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第一章原子结构与性质第一节原子结构第1课时能层与能级构造原理一、开天辟地一、开天辟地原子的原子的诞生生1.1.原子的原子的诞生生:氢氢氦氦锂锂2.2.宇宙的宇宙的组成元素及其含量成元素及其含量:88.688.61/81/81 1二、能二、能层与能与能级1.1.能能层:能量差异能量差异2.2.能能级:3.3.能能层、能、能级中所容中所容纳的的电子数子数:能能层层K KL LM MN NO O能能级级_5s5s5p5p最多最多电电子数子数2 22 26 62 26 61010_1s1s2s2s2p2p3s3s3p3p3d3d4s4s4p4p4d4d4f4f2 26 6101014142 26 62 28 818183232三、构造原理三、构造原理1.1.构造原理构造原理:(1)(1)含含义:在多在多电子原子中子原子中,电子在能子在能级上的排列上的排列顺序是序是电子先排在能子先排在能量量_的能的能级上上,然后依次排在能量然后依次排在能量_的能的能级上。上。较低低较高高(2)(2)构造原理示意构造原理示意图。能层能层能级能级2.2.电子排布式子排布式:(1)(1)概念概念:将将_上所排布的上所排布的电子数子数标注在注在该能能级符号符号_,_,并按并按照能照能层从左到右的从左到右的顺序排列的式子。序排列的式子。能能级右上角右上角(2)(2)表示方法。表示方法。钠原子的原子的电子排布式可表示子排布式可表示为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 1,也可也可简化化为Ne3sNe3s1 1。【自我小自我小测】1.1.思考辨析思考辨析:(1)(1)各能各能层的能的能级数等于其所数等于其所处的能的能层序数。序数。()()分析分析:任一能层的能级都是从任一能层的能级都是从s s能级开始能级开始,能级数等于该能层序数。能级数等于该能层序数。(2)(2)任何能任何能层的的s s能能级上的上的电子能量相同。子能量相同。()分析分析:不同能层上电子的能量不相同不同能层上电子的能量不相同,故不同能层的故不同能层的s s能级上电子的能能级上电子的能量也不相同。量也不相同。(3)(3)能能层序数大序数大,能能级的能量一定大。的能量一定大。()()分析分析:从构造原理可以看出从构造原理可以看出,各能级能量不只与能层有关。各能级能量不只与能层有关。(4)K(4)K的的电子排布式子排布式为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d1 1。()分析分析:根据构造原理根据构造原理,电子应先排电子应先排4s4s能级再排能级再排3d3d能级能级,应为应为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 64s4s1 1。2.2.科学家科学家对原子原子结构的构的认识顺序正确的是序正确的是()道道尔顿原子模型原子模型汤姆生原子模型姆生原子模型卢瑟福原子模型瑟福原子模型电子云模型子云模型A.A.B.B.C.D.C.D.【解析解析】选选C C。18031803年年,英国科学家道尔顿提出了原子论英国科学家道尔顿提出了原子论;19041904年年汤姆生提出葡萄干面包原子模型汤姆生提出葡萄干面包原子模型;19111911年卢瑟福提出原子结构行星年卢瑟福提出原子结构行星模型模型;19261926年提出了电子云模型年提出了电子云模型,则顺序为则顺序为。3.3.氢原子的原子的3d3d和和4s4s能能级的能量高低是的能量高低是()A.3d4s B.3d4s B.3d4sC.3d=4s D.C.3d=4s D.无无3d3d、4s4s轨道道,无所无所谓能量高低能量高低【解析解析】选选A A。比较能量相对大小。比较能量相对大小,首先看能层序数首先看能层序数,大者能量高大者能量高,然后然后再看能级再看能级,一般一般spdf,spd4s3d4s。4.(RJ4.(RJ选修修3 3P12P12改改编)下列各能下列各能层不包含不包含d d能能级的是的是()A.OA.O能能层B.PB.P能能层C.MC.M能能层D.KD.K能能层【解析解析】选选D D。多电子原子中。多电子原子中,同一能层的电子可分为不同的能级同一能层的电子可分为不同的能级,K,K层层只有只有s s能级能级,L,L层有层有s s、p p能级能级,从从M M层开始有层开始有d d能级。能级。5.(RJ5.(RJ选修修3 3P12P12改改编)下列各原子或离子的下列各原子或离子的电子排布式子排布式错误的是的是 ()A.KA.K+1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 6 B.F B.F-1s1s2 22s2s2 22p2p5 5C.SC.S1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p4 4 D.CaD.Ca1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 64s4s2 2【解析解析】选选B B。F F-核外有核外有1010个电子个电子,其电子排布式应为其电子排布式应为1s1s2 22s2s2 22p2p6 6。6.6.下列有关物下列有关物质结构的表述正确的是构的表述正确的是()A.A.次次氯酸的酸的电子式子式B.B.二氧化硅的分子式二氧化硅的分子式SiOSiO2 2C.C.硫原子的最外硫原子的最外层电子排布式子排布式3s3s2 23p3p4 4D.D.钠离子的离子的结构示意构示意图【解析解析】选选C C。次氯酸的电子式为。次氯酸的电子式为 ,A,A错错;二氧化硅是原二氧化硅是原子晶体子晶体,其结构中不存在分子其结构中不存在分子,B,B错错;钠离子是钠原子失去了最外层的钠离子是钠原子失去了最外层的1 1个电子个电子,其结构示意图为其结构示意图为 ,D,D错。错。一、能一、能层与能与能级的的组成与能量关系成与能量关系1.1.不同能不同能层的能的能级组成成:任一能任一能层的能的能级总是从是从s s能能级开始开始,而且能而且能级数数等于等于该能能层序数序数:第一能第一能层只有一个能只有一个能级(1s),(1s),第二能第二能层有两个能有两个能级(2s(2s和和2p),2p),第三能第三能层有三个能有三个能级(3s(3s、3p3p和和3d),3d),依次依次类推。推。2.2.不同能不同能层中各能中各能级之之间能量大小关系能量大小关系:(1)(1)不同能不同能层中同一能中同一能级,能能层序数越大能量越高。例如序数越大能量越高。例如,1s2s,1s2s3s3s,2p3p4p,2p3p4p。(2)(2)同一能同一能层中中,各能各能级之之间的能量大小关系是的能量大小关系是spdfspdf。例如。例如,第四第四能能层中中4s4p4d4f4s4p4d4f。(3)(3)能能层和能和能级都相同的各原子都相同的各原子轨道能量相等道能量相等,例如例如,2p,2px x=2p=2py y=2p=2pz z。【拓展深化拓展深化】各能各能层、能、能级容容纳电子数及能量关系子数及能量关系能能层一一二二三三四四n n符号符号K KL LM MN N能能级1s1s 2s2s、2p2p 3s3s、3p3p、3d3d 4s4s、4p4p、4d4d、4f4f各能各能级电子数子数2 22 2、6 62 2、6 6、10102 2、6 6、1010、1414能能层电子数子数2 28 8181832322n2n2 2电子离核子离核远近近近近远电子能量高低子能量高低低低高高【针对训练】1.(20151.(2015梅州高二梅州高二检测)下列下列说法正确的是法正确的是()A.A.同一原子中同一原子中,1s,1s、2s2s、3s3s电子的能量逐子的能量逐渐减小减小B.B.同一原子中同一原子中,2p,2p、3p3p、4p4p能能级的最多的最多电子数依次增多子数依次增多C.C.能量高的能量高的电子在离核近的区域运子在离核近的区域运动,能量低的能量低的电子在离核子在离核远的区域的区域运运动D.D.各能各能层含有的能含有的能级数数为n(nn(n为能能层序数序数)【解题指南解题指南】解答本题时要注意以下两点解答本题时要注意以下两点:(1)(1)任一能层中任一能层中,能级数能级数=能层序数。能层序数。(2)(2)相同能级其能层序数越大相同能级其能层序数越大,能量越高能量越高,但最多电子数相同。但最多电子数相同。【解析解析】选选D D。同一原子中能层序数越大。同一原子中能层序数越大,能量越高能量越高,离核越远离核越远,A,A、C C项项均错误均错误;在同一能级中在同一能级中,其最多电子数是一定的其最多电子数是一定的,不论其在哪一能层中不论其在哪一能层中,B,B项错误项错误;D;D项正确。项正确。2 2.(2015.(2015日照高日照高二二检测)下列下列电子子层中中,包含有包含有f f能能级的是的是()A.KA.K电子子层 B.LB.L电子子层C.MC.M电子子层 D.ND.N电子子层【解析解析】选选D D。K K电子层是第一能层电子层是第一能层,只有只有1s1s能级能级;L;L电子层是第二能层电子层是第二能层,有两个能级有两个能级,即即2s2s和和2p;M2p;M电子层是第三能层电子层是第三能层,有三个能级有三个能级,即即3s3s、3p3p、3d;N3d;N电子层是第四能层电子层是第四能层,有四个能级有四个能级,即即4s4s、4p4p、4d4d、4f4f。而根据能。而根据能级数等于能层序数的关系规律级数等于能层序数的关系规律,只有能层序数只有能层序数4 4的电子层中才有的电子层中才有f f能能级。级。3.3.在同一个原子中在同一个原子中,M,M能能层上的上的电子与子与Q Q能能层上的上的电子的能量子的能量()A.A.前者大于后者前者大于后者 B.B.后者大于前者后者大于前者C.C.前者等于后者前者等于后者 D.D.无法确定无法确定【解析解析】选选B B。在同一个原子中。在同一个原子中,能层的能量由低到高的顺序是能层的能量由低到高的顺序是K K、L L、M M、N N、O O、P P、Q Q,故故B B正确。正确。二、构造原理二、构造原理【自主自主导练】1.(20151.(2015衡水高二衡水高二检测)(1)(1)某元素的原子序数某元素的原子序数为33,33,则:此元素原子的此元素原子的电子子总数是数是;有有个个电子子层,个能个能级;它的它的电子排布式子排布式为 。(2)(2)写出写出S S、CaCa2+2+、ClCl-的的电子排布式子排布式:S:S:;CaCa2+2+:;ClCl-:。【解题指南解题指南】解答本题时要注意以下两点解答本题时要注意以下两点:(1)(1)原子序数与核电荷数、核外电子数的关系。原子序数与核电荷数、核外电子数的关系。(2)(2)基态原子核外电子排布的顺序。基态原子核外电子排布的顺序。【解析解析】原子序数原子序数=核外电子数核外电子数,故此原子的核外电子数为故此原子的核外电子数为33;33;依据构依据构造原理造原理,能量高低顺序为能量高低顺序为4s3d4p,4s3d4p,则此元素的电子排布式为则此元素的电子排布式为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d10104s4s2 24p4p3 3。答案答案:(1)(1)33334 48 81s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d10104s4s2 24p4p3 3(2)1s(2)1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p4 41s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 61s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 62.2.某原子的某原子的电子排布式子排布式为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d5 54s4s2 2,下列下列说法中不正确的法中不正确的是是()A.A.该元素原子中共有元素原子中共有2525个个电子子B.B.该元素原子核外有元素原子核外有4 4个能个能层C.C.该元素原子最外元素原子最外层共有共有2 2个个电子子D.D.该元素原子元素原子M M电子子层共有共有8 8个个电子子【解析解析】选选D D。从电子排布式看。从电子排布式看,该原子最高能级为该原子最高能级为4s4s2 2,故有故有4 4个能层个能层,最最外层有外层有2 2个电子个电子,B,B、C C正确正确;各能级的电子数之和为各能级的电子数之和为25,A25,A正确正确;M;M层电子层电子排布为排布为3s3s2 23p3p6 63d3d5 5,故该层电子数为故该层电子数为13,D13,D项错误。项错误。【总结归纳】基基态原子核外原子核外电子排布子排布顺序序1.1.绝大多数元素的原子核外大多数元素的原子核外电子的排布子的排布顺序遵循构造原理序遵循构造原理:2.2.当出当出现d d轨道道时,电子按子按nsns、(n-1)d(n-1)d、npnp的的顺序在原子序在原子轨道上排布道上排布;当当出出现f f轨道道时,电子按子按nsns、(n-2)f(n-2)f、(n-1)d(n-1)d、npnp的的顺序在原子序在原子轨道上排布。道上排布。【针对训练】1.(20151.(2015绵阳高二阳高二检测)铁是一种常是一种常见的金属的金属,它在元素周期表中位于它在元素周期表中位于第第4 4周期第周期第族族,原子序数原子序数为26,26,则FeFe2+2+的的结构示意构示意图为()【解析解析】选选C C。根据轨道能量顺序图。根据轨道能量顺序图,电子首先进入能量较低的原子轨电子首先进入能量较低的原子轨道道,铁原子中的电子在填满铁原子中的电子在填满K K层和层和L L层及层及3s3s、3p3p原子轨道后原子轨道后,接着在接着在4s4s原子轨道上填充原子轨道上填充2 2个电子个电子,然后在然后在3d3d原子轨道上填充原子轨道上填充6 6个电子个电子,则铁元素则铁元素的基态原子的核外电子排布式为的基态原子的核外电子排布式为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d6 64s4s2 2,即铁原子的结即铁原子的结构示意图是构示意图是 。从。从F Fe eFeFe2+2+,铁原子首先失去的是最外层铁原子首先失去的是最外层4s4s原原子轨道上的电子子轨道上的电子,而不是失去而不是失去3d3d原子轨道上的电子。所以原子轨道上的电子。所以,Fe,Fe2+2+的电子的电子排布式为排布式为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d6 6,Fe,Fe2+2+的结构示意图为的结构示意图为 。2.(20152.(2015珠海高二珠海高二检测)根据构造原理比根据构造原理比较下列能下列能级的能量大小关系的能量大小关系(填填“”或或“=”):):(1)2s(1)2s4s4s(2)3p(2)3p3d3d(3)4s(3)4s3d3d(4)5d(4)5d4d4d(5)3s(5)3s2p2p(6)4d(6)4d5f5f【解析解析】由构造原理可知由构造原理可知:同一能层里同一能层里,能级的能量按能级的能量按s s、p p、d d、f f的顺序升高的顺序升高,即即E(nsE(ns)E(npE(np)E(ndE(nd)E(nfE(nf););不同能层之间不同能层之间,能量会产能量会产生能级交错现象生能级交错现象,即能层序数大的即能层序数大的,其能级的能量不一定高其能级的能量不一定高,如如3d3d具有具有的能量介于的能量介于4s4s和和4p4p之间。根据构造原理不难比较各能级能量的大小。之间。根据构造原理不难比较各能级能量的大小。答案答案:(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(5)(5)(6)(6)
