20-21版：1.1.1 原子的诞生、能层与能级、构造原理（步步高）

第一节 原子结构
第1课时 原子的诞生、能层与能级、构造原理
[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：通过认识原子结构与核外电子的排布，理解能层与能级的关系，理解核外电子的排布规律。

2.证据推理与模型认知：结合构造原理形成核外电子排布式书写的思维模型，并能根据思维模型熟练书写1～36号元素的电子排布式。

3.科学态度与社会责任：通过对原子模型演变过程的学习，使学生了解假说、模型等科学研究方法和过程，培养他们的科学态度和社会责任感。

一、开天辟地——原子的诞生
1．原子的诞生 (1)原子的诞生
(2)人类对原子结构认识的演变
2．宇宙中的元素 宇宙的组成元素及含量
宇宙⎩⎪⎨⎪⎧
⎭
⎪⎬⎪⎫
氢约为宇宙原子总数的88.6%氦约为氢原子数的1
8 二者约占宇宙原子总数的99.7%以上 其他90多种天然元素的原子总数加起来不足1%
(1)我们存在的宇宙诞生于一次大爆炸( )
(2)宇宙大爆炸诞生了少量的氢，大量的氦以及微量的锂( )
(3)恒星正在不断的合成自然界中没有的新元素( ) (4)地球上的元素绝大多数是非金属，金属仅22种( ) (5)氢、氦等轻核元素是宇宙中天然元素之母( ) 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√
1．宇宙中最丰富的元素是什么？约占宇宙原子总数的比例是多少？ 提示 氢。

88.6%。

2．氦约为氢原子数的多少？ 提示 约为氢原子数的1
8。

3．地球上的元素以金属还是非金属为主？目前非金属有多少种？ 提示 地球上的元素以金属为主。

目前非金属仅有22种。

二、能层与能级
1．能层
(1)含义：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)。

(2)符号：能层序数一、二、三、四、五、六、七……分别用K 、L 、M 、N 、O 、P 、Q ……表示。

(3)能量关系：由K 能层→Q 能层，电子能量逐渐增大。

2．能级
(1)含义：根据多电子原子的同一能层的电子的能量也可能不同，将它们分为不同能级。

(2)表示方法：分别用相应能层的序数和字母s 、p 、d 、f 等表示，如n 能层的能级按能量由低到高的排列顺序为n s 、n p 、n d 、n f 等。

3．能层、能级与最多容纳的电子数 能层(n ) 一 二 三 四 五 六 七 …… 符号 K
L
M
N
O
P
Q
……
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s …… …… …… …… 最多电子数 2 2 6
2
6 10
2
6 10
14
2
...... ...... ...... (2)
8 18
32 ……
…… ……
2n 2
由上表可知：
(1)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。

(2)s 、p 、d 、f 各能级可容纳的电子数分别为1、3、5、7的2倍。

(3)原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数是2n 2(n 为能层的序数)。

(1)能层就是电子层()
(2)不同能层，s能级能量相同()
(3)s能级的能量一定比p能级的低()
(4)高能层的所有能级能量都比低能层的能级能量高()
(5)各能层的能级数等于其所处能层序数()
(6)任一能层的s能级最多容纳的电子数均为2()
(7)3p3表示3p能级只能填充3个电子()
(8)各能级最多可容纳的电子数按s、p、d、f……的顺序依次为1、3、5、7……的2倍() 答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√(6)√(7)×(8)√
1．下列各能层中不包含p能级的是()
A．N B．M C．L D．K
答案 D
解析N能层是第四能层，含有4个能级，分别是4s、4p、4d、4f能级，故A不选；M能层是第三能层，含有3个能级，分别是3s、3p、3d能级，故B不选；L能层是第二能层，含有2个能级，2s、2p能级，故C不选；K能层是第一能层，只有1个能级，1s能级，不包含p能级，故D选。

2．原子核外P 能层和p 能级可容纳的最多电子数分别为()
A．32 和2 B．50 和6 C．72 和6 D．86 和10
答案 C
解析P能层为原子核外第六能层，可容纳的最多电子数为2×62＝72；p能级有3个轨道，最多可容纳6个电子，故选C。

能层中各能级的能量关系
(1)不同能层中同一能级，能层序数越大，能级能量越高。

例如：1s<2s<3s<4s……
(2)在相同能层各能级能量由低到高的顺序是n s<n p<n d<n f。

三、构造原理与电子排布式
1．构造原理
(1)含义
随着原子核电荷数的递增，绝大多数元素的原子核外电子将遵循以下顺序填充到各能级中：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s……这个排列顺序被称为构造原理。

(2)示意图
(3)对构造原理示意图的理解
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。

能级交错指电子层数较大的某些能级的能量反而低于电子层数较小的某些能级的能量的现象，如4s＜3d、6s＜4f＜5d，一般规律为n s＜(n－2)f＜(n－1)d＜n p。

2．电子排布式
(1)概念：将能级上所排布的电子数标注在该能级符号右上角，并按照能层从左到右的顺序排列的式子。

(2)表示方法
例如：8O：1s22s22p4。

(1)电子按照构造原理排布，整个原子的能量处于最低状态，原子相对较稳定()
(2)电子总是先填满低能层再填高能层()
(3)某基态原子部分核外电子的排布为3s24s2()
(4)Ca的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，可简化为[Ar]4s2()
(5)所有基态原子的核外电子排布均符合构造原理()
(6)电子填入能级的顺序遵循构造原理，而电子排布式的书写则按能层、能级递增的顺序() 答案(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√
1．已知氮原子的电子排布式为，①②③表示的含义分别是什么？
提示①—能层、②—能级、③—能级上的电子数。

2．写出下列原子或离子的电子排布式：
(1)17Cl：1s22s22p63s23p5；可简写为[Ne]3s23p5；
(2)19K：1s22s22p63s23p64s1；可简写为[Ar]4s1；
(3)S2－：1s22s22p63s23p6；可简写为[Ne]3s23p6；
(4)21Sc：1s22s22p63s23p63d14s2；可简写为[Ar]3d14s2。

电子排布式的书写方法
(1)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。

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元素结构的部分，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。

(2)复杂原子的电子排布式
先按能量最低原理从低到高排列→26Fe：1s22s22p63s23p64s23d6
↓
将同一能层的按s、p、d……顺序排在一起→26Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
(3)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多少个电子。

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内。

一般，主族元素只失去它们的最外层电子，而副族和第Ⅷ族元素可能还会进一步向内失去内层电子。

1．在物质结构研究的历史上，首先提出原子内有原子核的科学家是()
考点原子的诞生
题点原子模型的演变
答案 C
解析汤姆生最早提出了电子学说，道尔顿最早提出了原子学说，卢瑟福最早提出了原子核式结构模型，即原子内有原子核，玻尔最早提出了原子的行星模型。

2．(2020·南京月考)下列能级符号正确的是()
A．6s B．2d C．1d D．3f
考点能层与能级
题点能层、能级的表示方法
答案 A
解析能级数等于该能层序数：第一能层只有1个能级(1s)，第二能层有2个能级(2s、2p)，第三能层有3个能级(3s、3p、3d)，依次类推。

3．(2019·济南高二月考)符号为M的能层所含的能级有()
A．2种B．3种
C．8种D．18种
考点能层与能级
题点能层与能级的关系
答案 B
解析M能层包含的能级为3s、3p、3d，共3种。

4．下列能级符号表示错误的是()
A．2p B．3f C．4s D．5d
考点能层与能级
题点能层、能级的表示方法
答案 B
解析每一能层的能级数与能层序数相等，且具有的能级依次为s、p、d、f……，M能层只有3s、3p、3d能级，没有3f能级。

5．比较下列能级的能量高低。

(1)2s________3s；(2)2s________3d；
(3)3p________3s；(4)4f________5f。

考点能层与能级
题点不同能层上能级的能量比较
答案(1)<(2)<(3)＞(4)<
解析根据构造原理，各能级的能量由低到高的顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s、5f、6d、7p……。

6．请根据构造原理，写出下列原子的电子排布式：
(1)16S________________________________________________________________________。

(2)10Ne________________________________________________________________________。

(3)20Ca________________________________________________________________________。

(4)26Fe________________________________________________________________________。

(5)29Cu________________________________________________________________________。

(6)11Na________________________________________________________________________。

考点构造原理与核外电子排布式
题点核外电子排布式的书写与判断
答案(1)1s22s22p63s23p4(或[Ne]3s23p4)
(2)1s22s22p6
(3)1s22s22p63s23p64s2(或[Ar]4s2)
(4)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
(5)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
(6)1s22s22p63s1(或[Ne]3s1)
解析根据原子核外电子的排布规律和构造原理书写原子的电子排布式，应注意从3d能级开始出现“能级交错”现象。