2021新教材高中化學(xué)第一章 教案+學(xué)案 人教版選擇性必修2

能層與能級

【教學(xué)目標(biāo)】

1、了解人類認(rèn)識原子的過程

2、進一步認(rèn)識原子核外電子的分層排布

3、知道原子核外電子的能層和能級分布及其能量關(guān)系

4、能用符號表示原子核外的不同能級。

【教學(xué)重難點】

1.重點：

原子核外電子的能層、能級分布及其能量關(guān)系。

2.難點：

能用符號表示原子核外的不同能級。

【教學(xué)過程】

1.新課導(dǎo)入

［引入］人類在認(rèn)識自然的過程中，經(jīng)歷了無數(shù)的艱辛，正是因為有了無數(shù)的探索者，才使人

類對事物的認(rèn)識一步步地走向深入，也越來越接近事物的本質(zhì)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，

我們現(xiàn)在所學(xué)習(xí)的科學(xué)理論，還會隨著人類對客觀事物的認(rèn)識而不斷地深入和發(fā)展。

展示與反應(yīng)速率有關(guān)的圖片。

［投影］展示人類認(rèn)識原子的過程

［講解］公元前400多年前，希臘哲學(xué)家德謨克利特等人的觀點：物質(zhì)由原子構(gòu)成，且原子

是不可分的微粒；原子的結(jié)合和分離是萬物變化的根本。

19世紀(jì)初，英國科學(xué)家道爾頓提出近代原子說：物質(zhì)由原子組成，且原子為實心球體,

不能用物理方法分割：同種分子的質(zhì)量和性質(zhì)相同。1869年，俄國化學(xué)家門捷列夫發(fā)現(xiàn)了

元素周期律。

1897年，英國科學(xué)家湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子，提出原子結(jié)構(gòu)的“葡萄干布丁”模型：原子

是一個平均分布著正電荷的粒子，電子鑲嵌其中并中和正電荷，使原子呈電中性，原子是可

以再分的。

1909年，盧瑟福和他的助手做了著名a粒子散射實驗。根據(jù)實驗，盧瑟福在1911年提

出原子有核模型。盧瑟福原子模型：原子由原子核和核外電子組成。原子核帶正電荷，位于

原子的中心并幾乎集中了原子的全部質(zhì)量，電子帶負(fù)電荷，在原子核周圍空間作高速運動。

玻爾原子模型：電子在原子核外一定軌道上繞核作高速運動。1920年，丹麥科學(xué)家玻

爾在他提出的氫原子模型（1913年）基礎(chǔ)上，提出構(gòu)造原理，即從氫開始，隨核電荷數(shù)遞

增，新增電子填入原子核外“殼層”的順序，由此開啟了用原子結(jié)構(gòu)解釋元素周期律的篇章。

5年后，玻爾的“殼層”落實為“能層”與“能級”，厘清了核外電子的可能狀態(tài)，復(fù)雜的

原子光譜得以詮釋。

原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型(電子云模型)：現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)學(xué)說：現(xiàn)代科學(xué)家用量子力學(xué)

的方法描述核外電子運動，即運用電子云模型描述核外電子的運動。

到1936年，德國科學(xué)家馬德隆發(fā)表了以原子光譜事實為依據(jù)的完整的構(gòu)造原理。

2.新課講授

［師］在初中和必修的學(xué)習(xí)中我們已經(jīng)對原子結(jié)構(gòu)有了一定了解，下面讓我們一起來回顧一下

原子的結(jié)構(gòu)。

［投影］

「質(zhì)子(正電)

(原子核4

原子(正電"中子(不帶電)

不顯

電性I核外電子分層排布

(負(fù)電)與物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)

［板書］一、能層與能級

［講解］由必修的知識，我們已經(jīng)知道多電子原子的核外電子的能量是不同的。核外電子按

能量不同分成能層。電子的能層由內(nèi)向外排序，其序號-、符號以及所能容納的最多電子數(shù)如

下：

［投影］

能層―四五六七??????

符號KLMNOPQ??????

最多電子數(shù)281B3250??????

［師］核外電子依據(jù)核外電子的能量不同分層排布，離核越遠，能量越低。那么能層越高，電

子的能量越高，能量的高低順序為E(K)<E(L)<E(M)<E(N)<E(0)<E(P)<E(Q)。

［過渡］但是同一個能層的電子，能量也可能不同，還可以把它們分成能級(S、P、d、f),就

好比能層是樓層，能級是樓梯的階級。各能層上的能級是不一樣的。

［投影］能級的符號和所能容納的最多電子數(shù)如下：

能層KMN0

能級Is2s2P3s3P3d4s4p4d4f5s5P?…”

最多電孑數(shù)2626102610142

［講解］任一能層的能級總是從s能級開始，能級數(shù)等于該能層序數(shù)。能級的字母代號總是

按s、p、d、f,排序的，字母前的序數(shù)是它們所處的能層序數(shù)，每個能級最多可容納

的電子數(shù)依次為自然數(shù)中的奇數(shù)序列1、3、5、7...的2倍。

多電子原子中，同一能層不同能級的能量順序:E（ns）＜E（np）＜E（nd）＜E（nf）.....

［思考與討論］一個能層的能級數(shù)與能層序數(shù)（n）間存在什么關(guān)系？一個能層最多可容納的

電子數(shù)與能層序數(shù)（n）間存在什么關(guān)系？

［學(xué)生活動］小組討論，根據(jù)表格數(shù)據(jù)總結(jié)規(guī)律。

［歸納］能層的能級數(shù)等于該能層序數(shù)。

一個能層最多可容納的電子數(shù)為2n2個。

［提問］以s、p、d、f為符號的能級分別最多可容納多少個電子？3d、4d、5d能級所能容納

的最多電子數(shù)是否相同？

［生］以s、p、d、f為符號的各能級可容納的最多電子數(shù)依次為1、3、5、7的二倍。3d、4d、

5d能級所能容納的最多電子數(shù)相同。

［提問］第五能層最多可容納多少個電子？它們分別容納在幾個能級中？各能級最多容納多

少個電子?

［生］第五能層最多可容納50個電子;它們分別容納在5個能級;各能級最多容納電子數(shù)分

別為2,6,10,14,18個。

［小結(jié)］原子核外電子分層排布規(guī)律

（1）各能層最多能容納2n-個電子。

即：能層序號1234567

符號K1.MN0PQ

最多電子數(shù)281832507298

（2）最外層電子數(shù)目不超過8個（K層為最外層時不超過2個）;次外層電子數(shù)最多不超過

18個；倒數(shù)第三層不超過32個。

（3）核外電子總是盡先排滿能量最低、離核最近的能層，然后才由里往外，依次排在能量

較高能層。而失電子總是先失最外層電子。

［強調(diào)］以上幾點是相互聯(lián)系的，不能孤立地理解，必須同時滿足各項要求。

【板書】

1.1.1能層與能級

一、能層與能級

1.能層

能層序號1234567

符號KLMNOPQ

能量由低到高

各能層最多容納電子數(shù)：21?

2.能級

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

能層與能級

【學(xué)法指導(dǎo)】

1、了解人類認(rèn)識原子的過程

2、進一步認(rèn)識原子核外電子的分層排布

3、知道原子核外電子的能層和能級分布及其能量關(guān)系

4、能用符號表示原子核外的不同能級。

【基礎(chǔ)梳理】

r知識回顧」

‘質(zhì)子(正電)

■原子核-

(正電)1中子(不帶電)

原子

不顯

電性核外電子分層排布

(負(fù)電)與物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)

一、能層與能級

1、能層

核外電子按不同分成能層。電子的能層由內(nèi)向外排序，其序號、符號以及所能容納

的最多電子數(shù)如下：

能層二一四五六七????

符號KLMNOPQ?…

最多電子數(shù)28183250??????

能層越高，電子的能量，能量的高低順序為:

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

2、能級

在多電子原子中，同一能層的電子，還被分成不同能級。

能級的符號和所能容納的最多電子數(shù)如下：

能層KLMN0

------，—?----..------卜------,

能級Is2s2P3s3P3d4s4P4d4(5s5P...

最多電子數(shù)226261026101426?…

①任一能層的能級總是從—能級開始，能級數(shù)等于該能層序數(shù)。

②能級的字母代號總是按s、p、d、f.....排序的，字母前的序數(shù)是它們所處的能層序

數(shù)，每個能級最多可容納的電子數(shù)依次為自然數(shù)中的奇數(shù)序列—、—、—、一.??的2

倍。

③多電子原子中，同一能層不同能級的能量順序：

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

思考與討論1:

一個能層的能級數(shù)與能層序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系？一個能層最多可容納的電子數(shù)與能層

序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系？

思考與討論2：

以s、p、d、f為符號的能級分別最多可容納多少個電子？3d、4d、5d能級所能容納的最多

電子數(shù)是否相同？

思考與討論3：

第五能層最多可容納多少個電子？它們分別容納在幾個能級中？各能級最多容納多少個電

子？

【小結(jié)】原子核外電子分層排布規(guī)律

(1)各能層最多能容納2nz個電子。

即：能層序號1234567

符號KLMNOPQ

最多電子數(shù)281832507298

(2)最外層電子數(shù)目不超過8個(K層為最外層時不超過2個)；次外層電子數(shù)最多不超過

18個；倒數(shù)第三層不超過32個。

(3)核外電子總是盡先排滿能量最低、離核最近的能層，然后才由里往外，依次排在能量

較高能層。而失電子總是先失最外層電子。

注意：以上幾點是相互聯(lián)系的，不能孤立地理解，必須同時滿足各項要求。

【例題1】判斷正誤(正確的打“J”，錯誤的打“X”)

(1)能層就是電子層，包含不同的能級()

(2)能層越高，離原子核越遠()

(3)ns、np、nd最多容納的電子數(shù)均為2()

(4)每一能層均包含s、p、d、f能級()

答案：⑴V(2)V(3)X(4)X

【例題2】下列能層中，包含f能級的是()

A.K能層B.L能層

C.M能層D.N能層

答案：D

解析：K能層是第一能層，只有1s能級：L能層是第二能層，有兩個能級，即2s和2p；

M能層是第三能層，有三個能級，即3s、3p、3d；N能層是第四能層，有四個能級，即4s、

4p、4d、4f。根據(jù)能級數(shù)等于能層序數(shù)，只有能層序數(shù)24的能層才有f能級。

【例題3】下列能級符號表示錯誤的是()

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

答案：C

【例題4】在多電子原子里，把電子運動的能量不同的區(qū)域簡化為不連續(xù)的殼層稱作為電子

層。電子層模型被稱為洋蔥式結(jié)構(gòu)，如圖所示：根據(jù)電子層模型，判斷下列說法不正確的是

()

原子的電f必懼匯

A.多電子原子的核外電子是分層運動的

B.所有電子在同一區(qū)域里運動

C.排在K、L、M層上的電子的能量依次增大

I).多電子原子里電子的能量不同

答案：B

解析：在多電子原子中，核外電子的能量不同，能量低的在離核近的區(qū)域運動，能量高的在

離核遠的方向運動。

【課后練習(xí)】

1.下列關(guān)于多電子原子的核外電子的運動規(guī)律敘述正確的是（）

A.核外電子是分層運動的

B.所有電子在同一區(qū)域里運動

C.能量高的電子在離核近的區(qū)域里運動

D.能量低的電子在離核遠的區(qū)域里運動

2.下列關(guān)于多電子原子的核外電子運動規(guī)律的敘述正確的是（)

A.所有電子在同一區(qū)域運動

B.核外電子的運動像衛(wèi)星一樣有連續(xù)不間斷的軌道

C.能量越高的電子在離核越遠的地方運動

D.用n=l,2,3,4???表示電子離核的遠近,它們分別表示N、M、L、K層

3.下列關(guān)于能層與能級的說法中正確的是（）

A.同一原子中，符號相同的能級,其上電子能量不一定相同

B.任一能層的能級總是從s能級開始,而且能級數(shù)不一定等于該能層序數(shù)

C.同是s能級,在不同的能層中所能容納的最多電子數(shù)是不相同的

D.多電子原子中,每個能層上電子的能量一定不同

4.下列有關(guān)認(rèn)識正確的是（）

A.各能級最多能容納電子數(shù)按s、p、d、f的順序分別為2、6、10、14

B.各能層的能級都是從s能級開始至f能級結(jié)束

C.各能層含有的能級數(shù)為n-1

D.各能層含有的電子數(shù)為2n2

5.以下能級符號正確的是（）

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

6.下列能級符號正確的是（）

A、6sB、2dC、3fD、lp

7.以下能級符號正確的是（)

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

8.若n=3,以下能級符號錯誤的是（）

A.npB.nfC.ndD.ns

9.以下能級符號錯誤的是（）

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

10.下列各能層不包含d能級的是（)

A.0能層B.N能層C.M能層D.K能層

IL下列能層中，有d能級的是（）

A.KB.LC.MD.N

12.下列各能層不包含p能級的是（）

A.NB.MC.LD.K

答案及解析

1.答案：A

解析：多電子原子的核外電子分層運動，故A正確；電子在不同區(qū)域里運動.故B錯誤;能

量低的電子在離核近的區(qū)域里運動，故C錯誤；能量高的電子在離核遠的區(qū)域里運動，故

D錯誤。

2.答案：C

解析：在多電子原子中，電子分別在能量不同的區(qū)域內(nèi)運動,A項錯誤；電子運動沒有連續(xù)不

間斷的軌道,B項錯誤；電子的能量越高，離核越遠,C項正確;n=l,2,3,4分別表示K、L、M、N

層,D項錯誤。

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：第三能層中只有s、p、d能級，沒有f能級。

9.答案：C

10.答案：D

11.答案：C

12.答案：D

原子光譜構(gòu)造原理與電子排布式

【教學(xué)目標(biāo)】

1、了解原子核外電子在一定條件下會發(fā)生激發(fā)與躍遷，了解其簡單應(yīng)用。

2、了解原子核外電子排布的構(gòu)造原理。

3、能應(yīng)用電子排布式表示常見元素(1?36號)原子核外電子的排布。

【教學(xué)重難點】

1.重點：

(1)原子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的含義

（2）電子排布式的書寫。

2.難點：

電子排布式的書寫。

【教學(xué)過程】

1.新課導(dǎo)入

［引入］在日常生活中，我們看到許多可見光如焰火、霓虹燈光、激光、熒光、LED燈光與原

子結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系呢？

［投影］展示日常生活中的一些光現(xiàn)象，如激光、LED燈光、節(jié)日燃放的五彩繽紛的焰火等。

［提問］這些光現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的？

［講解］這些現(xiàn)象都與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關(guān)

2.新課講授

［板書］一、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜

1、基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子

［講解］處于最低能量的原子叫做基態(tài)原子?；鶓B(tài)原子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，

變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子。

［講］各種焰色反應(yīng)是由對應(yīng)的各種元素決定的。鈣、鋸、領(lǐng)以及堿金屬的揮發(fā)性化合物在

高溫火焰中，接受了能量，使原子外層的電子從基態(tài)激發(fā)到了高態(tài)，該電子處于激發(fā)態(tài)；處

于激發(fā)態(tài)的電子是十分不穩(wěn)定的，在極短的時間內(nèi)（約10一%）便躍遷到基態(tài)或較低的能級

上，并在躍遷過程中將能量以一定波長的光能形式釋放出來。由于各種元素的能級是被限定

的，因此在向基態(tài)躍遷時釋放的能量也就不同。堿金屬及堿土金屬的能級差正好對應(yīng)于可見

光范圍，于是我們就看到了各種色彩。

激光的產(chǎn)生與電子躍遷有關(guān)

［投影］

處于最低能量廿*hT

--=-----＞基態(tài)原子

II

原子一理也使量：逑能量

蠹態(tài)原子

［問］同學(xué)們都聽說過“光譜”一詞，什么是光譜呢？

［板書］2、不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素

的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜

［講］1868年8月18EI,法國天文學(xué)家詹森赴印度觀察日全食，利用分光鏡觀察日珥，從黑

色月盤背面如出的紅色火焰，看見有彩色的彩條，是太陽噴射出來的幟熱其他的光譜。他發(fā)

現(xiàn)一條黃色譜線，接近鈉光譜總的D1和D2線。日蝕后，他同樣在太陽光譜中觀察到這條黃

線，稱為D3線。1868年10月20日，英國天文學(xué)家洛克耶也發(fā)現(xiàn)了這樣的一條黃線。

經(jīng)過進一步研究，認(rèn)識到是一條不屬于任何已知元素的新線，是因一種新的元素產(chǎn)生的，把

這個新元素命名為helium,來自希臘文helios（太陽），元素符號定為He。這是第一個在

地球以外，在宇宙中發(fā)現(xiàn)的元素。為了紀(jì)念這件事，當(dāng)時鑄造一塊金質(zhì)紀(jì)念牌，一面雕刻著

駕著四匹馬戰(zhàn)車的傳說中的太陽神阿波羅（Apollo）像，另一面雕刻著詹森和洛克耶的頭像,

下面寫著：1868年8月18日太陽突出物分析。

［講］原子光譜可分為發(fā)射光譜和吸收光譜

［投影］

［講］發(fā)射光譜：處于高能級的原子或分子在向較低能級躍遷時產(chǎn)生輻射，將多余的能

量發(fā)射出去形成的光譜。大量處于激發(fā)態(tài)的原子會發(fā)出各不相同的譜線組成了氫原子

光譜的全部譜線。

［板書］3、光譜分析一利用原子光譜線上的特征譜線來鑒定元素。

［講］各元素的光譜是不同的，就像是元素的“指紋”，可以用來鑒別元素。甚至可以根據(jù)光

譜發(fā)現(xiàn)新的元素。

［講］通過原子光譜發(fā)現(xiàn)許多元素：如：鈉（I860年）和枷（1861年），其光譜中有特征的籃

光和紅光。又如：1868年科學(xué)家們通過太陽光譜的分析發(fā)現(xiàn)了稀有氣體氨?；瘜W(xué)研究中利

用光譜分析檢測一些物質(zhì)的存在與含量等。

［提問］金屬的焰色試驗中，一些金屬元素呈現(xiàn)不同焰色的原因是什么？

［學(xué)生活動］思考并回答：激發(fā)態(tài)原子中的電子躍遷到低能級時，多余的能量以光的形式釋放

出來。

［投影］①日常生活中看到的燈光、激光、焰火等可見光，都與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能

量有關(guān)，形成發(fā)射光譜。

②焰色反應(yīng)并不是所有金屬都具有，是因為元素的原子從激發(fā)態(tài)到基態(tài)要放出能量，發(fā)出的

電磁波的頻率各不相同，只有在可見光范圍的才會有焰色反應(yīng)現(xiàn)象。

［師］根據(jù)已有知識，試寫出K原子的可能電子排布式與原子結(jié)構(gòu)示意圖？

［師］鉀原子的電子排布為什么是2、8、8、1而非2、8、9?

［板書］三、構(gòu)造原理

［投影］構(gòu)造原理：

［講］在多電子原子中，電子在能級上的排布順序：電子最先排布在能量低的能級上，然后

依次排布在能量較高的能級上。電子的排布遵循構(gòu)造原理。

［板書］1.構(gòu)造原理：絕大多數(shù)基態(tài)原子核外電子的排布的能級順序都遵循下列順序：Is2s

2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s...

［投影］能級交錯圖

［講］構(gòu)造原理揭示了原子核外電子的能級分布。從中可以看出，不同能層的能級有交錯現(xiàn)

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。

［講］能級交錯現(xiàn)象（從第3電子層開始）：是指電子層數(shù)較大的某些軌道的能量反低于

電子層數(shù)較小的某些軌道能量的現(xiàn)象。

電子先填最外層的ns,后填次外層的（n-1）d,甚至填入倒數(shù)第三層的（n-2）f的

規(guī)律叫做“能級交錯”

［問題解釋］就鉀原子的電子排布問題進行解釋o

［投影］各能層能級能量關(guān)系圖

3d

三飛。29

能

量

［小結(jié)］構(gòu)造原理中排布順序的實質(zhì)一一各能級的能量高低順序

(1)相同能層的不同能級的能量高低順序：

ns<np<nd<nf

(2)英文字母相同的不同能級的能量高低順序：

ls<2s<3s<4s；2p<3p<4p;3d<4d

(3)不同層不同能級可由下面的公式得出(n為能層序數(shù))：

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

［練習(xí)］寫出r10號元素原子的電子排布式。

［教師活動］教師講解簡單原子的電子排布式的書寫方法。

［練習(xí)］書寫N、Cl、K、*Fe原子的核外電子排布式。

［教師活動］教師講解復(fù)雜原子的電子排布式的書寫方法。

［學(xué)生活動］根據(jù)電子排布式的書寫規(guī)律寫出第四周期21-36號元素原子的基態(tài)電子排布

式。

［師］1?36號元素中是否都遵循構(gòu)造原理？能否舉出具體的例子？

［學(xué)生活動］舉出24號銘和29號銅的例子

［教師活動］教師講解特殊原子的核外電子排布式的書寫方法。

【板書】

1.1.2原子光譜構(gòu)造原理與電子排布式

一、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜

二、構(gòu)造原理與電子排布式

1、構(gòu)造原理

以光譜學(xué)事實為基礎(chǔ)，從氫開始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入能級的順序。

2、電子排布式

原子光譜構(gòu)造原理與電子排布式

【學(xué)法指導(dǎo)】

1、了解原子核外電子在一定條件下會發(fā)生激發(fā)與躍遷，了解其簡單應(yīng)用。

2、了解原子核外電子排布的構(gòu)造原理。

3、能應(yīng)用電子排布式表示常見元素（1?36號）原子核外電子的排布。

【基礎(chǔ)梳理】

一、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜

1、基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子

基態(tài)原子：處于的原子叫做基態(tài)原子。

激發(fā)態(tài)原子：基態(tài)原子的電子能量后，電子會躍遷到能級，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原

子。

處于最低能量甘十目7

一=-------?基態(tài)原子

嗨敖能量

原子吸收能量

處于較高能量

)激發(fā)態(tài)原子

(電子躍遷到較高能級)

2、原子光譜與光譜分析

(1)光譜的類型及形成

不同元素的原子發(fā)生時會吸收或釋放不同的光，利用光譜儀攝取各種元素的電子

在現(xiàn)代化學(xué)中，利用原子光譜上的來鑒定元素的分析方法。

思考與討論h

金屬的焰色試驗中，一些金屬元素呈現(xiàn)不同焰色的原因是什么？

微點撥：

①日常生活中看到的燈光、激光、焰火等可見光，都與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有

關(guān)，形成發(fā)射光譜。②焰色反應(yīng)并不是所有金屬都具有，是因為元素的原子從激發(fā)態(tài)到基態(tài)

要放出能量，發(fā)出的電磁波的頻率各不相同，只有在可見光范圍的才會有焰色反應(yīng)現(xiàn)象。

二、構(gòu)造原理與電子排布式

1、構(gòu)造原理

(1)含義：以光譜學(xué)事實為基礎(chǔ)，從氫開始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入能級的順序。

(2)構(gòu)造原理示意圖

(3)構(gòu)造原理中的“能級交錯”現(xiàn)象

從原子核外電子排布的軌道能量順序看出從第三電子層就會出現(xiàn)能級交錯現(xiàn)象，這是因

為3d能級的能量似乎低于4s能級,而實際上E(3d)>E(4s)o按能量最低原理,電子在進

入核外電子層時，不是排完3P就排3d,而是先排4s,排完4s才排3d。由于能級交錯，

在次外層未達最大容量之前，已出現(xiàn)了最外層，而且最外層未達最大容量時，又進行次外

層電子的填充，所以原子最外層和次外層電子數(shù)一般達不到最大容量。

構(gòu)造原理中排布順序的實質(zhì)一一各能級的能量高低順序

(1)相同能層的不同能級的能量高低順序：

(2)英文字母相同的不同能級的能量高低順序:

(3)不同層不同能級可由下面的公式得出(n為能層序數(shù)):

2、電子排布式

(D含義

將能級上所容納的電子數(shù)標(biāo)在該能級符號的角，并按照從左到右的順序排列

的式子。

(2)表示形式及各符號含義

I能級上容

納的電子數(shù)

他就二l.，k

個名師點撥電子排布式的書寫

1.簡單原子的電子排布式

(1)按照構(gòu)造原理將電子依次填充到能量逐漸升高的能級中。如

微粒電子排布式微粒電子排布式

cIs22s22P2NeIs22s22P6

ClIs22s22P63s23P5KIs22s22Pli3s23Pti4s'

(2)簡化電子排布式：把內(nèi)層電子達到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分，以相應(yīng)稀有氣體元素符號

外加方括號來表示。如Na的核外電子排布式為Is22s22Pli3s,其中第一、二電子層與

Ne(Is22s22P6)的結(jié)構(gòu)相同，所以其電子排布式可簡化為[Ne]3s‘；K的核外電子排布式為

Is22s22Pli3s23Pli4s'或[Ar]4s'。

2.復(fù)雜原子的電子排布式

對于較復(fù)雜的電子排布式，應(yīng)先按能量從低到高排列，然后將同一層的電子移到一起。

li

如26Fe：先按能量從低到高排列為Is22s22P3s23Pzs23d然后將同一層的移到一起，

即該原子的電子排布式為Is22s22P63s23P63d64s2,簡化為[Ar]3dli4s)

3.特殊原子的核外電子排布式

當(dāng)p、d、f能級處于全空、全充滿或半充滿狀態(tài)時，能量相對較低，原子結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。

(iKCr的電子排布式的書寫

將同一能層的排在一起-Is22s22P63sli3P63d104sl

【課后練習(xí)】

1.下列所發(fā)生的現(xiàn)象與電子的躍遷無關(guān)的是（）

A.燃放煙花B.霓虹燈廣告C.燃燒蠟燭D.平面鏡成像

2.下列現(xiàn)象與原子核外電子躍遷無關(guān)的是（）

A.激光B.焰火C.核輻射D.霓虹燈光

3.下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是（）

A.Na*：1s22s22P6B.F：Is22s22p5

C.O2-：Is22s22p4D.Ar：Is22s22P63s23P,

4.下列各組中的X和丫兩種原子，化學(xué)性質(zhì)一定相似的是（）

A.X原子和Y原子最外層都只有一個電子

B.X原子的核外電子排布為11,Y原子的核外電子排布為Is22s2

C.X原子2p能級上有三個電子,Y原子的3p能級上有三個電子

D.X原子核外M層上僅有兩個電子,Y原子核外N層上僅有兩個電子

5.下列原子或離子原子核外電子排布不屬于基態(tài)排布的是（）

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

6.某元素基態(tài)原子4s軌道上有2個電子，則該基態(tài)原子價電子排布不可能是（）

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

7.下列關(guān)于同一種原子中的基態(tài)和激發(fā)態(tài)說法中，正確的是（）

A.基態(tài)時的能量比激發(fā)態(tài)時高

B.激發(fā)態(tài)時比較穩(wěn)定

C.由基態(tài)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)過程中吸收能量

D.電子僅在激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時才會產(chǎn)生原子光譜

8.當(dāng)鎂原子由Is%22P63s2fls22s22P63P2時，以下說法正確的是（）

A.鎂原子由基態(tài)轉(zhuǎn)化成激發(fā)態(tài)，這一過程中吸收能量

B.鎂原子由激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化成基態(tài)，這一過程中釋放能量

C.轉(zhuǎn)化后鎂原子的性質(zhì)更穩(wěn)定

D.轉(zhuǎn)化后鎂原子與硅原子電子層結(jié)構(gòu)相同，化學(xué)性質(zhì)相似

9.對充有頰氣的霓虹燈管通電，燈管發(fā)出紅色光。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是（）

A.電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時以光的形式釋放能量，形成發(fā)射光譜

B.電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時吸收除紅光以外的光線

C.頰原子獲得電子后轉(zhuǎn)變成發(fā)出紅光的物質(zhì)

D.在電流的作用下，炭原子與構(gòu)成燈管的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)

10.電子由3d能級躍遷至4P能級時，可通過光譜儀直接攝?。ǎ?/p>

A.電子的運動軌跡圖像

B.原子的吸收光譜

C.電子體積大小的圖像

D.原子的發(fā)射光譜

11.下列原子的電子排布式正確的是（）

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：平面鏡成像則是光線反射的結(jié)果，與電子躍遷無關(guān)，霓虹燈廣告、燃燒蠟燭、節(jié)日里

燃放的焰火是原子的發(fā)射光譜，與原子核外電子發(fā)生躍遷有關(guān)，

故選D.

2.答案：C

解析:核輻射是原子核從一種一種能量狀態(tài)結(jié)構(gòu)或轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N結(jié)構(gòu)或另一種能量狀態(tài)過程

中所釋放出來的微觀離子流，與電子躍遷無關(guān),激光、霓虹燈廣告、節(jié)日里燃放的焰火是原子

的發(fā)射光譜,與原子核外電子發(fā)生躍遷有關(guān),故選:C;

3.答案：C

解析：由構(gòu)造原理知,s能級只有1個軌道,最多可容納2個電子,p能級有3個軌道,最多可

容納6個電子，電子總是從能量低的能級開始填充，填滿一個能級再填一個新能級，cr應(yīng)是

C1原子得到1個電子形成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以cr的電子排布式應(yīng)為Is22s22p、

4.答案：C

解析：A.如H和Na性質(zhì)不同，故A錯誤；

B.X為He,丫為Be,兩者性質(zhì)不同，故B錯誤；

C.X為N,丫為P,同主族元素性質(zhì)相似，故C正確；

D.X為Mg,丫的M層電子數(shù)不確定，元素種類很多，故D錯誤.

故選C.

5.答案：C

解析：A、N原子核外有7個電子，核外電子基態(tài)排布式為Is22s22P3,故A正確；

B、S2"核外電子數(shù)為18,核外電子基態(tài)排布式為Is22s22P63s23P6,故B正確：

C、選項中2P能級未填充滿電子就填充3s能級，Na原子核外電子數(shù)為11,核外電子基態(tài)排

布式為Is22s22P53s:故C錯誤；

D、Si原子核外電子數(shù)為14,核外電子基態(tài)排布式為Is22s22P63s23P2,故D正確.

故選：C.

6.答案：B

解析：某元素基態(tài)原子4s軌道上有2個電子，若為3d84s"則為Ni；若為4sZpl則為Ga；

若為4s24P2,則為Ge；由電子排布規(guī)律和能量最低原理可知，價電子排布不可能為3d94s2,

應(yīng)為3dH'4s'。

7.答案:C

解析：同一原子處于激發(fā)態(tài)時能量較高，較不穩(wěn)定,A、B不正確；電子從能量較低的基態(tài)躍遷

到能量較高的激發(fā)態(tài)時，也會產(chǎn)生原子光譜,D不正確。

8.A

解析：鎂原子3s能級上的電子被激發(fā)到3P能級上，要吸收能量變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子，其性質(zhì)比

基態(tài)更不穩(wěn)定，所以A項正確，B、C項錯誤；變成激發(fā)態(tài)后，Mg與Si電子層結(jié)構(gòu)不同，化

學(xué)性質(zhì)也不相似，所以D項錯誤。

9.A

解析：在電流作用下，基態(tài)就原子的電子吸收能量躍遷到較高能級，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子，這一

過程要吸收能量，不會發(fā)出紅色光：而電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)或

基態(tài)時，將釋放能量，從而產(chǎn)生紅光，故A項正確。

10.B

解析：能量E(3d)VE(4p),故電子由3d能級躍遷至4P能級時，要吸收能量，形成吸收光

譜。

11.選D

解析：氟原子2P能級應(yīng)排5個電子；磷原子的3s能級應(yīng)排2個電子，3P能級應(yīng)排3個電

子；寫電子排布式時，應(yīng)將同能層的能級移到一起。

原子軌道與電子排布原理

【教學(xué)目標(biāo)】

1、了解原子核外電子的運動狀態(tài)，知道電子云和原子軌道。

2、知道原子核外電子的排布遵循泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理。

3、掌握1?36號元素的原子核外電子排布圖(或叫軌道表示式)。

【教學(xué)重難點】

1、掌握泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理；

2、掌握1?36號元素的原子核外電子排布圖。

【教學(xué)過程】

1.新課導(dǎo)入

［學(xué)生活動］根據(jù)所學(xué)知識填寫學(xué)案。

［設(shè)問］原子核外電子是如何運動的呢？

［講解］20世紀(jì)處，丹麥科學(xué)家玻爾把原子類比為太陽系，提出了原子的行星模型。認(rèn)為核

外電子象行星繞太陽那樣繞原子核運動。1916年玻爾因此獲得諾貝爾物理獎。然而，在后

來的十年間，玻爾建立的行星模型被量子理論學(xué)徹底否定了。

［引入］電子在核外空間運動，能否用宏觀的牛頓運動定律來描述呢？

2.新課講授

［板書］一、電子云與原子軌道

1.電子運動的特點：

①質(zhì)量極?、谶\動空間極小③極高速運動。

［講解］因此，電子運動不能用牛頓運動定律來描述，只能用統(tǒng)計的觀點來描述。我們不可能

像描述宏觀運動物體那樣，確定一定狀態(tài)的核外電子在某個時刻處于原子核外空間如何，而

只能確定它在原子核外各處出現(xiàn)的概率。

［板書］2.電子云

［講解］概率分布圖看起來像一片云霧，因而被形象地稱作電子云。電子云是處于一定空間運

動狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。小點代表的是概率密度，也就

是單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率；小點越密，表示概率密度越大。需要注意的一點，小點不是電子。

［講解］電子云圖很難繪制，使用不便，我們常使用電子云輪廓圖。繪制電子云輪廓圖的目的

是表示電子云輪廓的形狀，對核外電子的空間運動狀態(tài)有一個形象化的簡便描述。例如，繪

制電子云輪廓圖時，常把電子出現(xiàn)的概率約為90%的空間圈出來，即精簡版電子云，人們把

這種電子云輪廓圖成為原子軌道。

［板書］3、原子軌道

［講解］量子力學(xué)把電子在原子核外的一個空間運動狀態(tài)稱為一個原子軌道。s電子的原子軌

道都是球形的（原子核位于球心），能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。這是由于Is,2s,

3s……電子的能量依次增高，電子在離核更遠的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸增大，電子云越來越向

更大的空間擴展。這是不難理解的，打個比喻，宇宙飛船必須依靠推動（提供能量）才能克服

地球引力上天，2s電子比Is電子能量高，克服原子核的吸引在離核更遠的空間出現(xiàn)的概率

就比1s大，因而2s電子云必然比1s電子云更擴散。

［講解］P的原子軌道是啞鈴形的，每個P能級有3個軌道，它們互相垂直，分別以P,、P,、

巳為符號。P原子軌道的平均半徑也隨能層序數(shù)增大而增大。

［投影］不同能層的能級、原子軌道及電子云輪廓圖

電子云輪廓圖

能層能級原子軌道數(shù)原子軌道名稱

形狀取向

K1s1Is球形一

2s12s球形一

L

2p32px、2p>.、2pz啞鈴形相互垂直

3s13s球形一

M3P33px>3py>3pz啞鈴形相互垂直

3d5.........

4s14s球形一

N

4p34px、4py>4pz啞鈴形相互

4d5.........

垂直

4f7.........

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

［講解］d軌道和f軌道各有名稱、形狀和取向，此處不作要求。

［思考］根據(jù)剛剛我們學(xué)過的知識，試著回答一下：Zn原子中電子占有的能層數(shù)、能級數(shù)和

原子軌道數(shù)分別為幾？

［生］4715

［講解］量子力學(xué)告訴我們：ns能級各有一個軌道，np能級各有3個軌道，nd能級各有5個

軌道，nf能級各有7個軌道.而每個軌道里最多能容納2個電子，通常稱為電子對，這是為

什么呢？核外電子的排布遵循什么樣的規(guī)則呢？

［投影］核外電子排布規(guī)則

(1)能量最低原理：在構(gòu)建基態(tài)原子時，電子將盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道，使整個

原子的能量最低。

(2)泡利原理(填多少)：在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，且它們的自旋狀態(tài)相

反。這兩個電子稱為電子對。

(3)洪特規(guī)則(怎么填)：基態(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占，且自旋平行。

［講解］每個軌道里最多容納的2個電子，通常稱為電子對，用方向相反的箭頭“tI”來表

示。用口或。代表一個原子軌道，可用箭頭表示一個電子，這樣的式子稱為軌道表示式或電

子排布圖。

［強調(diào)］在書寫電子排布圖時需要注意以下幾點

［投影］

(1)表示原子軌道的口也可以用O代替，原子軌道名稱也可以寫在口或。的下面，一個箭頭

表示一個電子如Ne的電子排布圖可表示為1'2.2p。

(2)不同能級中的口或O要相互分開，同一能級中的口或O要相互連接。

(3)整個電子排布圖中各能級的排列順序要與相應(yīng)的電子排布式一致。

(4)當(dāng)口或。中有2個電子時，它們的自旋狀態(tài)必須相反。

(5)電子排布式給出了基態(tài)原子核外電子在能層和能級中的排布，而電子排布圖還給出了電

子在原子軌道中的自旋狀態(tài)。另外，我們通常所說的電子排布是基態(tài)原子的電子排布。

(6)洪特規(guī)則的特例：在能量相同的軌道(同一能級)上的電子排布處于全充滿(d、d10,f")、

半充滿(p'd'\的和全空狀態(tài)(p°、d。、f°)時，具有較低的能量和較高的穩(wěn)定性。如z,Cr的

l2

價電子排布式為3d54s(3d、4s能級均為半充滿)，易錯寫為3d'4s；29Cu的價電子排布式為

3dzs?(3d全充滿、4s半充滿),易錯寫為3d94s:

【課堂小結(jié)】

核外電子排布遵循泡利原理、能量最低原理和洪特規(guī)則.能量最低原理就是在不違

背泡利原理的前提下，核外電子總是盡先占有能量最低的軌道，只有當(dāng)能量最低的軌

道占滿后，電子才依次進入能量較高的軌道，也就是盡可能使體系能量最低.洪特規(guī)

則是在等價軌道(相同電子層、電子亞層上的各個軌道)上排布的電子將盡可能分占不

同的軌道，且自旋方向相同.后來量子力學(xué)證明，電子這樣排布可使能量最低，所以

洪特規(guī)則可以包括在能量最低原理中，作為能量最低原理的一個補充.

【板書】

1.1.3原子軌道與電子排布原理

一、電子云與原子軌道

1.電子運動的特點

2.電子云

3.原子軌道

二、原子的核外電子排布

1.核外電子排布規(guī)則

(1)能量最低原理

(2)泡利原理(填多少)

(3)洪特規(guī)則(怎么填)

2.電子排布圖(軌道表示式)

原子軌道與電子排布原理

【學(xué)法指導(dǎo)】

1、了解原子核外電子的運動狀態(tài)，知道電子云和原子軌道。

2、知道原子核外電子的排布遵循泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理。

3、掌握1?36號元素的原子核外電子排布圖(或叫軌道表示式)。

【知識導(dǎo)圖】

【基礎(chǔ)梳理】

「知識回顧」

1.原子由原子核和構(gòu)成，原子核一般由和構(gòu)成。

2,原子的核外電子是排布的，電子的能量越—離核越近，能量越—離核越遠。

3.一至七能層的符號分別為：K、L、M、N、0、P、Q,各能層容納的最多電子數(shù)為一。

一、電子云與原子軌道

1.電子運動的特點

電子的質(zhì)量小，運動速度快且沒有規(guī)則，無法確定核外電子在某個時刻處于原子核外空間何

處，只能確定在原子核外各處出現(xiàn)的。

2.電子云

(1)定義：電子云是處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外空間的分布的形象

化描述。

小點：概率密度一一單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率；小點越密，表示概率密度越大。

注意：小點不是電子。

(2)電子云輪廓圖

將電子在原子核外空間出現(xiàn)的概率P=的空間圈出來，制作電子云的輪廓圖，便可描

繪電子云的形狀,即精簡版電子云。

a.形狀

小電同球形

圖1同一原子的S電子的電子云輪廓圖

b.電子云擴展程度

同一原子的能層，S電子云的半徑o這是由于Is、2s、3s……電子的能量依次

增高，電子在離核更遠的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸,電子云越來越向更大的空間擴展。

3.原子軌道

(1)定義：量子力學(xué)把電子在原子核外的一個稱為一個原子軌道。

(2)各能級所含原子軌道數(shù)目

能級符號nsnpndnf

軌道數(shù)目一———

(3)不同能層的能級、原子軌道及電子云輪廓圖

電子云輪廓圖

能層能級原子軌道名稱

形狀取向

K1sIs球形一

2s2s球形一

L

2p2px、2p、.、2Pz啞鈴形相互垂直

3s3s球形一

M

3p3px>3py>3pz啞鈴形相互垂直

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

4s4s球形一

N

4p4px>4p“4pz啞鈴形相互

4d.........

垂直

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

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

微點撥：d軌道和f軌道各有名，稱、形狀和取向，此處不作要求。

額露

1Zn原子中電子占有￡向能層數(shù)、能級數(shù)和原子軌道數(shù)分別為幾？

【典型例題1】在Is、2px、2p、.、2Pz軌道中，具有球?qū)ΨQ性的是（）

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

答案：A

【典型例題2】下列有關(guān)電子云和原子軌道的說法中正確的是（）

A.原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱電子云

B.s能級原子軌道呈球形，處于該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運動

C.