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第一课时能层、能级与构造原理 课标要求1了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布。2能用电子排布式表示常见元素(136号)原子核外电子的排布。1一至七能层的符号分别为K、L、M、N、O、P、Q，各能层容纳的最多电子数为2n2。2s、p、d、f能级中最多容纳的电子数分别为2、6、10、14。3能级数等于能层序数，英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数相同。4构造原理是指电子进入能级的排布顺序。即：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p。 1原子的诞生及宇宙中的元素组成2能层与能级(1)能层：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，能层用n表示，n值越大，能量越高。(2)能级根据多电子原子中同一能层电子的能量不同，将它们分成不同能级。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等。能层、能级与其容纳的最多电子数之间的关系能层(n)一二三四五六七符号KLMNOPQ能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s容纳最多电子数226261026101422818322n2由上表可推知：a能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有能级3s、3p、3d。bs、p、d、f各能级可容纳的最多电子数分别为1、3、5、7的2倍。1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2n2C同一能层中的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：选B同一能层中不同能级的能量高低顺序是E(ns)E(np)E(nd)E(nf)，不同能层，能级符号相同，n越大，能量越高，如1s2s3s4s。2下列能级符号表示错误的是()A6sB3dC3f D5p解析：选C任一能层的能级总是从s能级开始，第一能层的能级数等于该能层的序数；第三能层只有3s、3p和3d三个能级，没有3f能级，故C项错误。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下图的排布顺序，其称为构造原理。特别提醒在多电子原子中会发生能级交错现象。2电子排布式(1)将能级上所容纳的电子数标在该能级符号的右上角，并按照能层从左到右的顺序排列的式子，称为电子排布式。(2)实例：如Mg、Sc的电子排布式：Mg：1s22s22p63s2或简化写成Ne3s2；Sc：1s22s22p63s23p63d14s2或简化写成Ar3d14s2。1你能写出氯原子、氯离子的电子排布式、简化电子排布式吗？提示：Cl：1s22s22p63s23p5，Ne3s23p5；Cl：1s22s22p63s23p6，Ne 3s23p6。2你能写出铁原子、铜原子的电子排布式吗？提示：Fe：1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2；Cu：1s22s22p63s23p63d104s1或 Ar3d104s1。1原子的电子排布式(1)简单原子：按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。如14Si：1s22s22p63s23p2。(2)复杂原子：先按构造原理从低到高排列，然后将同能层的能级移到一起。如26Fe：先排列为：1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一能层的能级排到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。(3)特殊原子：当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。如24Cr：2离子的电子排布式(1)判断该原子变成离子时会得到或失去的电子数。(2)原子失去电子时，总是从能量高的能级失去电子，即失去电子的顺序是由外向里。一般来说，主族元素只失去它们的最外层电子，而副族和第族元素可能还会进一步向里失去内层电子。(3)原子得到电子而形成阴离子，则得到的电子填充在最外一个能层的某一个能级上。3简化电子排布式如K：1s22s22p63s23p64s1，其简化电子排布式可表示为Ar4s1，其中Ar代表Ar的核外电子排布式，即1s22s22p63s23p6。1下列各基态原子的电子排布式正确的是()Be：1s22s12p1C：1s22s22p2He：1s12s1Cl：1s22s22p63s23p5ABC D解析：选D应为Be：1s22s2；应为He：1s2。2下列能级按能量由低到高的顺序排列正确的是()A3s3p3d4sB4s4p3d4dC4s3d4p5s D1s2s3s2p解析：选CA项，3d4s；B项，4p3d；D项，3s2p。3写出下列原子的电子排布式：(1)11Na_；(2)16S_；(3)34Se_；(4)19K_；(5)31Ga_；(6)30Zn_。解析：根据构造原理书写原子的电子排布式，注意从3d能级开始出现“能级交错”现象。答案：(1)1s22s22p63s1(2)1s22s22p63s23p4(3)1s22s22p63s23p63d104s24p4(4)1s22s22p63s23p64s1(5)1s22s22p63s23p63d104s24p1(6)1s22s22p63s23p63d104s2三级训练节节过关1宇宙中最多的元素是()AH BOCHe DN解析：选A氢是宇宙中最丰富的元素，约占宇宙原子总数的88.6%，氦约为氢原子数的，它们合起来约占宇宙原子总数的99.7%以上。2下列各能层中包含f能级的是()AN层 BM层CL层 DK层解析：选AN层包含s、p、d、f能级，M层包含s、p、d能级，L层包含s、p能级， K层包含s能级。3下列微粒中，电子排布式为1s22s22p63s23p6的是()ANa BMg2CCl DBr解析：选C该微粒的核外电子数为18，Cl符合。4下列各组多电子原子的能级能量高低比较中，错误的是()A2s2p B2p3pC3s3d D4s3d解析：选D同一能层中能级的能量nsnpndnf，符号相同的能级如2p3p4p；由构造原理知能量4s3d，D项错误。5下列原子的电子排布式正确的是()A9F：1s22s22p6B15P：1s22s22p63s33p2C21Sc：1s22s22p63s23p64s23d1D35Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5解析：选D氟原子2p能级应排5个电子；磷原子的3s能级应排2个电子，3p能级应排3个电子；书写电子排布式时，应将同能层的能级放到一起。6比较下列多电子原子中不同能级能量的高低。(1)1s,3d(2)3s,3d,3p(3)2p,3p,4p解析：(1)相同能层上不同能级能量的大小为nsnpndnf。(2)不同能层上符号相同的能级能量的大小为1s2s3s4s。答案：(1)1s3d(2)3s3p3d(3)2p3p4p7根据构造原理写出下列原子或离子的核外电子排布式。(1)Ti_；(2)Cu2_；(3)Kr_。答案：(1)1s22s22p63s23p63d24s2(2)1s22s22p63s23p63d9(3)1s22s22p63s23p63d104s24p61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、氦等轻核元素是自然界中天然元素之母D宇宙的所有原子中最多的是氢元素的原子解析：选B宇宙诞生于一次大爆炸，爆炸后产生了大量的氢、氦及少量的锂，然后氢、氦等发生原子融合反应合成其他元素，该过程在宇宙中仍在进行，但合成的都是已知元素，且氢元素仍是宇宙中最丰富的元素。2符号为N的能层最多能容纳的电子数为()A18 B32C50 D72解析：选B符号为N的能层是第四能层，即n4，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24232。3表示一个原子在第三能层上有10个电子可以写成()As10 B3d10C3s23p63d2 D3s23p64s2解析：选C题目要求第三能层上有10个电子，而D选项中第三能层上只有8个电子，错误；该元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，C项正确。4下列粒子中，各层电子数均达到2n2的是()ANe、Ar BF、Mg2CAl、O2 DCl、Ar解析：选BA中Ar，C中Al，D中Cl、Ar均不符合题意。5构造原理揭示的电子排布能级顺序，其实质是各能级能量高低，若以E表示某能级的能量，下列能量高低顺序中，正确的是()AE(3s)E(2s)E(1s) BE(3s)E(3p)E(3d)CE(4f)E(4s)E(3d) DE(5s)E(4s)E(4f)解析：选A不同能层中能量：低能层高能层；相同能层不同能级，E(ns)E(nd)E(nf)，不同能层相同能级，E(1s)E(2s)E(3s)E(4s)，不同能层、不同能级，E(ns)E(n2)fE(n1)dE(np)。6下列各原子或离子的电子排布式错误的是()AMg21s22s22p6BF1s22s22p5CCl1s22s22p63s23p5 DAs1s22s22p63s23p63d104s24p3解析：选Cs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、能级开始排列。C项中Cl的电子排布式应为1s22s22p63s23p6。7下列各原子或离子的电子排布式正确的是()AO21s22s22p4 BCaAr3d2CFeAr3d54s3 DK1s22s22p63s23p64s1解析：选DO2的电子排布式为1s22s22p6；Ca的电子排布式为Ar4s2；Fe的电子排布式为Ar3d64s2。8下列关于多电子原子核外电子排布的说法正确的是()A各能层含有的能级数等于能层序数减1B各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束C各能层所含有的电子数一定是偶数D各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7解析：选D各能层中所含有的能级数等于其能层序数，A项错误；当为第一能层时，只含s能级，第二能层只含s、p能级，B项错误；每个能层最多能填充该能层序数平方的2倍个电子，即最多是偶数，但不一定含有这些电子，如H原子的K层只有1个电子。9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：同一能层的能级能量高低顺序为nsnpndnf；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)10根据构造原理写出下列原子或离子的核外电子排布式。(1)O_；(2)Ca_；(3)S2_；(4)Al3_。解析：O原子有8个电子，按1s、2s、2p顺序填充电子：1s22s22p4；Ca原子有20个电子，由于4s3d解析：选BA项，每一能层最多可容纳的电子数为2n2，错误；C项，只要是s能级，不论哪一能层，所容纳的电子数都为2，错误；D项，由构造原理知能级能量3d4s，错误。2某元素原子的核外有三个能层，最外能层有4个电子，该原子核内的质子数为()A14 B15C16 D17解析：选A原子核外共有三个能层，最内层只有1s能级，可容纳2个电子；第二层有2s、2p两个能级，可容纳12328个电子；最外层有4个电子，所以该原子核外有14个电子，又因在原子中核外电子数等于核内质子数，则核内质子数为14。3核外电子排布中，能级会发生交错现象。以下表示的各能级能量大小关系，不符合客观事实的是()A3f3d3p3s B6s5p4d3dC5f4d3p2s D7d6d5d4d解析：选A在第三能层中没有f能级，故A项不符合客观事实。4下列各原子或离子的电子排布式正确的是()AAl1s22s22p63s13p2BO1s22s22p4CNa1s22s23p6DSi1s22s22p53s23p3解析：选BA、C、D违反构造原理，正确写法应为Al：1s22s22p63s23p1、Na：1s22s22p6、Si：1s22s22p63s23p2。5下列表示式中错误的是()Na的电子式：Na的结构示意图：Na的电子排布式：1s22s22p63s1Na的简化电子排布式：Na3s1A BC D解析：选D金属阳离子的电子式即为其离子符号，故Na的电子式应为Na；简化电子排布式的“”中应为该元素上一周期的稀有气体元素，故为Ne3s1。6主族元素的原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子，下列各原子或离子的电子排布式错误的是()ACa2：1s22s22p63s23p6 BF：1s22s22p6CS：1s22s22p63s1 DAr：1s22s22p63s23p6解析：选CS原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，C选项错误。7某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，下列说法中不正确的是()A该元素原子中共有25个电子B该元素原子核外有4个能层C该元素原子最外层共有2个电子D该元素原子M能层共有8个电子解析：选D从电子排布式看，该原子最高能级为4s能级，故有4个能层，最外层有2个电子，B、C正确；各能级的电子数之和为25，A正确；M层电子排布为3s23p63d5，故该层电子数为13，D项错误。8构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低。若以E表示某能级的能量，以下各式中能量高低顺序正确的是()AE(5s)E(4f)E(4s)E(3d)BE(3d)E(4s)E(3p)E(3s)CE(4s)E(3s)E(2s)E(4s)E(4f)E(3d)解析：选B根据构造原理，各能级能量由低到高的顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p所以A项和D项的正确顺序为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，即E(4s)E(3s)E(2s)E(1s)，C项错误。9(1)某元素的原子序数为33，则：此元素原子的电子总数是_；有_个能层，_个能级；它的电子排布式为_。(2)写出Si、Ca2、Cl的电子排布式：Si：_；Ca2：_；Cl：_。解析：核电荷数原子序数核外电子数，故此原子的核外电子数为33；依据构造原理，能量高低顺序为4s3d4p，则此元素的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。答案：(1)33481s22s22p63s23p63d104s24p3(2)1s22s22p63s23p21s22s22p63s23p61s22s22p63s23p610有几种元素的粒子核外电子排布式均为1s22s22p63s23p6，其中：(1)某电中性粒子，一般不和其他元素的原子反应，这种粒子的符号是_。(2)某粒子的盐溶液，能使溴水褪色，并出现浑浊，这种粒子的符号是_。(3)某粒子氧化性很弱，但得到电子后还原性很强，且这种原子最外层只有一个电子，这种粒子的符号是_。(4)某粒子还原性虽弱，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，这种粒子的符号是_。解析：符合上述核外电子排布式的电中性粒子，很难发生化学反应的应为稀有气体Ar；使溴水褪色，应为还原性较强的S2，发生如下反应：S2Br2=S2Br；氧化性很弱，得电子后还原性很强，应为K；得一个电子即达稳定结构的粒子应为Cl。答案：(1)Ar(2)S2(3)K(4)Cl
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