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1、第一节第一节 原子结构原子结构原子的构成是怎原子的构成是怎样样的？的？写出写出Na的原子的原子结结构示意构示意图图。提示提示 。什么是焰色反什么是焰色反应应？提示提示焰色反应是某些金属元素的单质或它们的化合物在焰色反应是某些金属元素的单质或它们的化合物在灼烧时，使火焰呈现特殊的颜色的性质。灼烧时，使火焰呈现特殊的颜色的性质。123了解原子核外了解原子核外电电子的能子的能级级分布，能根据构造原理用分布，能根据构造原理用电电子排子排布式表示常布式表示常见见元素元素(136号号)原子核外原子核外电电子的排布。子的排布。了解核外了解核外电电子的运子的运动动状状态态。了解原子核外了解原子核外电电子在一定
2、条件下会子在一定条件下会发发生生跃跃迁，了解其迁，了解其简单简单应应用。用。了解泡利原理和洪特了解泡利原理和洪特规则规则。1234能层能层多电子原子中，按电子的多电子原子中，按电子的_差异，可以将核外电子分差异，可以将核外电子分成不同的能层，并用符号成不同的能层，并用符号_表示相应的第一、二、三、四、五、六、七表示相应的第一、二、三、四、五、六、七能层。能层。多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能_，还，还可以把它们分成可以把它们分成_，能级符号的顺序是，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf(n为能层序数为能层序数)，任一能层的能级总是从，任一能层的
3、能级总是从_能级开始，而能级开始，而且能级数等于该且能级数等于该_笃学笃学一一能层与能级能层与能级1.2能级能级能量能量K、L、M、N、O、P、Q不同不同能能级级s能能层层序数序数能层、能级与最多容纳的电子数能层、能级与最多容纳的电子数(1)以以s、p、d、f排序的各能级最多可容纳的电子数依排序的各能级最多可容纳的电子数依次为次为1、3、5、7的的_倍。倍。(2)原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数与能层的原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数与能层的序数序数(n)间存在的关系是间存在的关系是_。322n2(1)含含义义：随着原子随着原子_的的递递增，增，绝绝大多数元素的原子核外大多数元
4、素的原子核外电电子将子将遵循以下遵循以下顺顺序填充到各能序填充到各能级级中：中：1s、2s、2p、3s、3p、4s、_、4p、5s、_、5p、6s、_、_、_、7s这这个排列个排列顺顺序被称序被称为为构造原理。构造原理。笃学二笃学二构造原理构造原理1. 构造原理构造原理序数序数3d4d4f5d6p(2)构造原理示意构造原理示意图图(1)元素原子的元素原子的电电子排布式中能子排布式中能级级符号右上角的数字是符号右上角的数字是该该能能级级上上_。钾钾原子的原子的电电子排布式子排布式为为_。(2)为为了了书书写方便，通常写方便，通常还还会将会将电电子排布式子排布式进进行行简简化，用稀化，用稀有气体有
5、气体结结构代替已构代替已经经充充满满的的电电子子层层。示例：。示例：Fe 1s22s22p63s23p63d64s2，简简化化电电子排布式是子排布式是_。2电子排布式电子排布式排布的排布的电电子数子数1s22s22p63s23p64s1Ar3d64s2能量最低原理、基态与激发态能量最低原理、基态与激发态原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于_，简称能量最低原理；处于，简称能量最低原理；处于_的原子叫的原子叫做基态原子；当基态原子的电子做基态原子；当基态原子的电子_能量后，电子会跃能量后，电子会跃迁到迁到_，变成激发态原子。，变成激发态原
6、子。光谱光谱不同元素原子的不同元素原子的电电子子发发生生跃跃迁迁时时会吸收或会吸收或释释放不同的光，放不同的光，可以用光可以用光谱仪摄谱仪摄取各种元素的取各种元素的电电子的子的_光光谱谱或或_光光谱谱，总总称原子光称原子光谱谱。在。在现现代化学中，常利用原子光代化学中，常利用原子光谱谱上的上的特征特征谱线谱线来来鉴鉴定元素，称定元素，称为为_。笃学三笃学三能量最低原理、基态与激发态、光谱能量最低原理、基态与激发态、光谱1.2最低状最低状态态最低能量最低能量吸收吸收较较高能高能级级吸收吸收发发射射光光谱谱分析分析电子云电子云(1)电子在核外空间做高速运动，电子在核外空间做高速运动，_(填填“有有
7、”或或“没有没有”)确确定的轨道，只能确定它在原子核外各处出现的定的轨道，只能确定它在原子核外各处出现的_，得，得到的概率分布图看起来像一片云雾。因而被形象地称作到的概率分布图看起来像一片云雾。因而被形象地称作_。(2)绘制电子云轮廓图是为了表达绘制电子云轮廓图是为了表达_，给，给出电子在核外空间里经常出现的出电子在核外空间里经常出现的_，对核外电子的空，对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。间运动状态有一个形象化的简便描述。(3)s电子云是电子云是_形的形的(原子核位于球心原子核位于球心)，能层序数，能层序数n越大，越大，电子云半径电子云半径_；p电子云是电子云是_形的，每个形的，
8、每个p能级有能级有_个原子轨道，它们相互个原子轨道，它们相互_，分别以，分别以_为为符号。符号。笃学四笃学四 电子云与原子轨道电子云与原子轨道1.没有没有概率概率电电子云子云电电子云子云轮轮廓的形状廓的形状区域区域球球越大越大哑铃哑铃垂直垂直px、py、pz3泡利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则(1)_，这个原理是由，这个原理是由_首先提出的，称为首先提出的，称为_原理。原理。在同一个原子轨道里的电子的自旋方向是在同一个原子轨道里的电子的自旋方向是_的，自旋只的，自旋只有两种状态：有两种状态：_和和_。(2)_，这个规则是由，这个规则是由_首首先提出的，称为先提出的，称为_规则。规则。21个原
9、子个原子轨轨道里最多只容道里最多只容纳纳2个个电电子，而且自旋状子，而且自旋状态态相反相反泡利泡利泡利泡利不同不同顺时针顺时针状状态态逆逆时针时针状状态态当当电电子排布在同一能子排布在同一能级级的不同的不同轨轨道道时时，总总是是优优先先单单独独占据一个占据一个轨轨道，而且自旋状道，而且自旋状态态相同相同洪特洪特洪特洪特 (1)现现代大爆炸宇宙学理代大爆炸宇宙学理论认为论认为，我，我们们所在的宇宙所在的宇宙诞诞生于一次生于一次_。(3)_元素是宇宙中最丰富的元素，地球上的元素元素是宇宙中最丰富的元素，地球上的元素绝绝大多大多数是数是_，非金属，非金属(包括稀有气体包括稀有气体)仅仅_种。种。提示
10、提示(1)大爆炸大爆炸(2)氢氦锂融合氢氦锂融合(3)氢金属氢金属22【慎思慎思1】 不同能不同能级级的能量有什么关系？的能量有什么关系？提示提示(1)在每一个能层中，能级符号顺序为在每一个能层中，能级符号顺序为ns、np、nd、nf(n代表能层代表能层)，能量依次升高，即在第，能量依次升高，即在第n层中，不同能级的层中，不同能级的能量大小顺序是能量大小顺序是E(ns)E(np)E(nd)E(nf)(2)不同能层，能级符号相同，不同能层，能级符号相同，n越大，能量越高，如越大，能量越高，如E(1s)E(2s)E(3s)E(4s)【慎思慎思2】 从第几能从第几能层层开始出开始出现现“能能级级交交
11、错错”现现象的？象的？提示提示各能级各能级s、p、d、f的能量高低顺序可表示为的能量高低顺序可表示为(n为能为能层序数层序数)：EnsE(n1)sE(n2)sEnpE(n1)pE(n2)pEndE(n1)dE(n2)dEnfE(n1)fE(n2)f但由构造原理可知，从第三能层开始各能级不完全遵循能但由构造原理可知，从第三能层开始各能级不完全遵循能层顺序，即产生能级交错现象，可表示为：层顺序，即产生能级交错现象，可表示为：EnsE(n2)fE(n1)dEnp如如E(3d)E(4s)、E(4d)E(5s)、E(5d)E(6s)、E(6d)E(7s)、E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等等【
12、慎思慎思3】什么是什么是电电子排布子排布图图？提示提示电子排布图电子排布图(或轨道表示式或轨道表示式)是用来表示原子核外电是用来表示原子核外电子排布的一种图式。电子排布图可以体现泡利原理、能量子排布的一种图式。电子排布图可以体现泡利原理、能量最低原理和洪特规则等原子核外电子的排布规律。例如，最低原理和洪特规则等原子核外电子的排布规律。例如，氮原子的轨道表示式是氮原子的轨道表示式是 ，在电，在电子排布图中，用每个方框子排布图中，用每个方框(或圆圈或圆圈)表示一个轨道，用表示一个轨道，用和和表示电子的不同自旋状态。表示电子的不同自旋状态。【慎思慎思5】基基态态与激与激发态发态原子之原子之间间有什么
13、关系？有什么关系？【慎思慎思4】 分分别别画出氮原子的原子画出氮原子的原子结结构示意构示意图图，电电子排布式及子排布式及电电子排布子排布图图。提示提示氮原子结构示意图表示为氮原子结构示意图表示为 ；氮电子；氮电子排布式表示为排布式表示为1s22s22p3；用电子排布图表示为；用电子排布图表示为 。【慎思慎思6】能级表示方法及各能级所能容纳的最多电子数能级表示方法及各能级所能容纳的最多电子数要点一要点一 | 能层与能级之间的关系能层与能级之间的关系1各能层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数各能层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数电电子子层层原子原子轨轨道道类类型型原子原子轨轨道数目道数目 可容可
14、容纳电纳电子数子数11s1222s，2p4833s，3p，3d91844s，4p，4d，4f1632nn22n22下列有关下列有关认识认识正确的是正确的是 ()。A各能各能级级的原子的原子轨轨道数按道数按s、p、d、f的的顺顺序依次序依次为为1、 3、5、7B各能各能层层的能的能级级都是从都是从s能能级级开始至开始至f能能级结级结束束C各能各能层层含有的能含有的能级级数数为为n1D各能各能层层含有的含有的电电子数子数为为2n2解析解析各能层中的能级数等于其所处的能层数，即当各能层中的能级数等于其所处的能层数，即当n1时，它只有一个时，它只有一个s能级，当能级，当n2时，含有两个能级分别为时，含
15、有两个能级分别为s、p能级，所以能级，所以B、C都不正确；都不正确；D选项中每个能层最多能填选项中每个能层最多能填充充2n2个电子，但不是一定含有个电子，但不是一定含有2n2个电子。个电子。答案答案A【例例1】本题中的本题中的D选项是一个易错点，在电子排布时，从选项是一个易错点，在电子排布时，从低能级开始填充，填满了低能级再填充较高能级，低能级开始填充，填满了低能级再填充较高能级，所以在填充时只能是最多能填充所以在填充时只能是最多能填充2n2个电子，而不是个电子，而不是一定，如当某个能层是最外层时最多只能填充一定，如当某个能层是最外层时最多只能填充8个电个电子。子。某元素原子的核外有三个能某元
16、素原子的核外有三个能层层，最外能，最外能层层有有4个个电电子，子，该该原子核内的原子核内的质质子数子数为为 ()。A14 B15 C16 D17解析解析原子核外共有三个电子层，最内层只有原子核外共有三个电子层，最内层只有1s能级，可能级，可容纳容纳2个电子，第二层有个电子，第二层有2s、2p两个能级，可容纳两个能级，可容纳12328个电子，最外层有个电子，最外层有4个电子，所以该原子核外有个电子，所以该原子核外有14个电子，又因在原子中核外电子数等于核内质子数，故选个电子，又因在原子中核外电子数等于核内质子数，故选A。答案答案A【体验体验1】能量最低原理能量最低原理：原子核外电子先占有能量低的
17、轨道，然后：原子核外电子先占有能量低的轨道，然后依次进入能量高的轨道，这样使整个原子处于能量最低的依次进入能量高的轨道，这样使整个原子处于能量最低的状态。状态。泡利原理泡利原理：每个原子：每个原子轨轨道里最多只能容道里最多只能容纳纳两个两个电电子，且自子，且自旋方向不同。如旋方向不同。如2s轨轨道上的道上的电电子排布子排布为为，不能表，不能表示示为为 。要点二要点二 | 原子核外电子排布所遵循的原理原子核外电子排布所遵循的原理12.洪特规则洪特规则：原子核外电子在同一能级的不同轨道上排布时，：原子核外电子在同一能级的不同轨道上排布时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。如总是优先单独占
18、据一个轨道，而且自旋方向相同。如2p3的电子排布为的电子排布为 ，不能表示为，不能表示为 或或。注：当能量相同的原子轨道在全满注：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满、半满(p3、d5、f7)和全空和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，这一点违状态时，体系的能量最低，这一点违反了洪特规则，可看成是洪特规则的特例。如：反了洪特规则，可看成是洪特规则的特例。如：24Cr的电子排的电子排布式：布式：1s22s22p63s23p63d54s1(3d5、4s1均为半充满稳定均为半充满稳定)；29Cu的电子排布式：的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1(
19、3d10为全充满稳定，为全充满稳定，4s1为半充满稳定为半充满稳定)。3下列原子的外下列原子的外围电围电子排布式子排布式(或外或外围电围电子排布子排布图图)中，中，哪一种状哪一种状态态的能量的能量较较低？低？(1)氮原子：氮原子：(2)钠钠原子：原子：A.3s1B3p1(3)铬铬原子：原子：A.3d54s1B3d44s2(4)碳原子：碳原子：【例例2】解析解析本题考查的是核外电子排布所遵循原理的知识。据本题考查的是核外电子排布所遵循原理的知识。据洪特规则，电子在能量相同的各个轨道上排布时尽可能分洪特规则，电子在能量相同的各个轨道上排布时尽可能分占不同的原子轨道，且自旋方向相同，故占不同的原子轨
20、道，且自旋方向相同，故(1)选选B。(4)选选A；根据能量最低原理，核外电子先占据能量低的轨道，再；根据能量最低原理，核外电子先占据能量低的轨道，再占据能量高的轨道，占据能量高的轨道，(2)中由于中由于3s轨道的能量低于轨道的能量低于3p轨道的，轨道的，故选故选A；(3)中中A的的3d5为半充满状态，为相对稳定的状态，为半充满状态，为相对稳定的状态，所以选所以选A。答案答案(1)B(2)A(3)A(4)A 下列各原子或离子的下列各原子或离子的电电子排布式子排布式错误错误的是的是 ()。ANa1s22s22p6 BF1s22s22p5CCl1s22s22p63s23p5 DAr1s22s22p6
21、3s23p6解析解析本题考查的是构造原理及各能级最多容纳的电子数。本题考查的是构造原理及各能级最多容纳的电子数。s能级最多容纳能级最多容纳2个电子，个电子，p能级最多可容纳能级最多可容纳6个电子；电子个电子；电子总是从能量低的能层、能级排列，总是从能量低的能层、能级排列，Cl应是应是Cl原子得一个原子得一个电子形成的稳定结构，所以电子形成的稳定结构，所以Cl的电子排布式应为的电子排布式应为1s22s22p63s23p6。答案答案C【体验体验2】实验探究一过渡元素的核外电子排布规律实验探究一过渡元素的核外电子排布规律 (1)过渡元素的核外电子排布与主族元素不同，其次外层电过渡元素的核外电子排布与
22、主族元素不同，其次外层电子数一般不饱和，在发生化学反应时，次外层甚至倒数第子数一般不饱和，在发生化学反应时，次外层甚至倒数第三层的电子可以失去。三层的电子可以失去。(2)第第A、A族除一、二周期外其次外电子层都有族除一、二周期外其次外电子层都有8个电子；个电子；第第A到零族除短周期外，其次外层电子数皆为到零族除短周期外，其次外层电子数皆为18个。个。(3)过渡元素最外层电子数不超过过渡元素最外层电子数不超过2个，次外层一般不饱和，个，次外层一般不饱和，因此过渡元素的阳离子一般不具有稀有气体结构。因此过渡元素的阳离子一般不具有稀有气体结构。(4)过渡元素最外层、次外层甚至倒数第三层上的电子都可过
23、渡元素最外层、次外层甚至倒数第三层上的电子都可成为价电子，因此过渡元素通常有变价。成为价电子，因此过渡元素通常有变价。【探究原理探究原理】下表列出了核下表列出了核电电荷数荷数为为2125的元素的最高正化合价，回的元素的最高正化合价，回答下列答下列问题问题：(1)写出下列元素基写出下列元素基态态原子的核外原子的核外电电子排布式；子排布式；Sc_，Ti_，V_，Mn_。【问题探究问题探究】元素名称元素名称钪钪钛钛钒钒铬铬锰锰元素符号元素符号ScTiVCrMn核核电电荷数荷数2122232425最高正价最高正价34567(2)已知基已知基态铬态铬原子的原子的电电子排布是子排布是1s22s22p63s
24、23p63d54s1，并，并不符合构造原理。人不符合构造原理。人们们常常会碰到客常常会碰到客观观事事实实与理与理论论不相吻不相吻合的合的问题问题，当你遇到，当你遇到这样这样的的问题时问题时，你的，你的态态度是度是_。(3)对对比上述五种元素原子的核外比上述五种元素原子的核外电电子排布与元素的最高正子排布与元素的最高正化合价，你化合价，你发现发现的的规规律是律是_；出出现这现这一一现现象的原因是象的原因是_。思路点拨思路点拨判断某些元素核外电子的排布情况，一要熟练判断某些元素核外电子的排布情况，一要熟练掌握原子的核外电子排布式，二要掌握核外电子排布的规掌握原子的核外电子排布式，二要掌握核外电子排
25、布的规律性，同时还应注意在核外电子排布中的特例。律性，同时还应注意在核外电子排布中的特例。答案答案(1)1s22s22p63s23p63d14s2或或Ar3d14s21s22s22p63s23p63d24s2或或Ar3d24s21s22s22p63s23p63d34s2或或Ar3d34s21s22s22p63s23p63d54s2或或Ar3d54s2(2)尊重客观事实，注意理论适用范围，掌握特例等尊重客观事实，注意理论适用范围，掌握特例等(3)五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层高能层s电子和次高能层电子和次高能层d电子数目之和能级交错使得电子数目之和能级交错使得d电子也参与了化学反应电子也参与了化学反应
