1．(2011年广州质检)据科学家预测，月球土壤中吸附着数百万吨的He，每百吨He核聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量。下列关于He的说法正确的是( )
A.He原子核内含有2个中子
B.He原子核内含有3个质子
C.He基态原子的电子排布图为
D.He和He是两种不同的核素
解析：选D。He原子核内含有1个中子、2个质子，其基态原子的电子排布图为，C项违背了泡利原理，A、B、C项错误；He和He是质子数相同而中子数不同的两种核素，D项正确。
2．(2011年北京东城高二检测)下列说法中正确的是( )
A．1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布
B．3p2表示3p能级有两个轨道
C．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小
D．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多
解析：选A。A项中，1个2s电子被激发到2p能级上，表示的是激发态原子；B项中3p2表示3p能级上填充了2个电子；C项中，同一原子中电子层数越大，能量也就越高，离核越远，故1s、2s、3s电子的能量逐渐升高；在同一能级中，其轨道数是一定的，而不论它在哪一能层中。
3．观察1s轨道电子云示意图，判断下列说法正确的是( )
A．一个小黑点表示1个自由运动的电子
B．1s轨道的电子云形状为圆形的面
C．电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转
D．1s轨道电子云的点的疏密表示电子在某一位置出现机会的多少
解析：选D。尽管人们不能确定某一时刻原子中电子的精确位置，但能够统计出电子在什么地方出现的概率大，在什么地方出现的概率小。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概率的大小。点密集的地方，表示电子在那里出现的概率大；点稀疏的地方，表示电子在那里出现的概率小。由图可知，处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分布呈球形对称，而且电子在原子核附近出现的概率最大，离核越远，出现的概率越小。图中的小黑点不表示电子，而表示电子曾经出现过的位置。
4．下列电子排布式中表示基态原子电子排布的是( )
A．1s22s22p63s13p3
B．1s22s22p63s23p63d104s14p1
C．1s22s22p63s23p63d24s1
D．1s22s22p63s23p63d104s24p1
解析：选D。本题考查了构造原理和能量最低原理。
5．(2011年盐城高二检测)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
解析：选B。根据构造原理和原子核外电子排布规则，外围电子排布为4d15s2，则该元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，故该原子共有39个电子，5个电子层，其中最外层有2个电子，M能层共有18个电子，B项正确。
6．当镁原子由1s22s22p63s2―→1s22s22p63p2时，以下认识正确的是( )
A．镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量
B．镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量
C．转化后位于p能级上的两个电子处于同一轨道，且自旋方向相同
D．转化后镁原子与硅原子电子层结构相同，化学性质相似
解析：选A。镁原子要从外界吸收能量才能由1s22s22p63s2(基态)变为1s22s22p63p2(激发态)，A正确，B错；转化后位于p能级上的两个电子处于不同轨道，且自旋方向相同，C错；硅原子有14个电子，处于激发态的镁原子的电子数为12个，D错。
7．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．ns2和ns2np4 B．ns1和ns2np4
C．ns2和ns2np5 D．ns1和ns2
解析：选C。本题考查了原子结构与元素化合价的相互关系。由于AB2为离子化合物，故A显＋2价。又由于A和B均为主族元素，所以A为ⅡA族元素，最外层有2个电子，电子排布为ns2；B为ⅦA族元素，原子最外层有7个电子，电子排布为ns2np5。
8．下面是从某中学化学教材中摘录的内容，其中表述得不够科学严密的是( )
A．有电子转移(得失或偏移)的化学反应都是氧化还原反应
B．与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大
C．电子是在原子核外距核由近及远、能量由低到高的不同电子层上分层排布的
D．氢原子电子云图中小黑点表示电子的运动轨迹
解析：选D。电子云是用小黑点的疏密表示电子出现的概率的大小而不表示电子的运动轨迹。
9．下列原子中未成对电子数最多的是( )
A．C B．O
C．N D．Cl
解析：选C。各原子的电子排布图为：
碳有2个未成对电子，氧有2个未成对电子，氮有3个未成对电子，氯有1个未成对电子。
10．已知元素X、Y的核电荷数小于31，且能形成XY2型的化合物。回答下列问题：
(1)若X、Y均为非金属元素，写出你所知道的XY2型的化学式：________、________、________、________等。
(2)若X原子的最外层电子排布为3d104s2，Y可能是________元素或________元素(写元素符号)。
解析：(1)元素X、Y均为非金属元素，且核电荷数小于31，则X、Y为前三周期非金属元素，形成的XY2型化合物有CO2、SO2、SiO2、CS2、NO2等。
(2)X原子的最外层电子排布为3d104s2，则其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，则X为Zn，表现＋2价，则Y应表现－1价，在核电荷数小于31的元素中有F、Cl两种元素。
答案：(1)CO2 SO2 SiO2 CS2(答案合理即可)
(2)F Cl
11．(2009年高考宁夏改编题)已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：
(1)X元素原子基态时的电子排布式为____________，该元素的符号为____________；
(2)Y元素原子的价层电子的电子排布图为________，该元素的名称是____________；
(3)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是_____________________________________________________。
解析：本题考查核外电子排布、分子结构、元素周期律、氢键及氧化还原反应方程式的书写。X原子的4p轨道上有3个电子，可知X为As，原子序数为33，Y原子的2p轨道有2个未成对电子，则Y为1s22s22p2(碳元素)或1s22s22p4(氧元素)，若Y为碳元素，碳元素原子序数为6，则Z元素原子序数为3，是锂元素，锂元素不能形成负一价离子，所以Y为氧元素，原子序数为8，Z为氢元素，氢元素可形成负一价离子；As2O3与Zn、H2SO4反应生成ZnSO4、H2O和AsH3，由电子守恒或原子守恒均可配平反应的化学方程式。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3 As
(2)
(3)As2O3＋6Zn＋6H2SO4===2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O
12．A、B、C、D、E代表5种元素。请填空：
(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为__________。
(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为________________，C的元素符号为______________。
(3)D元素的正三价离子的3d亚层为半充满，D的元素符号为______________，其基态原子的电子排布式为____________________。
(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为____________________________。
解析：由A元素基态原子的次外层有2个电子，说明次外层是K层，则共有2层，最外层有3个未成对电子，所以最外层电子排布为2s22p3，因此是氮元素，符号是N。氩是18号元素，故B为17号元素Cl，C为19号元素K。D元素的正三价离子的3d亚层为半充满，则D元素的正三价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，电子总数为23，故D原子的电子总数为26，因此 D是铁元素，符号为Fe，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。E元素核外电子数为2＋8＋18＋1＝29，故E是铜元素，符号为Cu，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。
答案：(1)N (2)Cl K
(3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
(4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(共38张PPT)
第一节 原子结构
课前预习学案
目标定位
1．了解原子核外电子的运动状态。
2．了解原子核外电子每一个能层(即电子层)最多容纳电子数与能层序数(n)间的关系；了解能级与能层间的关系。
3．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，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。
4．知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，并了解其简单的应用。
基础梳理
一、开天辟地——原子的诞生
1．原子的诞生
氢
氦
锂
88.6%
99.7%
1%
二、能层与能级
1．能层
(1)分类依据
根据多电子原子的核外电子的_________，将核外电子分成不同的能层。
(2)能层的表示方法及各能层最多容纳的电子数如下：
能层 一 二 三 四 五 六 七 ……
符号 K L M N O P Q ……
最多
电子数 各能层最多容纳的电子数为_____
2n2
能量差异
2.能级
(1)分类依据
根据多电子原子中同一能层电子_____的不同，将它们分成不同的能级。
(2)能级的表示方法及各能级最多容纳的电子数如下：
能层 K L M N ……
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f ……
最多
电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 ……
能量
思考感悟
1.(1)多电子原子中，电子的运动区域与其能量的高低之间有何关系？
(2)能级数与能层序数有何关系？
提示：(1)多电子原子中，通常能量较低的电子在离核较近的区域运动，而能量较高的电子在离核较远的区域运动。
(2)任一能层，能级数＝能层序数。
三、构造原理
1．构造原理
随着原子_________的递增，绝大多数元素的原子核外电子的排布将遵循以下排布顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、__、4p、5s、__、5p、6s、 __、 __、6p、7s……
如图：
核电荷数
3d
4d
4f
5d
思考感悟
2.构造原理中的排布顺序，其实质是什么？
提示：其实质是电子填充过程中各能级的能量高低顺序。
2．应用
可根据元素的_________ ，写出元素基态原子的核外___________ 。
如N、Al的电子排布式分别为：
N _________
Al ______________或[Ne]3s23p1
原子序数
电子排布式
1s22s22p3
1s22s22p63s23p1
四、基态与激发态、光谱
1．基态原子与激发态原子
(1)基态原子：处于_________的原子。
(2)激发态原子：基态原子的电子_____能量后，电子会跃迁到_____能级，变为激发态原子。
(3)基态、激发态相互转化与能量转化的关系
基态原子 激发态原子
最低能量
吸收
较高
2．光谱与光谱分析
(1)光谱形成原因
不同元素的原子发生_____时会吸收或释放不同的光。
(2)光谱分类
根据光是被吸收或释放，可将光谱分为_________和_________ 。
(3)光谱分析
在现代化学中，利用_________上的特征谱线来鉴定元素的分析方法。
跃迁
吸收光谱
发射光谱
原子光谱
五、电子云与原子轨道
1．电子云
(1)概念及使用
一定时间间隔内电子在原子核外出现_____的分布图。
电子云图不易绘制，使用时经常是绘制电子云轮廓图,以表示电子云轮廓的形状。
(2)电子云轮廓图的形状及取向
s电子云轮廓的形状是球形，p电子云轮廓的形状是哑铃形，且每个p能级都有3个相互垂直的电子云。
概率
思考感悟
3.电子云图中的小黑点密度的大小是否表示电子的多少？
提示：不是。电子云图中的一个小黑点并不代表一个电子，而是表示电子在此位置出现过一次，小黑点密度的大小，表示在一定时间内电子出现的概率的大小。
2．原子轨道
(1)定义：电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。
(2)数目
ns能级各有__个轨道，np能级各有__个轨道，nd能级各有__个轨道，nf能级各有__个轨道。
3．基态原子的核外电子排布规则
(1)能量最低原理
原子核外电子的排布遵循构造原理，按轨道能量_____
____，依次排列，使整个原子的能量处于_____状态。
1
3
5
7
由低
到高
最低
(2)泡利原理
在一个原子轨道里，最多只能容纳__个电子，而且它们的_________相反，用“↓↑”表示。
(3)洪特规则
当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且_________相同。
4．用电子排布图表示原子核外电子排布
如：氧原子电子排布图
2
自旋状态
自旋状态
课堂互动探究
要点一
能层与能级的组成及能量关系
1．不同能层的能级组成
任一能层的能级总是从s能级开始，能层的能级数等于该能层的序数：第一能层只有1个能级(1s)，第二能层有2个能级(2s和2p)，第三能层有3个能级(3s,3p和3d)，依次类推。
2．不同能层中各能级之间的能量大小关系
(1)不同能层中同一能级，能层序数越大能量越高。
例如：1s＜2s＜3s……，2p＜3p＜4p……。
(2)同一能层中，各能级之间的能量大小关系是s＜p＜d＜f……。
例如：第四能层中4s＜4p＜4d＜4f。
(3)能层和能级都相同的各原子轨道的能量相等。
例如：2px＝2py＝2pz。
3．各能层、能级所容纳电子数及能量关系
能层 一 二 三 四 五
符号 K L M N O
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p……
最多电
子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6……
电子离
核远近 近―→远
电子能
量高低 低―→高
【特别提醒】
决定电子能量高低的因素有：①能层,能级符号相同时,能层数越高，电子能量越高；②能级，在同一能层的不同能级中，s、p、d、f能级能量依次升高；③在多电子原子中会发生能级交错现象。
例1
(2011年嘉兴质检)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E(nl)表示某能级的能量，以下各式中正确的是( )
A．E(5s)＞E(4f)＞E(4s)＞E(3d)
B．E(3d)＞E(4s)＞E(3p)＞E(3s)
C．E(4s)＜E(3s)＜E(2s)＜E(1s)
D．E(5s)＞E(4s)＞E(4f)＞E(3d)
【解析】 根据构造原理，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D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，能层序数越大，能量越高，C项的正确顺序为E(4s)＞E(3s)＞E(2s)＞E(1s)。
【答案】 B
1．下列叙述正确的是( )
A．能级就是电子层
B．每个能层最多可容纳的电子数是2n2
C．同一能层中的不同能级的能量高低相同
D．不同能层中的s能级的能量高低相同
跟踪训练
解析：选B。能层是电子层，能级是同一电子层中不同能量的电子所占据的分层，可称为电子亚层。同一能层中的不同能级的能量高低的顺序是：E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)……；不同能层能级符号相同，n越大，能量越高，如E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)……
2．下列关于多电子原子核外电子排布的说法正确的是
( )
A．各能层含有的能级数等于能层序数减1
B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
C．各能层所含有的电子数一定是该能层序数平方的2倍
D．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7
解析：选D。各能层中所含有的能级数等于其能层序数,
A项错误；当为第一能层时，只含s能级，第二能层只含s、p能级，B项错误；每个能层最多能填充该能层序数平方的2倍个电子，但不一定含有这些电子。
要点二
基态原子的核外电子的排布
②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示。例如：K：[Ar]4s1。
(2)电子排布图
每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。如第二周期元素基态原子的电子排布如下图所示：
例2
核外电子总数为5不可能，最外层电子数为2，核外电子总数为10不可能，同理，可讨论，只有最外层电子数为7，核外电子总数为35时合理，其电子排布式也是1s22s22p63s23p63d104s24p5，二者是同种元素的原子。D中2p能级有一个未成对电子，可以是2p1，也可以是2p5，因此二者不一定属于同种元素的原子，D选项不符合题意。
【答案】 B
【规律方法】 1～36号元素核外电子排布的特殊性：
(1)最外层只有1个未成对电子的元素：ⅠA族(ns1：H、Li、Na、K)，ⅢA族(ns2np1：B、Al、Ga)，ⅦA族(ns2np5：F、Cl、Br)及Cr(3d54s1)、Cu(3d104s1)；最外层有2个未成对电子的元素：ⅣA族(ns2np2：C、Si、Ge)，ⅥA族(ns2np4：O、S、Se)；最外层有3个未成对电子的元素：ⅤA族(ns2np3：N、P、As)。
(2)核外电子排布中，未成对电子数最多的元素：Cr(3d54s1，共有6个未成对电子)。
3．下列元素原子的电子排布式各违背了哪一规律？
(1)6C 1s22s22p
(2)21Sc 1s22s22p63s23p63d3
(3)22Ti 1s22s22p63s23p10
解析：(1)对于碳原子来说，2p有3个能量相同的原子轨道，最后2个电子应该以自旋方向相同的方式分布在两个不同的2p轨道上，违反了洪特规则。
跟踪训练
(2)根据轨道能量高低顺序可知：E4s(3)对于22Ti来说，3p共有3个轨道，最多可以排6个电子，如果排10个电子，则违反了泡利原理。
答案：(1)洪特规则 (2)能量最低原理 (3)泡利原理
4．(2011年常州高二质检)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轨道表示式(即电子排布图)，其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是( )
解析：选D。根据洪特规则，电子排布在同一能级的不同轨道上时优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同，A项中未单独占据一个轨道，C项中虽单独占据一个轨道但自旋方向不相同。根据泡利原理，1个原子轨道最多可容纳2个电子且自旋方向相反，选项B中的s轨道的自旋方向相同。
课后达标训练
