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2010屆高三化學一輪考點精講精析
考點9 原子結構與原子核外電子能級分布
考點聚焦
1．了解原子核外電子的分層排布，掌握能層、能級及其表示。
2．掌握構造原理及核外電子排布規律，掌握1-36號元素的核外電子排布式
3．了解電子云與原子軌道概念，掌握原子軌道數目的判斷方法
4．了解能量最低原子、基態、激發態、光譜
知識梳理
一、能層與能級
對多電子原子的核外電子，按 將其分成不同的能層(n)；對于同一能層里能量不同的電子，將其分成不同的 ；能級類型的種類數與能層數相對應；同一能層里，能級的能量按 的順序升高，即E(s)＜E(p)＜E(d)＜E(f)。
完成下表：各能層所包含的能級類型及各能層、能級最多容納的電子數
能 層(n)
一
二
三
四
五
六
七
符 號
K
L
N
O
P
Q
能 級(l)
1s
2s
2p
3s
3p
3d
5s
…
……
最 多
電 子 數
2
2
6
2
…
……
2
18
32
……
2n2
由表中可知：①各能層最多容納的電子數為 。
②能級類型的種類數與 數相對應
③s p d f 能級所含軌道數分別為 ，與能級所在能層無關。
二、電子云與原子軌道
1．電子云：電子在原子核外出現的概率密度分布。電子云是核外電子運動狀態的形象化描述，小黑點的疏密表示 。
2．原子軌道：不同能級上的電子出現概率約為 %的電子云空間輪廓圖。s電子的原子軌道呈 對稱， ns能級各有 個原子軌道；p電子的原子軌道呈 ，np能級各有 個原子軌道，相互垂直（用px、py、pz表示）；nd能級各有 個原子軌道；nf能級各有 個原子軌道。各軌道的的形狀與所處的能層無關。
三、核外電子排布規律
1．構造原理：絕大多數基態原子核外電子的排布都遵循下列順序：
1s、2s、2p、3s、3p、 、 、4p、5s、4d、5p、6s、4f……
構造原理揭示了原子核外電子的能級分布。從中可以看出，不同能層的能級有交錯現象，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。
構造原理是書寫基態原子電子排布式的依據，也是繪制基態原子電子排布圖（即軌道表示式）的主要依據之一。
思考：如何快速判斷不同能級的能量高低？

2．能量最低原理：能量最低原理：原子核外電子遵循構造原理排布時，原子的能量處于最低狀態。即在基態原子里，電子優先排布在 的能級里，然后排布在能量逐漸升高的能級里。當某能級中的原子軌道處于全充滿或半充滿狀態時能量較低。
3．泡利原理：每個原子軌道里最多只能容納 個自旋方向 的電子。
4．洪特規則：電子排布在同一能級的各個軌道時，優先占據 軌道，且自旋方向 。

思考：為什么在同一原子中不可能出現運動狀態完全相同的兩個電子？
四、基態、激發態、光譜
1．基態：最低能量狀態。如處于最低能量狀態的原子稱為基態原子。
2．激發態：較高能量狀態（相對基態而言）。如基態原子的電子吸收能量后，電子躍遷至較高能級成為激發態原子。
3．光譜：不同元素的原子發生躍遷時會吸收（基態→激發態）和放出（基態→激發態）能量，產生不同的光譜——原子光譜（吸收光譜和發射光譜）。利用光譜分析可以發現新元素或利用特征譜線鑒定元素。
試題枚舉
【例1】下列有關電子云和原子軌道的說法正確的是（ ）
A．原子核外的電子象云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱電子云
B．s能級的原子軌道呈球形，處在該軌道上的電子只能在球殼內運動
C．p能級的原子軌道呈紡錘形，隨著能層的增加，p能級原子軌道也在增多
D．與s電子原子軌道相同，p電子原子軌道的平均半徑隨能層的增大而增大
解析： 電子云是對電子運動的形象化描述，它僅表示電子在某一區域內出現的概率，并非原子核真被電子云霧所包裹，故選項A錯誤。原子軌道是電子出現的概率約為90%的空間輪廓，它表明電子在這一區域內出現的機會大，在此區域外出現的機會少，故選項B錯誤。無論能層序數n怎樣變化，每個p能級都是3個原子軌道且相互垂直，故選項C錯誤。由于按1p、2p、3p……的順序，電子的能量依次增高，電子在離核更遠的區域出現的概率逐漸增大，電子云越來越向更大的空間擴展，原子軌道的平均半徑逐漸增大。
答案： D
【例2】下列有關認識正確的是（ ）
A．各能級的原子軌道數按s、p、d、f的順序分別為1、3、5、7
B．各能層的能級都是從s能級開始至f能級結束
C．各能層含有的能級數為n—1
D．各能層含有的電子數為2n2
解析：各能層的能級都是從s能級開始，但不是至f能級結束，如L能層只有2s、2p兩個能級，B錯誤；各能層含有的能級數與能層一致，以C不對；各能層最多容納電子數為2n2，而不是必須含有的電子數2n2
答案：A
【例3】以下電子排布式表示基態原子電子排布的是（ ）
A．1s22s22p63s13p3 B．1s22s22p63s23p63d104s1 4p1
C．1s22s22p63s23p63d24s1 D．1s22s22p63s23p63d104s2 4p1
解析：A B C均不符合能量最低原理，選D
答案：D
【例4】人們常將在同一原子軌道上運動的，自旋方向相反的2個電子，稱為“電子對”；將在同一原子軌道上運動的單個電子，稱為“未成對電子”。以下有關主族元素原子的“未成對電子”的說法，錯誤的是（ ）
A．核外電子數為奇數的基態原子，其原子軌道中一定含有“未成對電子”
B．核外電子數為偶數的基態原子，其原子軌道中一定不含“未成對電子”
C．核外電子數為偶數的基態原子，其原子軌道中可能含有“未成對電子”
D．核外電子數為奇數的基態原子，其原子軌道中可能不含“未成對電子”
解析：s p d f 能級所含軌道數分別為1、3、5、7，均為奇數，而電子電子排布在同一能級的各個軌道時，優先占據不同的軌道，如兩電子占據2p軌道分別占據兩個軌道，形成兩個未成對電子
答案： B D
【例5】以下是表示鐵原子和鐵離子的3種不同化學用語。
結構示意圖
電子排布式
電子排布圖（軌道表示式）
鐵原子
1s22s22p63s23p63d64s2
鐵離子
1s22s22p63s23p63d5
⑴鐵原子最外層電子數為 ，鐵在發生化學反應時，參加反應的電子可能是 。
⑵請你通過比較、歸納，分別說出3種不同化學用語所能反映的粒子結構信息。
答案：⑴2 4s上的2個電子或4s上的2個電子和3d上的1個電子
⑵結構示意圖：能直觀地反映核內的質子數和核外的電子層數及各能層上的電子數。
電子排布式：能直觀地反映核外電子的能層、能級和各能級上的電子數。
軌道表示式：能反映各軌道的能量的高低及各軌道上的電子分布情況，自旋方向。
【例6】下圖是鋰、氦、汞的吸收光譜和發射光譜。其中圖_____________是原子由基態轉化為激發態時的光譜，圖____________是原子由激發態轉化為基態時的光譜。不同元素的原子光譜上的特征譜線不同，請在下圖中用線段將同種元素的吸收光譜和發射光譜連接。
答案：
①③⑤　?、冖堍?br/>

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