原子結(jié)構(gòu)高二化學(xué)講義（人教版2019選擇性必修2）（原卷版）

原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．進(jìn)一步認(rèn)識(shí)原子核外電子的分層排布。2．通過(guò)認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)與核外電子排布理解能層與能級(jí)的關(guān)系。3．通過(guò)核外電子能量不同分析，能用符號(hào)表示原子核外的不同能級(jí)4．知道原子核外電子的能級(jí)分布，掌握基態(tài)原子核外電子排布規(guī)律，能用電子排布式表示常見元素(1～36號(hào))原子核外電子的排布。5.知道原子核外電子的排布遵循能量最低原理。6．掌握基態(tài)原子核外電子排布的三原則。課前課前預(yù)習(xí)一、能層與能級(jí)1．電子層(n)分層標(biāo)準(zhǔn)電子離核的遠(yuǎn)近n的取值1234567符號(hào)能量eq\o(→,\s\up7(由低到高))離核eq\o(→,\s\up7(由近到遠(yuǎn)))2．能層：多電子原子的核外電子的能量是不同的。按電子的能量差異，可以將核外電子分成不同的。3．能級(jí)：在同一電子層中，電子所具有的能量可能，所以同一電子層可分成不同的，用表示，每個(gè)能層的能級(jí)數(shù)＝該能層序數(shù)。二、能層、能級(jí)及其所能容納的電子數(shù)1．不同能層的能級(jí)組成任一能層的能級(jí)總是從能級(jí)開始，能層的能級(jí)數(shù)等于該能層序數(shù)：第一能層只有1個(gè)能級(jí)(1s)，第二能層有2個(gè)能級(jí)(2s和2p)，第三能層有3個(gè)能級(jí)(3s，3p和3d)，依次類推。2．各能層、能級(jí)所容納的最多電子數(shù)能層一二三四五符號(hào)KLMNO能級(jí)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p…最多電子數(shù)226261026101426…電子離核遠(yuǎn)近近→遠(yuǎn)電子能量高低低→高三、原子軌道1．概念：原子中的單個(gè)電子的狀態(tài)。2．n值所對(duì)應(yīng)的能級(jí)和原子軌道的情況：n(電子層)能級(jí)原子軌道取值符號(hào)符號(hào)符號(hào)數(shù)目1Ks2Lsp3Mspd4Nspdf四、原子軌道數(shù)與電子數(shù)電子層數(shù)(n)、能級(jí)數(shù)、原子軌道數(shù)、容納電子數(shù)的關(guān)系：n取值1234n能級(jí)數(shù)1234n原子軌道數(shù)14916n2最多容納電子數(shù)281832五、基態(tài)與激發(fā)態(tài)和電子躍遷1．基態(tài)原子：處于最低的原子。2．激發(fā)態(tài)原子：當(dāng)原子的電子吸收能量后，電子會(huì)躍遷到較高能級(jí)，變成態(tài)原子。3．電子躍遷與原子光譜概念：不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或光譜，總稱原子光譜。4．光譜分析：利用原子光譜上的譜線來(lái)鑒定元素。六、光譜和氫原子光譜1．光譜(1)概念：利用儀器將物質(zhì)或的波長(zhǎng)和強(qiáng)度分布記錄下來(lái)的譜線。(2)形成原因：電子在不同軌道間時(shí)，會(huì)輻射或吸收能量。2．氫原子光譜：屬于線狀光譜。3．玻爾原子結(jié)構(gòu)模型的基本觀點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡原子中的電子在具有確定半徑的圓周軌道上繞運(yùn)動(dòng)，并且不輻射能量能量分布在不同軌道上運(yùn)動(dòng)的電子具有不同的能量，而且能量是的。軌道能量依n(電子層數(shù))值(1，2，3，…)的增大而。電子躍遷對(duì)氫原子而言，電子處于n＝1的軌道時(shí)能量最低，稱為基態(tài)；能量高于基態(tài)的狀態(tài)稱為。電子在能量不同的軌道之間躍遷時(shí)，輻射或吸收的能量以光的形式表現(xiàn)出來(lái)并被記錄下來(lái)，就形成了。七、構(gòu)造原理隨著原子序數(shù)的遞增，絕大多數(shù)元素的基態(tài)原子核外電子排布遵循下列順序：把這種規(guī)律稱為。八、電子排布式的書寫1．電子排布式：元素原子的電子排布式中能級(jí)符號(hào)右上角的數(shù)字是該能級(jí)上排布的電子數(shù)。如氫元素的電子排布式為：鉀原子的電子排布式為，也可以簡(jiǎn)化成[Ar]4s1。2．簡(jiǎn)單原子的電子排布式按照構(gòu)造原理將電子依次填充到能量逐漸升高的能級(jí)中。如：6C：1s22s22p210Ne：1s22s22p617Cl：1s22s22p63s23p519K：1s22s22p63s23p64s13．復(fù)雜原子的電子排布式對(duì)于較復(fù)雜的電子排布式，應(yīng)先按能量最低原理從低到高排列，然后將同一層的電子排到一起。如26Fe：先按能量從低到高排列為：1s22s22p63s23p64s23d6，然后將同一層的電子排到一起，即該原子的電子排布式為：。4．利用構(gòu)造原理書寫簡(jiǎn)化電子排布式如K：1s22s22p63s23p64s1，其簡(jiǎn)化電子排布式可表示為：，其中[Ar]代表Ar的核外電子排布式，即1s22s22p63s23p6。再如Fe的簡(jiǎn)化電子排布式為：。九、軌道表示式一般用小圓圈(或方框、短線)表示一個(gè)。用“↑”或“↓”來(lái)區(qū)別自旋狀態(tài)不同的電子。例如，硅的基態(tài)原子的軌道表示式：十、價(jià)電子1．與化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)的原子軌道上的電子，稱為價(jià)電子。2．為了便于研究元素化學(xué)性質(zhì)與間的關(guān)系，人們常常只表示出原子的排布。如基態(tài)鐵原子的價(jià)電子排布式為。十一、電子云1．電子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：無(wú)法確定核外電子在某個(gè)時(shí)刻處于原子核外空間何處，而只能確定它在原子核外各處出現(xiàn)的。2．用概率密度來(lái)描述電子：在原子核外空間出現(xiàn)的概率的大小所得到的圖像形象地稱為。十二、原子軌道的圖形描述1．對(duì)象：原子中單個(gè)電子的即原子軌道。2．方法：用標(biāo)注。3．意義：表示原子軌道的。4．形狀：s軌道呈；p軌道在空間的分布特點(diǎn)是分別相對(duì)于x、y、z軸對(duì)稱，呈(∞)。十三、能量最低原理原子的電子排布遵循能使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)。十四、泡利原理和洪特規(guī)則1.泡利原理：一個(gè)原子軌道里最多容納2個(gè)電子，且自旋狀態(tài)。2．洪特規(guī)則：當(dāng)電子排布在能級(jí)的軌道時(shí)，總是優(yōu)先占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋狀態(tài)。十五、前四周期元素核外電子排布的特殊性1．最外層只有1個(gè)未成對(duì)電子的元素ⅠA族(ns1：H、Li、Na、K)；ⅢA族(ns2np1：B、Al、Ga)；ⅦA族(ns2np5：F、Cl、Br)；Cr(3d54s1)、Cu(3d104s1)。2．最外層有2個(gè)未成對(duì)電子的元素ⅣA族(ns2np2：C、Si、Ge)；ⅥA族(ns2np4：O、S、Se)。3．最外層有3個(gè)未成對(duì)電子的元素ⅤA族(ns2np3：N、P、As)4．核外電子排布中，未成對(duì)電子數(shù)最多的元素Cr(3d54s1，共有6個(gè)未成對(duì)電子)十六、價(jià)電子和價(jià)電子排布式1．價(jià)電子：一般化學(xué)反應(yīng)涉及原子上的電子。2．價(jià)電子排布式：只表示出原子的價(jià)電子排布的式子，如基態(tài)鐵原子價(jià)電子排布式為。3．化合價(jià)：主族元素原子的價(jià)電子數(shù)一般等于該元素的。知識(shí)點(diǎn)總結(jié)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)一、原子結(jié)構(gòu)模型的演變1.1869年，俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫發(fā)現(xiàn)了元素周期表2.19世紀(jì)初，道爾頓提出了近代原子學(xué)說(shuō)3.1913年，丹麥科學(xué)家玻爾提出了氫原子模型4.1920年，丹麥科學(xué)家波爾提出了構(gòu)造原理5.1925年，丹麥科學(xué)家波爾的“殼層”落實(shí)為“能層”與“能級(jí)”厘清了核外電子的可能狀態(tài)6.1936年，德國(guó)科學(xué)家馬德隆發(fā)表了以原子光譜事實(shí)為依據(jù)的完整的構(gòu)造理論二、能層與能級(jí)1.能層（相當(dāng)于必修中的電子層）（1）定義：核外電子按能量不同分成能層。（2）電子的能層由內(nèi)向外排序，其序號(hào)、符號(hào)以及所能容納的最多電子數(shù)及能層的能量與能層離原子核距離的關(guān)系：能層一二三四五六七符號(hào)KLMNOPQ最多電子數(shù)281832507298離核遠(yuǎn)近近遠(yuǎn)能量高低低高即能層越高，電子的能量越高，離原子核越遠(yuǎn)（3）能層數(shù)量規(guī)律:①每一層最多容納的電子數(shù)：2n2個(gè)。②最外層電子數(shù)不超過(guò)8個(gè)（K層為最外層時(shí)不超過(guò)2個(gè)）。③次外層電子數(shù)不超過(guò)18個(gè)，倒數(shù)第三層不超過(guò)32個(gè)。（4）能層能量規(guī)律:①原子核外電子總是盡可能先排布在能量較低的能層上，然后由內(nèi)向外依次排布在能量逐漸升高的能層。②能層越高，電子的能量越高。③能量的高低順序?yàn)镋(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。(1)定義：同一能層的電子，還被分成不同能級(jí)（s、p、d、f等）。(2)表示方法：分別用相應(yīng)能層的序數(shù)和字母s、p、d、f等表示。(3)能級(jí)的符號(hào)和所能容納的最多電子數(shù)如下表：能層12345能層符號(hào)KLMNO能級(jí)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p……最多電子數(shù)226261026101426281832……2n2(4)能層與能級(jí)的有關(guān)規(guī)律①能級(jí)的個(gè)數(shù)=所在能層的能層序數(shù)②能級(jí)的字母代號(hào)總是以s、p、d、f排序，字母前的數(shù)字是它們所處的能層序數(shù)，它們可容納的最多電子數(shù)依次為自然數(shù)中的奇數(shù)序列1,3,5,7…的2倍。即s級(jí)最多容納2個(gè)電子，p級(jí)最多容納6個(gè)電子，d級(jí)最多容納10個(gè)電子，f級(jí)最多容納14個(gè)電子③英文字母相同的不同能級(jí)中所能容納的最多電子數(shù)相同。例如，1s、2s、3s、4s…能級(jí)最多都只能容納2個(gè)電子。④每一能層最多容納電子數(shù)為2n2（n為能層序數(shù)）⑤各能級(jí)所在能層的取值：ns(n≥1)；np(n≥2)；nd(n≥3)；nf(n≥4)。⑥能級(jí)能量大小的比較：先看能層，一般情況下，能層序數(shù)越大，能量越高；再看同一能層各能級(jí)的能量順序?yàn)椋篍(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)……⑦不同能層中同一能級(jí)，能層序數(shù)越大，能量越高。例如：E(1s)<E(2s)<E(3s)⑧不同原子同一能層，同一能級(jí)的能量大小不同。例如：Ar的1s能級(jí)的能量≠S的1s能級(jí)的能量三、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜(1)基態(tài)原子：處于最低能量狀態(tài)的原子叫做基態(tài)原子。(2)激發(fā)態(tài)原子：基態(tài)原子吸收能量，它的電子會(huì)躍遷到較高能級(jí)，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子(3)基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子的關(guān)系(1)定義：不同元素原子的電子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜。(2)形成原因：(3)分類及其特征：吸收光譜：明亮背景的暗色譜線發(fā)射光譜：暗色背景的明亮譜線(4)原子光譜的應(yīng)用——光譜分析①在現(xiàn)代化學(xué)中，常利用原子光譜上的特征譜線來(lái)鑒定元素，稱為光譜分析。②生產(chǎn)生活：光(輻射)是電子釋放能量的重要形式之一。焰火、霓虹燈光、激光、熒光、LED燈光等都與核外電子躍遷釋放能量有關(guān)。四、構(gòu)造原理與電子排布式(1)內(nèi)容：以光譜學(xué)事實(shí)為基礎(chǔ)，從氫開始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入能級(jí)的順序稱為構(gòu)造原理。(2)構(gòu)造原理示意圖：圖中用小圓圈表示一個(gè)能級(jí)，每一行對(duì)應(yīng)一個(gè)能層，箭頭引導(dǎo)的曲線顯示遞增電子填入能級(jí)的順序。注：電子填充的常見一般規(guī)律：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s(3)能級(jí)交錯(cuò)：構(gòu)造原理告訴我們，隨核電荷數(shù)遞增，電子并不總是填滿一個(gè)能層后再開始填入下一個(gè)能層的。這種現(xiàn)象被稱為能級(jí)交錯(cuò)。注：①構(gòu)造原理呈現(xiàn)的能級(jí)交錯(cuò)源于光譜學(xué)事實(shí)，是經(jīng)驗(yàn)的，而不是任何理論推導(dǎo)的結(jié)果。構(gòu)造原理是一個(gè)思維模型，是個(gè)假想過(guò)程。②能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象是電子隨核電荷數(shù)遞增而出現(xiàn)的填入電子順序的交錯(cuò)，并不意味著先填的能級(jí)能量一定比后填的能級(jí)能量低(1)定義：電子排布式是用核外電子分布的能級(jí)及各能級(jí)上的電子數(shù)來(lái)表示電子排布的式子。(2)表示方法：(3)書寫方法——“三步法”（構(gòu)造原理是書寫基態(tài)原子電子排布式的主要依據(jù)）第一步：按照構(gòu)造原理寫出電子填入能級(jí)的順序，1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s第二步：根據(jù)各能級(jí)容納的電子數(shù)填充電子。第三步：去掉空能級(jí)，并按照能層順序排列即可得到電子排布式。注：(1)在書寫電子排布式時(shí)，一般情況下，能層低的能級(jí)要寫在左邊，而不是按構(gòu)造原理的順序?qū)憽＃?）在得出構(gòu)造原理之前，由原子光譜得知有些過(guò)渡金屬元素基態(tài)原子電子排布不符合構(gòu)造原理，如Cr和Cu的最后兩個(gè)能級(jí)的電子排布分別為3d54s1和3d104s1。由此可見，構(gòu)造原理是被理想化了的。(5)簡(jiǎn)化電子排布式①定義：將原子中已經(jīng)達(dá)到稀有氣體元素原子結(jié)構(gòu)的部分，用相應(yīng)的稀有氣體元素符號(hào)外加方括號(hào)表示的式子稱為簡(jiǎn)化電子排布式。②表示方法：如氮、鈉、鈣的簡(jiǎn)化電子排布式分別為[He]2s22p3、[Ne]3s1、[Ar]4s2。(6)價(jià)層電子排布式①價(jià)電子層的定義：為突出化合價(jià)與電子排布的關(guān)系，將在化學(xué)反應(yīng)中可能發(fā)生電子變動(dòng)的能級(jí)稱為價(jià)電子層(簡(jiǎn)稱價(jià)層)。②價(jià)電子的位置：對(duì)于主族元素和零族元素來(lái)說(shuō)，價(jià)電子就是最外層電子。表示方法：nsx或nsxnpy對(duì)于副族和第VIII族元素來(lái)說(shuō)，價(jià)電子除最外層電子外，還可能包括次外層電子。表示方法：(n1)dxnsy或ndx(鈀4d10)或(n2)fx(n1)dynsz或(n2)fxnsy③舉例：元素周期表中給出了元素的價(jià)層電子排布式。如Cl的價(jià)層電子排布式為3s23p5,Cr的價(jià)層電子排布式為3d54s1。五、電子云與原子軌道(1)概率密度：用P表示電子在某處出現(xiàn)的概率，V表示該處的體積，則稱為概率密度，用ρ表示。(2)電子云：由于核外電子的概率密度分布看起來(lái)像一片云霧，因而被形象地稱作電子云。換句話說(shuō)，電子云是處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。注：①電子云圖表示電子在核外空間出現(xiàn)概率的相對(duì)大小。電子云圖中小點(diǎn)越密，表示電子出現(xiàn)的概率越大。②電子云圖中的小點(diǎn)并不代表電子，小點(diǎn)的數(shù)目也不代表電子實(shí)際出現(xiàn)的次數(shù)。③電子云圖很難繪制，使用不方便，故常使用電子云輪廓圖。(3)電子云輪廓圖：①繪制電子云輪廓圖的目的：表示電子云輪廓的形狀，對(duì)核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有一個(gè)形象化的簡(jiǎn)便描述。例如，繪制電子云輪廓圖時(shí)，把電子在原子核外空間出現(xiàn)概率P=90%的空間圈出來(lái)②s電子、p電子的電子云輪廓圖s電子的電子云輪廓圖：所有原子的任一能層的s電子的電子云輪廓圖都是球形，只是球的半徑不同。同一原子的能層越高，s電子云的半徑越大，如下圖所示。這是由于1s、2s、3s……電子的能量依次增高，電子在離核更遠(yuǎn)的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸增大，電子云越來(lái)越向更大的空間擴(kuò)展。圖：同一原子的s電子的電子云輪廓圖p電子的電子云輪廓圖：p電子云輪廓圖是啞鈴狀的。每個(gè)p能級(jí)都有3個(gè)相互垂直的電子云，分別稱為px、py,和pz，右下標(biāo)x、y、z分別是p電子云在直角坐標(biāo)系里的取向，如圖所示。p電子云輪廓圖的平均半徑隨能層序數(shù)的增大而增大。圖：px、py、pz的電子云輪廓圖(1)定義：量子力學(xué)把電子在原子核外的一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為一個(gè)原子軌道。各能級(jí)的一個(gè)伸展方向的電子云輪廓圖即表示一個(gè)原子軌道。(2)不同能層的能級(jí)、原子軌道及電子云輪廓圖注：①同一能層中，不同能級(jí)原子軌道的能量及空間伸展方向不同；但同一能級(jí)的幾個(gè)原子軌道的能量相同②人們把同一能級(jí)的幾個(gè)能量相同的原子軌道稱為簡(jiǎn)并軌道。(3)各能級(jí)所含原子軌道的數(shù)目能級(jí)符號(hào)nsnpndnf軌道數(shù)目1357六、泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理（1）定義：電子除空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)外，還有一種狀態(tài)叫做自旋。電子自旋可以比喻成地球的自轉(zhuǎn)。（2）兩種取向及表示方法：電子自旋在空間有順時(shí)針和逆時(shí)針兩種取向。常用方向相反的箭頭“↑”和“↓”表示自旋狀態(tài)相反的電子。注：①自旋是微觀粒子普遍存在的一種如同電荷、質(zhì)量一樣的內(nèi)在屬性。②能層、能級(jí)、原子軌道和自旋狀態(tài)四個(gè)方面共同決定電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，電子能量與能層、能級(jí)有關(guān)，電子運(yùn)動(dòng)的空間范圍與原子軌道有關(guān)③一個(gè)原子中不可能存在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的2個(gè)電子。2、泡利原理在一個(gè)原子軌道里，最多只能容納2個(gè)電子，它們的自旋相反，這個(gè)原理被稱為泡利原理（也稱為泡利不相容原理）。3、電子排布的軌道表示式(1)含義：軌道表示式(又稱電子排布圖)是表述電子排布的一種圖式。舉例：如氫和氧的基態(tài)原子的軌道表示式：(2)書寫要求：①在軌道表示式中，用方框(也可用圓圈)表示原子軌道，1個(gè)方框代表1個(gè)原子軌道，通常在方框的下方或上方標(biāo)記能級(jí)符號(hào)。②不同能層及能級(jí)的原子軌道的方框必須分開表示，能量相同（同一能層相同能級(jí)）的原子軌道(簡(jiǎn)并軌道)的方框相連。③箭頭表示一種自旋狀態(tài)的電子，“↑↓”稱電子對(duì)，“↑”或“↓”稱單電子(或稱未成對(duì)電子);箭頭同向的單電子稱自旋平行，如基態(tài)氧原子有2個(gè)自旋平行的2p電子。④軌道表示式的排列順序與電子排布式順序一致，即按能層順序排列。有時(shí)畫出的能級(jí)上下錯(cuò)落，以表達(dá)能量高低不同。⑤軌道表示式中能級(jí)符號(hào)右上方不能標(biāo)記電子數(shù)。(3)書寫方法：以Si原子為例，說(shuō)明軌道表示式中各部分的含義：(1)內(nèi)容：基態(tài)原子中，填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是先單獨(dú)分占，且自旋平行，稱為洪特規(guī)則。注：①洪特規(guī)則只針對(duì)電子填入簡(jiǎn)并軌道而言，并不適用于電子填入能量不同的軌道。②當(dāng)電子填入簡(jiǎn)并軌道時(shí)，先以自旋平行依次分占不同軌道，剩余的電子再以自旋相反依次填入各軌道。(2)特例：簡(jiǎn)并軌道上的電子排布處于全充滿、半充滿和全空狀態(tài)時(shí)，具有較低的能量和較高的穩(wěn)定性。舉例：如基態(tài)24Cr的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1,為半充滿狀態(tài)，易錯(cuò)寫為1s22s22p63s23p63d44s2；基態(tài)29Cu的電子排布式為[Ar]3d104s1，易錯(cuò)寫為[Ar]3d94s2。(1)內(nèi)容：在構(gòu)建基態(tài)原子時(shí)，電子將盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道，使整個(gè)原子的能量最低，這就是能量最低原理。(2)說(shuō)明：①基態(tài)原子的能量最低，故基態(tài)原子的電子排布是能量最低的原子軌道組合。②整個(gè)原子的能量由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個(gè)因素共同決定，相鄰能級(jí)能量相差很大時(shí)，電子填入能量低的能級(jí)即可使整個(gè)原子能量最低(如所有主族元素的基態(tài)原子);而當(dāng)相鄰能級(jí)能量相差不太大時(shí)，有1~2個(gè)電子占據(jù)能量稍高的能級(jí)可能反而降低了電子排斥能而使整個(gè)原子能量最低(如所有副族元素的基態(tài)原子)。③基態(tài)原子的核外電子排布遵循泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理?！敬笳锌偨Y(jié)】一、①電子的躍遷是物理變化(未發(fā)生電子轉(zhuǎn)移),而原子得失電子發(fā)生的是化學(xué)變化。②電子可以從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，相反也可以從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)，釋放能量。光（輻射）是電子躍遷釋放能量的重要形式。舉例：焰火、霓虹燈光、激光、熒光、LED燈光等③激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定，易釋放能量變?yōu)榛鶓B(tài)原子。④一般在能量相近的能級(jí)間發(fā)生電子躍遷。如1s22s22p2表示基態(tài)碳原子，1s22s12p3為激發(fā)態(tài)碳原子（電子數(shù)不變）。二1．能層數(shù)＝電子層數(shù)，能級(jí)數(shù)＝能層序數(shù)。即：第一能層(K,1層電子)，只有s能級(jí)；第二能層(L,2層電子)，有s、p兩種能級(jí)，p能級(jí)上有三個(gè)原子軌道px、py、pz，它們具有相同的能量，第三能層(M,3層電子)，有s、p、d三種能級(jí)。(1)不同能層之間，符號(hào)相同的能級(jí)的能量隨著能層數(shù)的遞增而增大。(2)在相同能層各能級(jí)能量由低到高的順序是ns<np<nd<nf。(3)不同能層中同一能級(jí)，能層數(shù)越大，能量越高。例如：1s<2s<3s<4s……2．(1)任一能層的能級(jí)總是從s能級(jí)開始，而且能級(jí)數(shù)等于該能層序數(shù)；(2)以s、p、d、f……排序的各能級(jí)可容納的最多電子數(shù)依次為1、3、5、7……的二倍；(3)構(gòu)造原理中存在著能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象；(4)我們一定要記住前四周期的能級(jí)排布(1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p)。3．每一能層中能級(jí)順序依次為：ns、np、nd、nf……，故每個(gè)能層都有s能級(jí)，第二能層出現(xiàn)p能級(jí)，第三能層才有d能級(jí)，第四能層才有f能級(jí)。三、書寫電子排布圖式的“七”注意(1)一個(gè)方框表示一個(gè)原子軌道，一個(gè)箭頭表示一個(gè)電子。(2)不同能級(jí)中的□要相互分開，同一能級(jí)中的□要相互連接。(3)整個(gè)電子排布圖中各能級(jí)的排列順序要與相應(yīng)的電子排布式一致。(4)當(dāng)□中有2個(gè)電子時(shí)，它們的自旋狀態(tài)必須相反。(5)基態(tài)原子的電子排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特規(guī)則。(6)當(dāng)出現(xiàn)d軌道時(shí)，雖然電子按ns、(n－1)d、np的順序填充，但在書寫時(shí)，仍把(n－1)d放在ns前。如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而失電子時(shí)，卻先失4s軌道上的電子，如Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。(7)要注意比較原子核外電子排布式、簡(jiǎn)化電子排布式、原子外圍電子排布式的區(qū)別與聯(lián)系。如Cu的電子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；簡(jiǎn)化電子排布式：[Ar]3d104s1；外圍價(jià)層電子排布式：3d104s1。四、電子躍遷(1)電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時(shí)，將釋放能量；反之，將吸收能量。光(輻射)是電子釋放能量的重要形式之一。(2)電子的躍遷是物理變化(未發(fā)生電子轉(zhuǎn)移)，而原子得失電子時(shí)發(fā)生的是化學(xué)變化。(3)一般在能量相近的能級(jí)間發(fā)生電子躍遷。五、原子核外電子排布“兩原理，一規(guī)則”的正確理解(1)原子核外電子排布符合能量最低原理、洪特規(guī)則、泡利原理，若違背其一，則電子能量不處于最低狀態(tài)。書寫基態(tài)原子電子排布時(shí)，應(yīng)注意以下易錯(cuò)點(diǎn)：(違反能量最低原理)(違反泡利原理)(違反洪特規(guī)則)(違反洪特規(guī)則)(2)半充滿、全充滿狀態(tài)的原子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定如ns2、np3、np6Cr：3d54s1Mn：3d54s2Cu：3d104s1Zn：3d104s2由于能級(jí)交錯(cuò)，3d軌道的能量比4s軌道的能量高，排電子時(shí)先排4s軌道再排3d軌道，而失電子時(shí)，卻先失4s軌道上的電子。典型例題典型例題【例1】以下能級(jí)符號(hào)不正確的是()A．2d B．3s C．4p D．5f【例2】若以E(nl)表示某能級(jí)的能量，以下各式中正確的是()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)【例3】下列關(guān)于同一原子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的說(shuō)法中，正確的是()A．基態(tài)時(shí)的能量比激發(fā)態(tài)時(shí)高B．激發(fā)態(tài)時(shí)比較穩(wěn)定C．由基態(tài)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)過(guò)程中吸收能量D．電子僅從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生原子光譜【例4】對(duì)充有氖氣的霓虹燈管通電，燈管發(fā)出紅色光。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是()A．電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)以光的形式釋放能量B．電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時(shí)吸收除紅光以外的光線C．氖原子獲得電子后轉(zhuǎn)變成發(fā)出紅光的物質(zhì)D．在電流的作用下，氖原子與構(gòu)成燈管的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)【例5】下列關(guān)于電子云示意圖的敘述正確的是()A．電子云表示電子的運(yùn)動(dòng)軌跡B．黑點(diǎn)的多少表示電子個(gè)數(shù)的多少C．處于1s軌道上的電子在空間出現(xiàn)的概率分布呈球形對(duì)稱，而且電子在原子核附近出現(xiàn)的概率小，離核越遠(yuǎn)電子出現(xiàn)的概率越大D．處在2pz軌道的電子主要在xy平面的上、下方出現(xiàn)【例6】下列說(shuō)法中正確的是()A．p軌道是“8”字形的，所以p電子走“8”字形B．電子層數(shù)為3時(shí)，有3s、3p、3d、3f四個(gè)軌道C．氫原子中只有一個(gè)電子，故氫原子只有一條軌道D．原子軌道與電子云都是用來(lái)形象描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的強(qiáng)化訓(xùn)練強(qiáng)化訓(xùn)練一、單選題1．CO2的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，是一種廉價(jià)易得的基本化工原料，我國(guó)提出力爭(zhēng)在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。碳中和：通過(guò)節(jié)能減排，植樹造林，化工合成等治理CO2的手段，使CO2排放量減少甚至是回收利用，以此達(dá)到CO2“零排放”的目的。在二氧化碳合成甲醇的研究中，催化劑是研究的關(guān)鍵。目前國(guó)內(nèi)外研究主要集中于銅基催化劑，有學(xué)者提出了CO2的轉(zhuǎn)化過(guò)程如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A．基態(tài)銅電子排布：[Ar]3d94s2B．甲酸乙酯是該過(guò)程的催化劑C．步驟④中有化學(xué)鍵的斷裂和形成D．反應(yīng)過(guò)程中，催化劑參與反應(yīng)，降低了反應(yīng)的焓變2．下列描述原子結(jié)構(gòu)的化學(xué)用語(yǔ)正確的是A．碳原子結(jié)構(gòu)示意圖：B．基態(tài)銅原子()的價(jià)層電子排布式：C．氧原子核外能量最高的電子云的形狀：D．碳原子核外電子的軌道表示式：3．下列化學(xué)用語(yǔ)或圖示表達(dá)正確的是A．氯化氫的電子式： B．反—2—丁烯的球棍模型：C．的空間填充模型： D．基態(tài)氮原子的軌道表示式：4．下列各項(xiàng)敘述錯(cuò)誤的是A．如果硫原子的軌道表示式為，則違反了泡利不相容原理B．如果25號(hào)Mn元素的基態(tài)原子電子排布式為，則違反了能量最低原理C．氮原子的軌道表示式為，符合洪特規(guī)則和泡利不相容原理D．泡利不相容原理、洪特規(guī)則、能量最低原理是基態(tài)原子的核外電子排布的原則5．X、Y、Z三種元素的原子，其價(jià)電子排布式分別為ns1、3s23p4和2s22p4，由這三種元素組成的化合物的化學(xué)式不可能是A．X2Y2Z7 B．X2YZ4 C．X2YZ3 D．XYZ36．三甲基鎵[]是應(yīng)用最廣泛的一種金屬有機(jī)化合物，可通過(guò)如下反應(yīng)制備：。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．Al原子的核外電子有7種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài) B．原子的中子數(shù)為14C．的核外三個(gè)電子能層均充滿電子 D．Ga位于周期表中第四周期ⅢA族7．下列化學(xué)用語(yǔ)中正確的是A．次氯酸的電子式：B．的離子結(jié)構(gòu)示意圖：C．基態(tài)Cr的電子排布式：D．的空間填充模型：8．高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型凈水劑，可用于飲用水處理。濕法制高鐵酸鈉的反應(yīng)原理為2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是A．H2O的球棍模型為 B．基態(tài)Fe3+的簡(jiǎn)化電子排布式為[Ar]3d34s2C．NaClO的電子式為 D．37Cl原子結(jié)構(gòu)示意圖為9．鈦合金材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)防、航天、醫(yī)療等領(lǐng)域。已知常溫下鈦()與酸、堿均不反應(yīng)，高溫下能被空氣氧化。由鈦鐵礦(主要成分為)提取金屬鈦的主要流程如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是A．基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為B．可用稀鹽酸或稀氫氧化鈉溶液除去金屬鈦中的少量鎂單質(zhì)C．步驟Ⅱ中焦炭為還原劑，為還原產(chǎn)物D．步驟Ⅲ需在氮?dú)夥諊羞M(jìn)行，防止金屬被空氣氧化10．工業(yè)上通常利用反應(yīng)來(lái)獲得單質(zhì)鋁，該反應(yīng)還需要添加(冰晶石)以降低氧化鋁的熔化溫度。下列表示相關(guān)微粒的化學(xué)用語(yǔ)錯(cuò)誤的是A．質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)相等的氟原子：B．的結(jié)構(gòu)示意圖：C．基態(tài)鈉原子外圍電子排布式：D．基態(tài)氧原子的軌道