原子结构
第一课时
【学习目标】
1. 进一步认识原子核外电子的分层排布
2. 知道原子核外电子的能层分布及其能量关系
3. 知道原子核外电子的能级分布及其能量关系，能用符号表示原子核外的不同能级
【学习过程】
【课前预习】
1. 对多电子原子的核外电子，按能量的差异将其分成不同的 ；各能层最多容纳的电子数为 。对于同一能层里能量不同的电子，将其分成不同的 ；能级类型的种类数与能层数相对应；同一能层里，能级的能量按 的顺序升高，即E（s）＜E（p）＜E（d）＜E（f）。
2. 在同一个原子中，离核越近，n越小的电子层能量 。同一电子层中，各能级的能量按s、p、d、f、……的次序
【课内探究】
1. 原子结构理论发展网
【复习】原子核外电子排布规律：
说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。例如；当M层是最外层时，最多可排8个电子；当M层不是最外层时，最多可排18个电子
【思考】这些规律是如何归纳出来的呢？
2. 能层与能级
理论研究证明，原子核外每一层所能容纳的最多电子数如下：
能 层 一 二 三 四 五 六 七……
符 号 K L M N O P Q……
最多电子数 2 8 18 32 50……
能级的符号和所能容纳的最多电子数如下：
能 层
能 级
最多电子数
各能层电子数
每个能层中，能级符号的顺序是
任一能层，能级数=能层序数
s、p、d、f……可容纳的电子数依次是1、3、5、7……的两倍
【典题解悟】
例1.下列电子层中，包含有f能级的是（ ）
A. K电子层 B. L电子层
C. M电子层 D. N电子层
例2.若某基态原子的外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是（ ）
A．该元素基态原子中共有3个电子 B．该元素原子核外有5个电子层
C．该元素原子最外层共有3个电子 D．该元素原子M能层共有8个电子
分析 根据核外电子排布规律，该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2。由此可见：该元素原子中共有39个电子，分5个电子层，其中M能层上有18个电子，最外层上有2个电子。
答案 B 21世纪教育网
【当堂检测】
1. 以下能级符号正确的是（ ）
A. 6s B.2d C.3f D.7p
2. 下列能级中轨道数为5的是（ ）
A.s能级 B.p能级 C.d能级 D.f能级
3．下列说法中，不符合现代大爆炸宇宙学理论的是（ ）
A．我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸
B．恒星正在不断地合成自然界中没有的新元素
C．氢、氦等轻核元素是宇宙中天然元素之母
D．宇宙的所有原子中，最多的是氢元素的原子
4．下列有关认识正确的是（ ）
A．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7
B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
C．各能层含有的能级数为n—1
D．各能层含有的电子数为2n2
5．以下对核外电子运动状况的描述正确的是（ ）
A．电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定的轨道上高速旋转
B．能量低的电子只能在s轨道上运动，能量高的电子总是在f轨道上运动
C．能层序数越大，s原子轨道的半径越大
D．在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同
6. 下列说法正确的是
A．原子的种类由原子核内质子数、中子数决定
B．分子的种类由分子组成决定
C．He代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子
D．O和O原子的核外电子数是前者大
7. 比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低
（1）1s,3d (2) 3s,3p,3d (3)2p,3p,4p
8. 下列符号代表一些能层或能级的能量，请将它们按能量由低到高的顺序排列：
（1）E3S E2S E4S E1S ，（2）E3S E3d E2P E4f 。
21世纪教育
原子结构
第3课时
【学习目标】
1.了解电子云和原子轨道的含义。
2.知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理
【学习过程】
【课前预习】
1.电子云： 。电子云是核外电子运动状态的形象化描述。
2.原子轨道： 。s电子的原子轨道都是 形的，p电子的原子轨道都是 形的，每个p能级有3个原子轨道，他们相互垂直，分别以 表示。
3.当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则被称为 。
【知识梳理】
【练习】理论研究证明，在多电子原子中，电子的排布分成不同的能层，同一能层的电子，还可以分成不同的能级。能层和能级的符号及所能容纳的最多电子数如下：
(1)根据 的不同，原子核外电子可以分成不同的能层，每个能层上所能排布的最多电子数为 ，除K层外，其他能层作最外层时，最多只能有 电子。
（2）从上表中可以发现许多的规律，如s能级上只能容纳2个电子，每个能层上的能级数与 相等。请再写出一个规律 。
五、电子云和原子轨道：
(1)电子运动的特点：①质量极小 ②运动空间极小 ③极高速运动。
电子云：
S的原子轨道是球形的，能层序数越大，原子轨道的半径越大。
P的原子轨道是纺锤形的，每个P能级有3个轨道，它们互相垂直，分别以Px、Py、Pz为符号。P原子轨道的平均半径也随能层序数增大而增大。
(2) 泡利原理和洪特规则
量子力学告诉我们：ns能级各有一个轨道，np能级各有3个轨道，nd能级各有5个轨道，nf能级各有7个轨道.而每个轨道里最多能容纳2个电子，通常称为电子对，
用方向相反的箭头“↑↓”来表示。
这个原理称为泡利原理。
这个规则是洪特规则。
【练习】写出5、6、7、8、9号元素核外电子排布轨道式。并记住各主族元素最外层电子排布轨道式的特点：(成对电子对的数目、未成对电子数和它占据的轨道。
【思考】下列表示的是第二周期中一些原子的核外电子排布，请说出每种符号的意义及从中获得的一些信息。
【思考】写出24号、29号元素的电子排布式，价电子排布轨道式，阅读周期表，比较有什么不同，为什么？从元素周期表中查出铜、银、金的外围电子层排布。它们是否符合构造原理?
洪特规则的特例：对于同一个能级，当电子排布为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的。
【典题解悟】
例1.下列有关电子云的叙述中，正确的是（ ）。
A.电子云形象地表示了电子在核外某处单位微体积内出现的概率
B.电子云直观地表示了核外电子的数目
C.1s电子云界面图是一个球面，表示在这个球面以外，电子出现的概率为零
D.电子云是电子绕核运动形成了一团带负电荷的云雾
解析：为了形象地表示电子在原子核外空间的分布状况，人们常用小黑点的疏密程度来表示电子在原子核外出现几率的大小：点密集的地方，表示电子出现的几率大；点稀疏的地方，表示电子出现的几率小，这就是电子云。1s电子云界面以外，电子出现的概率（几率）不为零，只是出现的几率很小。
答案：A
例2. 在1s、2px、2py、2pz轨道中，具有球对称性的是（ ）
A.1s B.2px C.2py D.2pz
【当堂检测】
1.某元素的原子3d能级上有1个电子，它的N能层上电子数是 ( )
A．0 B．2 C．5 D．8
2.下列各原子或离子的电子排布式错误的是 ( )
A．Ca2+ 1s22s22p63s23p6 B．O 1s22s22p6
C．P：1s22s22p63s23p3 D．Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5
3.主族元素A和B可形成组成为AB2的离子化合物，则A.B两原子的最外层电子排布分别为 ( )
A．ns2np2和ns2np4 B．ns1和ns2np4 C．ns2和ns2np5 D．ns1和ns2
4.某元素正二价离子的最外层电子排布为3d9，则该元素的原子序数为 ( )
A．29 B．30 C．31 D．32
5.某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍，其质子数是最外层电子数的3倍，该元素原子的最外层电子排布是 ( )
A．2s22p3 B． 2s22p5 C．3s23p3 D．3s23p5
6.有关核外电子运动规律的描述错误的是（ ）
A．核外电子质量很小，在原子核外作高速运动
B．核外电子的运动规律与普通物体不同，不能用牛顿运动定律来解释
C．在电子云示意图中，通常用小黑点来表示电子绕核作高速圆周运动
D．在电子云示意图中，小黑点密表示电子在核外空间单位体积内电子出现的机会多
7．基态碳原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是（ ）
A B C D
8. 下面是s能级p能级的原子轨道图，试回答问题：
⑴s电子的原子轨道呈 形，每个s能级有 个原子轨道；p电子的原子轨道呈 形，每个p能级有 个原子轨道。
⑵s电子原子轨道、p电子原子轨道的半径与什么因素有关？是什么关系？
9. 以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况。试判断，哪些违反了泡利不相容原理，哪些违反了洪特规则。
(1) (2) (3)
(4) (5) (6)
违反泡利不相容原理的有 ，违反洪特规则的有 。
第二课时
【学习目标】
1.了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布
2.能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布
3.知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理
4.知道原子的基态和激发态的涵义
5.初步知道原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱，了解其简单应用
【学习过程】
【课前预习】
1.现在物质结构理论原理证实，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，处于最低状态能量的原子叫做 原子。
2.基态原子的核外电子排布要遵循的原则是 、 、 。
3.不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的原子的 ，总称原子光谱。
【知识梳理】
三、构造原理
电子所排的能级顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s……
元素原子的电子排布：（1—36号） 见 p 6
请根据构造原理，写出下列元素基态原子的电子排布式：
（1）N ???????????????????????。
（2）Ne ??????????????????????。
（3）S ???????????????????????。
（4）Ca ??????????????????????。
（5）29Cu ?????????????????????。
（6）32Ge ?????????????????????。
四、能量最低原理、基态、激发态、光谱
【思考】在日常生活中，我们看到许多可见光如灯光、霓虹灯光、激光、焰火与原子结构有什么关系呢？
提出问题：这些光现象是怎样产生的?
问题探究：从原子中电子能量变化的角度去认识光产生的原因。（联系原子的电子排布所遵循的构造原理，理解原子基态、激发态与电子跃迁等概念，并利用这些概念解释光谱产生的原因。）
【典题解悟】
例1. 为揭示原子光谱是线状光谱这一事实，玻尔提出了核外电子的分层排布理论。下列
说法中，不符合这一理论的是（ ）
A.电子绕核运动具有特定的半径和能量
B.电子在特定半径的轨道上运动时不辐射能量
C.电子跃迁时，会吸收或放出特定的能量
D.揭示了氢原子光谱存在多条谱线
解析：D选项的内容无法用玻尔理论解释。要解释氢原子光谱的多重谱线，需用量子力学所建立的四个量子数来描述核外电子的动动状态。
答案：D
例2. 某基态原子第四电子层只有2个电子，该原子的第三电子层电子数可能有（ ）
A.8 B.18 C.8～18 D.18～32
【当堂检测】
1．已知锰的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的基态锰原子核外电子的电子排布图，其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是 （ ）
A B C D
2．若某基态原子的外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是 （ ）
A．该元素基态原子中共有3个电子 B．该元素原子核外有5个电子层
C．该元素原子最外层共有3个电子 D．该元素原子M能层共有8个电子
3.同一原子的基态和激发态相比较 （ ）
A.基态时的能量比激发态时高 B.基态时比较稳定
C.基态时的能量比激发态时低 D.激发态时比较稳定
4.生活中的下列现象与原子核外电子发生跃迁有关的是（ ）
A.钢铁长期使用后生锈B.节日里燃放的焰火C.金属导线可以导电D.夜空中的激光
5.当碳原子的核外电子排布由 转变为 时，下列说法正确的是
A．碳原子由基态变为激发态 B．碳原子由激发态变为基态
C．碳原子要从外界环境中吸收能量 D．碳原子要向外界环境释放能量
6. 若某基态原子的外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是
A．该元素基态原子中共有3个电子 B．该元素原子核外有5个电子层
C．该元素原子最外层共有3个电子 D．该元素原子M能层共有8个电子
7. 某元素的激发态原子的电子排布式为1s2s2p3s3p4s，则该元素基态原子的电子排布式为 ；元素符合为 。
8．下图是N、O、F三种元素基态原子电子排布的轨道表示式（如有需要，可以利用本练习中出现过的信息）。试回答下列问题：
⑴N、O、F形成氢化物的分子组成，与上述基态原子内的电子排布有什么关系？
⑵画出C原子基态原子电子排布的轨道表示式。
⑶根据你发现的规律，对基态C原子形成CH4分子的微观过程提出合理的猜想。
