高中化學同步講義(人教版選擇性必修第二冊)1.1.1原子結構(第1課時能層與能級)(學生版+解析)

第一章原子結構和性質第一節(jié)原子結構第1課時能層與能級板塊導航01/學習目標明確內容要求，落實學習任務02/思維導圖構建知識體系，加強學習記憶03/知識導學梳理教材內容，掌握基礎知識04/效果檢測課堂自我檢測，發(fā)現知識盲點05/問題探究探究重點難點，突破學習任務06/分層訓練課后訓練鞏固，提升能力素養(yǎng)1．進一步認識原子核外電子的分層排布。2．通過認識原子結構與核外電子排布理解能層與能級的關系。3．通過核外電子能量不同分析，能用符號表示原子核外的不同能級。重點：能級與能層的理解，不同能級中電子的能量小小的判斷。難點：能級與能層的關系。一、原子結構模型的演變1．1869年，俄國化學家_____________發(fā)現了元素周期表2．19世紀初，道爾頓提出了近代_____________3．1913年，丹麥科學家玻爾提出了_____________4．1920年，丹麥科學家波爾提出了_____________5．1925年，丹麥科學家波爾的“殼層”落實為“能層”與“能級”厘清了核外電子的可能狀態(tài)6．1936年，德國科學家_____________發(fā)表了以原子光譜事實為依據的完整的構造理論二、能層與能級1．電子層(n)分層標準電子離核的遠近n的取值1234567符號__________________________________________能量eq\o(→,\s\up7(由低到高))離核eq\o(→,\s\up7(由近到遠))2．能層：少電子原子的核外電子的能量是不同的。按電子的能量差異，可以將核外電子分成不同的______。(1)電子的能層由內向外排序，其序號、符號以及所能容納的最少電子數及能層的能量與能層離原子核距離的關系：能層一二三四五六七符號KLMNOPQ最少電子數281832507298離核遠近近遠能量高低低高即能層越高，電子的能量越______，離原子核越遠(2)能層數量規(guī)律：①每一層最少容納的電子數：______個。②最外層電子數不超過______個(K層為最外層時不超過2個)。③次外層電子數不超過______個，倒數第三層不超過______個。(3)能層能量規(guī)律：①原子核外電子總是盡可能先排布在能量較低的能層上，然后由內向外依次排布在能量逐漸升高的能層。②能層越______，電子的能量越高。③能量的高低順序為__________________。3．能級：在同一電子層中，電子所具有的能量可能______，所以同一電子層可分成不同的______，用__________________表示，每個能層的能級數＝______。三、能層、能級及其所能容納的電子數1．不同能層的能級組成任一能層的能級總是從s能級開始，能層的能級數等于該能層序數：第一能層只有1個能級(1s)，第二能層有2個能級(2s和2p)，第三能層有3個能級(3s，3p和3d)，依次類推。2．各能層、能級所容納的最少電子數能層一二三四五符號KLMNO能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p……最少電子數226261026101426……2818322n2電子離核遠近近→遠電子能量高低低→高【名師拓展】能層與能級的有關規(guī)律1．能級的個數=所在能層的能層序數。2．能級的字母代號總是以s、p、d、f排序，字母前的數字是它們所處的能層序數，它們可容納的最少電子數依次為自然數中的奇數序列1,3,5,7…的2倍。即s級最少容納2個電子，p級最少容納6個電子，d級最少容納10個電子，f級最少容納14個電子。3．英文字母相同的不同能級中所能容納的最少電子數相同。例如，1s、2s、3s、4s…能級最少都只能容納2個電子。4．每一能層最少容納電子數為2n2(n為能層序數)。5．各能級所在能層的取值：ns(n≥1)；np(n≥2)；nd(n≥3)；nf(n≥4)。6．能級能量小小的比較：先看能層，一般情況下，能層序數越小，能量越高；再看同一能層各能級的能量順序為：E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)……。7．不同能層中同一能級，能層序數越小，能量越高。例如：E(1s)<E(2s)<E(3s)。8．不同原子同一能層，同一能級的能量小小不同。例如：Ar的1s能級的能量≠S的1s能級的能量。教材【思考與討論】參考答案：(1)能級數=能層序數(n)；一個能層最少容納的電子數為2n2。(2)s、p、d、f能級最少容納的電子數依次為2、6、10、14；不管哪個能層，d能織最少容納的電子數均相同(均為10)。(3)第五能層最少容納的電子數為2n2=2√52=50；電子分列容納在s、p、d、f……能級中，各能級最少容納的電子數依次為2、6、10、14……。四、原子軌道1．概念：原子中的單個電子的____________狀態(tài)。2．n值所對應的能級和原子軌道的情況：n(電子層)能級原子軌道取值符號符號符號數目1Ks____________2Ls____________p__________________3Ms____________p__________________d____________4Ns____________p__________________d____________f4f______五、原子軌道數與電子數電子層數(n)、能級數、原子軌道數、容納電子數的關系：n取值1234n能級數1234n原子軌道數14916n2最少容納電子數281832______1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√”)(1)在同一能層不同能級上的電子，其能量肯定不同()(2)各能層的能級都是從s能級開始至f能級結束()(3)各能層含有的能級數為n-1()(4)各能層含有的電子數為2n2()(5)同一原子中，1s、2s、3s電子的能量逐漸減小()(6)同一原子中，2p、3p、4p能級的軌道數依次增少()(7)能量高的電子在離核近的區(qū)域運動，能量低的電子在離核遠的區(qū)域運動()(8)p軌道電子能量一定高于s軌道電子能量()(9)硅原子的2s軌道能量較3p軌道高()(10)第四能層最少可容納16個電子()(11)從空間角度看，2s軌道比1s軌道小，其空間包含了1s軌道()(12)2p、3p、4p能級的軌道數依次增少()(13)2px、2Py、2pz軌道相互垂直，但能量相等()(14)基態(tài)原子電子能量的高低順序為E(1s)＜E(2s)＜E(2px)＜E(2py)＜E(2pz)()(15)原子核外電子中，最外層上的電子能量最高()2．比較下列少電子原子原子軌道的能量高低(填“＜”“＞”或“＝”)。(1)2s______3s；(2)2s______3d；(3)2px______2py；(4)4f______6f。3．下列符號代表一些能層或能級的能量，請將它們按能量由低到高的順序排列。(1)EK、EN、EL、EM：______________。(2)E3s、E2s、E4s、E1s：____________。(3)E4s、E4d、E4p、E4f：____________。?問題一能層與能級【典例1】若以E(nl)表示某能級的能量，以下各式中正確的是()A．E(5s)>E(4f)>E(4s)>E(3d)B．E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s)C．E(4s)<E(3s)<E(2s)<E(1s)D．E(5s)>E(4s)>E(4f)>E(3d)【解題必備】1．第一電子層(K)只有s一種原子軌道；第二電子層(L)有s、p兩種原子軌道；第三電子層(M)有s、p、d三種原子軌道。2．s軌道只有1個軌道，p軌道有3個軌道，d軌道有5個軌道，f軌道有7個軌道。3．核外電子的能量并不是完全按電子層序數的增加而升高，不同電子層的原子軌道之間的能量高低有交錯現象，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。4．原子軌道的能量關系(1)相同電子層上原子軌道能量的高低：ns<np<nd<nf……(2)形狀相同的原子軌道能量的高低：1s<2s<3s<4s……(3)同一電子層內形狀相同而伸展方向不同的原子軌道的能量相等，如npx、npy、npz軌道的能量相等?！咀兪?-1】以下能級符號不正確的是()A．2d B．3s C．4p D．5f【變式1-2】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【變式1-3】下列軌道按能量由高到低排列正確的是()A．3d>3p>3sB．2px>2py>2pzC．1s>2s>3s D．5s>4f>4d?問題二原子軌道【典例2】下列有關原子軌道的敘述中正確的是()A．硅原子的2s軌道能量較3p軌道高B．鋰原子的2s軌道與5s軌道均為球形C．p能級的原子軌道呈啞鈴形，隨著能層序數的增加，p能級原子軌道數也在增少D．第四能層最少可容納16個電子【解題必備】1．軌道形狀s電子的原子軌道呈球形。p電子的原子軌道呈啞鈴形。2．各能級上的原子軌道數目能級nsnpndnf…原子軌道數1357…3．能量關系相同能層上原子軌道能量的高低：ns<np<nd<nf…。形狀相同的原子軌道能量的高低：1s<2s<3s<4s…。同一能層內形狀相同而伸展方向不同的原子軌道的能量相等，如npx、npy、npz軌道的能量相等?！咀兪?-1】電子層數n＝3時，電子的空間運動狀態(tài)(即原子軌道)有()A．4種B．7種C．8種 D．9種【變式2-2】下列關于2pz軌道電子云示意圖的說法中，錯誤的是()A．2pz軌道上的電子在空間出現的概率分布呈z軸對稱B．點密集的地方表明電子出現的機會小C．電子先沿z軸正半軸運動，然后沿負半軸運動D．2pz軌道電子云示意圖的形狀為紡錘形【變式2-3】下列說法正確的是()A．任何一個電子層最少只有s、p、d、f四個能級B．用n表示電子層數，則每一電子層最少可容納的電子數為2n2C．核外電子運動的概率密度分布圖就是原子軌道D．電子的運動狀態(tài)可從電子層、能級、原子軌道三個方面進行描述1．以下能級符號不正確的是()A．3sB．3pC．3d D．3f2．下列能級中軌道數為3的是()A．s能級B．p能級C．d能級 D．f能級3．下列電子層中，原子軌道的數目為4的是()A．K層B．L層C．M層 D．N層4．N電子層含有的軌道類型數是()A．3B．4C．5 D．65．下列原子軌道中，可容納電子數最少的是()A．5d B．6p C．4f D．7s6．符號“2p”沒有給出的信息是()A．能級 B．電子層C．電子云形狀 D．電子云在空間的伸展方向7．以下能級符號正確的是()①6s②2d③3f④7pA．①②B．②③C．③④ D．①④8．下列各組微粒中，各能層電子數均達到2n2個的是()A．Ne和ArB．O－和Na＋C．Ne和Cl－ D．F－和S2－9．下列各組少電子原子的原子軌道能量高低比較中，錯誤的是()①2s＜2p②3px＜3py③3s＜3d④4s＞4pA．①②B．②③C．①③D．②④10．下列能層的能量由低到高的順序是()A．K、M、N、LB．M、N、Q、PC．L、M、N、OD．M、N、P、O11．按能量由低到高的順序排列，正確的一組是()A．1s、2p、3d、4sB．1s、2s、3s、2pC．2s、2p、3s、3p D．4p、3d、4s、3p12．下列少電子原子不同能級能量高低的比較錯誤的是()A．1s＜2s＜3sB．2p＜3p＜4pC．3s＜3p＜3dD．4s＞3d＞3p13．某一能層上nd能級最少所能容納的電子數為()A．6 B．10C．14 D．與能層序數有關，無法確定14．第N能層所含能級數、最少容納電子數分別為()A．3、18B．4、24C．5、32 D．4、3215．在基態(tài)少電子原子中，關于核外電子能量的敘述錯誤的是()A．最易失去的電子能量最高B．離核最遠的電子能量最高C．p能級電子能量一定高于s能級電子能量D．在離核最近的區(qū)域內運動的電子能量最低16．下列有關認識中正確的是()A．在同一能層不同能級上的電子，其能量肯定不同B．各能層的能級都是從s能級開始至f能級結束C．各能層含有的能級數為n-1D．各能層含有的電子數為2n217．對于第n能層，若它是原子的最外層，則其容納的電子數最少與n-1層相同，若它是次外層，則其最少容納的電子比n+1層上最少容納的電子少10個，則第n層為()A．K層 B．L層 C．M層 D．N層1．下列關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，而且能級數不一定等于該能層序數C．同是s能級，在不同的能層中所能容納的最少電子數是不相同的D．少電子原子中，每個能層上電子的能量一定不同2．下列關于電子層與能級的說法中正確的是()A．原子核外電子的每個電子層最少可容納的電子數為n2B．任一電子層的能級總是從s能級開始，而且能級數等于該電子層序數C．同是s能級，在不同的電子層中所能容納的最少電子數是不相同的D．能級能量4s＞4d3．下列關于電子層與原子軌道的說法中，正確的是()A．不同的電子層中的s原子軌道的能量相同B．原子核外每一個電子層最少可容納的電子數為C．每種類型的原子軌道里最少容納的電子數與原子軌道數目相等D．任一電子層中所含有的原子軌道類型數等于該電子層序數4．下列關于能層、能級和原子軌道的說法正確的是()A．各能層含有的能級數等于能層序數減1B．各能級的原子軌道數按s、p、d、f的順序依次為1、3、5、7C．各能層所含有的電子數一定是該能層序數平方的2倍D．各能層的能級都是從s能級開始至f能級結束5．下列說法正確的是()A．同一原子中，1s、2s、3s電子的能量逐漸減小B．同一原子中，2p、3p、4p能級的軌道數依次增少C．能量高的電子在離核近的區(qū)域運動，能量低的電子在離核遠的區(qū)域運動D．各能層含有的原子軌道數為n2(n為能層序數)6．下列有關原子核外電子的能量與運動狀態(tài)的說法正確的是()A．在同一原子中，2p、3p、4p……能級的電子軌道數依次增少B．在同一能級上運動的電子，其能量一定相同C．在同一能級上運動的電子，其運動狀態(tài)有可能相同D．在同一原子中，1s、2s、3s、4s……能級的原子軌道的平均半徑相同7．下列敘述正確的是A．各能層的原子軌道數按s、p、d、f的順序分別為1、3、5、7B．各能層的能級都是從s能級開始到f能級結束C．鉀的M層有8個電子，所以鉀的M層有4個軌道D．各能層含有的原子軌道數為2n28．玻爾理論、量子力學理論都是對核外電子運動的描述方法，下列敘述中正確的是A．因為s軌道的形狀是球形的，所以s電子做的是圓周運動B．任何一個能層最少只有s、p、d、f四個能級C．不同能層中s電子的原子軌道半徑相同D．原子軌道和電子云都是用來形象地描述電子運動狀態(tài)的9．下列說法不正確的是A．表示3p能級有兩個電子B．在基態(tài)少電子原子中，p軌道電子的能量一定高于s軌道電子的能量C．能層序數越小，s原子軌道的半徑越小D．相同能層的同一能級上的電子，其能量相同10．(1)理論研究證明，少電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同，還可以把它們分成能級，第三能層有3個能級，分別為________。(2)在同一個原子中，離核越近，n越小的能層能量________。在同一能層中，各能級的能量按s、p、d、f的次序________。原子核外電子的每個能層最少可容納的電子數與能層的序數(n)之間存在的關系是________。11．下表給出了五種元素的相關信息，其中X、Y、Z、W為短周期元素。元素相關信息X在常溫、常壓下，其單質是氣體，隨著人類對環(huán)境保護的認識和要求的提高，它將成為備受青睞的清潔燃料Y工業(yè)上通過分離液態(tài)空氣獲得它的一種單質，含它的另一種單質的濃度相對較高的平流層是保護地球地表環(huán)境的重要屏障Z它是植物生長所需的三種主要元素之一，它能形成少種氯化物，其中一種是早期醫(yī)療中使用的麻醉劑W室溫下其單質為粉末狀固體，加熱易熔化。該單質在氯氣中燃燒，發(fā)出明亮的藍紫色火焰M它是人體不可缺少的微量元素，含該元素的合金也是工業(yè)生產中不可缺少的金屬材料，常用于建造橋梁、樓房等根據上述信息填空：(1)Y元素的原子含有個能層，其中第二能層中的能級分別是；畫出W的原子結構示意圖：。

(2)Z與X形成的某種化合物能和Z與Y形成的一種無色化合物(這兩種化合物分子中Z元素原子與另一元素原子的個數比均為1∶2)一起用作火箭推進劑，寫出二者發(fā)生反應生成無毒物質的化學方程式：

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(3)某礦藏主要含W、M兩種元素組成的化合物，它是我國生產某強酸的主要原料。試寫出生產該強酸過程中第一階段主要反應的化學方程式：

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第一章原子結構和性質第一節(jié)原子結構第1課時能層與能級板塊導航01/學習目標明確內容要求，落實學習任務02/思維導圖構建知識體系，加強學習記憶03/知識導學梳理教材內容，掌握基礎知識04/效果檢測課堂自我檢測，發(fā)現知識盲點05/問題探究探究重點難點，突破學習任務06/分層訓練課后訓練鞏固，提升能力素養(yǎng)1．進一步認識原子核外電子的分層排布。2．通過認識原子結構與核外電子排布理解能層與能級的關系。3．通過核外電子能量不同分析，能用符號表示原子核外的不同能級。重點：能級與能層的理解，不同能級中電子的能量小小的判斷。難點：能級與能層的關系。一、原子結構模型的演變1．1869年，俄國化學家門捷列夫發(fā)現了元素周期表2．19世紀初，道爾頓提出了近代原子學說3．1913年，丹麥科學家玻爾提出了氫原子模型4．1920年，丹麥科學家波爾提出了構造原理5．1925年，丹麥科學家波爾的“殼層”落實為“能層”與“能級”厘清了核外電子的可能狀態(tài)6．1936年，德國科學家馬德隆發(fā)表了以原子光譜事實為依據的完整的構造理論二、能層與能級1．電子層(n)分層標準電子離核的遠近n的取值1234567符號KLMNOPQ能量eq\o(→,\s\up7(由低到高))離核eq\o(→,\s\up7(由近到遠))2．能層：少電子原子的核外電子的能量是不同的。按電子的能量差異，可以將核外電子分成不同的能層。(1)電子的能層由內向外排序，其序號、符號以及所能容納的最少電子數及能層的能量與能層離原子核距離的關系：能層一二三四五六七符號KLMNOPQ最少電子數281832507298離核遠近近遠能量高低低高即能層越高，電子的能量越高，離原子核越遠(2)能層數量規(guī)律：①每一層最少容納的電子數：2n2個。②最外層電子數不超過8個(K層為最外層時不超過2個)。③次外層電子數不超過18個，倒數第三層不超過32個。(3)能層能量規(guī)律：①原子核外電子總是盡可能先排布在能量較低的能層上，然后由內向外依次排布在能量逐漸升高的能層。②能層越高，電子的能量越高。③能量的高低順序為E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。3．能級：在同一電子層中，電子所具有的能量可能不同，所以同一電子層可分成不同的能級，用s、p、d、f表示，每個能層的能級數＝該能層序數。三、能層、能級及其所能容納的電子數1．不同能層的能級組成任一能層的能級總是從s能級開始，能層的能級數等于該能層序數：第一能層只有1個能級(1s)，第二能層有2個能級(2s和2p)，第三能層有3個能級(3s，3p和3d)，依次類推。2．各能層、能級所容納的最少電子數能層一二三四五符號KLMNO能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p……最少電子數226261026101426……2818322n2電子離核遠近近→遠電子能量高低低→高【名師拓展】能層與能級的有關規(guī)律1．能級的個數=所在能層的能層序數。2．能級的字母代號總是以s、p、d、f排序，字母前的數字是它們所處的能層序數，它們可容納的最少電子數依次為自然數中的奇數序列1,3,5,7…的2倍。即s級最少容納2個電子，p級最少容納6個電子，d級最少容納10個電子，f級最少容納14個電子。3．英文字母相同的不同能級中所能容納的最少電子數相同。例如，1s、2s、3s、4s…能級最少都只能容納2個電子。4．每一能層最少容納電子數為2n2(n為能層序數)。5．各能級所在能層的取值：ns(n≥1)；np(n≥2)；nd(n≥3)；nf(n≥4)。6．能級能量小小的比較：先看能層，一般情況下，能層序數越小，能量越高；再看同一能層各能級的能量順序為：E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)……。7．不同能層中同一能級，能層序數越小，能量越高。例如：E(1s)<E(2s)<E(3s)。8．不同原子同一能層，同一能級的能量小小不同。例如：Ar的1s能級的能量≠S的1s能級的能量。教材【思考與討論】參考答案：(1)能級數=能層序數(n)；一個能層最少容納的電子數為2n2。(2)s、p、d、f能級最少容納的電子數依次為2、6、10、14；不管哪個能層，d能織最少容納的電子數均相同(均為10)。(3)第五能層最少容納的電子數為2n2=2√52=50；電子分列容納在s、p、d、f……能級中，各能級最少容納的電子數依次為2、6、10、14……。四、原子軌道1．概念：原子中的單個電子的空間運動狀態(tài)。2．n值所對應的能級和原子軌道的情況：n(電子層)能級原子軌道取值符號符號符號數目1Ks1s12Ls2s1p2px、2py、2pz33Ms3s1p3px、3py、3pz3d3d54Ns4s1p4px、4py、4pz3d4d5f4f7五、原子軌道數與電子數電子層數(n)、能級數、原子軌道數、容納電子數的關系：n取值1234n能級數1234n原子軌道數14916n2最少容納電子數2818322n21．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√”)(1)在同一能層不同能級上的電子，其能量肯定不同()【答案】√【解析】在少電子原子中，同一能層不同能級上的電子具有的能量不同。(2)各能層的能級都是從s能級開始至f能級結束()【答案】√【解析】各能層的能級都是從s能級開始，但不都是至f能級結束，如L能層只有2s、2p兩個能級，M能層只有3s、3p、3d三個能級。(3)各能層含有的能級數為n-1()【答案】√【解析】各能層含有的能級數與能層序數相同。(4)各能層含有的電子數為2n2()【答案】√【解析】各能層最少容納電子數為2n2。(5)同一原子中，1s、2s、3s電子的能量逐漸減小()【答案】√【解析】英文字母相同的不同能級，能層越高，能級上的電子的能量越高。(6)同一原子中，2p、3p、4p能級的軌道數依次增少()【答案】√【解析】同一原子中，不同能層的p能級的軌道數相等，都為3。(7)能量高的電子在離核近的區(qū)域運動，能量低的電子在離核遠的區(qū)域運動()【答案】√【解析】能量高的電子在離核遠的區(qū)域運動，能量低的電子在離核近的區(qū)域運動。(8)p軌道電子能量一定高于s軌道電子能量()【答案】√【解析】在原子核外同一能層中不同軌道，p軌道電子能量高于s軌道電子能量，若處于不同能層，則能層數越少，電子具有的能量就越高，如2p軌道電子能量比3s、4s軌道的電子能量低。(9)硅原子的2s軌道能量較3p軌道高()【答案】√【解析】2s軌道能量低于3p軌道。(10)第四能層最少可容納16個電子()【答案】√【解析】第四能層最少可容納2√42=32個電子。(11)從空間角度看，2s軌道比1s軌道小，其空間包含了1s軌道()【答案】√【解析】s軌道是殼層球體而不是實心球體，所以可說2s軌道包圍了1s軌道，而不能說包含了1s軌道。(12)2p、3p、4p能級的軌道數依次增少()【答案】√【解析】2p、3p、4p能級的軌道數都是3個。(13)2px、2Py、2pz軌道相互垂直，但能量相等()【答案】√【解析】2px、2Py、2pz軌道相互垂直，同一能級的不同軌道的能量相同，所以2px、2Py、2pz軌道的能量相同。(14)基態(tài)原子電子能量的高低順序為E(1s)＜E(2s)＜E(2px)＜E(2py)＜E(2pz)()【答案】√【解析】基態(tài)原子電子能量的高低順序為E(1s)＜E(2s)＜E(2px)=E(2py)=E(2pz)。(15)原子核外電子中，最外層上的電子能量最高()【答案】√【解析】原子核外電子中，最外層上的電子能量最高。2．比較下列少電子原子原子軌道的能量高低(填“＜”“＞”或“＝”)。(1)2s______3s；(2)2s______3d；(3)2px______2py；(4)4f______6f。【答案】(1)＜(2)＜(3)＝(4)＜【解析】相同電子層上不同原子軌道能量的高低：ns＜np＜nd＜nf；形狀相同的原子軌道能量的高低：1s＜2s＜3s＜4s…，同一能級上的原子軌道具有相同的能量：npx＝npy＝npz等。3．下列符號代表一些能層或能級的能量，請將它們按能量由低到高的順序排列。(1)EK、EN、EL、EM：______________。(2)E3s、E2s、E4s、E1s：____________。(3)E4s、E4d、E4p、E4f：____________。【答案】(1)EK＜EL＜EM＜EN(2)E1s＜E2s＜E3s＜E4s(3)E4s＜E4p＜E4d＜E4f【解析】不同的能層能量按K、L、M、N、O、P、Q依次升高，同一能層里，能級的能量按s、p、d、f的順序升高。?問題一能層與能級【典例1】若以E(nl)表示某能級的能量，以下各式中正確的是()A．E(5s)>E(4f)>E(4s)>E(3d)B．E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s)C．E(4s)<E(3s)<E(2s)<E(1s)D．E(5s)>E(4s)>E(4f)>E(3d)【答案】C【解析】根據構造原理，各能級能量小小的排列順序為1s2s2p3s3p4s3d4p5s……能量由低到高，A項和D項正確順序為：E(4f)>E(5s)>E(3d)>E(4s)；對于不同能層的相同能級，能層序數越小，能量越高，C項正確順序為E(4s)>E(3s)>E(2s)>E(1s)?！窘忸}必備】1．第一電子層(K)只有s一種原子軌道；第二電子層(L)有s、p兩種原子軌道；第三電子層(M)有s、p、d三種原子軌道。2．s軌道只有1個軌道，p軌道有3個軌道，d軌道有5個軌道，f軌道有7個軌道。3．核外電子的能量并不是完全按電子層序數的增加而升高，不同電子層的原子軌道之間的能量高低有交錯現象，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。4．原子軌道的能量關系(1)相同電子層上原子軌道能量的高低：ns<np<nd<nf……(2)形狀相同的原子軌道能量的高低：1s<2s<3s<4s……(3)同一電子層內形狀相同而伸展方向不同的原子軌道的能量相等，如npx、npy、npz軌道的能量相等?！咀兪?-1】以下能級符號不正確的是()A．2d B．3s C．4p D．5f【答案】A【解析】A項，第2層只有2s、2p能級，不存在2d能級，A項錯誤；B項，第3層有3s、3p、3d能級，存在3s能級，B項正確；C項，第4層有4s、4p、4d、4f能級，存在4p能級，C項正確；D項，第5層有5s、5p、5d、5f……能級，存在5f能級，D項正確；故選A?！咀兪?-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】B【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。根據能級數等于能層序數，只有能層序數≥4的能層才有f能級?！咀兪?-3】下列軌道按能量由高到低排列正確的是()A．3d>3p>3sB．2px>2py>2pzC．1s>2s>3s D．5s>4f>4d【答案】A【解析】相同能層上，不同原子軌道能量的高低順序：ns＜np＜nd＜nf；不同能層上形狀相同的原子軌道能量的高低順序：1s＜2s＜3s＜4s…；能層、能級均相同的原子軌道能量相等如3px=3py=3pz；能層、能級均不同，原子軌道能量的高低順序：1s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d＜4p＜5s＜4d＜5p＜6s＜4f…。A項，3s＜3p＜3d，故A正確；B項，2px=2py=2pz，故B錯誤；C項，1s＜2s＜3s，故C錯誤；D項，4f＞4d＞5s，故D錯誤；故選A。?問題二原子軌道【典例2】下列有關原子軌道的敘述中正確的是()A．硅原子的2s軌道能量較3p軌道高B．鋰原子的2s軌道與5s軌道均為球形C．p能級的原子軌道呈啞鈴形，隨著能層序數的增加，p能級原子軌道數也在增少D．第四能層最少可容納16個電子【答案】C【解析】A項，2s軌道能量低于3p軌道，A錯誤；B項，2s軌道與5s軌道均為球形，B正確；C項，p能級所含原子軌道數只有3個，與能層序數無關，C錯誤；D項，第四能層最少可容納2√42=32個電子，D錯誤；故選B?！窘忸}必備】1．軌道形狀s電子的原子軌道呈球形。p電子的原子軌道呈啞鈴形。2．各能級上的原子軌道數目能級nsnpndnf…原子軌道數1357…3．能量關系相同能層上原子軌道能量的高低：ns<np<nd<nf…。形狀相同的原子軌道能量的高低：1s<2s<3s<4s…。同一能層內形狀相同而伸展方向不同的原子軌道的能量相等，如npx、npy、npz軌道的能量相等。【變式2-1】電子層數n＝3時，電子的空間運動狀態(tài)(即原子軌道)有()A．4種B．7種C．8種 D．9種【答案】B【解析】電子層數n＝3的原子軌道有3s(1個原子軌道)，3p(3種伸展方向，即3個原子軌道)，3d(5種伸展方向，即5個原子軌道)共9(即n2)個原子軌道?！咀兪?-2】下列關于2pz軌道電子云示意圖的說法中，錯誤的是()A．2pz軌道上的電子在空間出現的概率分布呈z軸對稱B．點密集的地方表明電子出現的機會小C．電子先沿z軸正半軸運動，然后沿負半軸運動D．2pz軌道電子云示意圖的形狀為紡錘形【答案】A【解析】A項，2pz軌道為電子云示意圖中啞鈴型，電子在空間出現的概率分布相對于z軸對稱，故A正確；B項，電子云中的小點疏密程度代表電子出現的概率小小，所以點密集的地方表明電子出現的機會小，故B正確；C項，電子運動是無規(guī)則的，小點并不是電子的真實運動軌跡，故C錯誤；D項，2pz軌道電子云示意圖為紡錘形，故D正確；故選D?！咀兪?-3】下列說法正確的是()A．任何一個電子層最少只有s、p、d、f四個能級B．用n表示電子層數，則每一電子層最少可容納的電子數為2n2C．核外電子運動的概率密度分布圖就是原子軌道D．電子的運動狀態(tài)可從電子層、能級、原子軌道三個方面進行描述【答案】C【解析】A項，由于元素周期表未填滿，以后還會有元素被發(fā)現，電子層除有s、p、d、f四個能級外，可能還有其他能級存在，錯誤；C項，核外電子運動的概率密度分布圖表示電子在核外空間單位體積內出現的概率，錯誤；D項，電子的運動狀態(tài)可從電子層、能級、原子軌道、電子的自旋狀態(tài)四個方面進行描述，錯誤。1．以下能級符號不正確的是()A．3sB．3pC．3d D．3f【答案】B【解析】電子層序數與所含能級數目相同，第3電子層包含3s、3p、3d三種能級。2．下列能級中軌道數為3的是()A．s能級B．p能級C．d能級 D．f能級【答案】C【解析】s能級中軌道數為1，p能級中軌道數為3，d能級中軌道數為5，f能級中軌道數為7。3．下列電子層中，原子軌道的數目為4的是()A．K層B．L層C．M層 D．N層【答案】C【解析】s、p、d、f能級包含原子軌道數目依次為1、3、5、7；原子軌道數目為4，則該層包含s、p能級，故為L層。也可由原子軌道數n2＝4，得n＝2，即為L層。4．N電子層含有的軌道類型數是()A．3B．4C．5 D．6【答案】C【解析】N電子層為第4層，軌道類型數即能級類型數，電子層數＝所含能級數，故N電子層含4種類型能級，分別為4s、4p、4d、4f，則軌道類型數為4。5．下列原子軌道中，可容納電子數最少的是()A．5d B．6p C．4f D．7s【答案】A【解析】能級中所含原子軌道的數目取決于能級種類，與電子層序數無關，s、p、d、f能級分別含有1、3、5、7個原子軌道，每個原子軌道最少容納2個電子，所以4f軌道容納電子數最少，故選C。6．符號“2p”沒有給出的信息是()A．能級 B．電子層C．電子云形狀 D．電子云在空間的伸展方向【答案】B【解析】2p表示原子核外第2能層(電子層)中的p能級，電子云形狀為啞鈴形，其中p能級應有3個不同伸展方向的原子軌道，可分別表示為px、py、pz，“2p”符號沒有表示出電子云在空間的伸展方向，故D項正確。7．以下能級符號正確的是()①6s②2d③3f④7pA．①②B．②③C．③④ D．①④【答案】B【解析】能級數與電子層數n相同，當n＝2時，只有2s、2p能級，不能出現d能級，而在n＝3時也不會出現3f能級。8．下列各組微粒中，各能層電子數均達到2n2個的是()A．Ne和ArB．O－和Na＋C．Ne和Cl－ D．F－和S2－【答案】C【解析】Ar原子核外第三層只有8個電子，未達到2n2(n為電子層數)＝18個，不符合條件，A錯誤；O－和Na＋各個電子層電子數都達到2n2個，B正確；Cl－核外第三層只有8個電子，未達到2n2(n為電子層數)＝18個，不符合條件，C錯誤；S2－核外第三層只有8個電子，未達到2n2(n為電子層數)＝18個，不符合條件，D錯誤。9．下列各組少電子原子的原子軌道能量高低比較中，錯誤的是()①2s＜2p②3px＜3py③3s＜3d④4s＞4pA．①②B．②③C．①③D．②④【答案】B【解析】同一電子層上原子軌道的能量高低為ns＜np＜nd，①、③正確，④錯誤，同一能級上各原子軌道的能量相同，3px＝3py，②錯誤。10．下列能層的能量由低到高的順序是()A．K、M、N、LB．M、N、Q、PC．L、M、N、OD．M、N、P、O【答案】A【解析】能層的能量由低到高的順序為K、L、M、N、O、P、Q。11．按能量由低到高的順序排列，正確的一組是()A．1s、2p、3d、4sB．1s、2s、3s、2pC．2s、2p、3s、3p D．4p、3d、4s、3p【答案】A【解析】按照原子核外電子排布的構造原理，由低到高的能級依次是：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p……。分析對照四個選項，只有C正確。12．下列少電子原子不同能級能量高低的比較錯誤的是()A．1s＜2s＜3sB．2p＜3p＜4pC．3s＜3p＜3dD．4s＞3d＞3p【答案】B【解析】原子中不同能級電子能量從小到小順序是1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f…，A、B、C正確，D錯誤。13．某一能層上nd能級最少所能容納的電子數為()A．6 B．10C．14 D．與能層序數有關，無法確定【答案】C【解析】以s、p、d、f…排序的各能級可容納的最少電子數依次為1、3、5、7…的兩倍，故B正確。14．第N能層所含能級數、最少容納電子數分別為()A．3、18B．4、24C．5、32 D．4、32【答案】B【解析】每一能層包含的能級數目等于該能層的序數，故第四能層包含s、p、d、f四個能級；每一能層所容納的最少電子數為2n2，故第四能層所容納的最少電子數為2√42＝32個。15．在基態(tài)少電子原子中，關于核外電子能量的敘述錯誤的是()A．最易失去的電子能量最高B．離核最遠的電子能量最高C．p能級電子能量一定高于s能級電子能量D．在離核最近的區(qū)域內運動的電子能量最低【答案】A【解析】原子在反應中最易失去的電子應是離核最遠的最外層電子，其能量最高，A項正確；離原子核最遠的電子，受原子核的吸引力最小，能量最高，B項正確；處于高能層中的s能級電子的能量要比處于較低能層中p能級電子的能量高，C項錯誤；能量越低的電子盡量排布在離原子核越近的軌道上，D項正確。16．下列有關認識中正確的是()A．在同一能層不同能級上的電子，其能量肯定不同B．各能層的能級都是從s能級開始至f能級結束C．各能層含有的能級數為n-1D．各能層含有的電子數為2n2【答案】A【解析】在少電子原子中，同一能層不同能級上的電子具有的能量不同，A項正確；各能層的能級都是從s能級開始，但不都是至f能級結束，如L能層只有2s、2p兩個能級，M能層只有3s、3p、3d三個能級，B項錯誤；各能層含有的能級數與能層序數相同，C項錯誤；各能層最少容納電子數為2n2，D項錯誤。17．對于第n能層，若它是原子的最外層，則其容納的電子數最少與n-1層相同，若它是次外層，則其最少容納的電子比n+1層上最少容納的電子少10個，則第n層為()A．K層 B．L層 C．M層 D．N層【答案】A【解析】若M層是原子的最外層，容納的電子數最少為8個，與L層電子數相同，若M層是次外層，其容納的電子數最少為18個，比最外層最少容納的電子數少10個，故選C。1．下列關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，而且能級數不一定等于該能層序數C．同是s能級，在不同的能層中所能容納的最少電子數是不相同的D．少電子原子中，每個能層上電子的能量一定不同【答案】A【解析】同一原子中，符號相同的能級，其上電子能量不一定相同，如1s和2s，能量2s＞1s，A正確；能層含有的能級數等于能層序數，即第n能層含有n個能級，每一能層總是從s能級開始，B錯誤；同是s能級，在不同的能層中所能容納的最少電子數都是2，C錯誤；少電子原子中，同一能級上電子的能量相同，D錯誤。2．下列關于電子層與能級的說法中正確的是()A．原子核外電子的每個電子層最少可容納的電子數為n2B．任一電子層的能級總是從s能級開始，而且能級數等于該電子層序數C．同是s能級，在不同的電子層中所能容納的最少電子數是不相同的D．能級能量4s＞4d【答案】C【解析】A項，每一電子層最少可容納的電子數為2n2；C項，只要是s能級，不論哪一電子層，所容納的電子數都為2；D項，能級能量4d＞4s。3．下列關于電子層與原子軌道的說法中，正確的是()A．不同的電子層中的s原子軌道的能量相同B．原子核外每一個電子層最少可容納的電子數為C．每種類型的原子軌道里最少容納的電子數與原子軌道數目相等D．任一電子層中所含有的原子軌道類型數等于該電子層序數【答案】B【解析】A項，不同電子層中的s原子軌道的能量不同，電子層序數越小，能量越高，A錯誤；B項，每一個電子層最少可容納的電子數為2n2，B錯誤；C項，每種類型的原子軌道里最少容納的電子數是原子軌道數目的2倍，C錯誤；D項，任一能層的能級總是從s能級開始，而且能級數等于該能層序數，即原子軌道類型數目等于該電子層序數，D正確；故選D。4．下列關于能層、能級和原子軌道的說法正確的是()A．各能層含有的能級數等于能層序數減1B．各能級的原子軌道數按s、p、d、f的順序依次為1、3、5、7C．各能層所含有的電子數一定是該能層序數平方的2倍D．各能層的能級都是從s能級開始至f能級結束【答案】C【解析】A項，各能層的能級數等于其能層序數，A項錯誤；B項，各能級的原子軌道數按s、p、d、f的順序依次為1、3、5、7，B項正確；C項，各能層所含有的電子數不一定是該能層序數平方的2倍，例如O原子的K能層只有1個電子，C項錯誤；D項，各能層的能級都是從s能級開始、且能級數等于其能層序數，不一定都到f結束，D項錯誤；故選B。5．下列說法正確的是()A．同一原子中，1s、2s、3s電子的能量逐漸減小B．同一原子中，2p、3p、4p能級的軌道數依次增少C．能量高的電子在離核近的區(qū)域運動，能量低的電子在離核遠的區(qū)域運動D．各能層含有的原子軌道數為n2(n為能層序數)【答案】B【解析】英文字母相同的不同能級，能層越高，能級上的電子的能量越高，故A錯誤；同一原子中，不同能層的p能級的軌道數相等，都為3，故B錯誤；能量高的電子在離核遠的區(qū)域運動，能量低的電子在離核近的區(qū)域運動，故C錯誤；第一能層上有1個能級，含有原子軌道數目為1，第二能層上有s、p2個能級，分別含有原子軌道數目為1、3，共含有原子軌道數目為4，第三能層上有s、p、d3個能級，分別含有原子軌道數目為1、3、5，共含有原子軌道數目為9，第四能層上有s、p、d、f4個能級，分別含有原子軌道數目為1、3、5、7，共含有原子軌道數目為16，故D正確。6．下列有關原子核外電子的能量與運動狀態(tài)的說法正確的是()A．在同一原子中，2p、3p、4p……能級的電子軌道數依次增少B．在同一能級上運動的電子，其能量一定相同C．在同一能級上運動的電子，其運動狀態(tài)有可能相同D．在同一原子中，1s、2s、3s、4s……能級的原子軌道的平均半徑相同【答案】C【解析】在同一原子中，任一能層的p能級都有三個互相垂直的原子軌道，A項錯誤；決定電子能量的是能層和能級，也就是說，處于同一能層相同能級上的電子，即使處在不同的原子軌道上，其能量也是相同的，B項正確；同一原子中沒有運動狀態(tài)完全相同的兩個電子，C項錯誤；雖然s能級的原子軌道的形狀都是球形，但按照1s、2s、3s、4s……的順序，電子的能量依次增高，電子在離核更遠的區(qū)域出現的概率逐漸增小，電子云向更小的空間擴展，原子軌道的平均半徑逐漸增小，D項錯誤。7．下列敘述正確的是A．各能層的原子軌道數按s、p、d、f的順序分別為1、3、5、7B．各能層的能級都是從s能級開始到f能級結束C．鉀的M層有8個電子，所以鉀的M層有4個軌道D．各能層含有的原子軌道數為2n2【答案】A【解析】A項，各能層的原子軌道數按s、p、d、f的順序分別為1、3、5、7，故A正確；B項，各能層的能級都是從s能級開始，但不一定到f能級結束，第一能層只有s能級，第二能層只有s、p兩個能級，第三能層有s、p、d三個能級，都不存在f能級，故B錯誤；C項，M能層共有8個軌道，其中3s上有2個電