能层与能级 构造原理

2.(2015·厦门高二检测)下列说法正确的是 A.s能级的能量总小于p能级的能量
(
)
B.2s的电子云半径比1s电子云半径大,说明2s的电子云比1s的多 C.当电子排布在同一能级的不同轨道时,电子总是先占满一个轨道(1 个原子轨道最多只能容纳两个电子,且自旋状态相反),然后再占据其 他原子轨道 D.nf能级中最多可容纳14个电子
3.能层、能级中所容纳的电子数:
能 层
K 2s __
2
L 2p __
6 8 __
M 3s __Biblioteka Baidu
2
N 3d __ 4s __ 4p __
10 2 __
O 4d __ 4f __
5s 2 __ 5p 6 __ „„ „ „
„„
„„ „„ „„
能 1s __ 级
3p __
6 18 ___
最 多 电 子 数
【解析】选A。每个能层最多容纳的电子数为 2n2个,也可以不排满,A 正确;并不是所有的能层中都有p、d、f能级,如K层只有一个s能级,L 层有s和p两个能级;M层有s、p、d三个能级,B错误;任一能层中,能级 个数等于能层序数,C错误;每个能层最多容纳电子数为2n2,但不是一 定含有2n2个电子,D错误。
【归纳总结】 能层与能级中的“三个”数量关系 (1)能层序数=能层中的能级个数。 (2)能级最多容纳的电子数=能级中轨道数目的2倍。以s、p、d、f排 序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7的二倍,即2、6、 10、14。 (3)能层中最多容纳的电子数=2n2(n代表能层序数)。
过关小练·即时应用
第一章 原子结构与性质 第一节 原子结构 第1课时 能层与能级 构造原理
探究1
能层与能级的组成的能量关系 研读教材·自主认知
一、开天辟地——原子的诞生 1.原子的诞生:
氢 氦 锂
融合
2.宇宙的组成及各元素的含量:
88.6% 1/8
1%
二、能层和能级
1.能层:
能量 差异,将核外电子 (1)意义:根据多电子原子的核外电子的_____
【补偿训练】(2015·青岛高二检测)第4能层所含有的原子轨道种类数、
原子轨道数目和最多容纳电子数分别为 ( )
A.3、9、18
C.5、16、32
B.4、12、24
D.4、16、32
【解析】选D。第四能层含s、p、d、f四种原子轨道,原子轨道数为
1+3+5+7=16,每一个轨道最多容纳2个电子且自旋状态相反,即最多共
1s22s22p63s23p63d14s2 或简化写成__________ [Ar]3d14s2 。 Sc:___________________,
合作探究·核心归纳
1.根据构造原理示意图回答下列问题:
(1)不同能层中同一能级的能量如何比较? 提示:不同能层中同一能级,能层序数越大能量越高。 例如:1s<2s<3s……,2p<3p<4p……。 (2)同一能层中,各能级之间的能量大小关系怎样? 提示:同一能层中,各能级之间的能量大小关系是s<p<d<f„„。例如: 第四能层中4s<4p<4d<4f。
2.电子排布式: (1)思考:21号元素钪的核外电子填充顺序和其电子排布式的书写 顺序是否一致? 提示:不一致。电子进入能级的顺序是优先进入能量低的能级,后 进入能量高的能级。由于4s和3d轨道有能级交错现象,所以21号元 素钪的核外电子填充顺序为1s22s22p63s23p64s23d1。电子排布式的 书写是按照能层序数的高低顺序排列的,所以钪的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d14s2。
【补偿训练】某元素原子的核外有三个能层,最外能层有2个s和2个p 电子,该原子核内的质子数为 A.14 B.15 ( ) C.16 D.17
【解析】选A。原子核外共有三个电子层,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1×2+3×2=8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,故选A。
【互动探究】(1)各能层上s能级能量相同吗? 提示:由于不同能层的能量不同,因此对于不同的能层来说,能级相同, 能层越大,能量越高,如E(1s)<E(2s)<E(3s)<E(4s)„„ (2)各能层所含有的原子轨道有几个?
提示:一个原子轨道最多容纳两个电子,各能层所含有的电子数最多为
2n2个,因此,各能层所含有的原子轨道数有n2个。
容纳电子数为16×2=32个。
探究2
构造原理与电子排布式 研读教材·自主认知
1.构造原理: (1)含义:在多电子原子中,电子在能级上的排列顺序是电子先排在能 较低 的能级上,然后依次排在能量_____ 较高 的能级上。 量_____
(2)构造原理示意图。
能层
能级
2.电子排布式:
能级 上所容纳的电子数标在该能级符号_______, 右上角 并按 (1)概念:将_____
分成不同的能层。
(2)符号:第一、二、三、四、五、六、七能层分别用字母 K、L、M、N、O、P、Q 表示。 ____________________
2.能级:
能量 的不同,将它们分成 (1)意义:根据多电子原子中同一能层电子_____
不同的能级。
(2)符号:在每一能层中,能级符号顺序是ns、np、nd、nf„„,其中n 能层 。 代表_____
【拓展延伸】原子核外电子排布构造原理简易图 构造原理中的排布顺序,其实质是各能级的能量高低顺序,有如下关 系:ns<(n-2)f<(n-1)d<np(n表示能层序数)。因此有: ns (n-2)f (n-1)d np 7s 5f 6d 7p 6s 4f 5d 6p 5s 4d 5p 4s 3d 4p 3s 3p 2s 2p 1s 自下而上、自左往右,依次填充。
2.(2015·泰安高二检测)某元素的M层有4个p电子,下列叙述错误的是 ( ) B.该元素是硫元素 D.原子最外层电子数为4
A.N层不含电子 C.L层一定有8个电子
【解析】选D。依题意可知,该元素原子K、L、M能层容纳的电子数分 别为2、8、6,N层不含电子,故该元素是硫元素。D的叙述是错误的,该 元素的原子最外层电子数应为6。
1.(2015·临沂高二检测)下列有关能层、能级的认识正确的是(题中n
表示能层序数)
(
)
A.各能级的电子数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7的二倍 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
【解题指南】解答本题时要注意以下两点: (1)任一能层中,能级个数=能层序数,并不是所有能层中都有p、d、f 能级。 (2)每个原子轨道最多容纳2个电子。
(2)电子排布式可以简化,如可以把钠的电子排布式写成[Ne]3s1。试 问:上式方括号里的符号的意义是什么?你能仿照钠原子的简化电子排 布式写出第8号元素氧、第14号元素硅和第26号元素铁的简化电子排 布式吗? 提示:符号[Ne]表示Na的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子 排布相同。O:[He]2s22p4,Si:[Ne]3s23p2,Fe:[Ne]3s23p63d64s2或 [Ar]3d64s2。
2 2 __
6 10 __ __ 14 __ 32 ___
合作探究·核心归纳 能层、能级: 根据所学知识回答下列问题:
(1)每个能层中都含有相同的能级吗?
提示:每个能层中所含的能级是不同的,每个能层中所含有的能级数等
于其能层序数,即K层只有一个能级即为1s,L层只能有2个能级,分别为
2s,2p,依次类推分别为ns、np、nd„„。
照能层从左到右的顺序排列的式子。 (2)表示方法。
电子数
能级
(3)实例。 请写出Mg、Cl、Sc的电子排布式: 1s22s22p63s2 或简化写成_______; [Ne]3s2 Mg:___________, 1s22s22p63s23p5 或简化写成__________; [Ne]3s23p5 Cl:______________,
(2)从第几能层开始出现d能级?
提示:从第三能层开始出现d能级,即M层以后开始有d能级,分别为3d、
4d„„。
(3)每一能层最多容纳的电子个数是多少?
提示:每一能层最多容纳的电子个数是2n2个(n代表能层序数)。
(4)不同能层中的相同类型的能级中所容纳的电子数有什么规律? 提示:不同能层中的相同类型的能级中所容纳的电子数是相等的,s、p、 d、f„„能级容纳的电子数依次为1、3、5、7„„的二倍,即2、6、 10、14„„个。
【过关小练·即时应用】 1.(2015·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:1s22s22p63s23p64s1
B.F:1s22s22p5
C.S2-:1s22s22p63s23p4
D.Ar:1s22s22p63s23p6
【解题指南】解答本题时应注意以下两点: (1)充分理解构造原理在电子中的排布顺序。 (2)注意电子排布顺序中的能级交错现象。 【解析】选C。根据构造原理中的能级排布顺序可以得出在排满 3p能级后排布的是4s能级,因此A选项正确。S2-是硫原子得到2个 电子后形成的阴离子,其原子核外有18个电子,其电子排布式为 1s22s22p63s23p6。
(3)能层和能级都相同的各原子轨道的能量相等吗?
提示:相等,例如:2px=2py=2pz。
(4)不同能层中的不同能级能量高低的顺序如何?
提示:ns<(n-2)f<(n-1)d<np。
(5)“能层越大,能级的能量越高。”对吗? 提示:从构造原理示意图中可以看出能级的能量高低除了符合 E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)和E(1s)<E(2s)<E(3s)<E(4s)等规律之外, 还存在一些不同能层的能级的交错现象。例如,E(3d)>E(4s)、 E(4d)>E(5s)、E(5d)>E(6s)、E(6d)>E(7s)、E(4f)>E(5p)、 E(4f)>E(6s)等。
【解析】选D。同一能层中,s能级的能量小于p能级的能量,不同能层 就有可能s能级(较高能层)的能量高于p能级(较低能层)的能量,A错 误;2s的电子云半径比1s电子云半径大,说明2s的电子在离原子核较远 的区域出现的概率比1s的电子大,B错误;当电子排布在同一能级的不 同轨道时,电子总是先占据不同的原子轨道而且自旋状态相同 ,C错 误;nf能级有7个原子轨道,每一个原子轨道最多容纳两个电子 ,D正确。