2026高中化学人教版选择性必修2《物质结构与性质》第一章第2课时　构造原理与电子排布式　电子云与原子轨道课件

第一章原子结构与性质第一节原子结构第2课时构造原理与电子排布式电子云与原子轨道

1.结合构造原理形成核外电子排布式书写的思维模型,并根据思维模型熟练书写1~36号元素的电子排布式。2.通过对原子轨道和电子云的学习,全面了解核外电子运动状态的描述方法。学习目标一、构造原理与电子排布式二、电子云与原子轨道目录CONTENTS课后巩固训练一、构造原理与电子排布式知能通关1.构造原理(1)含义以__________事实为基础,从氢开始,随核电荷数递增,新增电子填入能级的__________称为构造原理。

光谱学顺序(2)示意图能层能级顺序(3)构造原理的实质构造原理中的能级顺序,其实质是各能级能量由低到高的顺序。绝大多数原子核外电子的填充顺序符合构造原理中的能级顺序。(1)依据构造原理分析,3p能级电子填满以后,增加的电子是先填充3d能级还是4s能级?其原因是什么?___________________________________________________。

(2)根据构造原理,试比较下列能级的能量高低(填“>”或“<”)。①2p______3p______4p。

②5s______5p______5d。

③6s______4f______5d______6p。

小题对点过先填充4s能级,因为E(4s)<E(3d)<<<<<<<2.能级交错当出现d能级时,电子按ns、(n-1)d、np的顺序填充电子;当出现f能级时,电子按ns、(n-2)f、(n-1)d、np的顺序填充电子。构造原理告诉我们,随核电荷数递增,电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的,电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→3d→4s的顺序填充的,这种现象被称为能级交错。3.电子排布式(1)概念将该能级上所排布的电子数标注在该能级符号右上角,并按照____________从左到右的顺序排列的式子。

(2)表示方法以基态Si原子的电子排布式为例,各符号、数字的意义如图所示:能层(3)简化电子排布式将电子排布式的内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加方括号来表示而得到的式子称为简化电子排布式。如氮、钠、铁的简化电子排布式分别为[He]2s22p3、[Ne]3s1、[Ar]3d64s2。(4)价层电子排布式为突出化合价与____________的关系,将在化学反应中可能发生____________的能级称为价电子层(简称价层),该能级的电子排布称为价层电子排布。如Cl的简化电子排布式为[Ne]3s23p5,则其价层电子排布式为____________。通常元素周期表只给出价层电子排布。

电子排布电子变动3s23p5(1)根据构造原理,写出下列基态原子的核外电子排布式、简化电子排布式和价层电子排布。①9F:___________________________________________;

②16S:__________________________________________;

③19K:__________________________________________;

④21Sc:__________________________________________;

⑤27Co:__________________________________________。

1s22s22p5

[He]2s22p5

2s22p5小题对点过1s22s22p63s23p4

[Ne]3s23p4

3s23p41s22s22p63s23p64s1

[Ar]4s1

4s11s22s22p63s23p63d14s2

[Ar]3d14s2

3d14s21s22s22p63s23p63d74s2

[Ar]3d74s2

3d74s2(1)一般规律,能量:ns<(n-2)f<(n-1)d<np,在书写基态原子的电子排布式时,仍按能层顺序书写。(2)以稀有气体元素符号外加方括号表示的部分称为“原子实”。[Ne]、[Ar]等符号的意义分别是指该部分与Ne、Ar等的电子排布式相同。(2)①写出24Cr、29Cu基态原子的核外电子排布式。它们的电子排布符合构造原理吗?____________________________________________________________________________________________________________________________________。

②请写出K+、S2-、29Cu2+的电子排布式。___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

24Cr:1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1);29Cu:1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1),二者的电子排布不符合构造原理

K+:1s22s22p63s23p6S2-:1s22s22p63s23p6Cu2+:1s22s22p63s23p63d9当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时,能量相对较低,原子结构较稳定。以Cr为例:1.下列有关构造原理的说法错误的是(

)A.原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序一般为3p→4s→3dB.某基态原子部分核外电子排布式为3s24s2C.在多电子原子中,电子最后填入的能级不一定是原子最外能层上的能级D.从第三能层开始出现能级交错现象解析根据构造原理判断,A项正确;根据构造原理可知,电子填满3s能级后,再填入的能级是3p

而非4s,B

项错误;从M

层开始出现能级交错现象,电子填入能级的顺序是3s→3p→4s→3d……因此在多电子原子中,电子最后填入的能级不一定是原子最外能层上的能级,如Fe

原子中电子最后填入的能级是3d,属于次外层,C、D项正确。

B2.下列属于基态原子的电子排布式的是(

)①1s12s2

②1s22s12p2

③1s22s22p63s1④1s22s22p63s23p3A.全部 B.①②

C.②③ D.③④解析①中1s能级未填满就填充2s能级,属于激发态原子的电子排布式;②中2s能级未填满就填充2p能级,属于激发态原子的电子排布式;③和④均按照构造原理填充电子,都属于基态原子的电子排布式。

D3.下列原子或离子的核外电子排布式,正确的是(

)A.16S2-:1s22s22p63s23p4 B.21Sc:1s22s22p63s23p64s23d1C.18Ar:1s22s22p63s23p6 D.9F:2s22p5解析S2-的原子核外共有18个电子,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p6,选项A是S原子的核外电子排布式,故A不符合题意;书写电子排布式时,能层低的能级要写在左边,能层高的能级要写在右边,因此21Sc原子的核外电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2,故B不符合题意;D是F原子的最外层电子(价层电子)排布式,不符合题意。

C4.按要求填空:(1)根据构造原理写出下列基态原子或离子的核外电子排布式。①A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半:_______________________。②B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍:_____________________。③基态Ni2+、Fe3+的电子排布式分别为__________________________________、__________________________。(2)某元素的最外层电子排布是4s24p5,则其元素符号为__________。

(3)基态Ti2+中,电子占据的最高的能层符号为_____,该能层有______个能级。(4)写出基态砷原子的电子排布式:____________________________,砷位于元素周期表中第____________周期第________族。

1s22s22p63s23p21s22s22p11s22s22p63s23p63d8(或[Ar]3d8)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)BrM3[Ar]3d104s24p3四ⅤA二、电子云与原子轨道知能通关1.概率密度

氢线性轨道概率2.电子云(1)电子云是处于一定____________状态的电子在原子核外空间的____________分布的形象化描述。小点越密,表示概率密度________________________。

如氢原子的电子云图为空间运动概率密度越大(2)电子云轮廓图:把电子在原子核外空间出现概率____________的空间圈出来的图形。

(3)形状P=90%球形球形半径哑铃形三垂直(1)电子云轮廓图中小点的含义是什么?电子在原子核外出现的概率有什么规律?_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)下列关于氢原子电子云的说法不正确的是________。

①通常用小点来表示电子的多少,小点密度大,电子数目多②小点密度大,单位体积内电子出现的概率高③通常用小点来表示电子绕核做高速圆周运动④其轮廓图为圆形

小题对点过小点是电子在原子核外出现的概率密度的形象描述,一个小点并不代表一个电子。离核越近,电子出现的概率越大,电子云越密集,如2s电子云比1

s电子云疏散

①③④3.原子轨道(1)概念:量子力学把电子在原子核外的一个____________称为一个原子轨道。

(2)形状①s电子的原子轨道呈________形,能层序数越大,原子轨道的半径越________。

空间运动状态球大②p电子的原子轨道呈____________形,能层序数越大,原子轨道的半径越大。

哑铃(3)各能级所含有的原子轨道数目1能级符号nsnpndnf轨道数目

357(1)简答下列有关原子轨道的问题:①s能级和p能级的原子轨道存在哪些方面的差异?__________________________________________________________________。②不同能层中的s轨道和p轨道电子云轮廓图分别相同吗?能量分别相同吗?______________________________________________________________________________________________________________________________________。轨道形状、数目、最多容纳电子数等不同小题对点过电子云轮廓图形状相同(s轨道均为球形,p轨道均为哑铃形);能量不同(能层序数越大,能量越高)③p电子云轮廓图的平均半径与能层序数有什么关系?在同一能层中

px、py、pz的能量是否相同?_______________________________________________________________________________________________________________________________________。

④基态原子的核外电子填充在6个轨道的元素有几种?填充在7个轨道中的元素有几种?_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

p电子云轮廓图的平均半径随能层序数的增大而增大,在同一能层中

px、py、pz的能量是相同的

s、p能级分别有1、3个原子轨道,按照构造原理,核外电子填充在6个轨道的元素为1s22s22p63s1(Na)和1s22s22p63s2(Mg),共2种;填充在7个轨道中的元素只有1s22s22p63s23p1(Al)一种元素(2)下列说法不正确的是________。

①2p能级有3个轨道②1s、2s、3s的电子云轮廓图形状不同③p轨道呈哑铃形,因此p轨道上电子的运动轨迹呈哑铃形④同一能层的p轨道电子能量不一定高于s轨道电子能量

②③④原子轨道与能层序数的关系(1)不同能层的相同能级的原子轨道形状相同,只是半径不同。能层序数n越大,原子轨道的半径越大。如:(2)s能级只有1个原子轨道。p能级有3个原子轨道,它们互相垂直,分别用px、py、pz表示。在同一能层中px、py、pz的能量相同。(3)在同一能层,原子轨道数与能层序数(n)的关系:原子轨道数=n2。

1.3px所代表的含义是(

)A.p轨道上有3个电子B.第三能层px轨道有3个伸展方向C.px电子云有3个伸展方向D.第三能层沿x轴方向伸展的p轨道解析3px中3代表第三能层,p指的是p轨道,x指原子轨道沿x轴方向伸展,因此3px代表第三能层沿x轴方向伸展的p轨道,故选D。

D2.下列有关原子轨道和电子云的说法正确的是(

)A.s轨道呈球形,随能层序数的增加,s轨道数也增加B.p轨道呈哑铃形,p轨道电子绕核做“∞”形运动C.电子云是笼罩在原子核外的云雾D.电子云图中小点的疏密程度表示电子在原子核外空间出现概率的大小解析任何能层的s能级都只有1个原子轨道,与能层序数的大小无关,故A错误;电子在p轨道上绕核高速运动,不是做“∞”形运动,故B错误;电子云不是笼罩在原子核外的云雾,而是表示电子出现的概率,小点的疏密表示电子在核外空间出现的概率大小,故C错误、D正确。

D3.如图是s能级和p能级的原子轨道图,下列说法不正确的是(

)A.s能级和p能级的原子轨道形状不同B.每个p能级都有3个原子轨道C.s能级的原子轨道半径与能层序数有关D.钠原子的电子在11个原子轨道上高速运动

D解析A项,s轨道为球形,p轨道为哑铃形,正确;B项,每个p能级有3个原子轨道,正确;C项,能层序数越小,s能级的原子轨道半径越小,正确;D项,钠原子的电子在6个原子轨道上高速运动,错误。

4.元素X的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn+1。试回答下列各题:(1)电子排布式中的n=________;原子中能量最高的是______________电子,其电子云在空间有__________________________方向,原子轨道呈________形。

(2)元素X的名称是________。

22p三种互相垂直的伸展哑铃氮解析元素X的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn+1,根据核外电子排布规律可知n=2,则X是N。

课后巩固训练A级

合格过关练选择题只有1个选项符合题意题组一

构造原理与电子排布式1.下列各项中,前面的能级比后面的能级先填入电子的是(

)①3d和4s

②4p和5s

③5s和4d

④5p和4dA.①② B.②③ C.②④ D.③④解析根据构造原理可知,电子填入能级的顺序为

1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s,从而可以看出②③中前面的能级比后面的能级先填入电子。故选B。

B2.第四周期某元素基态原子4s轨道上有2个电子,则该基态原子价层电子排布不可能是(

)A.4s2 B.3d54s2 C.3d94s2 D.4s24p5解析若价层电子排布为4s2,为20号元素Ca,电子排布式为[Ar]4s2,A正确;若价层电子排布为3d54s2,为25号元素Mn,电子排布式为[Ar]3d54s2,B正确;价层电子排布为3d94s2,为29号元素Cu,正确的电子排布式为[Ar]3d104s1,C错误;若价层电子排布为4s24p5,为35号元素Br,电子排布式为[Ar]3d104s24p5,D正确。

C3.下列电子排布式是基态原子的电子排布式的是(

)①Be:1s22s12p1

②O:1s22s22p4

③He:1s12s1④Cl:1s22s22p63s23p5A.①② B.②③ C.①③ D.②④解析①Be:1s22s12p1是激发态,2s能量低于2p;②O:1s22s22p4是基态;③He:1s12s1是激发态,1s能量低于2s;④Cl:1s22s22p63s23p5是基态。

D4.某原子的最外层电子排布为3s23p2,下列对其核外电子运动的说法错误的是(

)A.有4种不同的伸展方向 B.有5种不同能量的电子C.有5种不同的运动范围 D.有14种不同运动状态的电子解析某原子的最外层电子排布为3s23p2,则该元素是14号Si元素。在Si原子上有s、p两种轨道,s轨道是球形对称的,p轨道有三个不同的伸展方向,因此Si原子有4种不同的伸展方向,A正确;Si元素的核外电子排布为1s22s22p63s23p2,处于同一能级上的电子的能量相同,在Si原子上有5种不同的能级,有5种不同能量的电子,B正确;Si的核外电子排布为1s22s22p63s23p2,原子核外电子占据8种不同的原子轨道,运动范围大于5种,C错误;Si是14号元素,原子核外有14个电子,由于在同一个原子中,不存在运动状态完全相同的电子,因此Si原子有14种不同运动状态的电子,D正确。

C题组二

电子云与原子轨道5.下列说法正确的是(

)A.原子轨道是指原子运行的轨道B.电子云中的一个小黑点代表一个电子C.s电子的电子云轮廓图呈哑铃形,p电子的电子云轮廓图呈哑铃形D.电子云密度大的地方,说明电子在该空间单位时间内出现的机会多解析原子轨道不是原子运行的轨道,是对核外电子运动状态的描述,A错误;电子云中小黑点本身没有意义,不代表电子,代表的是电子在此处出现的概率,B错误;s电子的电子云轮廓图是球形,p电子的电子云轮廓图为哑铃形,C错误;电子云密度大的地方,说明电子在该空间单位时间内出现的机会多,D正确。

D6.下列能级符号正确且原子轨道数最多的是(

)A.2d B.3f C.4d D.5s解析不存在2d、3f能级,A、B错误;4d能级有5个原子轨道,5s能级有1个原子轨道,C正确,D错误。

C7.下列有关原子轨道的叙述正确的是(

)A.氢原子的2s轨道能量较3p轨道高B.能层n=4的原子轨道最多可容纳16个电子C.p能级的原子轨道呈哑铃形,随着能层序数的增加,p能级原子轨道数也在增多D.锂原子的2s与5s轨道皆为球形解析H原子的2s轨道能量低于3p轨道,A错误;每个能层最多能容纳2n2个电子,所以能层n=4的原子轨道最多可容纳32个电子,B错误;所有的p能级都含有3个轨道,所以随着能层序数的增加,p能级原子轨道数不变,C错误;所有的s轨道电子云轮廓图都是球形,所以锂原子的2s与5s轨道皆为球形,D正确。

D8.硫离子核外具有不同能量的电子有(

)A.16种 B.18种

C.2种 D.5种解析硫离子是由硫原子得到两个电子形成的,核外电子排布式为1s22s22p63s23p6,不同能级上的电子具有不同的能量,所以核外有5种不同能量的电子。

D9.完成下列各题。(1)基态Zn原子核外电子排布式为____________________________。

(2)基态Fe2+核外电子排布式为____________________________。

(3)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]____________________________。

(4)基态Se原子的核外电子排布式为_____________________________________。1s22s22p63s23p63d104s2(或[Ar]3d104s2)1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)3d104s24p21s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4)B级

素养培优练10.下列有关原子轨道的能量说法不正确的是(

)A.多电子原子中,原子轨道的能量高低总是遵循ns<np<ndB.同一原子中,原子轨道的能量:4s<3dC.同一原子中,原子轨道形状相同的能级的能量不相同D.多电子原子中,每个能层上电子的能量一定不同解析同一原子中,不同能层s轨道形状相同,但能量不同,能层越大其能量越高,如E(1s)<E(2s),C正确;同一能层的不同能级能量不同,且按s、p、d……规律依次增大,每个轨道中最多可以填充两个电子,这两个电子的能量完全相同,D错误。

D11.下列各组指定的元素,不能形成AB2型化合物的是(

)A.[He]2s22p2和[He]2s22p4 B.[Ne]3s23p4和[He]2s22p4C.[Ne]3s2和[He]2s22p5 D.[Ne]3s1和[Ne]3s23p4解析核外电子排布式为[He]2s22p2的元素为C,核外电子排布式为[He]2s22p4的元素为O,二者可形成

CO2,A项不符合题意;核外电子排布式为[Ne]3s23p4的元素为S,核外电子排布式为[He]2s22p4的元素为O,二者可形成SO2,B项不符合题意;核外电子排布式为[Ne]3s2的元素为Mg,核外电子排布式为[He]2s22p5的元素为F,二者可形成MgF2,C

项不符合题意;核外电子排布式为[Ne]3s1的元素为Na,核外电子排布式为[Ne]3s23p4的元素为S,二者形成Na2S,不能形成

AB2型化合物,D

项符合题意。

D12.某元素基态原子3d轨道上有5个电子,则该原子最外层电子的排布可能是(

)A.3d54s1 B.4s2C.4s24p3 D.3s23p63d5解析3d轨道上有5个电子,根据构造原理可知电子先填充4s轨道再填充3d轨道,等3d轨道填满后再填充4p轨道,故题给原子的价层电子排布为3d54s1或3d54s2,最外层电子排布为4s1或4s2,故B符合题意。

B13.下列各组表述中,两个微粒不属于同种原子的是(

)A.3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p2的基态原子B.2p能级无空轨道,且有一个未成对电子的基态原子和最外层电子排布式为2s22p5的基态原子C.M层全充满而N层为4s2的基态原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2的基态原子D.最外层电子数是核外电子总数1/5的基态原子和最外层电子排布式为4s24p5的基态原子C解析3p

能级有一个空轨道的