（人教版选修2）1.1.2《核外电子排布
光谱
电子云》课时训练试题
（时间：40分钟
满分：100分）
一、单项选择题：本题包括12小题，每小题5分，共60分。
1．某基态原子的第五电子层上只有2个电子，则该原子的第四电子层的电子数可能为( )
A．32
B．0～8
C．13
D．19
【答案】
C
【解析】
某基态原子第五电子层上只有2个电子，根据构造原理可知，其4s和4p能级一定是充满的，而4d能级上的电子数可以是0、1、2、5、10，所以该原子的第四电子层的电子数为8、9、10、13或18。
2.22Na是制造核弹的主要原料之一,下列关于基态22Na的说法正确的是( )
A.电子排布式为
+22
B.原子结构示意图为
+22
C.电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2
D.价电子排布式为3s1
【答案】
D
【解析】
22Na的基态原子中有11个电子,其电子排布式为1s22s22p63s1,原子结构示意图为
+11,因此A、B、C三项错误,D项正确。
3．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式
B．元素的发射光谱一般是亮背景、暗线
C．基态原子的电子只能从1s跃迁到2s
D．同一原子能层越高，s电子云半径越小
【答案】
A
【解析】
1s22s12p1为激发态的电子排布式，根据能量最低原理，其基态的电子排布式应为1s22s2，A正确；发射光谱是原子自身发光产生的光谱，所以是暗背景、明线，B错误；基态原子的电子可以从1s跃迁到2s、2p等，C错误；同一原子能层越高，s电子云半径越大，D错误。
4.下列各组中的X和Y两种原子,化学性质一定相似的是( )
A.X原子和Y原子最外层都只有一个电子
B.X原子的核外电子排布为1s2,Y原子的核外电子排布为1s22s2
C.X原子2p能级上有3个电子,Y原子的3p能级上有3个电子
D.X原子核外M层上仅有两个电子,Y原子核外N层上仅有两个电子
【答案】
C
【解析】
最外层只有一个电子的原子可能是H或碱金属或Cu等过渡金属,A项错误;2p、3p能级均为3个电子,说明内层能级已经全部排满,X和Y原子分别为N和P,性质相似,C项正确;根据能级交错,N层排2个电子说明4s能级已排满,但3d能级未必排满,所以可能是Ca或电子排布为[Ar]3d14s2~[Ar]3d104s2的元素,D项错误。
5．下列电子排布式是基态原子的电子排布式的是( )
A．1s12s1
B．1s22s12p1
C．1s22s22p63s2
D．1s12s12p63p1
【答案】
C
【解析】
根据构造原理，基态原子的核外电子的排布总是优先占据能量低的能级，填满后再逐一填充能量高的能级。低能量的能级没填满就填高能量的能级的原子处于激发态。A项，1s12s1为激发态；B项1s22s12p1为激发态；D项1s12s12p63p1为激发态；只有C项处于基态。
6．下列电子排布式中，原子处于激发态的是( )
A．1s22s22p4
B．1s22s22p43s1
C．1s22s22p63s23p63d54s1
D．1s22s22p63s23p6
【答案】
B
【解析】
原子处于激发态时，低能量的轨道未填满就进入高能量的轨道。
7.下列关于同一原子中的基态和激发态说法中,正确的是( )
A.基态时的能量比激发态时高
B.激发态时比较稳定
C.由基态转化为激发态过程中吸收能量
D.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
【答案】
C
【解析】
激发态时能量较高,较不稳定,A、B不正确。电子从较低能量的基态跃迁到较高能量的激发态时,也会产生原子光谱,D不正确。
8．主族元素原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素原子得到电子填充在最外层形成阴离子。下列各原子或离子的电子排布式错误的是( )
A．Ca2＋ 1s22s22p63s23p6
B．O2－ 1s22s23p4
C．Fe 1s22s22p63s23p63d64s2
D．Fe2＋ 1s22s22p63s23p63d6
【答案】 B
【解析】 氧原子的电子排布式为1s22s22p4，因此O2－的电子排布式为1s22s22p6，则B错。原子失去电子形成离子时，应先失去最外层上的电子。Fe的电子式为：1s22s22p63s23p63d64s2，铁元素生成Fe2＋时，应先失去4s上的电子，故Fe2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。故选B。
9．下列有关电子运动状态及电子云的叙述正确的是( )
A．电子的运动速率特别快，运动范围特别小，不可能同时准确地测定其位置和速度
B．电子云直观地表示了核外电子的数目
C．1s电子的电子云轮廓图是一个球形，表示在这个球以外，电子出现的概率为零
D．电子云是电子绕核运动形成的一团带负电荷的云雾
【答案】
A
【解析】
电子的运动速率特别快，运动范围特别小，不可能同时准确地测定其位置和速度。为了形象地表示电子在原子核外空间的运动状况，人们常在电子云轮廓图中用小黑点的疏密程度来表示电子在原子核外出现的概率密度：小黑点密集的地方，表示电子出现的概率大；小黑点稀疏的地方，表示电子出现的概率小。在1s电子的球形电子云以外，电子出现的概率很小但不为零。
10.下面说法中正确的是
( )
A.电子云图中的小黑点密度大,说明该原子核外空间电子数目越多
B.某基态原子外围电子排布中最高能级的符号为3f
C.3d3表示3d能级上有3个轨道
D.ns能级的原子轨道图可表示为
【答案】
D
【解析】
电子云图中的小黑点密度大,说明该原子核外空间电子出现的机会多,A错误;第三能层具有的能级只有s、p、d三种,B错误;3d3表示3d能级上有3个电子,C错误;ns能级的电子云是球形对称的,原子轨道图可表示为,D正确。
11．科学研究证明：核外电子的能量不仅与电子所处的能层、能级有关，还与核外电子的数目及核电荷数有关。氩原子与硫离子的核外电子排布相同，都是1s22s22p63s23p6。下列说法正确的是( )
A．两粒子的1s能级上电子的能量相同
B．两粒子的3p能级上电子离核的距离相同
C．两粒子的电子发生跃迁时，产生的光谱不同
D．两粒子都达8电子稳定结构，化学性质相同
【答案】
C
【解析】
氩原子与硫离子的核外电子排布虽然相同，但核内质子数(即核电荷数)不同。电子层数相同时，核电荷数越大，原子半径越小，对应相同能级上的电子的能量和距离原子核的距离是不同的，其对应的化学性质也不同，如S2－虽然达到了稳定结构，但具有较强的还原性，和Ar的性质不同。
12.下列叙述正确的是( )
A.可能存在核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s24p1的原子
B.在氢原子的基态电子的概率分布图中,小黑点的疏密程度表示电子在该区空间出现概率的大小
C.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,而且自旋状态相反
D.1个原子轨道里最多只能容纳2个电子,而且自旋状态相同
【答案】
B
【解析】
A中原子的核外电子排布式应该为1s22s22p63s23p63d14s2;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,而且自旋状态相同,而一个原子轨道里最多只能容纳2个电子,而且自旋状态相反,所以C、D错误。
二、非选择题：本体包括4小题，共40分。
13．（8分）按照下列元素基态原子的电子排布特征判断元素，并回答问题：
A的原子中只含1个电子；B的原子3p能级上得到1个电子后不能再容纳电子；C的原子的2p能级上只有4个电子；D的原子第三能层上有8个电子，第四能层上只有1个电子；E原子的价电子排布为3s23p6。
(1)写出由A、B、C、D中的三种元素组成化合物的化学式：_________________________
________________________(至少写4个)。
(2)写出E的元素符号：________________，要证明太阳上是否含有E元素，可采用的方法是________________________________。
【答案】
(1)KOH、KClO、KClO3、KClO4、HClO、HClO3、HClO4等(至少写4个，合理即可)
(2)Ar 光谱分析
【解析】
由题意可以分别写出五种元素的电子排布式：
A．1s1；B.1s22s22p63s23p5；C.1s22s22p4；
D．1s22s22p63s23p64s1；E.1s22s22p63s23p6。
所以五种元素分别为H、Cl、O、K、Ar。
14．（8分）有几种元素的粒子核外电子排布式均为1s22s22p63s23p6，其中：
(1)某电中性微粒一般不和其他元素的原子反应，这种微粒的符号是________。
(2)某微粒的盐溶液，能使溴水褪色，并出现浑浊，这种微粒的符号是________。
(3)某微粒氧化性很弱，但得到电子后还原性很强，且这种原子有一个单电子，这种微粒的符号是________。
(4)某微粒还原性虽弱，但失去电子后氧化性强，且这种元素的原子得到一个电子即达稳定结构，这种微粒的符号是________。
【答案】
(1)Ar (2)S2－ (3)K＋ (4)Cl－
【解析】
由电子排布式可知微粒的电子数为18。
(1)若为电中性微粒，一般不和其他元素的原子反应，则为零族元素的原子，应为Ar。
(2)使溴水褪色，出现浑浊，说明该微粒具有还原性，被溴水氧化为固体，结合电子数可确定其为S2－。
(3)其原子有一个单电子，说明其原子失去1个电子变为18e－的离子，故为K＋。
(4)18e－微粒失去电子后氧化性强，说明其对应单质为活泼非金属，且得1个电子形成18e－微粒，则为Cl－。
15.（10分）有A、B、C、D、E五种元素,其核电荷数按A、B、C、D、E依次增大,A元素原子的最外层电子数为次外层电子数的两倍,C是地壳中含量最多的元素,C、D原子的最外层电子数相等且两者核电荷数之和为24,E的核电荷数比D多一个。
(1)推断A、B、C、D、E各是什么元素。
(2)写出它们的最外层电子的电子排布式。
【答案】
(1)A是碳元素、B是氮元素、C是氧元素、D是硫元素、E是氯元素。
(2)A:2s22p2;
B:2s22p3;
C:2s22p4;
D:3s23p4;
E:3s23p5。
【解析】
A元素原子最外层电子数为次外层的2倍,因此其核外电子排布式为1s22s22p2,为碳元素,由C是地壳中含量最多的元素,C与D最外层电子数相等且两者核电荷数之和为24,C核电荷数小于D,则列方程组可得ZC=8,ZD=16,因此C元素为O,D元素为S,B的核电荷数处于A与C之间,因此B为N,E的核电荷数比D多一个,因此E元素为Cl。它们的最外层电子排布分别为A:2s22p2;B:2s22p3;C:2s22p4;D:3s23p4;E:3s23p5。
16.（14分）现有aA、bB、cC、dD、eE五种短周期元素,A、B、C、D都是生命体不可缺少的重要元素。已知它们的原子序数有如下关系:a+b=c,a+c=d,b+c=e,B、D都有同素异形体。人类已知的化合物中,有一类化合物的种类已超过三千万,这类化合物中一般都含有A、B两种元素。E是一种生活中常用的金属。根据以上信息,回答下列有关问题:
(1)写出下列元素的名称:B________,E________。?
(2)写出E元素原子的电子排布式:_________________________。
(3)写出由上述五种元素中的四种元素组成的离子化合物的化学式(写出两种即可)___________________、________________。
(4)E用于焊接钢轨时的化学方程式为_____________________。
(5)A单质与C单质的化合反应是化学工业中的一个重要的反应,写出该反应的化学方程式:____________________________________________。?
【答案】
(1)碳 铝 (2)1s22s22p63s23p1
(3)NH4HCO3 (NH4)2CO3
(4)
2Al+Fe2O32Fe+Al2O3或8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3
(5)N2+3H22NH3
【解析】
短周期元素中有同素异形体的元素一般是C、O、P,超过三千万的物质是有机物,一般含C、H两元素。E是一种生活中常用的金属,应是铝。所以A是氢,B是碳,C是氮,D是氧,E是铝。第一章
《原子结构与性质》导学案
第一节
原子结构
（第二课时
核外电子排布
光谱
电子云）
【学习目标】1.通过思考交流、书写训练，熟记基态原子及常见离子核外电子在原子轨道上的排列顺序，能熟练画出1～36号元素基态原子及常见离子的核外电子排布式、价电子排布式、简化的电子排布式等。
2．通过阅读教材，讨论交流，知道核外电子排布应遵循能量最低原理，理解基态、激发态和光谱间的关系，初步知道原子核外电子的跃迁、吸收和发射光谱，了解其简单应用。
【学习重点】基态原子核外电子排布
电子云概念
【学习难点】电子排布式的书写
电子云的理解
【自主学习】
旧知回顾：1.根据已有知识完成下表：
能级
最多容纳电子数
原子轨道数
二者关系
ns
2
1
如：2=1×2
np
6
3
6=3×2
nd
10
5
10=5×2
nf
14
7
14=7×2
规律
各能级中最多容纳的电子数是原子轨道数的
2
倍；每个原子轨道最多能容纳
2
个电子。
2.钾和铁原子电子排布式分别为：K：1s22s22p63s23p64s1，Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
。
新知预习：1.S电子的电子云轮廓图的形状是
球形，P电子的电子云轮廓图的形状是
哑铃状（或纺锤形）
。s电子原子轨道、p电子原子轨道的半径与
能层
有关，其关系是
能层越高半径越大
。
2．原子光谱可分为
吸收
光谱和
发射
光谱，
发射
光谱是暗色背景的明亮谱线，
吸收
光谱则是明亮背景的暗色谱线，两者谱线一一对应。
【同步学习】
情景导入：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，你知道这些光现象是如何产生的吗？与原子结构有什么关系呢？
活动一、核外电子排布规律
1．讨论交流：（1）什么叫原子的外围电子排布式？如何书写？请举例说明。
【温馨提示】由于原子的内层电子不参与化学反应，只有最外层电子发生变化，故描述原子核外电子排布时，省去内层电子，仅写出可能参与反应的外围电子层的排布，即得到元素原子的外围电子排布式。例如，周期表中所表示的Fe：3d64s2；S：3s23p4。
（2）根据教材P7“思考与交流”，思考什么叫简化电子排布式？请举例说明？
【温馨提示】为了方便，常把内层已达稀有气体电子层结构的部分用稀有气体符号加括号表示。
如K：，所以原子的电子排布式可表示为：[Ar]4s1，又如Na：[Ne]3s1，Fe：[Ar]3d64s2。
2.问题探究：（1）如何利用图示记忆原子核外电子排布？
【温馨提示】自左往右、自下而上，依次填充。
（2）如何正确书写电子排布式？书写电子排布式时要注意哪些特殊情况？
【温馨提示】①通常书写电子排布式的方法：先按能量最低原理从低到高排列，然后将同一层的电子移到一起。如：
26Fe：先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一层的排到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。简化为[Ar]3d64s2。
②简易电子排布式的书写方法：为了方便，常把内层已达到稀有气体的电子层结构的部分写成“原子实”，用稀有气体符号外加方括号来表示。如K：1s22s22p63s23p64s1，其中1s22s22p63s23p6看做[Ar]“原子实”，故K的电子层结构可表示为[Ar]4s1，其中[Ar]代表Ar的核外电子排布结构，即1s22s22p63s23p6。
③特殊原子的核外电子排布式的书写方法：当p、d、f原子轨道处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。如：
24Cr：先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d4，因3d5为半充满时稳定，因此需要将4s的一个电子调整到3d，得1s22s22p63s23p64s13d5。再将同一层的排到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1(3d5、4s1均为半充满稳定)。
29Cu：先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d9，因3d10为全充满时稳定，因此需要将4s的一个电子调整到3d，得1s22s22p63s23p64s13d10(3d10为全充满稳定，4s1为半充满稳定)。再将同一层的排到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。
④电子排布式的书写顺序与电子排布顺序有所不同，电子进入能层的顺序是按构造原理中能级的能量递增的顺序，而电子排布式的书写则按能级的顺序，能层中的能级按s、p、d、f能量递增的顺序排布。
（3）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？
【温馨提示】Cu：3d104s1 Ag：4d105s1 Au：5d106s1
根据构造原理Cu、Ag、Au的外围电子排布为：
Cu：3d94s2 Ag：4d95s2 Au：5d96s2。所以它们电子层排布不符合构造原理。
合理解释：以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的两倍！而量子力学的理论指出，在等价轨道上(同一能级)的电子排布全充满、半充满和全空状态具有较低的能量和较大的稳定性。
相对稳定的状态
（4）用构造原理如何解释核外电子排布规律？
【温馨提示】根据构造原理，当出现d轨道时，End>E(n＋1)s，这样n≥3，np充满时(共3个轨道，最多容纳6个电子)，多余电子不是填入nd轨道中，而是首先形成新电子层，填入(n＋1)s轨道中，因此最外层电子数不可能超过8个。
同理，若最外层是第n层，次外层就是第(n－1)层。根据构造原理E(n－1)f>E(n＋1)s>Enp>E(n－1)d，在第(n＋1)层出现前，次外层只有(n－1)s、(n－1)p、(n－1)d上有电子，共9个轨道，最多可容纳18个电子。因此，次外层电子数不超过18个，例如当原子最外层是第五层时，次外层就是第四层，由于E4f>E6s>E5p>E4d，在第六层出现前，次外层(第四层)只在4s、4p、4d共9个轨道上有电子，最多可容纳18个电子。
【对应训练】1.下列各原子或离子的电子排布式错误的是( )
A．Na＋ 1s22s22p6
B．F 1s22s22p5
C．Cl－ 1s22s22p63s23p5
D．Ar 1s22s22p63s23p6
【答案】 C
【解析】 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2个电子，p能级有3个轨道，最多可容纳6个电子，电子总是从能量低的电子层或原子轨道开始排列，Cl－应是Cl原子得到一个电子形成的稳定结构，所以Cl－的电子排布式应为1s22s22p63s23p6。
2．应用构造原理，完成下表：
原(离)子
电子排布式
简化的电子排布式
外围电子排布式
7N
1s22s22p3
[He]2s22p3
2s22p3
20Ca
1s22s22p63s23p64s2
[Ar]4s2
4s2
30Zn
1s22s22p63s23p63d104s2
[Ar]3d104s2
3d104s2
34Se
1s22s22p63s23p63d104s24p4
[Ar]3d104s24p4
4s24p4
26Fe2＋
1s22s22p63s23p63d6
[Ar]3d6
3d6
活动二、能量最低原理
1．阅读思考：阅读教材P7内容，回答什么是能量最低原理？
【温馨提示】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。即在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。
2．讨论交流：（1）什么是基态与激发态原子？其能量有何特点？
【温馨提示】(1)基态：最低能量状态。处于最低能量状态的原子称为基态原子。
(2)激发态：较高能量状态(相对基态而言)。当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。
(3)基态原子、激发态原子相互转化时与能量的关系：
（2）什么是原子光谱？在日常生活中有哪些应用？
【温馨提示】①“光谱”一词最早是由伟大的物理学家牛顿提出的。不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放出不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，这些光谱统称为原子光谱。如灯光、激光、焰火等。如教材图1-9用光谱仪测定氢的发射光谱：。
②光谱分析及其应用：在现代化学中利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。在历史上，有许多种元素都是通过光谱分析来发现的，如在1859年德国科学家本生和基尔霍夫发明了光谱仪，摄取了当时已知元素的光谱图。1861年基尔霍夫利用光谱分析的方法发现了铷元素。再如稀有气体氦的原意是“太阳元素”，是1868年分析太阳光谱时发现的，最初人们以为它只存在于太阳，后来才在地球上发现。如教材P8页锂、氦、汞的发射光谱和吸收光谱：
③基态、激发态与光谱的联系：例如，电子可以从1s跃迁到2s、2p……相反，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量。光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。
3.问题探究：任何元素的原子从基态到激发态都要吸收能量，从激发态到基态都要放出能量。为什么具有焰色反应现象的元素大多为金属而不是所有元素都有焰色反应？
【温馨提示】焰色反应是某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特殊颜色的反应，是物理变化。因金属受热时更容易发生电子的跃迁，由基态变成不稳定的激发态，再由激发态变回基态以光的形式释放能量，产生焰色反应。元素的原子从激发态到基态要放出能量，发出的电磁波的频率各不相同，只有在可见光范围的才会有焰色反应现象。
【对应训练】1．核外电子的能量不仅与电子所处的能层、能级有关，还与核外电子的数目及核电荷数有关。氩原子与硫离子的核外电子排布相同，都是1s22s22p63s23p6。下列说法正确的是( )
A．两粒子的1s能级上电子的能量相同
B．两粒子的3p能级上的电子离核的距离相同
C．两粒子的电子发生跃迁时，产生的光谱不同
D．两粒子都达8电子稳定结构，化学性质相同
【答案】 C
【解析】 虽然氩原子与硫离子的核外电子排布相同，但它们的质子数不同，对电子的作用力不同，所以各能级电子的能量不同、离核距离不同、化学性质也不同。
2.下列说法中正确的是( )
A．焰色反应是化学变化
B．基态碳原子的电子排布式是1s22s12p3
C．焰色反应中观察到的特殊焰色是金属原子在电子从基态跃迁到激发态时产生的光谱谱线的颜色
D．同一原子处于激发态时的能量一定大于其处于基态时的能量
【答案】 D
【解析】 基态碳原子的电子排布式为1s22s22p2，B项不正确；焰色反应中观察到的特殊焰色是金属原子在电子从激发态跃迁到基态时产生的光谱谱线的颜色，焰色反应是物理变化，A、C项不正确。
活动三、电子云
1．阅读思考：阅读教材P9页内容，思考核外电子是如何运动的？谈谈你对电子云的理解和认识？
【温馨提示】（1）电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。通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。由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云。
（2）电子云轮廓图的制作
（3）电子云图中黑点不代表一个电子，每个黑点表示电子出现过一次。
（4）黑点疏密的程度表示了电子在原子核外出现的概率的大小。点疏的地方表示电子在那里出现的概率小，点密集的地方表示电子在那里出现的概率大。
（5）离核越近，电子云出现的概率越大，电子云越密集。如2s电子云比1s电子云更扩散。
（6）s能级的电子云为球形，只有一种空间伸展方向。p电子云有三种空间伸展方向。
2.讨论交流：（1）电子云有何意义？
【温馨提示】①电子云中的小黑点并不代表一个电子而是代表电子在该处出现过一次。小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现的概率大小。小黑点稀疏的地方，表示电子在该处出现的概率小；小黑点密集的地方，表示电子在该处出现的概率大。
②离核越近，电子出现的概率越大，小黑点越密集。如2s电子云比1s电子云更扩散。
（2）电子云图和电子云轮廓图有何区别与联系？
【温馨提示】这种形象地描述电子在空间出现的概率大小的图形称为电子云图。如下图所示是在一定时间间隔内1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。电子云图很难绘制，使用不便，可用电子云轮廓图来描绘电子云轮廓的形状，电子云轮廓图的绘制过程如图所示。
(3)电子云的形状有何特点？
【温馨提示】①s电子的电子云轮廓图为球形，只有一种空间伸展方向。所有原子的任一能层的s电子的电子云轮廓图都是一个球形，只是球的半径大小不同(如下图所示)。
②p电子云是哑铃状（或纺锤形）的，有x、y、z三种空间伸展方向，无论2p、3p、4p……哪一个p能级都有三个相互垂直的电子云，分别为px、py、pz，px、py、pz表示的是p电子云在坐标里的取向，如下图所示。
3．归纳小结：电子运动的特点是什么？
【温馨提示】(1)质量非常小(电子质量仅为9.1×10－31kg)。
(2)运动速度很快(如在1
000
V电压下加速的电子的速度可高达1.9×107
m/s)。
(3)不能同时准确测定它的位置和速度。
【对应训练】1．图①和图②分别是1s电子的概率密度分布图和电子云轮廓图。下列认识正确的是( )
A．图①中的每个小黑点表示1个电子
B．图②表明1s电子云呈球形，有无数条对称轴
C．图②表示1s电子只能在球体内出现
D．不同能层的s电子云的平均半径相等
【答案】 B
【解析】 电子云只表示电子在原子核外空间出现的概率密度，小黑点并不表示电子，A项错误；电子云轮廓图是把电子在原子核外空间出现概率为90%的空间圈出来绘制而成的，电子在这一空间出现的概率大，不表示电子不能在这一空间外出现，C项错误；s电子云的平均半径随能层序数的增大而增大，D项错误。
2.
图1和图2分别是电子云图、原子轨道图，则有关的说法中正确的是( )
A．电子云图就是原子轨道图
B．3p2表示3p能级中有两个轨道
C．由图2可知s轨道呈圆形，有无数条对称轴
D．p能级最多可排6个电子
【答案】 D
【解析】 本题的解题关键是要理解电子云的含义。A项中，原子轨道图是电子云的轮廓图，也就是电子出现概率为90%的空间；B项中，3p2表示3p能级中有两个电子；C项中，s轨道呈球形而不是圆形。
【课堂检测】1．X2＋的核外电子排布式为1s22s22p6，下列说法正确的是( )
A．X可能为稀有元素
B．X原子的核外电子排布为1s22s22p63s2
C．X原子的核外电子排布为1s22s22p62d2
D．X2＋的最外电子层上有6个电子
【答案】 B
【解析】 X原子应比X2＋多2个电子，故电子排布式为1s22s22p63s2，X为镁元素，Mg2＋的最外层有8个电子。
2．若某元素原子处于能量最低状态时，外围电子排布式为4d15s2，则下列说法正确的是( )
A．该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有3个未成对电子
B．该元素原子核外共有5个电子层
C．该元素原子的M层共有8个电子
D．该元素原子最外层有3个电子
【答案】 B
【解析】 根据构造原理、原子核外电子排布规律、该元素原子的外围电子排布式为4d15s2知其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，该元素原子处于能量最低状态时，原子中只有4d1中的一个未成对电子，A项错误；由核外电子排布式可知该元素原子有5个电子层，M层共有18个电子，最外层有2个电子，故C、D错误，B正确。
3．下列关于同一原子中的基态和激发态说法中，正确的是( )
A．基态时的能量比激发态时高
B．激发态时比较稳定
C．由基态转化为激发态过程中吸收能量
D．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
【答案】 C
【解析】 同一原子处于激发态时能量较高，较不稳定，A、B不正确。电子从能量较低的基态跃迁到能量较高的激发态时，也会产生原子光谱，D不正确。
4．下列关于核外电子的运动状态的说法错误的是( )
A．核外电子是分层运动的
B．只有电子层、能级、电子云的空间伸展方向以及电子的自旋状态都确定时，电子运动状态才能被确定
C．只有电子层、能级、电子云的空间伸展方向以及电子的自旋状态都确定时，才能确定每一个电子层的最多轨道数
D．电子云的空间伸展方向与电子的能量大小无关
【答案】 C
【解析】 电子所具有的能量不同，就会在不同的电子层上运动，A项正确；电子运动状态是由电子层、能级、电子云的空间伸展方向以及电子的自旋状态共同决定的，B项正确；同一能级的电子具有相同的能量，与电子云的空间伸展方向无关，与其自旋状态也无关，D项正确；由电子层数确定原子轨道数，C项错误。
【课后巩固】教材P12页4、6、7
【课后提升】1．气态中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是( )
A．1s22s22p63s2→1s22s22p63s13p1
B．1s22s22p5→1s22s22p43s1
C．1s22s22p4→1s22s22p34f1
D．1s22s22p63s23p5→1s22s22p63s23p44s1
【答案】 C
【解析】 2p4→4f1的能级相差最大，电子发生跃迁的能级相差越大，吸收的能量越多，C项正确。
2．X、Y两元素可形成X2Y3型化合物，则X、Y原子处于基态时的最外层电子排布可能是( )
A．X：3s23p1 Y：3s23p5
B．X：2s22p3 Y：2s22p4
C．X：3s23p2 Y：3s23p4
D．X：3s2 Y：2s22p3
【答案】 B
【解析】 A项，X为Al，Y为Cl，形成的化合物为AlCl3，A项不可能；B项，X为N，Y为O，可形成化合物N2O3，B项可能；C项，X为Si，Y为S，不能形成X2Y3型化合物，C项不可能；D项，X为Mg，Y为N，可形成化合物Mg3N2，不能形成X2Y3型化合物，D项不可能。
3．图中所发生的现象与电子的跃迁无关的是( )
【答案】 D
【解析】 燃放焰火、霓虹灯光、燃烧蜡烛等获得的光能都是电子跃迁时能量以光的形式释放出来导致的，而平面镜成像则是光线反射的结果。
4．对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是( )
A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量
B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线
C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质
D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应
【答案】 A
【解析】 在电流作用下，基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高能级，变为激发态原子，这一过程要吸收能量，不会发出红色光；而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将释放能量，从而产生红光，故A项正确。
5．电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取( )
A．电子的运动轨迹图像
B．原子的吸收光谱
C．电子体积大小的图像
D．原子的发射光谱
【答案】 B
【解析】 能量E(3d)＜E(4p)，故电子由3d能级跃迁至4p能级时，要吸收能量，形成吸收光谱。
6.下表给出了五种元素的相关信息,其中X、Y、Z、W为短周期元素。
元素
相关信息
X
在常温、常压下,其单质是气体,随着人类对环境的认识和要求的提高,它将成为备受青睐的清洁燃料
Y
工业上通过分离液态空气获得其单质,其某种同素异形体是保护地球地表环境的重要屏障
Z
植物生长三要素之一,它能形成多种氧化物,其中一种是早期医疗中使用的麻醉剂
W
室温下其单质呈粉末状固体,加热易熔化。该单质在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰
M
它是人体不可缺少的微量元素,其单质也是工业生产中不可缺少的金属原材料,常用于制造桥梁、楼房等
根据上述信息填空:
(1)Y元素的基态原子含有几个能层: ,其中第二能层中有哪几个能级: ;画出W的原子结构示意图:
。?
(2)Z与X形成的某一化合物能和Z与Y形成的另一无色化合物(这两种化合物分子中原子个数比皆为1∶2)一起用作火箭助推剂,写出两者发生反应生成无毒物质的化学方程式:
。?
(3)某矿藏主要含W、M两种元素组成的化合物,它是我国生产某强酸的主要原料。试写出该生产过程中第一阶段主要反应的化学方程式:
。?
【答案】
(1)二 2s和2p
+16
(2)2N2H4+N2O43N2+4H2O
(3)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
【解析】
(1)氢气是一种清洁燃料,所以X为氢元素;臭氧对紫外线有吸收作用,是保护地球地表环境的重要屏障,所以Y为氧元素,其基态原子含有K层与L层两个能层,L电子层为第二能层,有两个能级,是s、p能级(即2s和2p);氮、磷、钾是植物生长三要素,N2O俗名“笑气”,是早期医疗中使用的麻醉剂,所以Z为氮元素;单质硫在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰,所以W为硫元素;日常生产和生活中最常用的金属是铁、铜和铝等,其中属于人体不可缺少的微量元素,且常用于制造桥梁、楼房等的应是铁元素。(2)氮和氢形成的原子个数比为1∶2的化合物为N2H4,氮和氧形成的原子个数比为1∶2的化合物有NO2和N2O4,其中N2O4是无色气体,NO2是红棕色气体,N2H4和N2O4反应生成无毒的N2和H2O。(3)我国主要以黄铁矿(主要成分是FeS2)为原料制备硫酸,其第一阶段主要反应是煅烧黄铁矿。
【我的思】
。（人教版选修3）第一章
《原子结构与性质》教学设计
第一节
原子结构
（第二课时
核外电子排布
光谱
电子云
）
课题：1.1.2
核外电子排布
光谱
电子云
课时
1
授课班级
教
材
分
析
本课时是人教版选修3第一章第一节《原子结构》第2课时内容，是在学习了能层和能级及电子排布式后进一步学习原子核外电子的排布、基态、激发态、光谱等知识，并图文并茂地描述了电子云。在回顾原子结构示意图、电子排布式的基础上，引出原子和离子价电子排布式、简化电子排布式，从而进一步探究核外电子的运动特征，为后阶段学习奠定了基础。尽管本节内容比较抽象，学生学起来有困难，但教科书在内容编排上注重了由易到难层层深入，能够激发和保持学生的学习兴趣。
本节教学设计可在核外电子排布知识的讲解上将知识技能，方法技巧，情感态度价值观三位目标共同体现。让学生在教师的引导下大胆质疑，比如用多电子原子的光谱来质疑玻尔模型可不可以解释多电子原子光谱？这样的过程也符合科学发展的历程，让学生体会科学家研究的历程，让学生体会我们所有的这些知识实际上是有实验的依据，不是科学家自己随便的创造出来的，由这样的依据构建出假说，再由假说构建适合的模型，但是当实验条件变化，模型就会被质疑，人们就会构建新的模型。这样的教学设计就是要让学生体会到假说模型是科学发展过程必然的过程，如果今后他们做科研也必须要经历这样的过程，这是为了学生的终身发展负责的教学。
教
学
目
标
知识与技能
1.通过思考交流、书写训练，熟记基态原子及常见离子核外电子在原子轨道上的排列顺序，能熟练画出1～36号元素基态原子及常见离子的核外电子排布式、价电子排布式、简化的电子排布式等。
2．通过阅读教材，讨论交流，知道核外电子排布应遵循能量最低原理，理解基态、激发态和光谱间的关系，初步知道原子核外电子的跃迁、吸收和发射光谱，了解其简单应用。
过程与方法
通过阅读自学、观察思考、讨论交流，进一步感知和认识实验、假说、模型等科学方法对化学研究的重要作用。
情感态度价值观
在问题探究的过程中，把自己融入科学活动和科学思维中，体验科学研究的过程和认知的规律性，在认识和方法上都得到有效提升。
教学重点
基态原子核外电子排布
电子云概念
教学难点
电子排布式的书写
电子云的理解
教学过程
教学步骤、内容
教学方法
【导入】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，你知道这些光现象是如何产生的吗？与原子结构有什么关系呢？
【板书】活动一、核外电子排布规律
【讨论1】（1）什么叫原子的外围电子排布式？如何书写？请举例说明。
【交流】由于原子的内层电子不参与化学反应，只有最外层电子发生变化，故描述原子核外电子排布时，省去内层电子，仅写出可能参与反应的外围电子层的排布，即得到元素原子的外围电子排布式。例如，周期表中所表示的Fe：3d64s2；S：3s23p4。
【讨论2】（2）根据教材P7“思考与交流”，思考什么叫简化电子排布式？请举例说明？
【交流】为了方便，常把内层已达稀有气体电子层结构的部分用稀有气体符号加括号表示。
如K：，所以原子的电子排布式可表示为：[Ar]4s1，又如Na：[Ne]3s1，Fe：[Ar]3d64s2。
【问题探究1】（1）如何利用图示记忆原子核外电子排布？
【交流】自左往右、自下而上，依次填充。
【问题探究2】（2）如何正确书写电子排布式？书写电子排布式时要注意哪些特殊情况？
【交流1】①通常书写电子排布式的方法：先按能量最低原理从低到高排列，然后将同一层的电子移到一起。如：26Fe：先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一层的排到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。简化为[Ar]3d64s2。
【交流2】②简易电子排布式的书写方法：为了方便，常把内层已达到稀有气体的电子层结构的部分写成“原子实”，用稀有气体符号外加方括号来表示。如K：1s22s22p63s23p64s1，其中1s22s22p63s23p6看做[Ar]“原子实”，故K的电子层结构可表示为[Ar]4s1，其中[Ar]代表Ar的核外电子排布结构，即1s22s22p63s23p6。
【交流3】③特殊原子的核外电子排布式的书写方法：当p、d、f原子轨道处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。如：24Cr：先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d4，因3d5为半充满时稳定，因此需要将4s的一个电子调整到3d，得1s22s22p63s23p64s13d5。再将同一层的排到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1(3d5、4s1均为半充满稳定)。29Cu：先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d9，因3d10为全充满时稳定，因此需要将4s的一个电子调整到3d，得1s22s22p63s23p64s13d10(3d10为全充满稳定，4s1为半充满稳定)。再将同一层的排到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。
【交流4】④电子排布式的书写顺序与电子排布顺序有所不同，电子进入能层的顺序是按构造原理中能级的能量递增的顺序，而电子排布式的书写则按能级的顺序，能层中的能级按s、p、d、f能量递增的顺序排布。
【问题探究3】（3）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？
【交流1】Cu：3d104s1 Ag：4d105s1 Au：5d106s1
【交流2】根据构造原理Cu、Ag、Au的外围电子排布为：
Cu：3d94s2 Ag：4d95s2 Au：5d96s2。所以它们电子层排布不符合构造原理。
【交流3】合理解释：以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的两倍！而量子力学的理论指出，在等价轨道上(同一能级)的电子排布全充满、半充满和全空状态具有较低的能量和较大的稳定性。
【板书】相对稳定的状态
【问题探究4】（4）用构造原理如何解释核外电子排布规律？
【交流1】根据构造原理，当出现d轨道时，End>E(n＋1)s，这样n≥3，np充满时(共3个轨道，最多容纳6个电子)，多余电子不是填入nd轨道中，而是首先形成新电子层，填入(n＋1)s轨道中，因此最外层电子数不可能超过8个。
【交流2】同理，若最外层是第n层，次外层就是第(n－1)层。根据构造原理E(n－1)f>E(n＋1)s>Enp>E(n－1)d，在第(n＋1)层出现前，次外层只有(n－1)s、(n－1)p、(n－1)d上有电子，共9个轨道，最多可容纳18个电子。因此，次外层电子数不超过18个，例如当原子最外层是第五层时，次外层就是第四层，由于E4f>E6s>E5p>E4d，在第六层出现前，次外层(第四层)只在4s、4p、4d共9个轨道上有电子，最多可容纳18个电子。
【典例1】下列各原子或离子的电子排布式错误的是( )
A．Na＋ 1s22s22p6
B．F 1s22s22p5
C．Cl－ 1s22s22p63s23p5
D．Ar 1s22s22p63s23p6
【答案】 C
【解析】 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2个电子，p能级有3个轨道，最多可容纳6个电子，电子总是从能量低的电子层或原子轨道开始排列，Cl－应是Cl原子得到一个电子形成的稳定结构，所以Cl－的电子排布式应为1s22s22p63s23p6。
【典例2】应用构造原理，完成下表：
原(离)子电子排布式简化的电子排布式外围电子排布式7N1s22s22p3[He]2s22p32s22p320Ca1s22s22p63s23p64s2[Ar]4s24s230Zn1s22s22p63s23p63d104s2[Ar]3d104s23d104s234Se1s22s22p63s23p63d104s24p4[Ar]3d104s24p44s24p426Fe2＋1s22s22p63s23p63d6[Ar]3d63d6
【板书】活动二、能量最低原理
【思考】阅读教材P7内容，回答什么是能量最低原理？
【交流】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。即在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。
【讨论1】（1）什么是基态与激发态原子？其能量有何特点？
【交流1】(1)基态：最低能量状态。处于最低能量状态的原子称为基态原子。
【交流2】(2)激发态：较高能量状态(相对基态而言)。当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。
【交流3】(3)基态原子、激发态原子相互转化时与能量的关系：
【板书】
【讨论2】（2）什么是原子光谱？在日常生活中有哪些应用？
【交流1】①“光谱”一词最早是由伟大的物理学家牛顿提出的。不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放出不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，这些光谱统称为原子光谱。如灯光、激光、焰火等。如教材图1-9用光谱仪测定氢的发射光谱：
【投影】。
【交流2】②光谱分析及其应用：在现代化学中利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。在历史上，有许多种元素都是通过光谱分析来发现的，如在1859年德国科学家本生和基尔霍夫发明了光谱仪，摄取了当时已知元素的光谱图。1861年基尔霍夫利用光谱分析的方法发现了铷元素。再如稀有气体氦的原意是“太阳元素”，是1868年分析太阳光谱时发现的，最初人们以为它只存在于太阳，后来才在地球上发现。如教材P8页锂、氦、汞的发射光谱和吸收光谱：
【投影】
【交流3】③基态、激发态与光谱的联系：例如，电子可以从1s跃迁到2s、2p……相反，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量。光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。
【问题探究】任何元素的原子从基态到激发态都要吸收能量，从激发态到基态都要放出能量。为什么具有焰色反应现象的元素大多为金属而不是所有元素都有焰色反应？
【交流】焰色反应是某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特殊颜色的反应，是物理变化。因金属受热时更容易发生电子的跃迁，由基态变成不稳定的激发态，再由激发态变回基态以光的形式释放能量，产生焰色反应。元素的原子从激发态到基态要放出能量，发出的电磁波的频率各不相同，只有在可见光范围的才会有焰色反应现象。
【典例1】核外电子的能量不仅与电子所处的能层、能级有关，还与核外电子的数目及核电荷数有关。氩原子与硫离子的核外电子排布相同，都是1s22s22p63s23p6。下列说法正确的是( )
A．两粒子的1s能级上电子的能量相同
B．两粒子的3p能级上的电子离核的距离相同
C．两粒子的电子发生跃迁时，产生的光谱不同
D．两粒子都达8电子稳定结构，化学性质相同
【答案】 C
【解析】 虽然氩原子与硫离子的核外电子排布相同，但它们的质子数不同，对电子的作用力不同，所以各能级电子的能量不同、离核距离不同、化学性质也不同。
【典例2】下列说法中正确的是( )
A．焰色反应是化学变化
B．基态碳原子的电子排布式是1s22s12p3
C．焰色反应中观察到的特殊焰色是金属原子在电子从基态跃迁到激发态时产生的光谱谱线的颜色
D．同一原子处于激发态时的能量一定大于其处于基态时的能量
【答案】 D
【解析】 基态碳原子的电子排布式为1s22s22p2，B项不正确；焰色反应中观察到的特殊焰色是金属原子在电子从激发态跃迁到基态时产生的光谱谱线的颜色，焰色反应是物理变化，A、C项不正确。
【板书】活动三、电子云
【思考】阅读教材P9页内容，思考核外电子是如何运动的？谈谈你对电子云的理解和认识？
【交流1】（1）电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。通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。由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云。
【交流2】（2）电子云轮廓图的制作
【投影】
【交流3】（3）电子云图中黑点不代表一个电子，每个黑点表示电子出现过一次。
【交流4】（4）黑点疏密的程度表示了电子在原子核外出现的概率的大小。点疏的地方表示电子在那里出现的概率小，点密集的地方表示电子在那里出现的概率大。
【交流5】（5）离核越近，电子云出现的概率越大，电子云越密集。如2s电子云比1s电子云更扩散。
【交流6】（6）s能级的电子云为球形，只有一种空间伸展方向。p电子云有三种空间伸展方向。
【讨论1】（1）电子云有何意义？
【交流1】①电子云中的小黑点并不代表一个电子而是代表电子在该处出现过一次。小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现的概率大小。小黑点稀疏的地方，表示电子在该处出现的概率小；小黑点密集的地方，表示电子在该处出现的概率大。
【交流2】②离核越近，电子出现的概率越大，小黑点越密集。如2s电子云比1s电子云更扩散。
【讨论2】（2）电子云图和电子云轮廓图有何区别与联系？
【交流】这种形象地描述电子在空间出现的概率大小的图形称为电子云图。如下图所示是在一定时间间隔内1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。电子云图很难绘制，使用不便，可用电子云轮廓图来描绘电子云轮廓的形状，电子云轮廓图的绘制过程如图所示。
【讨论3】(3)电子云的形状有何特点？
【交流1】①s电子的电子云轮廓图为球形，只有一种空间伸展方向。所有原子的任一能层的s电子的电子云轮廓图都是一个球形，只是球的半径大小不同(如下图所示)。
【交流2】②p电子云是哑铃状（或纺锤形）的，有x、y、z三种空间伸展方向，无论2p、3p、4p……哪一个p能级都有三个相互垂直的电子云，分别为px、py、pz，px、py、pz表示的是p电子云在坐标里的取向，如下图所示。
【小结】电子运动的特点是什么？
【交流1】(1)质量非常小(电子质量仅为9.1×10－31kg)。
【交流2】(2)运动速度很快(如在1
000
V电压下加速的电子的速度可高达1.9×107
m/s)。
【交流3】(3)不能同时准确测定它的位置和速度。
【典例1】图①和图②分别是1s电子的概率密度分布图和电子云轮廓图。下列认识正确的是( )
A．图①中的每个小黑点表示1个电子
B．图②表明1s电子云呈球形，有无数条对称轴
C．图②表示1s电子只能在球体内出现
D．不同能层的s电子云的平均半径相等
【答案】 B
【解析】 电子云只表示电子在原子核外空间出现的概率密度，小黑点并不表示电子，A项错误；电子云轮廓图是把电子在原子核外空间出现概率为90%的空间圈出来绘制而成的，电子在这一空间出现的概率大，不表示电子不能在这一空间外出现，C项错误；s电子云的平均半径随能层序数的增大而增大，D项错误。
【典例2】图1和图2分别是电子云图、原子轨道图，则有关的说法中正确的是( )
A．电子云图就是原子轨道图
B．3p2表示3p能级中有两个轨道
C．由图2可知s轨道呈圆形，有无数条对称轴
D．p能级最多可排6个电子
【答案】 D
【解析】 本题的解题关键是要理解电子云的含义。A项中，原子轨道图是电子云的轮廓图，也就是电子出现概率为90%的空间；B项中，3p2表示3p能级中有两个电子；C项中，s轨道呈球形而不是圆形。
【课堂检测】1．X2＋的核外电子排布式为1s22s22p6，下列说法正确的是( )
A．X可能为稀有元素
B．X原子的核外电子排布为1s22s22p63s2
C．X原子的核外电子排布为1s22s22p62d2
D．X2＋的最外电子层上有6个电子
【答案】 B
【解析】 X原子应比X2＋多2个电子，故电子排布式为1s22s22p63s2，X为镁元素，Mg2＋的最外层有8个电子。
2．若某元素原子处于能量最低状态时，外围电子排布式为4d15s2，则下列说法正确的是( )
A．该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有3个未成对电子
B．该元素原子核外共有5个电子层
C．该元素原子的M层共有8个电子
D．该元素原子最外层有3个电子
【答案】 B
【解析】 根据构造原理、原子核外电子排布规律、该元素原子的外围电子排布式为4d15s2知其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，该元素原子处于能量最低状态时，原子中只有4d1中的一个未成对电子，A项错误；由核外电子排布式可知该元素原子有5个电子层，M层共有18个电子，最外层有2个电子，故C、D错误，B正确。
3．下列关于同一原子中的基态和激发态说法中，正确的是( )
A．基态时的能量比激发态时高
B．激发态时比较稳定
C．由基态转化为激发态过程中吸收能量
D．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
【答案】 C
【解析】 同一原子处于激发态时能量较高，较不稳定，A、B不正确。电子从能量较低的基态跃迁到能量较高的激发态时，也会产生原子光谱，D不正确。
4．下列关于核外电子的运动状态的说法错误的是( )
A．核外电子是分层运动的
B．只有电子层、能级、电子云的空间伸展方向以及电子的自旋状态都确定时，电子运动状态才能被确定
C．只有电子层、能级、电子云的空间伸展方向以及电子的自旋状态都确定时，才能确定每一个电子层的最多轨道数
D．电子云的空间伸展方向与电子的能量大小无关
【答案】 C
【解析】 电子所具有的能量不同，就会在不同的电子层上运动，A项正确；电子运动状态是由电子层、能级、电子云的空间伸展方向以及电子的自旋状态共同决定的，B项正确；同一能级的电子具有相同的能量，与电子云的空间伸展方向无关，与其自旋状态也无关，D项正确；由电子层数确定原子轨道数，C项错误。
【课后巩固】教材P12页4、6、7
【课后提升】1．气态中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是( )
A．1s22s22p63s2→1s22s22p63s13p1
B．1s22s22p5→1s22s22p43s1
C．1s22s22p4→1s22s22p34f1
D．1s22s22p63s23p5→1s22s22p63s23p44s1
【答案】 C
【解析】 2p4→4f1的能级相差最大，电子发生跃迁的能级相差越大，吸收的能量越多，C项正确。
2．X、Y两元素可形成X2Y3型化合物，则X、Y原子处于基态时的最外层电子排布可能是( )
A．X：3s23p1 Y：3s23p5
B．X：2s22p3 Y：2s22p4
C．X：3s23p2 Y：3s23p4
D．X：3s2 Y：2s22p3
【答案】 B
【解析】 A项，X为Al，Y为Cl，形成的化合物为AlCl3，A项不可能；B项，X为N，Y为O，可形成化合物N2O3，B项可能；C项，X为Si，Y为S，不能形成X2Y3型化合物，C项不可能；D项，X为Mg，Y为N，可形成化合物Mg3N2，不能形成X2Y3型化合物，D项不可能。
3．图中所发生的现象与电子的跃迁无关的是( )
【答案】 D
【解析】 燃放焰火、霓虹灯光、燃烧蜡烛等获得的光能都是电子跃迁时能量以光的形式释放出来导致的，而平面镜成像则是光线反射的结果。
4．对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是( )
A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量
B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线
C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质
D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应
【答案】 A
【解析】 在电流作用下，基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高能级，变为激发态原子，这一过程要吸收能量，不会发出红色光；而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将释放能量，从而产生红光，故A项正确。
5．电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取( )
A．电子的运动轨迹图像
B．原子的吸收光谱
C．电子体积大小的图像
D．原子的发射光谱
【答案】 B
【解析】 能量E(3d)＜E(4p)，故电子由3d能级跃迁至4p能级时，要吸收能量，形成吸收光谱。
6.下表给出了五种元素的相关信息,其中X、Y、Z、W为短周期元素。
元素相关信息X在常温、常压下,其单质是气体,随着人类对环境的认识和要求的提高,它将成为备受青睐的清洁燃料Y工业上通过分离液态空气获得其单质,其某种同素异形体是保护地球地表环境的重要屏障Z植物生长三要素之一,它能形成多种氧化物,其中一种是早期医疗中使用的麻醉剂W室温下其单质呈粉末状固体,加热易熔化。该单质在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰M它是人体不可缺少的微量元素,其单质也是工业生产中不可缺少的金属原材料,常用于制造桥梁、楼房等
根据上述信息填空:
(1)Y元素的基态原子含有几个能层: ,其中第二能层中有哪几个能级: ;画出W的原子结构示意图:
。?
(2)Z与X形成的某一化合物能和Z与Y形成的另一无色化合物(这两种化合物分子中原子个数比皆为1∶2)一起用作火箭助推剂,写出两者发生反应生成无毒物质的化学方程式:
。?
(3)某矿藏主要含W、M两种元素组成的化合物,它是我国生产某强酸的主要原料。试写出该生产过程中第一阶段主要反应的化学方程式:
。?
【答案】
(1)二 2s和2p
+16
(2)2N2H4+N2O43N2+4H2O
(3)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
【解析】
(1)氢气是一种清洁燃料,所以X为氢元素;臭氧对紫外线有吸收作用,是保护地球地表环境的重要屏障,所以Y为氧元素,其基态原子含有K层与L层两个能层,L电子层为第二能层,有两个能级,是s、p能级(即2s和2p);氮、磷、钾是植物生长三要素,N2O俗名“笑气”,是早期医疗中使用的麻醉剂,所以Z为氮元素;单质硫在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰,所以W为硫元素;日常生产和生活中最常用的金属是铁、铜和铝等,其中属于人体不可缺少的微量元素,且常用于制造桥梁、楼房等的应是铁元素。(2)氮和氢形成的原子个数比为1∶2的化合物为N2H4,氮和氧形成的原子个数比为1∶2的化合物有NO2和N2O4,其中N2O4是无色气体,NO2是红棕色气体,N2H4和N2O4反应生成无毒的N2和H2O。(3)我国主要以黄铁矿(主要成分是FeS2)为原料制备硫酸,其第一阶段主要反应是煅烧黄铁矿。
知识
结构
与
板书
设计
第一节
原子结构
第二课时
核外电子排布
光谱
电子云
一、核外电子排布规律
1.外围电子排布式：Fe：3d64s2；S：3s23p4
2.简化电子排布式：→[Ar]4s1
3.特殊电子排布式：24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1
29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1
4.相对稳定的状态
二、能量最低原理
1.基态和激发态
2.光谱及光谱分析
三、电子云
1.定义：处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。
2.形状及伸展方向：s能级的电子云为球形，只有一种空间伸展方向。p电子云有三种空间伸展方向。
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