1.1.2构造原理与电子排布式电子云与原子轨道-高二化学教学讲与练（人教版2019选择性必修2）(原卷版)

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课程标准核心素养目标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模型的学习，全面了解核外电子运动状态的描述方法。1．证据推理与模型认知：通过核外电子排布式书写的思维模型，培养学生“证据推理与模型认知”的学科素养。2．宏观辨识与微观探析：通过对原子轨道和电子云模型的学习，培养学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养。一、构造原理与电子排布式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，新增电子填入的顺序称为构造原理。(2)示意图2．电子排布式将上所容纳的电子数标在该能级符号，并按照能层从左到右的顺序排列的式子叫电子排布式。如氮原子的电子排布式为3．简化电子排布式Na的电子排布式为1s22s22p63s1，可简化为[Ne]3s1，Na的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同。【特别提醒】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。如24Cr：4.离子的电子排布式(1)判断该原子变成离子时得到或失去的电子数。(2)原子失去电子时，总是从能量高的能级失去电子，即失去电子的顺序是由外向里。一般来说，主族元素只失去它们的最外层电子，而副族元素可能还会进一步向里失去内层电子。(3)原子得到电子形成阴离子，则得到的电子填充在最外层的某一个能级上。如Cl－的电子排布式为1s22s22p63s23p6(得到的电子填充在最外面的3p能级上)。二、电子云与原子轨道1．概率密度1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在上绕核运行。量子力学指出，一定空间运动状态的电子在核外空间各处都可能出现，但出现的不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝eq\f(P,V)(P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积)。2．电子云(1)定义：处于一定的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。(2)含义：用单位体积内小点的疏密程度表示电子在原子核外出现的概率大小，小点越密，表示概率密度越大。(3)形状3．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。②p电子的原子轨道呈形，能层序数越大，原子轨道的半径越。(3)各能级所含有的原子轨道数目能级符号nsnpndnf轨道数目探究一构造原理与核外电子排布式半导体或芯片是由晶体硅生产的。晶圆片上刻蚀出数以百万甚至上亿的晶体管，通过控制电流来管理数据，形成各种文字、数字、声音、图像和色彩。晶体硅广泛用于集成电路、微波传送、激光转换等领域。1.写出基态硅原子的电子排布式及简化的电子排布式，硅元素的原子核外共有多少种不同能级的电子？2.上图中3s23p2是硅的何种电子排布式？该排布式与硅元素的化合价之间有何关系？3.从元素周期表给出的信息，Cr和Cu的简化电子排布式分别为[Ar]3d54s1和[Ar]3d104s1，这样的电子排布符合构造原理吗？是根据什么确定其电子排布的？1.构造原理(1)依据构造原理，绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s……但部分过渡金属元素基态原子的电子排布不符合构造原理。如Cr和Cu的最后两个能级的电子排布式分别为3d54s1和3d104s1。(2)“能级交错”现象当出现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。从第三能层开始，各能级能量高低不完全符合能层顺序，产生了能级交错排列，即产生“能级交错”现象。要特别记忆4s＜3d这一能级交错现象。2.电子排布式中各符号的含义(以Al原子为例)3.电子排布式的书写(1)“三步法”书写一般电子排布式(2)简化电子排布式将电子排布式中内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分用相应的稀有气体元素符号外加方括号表示的式子称为简化电子排布式。如钠、铁、砷的简化电子排布式分别为[Ne]3s1、[Ar]3d64s2、[Ar]3d104s24p3。(3)离子核外电子排布式的书写先写出原子的电子排布式，再根据得失电子情况进行调整。对于主族元素的原子来说，原子失去电子时，一般只失去最外层电子，而过渡元素的原子可能还会进一步失去内层电子；原子得到电子时，一般总是填充到最外层未填满的能级上。如【特别提醒】(1)以稀有气体的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)根据构造原理，在多电子原子中，电子最后填入的能级不一定是原子最外层上的能级，如Ti、V等过渡元素电子最后填入的是3d能级而不是4s能级。【例1】(2023·湖南长沙高二质检)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式可能是()A．X：3s23p1Y：3s23p5B．X：2s22p3Y：2s22p4C．X：3s23p2Y：3s23p4D．X：3s2Y：2s22p31.(2023·广东深圳高二联考)A、B、C、D是四种短周期元素。A、B、C同周期，C、D同主族，A的原子结构示意图为，B是同周期除稀有气体外半径最大的元素，C的最外层有五个电子。回答下列问题：(1)A为________(写出元素符号，下同)。(2)B为________，简化电子排布式是________________________________________。(3)C为________，核外电子排布式是_______________________________________。(4)D为________，价层电子排布式是_______________________________________。探究二原子轨道与能层序数的关系1．s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轨道电子云轮廓分别相同吗？能量分别相同吗？3．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？原子轨道eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(轨道形状\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(s电子云→呈球形,p电子云→哑铃形)),能级的轨道数目\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(ns能级：1,np能级：3,nd能级：5,nf能级：7)),能层的轨道数目：n2,\a\vs4\al(能量,关系)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①相同能层上原子轨道能量高低：,E（ns）＜E（np）＜E（nd）,＜E（nf）…,②不同能层，同一类能级能量高低：,E（1s）＜E（2s）＜E（3s）,＜E（4s）……,③同一能层同一能级原子轨道的,能量相同，如2px、2py、2pz轨道的,能量相同))))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。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，分别以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：原子轨道数目＝n2。【例1】(2023·河北邯郸一中高二期中)下列说法正确的是()A．1s与2s轨道最多容纳的电子数不同B．3p与2p的原子轨道都是哑铃形C．p轨道电子能量一定比s轨道电子能量大D．电子云表示的是电子在原子核外空间的运动轨道1.(2023·山东实验中学高二期末)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能级原子轨道也在增多D．锂原子的2s与5s轨道皆呈球形1．（2023上·山东烟台一中高二期中）下列微粒中，未成对电子数最多的是A．O：1s22s22p4B．P：1s22s22p63s23p3C．Fe：1s22s22p63s23p63d64s2D．Mn：1s22s22p63s23p63d54s22．（2023下·浙江绍兴·高二月考）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．1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s23p1B．1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2C．1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p3D．1s22s22p63s23p64s24p2→1s22s22p63s23p64s24p13．（2023·河北唐山一中高二期中）下列说法错误的是A．根据构造原理，原子核外电子填充顺序为1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p…B．1s22s12p1是激发态原子的电子排布式C．基态溴原子的简化电子排布式是[Ar]3d104s24p5D．Mg原子的电子排布式为1s22s22p63s24．（2023·哈尔滨三中高二期中）已知下列元素基态原子的最外层电子排布式，其中不一定能表示该元素为主族元素的是A． B． C． D．5．（2023下·河南郑州·高二期末）下列各原子或离子的电子排布式错误的是A．： B．F：C．： D．：6．（2023上·四川内江第六中学月考期中）氟原子激发态的电子排布式有A．1s22s22p33p1 B．1s22s22p43d2 C．1s22s12p5 D．1s22s22p43s17．（2023上·新疆昌吉·高二月考期末）下列基态原子或离子的电子排布式错误的是A．K：1s22s22p63s23p64s1 B．F：1s22s22p6C．S2：1s22s22p63s23p4 D．Ar：1s22s22p63s23p68．（2023下·福建三明·高二月考）下列各原子或离子的电子排布式正确的是A．Cu

[Ar]3d94s2 B．Al3+

1s22s22p6C．Br的价电子：3d104s24p5 D．Mn

1s22s22p63s23p63d79．（2023上·吉林松原·高二期末）表示一个原子在M能层上有10个电子，可以写成A．3p6 B．3d10 C．3s23p63d2 D．3s23p64s210．（2023·陕西咸阳高二期中）下列给出的基态原子的电子排布式，其中正确的是A．11Na：1s22s22p7 B．47Ag：1s22s22p63s23p63d104s24p64d95s2C．20Ca：1s22s22p63s23p63d2 D．35Br：[Ar]3d104s24p511．（2023上·四川绵阳南山中学月考）下列各组指定的元素，能形成型化合物的是A．和 B．和C．和 D．和12．（2023·江苏徐州高二期中）下列原子的核外电子排布式中，表示激发态原子的是A． B．C． D．13．（2023·湖北武汉二中高二期中）下列各项原子中，一定不属于同种元素原子的是A．3p能级有一个未成对电子的基态原子的核外电子排布式为的原子B．M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为的原子C．最外层电子数是核外电子总数的的原子和价电子排布式为3s23p5的原子D．2p能级有一个空轨道的基态原子和原子的价电子排布式为2s22p2的原子14．（2023·广东惠州高二期中）下列说法错误的是A．电子排布式为的元素，其价态为+3时最稳定B．在同一轨道上运动的电子，其运动状态肯定不同C．碳原子核外能量最高的电子其原子轨道是纺锤形D．钠原子由时，吸收能量，由激发态转化成基态15．（2023下·广东广州真光中学月考）下列关于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的价层电子排布特点的有关叙述正确的是A．Cu位于元素周期表中第四周期第IB族，属于ds区元素B．O的基态原子中，2p能级为半充满，属于p区元素C．最外层电子排布式为4s1，一定属于第IA族D．最外层电子排布式为ns2np1，该元素可能是第IIIA族或第IIIB族16．（2023下·陕西宝鸡高二统考期末）下列各原子或离子的电子排布式错误的是A．： B．As：C．： D．Cr：17．（2023·山