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第1页共170页第一节原子结构第一课时能层、能级与构造原理—————————————————————————————————————[课标要求]1．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布。2．能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。,1．一至七能层的符号分别为K、L、M、N、O、P、Q，各能层容纳的最多电子数为2n2。2．s、p、d、f能级中最多容纳的电子数分别为2、6、10、14。3．能级数等于能层序数，英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数相同。4．构造原理是指电子进入能级的排布顺序。即：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p。原子的诞生、能层与能级1．原子的诞生及宇宙中的元素组成2．能层与能级(1)能层：根据多电子原子的核外电子的能量差异，将核外电子分成不同的能层，能层用第2页共170页n表示，n值越大，能量越高。(2)能级①根据多电子原子中同一能层电子的能量不同，将它们分成不同能级。②能级用相应能层的序数和字母s、p、d、f组合在一起来表示，如n能层的能级按能量由低到高的顺序排列为ns、np、nd、nf等。③能层、能级与其容纳的最多电子数之间的关系能层(n)一二三四五六七……符号KLMNOPQ……能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s……………容纳最多电子数22626102610142……………281832…………2n2由上表可推知：a．能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有能级3s、3p、3d。b．s、p、d、f各能级可容纳的最多电子数分别为1、3、5、7的2倍。1．下列叙述正确的是()A．能级就是电子层B．每个能层最多可容纳的电子数是2n2C．同一能层中的不同能级的能量高低相同D．不同能层中的s能级的能量高低相同解析：选B同一能层中不同能级的能量高低顺序是E(ns)E(np)E(nd)E(nf)……，不同能层，能级符号相同，n越大，能量越高，如1s2s3s4s……。2．下列能级符号表示错误的是()A．6sB．3dC．3fD．5p解析：选C任一能层的能级总是从s能级开始，第一能层的能级数等于该能层的序数；第三能层只有3s、3p和3d三个能级，没有3f能级，故C项错误。构造原理与电子排布式第3页共170页1．构造原理随着原子核电荷数的递增，绝大多数元素的原子核外电子的排布将遵循下图的排布顺序，其称为构造原理。[特别提醒]在多电子原子中会发生能级交错现象。2．电子排布式(1)将能级上所容纳的电子数标在该能级符号的右上角，并按照能层从左到右的顺序排列的式子，称为电子排布式。(2)实例：如Mg、Sc的电子排布式：Mg：1s22s22p63s2或简化写成[Ne]3s2；Sc：1s22s22p63s23p63d14s2或简化写成[Ar]3d14s2。1．你能写出氯原子、氯离子的电子排布式、简化电子排布式吗？提示：Cl：1s22s22p63s23p5，[Ne]3s23p5；Cl－：1s22s22p63s23p6，[Ne]3s23p6。2．你能写出铁原子、铜原子的电子排布式吗？提示：Fe：1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；Cu：1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。1．原子的电子排布式(1)简单原子：按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。如14Si：1s22s22p63s23p2。(2)复杂原子：先按构造原理从低到高排列，然后将同能层的能级移到一起。如26Fe：先排列为：1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一能层的能级排到一起，即该原子第4页共170页的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。(3)特殊原子：当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。如24Cr：2．离子的电子排布式(1)判断该原子变成离子时会得到或失去的电子数。(2)原子失去电子时，总是从能量高的能级失去电子，即失去电子的顺序是由外向里。一般来说，主族元素只失去它们的最外层电子，而副族和第Ⅷ族元素可能还会进一步向里失去内层电子。(3)原子得到电子而形成阴离子，则得到的电子填充在最外一个能层的某一个能级上。3．简化电子排布式如K：1s22s22p63s23p64s1，其简化电子排布式可表示为[Ar]4s1，其中[Ar]代表Ar的核外电子排布式，即1s22s22p63s23p6。1．下列各基态原子的电子排布式正确的是()①Be：1s22s12p1②C：1s22s22p2③He：1s12s1④Cl：1s22s22p63s23p5A．①②B．②③C．①③D．②④解析：选D①应为Be：1s22s2；③应为He：1s2。2．下列能级按能量由低到高的顺序排列正确的是()A．3s3p3d4sB．4s4p3d4dC．4s3d4p5sD．1s2s3s2p解析：选CA项，3d＞4s；B项，4p＞3d；D项，3s＞2p。3．写出下列原子的电子排布式：(1)11Na_______________________________________________________________；(2)16S______________________________________________________________；第5页共170页(3)34Se________________________________________________________________；(4)19K_______________________________________________________________；(5)31Ga_____________________________________________________________；(6)30Zn__________________________________________________________。解析：根据构造原理书写原子的电子排布式，注意从3d能级开始出现“能级交错”现象。答案：(1)1s22s22p63s1(2)1s22s22p63s23p4(3)1s22s22p63s23p63d104s24p4(4)1s22s22p63s23p64s1(5)1s22s22p63s23p63d104s24p1(6)1s22s22p63s23p63d104s2[三级训练·节节过关]1．宇宙中最多的元素是()A．HB．OC．HeD．N解析：选A氢是宇宙中最丰富的元素，约占宇宙原子总数的88.6%，氦约为氢原子数的18，它们合起来约占宇宙原子总数的99.7%以上。2．下列各能层中包含f能级的是()A．N层B．M层C．L层D．K层解析：选AN层包含s、p、d、f能级，M层包含s、p、d能级，L层包含s、p能级，K层包含s能级。3．下列微粒中，电子排布式为1s22s22p63s23p6的是()A．Na＋B．Mg2＋C．Cl－D．Br－解析：选C该微粒的核外电子数为18，Cl－符合。4．下列各组多电子原子的能级能量高低比较中，错误的是()A．2s＜2pB．2p＜3pC．3s＜3dD．4s＞3d解析：选D同一能层中能级的能量ns＜np＜nd＜nf，符号相同的能级如2p＜3p＜4p；由构造原理知能量4s＜3d，D项错误。5．下列原子的电子排布式正确的是()A．9F：1s22s22p6第6页共170页B．15P：1s22s22p63s33p2C．21Sc：1s22s22p63s23p64s23d1D．35Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5解析：选D氟原子2p能级应排5个电子；磷原子的3s能级应排2个电子，3p能级应排3个电子；书写电子排布式时，应将同能层的能级放到一起。6．比较下列多电子原子中不同能级能量的高低。(1)1s,3d(2)3s,3d,3p(3)2p,3p,4p解析：(1)相同能层上不同能级能量的大小为ns＜np＜nd＜nf。(2)不同能层上符号相同的能级能量的大小为1s＜2s＜3s＜4s。答案：(1)1s＜3d(2)3s＜3p＜3d(3)2p＜3p＜4p7．根据构造原理写出下列原子或离子的核外电子排布式。(1)Ti_______________________________________________________________；(2)Cu2＋____________________________________________________________；(3)Kr_____________________________________________________________。答案：(1)1s22s22p63s23p63d24s2(2)1s22s22p63s23p63d9(3)1s22s22p63s23p63d104s24p61．下列说法中，不符合现代大爆炸宇宙学理论的是()A．我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸B．恒星正在不断地合成自然界中没有的新元素C．氢、氦等轻核元素是自然界中天然元素之母D．宇宙的所有原子中最多的是氢元素的原子解析：选B宇宙诞生于一次大爆炸，爆炸后产生了大量的氢、氦及少量的锂，然后氢、氦等发生原子融合反应合成其他元素，该过程在宇宙中仍在进行，但合成的都是已知元素，且氢元素仍是宇宙中最丰富的元素。2．符号为N的能层最多能容纳的电子数为()A．18B．32C．50D．72解析：选B符号为N的能层是第四能层，即n＝4，每一能层最多容纳的电子数为2n2，故N能层最多能容纳的电子数为2×42＝32。3．表示一个原子在第三能层上有10个电子可以写成()A．s10B．3d10C．3s23p63d2D．3s23p64s2第7页共170页解析：选C题目要求第三能层上有10个电子，而D选项中第三能层上只有8个电子，错误；该元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，C项正确。4．下列粒子中，各层电子数均达到2n2的是()A．Ne、ArB．F－、Mg2＋C．Al、O2－D．Cl－、Ar解析：选BA中Ar，C中Al，D中Cl－、Ar均不符合题意。5．构造原理揭示的电子排布能级顺序，其实质是各能级能量高低，若以E表示某能级的能量，下列能量高低顺序中，正确的是()A．E(3s)＞E(2s)＞E(1s)B．E(3s)＞E(3p)＞E(3d)C．E(4f)＞E(4s)＞E(3d)D．E(5s)＞E(4s)＞E(4f)解析：选A不同能层中能量：低能层＜高能层；相同能层不同能级，E(ns)＜E(nd)＜E(nf)，不同能层相同能级，E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)，不同能层、不同能级，E(ns)＜E[(n－2)f]＜E[(n－1)d]＜E(np)。6．下列各原子或离子的电子排布式错误的是()A．Mg2＋1s22s22p6B．F1s22s22p5C．Cl－1s22s22p63s23p5D．As1s22s22p63s23p63d104s24p3解析：选Cs能级最多容纳2个电子，p能级最多可容纳6个电子，电子总是从能量低的能层、能级开始排列。C项中Cl－的电子排布式应为1s22s22p63s23p6。7．下列各原子或离子的电子排布式正确的是()A．O2－1s22s22p4B．Ca[Ar]3d2C．Fe[Ar]3d54s3D．K1s22s22p63s23p64s1解析：选DO2－的电子排布式为1s22s22p6；Ca的电子排布式为[Ar]4s2；Fe的电子排布式为[Ar]3d64s2。8．下列关于多电子原子核外电子排布的说法正确的是()A．各能层含有的能级数等于能层序数减1B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束C．各能层所含有的电子数一定是偶数D．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7解析：选D各能层中所含有的能级数等于其能层序数，A项错误；当为第一能层时，只含s能