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1、原子结构与元素周期表【第一学时】【学习目标】认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等。【学习重点】知道136号元素基态原子核外电子的排布。【学习难点】知道原子核外电子的能级高低顺序，了解原子核外电子排布的构造原理。【学习过程】必备知识自主预习【预习导航】一、基态原子的核外电子排布规律1.基态原子的核外电子排布原则原则含义能量最低原理原子核外电子按轨道能量由低到高依次排列，使整个原子处于最低的能量状态泡利不相容原理一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的自旋状态不同，用山表示，或者说，一个原子中不存在两仝完全相同的电子洪特规则对于基态原子，核外电子在能
2、量相同的轨道上排布时，将尽可能分占不同的原子轨道并且自旋状态相同2.电子排布式与轨道表示式（1）电子排布式：在s、p、等各能级符号的右上角用数字表示出该能级中的里士数且，如基态氧原子的电子排布式为扈堂堂。（2）轨道表示式：用方框（或小圆圈、短线）表示一个原子轨道，用箭头或Is2s2p来区别自旋状态不同的电子,如基态氯原子的轨道表示式为迎回卜卜，3.构造原理基态原子的“外层电子”在原子轨道上的排布顺序是Is、2s笈、3s、鱼、4s3d、即、5s4d5p、6s这一规律称为构造原理。微点拨：按构造原理填充电子的顺序并不代表电子填充后在原子中各原子轨道的能级高低顺序。例如，对于S和(-1)d轨道都填有
3、电子的原子，有许多情况下(-1)d轨道的电子能量更低。电子填充时按构造原理进行，书写电子排布式时按电子层和能级顺序书写。二、1936号元素基态原子的核外电子排布(1) 出以下几种元素基态原子的电子排布式(DK：1s22s22d63s23d64s(2) 2Sc:lf2dgj(3) 24Cr:Is22s22p63s23p3d54s(4) 29Cu:2. Cr、CU基态原子的电子排布违反构造原理的解释能量相同的原子轨道在全充满(如W)、半充满(如cP)和全空(如d)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。预习效果验收1 .判断正误(正确的打“4”,错误的打“x”)(1)基态氧原子的电子排布式为Is22s
4、?2p4()(2)铝原子核外有1个未成对电子。()(3)原子的价电子决定了其物理性质和化学性质。(X)(4)基态氮原子电子排布式为HeHto(X)2 .“各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的2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B构造原理决定了原子和离子中电子在各能级的排布，A错误；泡利不相容原理是指每个轨道(例如IS轨道、2p能级中的PX轨道)最多只能容纳2个自旋方向相反的电子，故各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍，B正确；洪特规则是指核外电子在能量相同的原子轨道上排布时，将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同，C错误；
5、能量最低原理是指核外电子排布时，先占据能量最低的轨道，D错误。3 .电子排布式为Is22s22p63s23p的原子是()A.MgB.NaC.HeD.AlD依据电子排布式可以得出该元素有三个电子层，最外层有三个电子，为铝元素。关键能力核心突破重难点1基态原子核外电子排布的规律(素养养成证据推理与模型认知)情境探究多电子的基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序可表示为1 .上述顺序中各能级各轨道填充电子数是按照什么原理确定的？提示：泡利不相容原理。2 .为什么原子核外最外层的电子不超过8个，次外层不超过18个？提示：由于E(nd)E(l)s,当ns和p轨道电子排满时，多余的电子不是填入d轨道，而是
6、首先填入(+1)S轨道，因此最外层电子数不可能超过2+6=8.同理次外层由(n-l)s(/1-1)p(/1-1)d组成，所容纳的电子数不大于2+6+10=18.核心突破1 .泡利不相容原理泡利不相容原理可以简单叙述：一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的自旋方向必须相反。说明：A.在核外电子的排布中，排在同一轨道上的两个电子，自旋方向相反；而自旋方向相同的电子，必然处于不同的轨道上。可以这样理解：在同一原子中，没有运动状态完全相同的两个电子存在，原子核外有几个电子，就有几种运动状态。B.根据泡利不相容原理我们可以推算出各电子层可以容纳的最多电子数。具体见下表：电子层（）KLMN能
7、级Is2s2p3s3p3d4s4p4d4f原子1131351357轨道数14916电子数281832212222232242在原子中，每个电子层最多可容纳22个电子，每个能级最多容纳的电子数是其所包含的原子轨道数的2倍。2 .洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同，这个规则称为洪特规则。通俗地说，洪特规则可以表述：电子总是先平行地分占能量相同的不同轨道（即同一能级上的轨道）。如碳原子的轨道表示式为Is2s2pis2s2psO丁卜”口，而不是近区口，也不是回2s2oIwl特别地,当同一能级上的电子排布为全充满（S2、P6、/。、P4）
8、、半充满（sP3、df7）和全空状态（p、d、f）时，具有较低的能量和较大的稳定性，这称为洪特规则的特例。例如，如（24Cr）的外围电子排布式是3d54s1（3d4s能级均为半充满）而不是3d44s2,铜如CU）的外围电子排布式是3ds（3d全充满、4s半充满）而不是3d94s2等。归纳总结核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则，即能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。这三个原则并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的。也就是说核外电子在原子轨道上排布要同时遵循这三个原则。其中能量最低原理可叙述为在不违反泡利不相容原理的前提下，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最低。【例
9、1】在d能级中电子排布成ILd田,而不排布成迎UII,遵循的是（）A.能量最低原理B.泡利不相容原理C.基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序D.洪特规则D洪特规则表明，当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。对点联系1 .气态中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是()A. ls22s22p63s23p2ls22s22p63s23p1B. 1s22sp63s23p31ss22p63s23p2C. 1s22sp63s23p41s22s22p63s23p3D.ls22s22p63s23p63d,04s24p,ls22s22
10、p63s23p63d,04s2B能级轨道上电子处于半充满、全充满、全空状态时，原子相对稳定，不易失去电子,P能级最多容纳6个电子，S能级最多容纳2个电子，选项B中3p轨道上有3个电子，处于半充满状态，相对稳定，不易失去电子，即失去电子时吸收的能量较多，故B正确。2 .下列原子或离子的电子排布式(或轨道表示式)正确的是,违反能量最低原理的是，违反洪特规则的是,违反泡利不相容原理的是OCa2+:ls22s22p63s23p6(2)F:ls22s23p6Is2s2p3s3pp：0BINlNlNlBINl十ICr：lss22p63s23p63d44s2Fe：lss22p63s23p63d64s2(S)
11、Mg2+:ls22s22p6Is2s2pcE3H3解析根据核外电子排布规律，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l/2s22p6；中没有遵循洪特规则一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，正确的应为Is2s2p3s3pElJO卜卜INlHHU；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Is22s22p63s23p63d54s;违反泡利不相容原答案重难点2核外电子排布的表示方法（素养养成宏观辨识与微观探析）问题探究理，正确的应为Is2s 2pO R1 .电子排布式和轨道表示式在描述核外电子运动状态
12、方面有什么区别？提示：电子排布式能够表示出每一个能级上的电子排布情况，轨道表示式除了能够表示出在每一个能级上电子的排布情况，还能表示出电子在该能级的原子轨道上的排布情况，因此比电子排布式更加具体形象。2 .如何书写简单离子的电子排布式？提示：先写原子的电子排布式，然后再根据得失电子写出离子的电子排布式。例如：O2的电子排布式，先写氧原子的电子排布式为Is22s22p4,再得2个电子得到。2一的电子排布式为Is22s22p6F/+的电子排布式，先写铁原子的电子排布式为ArPdWs?,再失3个电子（由外层向内层）得到Fe?+的电子排布式为Ar3d核心突破结构示意图意义将每个电子层上的电子总数表示在
13、原子核外的式子实例Al电子排布式意义用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式实例K：ls22s22p63s23p64s,简化电子排布式意义为了避免电子排布式书写过于烦琐，把内层电子达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示实例K：Ar4s,价电子排布式意义主族元素的价电子指最外层电子，价电子排布式即外围电子排布式实例AI：3s23p,轨道表示式意义每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子实例Is2s2p3s3pA1：OOOT3s3p或NeTT微点拨：过渡元素的价电子不仅是最外层电子，次外层及某些元素的倒数第三层电子也可成为价电子。【例2】下列有关
14、核外电子排布的式子不正确的是（）A. 24Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54slB. K的简化电子排布式：Ar4sIs2s2pc.N原子的轨道表示式：Ego|十I，Is2s2p3sD.Si原子的轨道表示式：回O回3pD24Cr的电子排布式为ls22s22p63s23p63d54s1,这样排布可以满足洪特规则特例，且能量最低，A正确；K原子核外有19个电子，故其简化电子排布式为Ar4s,B正确；N原子核Is2s2p外有7个电子，其轨道表示式为InIOEEZ,C正确；Si原子3p能级的电子排布3p遵循洪特规则，应该是LLUJ,D不正确。易误警醒电子排布式书写的易错点在于电子填
15、充顺序与书写顺序在能级交错时不一致，当出现d轨道时，虽然电子按s、Cn-1）d、p的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把（n-1）d放在S前，如Fe：Is22s22p63s23p63d64/正确，Is22s22p63s23p64s23d6错误。轨道表示式的书写易错点有田IH（违反能量最低原理），固（违反泡利不相容原理），功_1（违反洪特规则），LLLU_（违反洪特规则）。另外，还应注意原子核外电子排布式、简化电子排布式以及原子外围电子排布式的区别与联系，如CU的核外电子排布式为ls22s22ps23p63d,04s,简化电子排布式为刈3小咏】,外围电子排布式为3甲%对点训练1.下列表示式中错误
16、的是（Is2s2pA.、a+的轨道表示式：亚OHMHB. Na.的结构示意图:C. Na的电子排布式：Is22s22p63/D. Na的简化电子排布式：Ne3sAA项违背了泡利不相容原理。2.下列原子中，单电子数最多的是（）A.i6SB.35BrC.24CrD.15PC写出各项原子的价电子轨道表示式进行判断。3s3p16s：OINl小I.单电子数为2；4s4p35BjHhNI单电子数为1；3d4s24CrifItItIIfI王，单电子数为6；3s3p15pjIfI，I”.单电子数为3门双基达标随堂检测1 .在2p能级上最多只能排布6个电子，其依据的规律是（）A.能量最低原理B.泡利不相容原理C
17、.洪特规则D.能量最低原理和泡利不相容原理B能量最低原理主要是电子排布先后顺序，洪特规则指的是相同能级电子尽可能占据不同轨道，泡利不相容原理说明一个原子轨道上最多容纳2个电子且自旋方向相反，2p能级共有3个轨道，最多容纳6个电子。2 .下列轨道表示式所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是（）IsA. OIsB. 2IsC. OIsD. O2sE2sm2sO2sE3s3s田3s3sD能量处于最低状态的原子为基态原子，其核外电子排布应遵循能量最低原理、泡利不相容原理与洪特规则。A项不遵循能量最低原理，错误；B项不遵循能量最低原理，错误；C项不遵循洪特规则，错误；D项遵循能量最低原理、泡利不相容
18、原理与洪特规则，正确。3 .下列关于价电子排布式为3s23p4的粒子描述正确的是（）A.它的元素符号为0B.它的核外电子排布式为lss22p63s23p4C.它可与H2生成液态化合物Is2s2p3s3pD.其轨道表示式为回回FWROBA项，根据价电子排布式可知该粒子的电子排布式为Is22s22p63s23p4,故该元素为硫元素；C项，S与H2化合生成气态氢化物H2S;D项，S原子核外电子轨道表示式应Is2s2p3s3pOBINlNINloEHHZ4 .（素养题）下面是第2周期部分元素基态原子的轨道表示式，据此下列说法一定错误的是（）Is2sO CIs 2s2 p O INl f I 402pA
19、IAIs2s2pOEJtIBIs2s2pO回I二|十NA.每个原子轨道里最多只能容纳2个电子B.电子排在同一能级的不同轨道上时，总是优先单独占据一个轨道C.每个电子层所具有的能级数等于该电子层序数D.若一个原子轨道里有2个电子，则其自旋状态相同D由题给的四种元素原子的轨道表示式可知，在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，A项正确。当电子排布在同一能级的不同轨道上时，总是优先单独占据一个轨道，即符合洪特规则，B项正确。任一电子层的能级总是从S能级开始，而且能级数等于该电子层序数,C项正确。若一个原于轨道里有2个电子，则它们自旋状态相反，D项错误。5.某元素的激发态原子的电子排布式为Is22s2
20、2p63s23p34s,则该元素基态原子的电子排布式为；元素符号为；其最高价氧化物对应的水化物的化学式是O写出周期表中24号元素的核外电子排布式,这样排布的理由是解析元素的激发态原子的电子排布式为Is22s22p63s23p34s,则该元素基态原子的电子排布式为Is22s22p63s23p*该原子核外电子数为16,核内质子数为16,是硫元素，元素符号为S；其最高价氧化物对应的水化物的化学式是H2SO4;24号元素的核外电子排布式为ls22s22ps23p63d54s,这样排布的理由是遵循了洪特规则（或能量最低原理）。答案ls22s22p63s23p4SH2SO4ls22s22p63s23p63
21、d54s1洪特规则特例（或能量最低原理）【第二学时】【学习目标】通过了解同周期、同族的元素原子核外电子排布特征。【学习重点】认识元素周期表中分区、周期和族的划分依据。【学习难点】了解元素周期表的应用价值。【学习过程】必备知识自主预习基础知识填充一、核外电子排布与周期的划分1 .近似能级图与周期2.原子核外电子排布与元素周期表中周期划分的本质联系3 .周期数与电子层数的关系周期数=最外层电子所在轨道所处的电子层数。二、核外电子排布与族的划分1 .划分依据族的划分与原子的价电子数El和价电子排布密切相关。2 .特点一般来说，同族元素原子的价电子数目it回。3 .规律（1）主族元素-f价电子排布:但
22、二或运JE二A族序数=价电子数过渡厂价电子排布：（?I-DdI1晨2（2）元素L族序数一MBWB：族序数=价电子数1 IB和B:族序数=Fis电子数（3）稀有气体一最外层电子排布：s2p6（He除外）。4 .核外电子排布与元素周期表的分区按核外电子排布式中最后填入电子的能级符号可将元素周期表（IB族、IlB族除外）分为s、p、d、f4个区，而IB族、HB族这2个纵列的元素原子的核外电子因先填充满（-l）d能级而后再填充ns能级而得名ds区。5个区的位置关系如图所示。5 .元素化合价与价电子排布的关系（1）除Vlll族、IB族的某些元素和。族元素外，元素的最高化合价等于它所在族的序数。（2）非金
23、属元素的最高正化合价和它的最低负化合价的绝对值之和等于8（3）稀有气体元素原子的电子层结构是稳定结构，因此稀有气体元素的化合价在通常情况下为必预习效果验收1 .判断正误（正确的打“，错误的打x”）（1）周期序数=电子层数=对应能级组数。W）（2）同一能级组内能级之间的能量差较小，而相邻能级组之间的能量差较大。（）（3）主族元素的价电子数全部排布在最外层的废轨道上。（X）（4）主族序数=该元素原子价电子数。（4）（5）同一副族不同元素原子价电子排布完全相同。（X）2 .关于元素周期表中元素的分区，下列说法正确的是（）A.元素周期表的S区全部是金属元素B.元素周期表的d区包含所有的过渡元素C.过渡
24、元素包括d区、f区和ds区的元素D.P区元素都是非金属元素Cs区中的氢元素是一个特例，它属于非金属元素，故A项错误。d区包括IBVB族（锢系和婀系除外）元素和VlIl族元素，ds区包括IB族和IlB族元素，过渡元素包括所有的副族元素和Vlll族元素，即包括了d区、f区和ds区的元素，故B项错误，C项正确。p区包括InAVA族元素和O族元素，其中的铝、铅等都是金属元素，故D项错误。3.指出下列元素在周期表中的位置：（1）基态原子的电子排布式为Ar4s的元素：第周期、族。（2）基态原子的电子排布式为Ar3d34s2的元素：第周期、族。(3)基态原子的电子排布式为Ar3d04s的元素：第周期、族。(
25、4)基态原子的电子排布式为Ne3s23p5的元素：第周期、族。解析由电子排布式(简化电子排布式、价电子排布式)判断元素在周期表中的位置时:周期数=最高量子数，主族序数=价电子数。答案(1)4IA(2) 4VB(3) 4IB(4) 3VnA关键能力核心突破重难点1核外电子排布与周期、族的关系(素养养成证据推理与模型认知)问题探究1 .从核外电子排布角度分析，为什么同属长周期的4、5、6、7周期所包含的元素种类数为18、18、32、32。提示：第4、5周期元素包含的能级为s、p、(/2-1)d,共有9个原子轨道，最多容纳18个电子，对应两周期中各有18种元素；而第6、7周期所含的能级除s、p、(一
26、l)d外，还有(-2)f,故多出7个原子轨道，14个电子，对应多出的14种元素，共32种元素。2 .试分析21号元素SC所在的周期。提示：21号元素Sc的价电子排布式为3d,4s2,虽然电子先排在4s轨道，后排在3d轨道，但Sc元素原子的最外电子层是4s,4s电子的量子数(电子层数)是4,故SC元素位于第4周期。核心突破1.核外电子排布与周期的划分(1)每一周期元素原子的价电子排布和元素种数的关系周期价电子弟F布对应能级组元素种数IA族0族最外层最多容纳电子数1Is1Is22Is222s,2s22p682s、2p833s13s23p683s、3p844s14s24p684s3d、4p1855s
27、15s25p685s4d5p1866s16s26p686s、4f、5d、6p3277s,87s5f、6d7p32(2)核外电子排布与周期划分的关系将能量相近的能级分为一组，按能量由低到高可分为七个能级组，同一能级组内，各能级之间能量相差较小，不同能级组之间能量相差较大。每一个能级组对应一个周期，且该能级组中最大的电子层数等于元素的周期序数。3 .核外电子排布与族的划分(1)价电子排布与族序数之间的关系价电子排布与族序数之间的关系可以按照下列方法进行判断：按电子填充顺序，由最后一个电子所进入轨道的情况确定，一般来说具体情况如下：进入S(s2Is除外)为IA族、A族。fa.即5为InA族VA族进入
28、p，八田一主lb.p6为O族兀素进入(n-l)da.n-1为IB族VIIB族=I族数=n-d+s电子数1 b.n-d68Pd、Pt除外为Vlil族HS2Wp2WS2Zlp35WS2Zlp4ZlS2Tlp5WS2Hp63 .在此表中He属于哪个族，其分类依据是什么？提示：IIA族，因为He的电子排布式为Is2,Ha族中元素原子价电子排布式均为雁2,素养养成通过本情境素材中对塔式元素周期表的结构的认知，提升了“证据推理与模型认知”的化学学科素养。双基达标随堂检测1 .价电子排布式为3dK）4s的原子对应的元素在元素周期表中应位于（）A.第5周期IB族B.第5周期IIB族C.第4周期VnB族D.第4
29、周期IB族D该元素基态原子核外电子排布式为Is22s22p63s23p63d4s,根据电子排布式知，该原子含有4个电子层，所以位于第4周期，其价电子排布式为3dj4s,属于IB族元素，所以该元素位于第4周期IB族，D正确。2 .下列说法不正确的是（）A.某基态原子外围电子排布式为4P5d6s2,该元素位于周期表中第6周期HIB族8 .在元素周期表中，S区、d区和ds区的元素都是金属元素Is2s2pIs2s2pc.当碳原子的核外电子排布由初出W*HI转变为回汉田王口时,释放能量，由激发态转化成基态9 .非金属元素形成的共价化合物中，原子的最外层电子数不一定是2或8B由基态原子外围电子排布式为4P
30、5d6s2,判断此元素位于周期表中第6周期InB族,故A正确；S区的H为非金属元素，d区和ds区元素包括副族和VlIl族元素，副族和VlIl族元素全部是金属元素，故B错误；基态碳原子的核外电子排布式为Is22s22p2,当核外电子排布式Is2s2p为Is22s2p3时，该原子处于激发态，所以碳原子的核外电子排布由EI”“转Is2s2p变为旧OLtIiJI时,释放能量，由激发态变为基态，故C正确；非金属元素形成的共价化合物中，如PCk中P原子不满足最外层电子数为2或8,故D正确。10 （素养题）最活泼的金属单质、最活泼的非金属单质、常温下呈液态的金属单质，其组成元素分别位于下列元素周期表中的（A
31、.S区、P区、ds区B.S区、P区、d区C.f区、P区、ds区D.S区、f区、ds区A理论上最活泼的金属单质是Fr,但由于其具有放射性，故一般认为最活泼的金属单质是Cs,而CS和Fr都属于IA族元素，位于S区；最活泼的非金属单质是F2,F位于P区；常温下呈液态的金属单质为Hg,Hg属于过渡元素，位于ds区。4.具有下列电子层结构的原子，其对应的元素一定属于同一周期的是()A.两种元素原子的电子层上全部都是S电子B.3p能级上只有1个空轨道的原子和3p能级上只有1个未成对电子的原子C.最外层电子排布式为2s22p6的原子和最外层电子排布式为2sp6的离子D.原子核外的M层上的s、P能级上都填满了
32、电子而d轨道未排电子的两种原子B两种元素原子的电子层上全部都是S电子，即为ISl或Is?或1s22s,或1s22s2,对应的元素分别是H、He、Li、Be,即两种元素原子的电子层上全部都是S电子，可能属于第1周期或第2周期。3p能级上只有1个空轨道的原子：Is22s22p63s23p2,是硅元素；3p能级上只有1个未成对电子的原子：Is22s22p63s23p(铝元素)或IS成s22p63s23p5(氯元素),都属于第3周期。最外层电子排布为2s22p6的原子是筑元素，属于第2周期元素；最外层电子排布式为2sp6的离子对应的元素可能为氮、氧、氟、钠、镁、铝等，很显然不一定属于同一周期。原子核外
33、的M层上的s、p能级上都填满了电子而d轨道未排电子的两种原子的核外电子排布式为Is22s22p63s23p6或Is22s22p63s23p64si或Is22s22p63s23p64s2,可能为Ar、K、Ca,很显然不一定属于同一周期。5.甲元素原子的L电子层上只有一个空原子轨道；乙元素原子的核电荷数为33.根据甲、乙两元素的信息，回答有关问题：(1)甲的元素符号是;其轨道表示式为O(2)乙元素原子的最外层电子排布式为,其在元素周期表中的位置是。(3)甲属于区元素，乙属于区元素。解析(1)甲元素原子的L电子层上只有一个空原子轨道,则其电子排布式为ls22sp2,Is2s2p是碳元素，其轨道表示式为色LdLtLL(2)乙元素原子的核电荷数为33,则乙元素原子的核外电子排布式为Is22s22p63s23p63d%s24p3,在元素周期表中位于第4周期VA族。(3)甲为C,乙为AS(W),均属于P区元素。Is2s2p答案(I)C卫卫LLLtj_(2)4s24p3第4周期VA族(3)pP
