1.1原子结构
第一部分 材料结构的基本知识
第一部分材料引言材料的结构分四个层次：原子结构、原子结合键、材料中原子的排列、晶体材料的显微组织。
1.1 原子结构(atomic structure)◆物质的组成：物质是由无数微粒（分子、原子、离子）按一定方式聚集而成的集合体。
◆原子结构：原子是由原子核(由带正电荷的质子和呈电中性的中子组成)和核外电子(带负电荷)构成。
一、原子的电子排列原子是由原子核及其核外电子构成的，电子绕着原子核在一定的轨道上旋转。
电子运动的轨道由四个量子数(quantum number)决定的：主量子数n（电子层）、轨道量子数l（电子亚壳层）、磁量子数m（轨道数）、自旋角动量量子数ms（自旋方向）。
核外电子的分布与四个量子数有关，且服从两个基本原理：(1)Pauli不相容原理(Pauli principle) ：一个原子中不可能存在四个量子数完全相同的两个电子。
(1)能量最低原理：电子总是优先占据能量低的轨道，使系统处于最低能量状态。
二、元素周期表及性能的周期性变化1.2 原子间的结合键(binding bond)按结合力大小分为一次键和二次键两类。
一次键（化学键或主价键）：金属键、离子键、共价键二次键（物理键或次价键）：范德华键、氢键一、一次键（化学键、主价键）1.金属键(metallic bond)特点：电子共有化,没有方向性和饱和性。
特性：(1)良好的导电、导热性；(1)正的电阻温度系数；(3)不透明，具有金属光泽；(4)具有较高的强度和良好的塑性；(5)金属之间的溶解性(固溶能力)。
2.离子键(ionic bond)特点：结合力较强；硬度、熔点高；绝缘；有饱和性而没有方向性。
3.共价键(covalent bond)特点：(1)结合极为牢固(1)有明显的方向性、饱和性(3)结构稳定(4)熔点高(5)硬而脆二、二次键（物理键、次价键）靠原子之间的偶极吸引力结合而成1.范德华键特点：(1)没有方向性、饱和性(1)键力低于一次键。
重原子 密度
重原子密度重原子密度是指物质中重原子的数量和密度。
重原子是相对于氢原子而言，具有较大的原子质量的元素，如铅、铀、钍等。
重原子密度在核能工业、辐射防护等领域具有重要意义。
一、什么是重原子1.1 原子结构原子由电子、质子和中子组成。
电子带负电荷，质子带正电荷，中子不带电荷。
电荷相等的情况下，质量越大的粒子半径越小。
1.2 原子序数元素的原子序数指元素中原子核中质子的数量。
例如，氢元素的原子序数为1，氧元素的原子序数为8。
1.3 重原子相对于氢来说，含有更多中性粒子（中性粒rons）（即中性粒rons）和更少电荷（即质protons）的元素被称为“重元素”。
铅、铀、钍等都是典型的重元素。
二、什么是密度2.1 密度概念密度是物体单位体积内所含物质的量。
在国际单位制（SI）中，密度用千克每立方米（kg/m³）表示。
2.2 密度计算公式密度=质量/体积三、重原子密度的意义3.1 核能工业重原子是核反应堆中的主要燃料。
铀、钚等重元素在核反应堆中进行裂变反应，产生大量的热能，驱动发电机发电。
3.2 辐射防护重原子对辐射具有很强的吸收作用。
因此，在放射性物质处理中，需要采用重元素材料进行屏蔽和吸收，以保护人员和环境免受辐射危害。
四、如何提高重原子密度4.1 合成新材料科学家们正在研究制造新型材料，以提高重原子密度。
例如，钨合金可以用于制造核反应堆中的燃料元件。
4.2 改进工艺技术改进工艺技术可以提高重原子密度。
例如，在铀浓缩过程中使用离心分离技术可以使铀浓缩倍数更高，从而提高铀的密度。
4.3 应用新技术利用新技术可以制造出更加致密的材料。
例如，利用纳米技术可以制造出粒径更小的铀粉末，从而提高铀的密度。
五、重原子密度的应用5.1 核能工业重原子密度在核能工业中具有重要意义。
铀、钚等重元素是核反应堆中的主要燃料，其密度越高，反应效率越高，发电功率也就越大。
5.2 辐射防护重原子对辐射具有很强的吸收作用。
因此，在放射性物质处理中，需要采用重元素材料进行屏蔽和吸收，以保护人员和环境免受辐射危害。
人教版高中化学选修三1.1《原子结构》课件 (共106张PPT)
电子排布式
电子排布图
小结：
方法导引
解答基态原子电子排布问题的一般思路：
能量最低原则
确定原子序数 泡利不相容原理 洪特规则
能级排布
电子排布
巩固练习
1、某元素原子序数为24，试问：
(1)该元素电子排布式： 1s2 2s22p6 3s23p63d5 4s1
(2)它有 4 个能层； 7 个能级；占有 15 个原子轨道。 (3)此元素有 6 个未成对电子；它的价电子 数是 6 。
洪特规则
对于基态原子，电子在能量相同 的轨道上排布时，将尽可能分占不同 的轨道并且自旋方向相同。
C ：1s2 2s22p2
√
科学研究
C
N
O
1.每个原子轨道上最多能容纳____ 2 个电子， 且自旋方向_______ 不同 ——泡利原理 2.当电子排在同一能级时有什么规律？ 当电子排布在同一能级的不同轨道时， 首先单独占一个轨道，而且自旋 总是___________________ 相同 ——洪特规则 方向______
铁Fe： 1s22s22p63s23p63d64s2 钴Co：
；
； ； ；
1s22s22p63s23p63d74s2
镍Ni： 1s22s22p63s23p63d84s2
练习：请写出第四周期21—36号元素原子 的基态电子排布式。
铜Cu：1s22s22p63s23p63d104s1 锌Zn：1s22s22p63s23p63d104s2 ； ；
钠 Na
铝 Al
原子结构示意图
电子排布式
Li: 1s22s1
练一练
请写出4~10号元素原子的电子排布式。
4
铍Be
1s2 2s2
第一章原子的结构与键合ppt课件
（1）共价键的定义 ➢ 有些同类原子，例如周期表IVA，VA，VIA族中大多数元
素或电负性相差不大的原子互相接近时，原子之间不产生 电子的转移，此时借共用电子对所产生的力结合。
（2）共价键的特点 ➢ 共价键键合的基本特点是核外电子云达到最大的重叠，形
成“共用电子对”，有确定的方位，且配位数较小。
由于金属键即无饱和性又无方向 性，因而每个原子有可能同更多 的原子结合，并趋于形成低能量 的密堆结构，当金属受力变形而 改变原子之间的相互位置时不至 于破坏金属键，这就使金属具有 良好的延展性。
金属变形时，由金属键结 合的原子可变换相对位置
（3）金属键型晶体的特征 良好的导电、导热性：
自由电子定向运动（在电场作用下）导电、（在热场作 用下）导热。
金属键模型
电子气 金属离子
图 金属键与金属晶体
© 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning™
图 金属键与金属晶体
图 金属键、金属的导电性和金属的变形
问题1：金属具有良好导电、导热性能的原因？ （自由电子的存在）
问题2：金属具有良好延展性的原因？
Pauli不相容原理(Pauli principle) 在一个原子中，不可能存在四个量子数 完全相同的两个电子。
Hund规则(Hund ’s rule) 在同一亚层中的各个能级中， 电子的排布尽可能分占不同 的能级，而且自旋方向相同
IA
1 H IIA 2 Li Be
碱金属
碱土金属 过渡元素
主族金属
第一节 原子结构
1.1.1 物质的组成
一切物质都是由无数微粒按一定 的方式聚集而成的。这些微粒可能 是分子、原子或离子。
原子结构知识：原子能级上的跃迁
原子结构知识：原子能级上的跃迁一、介绍原子结构和能级1.1原子结构的组成原子是由原子核和围绕在原子核外的电子组成。
原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子没有电荷。
电子带负电荷，绕着核运动。
1.2能级概念原子中的电子绕核运动，其运动状态不是任意的，而是有一定规律的。
这种状态叫做能级。
原子的能级可根据其能量的不同分为基态、激发态等。
二、原子能级的特性2.1能级的稳定性原子中的能级是稳定的，电子在能级上的运动称为平稳的，每个能级的电子数是固定的，数量一定。
2.2能级的离散性原子能级是离散的，即不是连续的，而是分立的。
每个原子能级都有特定的能量值，而且能量值之间有间隔。
2.3能级的描述原子的能级用量子数来描述，主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数。
三、原子能级的跃迁3.1能级跃迁的概念当原子从一个能级跃迁到另一个能级时，称为能级跃迁。
能级跃迁可以是电子的一个状态改变，也可以是原子整体的一个状态改变。
3.2吸收和发射能级跃迁主要包括两部分，吸收和发射。
当原子吸收能量时，电子会从低能级跃迁到高能级，这叫做吸收；当电子从高能级跃迁到低能级时，释放出能量，这叫做发射。
3.3能级跃迁的方式能级跃迁主要有自发跃迁、受激跃迁和辐射跃迁三种方式。
自发跃迁是电子自发地从高能级跃迁到低能级，受激跃迁是在外界的作用下引起的跃迁，辐射跃迁是伴随着辐射能量的跃迁。
四、能级跃迁与光谱4.1能级跃迁与光谱原子的能级跃迁和发射或吸收光子之间有密切的关系，所以带来光谱的现象。
能级跃迁和光谱的性质之间有着天然的联系。
4.2光谱的类型光谱主要分为吸收光谱和发射光谱两种。
吸收光谱是原子从低能级跃迁到高能级时吸收的光线产生的光谱，发射光谱是原子从高能级跃迁到低能级时释放的光线产生的光谱。
4.3光谱的应用光谱学是一门研究各种光谱现象的学科，它在天文学、物理学、化学等领域有着广泛的应用。
通过对光谱的观测和分析，可以了解物质的组成、结构和特性。
§1-1原子结构理论
为了解释氢原子线状光谱这一事实，玻尔在含核原子模型的基础上提
出了核外电子分层排布的原子结构模型。
玻尔原子结构模型的基本观点是: ①原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，不辐射能 量。（按能级分层排布）
2 表示微粒在空间某点出现的概率密度
概率密度： 电子在核外某处单位体积内出现的概率称为该处的概率密度
我们常把电子在核外出现的概率密度大小，用点的疏密来表 示，电子出现概率密度大的区域，用密集的小点来表示；电 子出现概率密度小的区域，用稀疏的小点来表示。这样得到 的图像称为电子云，它是电子在核外空间各处出现概率密度 大小的形象画描绘。
ʘ、ϕ分别是角度θ和φ的函数。
通常，将与角度有关的两个函数合并为
Y（θ，φ） 那么有 (r,,) R(r)Y (,)
波函数的径向部分
波函数的角度部分
2.波函数与原子轨道
通过解薛定谔方程得到具体的波函数ψ，每个 解出的波函数被边界条件限制，得到波函数 下具体的解，从而确定三个量子数。 主量子数：n=1,2，3，······，∞ 角量子数：l=0,1,2，······，n-1 磁量子数：m=0，±1，±2，······，±l 用一套三个量子数（n，l，m）解薛定谔方程， 得到波函数的 Rnl (r)和Yl（m ，）
arccosz
r
arctan y
x
x r sin cos
y
r
sin
sin
z r cos
r x2 y2 z2 arccosz
r
大一无机及分析化学知识点
大一无机及分析化学知识点第一章：无机化学基础知识无机化学是研究无机化合物的组成、结构、性质和化学反应的学科。
它是化学的一个重要分支，对于理解和应用其他化学学科具有重要意义。
1.1 原子结构及元素周期表- 原子结构：原子由原子核和围绕核运动的电子组成。
原子核由质子和中子组成，电子负电荷平衡原子核的正电荷。
- 元素周期表：元素周期表是按照元素的原子序数排列的化学元素分类表。
它将元素按照性质的周期性规律分组，方便研究。
1.2 化学键和离子结构- 化学键：原子通过化学键相互连接，形成化合物。
常见的化学键有离子键、共价键和金属键。
- 离子结构：离子结构是指由正负离子通过离子键组成的化合物的结构。
正离子是失去电子的金属原子或原子团，负离子是获得电子的非金属原子或原子团。
1.3 配位化学- 配位化学是研究过渡金属离子与配体之间的键合关系及其化合物的性质的学科。
配位化合物由中心金属离子和配体组成，配体通过配位键与中心金属离子结合。
1.4 水溶液中的离子- 水溶液中的离子是指将化合物溶解在水中时形成的离子。
离子在水中可以进行水合反应，影响溶液的性质。
第二章：分析化学基础知识分析化学是研究物质组成和性质的化学分析方法的学科。
它是化学实验的基础，广泛应用于环境监测、药物分析、食品检测等领域。
2.1 定性分析和定量分析- 定性分析：定性分析是确定物质中所含的元素或化合物的成分和性质的方法。
- 定量分析：定量分析是确定物质中某种或若干种成分的含量的方法。
2.2 大气分析- 大气分析是研究大气中气体成分及其浓度的分析方法。
常用的技术包括气相色谱、质谱等。
2.3 水分析- 水分析是研究水中各种成分及其浓度的分析方法。
常用的技术包括滴定法、光谱分析等。
2.4 有机分析- 有机分析是研究有机物成分和结构的分析方法。
常用的技术包括红外光谱、核磁共振等。
第三章：重要的化学实验化学实验是学习无机及分析化学的重要途径，通过实验可以加深对化学原理的理解，培养实验操作技能。
1.1.1 原子结构模型 练习(原卷版)—鲁科版选择性必修2
第一章原子结构与元素性质第1节原子结构模型一.选择题：本题共10小题，每题2分，共20分。
每小题只有一个选项符合题意。
1．原子结构模型的演变如图所示，下列符合历史演变顺序的一组排列是( )A．(1)(3)(2)(4)(5) B．(1)(2)(3)(4)(5)C．(1)(5)(3)(2)(4) D．(1)(3)(5)(4)(2)2．自从1803年英国化学家道尔顿提出原子假说以来，人类对原子结构的研究不断深入、不断发展，通过实验事实不断地丰富、完善原子结构理论。
下列关于原子结构的说法正确的是( ) A．所有的原子都含有质子、中子和电子三种基本构成微粒B．所有的原子中的质子、中子和电子三种基本构成微粒的个数都是相等的C．原子核对电子的吸引作用的实质是原子核中的质子对核外电子的吸引D．原子中的质子、中子和电子三种基本构成微粒不可能再进一步分成更小的微粒3．电子层数n＝3时，电子的空间运动状态(即原子轨道)有( )A．4种B．7种C．8种D．9种4．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．同一能层中不同能级的能量高低相同D．不同能层中的p能级的能量高低相同5．下列关于电子层与能级的说法正确的是( )A．同一原子中，符号相同的能级，其上电子能量不一定相同B．任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数不一定等于该能层序数C．同是s能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数是不相同的D．多电子原子中，每个能层上电子的能量一定不同6．下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是( )A．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云B．s轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动C．p轨道呈哑铃形，在空间有两个伸展方向D．与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随能层的增加而增大7．下列叙述不正确的是( )A．越易失去的电子能量越高B．在离核越远区域内运动的电子能量越高C．p能级电子能量一定高于s能级电子能量D．在离核越近区域内运动的电子能量越低8．下列说法正确的是( )A．同一个电子层中s能级的能量总是大于p能级的能量B．2s原子轨道半径比1s大，说明2s的电子云中的电子比1s的多C．第二电子层上的电子，不论在哪一个原子轨道上，其能量都相等D．N电子层的原子轨道类型数和原子轨道数分别为4和169．下列说法正确的是( )A．1s电子云呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动B．电子云图中的小点密度大，说明该原子核外空间电子数目多C．n s能级的原子轨道图可表示为D．3d表示d能级有3个轨道10．下列说法正确的是( )A．1s轨道的电子云形状为圆形的面B．2s的电子云半径比1s大，说明2s能级的电子比1s的多C．4f能级中最多可容纳14个电子D．电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转二．选择题：本题共5小题，每题4分，共20分。
1.1 原子结构(练习)【中职专用】(高教版2021通用类)(解析版)
1.1 原子结构1．考古研究中利用157N的测定来分析人类的食物结构。
157N的原子核内中子数是A．7B．8C．15D．22【答案】B【详解】核素的表达为AZX，X为某种元素符号，Z为该原子的质量数=质子数+中子数，Z为该元素的质子。
对于该原子A=15，Z=7，则中子数=A-Z=15-7=8。
故选B。
2．“华龙一号”运用了我国自主研发的核电技术，其核燃料含有23894Pu。
下列说法正确的是A．质子数为144B．中子数为94C．核外电子数为144D．质量数为238【答案】D【详解】A．23894Pu的质子数为94，A错误；B．23894Pu的中子数为238-94=144，B错误；C．核外电子数=质子数=94，C错误；D．23894Pu的质量数为238，D正确；故选D。
3．北京成为世界上首座“双奥之城”北京冬奥会也是历史上首个全部使用绿色清洁能源供电的奥运会，场馆大量使用了绿色环保的碲化镉(CdTe)发电玻璃，下列说法正确的是A．114Cd比112Cd多两个质子B．12852Te的中子数为128C．12852Te的核电荷数为76D．112Cd与114Cd为同位素【答案】D【详解】A．114Cd与112Cd互为同位素，具有相同的质子数不同的中子数，故A错误；B．质子数+中子数=质量数，则12852Te原子核内中子数为128-52=76，故B错误；C．12852Te的左下角的数字为质子数，质子数=核电荷数，为52，故C错误；D．二者质子数相同、中子数不同，则互为同位素，故D正确；故选：D。
4．下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是A．中子数为12的钠原子：1211Na B．S原子结构示意图：基础巩固C．35Cl2和37Cl2互为同位素D．11H、21H、31H是氢元素的不同核素【答案】D【详解】A．质量数不是12，而是23，A错误；B．硫原子的最外层电子数为6，而不是8，B错误；C．同位素只针对原子，C错误；D．质子数相同，都是氢元素，但是中子数不同，属于氢元素的不同核素，D正确；故选D。
1.1原子结构分析
2020/10/15
薛
1.1.3 原子轨道和量子数
定
原子结构的波动力学模型（1926年）
鄂
波函数ψ：
薛定鄂（E. Schrödinger ）方程
R (r)——径向部分，其解与n有关 n = 1，2，3…
1. 波函数和量子数 求解方程直接得
Y（θ,φ）——角度部分， 其解与l，m有关
l = 0，1，2，…n－1 n 个数值
微粒性
E = hν
波动性
p = m v = h /λ 2. 德布罗依的预言——实物微粒的波粒二象性（1924年）
λ= h / mv —— 德布罗依关系式
例1-1 λ电子= 0.122 nm λ子弹= 6.63×10-35 cm （10g，v = 1 km·s-1）
电子衍射实验 （1927年）证实了德布罗依关系式，把实物微 粒产生的德布罗依波称为“物质波”，其物理意义是“几率 波”
m = 0，±1 ，±2
9 种组合
n= 4 l = 0，1，2，3 m = 0，±1 ，±2 ，±3 16 种组合
原子轨道是指n、l、m三个量子数都有一定值时的一个波函数。
2020/10/15
s和2px原子轨道角度分布示意图
2020/10/15
原 子 轨 道 的 角 度 分 布 图
2020/10/15
（2）当 n 相同时，l 越大，E越大
（3）当 n、l 都不同时，有时出现
能级交错。如E4s ＜ E3d 2、核外电子分布和周期系
（1） 核外电子分布的三个原理
● 洪特规则
如 6C 1s2 2s22p2 特例 24Cr 不是4s23d4， 而是 4s13d5
● 最低能量原理
第一章第一节《原子结构》同步测试题
《1.1原子结构》同步能力提升测试题一．选择题（共16小题，每题3分，共52分）1．下列说法错误的是（）A．周期表中第5周期有18种元素B．①乙炔、②水、③甲醛、④氨四种分子中，键角由大到小的顺序是①＞③＞④＞②C．第4周期最外层有一个单电子的元素共有3种D．两元素的基态原子的价电子排布式分别为3s2、4s2，则一定为同一族元素2．短周期内连续八种元素单质的沸点与原子序数的关系如图，下列说法正确的是（）A．上述元素中，A的最高价氧化物对应的水化物酸性最强B．上述元素形成的单质均存在非极性共价键C．工业上制备H的单质可通过电解H的熔融氯化物的方法D．F、C、D的简单离子半径：C＞D＞F3．下列符号表征或说法正确的是（）A．硫离子的结构示意图：B．HClO结构式：H﹣Cl﹣OC．基态铬原子的价层电子排布式：3d54s1D．KOH电子式：4．下列说法正确的是（）A．原子的第一电离能越大，则该元素的非金属性越强B．基态S原子的核外电子排布式写成1s22s22p63s23p23d2违背了泡利原理C．同一原子中，1s、2s、3s能级上的电子能量逐渐减小D．随着核电荷数递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的5．下列化学用语或图示表达不正确的是（）A．Cl﹣的结构示意图：B．2﹣甲基丁烷的结构模型：C．乙醇的核磁共振氢谱：D．NaCl的电子式：6．下列说法正确的是（）A．液晶的光学性质随外加电场的变化而变化B．超分子是由两个或多个分子通过共价键形成的分子聚集体C．按照现有构造原理，理论上元素周期表第八周期应有32种元素D．玻尔理论不仅成功解释了氢原子光谱，而且还推广到其他原子光谱7．下列轨道表示式正确且所表示的元素原子的能量处于最低状态的是（）A．B．C．D．8．下列有关光谱的说法中不正确的是（）A．原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光（辐射），这也是原子光谱产生的原因B．原子光谱只有发射光谱C．通过原子光谱可以发现新的元素D．通过光谱分析可以鉴定某些元素9．下列说法正确的是（）A．2p能级有3个轨道B．1s、2s、3s的电子云轮廓图形状不同C．p轨道呈哑铃形，因此p轨道上电子的运动轨迹呈哑铃形D．同一能层的p轨道电子能量不一定高于s轨道电子能量10．下列说法不正确的是（）A．多电子原子中，原子轨道能量：3s＜3p＜3dB．基态原子的最外层电子排布为ns2的元素，在元素周期表中均位于第IIA 族C．基态Cl原子中，存在17个运动状态不同的电子D．基态O原子中能量最高的电子的电子云的形状为哑铃形11．下列轨道按能量由高到低排列正确的是（）A．3d＞3p＞3s B．2p x＞2p y＞2p zC．1s＞2s＞3s D．5s＞4f＞4d12．下列表示正确的是（）A．中子数为176的某核素：TsB．基态锌原子的价层电子排布式：3d104s2C．26Fe3+的结构示意图：D．基态氮原子的轨道表示式：13．三氯蔗糖（W）的结构简式如图所示，下列有关W的说法错误的是（）A．基态氯原子的简化电子排布式为[Ne]3s23p5B．电负性最大的元素为氧元素C．碳原子的杂化方式均为sp3杂化D．所涉及的化学键类型有极性键和氢键14．通常状况下，NCl3是一种油状液体，容易水解，含氯生成物有漂白性，NCl3分子立体构型与氨分子相似，下列对NCl3的有关叙述正确的是（）A．NCl3水解方程式：NCl3+2H2O＝3HCl+HNO2B．NCl3中所有原子均达到8电子稳定结构C．NCl3分子是非极性分子D．NCl3比NF3键角小15．下列说法正确的是（）A．甲醇分子和双氧水分子有相同的电子数；He和Be2+有相同的质子数B．乙醇和乙二醇互为同系物；正丁烷和异丁烷互为同分异构体C．NaHCO3晶体中阴阳离子数相等；BaO2固体中阴阳离子数也相等D．H2O分子间存在氢键，故H2O比H2S分解时需要的温度高16．有A、B两种原子，A原子的第三电子层比B原子的第三电子层少3个电子，B原子的第二电子层电子数恰好为A原子第二电子层电子数的2倍．A和B 分别是（）A．硅原子和钠原子B．硼原子和氦原子C．氯原子和碳原子D．碳原子和铝原子二．非选择题（共4小题，共48分）17．（12分）推断下列化合物的化学式：（1）X、Y两元素能形成XY2型化合物，XY2中共有38个电子，若XY2是离子化合物，其化学式是；若XY2是共价化合物其化学式是．（2）第三周期内，X、Y两元素的原子序数之差为4，它们组成的XY型化合物，其化学式为．（3）1mol某物质含有不同周期三种元素的原子各1mol，其质子总数为20mol，该物质的化学式为．（4）某非金属X的最高正价为+m，它的最高价氧化物对应的水化物中有b 个氧原子，则这种酸的化学式是．（5）X元素的最高正价和负价绝对值之差为6，Y元素和X元素原子的次外电子层上都有8个电子，X和Y形成的化合物在水溶液中能电离出电子层结构相同的离子，则该化合物是．18．（10分）按要求填空：（1）有甲、乙、丙三种元素，甲元素M层的电子数是其K层的电子数的，乙元素原子核内无中子，丙元素原子核内有8个质子。
人教版化学选修三 1.1《原子结结构》经典教案设计
高中化学选修三第一章原子结构与性质第一节原子结构第1课时 原子结构一、教学目标 知识与技能1、了解原子结构的模型发展史2、理解现代原子结构模型中的能层、能级、原子轨道等重要概念 过程与方法利用教材、资料卡片、制作模型及借助多媒体等教学手段，初步学会运用类比、想象、归纳、概括等方法获取信息并进行加工。
与同伴合作共享资源、观点分享，逐步形成良好的学习习惯和学习方法。
情感态度与价值观1、通过了解人类在揭示原子结构秘密过程中，赞赏科学家为人类所做出的突出贡献。
欣赏他们建立了各种模型，养成批判的思维习惯，热爱科学。
2、认同实验在科学发展中的重要价值。
二、教学重点、难点:重点：原子核外电子的能层、能级分布及其表示 难点：能级概念的建立 三、教学用具:橡皮泥、气球多媒体辅助：PPT 、视频及资料卡片（供学生使用） 四、教学方法：探究、小组合作2、揭秘原子结构（模型）的发展历程：资料卡片——分组讨论————收获启迪1、引课激趣：观看核弹爆炸的蘑菇云3、 对钠原子结构示意图的复习和质疑：在复习了能层的基础上，以上模型可否解释为什么这样排布？核外电子的运动状态到底怎样描述？六、教学过程设计程教重新认识电子的运动[过度] PPT播放原子大小示意图[讲述]科学离不开假设，如果你的同桌突然变成了电子，你做为观察者，会看到什么？[问题3]：能画出电子运动的方向、轨迹是怎样的？讲解：电子的特征：体积小、质量小、运动空间小、高速（接近光速）——无法确定在某一时刻的位置、运动方向等（实验法）。
不完全能照般宏观物体的运动规律。
[过度]怎样描述电子的运动状态？以氢原子为例。
科学家提出了不同与以往的假设：播放模拟动画[问题3] 这一假设是从怎样的角度描述电子的运动状态的？结论：从统计学的角度，描绘成图像[问题4]大家齐动手——根据视频的画面，用橡皮泥做出氢原子的电子云模型思考观看听讲学生讨论、交流观看小组拿到材料：橡皮泥、，动手制作模型、并展示个电子排序，描述（而不是测量）电子的运动状态。
化学第六版电子课件第一章原子和分子
小结：同周期中，随着原子序数的增加，元素的金
属性逐渐减弱，元素的非金属性逐渐增强。
第一章 原子和分子
2．同主族元素金属性和非金属性的递变（表1—6）
表 1—6
同一主族元素（ⅠA、Ⅶ A）性质的递变规律
性质变 元素 核电 电子 原子半径 元素 核电 电子 原子 性质变
化
荷数 层数 （nm）
荷数 层数 半径
（4）由于稀有气体原子电子层排布的结构相对稳定，
稀有气体的化学性质稳定。
依据上述规律，可以将核电荷数为 1 ～ 20 的元素的
原子核外电子分层排布的情况列出来（表 1—4）
第一章 原子和分子
2．原子核外电子的分层排布
表 1—4核电荷数为 1 ～ 20 的元素原子的核外电子排布
第一章 原子和分子
2．原子核外电子的分层排布
这 15 种元素的性质非常相似，称为镧系元素。
第七周期中从 89 号元素锕 Ac 到 103 号元素铹 Lr
，这 15 种元素的性质也非常相似，称为锕系元素。
注：镧系元素为主要的稀土元素，我国的稀土存储量和种类在世界上都处于
领先位置。
锕系元素中铀后面的元素都是人工合成的元素，叫做超铀元素。锕系元素都
向外，依次排布在能量逐步升高的电子层里，这个规律叫
做能量最低原理。
第一章 原子和分子
2．原子核外电子的分层排布
我们以稀有气体元素原子电子层排布的情况来说明核外
电子的分层排布规律（表 1—3）：
表 1—3稀有气体元素原子的电子层排布
从上述表格可以看出什么规律吗？
第一章 原子和分子
2．原子核外电子的分层排布
单位正电荷
1.673×10-27
1.007
原子结构++教学设计++2024-2025学年高二化学人教版(2019)选择性必修2
教学设计课程基本信息学科高中化学年级高二学期春季课题 1.1原子结构——原子核外电子的排布规则教科书书名：化学选择性必修2教学目标1. 通过阅读归纳、拓展探究，掌握核外电子排布需要遵循的泡利原理、洪特规则和能量最低原理，发展证据推理与模型认知的核心素养。
2. 通过阅读思考、模仿书写、思考讨论，认识电子排布图，并能正确书写原子、简单离子的电子排布图和价电子排布图。
教学内容教学重点：1.掌握泡利原理、洪特规则和能量最低原理。
2.掌握1～36号元素的原子核外电子排布图。
教学难点：1.能量最低原理的理解和应用。
2.1～36号元素的原子核外电子排布图。
教学过程【导入】前面我们学习了能级ns、np、nd、nf分别能容纳2、6、10、14个电子，对应的原子轨道数分别为1、3、5、7，每个原子轨道中最多只能容纳2个电子。
这2个电子容纳在同一原子轨道，也就意味着它们的空间运动状态相同。
【问题1】为什么一个轨道允许容纳2个电子？那么这两个电子的运动状态有什么差异呢？【实验描述】钠原子光谱实验、斯特恩-盖拉赫实验任务一：了解电子自旋提出猜想：轨道中的单电子可能存在两种不同的运动状态。
1925，乌伦贝克和哥德斯密提出：电子除了空间运动状态外，还存在一种运动状态叫自旋。
自旋是微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样的内在属性。
请注意两点：1.“电子自旋”并非真像地球绕轴自转一样，它只是代表电子的两种不同状态。
2.电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭头(↑↓)表示自旋相反的电子。
任务二：掌握原子核外电子排布规则泡利原理：在一个原子轨道最多只能容纳2个电子，且自旋相反。
这个原理又称泡利不相容原理。
因此，同一原子中没有运动状态完全相同的电子，自旋也是决定电子运动状态的因素之一。
注意：若同一轨道中出现第3个电子，则必然出现2个自旋取向相同的电子，因此同一轨道最多容纳2个电子，且自旋相反。
【学生讨论】为更形象地表示核外电子在轨道中的排布，常用轨道表示式（又称电子排布图）来表述原子核外电子排布情况。
1.1-原子结构-2
第一章原子结构与构成第一节原子结构一、能层与能级1、能层①定义：原子核外电子是分层排布的，根据电子的能量差异，可将核外电子分成不同的能层。
②符号：K L M N O P Q（第一能层）（第二能层）（第三能层）（第四能层）（第五能层）（第六能层）（第七能层）2、能级（也称亚层）①定义：在多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，不同能量的电子分成不同的能级。
②符号：ns、np、nd、nf、ng、nh （n为能层序数）③容纳轨道数： 1 3 5 7 9 11 （每个轨道最多能容纳两个电子）④容纳电子数： 2 6 101418 22说明：①任一能层的能级总是从s能级开始，能层的能级数等于该能层的序数。
例：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和3d)，依次类推。
②不同能层中同一能级，能层序数越大能量越高。
例：1s < 2s < 3s … 2p < 3p < 4p …③同一能层中，各能级之间的能量大小关系是s < p < d < f ……例：第四能层中4s < 4p < 4d < 4f④能层和能级都相同的各原子轨道的能量相等。
例：2p x = 2p y = 2p z3、能层、能级、轨道数、电子数关系及规律能层：K L M N …能级：1s 2s 2p 3s3p3d 4s4p4d4f …轨道数： 1 1 3 1 3 5 1357 …电子数： 2 2 6 2 6 10 2 6 1014 …电子离核：近远电子能量：低高规律：①能层最多能容纳的电子数：2n2②能层最多能容纳的轨道数：n24、构造原理（电子排布所遵循的能级顺序）①含义：在多电子原子中，电子在能级上的排布时先排在能量较低的能级上，然后依次排在能量较高的能级上。
②构造原理示意图构造原理1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p32 Ge 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 2 [Ar]3d 10 4s 2 4p 2 33 As 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 [Ar]3d 10 4s 2 4p 3 34 Se 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 [Ar]3d 10 4s 2 4p 4 35 Br 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5 [Ar]3d 10 4s 2 4p 5 36 Kr1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6[Kr]二、基态与激发态、光谱 1、基态原子与激发态原子2、光谱与光谱分析①光谱形成的原因：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光。
高中化学必修二课本目录
高中化学必修二课本目录第一部分：物质结构与性质第一章原子结构与元素性质1.1 原子结构1.2 元素周期表与元素周期律1.3 元素性质与原子结构的关系第二章化学键与分子结构2.1 化学键的形成与类型2.2 分子结构与性质2.3 晶体结构第三章氧化还原反应3.1 氧化还原反应的概念3.2 氧化还原反应的规律3.3 氧化还原反应的平衡第四章溶液与电解质4.1 溶液的形成与性质4.2 电解质与非电解质4.3 溶液的酸碱性质第五章化学反应速率与化学平衡5.1 化学反应速率的概念5.2 化学反应速率的影响因素5.3 化学平衡的建立与移动第六章有机化合物6.1 有机化合物的概念与分类6.2 烷烃、烯烃、炔烃的结构与性质6.3 芳香烃的结构与性质6.4 醇、酚、醚的结构与性质6.5 醛、酮、羧酸的结构与性质6.6 羧酸衍生物的结构与性质6.7 糖类、油脂、蛋白质的结构与性质6.8 合成高分子化合物第七章无机化合物7.1 非金属元素化合物7.2 金属元素化合物7.3 配位化合物第八章化学实验8.1 化学实验的基本操作8.2 化学实验的设计与实施8.3 化学实验的安全与环保第九章化学与社会发展9.1 化学与能源9.2 化学与材料9.3 化学与环境保护9.4 化学与生命科学9.5 化学与科技发展第二部分：实验指导实验一原子结构模型的制作与观察实验二化学键的形成与类型实验实验三氧化还原反应实验实验四溶液的配制与性质实验实验五化学反应速率与化学平衡实验实验六有机化合物的制备与性质实验实验七无机化合物的制备与性质实验实验八化学实验的综合设计与实施第三部分：复习与测试复习一原子结构与元素性质复习二化学键与分子结构复习三氧化还原反应复习四溶液与电解质复习五化学反应速率与化学平衡复习六有机化合物复习七无机化合物复习八化学实验复习九化学与社会发展测试一基础知识测试测试二实验操作测试测试三综合能力测试测试四应用能力测试高中化学必修二课本目录第一部分：物质结构与性质第一章原子结构与元素性质1.1 原子结构1.2 元素周期表与元素周期律1.3 元素性质与原子结构的关系第二章化学键与分子结构2.1 化学键的形成与类型2.2 分子结构与性质2.3 晶体结构第三章氧化还原反应3.1 氧化还原反应的概念3.2 氧化还原反应的规律3.3 氧化还原反应的平衡第四章溶液与电解质4.1 溶液的形成与性质4.2 电解质与非电解质4.3 溶液的酸碱性质第五章化学反应速率与化学平衡5.1 化学反应速率的概念5.2 化学反应速率的影响因素5.3 化学平衡的建立与移动第六章有机化合物6.1 有机化合物的概念与分类6.2 烷烃、烯烃、炔烃的结构与性质6.3 芳香烃的结构与性质6.4 醇、酚、醚的结构与性质6.5 醛、酮、羧酸的结构与性质6.6 羧酸衍生物的结构与性质6.7 糖类、油脂、蛋白质的结构与性质6.8 合成高分子化合物第七章无机化合物7.1 非金属元素化合物7.2 金属元素化合物7.3 配位化合物第八章化学实验8.1 化学实验的基本操作8.2 化学实验的设计与实施8.3 化学实验的安全与环保第九章化学与社会发展9.1 化学与能源9.2 化学与材料9.3 化学与环境保护9.4 化学与生命科学9.5 化学与科技发展第二部分：实验指导实验一原子结构模型的制作与观察实验二化学键的形成与类型实验实验三氧化还原反应实验实验四溶液的配制与性质实验实验五化学反应速率与化学平衡实验实验六有机化合物的制备与性质实验实验七无机化合物的制备与性质实验实验八化学实验的综合设计与实施第三部分：复习与测试复习一原子结构与元素性质复习二化学键与分子结构复习三氧化还原反应复习四溶液与电解质复习五化学反应速率与化学平衡复习六有机化合物复习七无机化合物复习八化学实验复习九化学与社会发展测试一基础知识测试测试二实验操作测试测试三综合能力测试测试四应用能力测试第四部分：拓展与探究拓展一化学前沿科技拓展二化学在生活中的应用拓展三化学环保与可持续发展探究一化学实验创新设计与实施探究二化学问题分析与解决探究三化学学习与团队合作。
现代基础化学 第 1 章
钻穿效应
按量子力学观点，电子可以出现在原子内任何位置。因 此，最外层电子也可以深入电子壳层内部，更靠近核，这种 本领称之为钻穿。钻穿的结果降低了其它电子对它的屏蔽作 用，起到了增加有效核电荷降低轨道能量的作用，从而产生 能级交错现象。
钻穿效应可由径向分布函数加以说明
4s能量平均化
E3d > E4s
z
x
s, p, d 原子轨道的角度分布剖面图
注意： (1)极值方向 (2)节面，在此平面上
Y=0
s, p, d 电子云的角度分布剖面图
注意： (1)极值方向 (2)节面，在此平面上
Y2=0
y
原子轨道和电子云的角度分布图比较
电子云图
图形
瘦（Y2）
图形符号 均为正
原子轨道图 胖（Y） 有正负
电子云的模型
c. 代表层次：
n值 n 值代号
1 2 3 4 5… K L M N O…
d. 决定电子能量的高低：
n值越大，电子能量越高。
1.2.2 电子的运动状态
4、四个量子数
（2）角量子数（l）
a. 描述原子轨道的不同形状，表示电子层中各个不同 的电子亚层。
b. 取值范围：l 可取 0 ~ n-1之间的整数
大科学家牛顿
1.2.1 电子运动的特性
1、波粒二象性
1905年，爱因斯坦用光 子理论成功地解释了光电 效应，提出光既有粒子性， 又有波动性，即光具有波 粒二象性。
大科学家爱因斯坦
1.2.1 电子运动的特性
法国物理学家德布罗依
1、波粒二象性
1924年，法国物理学家 德布罗依受到光具有波粒 二象性的启发，提出了电 子等实物粒子也具有波粒 二象性的假设。该假设在 1927年被电子衍射实验所 证实。
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第一章——第一节——原子结构
【要点梳理】
要点一、开天辟地——原子的诞生 1.原子的诞生
其他元素原子核的融合反应生成极少量的Li 少量的He 大量的H 宇宙大爆炸⎪⎭
⎪
⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧
2.宇宙的组成元素及其含量
⎪⎩
⎪
⎨⎧1%的原子总数加起来不足其他90多种天然元素1/8He约为氢原子总数的.6%
H约占原子总数的88宇宙
3.地球的组成元素
⎩⎨
⎧包括稀有气体元素）非金属元素：22种（
金属元素：绝大多数
地球上的元素 要点二、能层与能级 1.能层
⎪⎩
⎪
⎨⎧......能层、三、四、五、六、七..表示相应的一、二、O、P、Q....能层用K、L、M、N 差异能量能层划分是根据电子的原子核外电子分层排布
能层
2.能级
（1）含义：在多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，不同能量的电子分成不同的能级(也可称为电子亚层)。
在每一个能层中，能级符号的顺序是：ns 、np 、nd 、nf ……(n 代表能层)， 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，即2、6、10、14…… （2）各能层所包含的能级符号及各能层、能级最多容纳的电子数见下表：
（3）能级数与能层序数的关系： 在任一能层，能级数=能层序数
（4）原子轨道能量高低的比较规律：
①相同能层：不同能级，E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)……；相同能级，E(np x)=E(np y)=E(np z)……
②不同能层：不同能级，根据构造原理，出现能级交错；相同能级，E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)……
要点三、构造原理与电子排布式
1.构造原理：
从氢原子开始，随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，电子大多是按下图所示的能级顺序填充的，填满一个能级再填一个新能级。
这个规律称为构造原理
说明:
①电子所排的能级顺序为1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s……
②上图中每个小圆圈表示一个能级，每一行对应一个能层。
各圆圈间连线的方向表示随核电荷数递增而增加的电子填入能级的顺序
③构造原理揭示了原子核外电子的能级分布，从中可以看出，不同能层的能级有交错现象。
如能量大小：ns＜（n-2）f＜（n-1）d＜np（n≥6）
2.电子排布式：
（1）定义：用核外电子分布的原子轨道(能层)及各原子轨道(能级)上的电子数来表示电子排布的式子
（2）以铝原子为例，电子排布式中各符号、数字的意义为：
例如：O、Al、Ca、Fe原子的电子排布式为：1s22s22p4、1s22s22p63s23p1、1s22s22p63s23p64s2、1s22s22p63s23p63d64s2要点四、基态与激发态、光谱
1.基态与激发态原子
（1）基态：最低能量状态。
处于最低能量状态的原子称为基态原子
（2）激发态：较高能量状态(相对基态而言)
（3）基态原子、激发态原子相互转化与能量的关系：基态原子吸收能量释放能量
激发态原子
2.光谱与光谱分析
用于鉴定元素吸收光谱—高能级低能级发射光谱—低能级高能级电子跃迁⎭
⎬⎫
⎩⎨⎧→→
在日常生活中，我们看到的许多可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火……都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关
要点五、电子云与原子轨道 1.电子运动的特点 （1）电子质量极小 （2）极高速运动
（3）无法确定某个时刻处于原子核外空间何处，只能确定电子在原子核外空间各处出现的概率 2.电子云
用小黑点来描述电子在原子核外出现的概率密度。
小黑点越密，概率密度越大。
电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述 3.原子轨道
人们常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，把这种电子云轮廓称为原子轨道。
（1）ns 、np 、nd 、nf 能级分别有1、3、5、7个原子轨道
（2）s 电子的原子轨道都是球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大；p 电子的原子轨道是哑铃形，每个p 能级有3个原子轨道，他们互相垂直，分别用p x 、p y 、p z 表示，p 电子的原子轨道的平均半径也随能层序数的增大而增大
要点六、基态原子核外电子排布规则 1.能量最低原理
原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态。
即在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里 2.泡利原理
在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋状态相反(用“↑↓”表示) 电子自旋可以比喻成地球的自转，自旋只有两种方向：顺时针方向和逆时针方向 3.洪特规则
当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同 4.电子排布图
用方框表示原子轨道，方框内用箭头表示电子(↑↓表示自旋状态相反的电子)，得到电子排布图
以铝原子为例，电子排布图中各符号、数字的意义为：
在电子排布图中也可以用圆圈表示一个原子轨道，如
要点七、核外电子排布式（图）书写
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
例如：C：1s22s22p2 Ne：1s22s22p6 Cl：1s22s22p63s23p5 K：1s22s22p63s23p64s1
2.复杂原子：应先按能量最低原理从低到高填充，然后将同一能层的能级移到一起
例如：Fe：先按能量从低到高填充为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一能层的能级排列到一起，即1s22s22p63s23p63d64s2
3.特殊原子：半充满、全充满、全空稳定，即全充满：p6、d10、f14，半充满：p3、d5、f7，全空：p0、d0、f0
例如：铬和铜的基态原子的电子排布图如下：
总之，基态原子的电子排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则。
用构造原理得到的电子排布式给出了基态原子核外电子在能层和能级中的排布，而电子排布图还给出了电子在原子轨道中的排布
注意：
（1）价电子、最外层电子、外围电子
价电子指原子参加化学反应时形成化合价的电子；最外层电子指能量最高的电子层上的电子，对于主族元素，最外层电子数等于价电子数；对于副族元素，部分能量高的次外层电子参与成键，即次外层部分电子与最外层电子统称为外围电子，即价电子。
例如，铝：[Ne]3s23p1，最外层电子数和价电子数都是3
（2）简化的电子排布式
电子排布式中的内层电子排布可用相应的稀有气体的元素符号加方括号来表示，以简化电子排布式。
以稀有气体的元素符号外加方括号表示的部分称为“原子实”
如钙的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，其简化的电子排布式可以表示为[Ar]4s2
（3）外围电子排布式
在原子的核外电子排布式中，省去“原子实”后剩下的部分称为外围电子排布式，也叫价电子排布
如氯、铜的电子排布式分别为1s22s22p63s23p5、1s22s22p63s23p63d104s1，用“原子实”的形式分别表示为[Ne]3s23p5、[Ar]3d104s1，其外围电子排布式分别为3s23p5、3d104s1
要点八、核外电子排布的表示方法
含义实例
原子（离子）
结构示意图将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子
Al： Ar：
电子排布式用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数Ne：1s22s22p6
简化电子排
布式为了避免书写繁琐，把内层电子达到稀有气体原子结构的
部分以相应的稀有气体元素符号外加方括号表示
Al：[Ne]3s23p1
价电子排布
式驻足元素的价层电子指最外层电子，价层电子排布式即最
外层电子排布式
Al：3s23p1
电子排布图每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子
Cr：电子式
化学中常在元素符号周围用“·”或“×”来表示元素原
子的最外层电子
Na2O:。