2021新教材高中化学第一章 教案+学案 人教版选择性必修2

能层与能级

【教学目标】

1、了解人类认识原子的过程

2、进一步认识原子核外电子的分层排布

3、知道原子核外电子的能层和能级分布及其能量关系

4、能用符号表示原子核外的不同能级。

【教学重难点】

1.重点：

原子核外电子的能层、能级分布及其能量关系。

2.难点：

能用符号表示原子核外的不同能级。

【教学过程】

1.新课导入

［引入］人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，正是因为有了无数的探索者，才使人

类对事物的认识一步步地走向深入，也越来越接近事物的本质。随着现代科学技术的发展，

我们现在所学习的科学理论，还会随着人类对客观事物的认识而不断地深入和发展。

展示与反应速率有关的图片。

［投影］展示人类认识原子的过程

［讲解］公元前400多年前，希腊哲学家德谟克利特等人的观点：物质由原子构成，且原子

是不可分的微粒；原子的结合和分离是万物变化的根本。

19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子说：物质由原子组成，且原子为实心球体,

不能用物理方法分割：同种分子的质量和性质相同。1869年，俄国化学家门捷列夫发现了

元素周期律。

1897年，英国科学家汤姆生发现了电子，提出原子结构的“葡萄干布丁”模型：原子

是一个平均分布着正电荷的粒子，电子镶嵌其中并中和正电荷，使原子呈电中性，原子是可

以再分的。

1909年，卢瑟福和他的助手做了著名a粒子散射实验。根据实验，卢瑟福在1911年提

出原子有核模型。卢瑟福原子模型：原子由原子核和核外电子组成。原子核带正电荷，位于

原子的中心并几乎集中了原子的全部质量，电子带负电荷，在原子核周围空间作高速运动。

玻尔原子模型：电子在原子核外一定轨道上绕核作高速运动。1920年，丹麦科学家玻

尔在他提出的氢原子模型（1913年）基础上，提出构造原理，即从氢开始，随核电荷数递

增，新增电子填入原子核外“壳层”的顺序，由此开启了用原子结构解释元素周期律的篇章。

5年后，玻尔的“壳层”落实为“能层”与“能级”，厘清了核外电子的可能状态，复杂的

原子光谱得以诠释。

原子结构的量子力学模型(电子云模型)：现代原子结构学说：现代科学家用量子力学

的方法描述核外电子运动，即运用电子云模型描述核外电子的运动。

到1936年，德国科学家马德隆发表了以原子光谱事实为依据的完整的构造原理。

2.新课讲授

［师］在初中和必修的学习中我们已经对原子结构有了一定了解，下面让我们一起来回顾一下

原子的结构。

［投影］

「质子(正电)

(原子核4

原子(正电"中子(不带电)

不显

电性I核外电子分层排布

(负电)与物质化学性质密切相关

［板书］一、能层与能级

［讲解］由必修的知识，我们已经知道多电子原子的核外电子的能量是不同的。核外电子按

能量不同分成能层。电子的能层由内向外排序，其序号-、符号以及所能容纳的最多电子数如

下：

［投影］

能层―四五六七♦♦♦♦♦♦

符号KLMNOPQ♦♦♦♦♦♦

最多电子数281B3250♦♦♦♦♦♦

［师］核外电子依据核外电子的能量不同分层排布，离核越远，能量越低。那么能层越高，电

子的能量越高，能量的高低顺序为E(K)<E(L)<E(M)<E(N)<E(0)<E(P)<E(Q)。

［过渡］但是同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级(S、P、d、f),就

好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。各能层上的能级是不一样的。

［投影］能级的符号和所能容纳的最多电子数如下：

能层KMN0

能级Is2s2P3s3P3d4s4p4d4f5s5P♦…”

最多电孑数2626102610142

［讲解］任一能层的能级总是从s能级开始，能级数等于该能层序数。能级的字母代号总是

按s、p、d、f,排序的，字母前的序数是它们所处的能层序数，每个能级最多可容纳

的电子数依次为自然数中的奇数序列1、3、5、7...的2倍。

多电子原子中，同一能层不同能级的能量顺序:E（ns）＜E（np）＜E（nd）＜E（nf）.....

［思考与讨论］一个能层的能级数与能层序数（n）间存在什么关系？一个能层最多可容纳的

电子数与能层序数（n）间存在什么关系？

［学生活动］小组讨论，根据表格数据总结规律。

［归纳］能层的能级数等于该能层序数。

一个能层最多可容纳的电子数为2n2个。

［提问］以s、p、d、f为符号的能级分别最多可容纳多少个电子？3d、4d、5d能级所能容纳

的最多电子数是否相同？

［生］以s、p、d、f为符号的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7的二倍。3d、4d、

5d能级所能容纳的最多电子数相同。

［提问］第五能层最多可容纳多少个电子？它们分别容纳在几个能级中？各能级最多容纳多

少个电子?

［生］第五能层最多可容纳50个电子;它们分别容纳在5个能级;各能级最多容纳电子数分

别为2,6,10,14,18个。

［小结］原子核外电子分层排布规律

（1）各能层最多能容纳2n-个电子。

即：能层序号1234567

符号K1.MN0PQ

最多电子数281832507298

（2）最外层电子数目不超过8个（K层为最外层时不超过2个）;次外层电子数最多不超过

18个；倒数第三层不超过32个。

（3）核外电子总是尽先排满能量最低、离核最近的能层，然后才由里往外，依次排在能量

较高能层。而失电子总是先失最外层电子。

［强调］以上几点是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求。

【板书】

1.1.1能层与能级

一、能层与能级

1.能层

能层序号1234567

符号KLMNOPQ

能量由低到高

各能层最多容纳电子数：21?

2.能级

E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf).....

能层与能级

【学法指导】

1、了解人类认识原子的过程

2、进一步认识原子核外电子的分层排布

3、知道原子核外电子的能层和能级分布及其能量关系

4、能用符号表示原子核外的不同能级。

【基础梳理】

r知识回顾」

‘质子(正电)

■原子核-

(正电)1中子(不带电)

原子

不显

电性核外电子分层排布

(负电)与物质化学性质密切相关

一、能层与能级

1、能层

核外电子按不同分成能层。电子的能层由内向外排序，其序号、符号以及所能容纳

的最多电子数如下：

能层二一四五六七♦♦♦♦

符号KLMNOPQ♦…

最多电子数28183250♦♦♦♦♦♦

能层越高，电子的能量，能量的高低顺序为:

E(K)_E(L)_E(M)_E(N)<E(0)<E(P)<E(Q)

2、能级

在多电子原子中，同一能层的电子，还被分成不同能级。

能级的符号和所能容纳的最多电子数如下：

能层KLMN0

------，—»----..------卜------,

能级Is2s2P3s3P3d4s4P4d4(5s5P...

最多电子数226261026101426•…

①任一能层的能级总是从—能级开始，能级数等于该能层序数。

②能级的字母代号总是按s、p、d、f.....排序的，字母前的序数是它们所处的能层序

数，每个能级最多可容纳的电子数依次为自然数中的奇数序列—、—、—、一.••的2

倍。

③多电子原子中，同一能层不同能级的能量顺序：

E(ns)___E(np)___E(nd)___E(nf).....

思考与讨论1:

一个能层的能级数与能层序数(n)间存在什么关系？一个能层最多可容纳的电子数与能层

序数(n)间存在什么关系？

思考与讨论2：

以s、p、d、f为符号的能级分别最多可容纳多少个电子？3d、4d、5d能级所能容纳的最多

电子数是否相同？

思考与讨论3：

第五能层最多可容纳多少个电子？它们分别容纳在几个能级中？各能级最多容纳多少个电

子？

【小结】原子核外电子分层排布规律

(1)各能层最多能容纳2nz个电子。

即：能层序号1234567

符号KLMNOPQ

最多电子数281832507298

(2)最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个)；次外层电子数最多不超过

18个；倒数第三层不超过32个。

(3)核外电子总是尽先排满能量最低、离核最近的能层，然后才由里往外，依次排在能量

较高能层。而失电子总是先失最外层电子。

注意：以上几点是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求。

【例题1】判断正误(正确的打“J”，错误的打“X”)

(1)能层就是电子层，包含不同的能级()

(2)能层越高，离原子核越远()

(3)ns、np、nd最多容纳的电子数均为2()

(4)每一能层均包含s、p、d、f能级()

答案：⑴V(2)V(3)X(4)X

【例题2】下列能层中，包含f能级的是()

A.K能层B.L能层

C.M能层D.N能层

答案：D

解析：K能层是第一能层，只有1s能级：L能层是第二能层，有两个能级，即2s和2p；

M能层是第三能层，有三个能级，即3s、3p、3d；N能层是第四能层，有四个能级，即4s、

4p、4d、4f。根据能级数等于能层序数，只有能层序数24的能层才有f能级。

【例题3】下列能级符号表示错误的是()

A.6sB.3dC.3fD.5p

答案：C

【例题4】在多电子原子里，把电子运动的能量不同的区域简化为不连续的壳层称作为电子

层。电子层模型被称为洋葱式结构，如图所示：根据电子层模型，判断下列说法不正确的是

()

原子的电f必惧汇

A.多电子原子的核外电子是分层运动的

B.所有电子在同一区域里运动

C.排在K、L、M层上的电子的能量依次增大

I).多电子原子里电子的能量不同

答案：B

解析：在多电子原子中，核外电子的能量不同，能量低的在离核近的区域运动，能量高的在

离核远的方向运动。

【课后练习】

1.下列关于多电子原子的核外电子的运动规律叙述正确的是（）

A.核外电子是分层运动的

B.所有电子在同一区域里运动

C.能量高的电子在离核近的区域里运动

D.能量低的电子在离核远的区域里运动

2.下列关于多电子原子的核外电子运动规律的叙述正确的是（)

A.所有电子在同一区域运动

B.核外电子的运动像卫星一样有连续不间断的轨道

C.能量越高的电子在离核越远的地方运动

D.用n=l,2,3,4•••表示电子离核的远近,它们分别表示N、M、L、K层

3.下列关于能层与能级的说法中正确的是（）

A.同一原子中，符号相同的能级,其上电子能量不一定相同

B.任一能层的能级总是从s能级开始,而且能级数不一定等于该能层序数

C.同是s能级,在不同的能层中所能容纳的最多电子数是不相同的

D.多电子原子中,每个能层上电子的能量一定不同

4.下列有关认识正确的是（）

A.各能级最多能容纳电子数按s、p、d、f的顺序分别为2、6、10、14

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.以下能级符号正确的是（）

A.3fB.2dC.4sD.2f

6.下列能级符号正确的是（）

A、6sB、2dC、3fD、lp

7.以下能级符号正确的是（)

A.6sB.2dC.3fD.Ip

8.若n=3,以下能级符号错误的是（）

A.npB.nfC.ndD.ns

9.以下能级符号错误的是（）

A.5sB.3dC.3fD.6p

10.下列各能层不包含d能级的是（)

A.0能层B.N能层C.M能层D.K能层

IL下列能层中，有d能级的是（）

A.KB.LC.MD.N

12.下列各能层不包含p能级的是（）

A.NB.MC.LD.K

答案及解析

1.答案：A

解析：多电子原子的核外电子分层运动，故A正确；电子在不同区域里运动.故B错误;能

量低的电子在离核近的区域里运动，故C错误；能量高的电子在离核远的区域里运动，故

D错误。

2.答案：C

解析：在多电子原子中，电子分别在能量不同的区域内运动,A项错误；电子运动没有连续不

间断的轨道,B项错误；电子的能量越高，离核越远,C项正确;n=l,2,3,4分别表示K、L、M、N

层,D项错误。

3.答案：A

4.答案：A

5.答案:C

6.答案：A

7.答案：A

8.答案：B

解析：第三能层中只有s、p、d能级，没有f能级。

9.答案：C

10.答案：D

11.答案：C

12.答案：D

原子光谱构造原理与电子排布式

【教学目标】

1、了解原子核外电子在一定条件下会发生激发与跃迁，了解其简单应用。

2、了解原子核外电子排布的构造原理。

3、能应用电子排布式表示常见元素(1〜36号)原子核外电子的排布。

【教学重难点】

1.重点：

(1)原子的基态和激发态的含义

（2）电子排布式的书写。

2.难点：

电子排布式的书写。

【教学过程】

1.新课导入

［引入］在日常生活中，我们看到许多可见光如焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED灯光与原

子结构有什么关系呢？

［投影］展示日常生活中的一些光现象，如激光、LED灯光、节日燃放的五彩缤纷的焰火等。

［提问］这些光现象是怎样产生的？

［讲解］这些现象都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关

2.新课讲授

［板书］一、基态与激发态原子光谱

1、基态原子与激发态原子

［讲解］处于最低能量的原子叫做基态原子。基态原子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，

变为激发态原子。

［讲］各种焰色反应是由对应的各种元素决定的。钙、锯、领以及碱金属的挥发性化合物在

高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激发到了高态，该电子处于激发态；处

于激发态的电子是十分不稳定的，在极短的时间内（约10一%）便跃迁到基态或较低的能级

上，并在跃迁过程中将能量以一定波长的光能形式释放出来。由于各种元素的能级是被限定

的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见

光范围，于是我们就看到了各种色彩。

激光的产生与电子跃迁有关

［投影］

处于最低能量廿*hT

--=-----＞基态原子

II

原子一理也使量：逑能量

蠹态原子

［问］同学们都听说过“光谱”一词，什么是光谱呢？

［板书］2、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

的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱

［讲］1868年8月18EI,法国天文学家詹森赴印度观察日全食，利用分光镜观察日珥，从黑

色月盘背面如出的红色火焰，看见有彩色的彩条，是太阳喷射出来的帜热其他的光谱。他发

现一条黄色谱线，接近钠光谱总的D1和D2线。日蚀后，他同样在太阳光谱中观察到这条黄

线，称为D3线。1868年10月20日，英国天文学家洛克耶也发现了这样的一条黄线。

经过进一步研究，认识到是一条不属于任何已知元素的新线，是因一种新的元素产生的，把

这个新元素命名为helium,来自希腊文helios（太阳），元素符号定为He。这是第一个在

地球以外，在宇宙中发现的元素。为了纪念这件事，当时铸造一块金质纪念牌，一面雕刻着

驾着四匹马战车的传说中的太阳神阿波罗（Apollo）像，另一面雕刻着詹森和洛克耶的头像,

下面写着：1868年8月18日太阳突出物分析。

［讲］原子光谱可分为发射光谱和吸收光谱

［投影］

［讲］发射光谱：处于高能级的原子或分子在向较低能级跃迁时产生辐射，将多余的能

量发射出去形成的光谱。大量处于激发态的原子会发出各不相同的谱线组成了氢原子

光谱的全部谱线。

［板书］3、光谱分析一利用原子光谱线上的特征谱线来鉴定元素。

［讲］各元素的光谱是不同的，就像是元素的“指纹”，可以用来鉴别元素。甚至可以根据光

谱发现新的元素。

［讲］通过原子光谱发现许多元素：如：钠（I860年）和枷（1861年），其光谱中有特征的篮

光和红光。又如：1868年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氨。化学研究中利

用光谱分析检测一些物质的存在与含量等。

［提问］金属的焰色试验中，一些金属元素呈现不同焰色的原因是什么？

［学生活动］思考并回答：激发态原子中的电子跃迁到低能级时，多余的能量以光的形式释放

出来。

［投影］①日常生活中看到的灯光、激光、焰火等可见光，都与原子核外电子发生跃迁释放能

量有关，形成发射光谱。

②焰色反应并不是所有金属都具有，是因为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。

［师］根据已有知识，试写出K原子的可能电子排布式与原子结构示意图？

［师］钾原子的电子排布为什么是2、8、8、1而非2、8、9?

［板书］三、构造原理

［投影］构造原理：

［讲］在多电子原子中，电子在能级上的排布顺序：电子最先排布在能量低的能级上，然后

依次排布在能量较高的能级上。电子的排布遵循构造原理。

［板书］1.构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布的能级顺序都遵循下列顺序：Is2s

2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s...

［投影］能级交错图

［讲］构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。从中可以看出，不同能层的能级有交错现

象，如E(3d)>E(4s)、E(4d)>E(5s)、E(5d)>E(6s)、E(6d)>E(7s)、E(4f)>E(5p)、E(4f)

>E(6s)等。

［讲］能级交错现象（从第3电子层开始）：是指电子层数较大的某些轨道的能量反低于

电子层数较小的某些轨道能量的现象。

电子先填最外层的ns,后填次外层的（n-1）d,甚至填入倒数第三层的（n-2）f的

规律叫做“能级交错”

［问题解释］就钾原子的电子排布问题进行解释o

［投影］各能层能级能量关系图

3d

三飞。29

能

量

［小结］构造原理中排布顺序的实质一一各能级的能量高低顺序

(1)相同能层的不同能级的能量高低顺序：

ns<np<nd<nf

(2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：

ls<2s<3s<4s；2p<3p<4p;3d<4d

(3)不同层不同能级可由下面的公式得出(n为能层序数)：

ns<(n-2)f<(n-1)d<np

［练习］写出r10号元素原子的电子排布式。

［教师活动］教师讲解简单原子的电子排布式的书写方法。

［练习］书写N、Cl、K、*Fe原子的核外电子排布式。

［教师活动］教师讲解复杂原子的电子排布式的书写方法。

［学生活动］根据电子排布式的书写规律写出第四周期21-36号元素原子的基态电子排布

式。

［师］1〜36号元素中是否都遵循构造原理？能否举出具体的例子？

［学生活动］举出24号铭和29号铜的例子

［教师活动］教师讲解特殊原子的核外电子排布式的书写方法。

【板书】

1.1.2原子光谱构造原理与电子排布式

一、基态与激发态原子光谱

二、构造原理与电子排布式

1、构造原理

以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序。

2、电子排布式

原子光谱构造原理与电子排布式

【学法指导】

1、了解原子核外电子在一定条件下会发生激发与跃迁，了解其简单应用。

2、了解原子核外电子排布的构造原理。

3、能应用电子排布式表示常见元素（1〜36号）原子核外电子的排布。

【基础梳理】

一、基态与激发态原子光谱

1、基态原子与激发态原子

基态原子：处于的原子叫做基态原子。

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。

处于最低能量甘十目7

一=-------►基态原子

嗨敖能量

原子吸收能量

处于较高能量

)激发态原子

(电子跃迁到较高能级)

2、原子光谱与光谱分析

(1)光谱的类型及形成

不同元素的原子发生时会吸收或释放不同的光，利用光谱仪摄取各种元素的电子

在现代化学中，利用原子光谱上的来鉴定元素的分析方法。

思考与讨论h

金属的焰色试验中，一些金属元素呈现不同焰色的原因是什么？

微点拨：

①日常生活中看到的灯光、激光、焰火等可见光，都与原子核外电子发生跃迁释放能量有

关，形成发射光谱。②焰色反应并不是所有金属都具有，是因为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。

二、构造原理与电子排布式

1、构造原理

(1)含义：以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序。

(2)构造原理示意图

(3)构造原理中的“能级交错”现象

从原子核外电子排布的轨道能量顺序看出从第三电子层就会出现能级交错现象，这是因

为3d能级的能量似乎低于4s能级,而实际上E(3d)>E(4s)o按能量最低原理,电子在进

入核外电子层时，不是排完3P就排3d,而是先排4s,排完4s才排3d。由于能级交错，

在次外层未达最大容量之前，已出现了最外层，而且最外层未达最大容量时，又进行次外

层电子的填充，所以原子最外层和次外层电子数一般达不到最大容量。

构造原理中排布顺序的实质一一各能级的能量高低顺序

(1)相同能层的不同能级的能量高低顺序：

(2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序:

(3)不同层不同能级可由下面的公式得出(n为能层序数):

2、电子排布式

(D含义

将能级上所容纳的电子数标在该能级符号的角，并按照从左到右的顺序排列

的式子。

(2)表示形式及各符号含义

I能级上容

纳的电子数

他就二l.，k

个名师点拨电子排布式的书写

1.简单原子的电子排布式

(1)按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。如

微粒电子排布式微粒电子排布式

cIs22s22P2NeIs22s22P6

ClIs22s22P63s23P5KIs22s22Pli3s23Pti4s'

(2)简化电子排布式：把内层电子达到稀有气体结构的部分，以相应稀有气体元素符号

外加方括号来表示。如Na的核外电子排布式为Is22s22Pli3s,其中第一、二电子层与

Ne(Is22s22P6)的结构相同，所以其电子排布式可简化为[Ne]3s‘；K的核外电子排布式为

Is22s22Pli3s23Pli4s'或[Ar]4s'。

2.复杂原子的电子排布式

对于较复杂的电子排布式，应先按能量从低到高排列，然后将同一层的电子移到一起。

li

如26Fe：先按能量从低到高排列为Is22s22P3s23Pzs23d然后将同一层的移到一起，

即该原子的电子排布式为Is22s22P63s23P63d64s2,简化为[Ar]3dli4s)

3.特殊原子的核外电子排布式

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。

(iKCr的电子排布式的书写

将同一能层的排在一起-Is22s22P63sli3P63d104sl

【课后练习】

1.下列所发生的现象与电子的跃迁无关的是（）

A.燃放烟花B.霓虹灯广告C.燃烧蜡烛D.平面镜成像

2.下列现象与原子核外电子跃迁无关的是（）

A.激光B.焰火C.核辐射D.霓虹灯光

3.下列各原子或离子的电子排布式错误的是（）

A.Na*：1s22s22P6B.F：Is22s22p5

C.O2-：Is22s22p4D.Ar：Is22s22P63s23P,

4.下列各组中的X和丫两种原子，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11,Y原子的核外电子排布为Is22s2

C.X原子2p能级上有三个电子,Y原子的3p能级上有三个电子

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

5.下列原子或离子原子核外电子排布不属于基态排布的是（）

A.N:Is22s22PaB.S":1s22s22P63s23P6C.Na:Is22s22P53s?D.Si:Is22s22Pli3s23P?

6.某元素基态原子4s轨道上有2个电子，则该基态原子价电子排布不可能是（）

A.3d84s2B.3d94s2C.4s24PlD.4s24P?

7.下列关于同一种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

8.当镁原子由Is%22P63s2fls22s22P63P2时，以下说法正确的是（）

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.转化后镁原子的性质更稳定

D.转化后镁原子与硅原子电子层结构相同，化学性质相似

9.对充有颊气的霓虹灯管通电，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，形成发射光谱

B.电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线

C.颊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，炭原子与构成灯管的物质发生反应

10.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

11.下列原子的电子排布式正确的是（）

A.F：Is22s22Ps

B.I5P：Is22s22P63s33P2

C.2iSc：Is22s22P63s23Pzs23dl

ti

D.35Br：Is%22P63s23P3cT4s24Ps

答案及解析

1.答案：D

解析：平面镜成像则是光线反射的结果，与电子跃迁无关，霓虹灯广告、燃烧蜡烛、节日里

燃放的焰火是原子的发射光谱，与原子核外电子发生跃迁有关，

故选D.

2.答案：C

解析:核辐射是原子核从一种一种能量状态结构或转变为另一种结构或另一种能量状态过程

中所释放出来的微观离子流，与电子跃迁无关,激光、霓虹灯广告、节日里燃放的焰火是原子

的发射光谱,与原子核外电子发生跃迁有关,故选:C;

3.答案：C

解析：由构造原理知,s能级只有1个轨道,最多可容纳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能级开始填充，填满一个能级再填一个新能级，cr应是

C1原子得到1个电子形成的稳定结构，所以cr的电子排布式应为Is22s22p、

4.答案：C

解析：A.如H和Na性质不同，故A错误；

B.X为He,丫为Be,两者性质不同，故B错误；

C.X为N,丫为P,同主族元素性质相似，故C正确；

D.X为Mg,丫的M层电子数不确定，元素种类很多，故D错误.

故选C.

5.答案：C

解析：A、N原子核外有7个电子，核外电子基态排布式为Is22s22P3,故A正确；

B、S2"核外电子数为18,核外电子基态排布式为Is22s22P63s23P6,故B正确：

C、选项中2P能级未填充满电子就填充3s能级，Na原子核外电子数为11,核外电子基态排

布式为Is22s22P53s:故C错误；

D、Si原子核外电子数为14,核外电子基态排布式为Is22s22P63s23P2,故D正确.

故选：C.

6.答案：B

解析：某元素基态原子4s轨道上有2个电子，若为3d84s"则为Ni；若为4sZpl则为Ga；

若为4s24P2,则为Ge；由电子排布规律和能量最低原理可知，价电子排布不可能为3d94s2,

应为3dH'4s'。

7.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。

8.A

解析：镁原子3s能级上的电子被激发到3P能级上，要吸收能量变为激发态原子，其性质比

基态更不稳定，所以A项正确，B、C项错误；变成激发态后，Mg与Si电子层结构不同，化

学性质也不相似，所以D项错误。

9.A

解析：在电流作用下，基态就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。

10.B

解析：能量E(3d)VE(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。

11.选D

解析：氟原子2P能级应排5个电子；磷原子的3s能级应排2个电子，3P能级应排3个电

子；写电子排布式时，应将同能层的能级移到一起。

原子轨道与电子排布原理

【教学目标】

1、了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。

2、知道原子核外电子的排布遵循泡利原理、洪特规则和能量最低原理。

3、掌握1〜36号元素的原子核外电子排布图(或叫轨道表示式)。

【教学重难点】

1、掌握泡利原理、洪特规则和能量最低原理；

2、掌握1〜36号元素的原子核外电子排布图。

【教学过程】

1.新课导入

［学生活动］根据所学知识填写学案。

［设问］原子核外电子是如何运动的呢？

［讲解］20世纪处，丹麦科学家玻尔把原子类比为太阳系，提出了原子的行星模型。认为核

外电子象行星绕太阳那样绕原子核运动。1916年玻尔因此获得诺贝尔物理奖。然而，在后

来的十年间，玻尔建立的行星模型被量子理论学彻底否定了。

［引入］电子在核外空间运动，能否用宏观的牛顿运动定律来描述呢？

2.新课讲授

［板书］一、电子云与原子轨道

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。

［讲解］因此，电子运动不能用牛顿运动定律来描述，只能用统计的观点来描述。我们不可能

像描述宏观运动物体那样，确定一定状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间如何，而

只能确定它在原子核外各处出现的概率。

［板书］2.电子云

［讲解］概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。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。小点代表的是概率密度，也就

是单位体积内出现的概率；小点越密，表示概率密度越大。需要注意的一点，小点不是电子。

［讲解］电子云图很难绘制，使用不便，我们常使用电子云轮廓图。绘制电子云轮廓图的目的

是表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。例如，绘

制电子云轮廓图时，常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，即精简版电子云，人们把

这种电子云轮廓图成为原子轨道。

［板书］3、原子轨道

［讲解］量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。s电子的原子轨

道都是球形的（原子核位于球心），能层序数越大，原子轨道的半径越大。这是由于Is,2s,

3s……电子的能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向

更大的空间扩展。这是不难理解的，打个比喻，宇宙飞船必须依靠推动（提供能量）才能克服

地球引力上天，2s电子比Is电子能量高，克服原子核的吸引在离核更远的空间出现的概率

就比1s大，因而2s电子云必然比1s电子云更扩散。

［讲解］P的原子轨道是哑铃形的，每个P能级有3个轨道，它们互相垂直，分别以P,、P,、

巳为符号。P原子轨道的平均半径也随能层序数增大而增大。

［投影］不同能层的能级、原子轨道及电子云轮廓图

电子云轮廓图

能层能级原子轨道数原子轨道名称

形状取向

K1s1Is球形一

2s12s球形一

L

2p32px、2p>.、2pz哑铃形相互垂直

3s13s球形一

M3P33px>3py>3pz哑铃形相互垂直

3d5.........

4s14s球形一

N

4p34px、4py>4pz哑铃形相互

4d5.........

垂直

4f7.........

..............................

［讲解］d轨道和f轨道各有名称、形状和取向，此处不作要求。

［思考］根据刚刚我们学过的知识，试着回答一下：Zn原子中电子占有的能层数、能级数和

原子轨道数分别为几？

［生］4715

［讲解］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，这是为

什么呢？核外电子的排布遵循什么样的规则呢？

［投影］核外电子排布规则

(1)能量最低原理：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个

原子的能量最低。

(2)泡利原理(填多少)：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相

反。这两个电子称为电子对。

(3)洪特规则(怎么填)：基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。

［讲解］每个轨道里最多容纳的2个电子，通常称为电子对，用方向相反的箭头“tI”来表

示。用口或。代表一个原子轨道，可用箭头表示一个电子，这样的式子称为轨道表示式或电

子排布图。

［强调］在书写电子排布图时需要注意以下几点

［投影］

(1)表示原子轨道的口也可以用O代替，原子轨道名称也可以写在口或。的下面，一个箭头

表示一个电子如Ne的电子排布图可表示为1'2.2p。

(2)不同能级中的口或O要相互分开，同一能级中的口或O要相互连接。

(3)整个电子排布图中各能级的排列顺序要与相应的电子排布式一致。

(4)当口或。中有2个电子时，它们的自旋状态必须相反。

(5)电子排布式给出了基态原子核外电子在能层和能级中的排布，而电子排布图还给出了电

子在原子轨道中的自旋状态。另外，我们通常所说的电子排布是基态原子的电子排布。

(6)洪特规则的特例：在能量相同的轨道(同一能级)上的电子排布处于全充满(d、d10,f")、

半充满(p'd'\的和全空状态(p°、d。、f°)时，具有较低的能量和较高的稳定性。如z,Cr的

l2

价电子排布式为3d54s(3d、4s能级均为半充满)，易错写为3d'4s；29Cu的价电子排布式为

3dzs।(3d全充满、4s半充满),易错写为3d94s:

【课堂小结】

核外电子排布遵循泡利原理、能量最低原理和洪特规则.能量最低原理就是在不违

背泡利原理的前提下，核外电子总是尽先占有能量最低的轨道，只有当能量最低的轨

道占满后，电子才依次进入能量较高的轨道，也就是尽可能使体系能量最低.洪特规

则是在等价轨道(相同电子层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不

同的轨道，且自旋方向相同.后来量子力学证明，电子这样排布可使能量最低，所以

洪特规则可以包括在能量最低原理中，作为能量最低原理的一个补充.

【板书】

1.1.3原子轨道与电子排布原理

一、电子云与原子轨道

1.电子运动的特点

2.电子云

3.原子轨道

二、原子的核外电子排布

1.核外电子排布规则

(1)能量最低原理

(2)泡利原理(填多少)

(3)洪特规则(怎么填)

2.电子排布图(轨道表示式)

原子轨道与电子排布原理

【学法指导】

1、了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。

2、知道原子核外电子的排布遵循泡利原理、洪特规则和能量最低原理。

3、掌握1〜36号元素的原子核外电子排布图(或叫轨道表示式)。

【知识导图】

【基础梳理】

「知识回顾」

1.原子由原子核和构成，原子核一般由和构成。

2,原子的核外电子是排布的，电子的能量越—离核越近，能量越—离核越远。

3.一至七能层的符号分别为：K、L、M、N、0、P、Q,各能层容纳的最多电子数为一。

一、电子云与原子轨道

1.电子运动的特点

电子的质量小，运动速度快且没有规则，无法确定核外电子在某个时刻处于原子核外空间何

处，只能确定在原子核外各处出现的。

2.电子云

(1)定义：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分布的形象

化描述。

小点：概率密度一一单位体积内出现的概率；小点越密，表示概率密度越大。

注意：小点不是电子。

(2)电子云轮廓图

将电子在原子核外空间出现的概率P=的空间圈出来，制作电子云的轮廓图，便可描

绘电子云的形状,即精简版电子云。

a.形状

小电同球形

图1同一原子的S电子的电子云轮廓图

b.电子云扩展程度

同一原子的能层，S电子云的半径o这是由于Is、2s、3s……电子的能量依次

增高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐,电子云越来越向更大的空间扩展。

3.原子轨道

(1)定义：量子力学把电子在原子核外的一个称为一个原子轨道。

(2)各能级所含原子轨道数目

能级符号nsnpndnf

轨道数目一———

(3)不同能层的能级、原子轨道及电子云轮廓图

电子云轮廓图

能层能级原子轨道名称

形状取向

K1sIs球形一

2s2s球形一

L

2p2px、2p、.、2Pz哑铃形相互垂直

3s3s球形一

M

3p3px>3py>3pz哑铃形相互垂直

3d.............

4s4s球形一

N

4p4px>4p“4pz哑铃形相互

4d.........

垂直

4f.............

.......................

微点拨：d轨道和f轨道各有名，称、形状和取向，此处不作要求。

额露

1Zn原子中电子占有£向能层数、能级数和原子轨道数分别为几？

【典型例题1】在Is、2px、2p、.、2Pz轨道中，具有球对称性的是（）

A.IsB.2pxC.2pyD.2pz

答案：A

【典型例题2】下列有关电子云和原子轨道的说法中正确的是（）

A.原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云

B.s能级原子轨道呈球形，处于该轨道上的电子只能在球壳内运动

C.