[步步高]（全国）高考化学一轮复习 第12章 物质结构与性质（选考

第39讲 原子结构与性质

考点一 原子核外电子排布原理

1．能层、能级与原子轨道

(1)能层(n)：在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N……表示，能量依次升高。

(2)能级：同一能层里电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用s、p、d、f等表示，同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f的顺序依次升高，即：E(s)

原子轨道 s p 轨道形状 球形 哑铃形 轨道个数 1 3 特别提醒 第一能层(K)，只有s能级；第二能层(L)，有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三能层(M)，有s、p、d三种能级。 2．基态原子的核外电子排布

(1)能量最低原理：即电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。

如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：

注意：所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。 (2)泡利原理

每个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋状态相反。 如2s轨道上的电子排布为(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，且自

3

，不能表示为。

旋状态相同。如2p的电子排布为，不能表示为

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10

14

3

5

或

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0

0

洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p、d、f)、半满(p、d、f)和全空(p、d、f)状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为1s2s2p3s3p3d4s。 3．基态、激发态及光谱示意图

0

2

2

6

2

6

5

1

深度思考

1．完成下表，理解能层、能级及其最多容纳电子数的关系

能层 符号 能级 最多容纳电子数 一 K 1s 2 2 二 L 2s 2p 2 8 6 3s 2 三 M 3p 6 18 3d 10 4s 2 4p 6 四 N 4d 10 32 4f 14 5s 五 O … … … … … 2n 22 … … 特别提醒 (1)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；(2)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；(3)构造原理中存在着能级交错现象；(4)我们一定要记住前四周期的能级排布(1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p)。

2．写出下列原子的电子排布式与简化电子排布式

原子 N Cl Ca Fe Cu As 电子排布式 1s2s2p 1s2s2p3s3p 1s2s2p3s3p4s 1s2s2p3s3p3d4s 1s2s2p3s3p3d4s 1s2s2p3s3p3d4s4p 22626102322626101226266222626222625223简化电子排布式 [He]2s2p [Ne]3s3p [Ar]4s [Ar]3d4s [Ar]3d4s [Ar]3d4s4p 10231016222523特别提醒 (1)当出现d轨道时，虽然电子按ns，(n－1)d，np顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s2s2p3s3p3d4s，正确； Fe：1s2s2p3s3p4s3d，错误。

(2)在书写简化的电子排布式时，并不是所有的都是[X]＋价电子排布式(注：X代表上一周期稀有气体元素符号)。

3．请用核外电子排布的相关规则解释Fe较Fe更稳定的原因。 答案

26

3＋

2＋

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2

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6

2

6

2

2

6

2

6

6

2

Fe价层电子的电子排布式为3d4s，Fe价层电子的电子排布式为3d，Fe价层电

6

623＋52＋

子的电子排布式为3d。根据“能量相同的轨道处于全空、全满和半满时能量最低”的原则，3d处于半满状态，结构更为稳定，所以Fe较Fe更为稳定。

特别提醒 由于能级交错，3d轨道的能量比4s轨道的能量高，排电子时先排4s轨道再排3d轨道，而失电子时，却先失4s轨道上的电子。

5

3＋

2＋

题组一 根据核外电子排布，正确理解电子能量状态

1．下列电子排布图所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是__________。

答案 ③⑤

解析 ①、④不符合能量最低原理；②不符合洪特规则。

2.气态电中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是( ) A.1s2s2p3s3p→1s2s2p3s3p B.1s2s2p3s3p→1s2s2p3s3p C.1s2s2p3s3p→1s2s2p3s3p

D.1s2s2p3s3p3d4s4p→1s2s2p3s3p3d4s4p 答案 B

解析 np处于半充满状态，结构稳定，失去一个电子吸收的能量多。

“两原理，一规则”的正确理解

1.原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则、泡利原理，若违背其一，则电子能量不处于最低状态。

易误警示 在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：

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2

1

(1)(违反能量最低原理)

(2)(违反泡利原理)

(3)(违反洪特规则)

(4)(违反洪特规则)

2.半充满、全充满状态的原子结构稳定 如ns、np、np Cr：3d4s Cu：3d4s

10

15

1

2

3

6

Mn：3d4s Zn：3d4s

10

2

52

3.当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写时，仍把(n－1)d放在ns前。

题组二 正确使用表示原子、离子、分子组成的化学用语 3.按要求填空：

(1)质量数为37的氯原子符号为________。 (2)S的结构示意图________。

(3)氮原子的电子式________，N2的电子式________，NH4的电子式________。

(4)磷原子的核外电子排布式____________________________________________________，

＋

2－