人教版高二化学选修三物质结构和性质第一章 第一节 第1课时原子的诞生、能层和能级、构造原理导学案

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 (1)宇宙的组成元素及含量(2)地球的组成元素地球上的元素⎩⎪⎨⎪⎧绝大多数是金属元素非金属元素(包括稀有气体)仅22种例1(2019·天津高二检测)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【考点】原子的诞生【题点】宇宙中的元素答案B解析现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸，A正确；宇宙大爆炸后，氢、氦等发生原子核的融合反应，分期分批地合成其他元素，至今，所有恒星仍在合成元素，但所有这些元素都是已知的，B错误，C正确；大爆炸后约2小时，诞生了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂，氢是宇宙中最丰富的元素，约占宇宙原子总数的88.6%，D 正确。

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，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1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s……………………最多电子数22626102610142……………………281832………………2n2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2n2(n为能层的序数)。

能层中各能级的能量关系(1)不同能层之间，符号相同的能级的能量随着能层序数的递增而增大。

(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。

(3)不同能层中同一能级，能层序数越大，能量越高。

例如：1s<2s<3s<4s……例2(2018·邢台市月考)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。

例3下列有关认识正确的是()A．各能层的能级数按K、L、M、N分别为1、2、3、4B．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【考点】能层与能级【题点】能层与能级的综合答案A解析各能层中的能级数等于其所处的能层数，即当n＝1时，它只有一个s能级，当n＝2时，含有两个能级分别为s、p能级，所以B、C都不正确；D选项中每个能层最多能容纳2n2个电子，但不是一定含有2n2个电子。

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(3)写出下列原子或离子的电子排布式：①8O：1s22s22p4；②19K：1s22s22p63s23p64s1；可简写为[Ar]4s1；③17Cl：1s22s22p63s23p5；可简写为[Ne]3s23p5；④16S2－：1s22s22p63s23p6。

(1)构造原理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)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烦琐，我们可以把内层电子达到稀有气体结构的部分，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。

(3)复杂电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例4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)【考点】构造原理和核外电子排布式【题点】构造原理及其应用答案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，所以C项错误。

例5(2018·上海期中)下列各离子或原子的电子排布式错误的是()A．Ca2＋：1s22s22p63s23p6B．O2－：1s22s22p4C．K：1s22s22p63s23p64s1D．Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5【考点】构造原理和核外电子排布式【题点】核外电子排布式的书写与判断答案B解析已知O原子的电子排布式为1s22s22p4，故O2－的电子排布式为1s22s22p6，B项错误。

方法技巧书写电子排布式的关键是熟悉构造原理，各能级能量由低到高可记为n s<(n－2)f<(n－1)d<n p，最后要把同一能层的不同能级移到一起。

1．正误判断(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(√) 2．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。

3．(2018·甘肃平凉灵台校级月考)下列能级符号正确的是()A．6s B．2dC．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。

4．(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。

5．比较下列原子轨道的能量高低。

(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、能级的能量比较答案(1)<(2)<(3)>(4)<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、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(2)1s22s22p6(3)1s22s22p63s23p64s2(4)1s22s22p63s23p63d64s2(5)1s22s22p63s23p63d104s1(6)1s22s22p63s1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。

题组一 原子的诞生及原子模型的演变1．下列说法中正确的是( )A ．宇宙中含量最丰富的元素是氧B ．宇宙中含量最丰富的元素是氢C ．空气中含量最多的元素是氧D ．地壳中含量最多的金属元素是铁【考点】 原子的诞生【题点】 宇宙中的元素答案 B解析 氢是元素之母，是宇宙中含量最丰富的元素，大部分恒星主要是由氢元素组成的。