能层、能级的概念以及原子结构的构造原理

1.1 原子结构第2课时能层、能级、构造原理

选编：吴集兵校对：吴华华

[目标要求] 1.掌握能层、能级的概念以及原子结构的构造原理。2.知道原子核外电子的能级分布，熟练掌握电子排布式的书写。

一、开天辟地——原子的诞生

1．现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次________。

2.大爆炸后约

2小时诞生?

?

?

?

?

?

大量的

少量的

极少量的

――→

经过原子核

的反应其他元素

3．____元素是宇宙中最丰富的元素，地球上的元素绝大多数是________，非金属(包括稀有气体)仅________种。

二、能层与能级

1．能层

(1)概念：多电子原子的核外电子的________是不同的，按电子的________差异可以将核外电子分成不同的能层。

(2)

(3)________。

2．能级

(1)概念：

多电子原子中，同一能层的电子，________也可能不同，还可以把它们分成能级。

三、构造原理与电子排布式

1．构造原理

随着原子________的递增，绝大多数元素的原子核外电子将遵循以下顺序填充

到各能级中：1s、2s、2p、3s、3p、4s、____、4p、5s、____、5p、6s、____、____、6p、7s……这个排列顺序被称为构造原理。(见教材P6构造原理示意图) 2．电子排布式

(1)元素原子的电子排布式中能级符号右上角的数字是该能级上_____________。钾原子的电子排布式为________________________________________。

(2)为了书写方便，通常还会将电子排布式进行简化，用稀有气体结构代替已经充满的电子层。示例：Fe 1s22s22p63s23p63d64s2，简化电子排布式是________________。

(3)写出Na、Cl、Ca的电子排布式：

Na：__________________Cl：____________________

Ca：________________________________

或者简写为：

Na：__________________Cl：__________________

Ca：__________________

1．下列能级符号正确的是()

①5s②2d③3f④6p

A．①④B．②③

C．③④D．①②

2．下列各能层不包含d能级的是()

A．N B．M C．Q D．K

3．下列各原子或离子的电子排布式错误的是()

A．K＋：1s22s22p63s23p6

B．F：1s22s22p5

C．S2－：1s22s22p63s23p4

D．Ar：1s22s22p63s23p6

4．比较下列能级的能量大小关系(填“>”、“＝”或“<”)：

(1)2s________4s；(2)3p________3d；

(3)3d________4s；(4)4d________5d；

(5)2p________3s；(6)4d________5f。

5．写出下列原子或离子的电子排布式：

Mg____________Fe____________

Al3＋____________F－____________

参考答案

基础落实

一、

1．大爆炸

2．氢氦锂融合

3．氢金属22

二、

1．(1)能量能量(2)K L M N O P Q 2

8183250(3)2n2

2．(1)能量(2)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f(3)能层序数

三、

1．序数3d4d4f5d

2．(1)排布的电子数1s22s22p63s23p64s1

(2)[Ar]3d64s2(3)1s22s22p63s11s22s22p63s23p51s22s22p63s23p64s2[Ne]3s1 [Ne]3s23p5[Ar]4s2

课堂练习

1．A[每一能层的能级数与能层序数相同，且具有的能级依次为s、p、d、f……，故L能层只有2s、2p能级，没有2d能级，M能层也没有3f能级。] 2．D 3.C

4．(1)<(2)<(3)>(4)<(5)<(6)<

解析由构造原理可知：①同一能层的能量高低顺序为：n s

5．1s22s22p63s21s22s22p63s23p63d64s21s22s22p6

1s22s22p6

能层、能级、构造原理

原子结构 原子的诞生 ①大爆炸约2h后诞生大量的氢，少量的氦，极少量的锂 ②宇宙的组成与个元素的含量 宇宙氢（H）约占宇宙原子总数的88.6% 氦（He）约占氢原子的1/8 其他90多种天然元素的原子总数加起来不足1% 其中氢氦原子总数约占宇宙原子总数的99.7%以上③元素的分类 元素非金属元素22种（包括稀有气体元素）金属元素占绝大多数 注意：宇宙中最丰富的元素是氢元素，地壳中含量最高的元素是氧元素；空气中含量最高的是氮元素 能层与能级 ⑴在多电子原子汇总，与核距离不同的电子的能量是不同的。按电子的能量差异，可将核外电子分为不同的能层（能层就是电子层），用K、L、M、N……标识低一、二、三、四……能层 由K能层→Q能层，电子离核的距离由近→远，电子的能量由低→高 ⑵能级：同一能层上的电子的能量也可能不同，按能量差异又可将核外电子的能层分为不同的能级，如：s、p、d、f等 同一能层上的电子，由n s－np－nd－nf能级，电子的能量由低→高 ⑶能层与能级的关系： 任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层的序数，即第一能层只有1个能级（1s）,第二能层有2个能级（2s和2p），第三能层有3个能级（3s、3p和3d），以此类推 注：不同能层上的电子，不同能级上的电子能量都不相同

规律清单 ⑴同一能层上的电子，能量可能不同；同一能级上的电子的能量相同。如Na 的原子核外有11个电子，排布在KLM 三个能层K 能层（只有1s 能级）上的2个电子的能量相同，而L 能层上的8个电子中，2s 能级上的2个电子和2p 能级上的6个电子的能量分别相同 ⑵能级的表示方法及各能级所能容纳的最多电子数如下 注意：①以s 、p 、d 、f …排序的个能级可容纳的最多电子数一次为1、3、5、7…的二倍，即2、6、10、14….英文字母相同的不同能级（如1s 与2s 、2p 与3p 、3d 与4d 等）中所容纳的最多电子数相同 ②每个能层最多可容纳的电子数是能层序数平方的两倍，即2n 2 构造原理 电子的填充顺序 绝大多数元素的原子核外电子的排布如下 这种排布顺序被称为构造原理 注意：能量高低顺序的通式n s ＜（n-2）f ＜(n-1)d ＜np 能层 K L M N O … 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p … … … 最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 … … (2) 8 18 32 2n 2

同步练习 1.1.1 能层、能级、构造原理 (人教版选修3)

1.1 原子结构第1课时能层、能级、构造原理 练基础落实 知识点1 能层、能级 1．下列各能层不包含d能级的是( ) A．O能层 B．P能层 C．M能层 D．K能层 2．下列各能层，不包含p能级的是( ) A．N能层 B．M能层 C．L能层 D．K能层 知识点2 构造原理 3．下列多电子原子不同能级能量高低的比较错误的是( ) A．1s<2s<3s B．2p<3p<4p C．3s<3p<3d D．4s>3d>3p 4．构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低。若以E(n l)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)

D．E(5s)>E(4s)>E(4f)>E(3d) 知识点3 电子排布式的书写 5．下列各原子或离子的电子排布式错误的是( ) A．Na＋1s22s22p6 B．O 1s22s22p4 C．Cl－ 1s22s22p63s23p5 D．Ne 1s22s22p6 6．表示一个原子在M能层上有10个电子，可以写成( ) A．3p6 B．3d10 C．3s23p63d2 D．3s23p64s2 7．某微粒的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，下列关于该微粒的说法正确的是( ) A．它的质子数一定是18 B．它的原子和37Cl可能互为同位数 C．它的单质一定是强还原剂 D．可以确定该微粒为Ar 练方法技巧 由电子排布式推断原子结构 8．若某原子的外围电子排布式为4d15s2，则下列说法正确的是( ) A．该元素基态原子中共有3个电子

人教版高二化学选修三物质结构和性质第一章 第一节 第1课时原子的诞生、能层和能级、构造原理导学案

第一节原子结构 第1课时原子的诞生、能层与能级、构造原理 一、开天辟地——原子的诞生 1．原子的诞生 (1)原子的诞生 (2)人类对原子结构认识的演变

2．宇宙中的元素 (1)宇宙的组成元素及含量 (2)地球的组成元素 地球上的元素? ???? 绝大多数是金属元素 非金属元素(包括稀有气体)仅22种 例

1(2019·天津高二检测)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、氦等轻核元素是宇宙中天然元素之母 D．宇宙的所有原子中，最多的是氢元素的原子 【考点】原子的诞生 【题点】宇宙中的元素 答案B 解析现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸，A正确；宇宙大爆炸后，氢、氦等发生原子核的融合反应，分期分批地合成其他元素，至今，所有恒星仍在合成元素，但所有这些元素都是已知的，B错误，C正确；大爆炸后约2小时，诞生了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂，氢是宇宙中最丰富的元素，约占宇宙原子总数的88.6%，D 正确。 二、能层与能级 1．能层 (1)含义：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(电子层)。 (2)符号：能层序数一、二、三、四、五、六、七……分别用K、L、M、N、O、P、Q……表

示。 (3)能量关系：由K能层→Q能层，能量逐渐增大。 2．能级 (1)含义：根据多电子原子的同一能层的电子的能量也可能不同，将它们分为不同能级。 (2)表示方法：分别用相应能层的序数和字母s、p、d、f等表示，如n能层的能级按能量由低到高的排列顺序为n s、n p、n d、n f等。 3．能层、能级与最多容纳的电子数 能层 (n) 一二三四五六七…… 符号K L M N O P Q…… 能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s…………………… 最多电子数22626102610142……………………281832………………2n2 由上表可知： (1)能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有3个能级。 (2)s、p、d、f 各能级可容纳的电子数分别为1、3、5、7的2倍。 (3)原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数是2n2(n为能层的序数)。 能层中各能级的能量关系 (1)不同能层之间，符号相同的能级的能量随着能层序数的递增而增大。 (2)在相同能层各能级能量由低到高的顺序是n s

构造原理、能量最低原理和光谱

构造原理、能量最低原理和光谱 主讲：黄冈中学高级教师熊全告 一、构造原理与电子排布式 思考：如果原子的核外电子完全按能层次序排布，钾原子的电子排布应是2、8、9，但实际上式2、8、8、1，为什么？ 1、构造原理 （1）构造原理：原子中能级的能量由低到高的顺序，即电子填充的能级顺序。 1s2s2p3s 3p4s 3d4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s…… （2）能级交错现象：能层序数大的能级反而比能层小的能级能量低。 如E(4s)＜E(3d)、E(5s)＜E(4d)、E(6s)＜E(5d)、E(6s)＜E(4f) 、E(5p)＜E(4f)等。 由构造原理可总结能级交错规律：E ns＜E(n-2)f(n≥6)＜E(n-1)d(n≥4)＜E np(n≥2) 由能级交错规律可总结电子填入能级的顺序： ns(n≥1)→(n-2)f(n≥6)→(n-1)d(n≥4)→np(n≥2) 思考：构造原理中能级顺序的实质是各能级的能量高低顺序。构造原理中能级顺序是如何得出的呢？ ①不同能层的能量高低顺序：K＜L＜M＜N＜O＜P＜Q。 ②相同能层的不同能级的能量高低顺序：ns

④不同能层不同能级可由下面的公式得出（能级交错规律）：ns < (n-2)f < (n-1)d < np (n为能层序数)。 结合上面四点，可得出构造原理中能级顺序： ns(n≥1)→(n-2)f(n≥6)→(n-1)d(n≥4)→np(n≥2)。 2、电子排布式 （1）电子排布式的书写 如：Na : 1s22s22p63s1 S:1s22s22p63s23p4 K : 1s22s22p63s23p64s1 注：电子排布式中能级符号右上角的数字是该能级上排布的电子数。 练习：写出C、N、O、Ne、Mg、Si、P、Cl、Ca、Sc的电子排布式。 注：书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，要按能层顺序书写，不能按填充顺序写。如Sc的电子排布式中最后两个能级表示为3d14s2，不能写成4s23d1。 思考：钠的电子排布可写成[Ne]3s1，方括号里的符号是什么意义？ （2）电子排布式的简写：［前一个周期稀有气体元素符号］＋外围电子(最外层电子、价电子) 练习：写出8号、14号、26号元素简化的电子排布式？ 答案：O：[He]2s22p4；Si：[Ne] 3s23p2；Fe：[Ar] 3d64s2。 （3）原子的特征电子构型（即外围电子层排布）：表示原子电子层结构特征的式子。如：Sc：3d14s2；O：2s22p4；Si：3s23p2；Fe：3d64s2。 练习:写出Br、Kr的电子排布式。 Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5 36Kr：1s22s22p63s23p63d104s24p6 35 思考：为什么原子最外层最多只能容纳8个电子？次外层最多能容纳18个电子？倒数第三层最多能容纳32个电子？ 1、依据：构造原理中的电子排布顺序，其实质是各能级的能量高低顺序，可由公式得出：ns < (n-2)f < (n-1)d < np。 2、解释：（1）最外层由n s n p组成，电子数不大于2+6=8。 （2）次外层由(n-1)s(n-1)p(n-1)d组成，所容纳的电子数不大于2+6+10=18。 （3）倒数第三层由(n-2)s(n-2)p(n-2)d(n-2)f组成，电子数不大于2+6+10+14=32。 二、能量最低原理、基态与激发态和光谱 1、能量最低原理：原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态。即电子优先排布在能量最低的能级里，然