第一第一单元原子核外元原子核外电子的运子的运动学学习目目标1.了了解解原原子子核核外外电子子的的运运动状状态及及原原子子结构构的的构构造造原原理。理。2.知道原子核外知道原子核外电子的能子的能级分布。分布。3.能能用用电子子排排布布式式表表示示常常见元元素素(136号号)原原子子核核外外电子的排布。子的排布。4.掌握元素、核素的涵掌握元素、核素的涵义。5.了了解解能能量量最最低低原原理理，知知道道基基态与与激激发态，知知道道原原子子核外核外电子在一定条件下会子在一定条件下会发生生跃迁迁产生原子光生原子光谱。6.知道知道电子云和原子子云和原子轨道。道。 课堂互动讲练课堂互动讲练探究整合应用探究整合应用知能优化训练知能优化训练第第一一单单元元课前自主学案课前自主学案课前自主学案课前自主学案自主学习自主学习自主学习自主学习一、人类对原子结构的认识一、人类对原子结构的认识1原原子子是是由由原原子子核核和和核核外外电电子子构构成成的的，原原子子核核由由_和和_构构成成。质质子子带带_电电荷荷，核核外外电电子子带带_电电荷荷，中中子子_电电荷荷，质质子子数数_核核外外电电子子数，故原子呈电中性。数，故原子呈电中性。质子子中子中子正正负负不不带等于等于2构构成成原原子子的的微微粒粒之之间间数数量量关关系系：质质子子数数核核外外电子数电子数_ _。质量数质量数 _ _。3卢瑟福被称为卢瑟福被称为“原子之父原子之父”。4玻尔根据量子力学提出了原子结构模型。玻尔根据量子力学提出了原子结构模型。原子序数原子序数核核电荷数荷数质子数子数中子数中子数(1)原原子子核核外外电电子子在在一一系系列列稳稳定定的的轨轨道道上上运运动动，这这些些轨轨道道称称为为_。核核外外电电子子在在原原子子轨轨道道上上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。运动时，既不放出能量，也不吸收能量。(2)不不同同的的原原子子轨轨道道具具有有不不同同的的能能量量，原原子子轨轨道道的的能量变化是能量变化是_的。的。(3)原原子子核核外外电电子子可可以以在在能能量量不不同同的的轨轨道道上上发发生生_。原子原子轨道道不不连续跃迁跃迁5原子核外电子的运动特点原子核外电子的运动特点(1)原原子子核核外外电电子子以以极极高高的的速速度度、在在极极小小的的空空间间内内做永不停止的运动。做永不停止的运动。(2)核核外外电电子子的的运运动动_宏宏观观物物体体所所具具有有的的运运动动规规律律(不不能能测测出出在在某某一一时时刻刻的的位位置置、速速度度，即即不不能能描描画画出出它它的的运运动动轨轨迹迹)。描描述述核核外外电电子子运运动动通通常常采用采用_的方法的方法电子云。电子云。不遵循不遵循统计统计注注意意：(1)电电子子云云是是人人们们形形象象地地描描述述电电子子在在原原子子核核外外空间出现的机会的大小。空间出现的机会的大小。(2)电电子子云云图图通通常常是是用用小小黑黑点点的的疏疏密密来来描描述述电电子子在在原原子子核核外外空空间间出出现现的的机机会会的的大大小小所所得得到到的的图图形形，即即小小黑黑点点的的疏疏密密与与电电子子在在该该区区域域内内出出现现的的机机会会大大小小成成正正比比。小小黑黑点点密密表表示示电电子子在在该该区区域域出出现现的的机机会会多多，小小黑点疏表示电子在该区域出现的机会少。黑点疏表示电子在该区域出现的机会少。思考感悟思考感悟1电电子子云云图图中中的的小小黑黑点点密密度度的的大大小小是是否否表表示示电电子子的多少？的多少？【提提示示】不不是是。电电子子云云图图中中的的一一个个小小黑黑点点并并不不代代表表一一个个电电子子，而而是是表表示示电电子子在在此此位位置置出出现现过过一一次次，小小黑黑点点的的密密度度的的大大小小，表表示示在在一一定定时时间间内内电电子子出出现现的概率的大小。的概率的大小。二、原子核外电子的运动特征二、原子核外电子的运动特征1核外电子的运动状态核外电子的运动状态(1)电子层电子层(n)1234567符号符号_分分层层依依据据：电电子子运运动动的的_不不同同、电电子子运运动动的的主要区域离核的主要区域离核的_不同。不同。 K L M N O P Q能量能量远近近(2)原子轨道原子轨道分类：分类：s、p、d、f分分类类依依据据：同同一一电电子子层层中中电电子子运运动动的的_仍仍有有区别，电子云的区别，电子云的_也不相同。也不相同。能量能量形状形状原子轨道形状原子轨道形状决定轨道的类型。决定轨道的类型。s_p_d、f轨道较复杂。轨道较复杂。球形球形纺锤形形原原子子轨轨道道的的_决决定定该该种种轨轨道道类类型型的的_。s_ p_ d_ f_2电子的自旋电子的自旋原原子子核核外外电电子子有有_的的自自旋旋状状态态。通通常常用用“”和和“”表示。表示。空空间伸展方向伸展方向轨道数道数3751两种不同两种不同思考感悟思考感悟2多多电电子子原原子子中中，电电子子的的运运动动区区域域与与其其能能量量的的高高低之间有何关系？低之间有何关系？【提提示示】多多电电子子原原子子中中，通通常常能能量量较较低低的的电电子子在在离离核核较较近近的的区区域域运运动动，而而能能量量较较高高的的电电子子在在离离核较远的区域运动。核较远的区域运动。三、原子核外电子的排布三、原子核外电子的排布1原子核外电子排布遵守的原理原子核外电子排布遵守的原理(1)能能量量最最低低原原理理：原原子子核核外外电电子子先先占占据据_的轨道的轨道(优先进入能量低的能级优先进入能量低的能级)。(2)泡泡利利不不相相容容原原理理：每每个个原原子子轨轨道道上上最最多多只只能能容容纳纳_的电子。的电子。能量低能量低两个自旋状两个自旋状态不同不同(3)洪洪特特规规则则：在在_的的轨轨道道上上的的电电子子将将尽先分占不同的原子轨道，且自旋状态尽先分占不同的原子轨道，且自旋状态_。洪洪特特规规则则特特例例：当当原原子子核核外外电电子子排排布布在在_的的原原子子轨轨道道形形成成_ (s0、p0、d0、f0)、_ (s1、p3、d5、f7)、_(s2、p6、d10、f14)时，原子能量最低，原子稳定。时，原子能量最低，原子稳定。能量相同能量相同相同相同能量能量相等相等全空全空半半满全全满2为为了了避避免免电电子子排排布布式式书书写写过过繁繁，可可以以把把内内层层电电子子已已达达稀稀有有气气体体结结构构的的部部分分写写成成“原原子子实实”，以以稀稀有有气气体体的的元元素素符符号号外外加加方方括括号号表表示示，如如Mg的的电电子排布式可表示为子排布式可表示为Ne3s2。四、原子光谱四、原子光谱原原子子的的电电子子排排布布遵遵循循构构造造原原理理能能使使整整个个原原子子的的能能量量处处于于最最低低状状态态，简简称称能能量量最最低低原原理理。处处于于最最低低能量的原子叫做能量的原子叫做_原子。原子。基基态当当基基态态原原子子的的电电子子吸吸收收能能量量后后，电电子子会会跃跃迁迁到到较较高高能能级级，变变成成_原原子子。电电子子从从较较高高能能量量的的激激发发态态跃跃迁迁到到较较低低能能量量的的激激发发态态乃乃至至基基态态时时，将将释释放放能能量。光量。光(辐射辐射)是电子释放能量的重要形式之一。是电子释放能量的重要形式之一。不不同同元元素素的的原原子子发发生生跃跃迁迁时时会会吸吸收收或或释释放放不不同同的的光光,可可以以用用光光谱谱仪仪摄摄取取各各种种元元素素的的电电子子的的吸吸收收光光谱谱或或发发射射光光谱谱，总总称称_。许许多多元元素素就就是是通通过过原原子子光光谱谱发发现现的的。在在现现代代化化学学中中，常常利利用用原原子子光光谱谱上上的的特特征谱线来鉴定元素，称为征谱线来鉴定元素，称为_。激激发态原子光原子光谱光光谱分析分析自主休验自主休验自主休验自主休验解解析析：选D。K层只只有有一一种种形形状状为球球形形对称称的的s轨道。道。2某某主主族族元元素素的的原原子子，M层层上上能能量量最最高高的的原原子子轨轨道道处处于于半半充充满满的的状状态态，即即每每个个轨轨道道只只有有1个个电电子子，这种原子的质子数这种原子的质子数()A只能是只能是7 B只能是只能是15C是是11或或15 D是是11或或13解解析析：选选C。M层层上上能能量量很很高高的的原原子子轨轨道道处处于于半半充充满满状状态态的的原原子子，其其最最外外层层电电子子排排布布式式可可能能为为3s1(Na)，也可能是，也可能是3s23p3(P)。3比比较较下下列列多多电电子子的的原原子子轨轨道道的的能能量量高高低低(填填“”、“”或或“”)。(1)2s_3s(2)2s_3d(3)2px_2py(4)4f_6f解解析析：相相同同电电子子层层上上原原子子轨轨道道能能量量高高低低顺顺序序是是nsnpndnf；相相同同形形状状的的原原子子轨轨道道能能量量的的高高低低顺顺序序：1s2s3s4s；同同一一电电子子层层上上形形状状相相同同的原子轨道具有相同的能量：的原子轨道具有相同的能量：npxnpynpz。答案：答案：(1)(2)(3)(4)课堂互动讲练课堂互动讲练要点一要点一原子核外电子的运动特征原子核外电子的运动特征在在含含有有多多个个核核外外电子子的的原原子子中中，电子子的的能能量量往往往往是是不不同同的的。根根据据能能量量的的差差异异，电子子的的运运动可可以分以分为电子子层、原子、原子轨道、道、电子自旋等方面。子自旋等方面。1电子层电子层电子子层序号序号/n1234567符号符号KLMNOPQ离核越来越离核越来越远，能量越来越高，能量越来越高2.原子轨道原子轨道量量子子力力学学研研究究表表明明，处处于于同同一一电电子子层层的的原原子子核核外外电电子子，也也可可以以在在不不同同类类型型的的原原子子轨轨道道上上运运动动。轨轨道道的的类类型型不不同同，轨轨道道的的形形状状也也不不同同，人人们们用用小小写写字母字母s、p、d、f分别表示不同形状的轨道。分别表示不同形状的轨道。(1)原原子子轨轨道道的的形形状状：s轨轨道道是是球球形形的的，p轨轨道道是是纺纺锤形的，锤形的，d轨道和轨道和f轨道较复杂。轨道较复杂。(2)原子轨道的数目：原子轨道的数目：ns有有1个原子轨道，个原子轨道，np有有3个个原子轨道原子轨道(npx、npy、npz)，nd有有5个原子轨道，个原子轨道，nf有有7个原子轨道。个原子轨道。(3)原子轨道能量高低规律：原子轨道能量高低规律：相同电子层：相同电子层：nsnpndnf形状相同的原子轨道：形状相同的原子轨道：1s2s3s4s电子层和形状相同的原子轨道电子层和形状相同的原子轨道npxnpynpz特别提醒：特别提醒：(1)各电子层包含的原子轨道数目和可各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数容纳的电子数电子子层 原子原子轨道道类型型原子原子轨道数道数目目可容可容纳的的电子子数目数目11s1222s、2p4833s、3p、3d91844s、4p、4d、4f1632nn22n2(2)原原子子轨道道种种类数数与与电子子层序序数数相相等等，即即n层有有n种种轨道。道。3电子自旋电子自旋原原子子核核外外电电子子还还有有一一种种称称为为“自自旋旋”的的运运动动。通通常常用用“”或或“”来来表表示示这这两两种种不不同同的的自自旋旋状状态态。一一个个原原子子轨轨道道上上最最多多可可同同时时容容纳纳两两个个自自旋旋方方向相反的电子。向相反的电子。例例例例1 1【解解析析】电电子子离离核核越越近近，能能量量越越低低，A项项正正确确；原原子子轨轨道道种种类类数数与与电电子子层层序序数数相相等等，当当电电子子层层序序数数为为3时时，只只有有3s、3p、3d三三种种原原子子轨轨道道，所所以以3f不不存存在在，B项项正正确确；C项项正正确确；p轨轨道道在在空空间间有有x、y、z 3个伸展方向，故与电子层序数无关，个伸展方向，故与电子层序数无关，D项错误。项错误。【答案答案】D变变式式训训练练1在在基基态态多多电电子子原原子子中中，关关于于核核外外电电子子能能量的叙述错误的是量的叙述错误的是()A最易失去的电子能量最高最易失去的电子能量最高B1s轨道的电子能量最低轨道的电子能量最低Cp轨道电子能量一定高于轨道电子能量一定高于s轨道电子能量轨道电子能量D在离核最近区域内运动的电子能量最低在离核最近区域内运动的电子能量最低解解析析：选选C。选选项项C没没有有指指明明p轨轨道道电电子子和和s轨轨道道电电子子是否处于同一电子层。是否处于同一电子层。要点二要点二核外电子排布的表示方法核外电子排布的表示方法1电子排布式子排布式(1)电子子排排布布式式是是描描述述能能量量不不同同的的原原子子轨道道中中分分别填填充充有有多多少少个个电子子的的化化学学用用语。在在电子子排排布布式式中中，将将各各种种能能量量不不同同的的原原子子轨道道中中的的电子子数数标在在原原子子轨道道符号的右上角，如符号的右上角，如2s2、2p3、3d5等。等。(2)电子排布式的书写方法电子排布式的书写方法将将原原子子轨轨道道按按照照电电子子层层数数由由小小到到大大的的顺顺序序从从左左到到右右排排列列，电电子子层层数数相相同同的的原原子子轨轨道道按按照照s、p、d、f顺顺序从左到右排列。序从左到右排列。按按照照原原子子轨轨道道能能量量顺顺序序和和两两个个原原理理、一一个个规规则则向向各原子轨道中填充电子。各原子轨道中填充电子。删掉没有填充电子的原子轨道。删掉没有填充电子的原子轨道。举例：举例：26Fe1s22s22p63s23p63d64s2等。等。特特别别提提醒醒：电电子子排排布布式式的的书书写写顺顺序序与与原原子子轨轨道道的的能能量量顺顺序序不不完完全全相相同同。因因为为电电子子排排布布式式中中原原子子轨轨道道的的书书写写顺顺序序是是按按照照电电子子层层数数由由小小到到大大的的顺顺序序排排列列的的，但但是是原原子子轨轨道道的的能能量量顺顺序序中中会会出出现现内内层层原原子子轨轨道道能能量量高高于于外外层层原原子子轨轨道道能能量量的的状状况况，例例如如3d4s等。等。2轨道表示式轨道表示式轨轨道道表表示示式式是是形形象象地地描描述述各各个个原原子子轨轨道道中中填填充充电电子子的数目和自旋状态的化学用语。的数目和自旋状态的化学用语。在在轨轨道道表表示示式式中中，用用一一个个方方框框代代表表一一个个原原子子轨轨道道，用用“”和和“”代代表表自自旋旋状状态态不不同同的的电电子子。原原子子轨轨道道的的书书写写顺顺序序与与电电子子排排布布式式相相同同；电电子子填填入入轨轨道道中中要要遵遵循循两两个个原原理理一一个个规规则则，要要在在各各种种原原子子轨轨道道的的下方标出各种原子轨道的符号。下方标出各种原子轨道的符号。3原子实原子实原子核外电子排布中内层电子达到原子核外电子排布中内层电子达到稀有气体结构的部分。稀有气体结构的部分。4原子的外围电子排布式原子的外围电子排布式以教材后所附元素以教材后所附元素周期表中所列的外围电子排布为准。周期表中所列的外围电子排布为准。特别提醒：特别提醒：(1)电子排布式电子排布式原子实最外层电子排原子实最外层电子排布式，布式，如如BrAr3d104s24p5溴的最外层电子排布式是溴的最外层电子排布式是4s24p5。(2)在化学反应中原子的外围电子发生变化而原子在化学反应中原子的外围电子发生变化而原子实不受影响。实不受影响。(3)外围电子外围电子主族指最外层电子；过渡元素包主族指最外层电子；过渡元素包括次外层括次外层d电子及次次外层电子及次次外层f电子。电子。 (2011年年常常州州高高二二检检测测)A、B、C、D、E代代表表5种元素。请填空：种元素。请填空：(1)A元元素素基基态态原原子子的的最最外外层层有有3个个未未成成对对电电子子，次次外层有外层有2个电子，其元素符号为个电子，其元素符号为_。(2)B元元素素的的负负一一价价离离子子和和C元元素素的的正正一一价价离离子子的的电电子子层层结结构构都都与与氩氩相相同同，B的的元元素素符符号号为为_，C的元素符号为的元素符号为_。例例例例2 2(3)D元素的正三价离子的元素的正三价离子的3d原子轨道为半充满，原子轨道为半充满，D的元素符号为的元素符号为_，其基态原子的电，其基态原子的电子排布式为子排布式为_。(4)E元素基态原子的元素基态原子的M层全充满，层全充满，N层没有成对电层没有成对电子，只有一个未成对电子，子，只有一个未成对电子，E的元素符号为的元素符号为_，其基态原子的电子排布式为，其基态原子的电子排布式为_。【思路点拨思路点拨】本题综合考查原子结构中核外电本题综合考查原子结构中核外电子排布与元素符号、电子排布式的书写。尤其对子排布与元素符号、电子排布式的书写。尤其对未成对电子数与原子核外电子排布的关系进行的未成对电子数与原子核外电子排布的关系进行的考查，其实是考查能量最低原理、泡利不相容原考查，其实是考查能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则的具体应用。因此平时要熟练掌握理、洪特规则的具体应用。因此平时要熟练掌握轨道表示式、电子排布式的书写，注意总结记忆轨道表示式、电子排布式的书写，注意总结记忆一些规律和特殊情况。一些规律和特殊情况。【解解析析】(1)A元元素素基基态态原原子子的的最最外外层层有有3个个未未成成对对电电子子，次次外外层层有有2个个电电子子，则则其其价价电电子子构构型型为为2s22p3，元元素素符符号号为为N。(2)B元元素素的的负负一一价价离离子子的的电电子子层层结结构构与与氩氩相相同同，则则B为为氯氯元元素素，C元元素素的的正正一一价价离离子子的的电电子子层层结结构构与与氩氩相相同同，则则C为为钾钾元元素素。(3)D元元素素的的正正三三价价离离子子的的3d原原子子轨轨道道为为半半充充满满，即即三三价价阳阳离离子子的的构构型型为为3d5，则则原原子子的的价价电电子子构构型型为为3d64s2，元素符号是，元素符号是Fe，基态原子的电子排布式，基态原子的电子排布式为：为：1s22s22p63s23p63d64s2或或Ar3d64s2。(4)E元素元素基态原子的基态原子的M层全充满，层全充满，N层没有成对电子，只有层没有成对电子，只有一个未成对电子即价电子构型为一个未成对电子即价电子构型为3d104s1，所以它，所以它的元素符号为的元素符号为Cu，其基态原子的电子排布式为：，其基态原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s1或或Ar3d104s1。【答案答案】(1)N(2)ClK(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2或或Ar3d64s2(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1或或Ar3d104s1变变式式训训练练2下下列列电电子子排排布布式式或或轨轨道道表表示示式式正正确确的的是是()解析：解析：选选D。A项违反了洪特规则，项违反了洪特规则，2p轨道上两个电轨道上两个电子应分占不同的轨道且自旋方向相同，正确的轨道子应分占不同的轨道且自旋方向相同，正确的轨道表示式应为表示式应为 ；B项违反了能量最低项违反了能量最低原理，应先填充原理，应先填充4s轨道，再填充轨道，再填充3d轨道，正确的电轨道，正确的电子排布式应为子排布式应为1s22s22p63s23p64s2或或Ar4s2；C项违反项违反了泡利不相容原理，了泡利不相容原理，1s和和2s轨道上电子自旋方向应相轨道上电子自旋方向应相反，正确的轨道表示式应为反，正确的轨道表示式应为 。探究整合应用探究整合应用核外核外电子排布子排布规律的律的综合合应用用元元素素原原子子核核外外电子子排排布布满足足构构造造原原理理、能能量量最最低低原原理、泡利原理、洪特理、泡利原理、洪特规则等基本排布等基本排布规律。律。综合合应用用上上述述排排布布规律律可可以以书写写基基态原原子子的的电子子排排布布式式和和外外围电子子排排布布式式，并并判判断断其其是是否否正正确确。根根据据书写写的的电子子排排布布式式的的特特点点，可可以以确确定定元元素素周周期期表表中中的的位位置置和和价价电子子数数，从从而而推推断断元元素素的的性性质、递变规律律和和化化学学性性质等等。同同样，若若已已知知基基态原原子子的的电子子排排布布式式和和外外围电子子排排布布式式的的特特点点，如如最最外外层未未成成对电子子数数、电子子层数数等等，则可可以以确确定定元元素素符符号号和和书写写原原子的子的电子排布式、子排布式、轨道排布式。道排布式。 五种元素的原子的电子层结构如下：五种元素的原子的电子层结构如下：A1s22s22p63s23p63d54s2B1s22s22p63s2；C1s22s22p6D1s22s22p63s23p2EAr4s1例例例例试回答：试回答：(1)以以上上五五种种元元素素是是稀稀有有气气体体的的是是_(填填编编号号)，其元素符号是其元素符号是_。(2)A的元素符号是的元素符号是_。(3)画画出出D元元素素的的原原子子核核外外电电子子排排布布的的轨轨道道表表示示式式：_。(4)B、D、E三三种种元元素素的的原原子子半半径径大大小小顺顺序序是是_(用元素符号表示用元素符号表示)。【解解析析】由由原原子子的的电电子子排排布布式式可可知知AE元元素素分分别别为为Mn、Mg、Ne、Si、K。依依据据相相关关知知识识，可可得得各小题答案。各小题答案。【答案答案】(1)CNe(2)Mn(3)(4)r(K)r(Mg)r(Si)同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全