【巩固复习】人教版（2019）高中化学（选修性必修2）寒假专题复习 第01讲 原子结构（原卷版+解析版）

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课时1 eq \b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(,,,))能层与能级 基态与激发态 原子光谱
一．能层与能级
1920年，丹麦科学家玻尔在氢原子模型基础上，提出________，开启了用原子结构解释________的篇章。1925年以后，玻尔的“壳层”落实为“能层”与“能级”，厘清了核外电子的可能状态，复杂的原子光谱得以诠释。1936年，德国科学家马德隆发表了以________事实为依据的完整的________。
1．能层
(1)含义：根据核外电子的能量不同，将核外电子分为不同的能层(电子层)。
(2)序号及符号
能层序号一、二、三、四、五、六、七……分别用____、____、____、____、____、____、____……表示，其中每层所容纳的电子数最多为____个。
(3)能量关系
能层越高，电子的能量越高，能量的高低顺序为________________________________。
2．能级
(1)含义：根据多电子原子的同一能层的电子的________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________等表示，如n能层的能级按能量由低到高的排列顺序为ns、________、________、nf等。
3．能层、能级与最多容纳的电子数
由上表可知：
(1)能层序数________该能层所包含的能级数，如第三能层有________个能级。
(2)s、p、d、f 各能级可容纳的最多电子数分别为________、________、________、________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________(n为能层的序数)。
二．基态与激发态 原子光谱
1.基态原子与激发态原子
(1)基态原子：处于最________能量状态的原子。
(2)激发态原子：基态原子________能量，电子会________到较高能级，变为激发态原子。
(3)基态、激发态相互间转化的能量变化
2.原子光谱
(1)光谱的成因及分类
①电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将________能量；反之，将________能量。光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。
②电子的跃迁是________变化(未发生电子转移)，而原子得失电子时发生的是________变化。
③一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。
(2)光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素。
正误判断
1．2d表示L层上的d能级。( )
2．能层就是电子层。( )
3．不同能层，s能级的能量相同。( )
4．s能级的能量一定比p能级的能量低。( )
5．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。( )
6．电子在原子轨道上运动时能量较为稳定，跃迁时释放或者吸收能量。( )
7．基态原子的能量一定比激发态原子的能量高。( )
8．焰色试验是金属原子的电子从基态跃迁到激发态时产生的光谱。( )
9．日常生活中我们看到的许多可见光，如霓虹灯光、节日焰火都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。( )
10．电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱。( )
课时2 构造原理与电子排布式 eq \b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(,,,))电子云与原子轨道
一．构造原理与电子排布式
1.构造原理
(1)内容：以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。
(2)构造原理示意图：图中用小圆圈表示一个________，每一行对应一个________，箭头引导的曲线显示递增电子填入能级的顺序。
注：电子填充的常见一般规律：
1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s
(3)能级交错：构造原理告诉我们，随核电荷数递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。这种现象被称为能级交错。
注：①构造原理呈现的能级交错源于光谱学事实，是经验的，而不是任何理论推导的结果。构造原理是一个思维模型，是个假想过程。
②能级交错现象是电子随核电荷数递增而出现的填入电子顺序的交错，并不意味着先填的能级能量一定比后填的能级能量低
2.电子排布式
(1)定义：电子排布式是用核外电子分布的能级及各能级上的电子数来表示电子排布的式子。
(2)表示方法：
(3)书写方法——“三步法”（构造原理是书写基态原子电子排布式的主要依据）
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。
注：在书写电子排布式时，一般情况下，能层低的能级要写在左边，而不是按构造原理的顺序写。
(4)在得出构造原理之前，由原子光谱得知有些过渡金属元素基态原子电子排布不符合构造原理，如Cr和Cu的最后两个能级的电子排布分别为3d54s1和3d104s1。由此可见，构造原理是被理想化了的。
(5)简化电子排布式
①定义：将原子中已经达到________________元素原子结构的部分，用相应的________________元素符号外加________表示的式子称为简化电子排布式。
②表示方法：如氮、钠、钙的简化电子排布式分别为[He]2s22p3、[Ne]3s1 、[Ar]4s2。
(6)价层电子排布式
①价电子层的定义：为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层(简称价层)。
②价电子的位置：
对于主族元素和零族元素来说，价电子就是________电子。表示方法：nsx或nsxnpy
对于副族和第VIII族元素来说，价电子除最外层电子外，还可能包括________电子。
表示方法：(n-1)dxnsy 或 ndx (钯4d10) 或 (n-2)fx(n-1)dynsz 或(n-2)fxnsy
③举例：元素周期表中给出了元素的价层电子排布式。如Cl的价层电子排布式为3s23p5，Cr的价层电子排布式为3d54s1。
二．电子云与原子轨道
1.电子云
(1)概率密度：用P表示电子在某处出现的_______，V表示该处的_______，则称为概率密度，用ρ表示。
(2)电子云：由于核外电子的概率密度分布看起来像一片________，因而被形象地称作电子云。换句话说，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。
注：①电子云图表示电子在核外空间出现概率的相对大小。电子云图中小点越密，表示电子出现的概率越________。
②电子云图中的小点并不代表电子，小点的数目也不代表电子实际出现的次数。
③电子云图很难绘制，使用不方便，故常使用电子云轮廓图。
(3)电子云轮廓图：
①绘制电子云轮廓图的目的：表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。例如，绘制电子云轮廓图时，把电子在原子核外空间出现概率P=90%的空间圈出来
②s电子、p电子的电子云轮廓图
s电子的电子云轮廓图：所有原子的任一能层的s电子的电子云轮廓图都是________形，只是球的半径不同。
同一原子的能层越高，s电子云的半径越大，如下图所示。这是由于1s、2s、3s……电子的能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展。
图：同一原子的s电子的电子云轮廓图
p电子的电子云轮廓图：p电子云轮廓图是________状的。每个p能级都有3个相互________的电子云，分别称为px、py，和pz，右下标x、y、z分别是p电子云在直角坐标系里的取向，如图所示。p电子云轮廓图的平均半径随能层序数的增大而增大。
图：px、py、pz的电子云轮廓图
2.原子轨道
(1)定义：电子在原子核外的一个________________状态称为一个原子轨道。
(2)形状
①s电子的原子轨道呈________形，能层序数越大，原子轨道的半径越________。
②p电子的原子轨道呈________形，能层序数越大，原子轨道的半径越________。
(3) 原子轨道eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(轨道形状\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(s电子的原子轨道呈球形对称,p电子的原子轨道呈哑铃形)),各能级上的原子轨道数目\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(s能级 1 个,p能级 3 个,d能级5个,f能级7个,……)),能量关系\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(①相同能层上原子轨道能量的高低：, ns＜np＜nd＜nf,②形状相同的原子轨道能量的高低：, 1s＜2s＜3s＜4s……,③同一能层内形状相同而伸展方向不同的原, 子轨道的能量相等，如2px、2py、2pz轨道的, 能量相等))))
(4)各能级所含原子轨道的数目
正误判断
1．基态铁原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6。( )
2．基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)