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第1章第2节原子结构与元素周期表1.了解基态原子的核外电子在原子轨道上的排布顺序。2.掌握基态原子的核外电子排布规律，会书写1～36号元素原子的核外电子排布式和轨道表示式。3.学会利用电子排布式、轨道表示式正确表示核外电子排布。学习目标定位达标检测检测评价达标过关新知导学启迪思维探究规律内容索引NEIRONGSUOYIN新知导学XINZHIDAOXUE011.能量最低原则(1)能量最低原理基态原子的核外电子在各个原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量。(2)基态原子的核外电子在原子轨道上的排列顺序：随着原子核电荷数的递增，绝大多数元素的原子核外电子排布遵循如图所示顺序。电子所排的能级顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、、4p、5s、、5p、6s、、、6p、7s……，这是从实验得到的规律，适用于大多数基态原子的核外电子排布。最低3d一、基态原子的核外电子排布原则4d4f5d相关视频2.泡利不相容原理泡利不相容原理的内容：一个原子轨道中最多只能容纳个电子，而且这个电子的自旋方向必须(用“↓”“↑”表示)。例如，基态氦原子的轨道表示式为。根据泡利不相容原理，可以获得以下几个重要结论：(1)每一种运动状态的电子只能有个。(2)由于每一个原子轨道包括两种运动状态，所以每一个原子轨道最多只能容纳自旋方向的电子。(3)因为s，p，d，f能级的原子轨道数分别为个，所以s，p，d，f各原子轨道分别最多能容纳个电子。(4)每个电子层中原子轨道的总数为个，因此，每个电子层最多能容纳个电子。两两相反一两个相反1,3,5,72,6,10,14n22n23.洪特规则(1)对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占并且自旋方向。这就是洪特规则。如碳原子的轨道表示式不是，而是。(2)能量相同的原子轨道在(如p6和d10)、(如p3和d5)和(如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。这称为洪特规则特例。如下列基态原子的电子排布式的书写：错误正确铬原子1s22s22p63s23p63d44s2___________________铜原子1s22s22p63s23p63d94s2___________________不同的轨道相同全充满半充满全空1s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s1归纳总结原子核外电子排布要遵循三个原则(1)能量最低原则：电子在原子轨道上的排布要尽可能地使原子的能量最低。(2)泡利不相容原理：每个原子轨道中最多只能容纳两个电子且这两个电子的自旋方向必须相反(同一原子中不可能有运动状态完全相同的电子)。(3)洪特规则：当电子排布在相同能量的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。提醒基态原子核外电子排布必须同时遵循核外电子排布三原则。例1“各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的两倍”，支撑这一结论的理论是A.构造原理B.泡利不相容原理C.洪特规则D.能量最低原理√解析根据泡利不相容原理，每个原子轨道中最多能容纳2个自旋状态相反的电子，所以每个能级最多能容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍，选项B符合题意。例2若以E(nl)表示某能级的能量，以下各式中正确的是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)√解析根据构造原理，各能级能量的大小顺序由低到高为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s……，A项和D项正确顺序为E(4f)E(5s)E(3d)E(4s)；对于不同能层的相同能级，能层序数越大，能量越高，所以C项错误。例3在能量相同的d轨道中电子排布成，而不排布成，最直接的依据是A.能量最低原则B.泡利不相容原理C.原子轨道能级图D.洪特规则√解析洪特规则是指当电子排布在同一能级的不同轨道时，原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同。易错警示书写基态原子的轨道表示式时，要兼顾三条原则，不能顾此失彼，防止出现以下错误：①违反泡利不相容原理：；②违反洪特规则：或；③违反能量最低原则：。1.电子排布式(1)价电子①定义：与元素的密切相关的轨道上的电子，称为价电子。②规律：主族元素价电子数主族族序数。(2)按要求填表：化学性质外层二、原子核外电子排布的表示方法电子排布式价电子排布式SCaFeCuGe等于1s22s22p63s23p43s23p41s22s22p63s23p64s24s21s22s22p63s23p63d64s23d64s21s22s22p63s23p63d104s13d104s11s22s22p63s23p63d104s24p24s24p22.轨道表示式(1)用一个小圆圈(或方框)表示一个原子轨道，在圆圈(或方框)内用箭头“↑”或“↓”标明原子核外电子排布的式子称为轨道表示式。以铝原子为例，轨道表示式中各符号、数字的意义为(2)写出下列原子的轨道表示式：①O：；②Na：。(3)在轨道表示式中也可以用方框表示一个原子轨道，如Na：。归纳总结(1)主族元素原子的最外层电子称为价电子。过渡元素原子的价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)电子排布式书写注意问题①虽然电子排布是遵循能量最低原则的，但书写电子排布式时应按照电子层的顺序书写。如铁原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，而不写作1s22s22p63s23p64s23d6。②简化电子排布式为避免电子排布式书写繁琐，可把内层电子排布达到稀有气体结构的部分用相应稀有气体的元素符号外加“[]”表示。如S：[Ne]3s23p4，Ca：[Ar]4s2，Fe：[Ar]3d64s2，Ge：[Ar]3d104s24p2。③离子的电子排布式原子转化为离子有两种情况：一是由原子失去电子转化为阳离子，失电子的顺序与电子填入的顺序有所不同，失电子时，首先失去的是最外电子层上的电子，同层则按能级由高到低失电子；二是由原子得到电子转化为阴离子，得到的电子填入原子轨道的顺序与基态原子电子的排布顺序相同。④特殊原子的电子排布式有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有1个电子的偏差。因为能量相同的原子轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5)和全空(如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。提醒元素原子的价电子排布式不一定是最外层的电子排布式，主族元素的价电子排布式是最外层电子排布式，过渡元素的最外层是价电子，但有的内层电子也是价电子，如Fe原子价电子排布式为3d64s2。例4下列有关核外电子排布式或轨道表示式不正确的是A.24Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1B.K的简化电子排布式：[Ar]4s1C.N原子的轨道表示式：D.S原子的轨道表示式：√解析S原子的轨道表示式违反了洪特规则，正确的应是。例5按要求写出电子排布式、原子结构示意图或轨道表示式。(1)基态Cu＋的电子排布式：____________________________。1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)解析基态Cu原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，失去1个电子所得Cu＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。(2)基态P原子的价电子排布式：_________。解析P原子最外层为第三层，且有5个电子，所以其价电子排布式为3s23p3。3s23p3(3)17Cl的轨道表示式：_________________________________。(4)第4周期中最外层仅有1个电子的所有基态原子的电子排布式：______________________________。解析第4周期最外层只有1个电子的最外层电子排布式为4s1，此时3s、3p应已填满，3d轨道可能全空、半充满或全充满，即其电子排布式为[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1。[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1解析Cl的电子排布式为1s22s22p63s23p5，轨道表示式为。易错警示(1)电子排布式的书写顺序与核外电子进入轨道的顺序不同。电子排布式的书写顺序按电子层由里到外和s、p、d的顺序，而核外电子进入轨道的顺序按照基态原子在原子轨道上的排布顺序。(2)基态原子失电子时，由外层向里层，同层则按能级由高到低顺序失电子。如Cr([Ar]3d54s1)→Cr3＋([Ar]3d3)学习小结返回达标检测DABIAOJIANCE021.以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是A.·He·B.C.1s2D.解析A项只能表示最外层电子数；B项只表示核外的电子分层排布情况；C项具体到各电子层的电子数；而D项包含了电子层数、能级数以及轨道内电子的自旋方向，故该项正确。123456√2.以下电子排布式表示基态原子电子排布的是A.1s22s22p63s13p3B.1s22s22p63s23p63d104s14p1C.1s22s22p63s23p63d24s1D.1s22s22p63s23p63d104s24p1√解析基态核外电子排布应该是1s22s22p63s23p2，A错误；基态核外电子排布应该是1s22s22p63s23p63d104s2，B错误；基态核外电子排布应该是1s22s22p63s23p63d14s2，C错误；1s22s22p63s23p63d104s24p1符合原子核外电子排布规律，D正确。1234563.下列表示方法错误的是A.硫离子的电子式为B.Br原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s14p6C.N原子的电子排布图为D.Cu原子的结构示意图为√解析Br是35号元素，位于第4周期ⅦA族，Br原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，其简化电子排布式为[Ar]3d104s24p5。1234564.已知元素X的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋2，则X元素的原子序数为A.9B.10C.17D.18√解析n－1＝2，则n＝3，即最外层电子排布式为3s23p5，为氯元素。1234565.下列轨道表示式所表示的元素原子中，能量处于最低状态的是解析要使各原子能量处于最低状态(即基态)，核外电子必须遵循三大原则进行排布。A项中2s轨道没有排满电子就排在了2p轨道上，显然能量不是最低的；B项中2p轨道上的电子排布不符合洪特规则，三个电子各占一个p轨道且自旋状态相同时，能量最低；C项中2p3为半充满状态，能量最低；D项中2p轨道未排满就排3s轨道，能量不是最低的。故正确答案为C。123456√6.(1)下列原子或离子的电子排布正确的是________(填序号，下同)，违反能量最低原则的是______，违反洪特规则的是____，违反泡利不相容原理的是______。①Ca2＋：1s22s22p63s23p6②F－：1s22s23p6③P：④Cr：1s22s22p63s23p63d44s2⑤Fe：1s22s22p63s23p63d64s2⑥Mg2＋：1s22s22p6⑦C：123456①⑤⑥②④③⑦解析根据核外电子排布规律，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，正确的应为1s22s22p6；③中没有遵循洪特规则——电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同，最外层的轨道表示式应为；④中忽略了能量相同的原子轨道在半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，正确的应为1s22s22p63s23p63d54s1；⑦中违反泡利不相容原理，正确的应为。123456(2)①氮原子价层电子的轨道表示式(电子排布图)为_______________。解析氮是7号元素，其价层电子的轨道表达式为。②Co基态原子核外电子排布式为________________________________。[Ar]3