新版高中化学讲义(选择性必修第二册)：能层与能级构造原理与电子排布式

人教版高中化学选择性必修第二册知识点第一章原子结构与性质一.原子结构1、能级与能层2、原子轨道3、原子核外电子排布规律（1）构造原理：随着核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按右图顺序填入核外电子运动轨道（能级），叫做构造原理。

能级交错：由构造原理可知，电子先进入4s轨道，后进入3d轨道，这种现象叫能级交错。

（说明：构造原理并不是说4s能级比3d能级能量低（实际上4s能级比3d 能级能量高），而是指这样顺序填充电子可以使整个原子的能量最低。

）（2）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，简称能量最低原理。

（3）泡利（不相容）原理：一个轨道里最多只能容纳两个电子，且电旋方向相反（用“↑↓”表示），这个原理称为泡利原理。

（4）洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道（能量相同）时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则叫洪特规则。

比如，p3的轨，而不是。

洪特规则特例：当p 、d 、f 轨道填充的电子数为全空、半充满或全充满时，原子处于较稳定的状态。

即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14时，是较稳定状态。

前36号元素中，全空状态的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0；半充满状态的有：7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3；全充满状态的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。

4、基态原子核外电子排布的表示方法（1）电子排布式①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如K ：1s22s22p63s23p64s1。

②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，例如K ：[Ar]4s1。

第一章原子结构与性质第一节原子结构一、能层与能级1、能层根据原子核外电子的能量高低区分为能层，电子的能层由内到外排序，其序号、符号以及最多能容纳的电子数为：序号 1 2 3 4 5 6 7符号K L M N O P Q最多电子数 2 8 18 32 50 72 98各层电子的能量由低到高的顺序为：K < L < M < N < O < P < Q2、能级同一能层中电子还能再区分为能级，各能级的符号以及最多容纳电子数为：能层K L M N O能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d …最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 10 …同一能层各能级的能量由低到高为：ns < np < nd < nf……二、基态与激发态原子光谱处于最低能量状态的原子叫基态原子，基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到能量较高的能级，变成激发态原子。

激发态原子变回基态会放出能量，在光谱仪中能得到发射光谱（亮条纹）基态原子变成激发态会吸收能量，在光谱仪中能得到吸收光谱（暗条纹）发射光谱和吸收光谱总称为原子光谱三、构造原理与电子排布式1、构造原理同一能层中，s、p、d、f各能级中的电子能量依次增大，多层原子核外电子的能级排布遵循如下顺序：2、电子排布式表示基态原子的各个能级以及每个能级实际含有的电子的式子称为电子排布式，能级右上角数字表示该能级含有的电子数，书写时按照能层排序，而不按照构造原理的顺序书写；个别原子的电子排布依据事实书写。

例如：F ：1s 22s 22p 5或[He]2s 22p 5Na ：1s 22s 22p 63s 1或[Ne]3s 1Cr ：1s 22s 22p 63s 23p 63d 54s 1或[Ar]3d 54s 1 Cu ：1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 1或[Ar]3d 104s 1需注意：短周期内的基态原子，由内到外依次填满每个能级，最后一个能级填充剩余电子；第四周期的基态原子，只有Cr 和Cu 元素的基态原子4s 能级有1个电子，其他基态原子的4s 能级均有2个电子。

第一章原子结构与性质第一节原子结构一、能层与能级1．能层(1)核外电子按能量不同分成能层并用符号K、L、M、N、O、P、Q…表示。

(2)能层越高，电子的能量越高，能量的高低顺序为E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。

2．能级(1)定义：根据多电子原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与能层的序数(n)间存在的关系是2n2。

【注】(1)不同能层之间，符号相同的能级的能量随着能层数的递增而增大。

(2)在相同能层各能级能量由低到高的顺序是n s<n p<n d<n f。

(3)不同能层中同一能级，能层数越大，能量越高。

例如：1s<2s<3s<4s……二、基态与激发态原子光谱1．基态原子与激发态原子(1)基态原子：处于最低能量状态的原子。

(2)激发态原子：基态原子吸收能量，电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子。

(3)基态、激发态相互间转化的能量变化吸收能量激发态原子。

基态原子释放能量，主要形式为光2．光谱(1)原子光谱不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱。

(2)原子光谱的成因及分类(3)光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。

【注】(1)电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量；反之，将吸收能量。

光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。

(2)电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移)，而原子得失电子时发生的是化学变化。

第一章原子结构与性质第一节原子结构第一课时能层与能级基态与激发态原子光谱构造原理与电子排布式课后篇素养形成必备知识基础练1.下列能级中,可容纳电子数最多的是()A.6sB.4pC.3dD.4f:n s能级为2个,n p能级为6个,n d能级为10个,n f能级为14个。

2.某基态原子第四能层中有2个电子,该原子M能层中的电子数为()A.8B.18C.8~18D.18~32能层为第三能层,当M能层为原子的次外层时,对应能级分别为3s、3p、3d,根据构造原理,既然4s能级已填充电子,则3s、3p能级肯定填满,3d可能填满,可能未填满,也可能未填充电子,故该能层电子数为8~18。

3.电子由3d能级跃迁至4p能级时,可通过光谱仪直接摄取到()A.电子的运动轨迹图像B.原子的吸收光谱C.电子体积大小的图像D.原子的发射光谱4p能级的能量要高于3d能级的能量,电子由3d能级跃迁至4p能级时需要吸收能量,故得到的是原子的吸收光谱。

4.下列电子排布式是基态原子的电子排布式的是()①Be:1s22s12p1②O:1s22s22p4③He:1s12s1④Cl:1s22s22p63s23p5A.①②B.②③C.①③D.②④Be:1s22s12p1是激发态,2s能量低于2p,故错误;②O:1s22s22p4符合能量最低原理,故正确;③He:1s12s1是激发态,1s能量低于2s,故错误;④Cl:1s22s22p63s23p5符合能量最低原理,故正确。

5.某原子的电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 1,该元素最可能的化合价为( ) A.+1 B.+3C.+5D.-5,该原子的最外能层上有3个电子,故该元素的原子容易失去3个电子表现+3价。

6.下列说法中不正确的是( )A.同一原子中,2p 、3p 、4p 能级的轨道数依次增多B.3p 2表示3p 能级有两个电子C.K +的电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 6D.处于最低能量的原子叫做基态原子p 能级都只有3个轨道,A 项错误。

第2课时构造原理与电子排布式电子云与原子轨道[核心素养发展目标] 1.结合构造原理形成核外电子排布式书写的思维模型，并根据思维模型熟练书写1～36号元素的电子排布式。

2.通过原子轨道和电子云模型的学习，全面了解核外电子运动状态的描述方法。

一、构造原理与电子排布式1．构造原理(1)含义以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。

(2)示意图2．电子排布式将能级上所容纳的电子数标在该能级符号右上角，并按照能层从左到右的顺序排列的式子。

如氮原子的电子排布式为[应用体验](1)根据构造原理，试比较下列能级的能量高低(填“＞”或“＜”)。

①4s________3d；②6s________4f________5d。

答案①＜②＜＜(2)根据构造原理，写出下列基态原子的核外电子排布式①2He：_______________________________________________________________ _________；②8O：_______________________________________________________________ _________；③10Ne：_______________________________________________________________ _________；④14Si：_______________________________________________________________ _________；⑤18Ar：_______________________________________________________________ _________；⑥19K：________________________________________________________________________；⑦21Sc：_______________________________________________________________ _________；⑧26Fe：_______________________________________________________________ _________。

第一章原子结构与性质第一节原子结构1.1.2构造原理与电子排布式电子云与原子轨道【教材分析】本节从介绍原子的诞生，原子结构的发现历程入手，首先介绍能层、能级的概念，在原子的基态与激发态概念的基础上介绍电子的跃迁和光谱分析；然后给出构造原理并根据构造原理书写原子的核外电子排布；根据电子云与原子轨道等概念，进一步介绍核外电子的运动状态，并介绍了泡利原理、洪特规则、能量最低原理。

本节内容比较抽象，教学过程中应注意培养学生的空间想象能力、分析推理能力及抽象概括能力。

【课程目标】课程目标学科素养1.了解原子核外电子排布的构造原理。

2.能应用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。

3.了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道1．宏观辨识与微观探析：通过认识原子结构及核外电子排布，知道原子核外电子的能层、能级及电子排布规律2.证据推理与模型认知：结合原子模型的演变过程，掌握原子核外电子排布的构造原理【教学重难点】教学重点：构造原理与电子排布式电子云与原子轨道教学难点：电子排布式原子轨道【教学过程】[复习回顾]上节课，我们研究了原子核外电子的排布，核外电子分层排布，同一能层有不同的能级，同时研究基态与激发态、原子光谱，这节课研究以原子光谱事实为依据的构造原理。

[思考交流］（1）核外电子在能级中依据什么规律排布？（2）核外电子在能级中的排布又可以如何表示？[学生活动一］请画出1～18号元素的原子结构示意图。

结合已有的能级知识，分析核外电子在能级中的排布规律。

[学生活动二］根据核外电子在能层中的排布规律，画出K的原子结构示意图。

分析K中电子填入的能量最高的能级，并说明判断的依据。

[归纳小结］电子在能级中的排布规律--能级交错核外电子在能级中的排布顺序：3p→4s→3d随核电荷数增大，电子并不总是填满一个能层后再填入下一个能层，这种现象称为能级交错。

K、Ca的光谱学实验均表明，二者最外层填充的电子均在4s能级。