選修3《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)第二課時(shí) 基態(tài)原子的核外電子

第2課時(shí) 基態(tài)原子的核外電子排布 原子軌道

▍課標(biāo)要求▍

1．了解原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

2．知道原子核外電子在一定條件下會(huì)發(fā)生躍遷，了解其簡(jiǎn)單應(yīng)用。

要點(diǎn)一 能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜

1．能量最低原理

原子核外電子的排布遵循構(gòu)造原理，按軌道能量 依次排列，使整個(gè)原子處

于 的能量狀態(tài)。

2．基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子

3．光譜與光譜分析

(1)光譜形成原因

不同元素的原子發(fā)生 時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光。

(2)光譜分類

(3)光譜分析

在現(xiàn)代化學(xué)中，利用 上的 來鑒定元素的分析方法。

要點(diǎn)二 電子云與原子軌道

1．電子云的概念及形狀

(1)電子云是處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外空間的 分布的形象

化描述。

(2)

2．原子軌道

(1)定義：電子在原子核外的一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為一個(gè)原子軌道。

(2)數(shù)目

ns能級(jí)各有__ __個(gè)軌道，np能級(jí)各有__ __個(gè)軌道，nd能級(jí)各有__ __個(gè)軌道，nf能級(jí)

各有__ __個(gè)軌道。

要點(diǎn)三 泡利原理和洪特規(guī)則

1．泡利原理

在一個(gè)原子軌道里，最多只能容納___個(gè)電子，而且自旋狀態(tài) ，用“ ”

表示。

2．洪特規(guī)則

當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先 一個(gè)軌

道，而且 相同。

3．電子排布圖

用方框表示原子軌道，用上下箭頭(↑和↓)表示自旋狀態(tài)不同的電子的式子。

Al原子電子排布圖模板及涵義

如氧原子的電子排布圖是 。

思考2：請(qǐng)畫出np軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子的電子排布圖。

考點(diǎn)一 基態(tài)與激發(fā)態(tài)

1．基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系

光(輻射)是電子釋放能量的重要形式之一(在日常生活中看到的許多可見光，如燈光、霓

虹燈光、激光、焰火……都與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關(guān))。

2．基態(tài)與激發(fā)態(tài)的原子的電子排布

基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子可以能層不同、能級(jí)數(shù)不同、電子總數(shù)相同。

例如：基態(tài)He原子 激發(fā)態(tài)He原子

1s 1s

211

2s

【例題1】 下列敘述錯(cuò)誤的是( )

A．1s2s2p

211

表示的是激發(fā)態(tài)的原子的電子排布

B．碳原子的核外電子排布由1s2s2p2s2p

222213

轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>1s時(shí)，要從外界環(huán)境中吸收能量

C．我們看到的燈光是原子核外電子發(fā)生躍遷吸收能量的結(jié)果

D．電子由3d能級(jí)躍遷至4p能級(jí)時(shí)，可通過光譜儀直接攝取吸收光譜

【變式1】 以下電子排布式不是基態(tài)原子的電子排布式的是( )

①1s ②1s ③1s ④1s

1121322622261

2s2s2p2s2p3s2s2p3s

A．①② B．②③ C．①④ D．③④

考點(diǎn)二 電子云與原子軌道

1．電子云

(1)電子云的特點(diǎn)

①電子云表示電子在核外空間等處出現(xiàn)的概率，不代表電子的運(yùn)動(dòng)軌跡。

②電子云圖中的小黑點(diǎn)，既不代表電子的數(shù)目，也不代表電子在空間出現(xiàn)的真實(shí)次數(shù)。

③電子運(yùn)動(dòng)概率密度分布是一種用于描述核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的科學(xué)方法，形象地用電子

云描述或比喻。

(2)電子云輪廓圖

(3)不同類型電子云的差異

類型

形狀 球形 啞鈴形 ……

空間取向 …… 相互垂直 ……

s p d f

輪廓圖 ……

不同電子云的半徑不同，同一原子的能層越高，電子云半徑越

半徑

大。如：

2．原子軌道

這里所說的原子軌道與宏觀物體的運(yùn)動(dòng)軌跡不同，量子力學(xué)把電子在原子核外的一個(gè)空

間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為一個(gè)原子軌道。

能層中能級(jí)與原子軌道關(guān)系

能層(n) 能級(jí) 原子軌道 原子軌道數(shù)

K(1) 1s 1s 1

L(2)

2s 2s 1

2p 3

3s 3s 1

M(3)

3p 3

3d 5

4s 4s 1

N(4)

4p 3

4d 5

4f 7

… … … …n

2p、2p、2p

xyz

3p、3p、3p

xyz

…

4p、4p、4p

xyz

…

…

2

說明：①同一能級(jí)不同軌道能量相同，如：3p

xyzxy

、3p、3p具有相同的能量，4p、4p、

4p則具有另外相同的能量。

z

②任意能層中，能級(jí)數(shù)等于能層序數(shù)(n)，原子軌道總數(shù)為n

2

，如N層有4s、4p、4d、

4f 4個(gè)能級(jí)，16個(gè)原子軌道。

【例題2】 如圖甲是氫原子的1s電子云圖(即概率密度分布圖)，圖乙、丙分別表示s、p能

級(jí)的電子云輪廓圖。下列有關(guān)說法正確的是( )

A．電子云圖(即概率密度分布圖)就是原子軌道圖

B．3p

2

表示3p能級(jí)中有兩個(gè)原子軌道

C．由圖乙可知，s能級(jí)的電子云輪廓圖呈圓形，有無數(shù)條對(duì)稱軸

D．由圖丙可知，p能級(jí)的原子軌道圖呈啞鈴形，且有3個(gè)伸展方向

【變式2】 在1s、2p

xyz

、2p、2p軌道中，具有球?qū)ΨQ性的是( )

A．1s B．2p

C．2p D．2p

yz

考點(diǎn)三 核外電子排布的原則

1．能量最低原理

原子核外電子優(yōu)先占有能量低的軌道，然后依次進(jìn)入能量高的軌道，這樣使整個(gè)原子處

于能量最低的狀態(tài)。

2．泡利原理

每個(gè)原子軌道上最多只能容納兩個(gè)自旋狀態(tài)不同的電子。如2s軌道上的電子排布為

2s2s

x

↓↑，不能為↑↑或↓↓。

3．洪特規(guī)則

原子核外電子在能量相同的各個(gè)軌道上排布時(shí)，電子盡可能分占不同的原子軌道，且自

旋狀態(tài)相同，這樣整個(gè)原子的能量最低。如2p的電子排布為，不能為

3

或 。

原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

(1)能層、能級(jí)、原子軌道和自旋狀態(tài)四個(gè)因素決定了電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

(2)在同一個(gè)原子中，不可能存在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的兩個(gè)電子，原子中有多少個(gè)電子就

有多少種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

4．洪特規(guī)則的特例

有少數(shù)元素的基態(tài)原子的電子排布對(duì)于構(gòu)造原理有1個(gè)電子的偏差。因?yàn)槟芰肯嗤?/span>

原子軌道在全充滿(如p和d和d和d

6103500

)、半充滿(如p)和全空(如p)狀態(tài)時(shí)，體系的能量

較低，原子較穩(wěn)定。例如：

2262642

?

?

Cr：1s2s2p3s3p3d4s

?×?

?

?

Cr：1s2s2p3s3p3d4s

2262651

?√?

?

2262692

?

?

Cu：1s2s2p3s3p3d4s

?×?

?

?

Cu：1s2s2p3s3p3d4s

22626101

?√?

?

電子排布的易錯(cuò)點(diǎn)

(1)根據(jù)能量最低原理排布電子時(shí)，注意能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象。

(2)基態(tài)原子的核外電子排布應(yīng)遵循構(gòu)造原理、泡利原理、洪特規(guī)則，使原子的能量處于

最低狀態(tài)。

【例題3】 已知錳的核電荷數(shù)為25，以下是一些同學(xué)繪制的基態(tài)錳原子核外電子的電子排

布圖，其中最能準(zhǔn)確表示基態(tài)錳原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的是( )

【變式3】 在d軌道中電子排布成↑↑↑↑ ，而不排布成↓↑↓↑

，遵循的是( )

A．能量最低原理 B．泡利原理

C．原子軌道構(gòu)造原理 D．洪特規(guī)則

考點(diǎn)四 原子核外電子排布表示方法

意義 將每個(gè)能層上的電子總數(shù)表示在原子核外的式子

結(jié)構(gòu)

示意圖

實(shí)例

電子

排布式

簡(jiǎn)化

電子

排布式

價(jià)電子

排布式

意義

實(shí)例 K：1s

意義

實(shí)例 K：[Ar]4s

意義

實(shí)例 Al：3s

意義 每個(gè)方框代表一個(gè)原子軌道，每個(gè)箭頭代表一個(gè)電子

實(shí)例

用數(shù)字在能級(jí)符號(hào)右上角標(biāo)明該能級(jí)上排布的電子數(shù)，就是電子

排布式

226261

2s2p3s3p4s

為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，把內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體結(jié)

構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體的元素符號(hào)外加方括號(hào)表示

1

主族元素的價(jià)層電子指最外層電子，價(jià)層電子排布式即外圍電子

排布式

21

3p

電子

排布圖

【例題4】 按要求填空：

(1)Cr的電子排布式：_________________________________________________。

24

(2)Ca的價(jià)電子排布式：_______________________________________________。

20

(3)Cl

17

的結(jié)構(gòu)示意圖：_________________________________________________。

－

(4)N的電子排布圖：__________________________________________________。

7

【變式4】 下列電子排布式或電子排布圖正確的是( )

▍小結(jié)必背▍

1．原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)，簡(jiǎn)稱能量最低原理。

處于最低能量的原子叫做基態(tài)原子。

2．泡利原理：在一個(gè)原子軌道里，最多只能容納2個(gè)電子，而且它們的自旋狀態(tài)相反。

3．洪特規(guī)則：當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)

一個(gè)軌道，而且自旋狀態(tài)相同。

4．電子在原子核外的一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為一個(gè)原子軌道，s能級(jí)只有一個(gè)原子軌道，p能

級(jí)有三個(gè)原子軌道：p

xyz

、p、p。

1．(基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子)下列是一些原子的電子排布，其中不是激發(fā)態(tài)原子的是( )

A．1s2s2p2s3s

226211

B．1s

C．1s2s3d2s2p3s

2212221

D．1s

2．(電子云與原子軌道)下列有關(guān)電子云和原子軌道的說法正確的是( )

A．原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱電子云

B．s軌道呈球形，處在該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)

C．p軌道呈啞鈴形，在空間有兩個(gè)伸展方向

D．與s電子原子軌道相同，p電子原子軌道的平均半徑隨 能層的增大而增大

3．(電子排布)下列有關(guān)核外電子排布的式子不正確的是( )

A．Cu的電子排布式：1s2s2p3s3p3d4s

29

22626101

B．F原子的電子排布圖：

C．Ca的簡(jiǎn)化電子排布式：[Ar]4s

2

D．S原子的電子排布圖：

4．(核外電子排布的原則)(1)下列原子或離子的電子排布式或電子排布圖正確的是________，

違反能量最低原則的是________，違反洪特規(guī)則的是________，違反泡利原理的是

________(填序號(hào))。

(2)下列4種原子的最外層電子的電子排布圖中，哪一種狀態(tài)的能量較低？

①________氮原子：A． B．

②________鈉原子：A．3s B．3p

11

③________銅原子：A．3d B．3d

10192

4s4s

④________碳原子：

[基礎(chǔ)訓(xùn)練]

1．下列圖像表述的現(xiàn)象與電子的躍遷無關(guān)的是( )

A．平面鏡成像 B．霓虹燈廣告

C．蠟燭燃燒 D．燃放焰火

2．下列說法正確的是( )

A．不同的原子軌道形狀一定不相同

B．p軌道呈啞鈴形，因此p軌道上的電子運(yùn)動(dòng)軌跡呈啞鈴形

C．2p能級(jí)有3個(gè)p軌道

D．氫原子的電子運(yùn)動(dòng)軌跡呈球形

3．下列有關(guān)表述正確的是( )

···

A．次氯酸的電子式為HClO

···

····

····

B．硫原子的價(jià)電子排布式為3s3p

24

C．氮化硅的分子式為SiN

43

D．N原子的電子排布圖為

A．能量守恒原理

4．第三周期元素的基態(tài)原子中不可能出現(xiàn)d電子，主要依據(jù)是( )

B．泡利不相容原理

C．洪特規(guī)則

D．構(gòu)造原理示意圖中的順序：3d軌道能量比4s軌道高

5．下列電子排布中，原子處于激發(fā)狀態(tài)的是( )

A．1s2s2p2s2p3s

2252242

B．1s

C．1s2s2p3s3p3d4s2s2p3s3p3d4s

22626512262632

D．1s

122622

6．若將基態(tài)P原子的電子排布式寫成1s2s2p3s3p3p，它違背了( )

xy

A．泡利原理 B．能量守恒原理

C．構(gòu)造原理 D．洪特規(guī)則

7．在能量相同的d軌道中電子排布成，而不排布成，

最直接的根據(jù)是( )

A．能量最低原理 B．泡利原理

C．構(gòu)造原理 D．洪特規(guī)則

8．某元素X，其原子的能層數(shù)為(n－1)，最外層電子數(shù)為(2n－1)。下列有關(guān)元素X的說法

正確的是( )

A．X可能是金屬元素

B．由X形成的含氧酸均為強(qiáng)酸

C．X不能形成化學(xué)式為KXO的含氧酸鹽

4

D．元素X的氣態(tài)氫化物一定極易溶于水

9．下列化學(xué)用語的書寫正確的是( )

10．元素X和元素Y位于第二周期，其中X的原子最外層中具有最多的未成對(duì)電子，Y的

原子只有兩種形狀的電子云，且兩種形狀的電子云的電子數(shù)相等，則由X、Y組成的微粒中，

不可能存在的是( )

A．XY B．XY C．XY D．XY

2542 3

2

11．下面有關(guān)“核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”的說法錯(cuò)誤的是 ( )

A．各原子軌道的伸展方向按p、d、f的順序分別為3、5、7

B．只有在能層、原子軌道、原子軌道伸展方向及電子的自旋都確定時(shí)，電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

才能被確定下來

C．原子核外既不可能有兩個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同，也不可能有兩個(gè)電子的能量完

－－－

全相同

D．原子軌道伸展方向與能量大小是無關(guān)的

12．下列說法中正確的是( )

A．1s電子云呈球形，表示電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)

B．電子云圖中的小黑點(diǎn)密度大，說明該原子核外空間電子數(shù)目多

C．ns能級(jí)的原子軌道圖可表示為

D．3d

3

表示3d能級(jí)有3個(gè)原子軌道

13．以下列出的是一些原子的2p能級(jí)和3d能級(jí)中電子排布的情況。試判斷，哪些違反了泡

利不相容原理，哪些違反了洪特規(guī)則。

違反泡利不相容原理的有____________，違反洪特規(guī)則的有________________。

14．某元素原子的核電荷數(shù)是能層數(shù)的5倍，其質(zhì)子數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍，該元素的原

子結(jié)構(gòu)示意圖為________，其電子排布式為________________，請(qǐng)你根據(jù)洪特規(guī)則畫出該元

素基態(tài)原子的最外層電子排布圖：__________________________________。

[能力提升]

15．下列關(guān)于能層、能級(jí)和軌道之間的關(guān)系不正確的是( )

A．每個(gè)能層上所有的能級(jí)數(shù)與能層的序數(shù)相等

B．每個(gè)能層(K、L、M…)上所有的軌道數(shù)對(duì)應(yīng)為1、3、5…

C．每個(gè)能級(jí)(s、p、d…)上所有的軌道數(shù)分別為1、3、5…

D．每個(gè)能層(n)上所有的軌道總數(shù)為n

2

16．下列各能級(jí)中軌道數(shù)最多的是( )

A．7s B．6p C．5d D．4f

17．氣態(tài)電中性基態(tài)原子的原子核外電子排布發(fā)生如下變化，吸收能量最多的是( )

A．1s2s2p3s3p2s2p3s3p

2262222621

→1s

B．1s2s2p3s3p2s2p3s3p

2262322622

→1s

C．1s2s2p3s3p2s2p3s3p

2262422623

→1s

D．1s2s2p3s3p3d4s4p2s2p3s3p3d4s4p

226261022226261021

→1s

18．某元素A原子的L層要比M層少6個(gè)電子，它有兩種常見的陽離子a和b(其中a的化

合價(jià)高于b的化合價(jià))。則：

(1)寫出A原子的電子排布式：_________________________________；

a的最外層電子排布圖是_____________________________。

(2)a的M層比N層多________個(gè)電子；b的L層比M層少________個(gè)電子；a的穩(wěn)定

性________(填“大于”或“小于”)b的穩(wěn)定性。

19．A、B、C、D、E、F代表6種元素。請(qǐng)?zhí)羁眨?/span>

(1)A元素基態(tài)原子的最外層有2個(gè)未成對(duì)電子，次外層有2個(gè)電子，其元素符號(hào)為

________。

(2)B元素的負(fù)一價(jià)離子和C元素的正一價(jià)離子的電子層結(jié)構(gòu)都與氬相同，B的元素符

號(hào)為________，C的元素符號(hào)為______。

(3)D元素的正三價(jià)離子的3d能級(jí)為半充滿，D的元素符號(hào)為__________。

(4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒有成對(duì)電子，只有一個(gè)未成對(duì)電子，E的元

素符號(hào)為________，其基態(tài)原子的電子排布式為____________________________________。

(5)F元素的原子的最外層電子排布式為nsnp

nn

1

，則n＝________；原子中能量最高的

是________電子。

＋