高中化学《能层与能级 构造原理》导学案+课后练习

第一节原子结构第1课时能层与能级构造原理[明确学习目标] 1.了解原子的诞生及人类认识原子结构的演变过程。

2.了解构造原理，知道原子核外电子的能级分布。

3.能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。

学生自主学习一、原子的诞生、能层与能级1．原子的诞生(1)(2)宇宙中元素的组成及含量(3)地球的组成元素2．能层与能级(1)能层：根据多电子原子的核外电子的□05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①根据多电子原子中同一能层电子的□06能量也可能不同，将它们分成不同能级。

②能级用相应能层的序数和字母s、p、d、f等组合在一起来表示，如n能层的能级按能量由低到高的顺序排列为n s、n p、n d、n f等。

③能层、能级与其容纳的最多电子数之间的关系二、构造原理与电子排布式1．构造原理随着原子□01核电荷数的递增，绝大多数元素的原子□02核外电子排布遵循下列顺序：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□03右上角，并按照□04能层从左到右的顺序排列的式子，称为电子排布式。

如：(2)实例：Mg、Cl、Ca的电子排布式：Mg：1s22s22p63s2Cl：1s22s22p63s23p5Ca：1s22s22p63s23p64s21．是否每个能层都有s能级？请具体说明。

提示：是。

任一能层的能级总是从s能级开始，如K层只有s能级，L层有s和p两个能级，M层有s、p、d三个能级，以此类推，因此每个能层都有s能级。

2．能层所包含的能级数与该能层的序数有关系吗？举例说明。

提示：有，是相等关系。

如：M能层的能级数为3，分别是3s、3p、3d。

3．能层越大，能级的能量越高吗？提示：不是。

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(n s)<E(n p)<E(n d)<E(n f)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。

课堂互动探究一、能层与能级的有关规律(1)每一能层最多可容纳的电子数为2n2(n为能层序数)。

例如：K层最多容纳2个电子；L层最多容纳8个电子；M层最多容纳18个电子；N层最多容纳32个电子……(2)在每一个能层中，能级符号的顺序是n s、n p、n d、n f……(n为能层序数)。

(3)任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数，即第一(K)能层只有1个能级，第二(L)能层有2个能级，第三(M)能层有3个能级，以此类推。

(4)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2倍。

(5)英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数相同。

例如，1s、2s、3s、4s……能级最多都只能容纳2个电子。

[即时练]1．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、氦等轻核元素是宇宙中天然元素之母D．宇宙的所有原子中，最多的是氢元素的原子答案 B解析根据现代大爆炸宇宙学理论，自然界中的元素在大爆炸中已经全部生成，但恒星间仍然存在着不同元素间的转化(核裂变和核聚变)，这一过程中没有新元素(未被发现的元素)生成。

2．已知n表示能层序数，下列说法正确的是()A．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－1D．各能层含有的电子数为2n2答案 A解析按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2倍，A正确；任一能层的能级总是从s能级开始，且能级数等于该能层序数，B、C错误；每个能层可容纳的最多电子数为2n2，但不是一定含有2n2个电子，D错误。

二、构造原理与电子排布式1．基态原子电子排布式的书写方法构造原理是书写基态原子电子排布式的依据。

第一步：按照构造原理写出电子填入能级的顺序：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s……第二步：根据各能级容纳的电子数填充电子。

第三步：去掉空能级，并按照能层顺序排列即可得到电子排布式。

2．依据构造原理：能级的能量顺序为n p<(n＋1)s<n d、n d<(n＋1)p<(n＋2)s<n f。

那么，电子在排满n p能级后接着进入的是(n＋1)s能级而不是n d能级，当n d能级上有电子时，(n＋1)s能级上已填有电子，n能层已不是最外层而是次外层了，所以原子核外最外层电子不超过8个。

例如，钾(19K)的各层电子数是2、8、8、1而不是2、8、9。

同样，当电子排满n d能级后接着进入的是(n＋1)p能级而不是n f能级，当n f能级上有电子时，(n＋2)s能级上已填有电子，即n能层已不是次外层而是倒数第三层了，所以次外层电子不超过18个。

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Ⅷ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。

4．简化电子排布式如K：1s22s22p63s23p64s1，其简化电子排布式可表示为[Ar]4s1，其中[Ar]代表Ar的核外电子排布式，即1s22s22p63s23p6。

[即时练]3．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(n l)表示某能级的能量，以下各式中正确的是()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)答案 B解析根据构造原理，各能级能量由低到高的顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s……，A项和D项正确顺序为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，C项的正确顺序为E(4s)>E(3s)>E(2s)>E(1s)。

4．下列有关构造原理的说法错误的是()A．原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3dB．某基态原子部分核外电子的排布为3d64s2C．所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理D．构造原理中的电子排布能级顺序，实质是各能级能量由低到高的顺序答案 C解析根据构造原理示意图判断，A项和B项正确；绝大多数基态原子的核外电子排布都遵循构造原理，但也有少数例外，如Cu和Ag，故C项错误。

构造原理中电子填入能级的顺序即各能级能量由低到高的顺序，故D项正确。

本课归纳总结学习效果检测1．下列说法正确的是()A．氢是宇宙中最丰富的元素，约占宇宙中原子总数的99.7%B．核外电子是分层排布的，各能层与能级的能量不相同C．p能级一般容纳6个电子，最多时可容纳12个D．1s、2s、3s、4s、5s、6s、7s因均为s能级，故能量相同答案 B解析氢是宇宙中最丰富的元素，约占宇宙中原子总数的88.6%，氢、氦两元素合起来约占宇宙中原子总数的99.7%，A错误；p能级最多容纳6个电子，C 错误；虽然1s、2s、3s、4s、5s、6s、7s均为s能级，但由于能层不同，故能量不相同，D错误。

2．某元素的原子序数为33，则该元素的基态原子中能量最高的电子应排布在()A．3s能级B．4p能级C．4s能级D．3p能级答案 B解析原子序数为33的元素是As，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。

3．元素A的阳离子A3＋的最外层电子排布式为3d5。

那么元素A的基态原子的核外电子排布式为()A．1s22s22p63s23p63d8B．1s22s22p63s23p63d64s2C．1s22s22p63s23p64s13d7D．1s22s22p63s23p64s24p6答案 B解析根据元素A的阳离子A3＋的最外层电子排布式为3d5可知A为Fe，故其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，B正确。

4．质子数小于18的两种元素A和B，A原子的最外层电子数为a，次外层的电子数为b；B原子的M层电子数为(a－b)，L层的电子数为(a＋b)，请回答：(1)A元素的名称是________，B元素的元素符号是________。

(2)A离子的核外电子排布式是____________，B原子的核外电子排布式是________________。

答案(1)氧Si(2)1s22s22p61s22s22p63s23p2解析由B原子的M层有电子，知其L层电子必为充满，即a＋b＝8，而A 原子次外层的电子数为b，则b只能等于2，是K层，则a等于6，故A为氧，B 为硅，接下来还要注意填写名称和符号、离子和原子的核外电子排布式的区别。

课时作业A篇知识对点训练知识点一原子的诞生、能层与能级1．下列各能层不包含d能级的是()A．O能层B．P能层C．M能层D．K能层答案 D解析多电子原子中，同一能层的电子可分为不同的能级，K层只有s能级，L层有s、p能级，从M层开始出现d能级。

D项符合题意。

2．以下能级符号正确的是()A．6s B．2d C．1d D．3f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和2p)，第三能层有3个能级(3s、3p、3d)，以此类推。

3．符号为N的能层最多能容纳的电子数为()A．18 B．32 C．50 D．72答案 B解析符号为N的能层是第四能层，每一能层最多所能容纳的电子数为2n2，故N层最多能容纳的电子数为2×42＝32。

4．下列能级中最多能容纳电子数为10的是()A．s能级B．p能级C．d能级D．f能级答案 C解析以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2倍。

故最多能容纳电子数为10的能级是d能级。

5．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()A．14 B．15 C．16 D．17答案 A解析原子核外共有三个电子层，第一层只有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。