比宏观物体的运动与微观电子的运动对比 1宏观物体的运动有确定的运动轨迹，可以准确测出其在某一宏观物体的运动有确定的运动轨迹，可以准确测出其在某一 时刻所处的位置及运行的速度，描绘出其运动轨迹。时刻所处的位置及运行的速度，描绘出其运动轨迹。 2由于微观粒子质量小、运动空间小、运动速度快，不能同时由于微观粒子质量小、运动空间小、运动速度快，不能同时 准确测出其位置与速度，所以对于核外电子只能确
19、定其在原子核外准确测出其位置与速度，所以对于核外电子只能确定其在原子核外 各处出现的概率。各处出现的概率。 27 (1)电子云图表示电子在核外空间出现概率密度的相对大小。电电子云图表示电子在核外空间出现概率密度的相对大小。电 子云图中小黑点密度越大，表示电子出现的概率密度越大。子云图中小黑点密度越大，表示电子出现的概率密度越大。 (2)电子云图中的小点并不代表电子，小点的数目也不代表电子电子云图中的小点并不代表电子，小点的数目也不代表电子 真实真实出现的次数。出现的次数。 28 (3)由氢原子的由氢原子的 1s 电子在原子核外出现的概率密度分布图可知，电子在原子核外出现的概率密度分布图可知，
20、在离原子核越近的空间电子出现的概率越大；电子云的外围形状具在离原子核越近的空间电子出现的概率越大；电子云的外围形状具 有不规则性。有不规则性。 (4)电子云图很难绘制，使用不方便，故常使用电子云轮廓图。电子云图很难绘制，使用不方便，故常使用电子云轮廓图。 29 1图图 1 和图和图 2 分别是分别是 1s 电子的概率密度分布图和原子轨道图。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下列有关说法正确的是( ) 图图 1 图图 2 30 对点训练 A图图 1 中的每个小点表示中的每个小点表示 1 个电子个电子 B图图 2 表示表示 1s 电子只能在球体内出现电子只能在球体内出现 C图
21、图 2 表明表明 1s 轨道呈球形，有无数对称轴轨道呈球形，有无数对称轴 D图图 1 中的小点表示电子在核外所处的位置中的小点表示电子在核外所处的位置 C 2如图是如图是 s 能级和能级和 p 能级的原子轨道图，下列说法正确的是能级的原子轨道图，下列说法正确的是( ) 31 As 能级和能级和 p 能级的原子轨道形状相同能级的原子轨道形状相同 B每个每个 p 能级都有能级都有 6 个原子轨道个原子轨道 Cs 能级的原子轨道半径与能层序数有关能级的原子轨道半径与能层序数有关 D钠原子的电子在钠原子的电子在 11 个原子轨道上高速运动个原子轨道上高速运动 C s 轨道为球形，轨道为球形，p 轨道为
22、哑铃状的，轨道为哑铃状的，A 项错误；每个项错误；每个 p 能级能级 只有只有 3 个原子轨道个原子轨道，B 项错误；能层序数越小，项错误；能层序数越小，s 能级的原子轨道半能级的原子轨道半 径越小，径越小，C 项正确；钠原子的电子在项正确；钠原子的电子在 6 个原子轨道上高速运动，个原子轨道上高速运动，D 项错误。项错误。 32 1在在 1s、2px、2py、2pz轨道中，具有球对称性的是轨道中，具有球对称性的是( ) A1s B2px C2py D2pz 33 当堂达标 A 1s 轨道和轨道和 2p 轨道的图像分别为轨道的图像分别为 由图像可看出，呈球对称性的为由图像可看出，呈球对称性的为
23、 1s 原子轨道。原子轨道。 34 2下列电子排布式是基态原子的电子排布式的是下列电子排布式是基态原子的电子排布式的是( ) Be：1s22s12p1 O：1s22s22p4 He：1s12s1 Cl： 1s22s22p63s23p5 A B C D 35 D Be：1s22s12p1是激发态，是激发态，2s 能量低于能量低于 2p，故错误；，故错误；O： 1s22s22p4符合能量最低原理，故正确；符合能量最低原理，故正确；He：1s12s1是激发态，是激发态，1s 能量低于能量低于 2s，故错误；，故错误；Cl：1s22s22p63s23p5符合能量最低原理，故符合能量最低原理，故 正确。
24、正确。 36 3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。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)A 元素原子核外元素原子核外 M 层电子数是层电子数是 L 层电子数的一半：层电子数的一半：_。 (2)B 元素原子的最外层电子数是次外层电子数的元素原子的最外层电子数是次外层电子数的 1.5 倍：倍：_。 (3)基态基态 Ni2 、 、Fe3 、 、N3 的电子排布式分别为 的电子排布式分别为_、 _、_。 37 解析解析 (1) L 层有层有 8 个电子， 则个电子， 则 M 层有层有 4 个电子， 故个电子， 故 A 为硅。为硅。 (2)当次外层为当次外层为 K
25、 层时，最外层电子数则为层时，最外层电子数则为 3，则，则 B 为硼；当次外层为硼；当次外层 为为 L 层时，最外层电子数为层时，最外层电子数为 1.5812，违背了排布规律，故不可，违背了排布规律，故不可 能。能。(3)Ni 的原子序数为的原子序数为 28，根据构造原理，基态，根据构造原理，基态 Ni 原子的电子排原子的电子排 布 式 为布 式 为1s22s22p63s23p63d84s2， 故， 故Ni2 的 电 子 排 布 式 为的 电 子 排 布 式 为 1s22s22p63s23p63d8； 基 态； 基 态Fe原 子 的 电 子 排 布 式 为原 子 的 电 子 排 布 式 为 1s22s22p63s23p63d64s2，故，故 Fe3 的电子排布式为 的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d5； 氮原子序数为氮原子序数为 7，基态氮原子的电子排布式为，基态氮原子的电子排布式为 1s22s22p3，故，故 N3 的电 的电 子排布式为子排布式为 1s22s22p6。 38 答案答案 (1) 1s22s22p63s23p2 (2) 1s22s22p1(3)Ar3d8 Ar3d5 1s22s22p6 39
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