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(共67张PPT)
[学习目标]
1.了解原子的构成粒子和核素、同位素的概念。
2.了解核外电子排布规律和电子排布的表示方法(电子排布式和轨道表示式)。
3.了解电子的跃迁和原子光谱的关系。
4.熟练掌握1~36号元素基态原子的核外电子排布的表示。
1.原子的构成
(1)构成原子的微粒及作用
核素
元素
化学
(2)微粒之间的数量关系
①原子中:质子数(Z)=核电荷数=______________;
②阳离子中:核外电子数=质子数____阳离子所带的电荷数;
③阴离子中:核外电子数=质子数___阴离子所带的电荷数;
④质量数(A)=_________(Z)+________(N)。
(3)微粒符号周围数字的含义
核外电子数
--
+
质子数
中子数
2.元素、核素、同位素
(1)元素、核素、同位素的关系
质子数
中子
中子
质子
质子
(2)同位素的特征
①相同存在形态的同位素,化学性质__________________,物理性质_________。
②天然存在的同一元素的各核素所占的原子百分数一般不变。
几乎完全相同
不同
(3)常见的重要核素及其应用
核素 ________
用途 核燃料 用于考古断代 制______ 示踪原子
氢弹
×
√
×
×
×
D
解析　A项,中子数为b-a;B项,电子数为a+n;C项,质量数为b。
B
核反应中的两大守恒
[归纳总结]
A
核素　
同位素
30
24
5
5
1.核外电子运动状态
(1)电子层与能级
(2)原子轨道
①原子轨道:表示原子中单个电子的______________。
②原子轨道的图形描述
空间运动状态
原子轨道 轨道形状 轨道个数
s _____________ 1
p ________________ 3
球形
哑铃形
③电子层、能级与原子轨道数目的关系:第n层有__个能级,___个原子轨道。
④原子轨道能量关系
n
n2
a.相同电子层上原子轨道能量的高低:nsb.形状相同的原子轨道能量的高低:1s<2s<3s<4s……
c.同一能级内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等,如2px、2py、2pz轨道的能量_________。
(3)自旋
处于同一原子轨道上的电子自旋状态只能有两种,分别用符号“↑”和“↓”表示。
相等
2.电子在核外的空间分布——电子云
(1)定义
描述电子在核外空间某处单位体积内的_______________的图形称为电子云图。
(2)意义
用单位体积内小点的疏密程度表示电子在原子核外某处单位体积内出现概率的大小。
(3)常见电子云图
s电子云呈球形对称,p电子云呈哑铃形,具有一定的空间取向。
概率分布
3.基态原子的核外电子排布
(1)核外电子排布规律
①能量最低原理
下图为基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序。
电子尽可能地先占据能量最低的原子轨道,使整个原子的能量最低。
②泡利不相容原理
一个原子轨道中最多只能容纳____个电子,且自旋状态______。如2s轨道上的轨道表示式为 , ,不能表示为 。
两
不同
③洪特规则
对于基态原子,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原子轨道并且自旋状态相同,如2p3的轨道表示式为 ,不能表示为 或 。
当能量相同的原子轨道在________ (p6、d10、f14)、_______ (p3、d5、f7)和______ (p0、d0、f0)状态时,体系的能量最低。如24Cr的电子排布式为______________________或__________。
全充满
半充满
全空
1s22s22p63s23p63d54s1
[Ar]3d54s1
(2)核外电子排布的表示方法
表示方法 示例(以硫原子为例)
电子排布式 ________________
简化电子排布式 [Ne]3s23p4
价电子排布式 ________
轨道表示式
价电子轨道表示式
1s22s22p63s23p4
3s23p4
4.电子的跃迁与原子光谱
(1)电子的跃迁
(2)不同元素的原子发生跃迁时会________或_______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,总称原子光谱。
吸收
释放
[正误辨析]　正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)p能级能量一定比s能级的能量高。( )
(2)2p和3p轨道形状均为哑铃形,能量也相等。( )
(3)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理。( )
(4)电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理。( )
(5)基态磷原子的轨道表示式为 ( )
(6) 表示的原子能量处于最低状态。 ( )
×
×
√
√
×
×
1.(2025·大连市普兰店区第三十八中学模拟)下列说法错误的是(　　)
D
A.电子排布式为1s22s22p63s23p1的原子中,电子占据了7个原子轨道
B.在同一能级上运动的电子,其运动状态肯定不同
C.碳原子核外能量最高的电子云轮廓图如图所示
D.钠原子由1s22s22p63p1→1s22s22p63s1时,吸收能量,由激发态转化成基态
解析　　电子排布式为1s22s22p63s23p1的原子中,电子占据了3个s轨道,3个2p轨道和1个3p轨道,共7个原子轨道,A正确;在同一能级上运动的电子,其轨道不同、自旋状态不同,故其运动状态肯定不同,B正确;碳原子核外能量最高的电子为2p能级上的电子,C正确;钠原子由1s22s22p63p1→1s22s22p63s1时,由激发态转化成基态,应是释放能量,D错误;故选D。
2.判断电子的运动状态(按要求填空)。
(1)基态F原子核外电子的运动状态有　　　种。
(2)基态钛原子的价电子排布式为　　　　,其原子核外电子的空间运动状态有_____　　　　种,共有　　　　种运动状态不同的电子。
(3)基态Cu原子核外电子的空间运动状态有　　　　种。
9　
3d24s2
12　
22
15
解析　(1)基态F原子共有9个核外电子,则每个电子都有对应的原子轨道和自旋状态,所以核外电子的运动状态有9种。(2)基态Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,价电子排布式为3d24s2;s轨道有一种空间运动状态,p轨道有三种空间运动状态,d轨道有五种空间运动状态,3d轨道只有两个电子,有两种空间运动状态,因此基态Ti原子的核外电子的空间运动状态有12种;核外有22个电子,就有22种运动状态。(3)基态Cu原子核外电子排布式为[Ar]3d104s1,基态Cu原子核外有几个原子轨道,其核外电子就有几种空间运动状态,则基态Cu原子核外电子的空间运动状态有1+1+3+1+3+5+1=15种。
二　核外电子排布表示方法
3.按要求完成电子排布式的书写
(1)Ni基态原子价电子的轨道表示式为　　　　　　　　　　。
(2)Sn位于元素周期表的第5周期ⅣA族。将Sn的基态原子最外层电子轨道表示式补充完整:
(3)基态Fe原子的价电子排布式为　　　　　。
(4)基态Fe2+的3d电子轨道表示式为　　　　　　　　　。
(5)基态F原子的价电子轨道表示式为　　　　　　。
(6)写出基态As原子的核外电子排布式:　　　　　　 　　。
1s22s22p63s23p63d104s24p3 (或[Ar]3d104s24p3)
3d64s2
4.判断未成对电子数(按要求填空)。
(1)基态Ti3+中未成对电子数有　　　个;与Ti同族相邻的元素Zr的基态原子价电子排布式为　　　。与钛同周期元素的基态原子中,未成对电子数与钛相同的元素有____　 　种。
(2)Cr与Ni的基态原子核外未成对电子数之比为　　　。
(3)第4周期中未成对电子数最多的基态原子的价层电子轨道表示式为　　 　　。
(4)我国“嫦娥五号”首次成功实现地外天体采样返回,标志着我国航天向前迈出了一大步。“嫦娥五号”的制作材料中包含了Al、Cr、Cu、C、N、O、Si等多种元素。上述元素中基态原子未成对电子数与Al相同的有　　　。
1
4d25s2
3
3∶1
Cu
解析　(1)Ti位于第4周期,基态Ti原子中未成对电子数是2,与钛同周期的所有元素的基态原子中,未成对电子数与钛相同的元素有Ni、Ge、Se。(2)基态铬原子价电子排布式为3d54s1,核外有6个未成对电子,基态镍原子价电子排布式为3d84s2,核外有2个未成对电子,则铬与镍的基态原子核外未成对电子数之比为3∶1。(4)Al的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1,有1个未成对电子,Cr、Cu、C、N、O、Si中只有Cu(价电子排布式:3d104s1)基态原子未成对电子数与Al相同。
未成对电子数的判断方法(以基态Fe为例)
[归纳总结]
C
D
B
4.按要求填写下列空白:
(1)(2025·湖南卷)基态Ni的价电子排布式为　　　　。
(2)(2025·重庆卷)Al元素基态原子的电子排布式为　　 　　　　　　　　　。
(3)(2025·湖北卷)基态氟离子的电子排布式为　　　　　　。
(4)(2024·山东卷)同周期中,基态原子未成对电子数比Mn多的元素是　　　　(填元素符号)。
(5)(2024·全国甲卷)第ⅣA族元素基态原子核外未成对电子数为　　　,在与其他元素形成化合物时,呈现的最高化合价为　　　。
(6)(2024·湖北卷)基态Be2+的轨道表示式为　　　　。
(7)(2024·湖南卷)基态Cu原子的价电子排布式为　　　　。
3d84s2
1s22s22p63s23p1或[Ne]3s23p1
1s22s22p6
Cr
2　
+4　
3d104s1
[夯基固本练]
B
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
2.下列说法不正确的是(　　)
A.1H 、2H 、H+和H2是氢元素的四种不同粒子
B.14C 、石墨和金刚石互为同素异形体
C.16O 和18O 是不同的核素
D.35Cl 和37Cl 互为同位素,物理性质不同,但化学性质几乎相同
B
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
解析　1H、2H是同位素,H+是氢离子,H2是氢气分子,均属于氢元素的不同粒子,A正确;14C是碳元素的一种核素,而石墨和金刚石互为同素异形体,同位素与同素异形体属于不同概念,B错误;16O和18O的质子数相同但中子数不同,属于不同核素,C正确;35Cl和37Cl互为同位素,化学性质几乎相同,物理性质不同,D正确;故选B。
3.下列有关轨道表示式的表述正确的是(　　)
A. 可表示单核10电子粒子基态时的电子排布
B. 违背了泡利原理
C. 表示基态N原子的价电子轨道表示式
D. 表示处于激发态的B原子的轨道表示式
A
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
解析　　单核10电子粒子基态时的电子排布式为1s22s22p6,每个轨道内排布2个电子,且自旋状态不同,A正确;违背了洪特规则,B错误;N原子的价电子轨道表示式为 ,C错误;该轨道表示式中的电子没有激发跃迁到能量更高的轨道上,D错误。
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
1
2
3
4
5
6
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8
9
10
4.(2026·北京市丰台区开学测试)我国在可控核聚变研究上处于世界领先水平。核聚变原料的制备与核聚变的产物如图。下列说法不正确的是(　　)
A
11
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2
3
4
5
6
7
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11
1
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4
D
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2
3
5
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4
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1
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3
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6
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10
6.我国科研人员利用激光操控方法,从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子,实现了对同位素41Ca的灵敏检测。41Ca的半衰期(放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间)长达10万年,是14C的17倍,可应用于地球科学与考古学。下列说法正确的是(　　)
4
11
A
20　Ca
钙
　4s2
40.08
A.41Ca的原子核内有21个中子
B.41Ca的半衰期长,说明41Ca难以失去电子
C.41Ca衰变一半所需的时间小于14C衰变一半所需的时间
D.从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程属于化学变化
1
2
3
5
6
7
8
9
10
解析　41Ca的质量数为41,质子数为20,所以中子数为41-20=21,A正确;41Ca的半衰期长短与得失电子能力没有关系,B错误;根据题意41Ca衰变一半所需的时间要大于14C衰变一半所需的时间,C错误;从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程没有新物质产生,不属于化学变化,D错误。
4
11
1
2
3
5
6
7
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4
11
B
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
8.(2025·化州市第一中学期末)实验室常用铁氰化钾溶液来检验Fe2+,反应的离子方程式为K++Fe2++[Fe(CN)6]3-==== KFe[Fe(CN)6]↓(蓝色)。下列化学用语表示正确的是(　　)
1
2
3
5
6
7
8
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10
4
11
B
[能力技能练]
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
9.X、Y、Z、W、P五种元素,其核电荷数依次增大。X基态原子核外只有三个能级,且各能级电子数相等;Z原子的核外电子有8种运动状态;Z与W元素位于同一族;P原子核外有4个电子层,最外层只有1个电子,其余各层均排满电子。下列说法正确的是(　　)
A.基态X原子最外层有三个未成对电子
B.Y基态原子的轨道表示式:
C.P原子的价层电子排布为4s1
D.基态W原子核外电子有16种运动状态,占据16个原子轨道
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
B
解析　B　X基态原子核外只有三个能级,且各能级电子数相等,为1s22s22p2,为C,Z原子的核外电子有8种运动状态,Z为O,Y为N,P原子核外有4个电子层,最外层只有1个电子,其余各层均排满电子,为Cu元素,W核电荷数比P少,且Z与W元素位于同一族,W为S元素。X为C,最外层有2个未成对电子,A错误;Y为N元素,基态原子的轨道表示式为
,B正确;Cu原子的价电子排布为3d104s1,C错误;S原子核外有16个电子,每个电子的运动状态都不同,即有16种运动状态,分别占据3个s轨道6个p轨道,共9个轨道,D错误。
1
2
3
5
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4
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1
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3
5
6
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4
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B
[素养提升练]
b
1
2
3
5
6
7
8
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10
4
11
(3)Ti原子位于元素周期表中的　　　　区,其价电子排布式为　　　　。
(4)Fe3+与Fe2+的离子半径大小关系为Fe3+　　　　Fe2+(填“大于”或“小于”)。
(5)下列各组多电子原子的能级能量比较不正确的是　　　　。
①2p=3p　②4s>2s　③4p>4f　④4d>3d
A.①④ B.①③
C.③④ D.②③
(6)某元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn+2,则n=　　　　;原子中能量最高的是　　　　_______能级电子。
(7)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为________________　　　　　　 　
　　　　,第4周期中,3d轨道半充满的元素是　　　　(填元素符号)。
d
3d24s2
小于
B　
2
2p
[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、
[Ar]3d104s1
Cr或Mn
1
2
3
5
6
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8
9
10
4
11
解析　(1)钠在火焰上灼烧产生的黄光是一种发射光谱,故合理选项是B。(2)a.基态镁原子中2个2p能级的电子和1个3s能级的电子激发到3p能级得到1s22s22p43s13p3;b.基态镁原子中3个2p能级的电子激发到3p能级得到1s22s22p33s23p3;c.基态镁原子中1个3s能级的电子激发到3p能级得到1s22s22p63s13p1;d.1s22s22p63s2是基态镁原子的电子排布式;由2p能级跃迁到3p能级的电子最多的是b,故能量最高的是b。(3)Ti是22号元素,Ti在元素周期表中位于第4周期ⅣB族,属于d区元素;根据构造原理,可知基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d24s2,其价电子排布式为3d24s2。(4)Fe元素的原子核电荷数是26,Fe3+核外有23个电子,Fe2+核外有24个电子,二者都属于同一元素,原子核电荷数相同,离子核外电子数越少,原子核对电子的吸引力越强,离子半径就越小,所以离子半径大小关系为Fe3+1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
越大,原子的能量就越高,所以①错误,②④正确;对于处于同一电子层不同能级的电子的能量大小关系:s11.(2025·通化市辉南县第六中学月考)现有六种元素,其中A、B、C、D为短周期主族元素,E、F为第4周期元素,它们的原子序数依次增大。
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
A元素原子的核外p电子数比s电子数少3
B元素形成的物质种类繁多,其形成的一种固体单质工业上常用作切割工具
C元素基态原子p轨道有3个未成对电子
D原子核外所有p轨道全充满或半充满
E在该周期中未成对电子数最多
F能形成红色(或砖红色)和黑色的两种氧化物
(1)画出A基态原子的核外电子轨道表示式　　　　　　　　　。
1
2
3
5
6
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8
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4
11
(2)C的基态原子的核外电子轨道表示式 ,该同学所画的轨道表示式违背　　　　 　。
(3)D的基态原子中能量最高的电子,其电子云在空间有　　　　　个方向,原子轨道呈　　　　　形。
(4)写出C原子的电子排布式 　　　　　;写出E原子的简化电子排布式　　　　　。
(5)请写出F元素价电子排布式　　　　　。
(6)写出微粒的核外电子排布式:28Ni　　　　　　　　　;26Fe3+　　　　　　　　　。
洪特规则　
3
哑铃
1s22s22p3
[Ar]3d54s1
3d104s1　
[Ar]3d84s2
[Ar]3d5
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
解析　A、B、C、D为短周期主族元素,E、F为第4周期元素,它们的原子序数依次增大;A元素原子的核外p电子数比s电子数少3,电子排布式为1s22s22p1,即A为B;B元素形成的物质种类繁多,其形成的一种固体单质工业上常用作切割工具,则B为C元素;C元素基态原子p轨道有3个未成对电子,价电子排布式为ns2np3,D原子核外所有p轨道全充满或半充满,结合原子序数可知,D价电子排布式为3s23p3符合题意,即C为N、D为P;E为第4周期元素中未成对电子数最多的原子,则E为Cr元素;F能形成红色(或砖红色)和黑色的两种氧化物,即F为Cu。(1)由分析可知,A为B元素,其基态原子的核外电子轨道表示式: ;(2)C为氮元素,由洪特规则可知,对于基态原子,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原子轨道,并且自旋状态相同,则题给基态原子的核外电子轨道表示式违反了洪特规则;(3)D为P元素,基态P原子的核
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
外电子排布式为1s22s22p63s23p3,3p能级上电子能量最高,3p电子云在空间有3个伸展方向,原子轨道呈哑铃形;(4)C为氮原子,为7号元素,氮原子的电子排布式为1s22s22p3; E为24号铬,铬原子的简化电子排布式为[Ar]3d54s1;(5)F为Cu,Cu原子电子排布式为[Ar] 3d104s1,价电子排布式为3d104s1;(6)28Ni为28号元素镍,则核外电子排布式为[Ar]3d84s2;26Fe3+为26号元素铁原子失去3个电子后形成的铁离子,则核外电子排布式为[Ar]3d5。

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