归纳与整理优秀公开课教案

第一节

原子结构

第1课时

能层与能级

构造原理

1.了解原子核外电子的运动状态。

2.了解原子结构的构造原理。

3．知道原子核外电子的能级分布，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。

原子的诞生

能层与能级[学生用书P1]

1．原子的诞生

2．宇宙中元素的组成及含量

3．能层(电子层) 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(电子层)，并用符号K、L、M、N、O、P、Q……表示相应的第一、二、三、四、五、六、七……能层(电子层)。

4．能级

(1)根据多电子原子中同一能层的电子的能量不同，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……

(3)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(3s、3p、3d)。

(4)s、p、d、f能级最多可容纳的电子数分别为1、3、5、7的二倍。

1．宇宙中最多的元素是(

)

A．H

C．He

答案：A B．O D．N 2．科学家对原子结构的认识顺序正确的是(

) ①道尔顿原子模型

②汤姆生原子模型

③卢瑟福原子模型

④电子云模型

A．①③②④

C．①②③④

答案：C 3．下列各电子层中不包含p能级的是(

) A．N

答案：D

能层与能级的有关规律

1．各能层所包含的能级符号及各能层、能级最多容纳的电子数

能层(n) 符号

能级

最多容纳电子数

2.不同能层中同一种能级，能层序数越大能量越高。如1s<2s<3s……

2p<3p<4p……

3．同一能层中，各能级之间的能量大小关系是s

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2n2

C．同一能层中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]

A项中，能层是电子层，同一能层的电子根据能量的不同把它们分成不同的能级；C项中，同一能层中的不同能级的能量高低顺序是E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)……D项中，不同能层能级符号相同时，n越大，能量越高，如E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)……

2 8 18 32

…

…

…

…

2n2

一

K 1s 2 2s 2 二

L 2p 6 3s 2 三

M 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 四

N 4d 10 4f 14 5s 2 五

O …

…

六

P …

…

七

Q …

…

…

…

…

…

n

…

…

…

B．M

C．L

D．K B．④①②③

D．④②③①

[答案]

B

(1)能层序数与该能层所含能级的种类数有什么关系？

(2)不同能层的同一种能级，最多容纳的电子数相同吗？它们的能量相同吗？

答案：(1)能层序数等于该能层所包含的能级数。

(2)最多容纳的电子数相同。它们的能量高低不同，能层序数越大，对应能级的能量越高。

原子的诞生及原子结构理论的发展

1．(2017·武汉高二检测)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

解析：选B。根据现代爆炸理论，我们的宇宙诞生于一次大爆炸，A项正确；恒星在不断合成的元素是我们已知的元素，而不是新元素，B项错误；氢、氦等发生原子核的融合反应合成了其他元素，因此氢、氦等轻核元素是宇宙中天然元素之母，C项正确；宇宙的所有原子中，氢元素约占88.6%，D项正确。

2．(2017·湖北八校联考)随着人们对物质结构研究的不断深入，化学逐渐成为一门科学。根据你所掌握的知识回答下列问题：

(1)19世纪末，人们开始揭示原子内部的秘密，最早发现电子的科学家是________。

A．法国的拉瓦锡

C．英国的道尔顿

B．瑞典的舍勒

D．英国的汤姆生

(2)道尔顿的原子学说曾经起了很大作用。他的学说中包含下述三个论点：①原子是不能再分的粒子；②同种元素的原子的各种性质和质量都相同；③原子是微小的实心球体。从现代的观点看，你认为这三个论点中不确切的是________。

A．只有③

C．只有②③

B．只有①③

D．①②③

(3)化学开始成为一门科学的标志是________。

A．火药的发现

C．原子-分子论的提出

B．质量守恒定律的提出

D．氧化还原理论的建立

解析：(1)最早发现电子的科学家是英国的汤姆生。(2)同种元素的不同原子的质量不同，故其物理性质不同，但化学性质是相同的。(3)原子-分子论是国际化学界于1860年承认的使化学成为一门科学的标志。

答案：(1)D

(2)D

(3)C

能层与能级

3．(2017·福州高二检测)下列有关认识中正确的是(

) A．在同一能层不同能级上的电子，其能量肯定不同

B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束

C．各能层含有的能级数为n－1 D．各能层含有的电子数为2n2

解析：选A。在多电子原子中，不同能级具有的能量不同，A项正确；各能层的能级都是从s能级开始，但不都是至f能级结束，如L能层只有2s、2p两个能级，M能层只有3s、3p、3d三个能级，B项错误；各能层含有的能级数与能层序数一致，C项错误；各能层最多容纳电子数为2n2，D项错误。

4．下列说法正确的是(

) A．第三能层有s、p共2个能级

B．3d能级最多容纳5个电子

C．第三能层最多容纳8个电子

D．无论是哪一能层的s能级，最多容纳的电子数均为2 解析：选D。每一能层包含的能级数等于该能层序数，第三能层有s、p、d共3个能级，故A错误。s、d能级最多容纳的电子数分别为2、10，故B错误，D正确。每一能层最多容纳的电子数为2n2，第三能层最多容纳18个电子，故C错误。

构造原理与电子排布式[学生用书P2]

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如图所示的排布顺序。人们把它称为构造原理。

即电子所排的能级顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s……

2．电子排布式

将能级上排布的电子数标在该能级符号右上角，并按照能层从左到右依次升高的顺序排列的式子，称电子排布式，如H原子的电子排布式如下：

Mg原子的电子排布式：1s22s22p63s2。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)电子总是先填满低能层再填高能层。(

) (2)高能层的所有能级能量都比低能层能级的能量高。(

) (3)Mg的简化电子排布式为[Ne]3s2。(

) 答案：(1)×

(2)×

(3)√

2．下列各粒子的电子排布式错误的是(

) A．Ca2：1s22s22p63s23p6

＋B．O2：1s22s22p4

－C．Cl：1s22s22p63s23p6

－D．Ar：1s22s22p63s23p6

解析：选B。已知O原子的电子排布式为1s22s22p4，故O2的电子排布式为1s22s22p6，－B项错误。

1．构造原理

(1)构造原理是绝大多数基态原子的核外电子排布顺序。

(2)电子按照构造原理排布，会使整个原子的能量处于最低状态，原子相对较稳定。

(3)从构造原理图可以看出，从第三能层开始，不同能层的能级出现能级交错现象。能级交错是指能层序数较大的某些能级的能量反而低于能层序数较小的能级的能量的现象。如E(3d)>E(4s)、E(4d)>E(5s)、E(4f)>E(6s)等。原因是电子之间存在着斥力，从而减弱了原子核对外层电子的吸引力，致使能级出现交错现象。

2．简单原子的电子排布式

(1)按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。例如：

微粒

C Cl 电子排布式

1s22s22p2

1s22s22p63s23p5

微粒

Ne K 电子排布式

1s22s22p6

1s22s22p63s23p64s1

(2)为了避免电子排布式过于繁琐，我们可以把内层电子达到稀有气体结构的部分，以相应稀有气体元素符号外加方括号来表示。如Na的核外电子排布式为1s22s22p63s1，其中第一、二能层与Ne(1s22s22p6)的核外电子排布结构相同，所以其电子排布式可简化为[Ne]3s1；K的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1。

3．复杂原子的电子排布式

对于较复杂的电子排布式，应先按能量从低到高排列，然后将同一能层的电子移到一起。

例如：26Fe：先按能量从低到高排列为

1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一能层的移到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，简化为[Ar]3d64s2。

书写电子排布式的关键是熟悉构造原理，各能级能量由低到高可记为ns<(n－2)f<(n－1)d

根据构造原理写出下列原子或离子的核外电子排布式。

(1)Li：__________________；(2)22Ti：_______________________________________；

(3)F：________________；(4)Al3：_____________________________。

－＋[解析]

Li原子有3个电子，按1s、2s顺序填充电子：1s22s1；Ti原子有22个电子，由于能量：4s＜3d，出现能级交错，按1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d顺序填充为1s22s22p63s23p64s23d2，然后将同一能层的能级排到一起；F原子有9个电子，按1s、2s、2p顺序填充为1s22s22p5，F为F原子得到1个电子后形成，故2p能级上填充6个电子，即其－核外电子排布式为1s22s22p6；Al原子有13个电子，按1s、2s、2p、3s、3p顺序填充为1s22s22p63s23p1，Al原子失去3个电子后变成Al3，故Al3的核外电子排布式为1s22s22p6。

＋＋

[答案]

(1)1s22s1

(2)1s22s22p63s23p63d24s2(或

[Ar]3d24s2)

(3)1s22s22p6

(4)1s22s22p6

电子排布式的书写顺序与电子填入能级的顺序有所不同，电子填入能级的顺序是按构造原理中能级的能量递增的顺序，而电子排布式的书写则按能层、能级递增的顺序，同一能层中的能级按s、p、d、f递增的顺序排布。

构造原理

1．下列有关构造原理的说法错误的是(

) A．原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d B．某基态原子部分核外电子的排布为3s24s2

C．不是所有基态原子的核外电子排布均符合构造原理

D．构造原理中的电子填入能级的顺序，实质是各能级能量由低到高的顺序

解析：选B。根据构造原理示意图判断，故A项正确。根据构造原理可知，3s与4s能级之间还有3p能级，故B项错误。绝大多数基态原子的核外电子排布都遵循构造原理，但也有少数例外，如Cu和Ag，故C项正确。构造原理中电子填入能级的顺序即各能级能量由低到高的顺序，故D项正确。

2．若以E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：选B。根据构造原理，各能级能量的大小顺序：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。

电子排布式的书写

3．应用构造原理，完成下表：

原(离)子

7N 20Ca 30Zn 34Se 电子排布式

简化的电子排布式

2＋26Fe

解析：根据原子核外电子排布原理(构造原理)书写原子(或离子)的电子排布式，同时应注意21～36号元素的原子中出现能级交错现象。

答案：

原(离)子

7N 20Ca 30Zn 34Se 2＋26Fe

电子排布式

1s22s22p3

1s22s22p63s23p64s2

1s22s22p63s23p63d104s2

1s22s22p63s23p63d104s24p4

1s22s22p63s23p63d6

简化的电子排布式

[He]2s22p3

[Ar]4s2

[Ar]3d104s2

[Ar]3d104s24p4

[Ar]3d6

4.(2017·银川高二检测)下列各原子或离子的电子排布式错误的是(

) A．K：1s22s22p63s23p6

＋B．F：[He]2s22p5

D．Ne：1s22s22p6

C．S2：1s22s22p63s23p4

－解析：选C。K的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，K原子失去4s上的一个电子形成

K，A正确；F原子有9个电子，电子排布式为1s22s22p5，简化为[He]2s22p5，B正确；＋S原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，得到的2个电子进入3p中，所以S2的电子排布式－为1s22s22p63s23p6，C错误；Ne的电子数为10，电子排布式为1s22s22p6，D正确。

5．完成下列各题。

(1)[2016·高考全国卷乙，37－(1)]基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]______________。

(2)[2016·高考全国卷甲，37－(1)]镍元素基态原子的电子排布式为：_____________________________________________。

(3)[2016·高考全国卷丙，37－(1)]写出基态As原子的核外电子排布式：________________________________________________________________________。

(4)(2016·高考江苏卷)Zn2基态核外电子排布式为

＋________________________________________________________________________。

答案：(1)3d104s24p2

(2)1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2) (3)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3) (4)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10) 重难易错提炼

课后达标检测[学生用书P53(单独成册)]

[基础巩固] 1．如图①②③原子结构模型中依次符合卢瑟福、道尔顿、汤姆生的观点的是(

)

A．①②③

C．③②①

B．③①②

D．②①③

解析：选B。卢瑟福提出了原子的核式模型，道尔顿认为原子是一个实心的球体，汤姆生发现了电子，并提出了原子的“葡萄干布丁”模型。

2．符号为N 的能层最多能容纳的电子数为(

) A．18

C．50

B．32 D．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．下列叙述中不正确的是(

) A．最易失去的电子能量最高

B．在离核最远区域内运动的电子能量最高

C．p能级电子能量一定高于s能级电子能量

D．在离核最近区域内运动的电子能量最低

解析：选C。电子能量最高，最活泼，最易失去，A项正确；在离核最远区域内运动的电子能量最高，而在离核最近区域内运动的电子能量最低，B、D项正确；如3s能级电子能量高于2p能级电子能量，C项错误。

4．(2017·宁德高二月考)下列能层(电子层)中，包含有f能级的是(

) A．K能层

C．M能层

B．L能层

D．N能层

解析：选D。能级数目等于能层序数，K、L、M、N的能层序数依次为1、2、3、4，则分别有1(s)、2(s、p)、3(s、p、d)、4(s、p、d、f)个能级，即K、L、M能层不包含f能级。

5．下列能级符号表示正确且最多容纳的电子数按照从少到多的顺序排列的是(

) A．1s、2p、3d

C．2s、2p、2d

B．1s、2s、3s D．3p、3d、3f 解析：选A。从M能层开始有d能级，不存在2d能级，故C项错误；从N能层开始有f能级，不存在3f能级，故D项错误；不同能层的相同能级最多容纳的电子数相同，故B项错误。

6．多电子原子中，3s、3d、4p能级的能量次序为(

) A．3s<3d<4p

C．3s<4p<3d

B．3s>3d>4p D．无法确定

解析：选A。多电子原子中3s、3d、4p能级的能量次序为3s<3d<4p。

7．表示一个原子在第三个能层上有10个电子可以写成(

) A．3s10

C．3s23p63d2

B．3d10

D．3s23p53d3

解析：选C。第三能层有3s、3p、3d能级，根据构造原理知10个电子应排布为3s23p63d2。

8．4p能级填充4个电子的元素，其原子序数是(

) A．15

C．35

B．34 D．51 解析：选B。4p能级填充4个电子的元素，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4，原子序数为34。

9．下列各原子或离子的电子排布式错误的是(

) A．Mg2：1s22s22p6

＋B．B：1s22s22p1

C．Na：1s22s22p63s1

＋D．Ga：1s22s22p63s23p63d104s24p1

解析：选C。s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或能级开始排列。C项中Na的电子排布式应为1s22s22p6。

＋10．根据构造原理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。

解析：由构造原理可知：①同一能层的能级能量高低顺序为ns＜np＜nd＜nf；②不同能层之间，能量会产生能级交错现象，即能层序数大的能级，其能量不一定高，如3d能级具有的能量就高于4s能级所具有的能量。

答案：(1)＜

(2)＜

(3)＞

(4)＜

(5)＜

(6)＜

11．(2017·衡水高二检测)(1)某元素的原子序数为33，则：

①此元素原子的电子总数是________；

②有________个能层，________个能级；

③它的电子排布式为________________________________________________________________________。

(2)写出S、Ca2、Cl的电子排布式：

＋－①S：__________________________________________；

②Ca2：___________________________________________；

＋③Cl：________________________________________。

答案：(1)①33

②4

8

③1s22s22p63s23p63d104s24p3

(2)①1s22s22p63s23p4

②1s22s22p63s23p6

③1s22s22p63s23p6

[能力提升] 12．某元素原子的3d能级上有3个电子，它的N能层上电子数是(

) A．0

C．5

B．2 D．8 －解析：选B。根据构造原理，该元素原子在3d能级上已有3个电子，说明4s能级已经排满，而4p能级还没有排，所以N能层上电子为4s能级上的2个。

13．已知三种微粒(原子或离子)的电子排布式如下：

2262262611X：1s2s2p

19Y：1s2s2p3s3p

2262620Z：1s2s2p3s3p

若将上述三种微粒归为同一类，下列微粒中也可归为此类的是(

)

解析：选C。11X、19Y、20Z均为金属阳离子，A、D为原子，C为Mg2，B为S2。

＋－14．主族元素A和B可形成组成为AB2的离子化合物，则A、B两原子的最外层电子排布式分别为(

) A．ns2和ns2np4

C．ns2和ns2np5

B．ns1和ns2np4

D．ns1和ns2

解析：选C。由于AB2为离子化合物，故A为＋2价，B为－1价，A、B均为主族元素，因此A为第ⅡA族元素，其原子最外层有两个电子，最外层电子排布式为ns2；B为第ⅦA族元素，其原子最外层有7个电子，最外层电子排布式为ns2np5。

15．有几种元素的粒子核外电子排布式均为1s22s22p63s23p6，其中：

(1)某电中性微粒一般不和其他元素的原子反应，这种微粒的符号是________。

(2)某微粒的盐溶液，能使溴水褪色，并出现浑浊，这种微粒的符号是________。

(3)某微粒氧化性很弱，但得到电子后还原性很强，且这种原子有一个单电子，这种微粒的符号是________。

(4)某微粒还原性虽弱，但失去电子后氧化性强，且这种元素的原子得到一个电子即达稳定结构，这种微粒的符号是________。

解析：由电子排布式可知微粒的电子数为18。

(1)若为电中性微粒，一般不和其他元素的原子反应，则为零族元素的原子，应为Ar。

(2)使溴水褪色，出现浑浊，说明该微粒具有还原性，被溴水氧化为固体，结合电子数可确定其为S2。

－(3)其原子有一个单电子，说明其原子失去1个电子变为18e的离子，故为K。

(4)18e微粒失去电子后氧化性强，说明其对应单质为活泼非金属，且得1个电子形成18e微粒，则为Cl。

答案：(1)Ar

(2)S2

(3)K

(4)Cl

－＋－－－－－＋16．有A、B、C、D四种微粒，A得到一个电子后，其电子层构型与Ar相同。B有三个电子层，其失去2个电子后变为原子，原子中第一、三层电子数之和等于第二层电子数。40＋C呈电中性，在空气中的含量仅次于氮气。D的符号为20D2。

试回答下列问题：

(1)用化学符号表示下列物质：

A____________；B____________；

C____________；D____________。

(2)A微粒和D微粒的电子排布式分别是_______________、__________。

(3)B和C所属元素的原子结合时可形成分子或离子，各举两例：__________________，________________________________________________________________________。

答案：(1)Cl

S2

O2

Ca2

－＋(2)1s22s22p63s23p5

1s22s22p63s23p6

2(3)SO2、SO3

SO23、SO4

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