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1、第一章原子结构与性质第一节原 子 结 构学学习目目标1.1.了解原子核外了解原子核外电子的运子的运动状状态。2.2.能能应用用电子排布式表示常子排布式表示常见元素元素(1(1号号3636号号) )原原子核外子核外电子的排布。子的排布。3.3.理解原子理解原子结构的构造原理，知道原子核外构的构造原理，知道原子核外电子的子的能能级分布。分布。4.4.了解原子核外了解原子核外电子在一定条件下会子在一定条件下会发生生跃迁，了迁，了解其解其简单应用。用。5.5.了解了解电子云和原子子云和原子轨道。道。一、开天辟地一、开天辟地原子的诞生原子的诞生1.1.原子的诞生：原子的诞生：氢氢氦氦锂锂2.2.宇宙的组
2、成元素及其含量：宇宙的组成元素及其含量：88.6%88.6%1/81/81%1%二、能二、能层与能与能级1.1.能能层：(1)(1)意意义：根据多：根据多电子原子的核外子原子的核外电子的子的_差异，将核外差异，将核外电子分成不同的能子分成不同的能层。(2)(2)符号：能符号：能层序数序数1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7分分别用用_表示。表示。能量能量K K、L L、M M、N N、O O、P P、Q Q2.2.能能级：(1)(1)意意义：根据多：根据多电子原子中同一能子原子中同一能层电子子_不同，将它不同，将它们分成不同的能分成不同的能级。(2)(2)符号：在每一能符号：
3、在每一能层中，能中，能级符号分符号分别为nsns、npnp、ndnd、nfnf，其中，其中n n代表代表_。能量能量能能层3.3.能能层、能、能级中所容中所容纳的的电子数：子数：能能层K KL LM MN NO O能能级_5s5s5p5p最多最多电子数子数2 22 26 62 26 61010_1s1s2s2s2p2p3s3s3p3p3d3d4s4s4p4p4d4d4f4f2 26 6101014142 26 62 28 818183232三、构造原理与三、构造原理与电子排布式子排布式1.1.构造原理：构造原理：(1)(1)含含义：在多：在多电子原子中，子原子中，电子在能子在能级上的排列上的排
4、列顺序是序是电子先排在能量子先排在能量_的能的能级上，然后依次排在能量上，然后依次排在能量_的能的能级上。上。较低低较高高(2)(2)构造原理示意构造原理示意图。能层能层能级能级2.2.电子排布式：子排布式：(1)(1)概念：将概念：将_上所排布的上所排布的电子数子数标注在注在该能能级符号符号_，并按照能，并按照能层从左到右的从左到右的顺序排列的式子。序排列的式子。(2)(2)表示方法。表示方法。钠原子的原子的电子排布式可表示子排布式可表示为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 1，也可，也可简化化为Ne3sNe3s1 1。1s1sx x能能级右上角右上角四、基四、基态、激、激
5、发态与光与光谱1.1.基基态原子与激原子与激发态原子：原子：最低能量最低能量吸收吸收释放释放较高能量较高能量较高较高2.2.原子光原子光谱：不同元素的原子：不同元素的原子发生生_时会吸收或会吸收或释放不同放不同的光，可以用光的光，可以用光谱仪摄取各种元素的取各种元素的电子的子的_或或_，总称原子光称原子光谱。3.3.光光谱分析：在分析：在现代化学中，利用代化学中，利用_上的特征上的特征谱线来来_的分析方法。的分析方法。跃迁迁吸收光吸收光谱发射射光光谱原子光原子光谱鉴定元素定元素五、五、电子云与原子子云与原子轨道道1.1.电子运子运动的特点：的特点：电子子质量小，运量小，运动速度快，无速度快，无
6、规则，故，故无法确定某个无法确定某个时刻刻处于原子核外空于原子核外空间何何处。只能确定它在原。只能确定它在原子核外空子核外空间各各处出出现的的_。2.2.电子云：子云：电子云是子云是处于一定空于一定空间运运动状状态的的电子在原子核子在原子核外空外空间的的_分布的形象化描述。分布的形象化描述。电子云中的小黑点表子云中的小黑点表示示电子在核外出子在核外出现的的_，小黑点越密表示，小黑点越密表示_。概率概率概率密度概率密度概率密度概率密度概率密度越概率密度越大大3.3.原子原子轨道：道：(1)(1)定定义：量子力学把：量子力学把电子在原子核外的一个子在原子核外的一个_称称为一个原子一个原子轨道。道。
7、(2)(2)各能各能级所含原子所含原子轨道数目。道数目。能能级符号符号nsnsnpnpndndnfnf轨道数目道数目_空空间运运动状状态1 13 35 57 7六、核外六、核外电子的排布子的排布1.1.核外核外电子排布的子排布的规则：(1)(1)能量最低原理：原子核外能量最低原理：原子核外电子的排布遵循构造原理，按子的排布遵循构造原理，按轨道能量由低到高依次排列，使整个原子道能量由低到高依次排列，使整个原子处于于_的能量的能量状状态。(2)(2)泡利原理：在一个原子泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容道里，最多只能容纳_个个电子，子，而且它而且它们的自旋状的自旋状态_，用，用“_”“_”表示
8、。表示。最低最低2 2相反相反(3)(3)洪特洪特规则：当：当电子排布在同一能子排布在同一能级的不同的不同轨道道时，基，基态原子中的原子中的电子子总是是优先先_一个一个轨道，而且道，而且_相同。相同。单独占据独占据自旋状自旋状态2.2.电子排布子排布图：用方框表示原子：用方框表示原子轨道，用不同方向的箭道，用不同方向的箭头表示自旋状表示自旋状态不同的不同的电子的式子。子的式子。如氮原子的如氮原子的电子排布子排布图是是_。1.1.辨析下列辨析下列说法的正法的正误：(1)(1)能能层序数大，能序数大，能级的能量不一定大。的能量不一定大。( )( )分析：分析：从构造原理图可以看出来，各能级能量不只
9、与能层有从构造原理图可以看出来，各能级能量不只与能层有关。关。(2)(2)处于激于激发态的原子都遵循能量最低原理、泡利原理和洪特的原子都遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则。( )( )分析：分析：处于激发态的原子不遵循能量最低原理，但遵循泡利处于激发态的原子不遵循能量最低原理，但遵循泡利原理和洪特规则。原理和洪特规则。(3)(3)电子云子云图中的小黑点密度的大小表示中的小黑点密度的大小表示电子的多少。子的多少。( )( )分析：分析：电子云图中的小黑点并不代表电子本身，而是用小黑电子云图中的小黑点并不代表电子本身，而是用小黑点表示电子在核外某空间出现的概率密度的大小，小黑点越点表示电子在核外
10、某空间出现的概率密度的大小，小黑点越密表示概率密度越大。密表示概率密度越大。(4)(4)任意能任意能层上的上的s s轨道道电子云都是球形的。子云都是球形的。( )( )分析：分析：电子云的形状只与能级有关，即不同能层上的电子云的形状只与能级有关，即不同能层上的s s轨道电轨道电子云形状都是相同的。子云形状都是相同的。2.2.氢原子的原子的3d3d和和4s4s能能级的能量高低是的能量高低是( () )A.3d4sA.3d4sB.3d4sB.3d4sC.3d=4sC.3d=4sD.D.无无3d3d、4s4s轨道，无所道，无所谓能量高低能量高低【解析】【解析】选选A A。比较能量相对大小，首先看能层
11、序数，大者能。比较能量相对大小，首先看能层序数，大者能量高，然后再看能级，一般量高，然后再看能级，一般spdfspd4s3d4s。3.3.下列各能下列各能层不包含不包含d d能能级的是的是( () )A.OA.O能能层B.PB.P能能层C.MC.M能能层D.KD.K能能层【解析】【解析】选选D D。多电子原子中，同一能层的电子可分为不同的。多电子原子中，同一能层的电子可分为不同的能级，能级，K K层只有层只有s s能级，能级，L L层有层有s s、p p能级，从能级，从M M层开始有层开始有d d能级。能级。4.4.下列能下列能层中，原子中，原子轨道数目道数目为9 9的是的是( () )A.K
12、A.K层B.LB.L层C.MC.M层D.ND.N层【解析】【解析】选选C C。能层。能层K K、L L、M M、N N含有的轨道数分别为含有的轨道数分别为1 1、4 4、9 9、1616。5.5.基基态碳原子的最外能碳原子的最外能层的各能的各能级中，中，电子排布的方式正确的子排布的方式正确的是是( () )【解析】【解析】选选C C。基态原子的核外电子排布，若已知核外电子数。基态原子的核外电子排布，若已知核外电子数目应先按照能量最低原理从目应先按照能量最低原理从s s排起，而排起，而p p轨道电子分别占据一个轨道电子分别占据一个原子轨道时能量最低，故原子轨道时能量最低，故C C为正确选项。为正
13、确选项。6.6.以下以下对核外核外电子运子运动状状态的描述正确的是的描述正确的是( () )A.A.电子的运子的运动与行星相似，与行星相似，围绕原子核在固定的原子核在固定的轨道上高速旋道上高速旋转B.B.能量低的能量低的电子只能在子只能在s s轨道上运道上运动，能量高的，能量高的电子子总是在是在f f轨道上运道上运动C.C.能能层序数越大，序数越大，s s电子云的半径越大子云的半径越大D.D.在同一能在同一能级上运上运动的的电子，其运子，其运动状状态肯定相同肯定相同【解析】【解析】选选C C。原子核外电子是无规则的高速运动，没有固定。原子核外电子是无规则的高速运动，没有固定的轨道，的轨道，A
14、A错；多电子原子中的核外电子，根据能量由低到高错；多电子原子中的核外电子，根据能量由低到高分布在不同的能层和能级中，不同的原子，能量最高的电子所分布在不同的能层和能级中，不同的原子，能量最高的电子所处的轨道不同，处的轨道不同，B B错；各能层错；各能层s s轨道的半径大小为轨道的半径大小为1s2s 1s2s 3s3s，C C项正确；在同一能级上运动的电子，可能处于不同项正确；在同一能级上运动的电子，可能处于不同的原子轨道，同一原子轨道中的电子，自旋状态不同，的原子轨道，同一原子轨道中的电子，自旋状态不同，D D错。错。一、能一、能层与能与能级的的组成与能量关系原子成与能量关系原子轨道道1.1.
15、不同能不同能层的能的能级组成：任一能成：任一能层的能的能级总是从是从s s能能级开始，开始，而且能而且能级数等于数等于该能能层序数：第一能序数：第一能层只有一个能只有一个能级(1s)(1s)，第，第二能二能层有两个能有两个能级(2s(2s和和2p)2p)，第三能，第三能层有三个能有三个能级(3s(3s、3p3p和和3d)3d)，依次，依次类推。推。2.2.不同能不同能层中各能中各能级之之间能量大小关系：能量大小关系：(1)(1)不同能不同能层中同一能中同一能级，能，能层序数越大能量越高。例如，序数越大能量越高。例如，1s2s3s1s2s3s，2p3p4p2p3p4p。(2)(2)同一能同一能层
16、中，各能中，各能级之之间的能量大小关系是的能量大小关系是spdfspdf。例如，第四能例如，第四能层中中4s4p4d4f4s4p4d4f。(3)(3)能能层和能和能级都相同的各原子都相同的各原子轨道能量相等，例如，道能量相等，例如，2p2px x=2p=2py y=2p=2pz z。3.3.原子原子轨道特点：道特点：(1)s(1)s原子原子轨道是球形的，道是球形的，p p原子原子轨道是道是哑铃形的。形的。(2)(2)能能层序数序数n n越大，原子越大，原子轨道的半径越大。道的半径越大。(3)(3)不同能不同能层的同种能的同种能级的原子的原子轨道形状相似，只是半径不同。道形状相似，只是半径不同。
17、(4)s(4)s能能级只有一个原子只有一个原子轨道。道。(5)p(5)p能能级有有3 3个原子个原子轨道，互相垂直，可分道，互相垂直，可分别以以p px x、p py y、p pz z表示。表示。【点拨】【点拨】判断原子轨道能量高低的方法判断原子轨道能量高低的方法(1)(1)首先看能层，一般能层序数越大，能量越高。首先看能层，一般能层序数越大，能量越高。(2)(2)再看能级，同一能层中的各能级，能量是再看能级，同一能层中的各能级，能量是spdfspdf。(3)(3)同一能级中的各原子轨道能量相同。同一能级中的各原子轨道能量相同。(4)(4)还要注意能级交错现象，即高能层的还要注意能级交错现象，
18、即高能层的s s、p p能级的能量可能能级的能量可能会小于低能层的会小于低能层的d d、f f能级，如能级，如4s3d4s3d，5s4d5s4d等。等。【微思考】【微思考】(1)(1)每一能每一能层中有多少个能中有多少个能级？各能？各能级序号如何排列？序号如何排列？提示：提示：各能层中的能级数等于该能层序数。同一能层中的能级各能层中的能级数等于该能层序数。同一能层中的能级排列顺序为排列顺序为nsns、npnp、nd(nnd(n代表能层代表能层) )。(2)(2)每一能每一能层最多容最多容纳的的电子个数是多少？不同能子个数是多少？不同能层中的相同中的相同类型的能型的能级中所容中所容纳的的电子数有
19、什么子数有什么规律？律？提示：提示：每一能层最多容纳的电子数为每一能层最多容纳的电子数为2n2n2 2(n(n为能层序数为能层序数) )；不同；不同能层中的相同类型的能级中所容纳的电子数是相同的能层中的相同类型的能级中所容纳的电子数是相同的( (与能层与能层序数没有关系序数没有关系) )。【典【典题训练】(2014(2014临沂高二沂高二检测) )下列有关能下列有关能层、能、能级的的认识正确的是正确的是( (题中中n n表示能表示能层序数序数) )( () )A.A.各能各能级的的电子数按子数按s s、p p、d d、f f的的顺序依次序依次为1 1、3 3、5 5、7 7的的2 2倍倍B.B
20、.各能各能层的能的能级都是从都是从s s能能级开始至开始至f f能能级结束束C.C.各能各能层含有的能含有的能级数数为n-1n-1D.D.各能各能层含有的含有的电子数子数为2n2n2 2【解题指南】【解题指南】解答本题时要注意以下两点：解答本题时要注意以下两点：(1)(1)任一能层中，能级个数任一能层中，能级个数= =能层序数，并不是所有能层中都有能层序数，并不是所有能层中都有p p、d d、f f能级。能级。(2)(2)每个原子轨道最多容纳每个原子轨道最多容纳2 2个电子，它们自旋状态相反。个电子，它们自旋状态相反。【解析】【解析】选选A A。每个能层最多容纳的电子数为。每个能层最多容纳的电
21、子数为2n2n2 2个，也可以不个，也可以不排满，排满，A A正确；并不是所有的能层中都有正确；并不是所有的能层中都有p p、d d、f f能级，如能级，如K K层层只有一个只有一个s s能级，能级，L L层有层有s s能级和能级和p p能级两个能级；能级两个能级；M M层有层有s s、p p、d d三个能级，三个能级，B B错误；任一能层中，能级个数等于能层序数，错误；任一能层中，能级个数等于能层序数，C C错错误；每个能层最多容纳电子数为误；每个能层最多容纳电子数为2n2n2 2，但不是一定含有，但不是一定含有2n2n2 2个电个电子，子，D D错误。错误。【互【互动探究】探究】(1)(1
22、)各能各能层上上s s能能级能量相同能量相同吗？提示：提示：由于不同能层的能量不同，因此对于不同的能层来说，由于不同能层的能量不同，因此对于不同的能层来说，能级相同能层越大能量越高，如能级相同能层越大能量越高，如E(1s)E(2s)E(3s) E(1s)E(2s)E(3s) E(4s)E(n+1)sE(nd)E(n+1)s。当。当nsns和和npnp充满时充满时( (共共4 4个轨道，最多容纳个轨道，最多容纳8 8个电子个电子) )，多余电子不是填入，多余电子不是填入ndnd，而是首先，而是首先形成新电子层，填入形成新电子层，填入(n+1)s(n+1)s轨道中，因此最外层电子数不可能轨道中，因
23、此最外层电子数不可能超过超过8 8个。个。(3)(3)为什么原子核外什么原子核外电子的次外子的次外层不超不超过1818个？个？提示：提示：若最外层是第若最外层是第n n层，次外层就是第层，次外层就是第(n-1)(n-1)层。由于层。由于E(n-E(n-1)fE(n+1)sE(np)1)fE(n+1)sE(np)，在第，在第(n+1)(n+1)层出现前，次外层只有层出现前，次外层只有(n-(n-1)s1)s、(n-1)p(n-1)p、(n-1)d(n-1)d上有电子，这三个能级共有上有电子，这三个能级共有9 9个轨道，最个轨道，最多可容纳多可容纳1818个电子，因此次外层电子数不超过个电子，因此
24、次外层电子数不超过1818个。个。【典【典题训练】(2014(2014苏州高二州高二检测) )下列叙述正确的是下列叙述正确的是( () )A.Ar3dA.Ar3d6 64s4s2 2是基是基态原子的原子的电子排布子排布B.B.铬原子的原子的电子排布式：子排布式：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 64s4s1 13d3d5 5C.C.铜原子的外原子的外围电子排布式是子排布式是3d3d9 94s4s2 2D.D.氮原子的氮原子的电子排布子排布图是是【解题指南】【解题指南】解答本题时要注意以下两点：解答本题时要注意以下两点：(1)(1)符合电子排布三原则的是基态原子
25、。符合电子排布三原则的是基态原子。(2)(2)注意注意1 1号号3636号元素中的两个特殊元素号元素中的两个特殊元素2424CrCr和和2929CuCu。【解析】【解析】选选A A。B B项，在书写电子排布式时，不能按填充顺序书项，在书写电子排布式时，不能按填充顺序书写；写；C C项，项，d d轨道应是全充满时稳定；轨道应是全充满时稳定；D D项违反了洪特规则。项违反了洪特规则。【误区警示】【误区警示】书写电子排布式时应注意的问题书写电子排布式时应注意的问题(1)(1)由于由于E(3d)E(4s)E(3d)E(4s)，电子填充时应先填充到，电子填充时应先填充到4s4s能级上，但在能级上，但在书
26、写电子排布式时，能层低的能级要写在左面，不能按填充顺书写电子排布式时，能层低的能级要写在左面，不能按填充顺序写。序写。(2)(2)对于洪特规则的特例考查较多，特别是铬和铜的电子排布对于洪特规则的特例考查较多，特别是铬和铜的电子排布式和电子排布图，应注意掌握。式和电子排布图，应注意掌握。【变式式训练】(2014(2014三三亚高二高二检测) )下列原子的外下列原子的外围电子排布子排布式不正确的是式不正确的是( () )A.FeA.Fe：3d3d6 64s4s2 2B.CrB.Cr：3d3d4 44s4s2 2C.ArC.Ar：3s3s2 23p3p6 6 D.Ni D.Ni：3d3d8 84s4
27、s2 2【解析】【解析】选选B B。根据洪特规则：能量相同的轨道在全充满、半。根据洪特规则：能量相同的轨道在全充满、半充满、全空时，体系能量最低，原子比较稳定，充满、全空时，体系能量最低，原子比较稳定，B B项应该为项应该为3d3d5 54s4s1 1。【加固【加固训练】已知三种微粒已知三种微粒( (原子或离子原子或离子) )的的电子排布式如下：子排布式如下：1111X X：1s1s2 22s2s2 22p2p6 61919Y Y：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 62020Z Z：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 6若将上述三种微粒若将上述三种微粒归为同一同一类，下列微粒中也可，下列微粒中也可归为此此类的是的是( () )【解析】【解析】选选C C。1111X X、1919Y Y、2020Z Z都是金属阳离子。分析都是金属阳离子。分析A AD D微粒结微粒结构示意图的核电荷数和核外电子排布的关系可知，构示意图的核电荷数和核外电子排布的关系可知，A A和和D D是原子，是原子，B B是阴离子，是阴离子，C C是金属阳离子。是金属阳离子。
