人教版化学选修三讲义：第1章 第1节 第2课时 电子云与原子轨道 原子的核外电子排布 Word版含答案

式 实例 K：[Ar]4s1
价电子 排布式
意义 实例
主族元素的价层电子指最外层电子，价层电子排布式即外围电子 排布式 Al：3s23p1
电子排 意义
每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子
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布图 实例
微点拨：①主族元素的最外层电子就是外围电子，又称价电子。过渡元素的 外围电子一般包括最外层的 s 电子和次外层的 d 电子，有的还包括倒数第三层的 f 电子。②电子排布图又称轨道表示式，是描述核外电子运动状态最详尽的化学用语。
4．下列电子排布图中，能正确表示该元素原子处于最低能量状态的是( )
D [若元素的原子处于最低能量状态，则其核外电子排布符合能量最低原理、 泡利原理和洪特规则。A、B 项违背洪特规则，C 项表示元素的原子处于激发态， 违背能量最低原理。]
5．下列原子或离子的电子排布表示方法中，正确的是________，违反能量最 低原理的是________，违反洪特规则的是________，违反泡利原理的是________。
3．原子轨道
(1)概念：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。
(2)各能级所含原子轨道数目
能级符号
ns np nd
nf
轨道数目
1
3
5
7
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？
[答案] 4 7 15
三、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。
第 2 课时 电子云与原子轨道 原子的核外 电子排布
目标与素养：1.了解能量最低原理，知道基态与激发态。知道电子跃迁产生原 子光谱。(宏观辨识)2.了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。(微 观辨析)3.了解泡利原理和洪特规则，会书写电子排布图(或叫轨道表示式)(科学探 究与模型认知)
一、能量最低原理、基态与激发态、光谱 1．能量最低原理 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，简称能量 最低原理。 2．基态原子与激发态原子
二、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概率。 2．电子云与形状 (1)含义：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概率密度 分布的形象化描述。小黑点越密，表示概率密度越大。 (2)形状
书写电子排布图时的“五”注意 (1)一个方框表示一个原子轨道，一个箭头表示一个电子。 (2)不同能级中的 要相互分开，同一能级中的 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 中有 2 个电子时，它们的自旋状态必须相反。 (5)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、 半充满和全空状态时，具有较低的能量和较高的稳定性。如 24Cr 的价电子排布式 为 3d54s1(半充满)，易错写为 3d44s2。
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[解析] 根据核外电子排布规律知②中错误在于电子排完 2s 轨道后应排 2p 轨 道，而不是 3p 轨道，应为 1s22s22p6；③中没有遵循洪特规则——电子在同一能级 的不同轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋状态相同；④中忽略了 3d 轨道在半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，应为 1s22s22p63s23p63d54s1；
。
微点拨：①一个原子轨道的两个电子称为电子对，一个原子轨道只有一个电
子称为单电子或未成对电子。②洪特规则特例：能量相同的原子轨道在全充满(如
d10)、半充满(如 d5)和全空(如 d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。如 Cr：
3d54s1、Cu：3d104s1。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)1s22s22p43s1 是氟原子的激发态( ) (2)原子从基态到激发态需要吸收能量，形成的原子光谱为发射光谱( ) (3)电子云中的小黑点代表一个电子( ) (4)s 电子云的形状为圆形( ) [答案] (1)√ (2)× (3)× (4)× 2．下列说法正确的是 ( ) A．s 能级的能量总小于 p 能级的能量 B．2s 的电子云半径比 1s 电子云半径大，说明 2s 的电子云比 1s 的多 C．当电子排布在同一能级的不同轨道时，电子总是先占满一个轨道(1 个原子 轨道最多只能容纳两个电子，且自旋状态相反)，然后再占据其他原子轨道 D．nf 能级中最多可容纳 14 个电子 [答案] D 3．氟原子的核外电子排布图为________，原子中有________个未成对电子。
⑦违反泡利原理，应为
。
[答案] ①⑤⑥ ②④ ③ ⑦
6．按要求完成下列填空：
(1)24Cr 的电子排布式为_________________________。 (2)20Ca 的价电子排布式为_______________________。 (3)35Br－的结构示意图为_________________________。 (4)7N 的电子排布图为___________________________。 [答案] (1)1s22s22p63s23p63d54s1 或[Ar]3d54s1
相互
4d
5
垂直
4f
7
…… ……
…… ……

…… ……
…… ……
……
……
……
……
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。
1．当镁原子由 1s22s22p63s2→1s22s22p63p2 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 A [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
1．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
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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 B [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。] 2．下列对核外电子运动状态的描述正确的是( ) A．电子的运动与行星的运动相似，围绕原子核在固定的轨道上高速旋转 B．能层数为 3 时，有 3s、3p、3d、3f 四个轨道 C．氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一个轨道 D．在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同 D [A 项，质量很小的电子在做高速运动时，其运动规律跟普通物体不同， 电子没有确定的运动轨道；B 项，第三能层只有 3s、3p、3d 三个能级，而 3s 能级 有 1 个轨道、3p 能级有 3 个轨道、3d 能级有 5 个轨道，故第三能层有 9 个轨道；C 项，氢原子中只有 1 个电子，在 1s 轨道，但还存在其他空轨道；D 项，电子的运 动状态与能层、能级和自旋状态有关，在同一原子内部没有两个电子存在完全相 同的运动状态。] 3．下列给出的是基态原子的电子排布式，其中正确的是( ) A．11Na：1s22s22p7 B．47Ag：1s22s22p63s23p63d104s24p64d95s2 C．20Ca：1s22s22p63s23p63d2 D．35Br：[Ar]3d104s24p5 D [A 项中的“2p7”违背了泡利原理，p 能级有 3 个轨道，最多填充 6 个电子， 正确的电子排布式为 1s22s22p63s1。B 项中的“4d95s2”违背了洪特规则特例，正确的 电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1。C 项中的“3d2”违背了能量最低原 理，根据构造原理，3d 能级的能量大于 4s 能级，3p 能级排满之后应该先排 4s 能 级，故 20Ca 的电子排布式应为 1s22s22p63s23p64s2。] 4．下列化学用语的书写正确的是( )
3．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跃迁时会吸收或释放不同的光，利用光谱仪摄取各种元 素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱，见下图。
(2)光谱分析 在现代化学中，利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素的分析方法。
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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。
结构示 意义 将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子 意图 实例
电子排
用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电
意义
布式
子排布式
实例 K：1s22s22p63s23p64s1
简化电
为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体结
意义
子排布
构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示
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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。]
2．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，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．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 A [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。] 3．元素 K 的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为________nm(填 标号)。 A．404.4 B．553.5 C．589.2 D．670.8 E．766.6 [答案] A 描述核外电子排布的化学用语