考点1 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
【核心考点梳理】
考点一、能层与能级
1920年，丹麦科学家玻尔在氢原子模型基础上，提出构造原理，开启了用原子结构解释元素周期律的篇章。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原子光谱事实为依据的完整的构造原理。
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K、L、M、N、O、P、Q……表示，其中每层所容纳的电子数最多为2n2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E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。
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ns、np、nd、nf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 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s …… …… …… ……
最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 …… …… …… ……
2 8 18 32 …… …… …… 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 各能级可容纳的最多电子数分别为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)。
【典型例题】
例1．（2023秋·北京西城·高二北京八中校考期末）下列关于能级的说法正确的是
A．所有能层都包含p能级 B．p能级的能量一定比s能级的高
C．3p2表示3p能级有两个轨道 D．2p、3p、4p能级的轨道数相同
例2．（2023秋·北京东城·高二统考期末）以下能级符号正确的是
A．4s B．3f C．2d D．1p
例3．（2022春·河南平顶山·高二校考期中）能层
(1)含义：多电子原子核外电子的能量是不同的，核外电子按___________分成能层。
(2)原子核外电子的排布规律
①
电子层数 一 二 三 四 五 六 七
符号 __ __ __ __ __ __ __
每层最多容纳电子数 __ __ __ __ __ __ __
②能量规律：原子核外电子总是可能先排布在能量___________的电子层上，然后由内向外依次排布在能量___________的电子层。即：能层的高低顺序为___________。
③数量规律：每层容纳的电子数不超过___________。
最外层电子数不超过___________(K层为最外层时，电子数不超过___________)
次外层电子数不超过18
倒数第三层电子数不超过32
考点二、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：处于最低能量状态的原子。
(2)激发态原子：基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。
(3)基态、激发态相互间转化的能量变化
基态原子→→激发态原子
2.光谱
(1)光谱的成因及分类
(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，称为光谱分析。
【典型例题】
例1．（2022·福建·泉州市第六中学高二期中）许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因是激发态的电从能量高的轨道跃迁到能量低的轨道时，能量以一定的波长(可见光区域)光的形式释放。下列现象和应用与电子跃迁无关的是
A．激光 B．石墨导电 C．霓虹灯 D．原子光谱
例2．（2022·全国·高二专题练习）基态与激发态
(1)基态原子：处于___________状态的原子，
(2)基态原子___________，电子跃迁到___________，变为激发态原子；
(3)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___________；
(4)___________是电子跃迁释放能量的重要形式之一。
【必备知识基础练】
1．(2022·郑州高二检测)原子中的某一能层，最多能容纳的电子数目大于32，该能层可能会是( )
A．L能层 B．M能层 C．N能层 D．P能层
2.(2022·成都高二检测)下列能级符号书写错误的是( )
A．4f B．2d C．5s D．3p
3．（2022·吉林·长春市第二实验中学高二期中）下列说法中正确的是
A．多电子原子的所有电子在同一区域里运动
B．能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动
C．处于最低能量的原子叫基态原子
D．同一原子中，1s、2s、3s所能容纳的电子数越来越多
4．（2022·吉林·长春市清蒲中学高二期中）短周期元素的原子，处于基态时可能具有的电子是
A．只有s和p电子 B．只有s电子 C．只有p电子 D．有s、p和d电子
5．（2022春·海南儋州·高二校考阶段练习）下列关于一定原子轨道上运动的电子的判断正确的是
A．一个原子轨道上只有一个电子
B．处在同一原子轨道上的电子运动状态完全相同
C．处在同一能级中的电子(基态)能量一定相同
D．处于同一能层上的电子(基态)能量一定不同
6．下列说法中不正确的是( )
A.同一原子中,2p、3p、4p能级的轨道数依次增多
B.3p2表示3p能级有两个电子
C.K+的电子排布式为1s22s22p63s23p6
D.处于最低能量的原子叫做基态原子
7.已知X、Y两种元素的原子序数之和等于41。X元素原子的4p能级上有3个电子,Y元素原子的最外层2p能级上有4个电子。请回答下列问题。
(1)X元素基态原子的电子排布式为 ,该元素的符号是 。
(2)Y元素原子的价层电子排布式为 ,该元素的名称是 。
【关键能力提升练】
8．(双选)下列化学用语的应用错误的是( )
A.Na+的电子式:]+
B.Na+的结构示意图:
C.Na的电子排布式:1s22s22p63s1
D.Na的简化电子排布式:[Na]3s1
9．（2022秋·浙江宁波·高二余姚中学校考期中）玻尔理论、量子力学理论都是对核外电子运动的描述方法，根据对它们的理解，下列叙述中正确的是
A．因为s轨道的形状是球形的，所以s电子做的是圆周运动
B．、、的轨道相互垂直，能量不同
C．钒原子核外有4种形状的原子轨道
D．从空间角度看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道
10．（2022秋·四川内江·高二四川省内江市第六中学校考期中）下列说法正确的是
A．基态硅原子中电子占据的最高能层符号为3s23p2
B．硅原子电子占据的最高能层的轨道数为9
C．基态硫原子电子占据最高能级的的电子云轮廓图为球形
D．铝原子核外电子云有7种不同的伸展方向
11．（2022春·陕西西安·高二校考期末）第N能层所含能级数、原子轨道数和最多容纳电子数分别为
A．3、32、2× 32 B．4、42、2× 32 C．5、42、5× 32 D．4、42、2× 42
12．X、Y两元素可形成X2Y3型化合物,则X、Y原子最外层电子排布式可能是( )
①X:3s23p1 Y:3s23p5 ②X:2s22p3 Y:2s22p4
③X:3s23p1 Y:3s23p4 ④X:3s2 Y:2s22p3
A.②③ B.①②
C.①④ D.③④
13．（2022秋·吉林长春·高二长春市第五中学校考期中）下列关于能层和能级的说法正确的是
A．原子核外每能层最多可容纳的电子数为n2
B．能层序数较大的能级，能量不一定较高
C．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小
D．同一原子中，2p、3p、4p能容纳的电子数逐渐增多
14．（2022·全国·高二专题练习）原子轨道与能层序数的关系
(1)不同能层的同种能级的原子轨道形状___________，只是半径___________。能层序数n越大，原子轨道的半径___________。如：
(2)s能级只有___________个原子轨道。p能级有___________个原子轨道，它们互相垂直，分别以px、py、pz表示。在同一能层中px、py、pz的能量___________。
(3)原子轨道数与能层序数(n)的关系是原子轨道为___________
15．根据已学过的知识,填写下表:
核电荷数 元素 名称 元素 符号 电子排布式 具有的 能级数
2
铍
C
1s22s22p5
Al
16
1s22s22p63s23p64s2
16．（2022春·黑龙江鸡西·高二校考期中）下图是s能级和p能级的原子轨道图，试回答下列问题：
(1)s电子的原子轨道呈_______形，每个s能级有_______个原子轨道；p电子的原子轨道呈_______形，每个p能级有_______个原子轨道。
(2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，原子中能量最高的是_______电子，其电子云在空间的形状是_______。
【学科素养拔高练】
17．下表列出了核电荷数为21~25的元素的最高正化合价,回答下列问题:
元素名称 钪 钛 钒 铬 锰
元素符号 Sc Ti V Cr Mn
核电荷数 21 22 23 24 25
最高正化合价 +3 +4 +5 +6 +7
(1)写出下列元素基态原子的核外电子排布式:
Sc ; Ti ;
V ; Mn 。
(2)已知基态铬原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1,并不符合构造原理。人们常常会碰到客观事实与理论不相吻合的问题,当你遇到这样的问题时,你的态度是 。
(3)对比上述五种元素原子的核外电子排布与元素的最高正化合价,你发现的规律是 ;出现这一现象的原因是 。 考点1 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
【核心考点梳理】
考点一、能层与能级
1920年，丹麦科学家玻尔在氢原子模型基础上，提出构造原理，开启了用原子结构解释元素周期律的篇章。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原子光谱事实为依据的完整的构造原理。
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K、L、M、N、O、P、Q……表示，其中每层所容纳的电子数最多为2n2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E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。
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ns、np、nd、nf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 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s …… …… …… ……
最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 …… …… …… ……
2 8 18 32 …… …… …… 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 各能级可容纳的最多电子数分别为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)。
【典型例题】
例1．（2023秋·北京西城·高二北京八中校考期末）下列关于能级的说法正确的是
A．所有能层都包含p能级 B．p能级的能量一定比s能级的高
C．3p2表示3p能级有两个轨道 D．2p、3p、4p能级的轨道数相同
【答案】D
【解析】A．K能层仅包括1s能级这一种能级，不包含p能级，A错误；
B．同一能层不同能级之间能量关系是p 能级的能量一定比s能级的高；但若能层序数不同，就不符合该关系，如3s能级的能量比2p能级的能量高，B错误；
C．3p2表示3p能级上有两个电子，C错误；
D．2p、3p、4p能级的轨道数相同，都是仅有3个轨道，D正确；
故合理选项是D。
例2．（2023秋·北京东城·高二统考期末）以下能级符号正确的是
A．4s B．3f C．2d D．1p
【答案】A
【解析】根据第一电子层上只有1s，第二电子层只有2s、2p，第三电子层只有3s、3p、3d，第四电子层只有4s、4p、4d、4f；
答案选A。
例3．（2022春·河南平顶山·高二校考期中）能层
(1)含义：多电子原子核外电子的能量是不同的，核外电子按___________分成能层。
(2)原子核外电子的排布规律
①
电子层数 一 二 三 四 五 六 七
符号 __ __ __ __ __ __ __
每层最多容纳电子数 __ __ __ __ __ __ __
②能量规律：原子核外电子总是可能先排布在能量___________的电子层上，然后由内向外依次排布在能量___________的电子层。即：能层的高低顺序为___________。
③数量规律：每层容纳的电子数不超过___________。
最外层电子数不超过___________(K层为最外层时，电子数不超过___________)
次外层电子数不超过18
倒数第三层电子数不超过32
【答案】(1)能量不同
(2) K L M N O P Q 2 8 18 32 50 72 98 较低 较高 E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q) 2n2 8 2
【解析】略
考点二、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：处于最低能量状态的原子。
(2)激发态原子：基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。
(3)基态、激发态相互间转化的能量变化
基态原子→→激发态原子
2.光谱
(1)光谱的成因及分类
(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，称为光谱分析。
【典型例题】
例1．（2022·福建·泉州市第六中学高二期中）许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因是激发态的电从能量高的轨道跃迁到能量低的轨道时，能量以一定的波长(可见光区域)光的形式释放。下列现象和应用与电子跃迁无关的是
A．激光 B．石墨导电 C．霓虹灯 D．原子光谱
【答案】B
【详解】激光、原子光谱、霓虹灯是原子的发射光谱，与原子核外电子发生跃迁有关，石墨导电是层间电子的自由移动，与电子的跃迁无关，故选B。
例2．（2022·全国·高二专题练习）基态与激发态
(1)基态原子：处于___________状态的原子，
(2)基态原子___________，电子跃迁到___________，变为激发态原子；
(3)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___________；
(4)___________是电子跃迁释放能量的重要形式之一。
【答案】(1)最低能量
(2) 吸收能量 较高能级
(3)释放能量
(4)光(辐射)
【解析】略
【必备知识基础练】
1．(2022·郑州高二检测)原子中的某一能层，最多能容纳的电子数目大于32，该能层可能会是( )
A．L能层 B．M能层 C．N能层 D．P能层
【答案】D
【解析】每一能层最多能容纳的电子数目为2n2，所以最多能容纳的电子数目大于32的能层，至少是第五能层。
2.(2022·成都高二检测)下列能级符号书写错误的是( )
A．4f B．2d C．5s D．3p
【答案】B
【解析】s能级在每一层上都有，p能级至少在第二层及以上，d能级至少在第三层及以上，f能级至少在第四层及以上。
3．（2022·吉林·长春市第二实验中学高二期中）下列说法中正确的是
A．多电子原子的所有电子在同一区域里运动
B．能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动
C．处于最低能量的原子叫基态原子
D．同一原子中，1s、2s、3s所能容纳的电子数越来越多
【答案】C
【详解】A．原子核外有多电子时，电子的能量不尽相同，电子不可能都在同一区域里运动，而是分层排布的，A项错误；B．能量低的电子在离原子核近的区域里运动即在低能层运动，而能量高的电子在离核远的区域即高能层运动，B项错误；C．能量越低越稳定，根据构造原理可知，核外电子优先排布在能量较低的能级上，C项正确；D．s能级最多容纳2个电子，与其所在能层高低无关，D项错误；答案选C。
4．（2022·吉林·长春市清蒲中学高二期中）短周期元素的原子，处于基态时可能具有的电子是
A．只有s和p电子 B．只有s电子 C．只有p电子 D．有s、p和d电子
【答案】A
【详解】短周期元素的原子即1-18号，处于基态时其电子最多只能排到3p轨道，不可能排到3d轨道，所以处于基态时可能具有的电子是只有s和p电子。故选A。
5．（2022春·海南儋州·高二校考阶段练习）下列关于一定原子轨道上运动的电子的判断正确的是
A．一个原子轨道上只有一个电子
B．处在同一原子轨道上的电子运动状态完全相同
C．处在同一能级中的电子(基态)能量一定相同
D．处于同一能层上的电子(基态)能量一定不同
【答案】C
【解析】A．一个原子轨道上可以容纳两个电子，并且自旋方向相反，A不正确；
B．处在同一原子轨道上的电子，运动状态不完全相同，若处于同一能级的不同轨道上，自旋状态可以相同，若处于同一轨道上，自旋方向必须相反，B不正确；
C．处在同一能级中的电子(基态)，不管是处于不同轨道还是同一轨道，电子的能量都相同，C正确；
D．处于同一能层上的电子(基态)，若在同一能级中，电子的能量相同，D不正确；
故选C。
6．下列说法中不正确的是( )
A.同一原子中,2p、3p、4p能级的轨道数依次增多
B.3p2表示3p能级有两个电子
C.K+的电子排布式为1s22s22p63s23p6
D.处于最低能量的原子叫做基态原子
【答案】A
【解析】所有能层中的p能级都只有3个轨道,A项错误。
7．已知X、Y两种元素的原子序数之和等于41。X元素原子的4p能级上有3个电子,Y元素原子的最外层2p能级上有4个电子。请回答下列问题。
(1)X元素基态原子的电子排布式为 ,该元素的符号是 。
(2)Y元素原子的价层电子排布式为 ,该元素的名称是 。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3 As
(2)2s22p4 氧
【解析】(1)由X原子4p能级上有3个电子可知,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,并推出其元素符号为As。
(2)根据Y元素的原子最外层2p能级上有4个电子,又因为X、Y的原子序数之和为41,故Y的原子序数为41-33=8,为氧元素,其价层电子排布式为2s22p4。
【关键能力提升练】
8．(双选)下列化学用语的应用错误的是( )
A.Na+的电子式:]+
B.Na+的结构示意图:
C.Na的电子排布式:1s22s22p63s1
D.Na的简化电子排布式:[Na]3s1
【答案】AD
【解析】金属阳离子的电子式就是其离子符号,故Na+的电子式应为Na+,A项错误;简化电子排布式中的“[ ]”应为该元素上一周期的稀有气体元素,Na的简化电子排布式应为[Ne]3s1,D项错误。
9．（2022秋·浙江宁波·高二余姚中学校考期中）玻尔理论、量子力学理论都是对核外电子运动的描述方法，根据对它们的理解，下列叙述中正确的是
A．因为s轨道的形状是球形的，所以s电子做的是圆周运动
B．、、的轨道相互垂直，能量不同
C．钒原子核外有4种形状的原子轨道
D．从空间角度看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道
【答案】D
【解析】A．s轨道是球形，描述的是电子云轮廓图，表示电子在单位体积内出现概率的大小，故A错误；
B．p能级有三个原子轨道，同一能层上的p轨道能量相同，、、能量相同，它们的差异是延伸方向不同，故B错误；
C．23号钒原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3s2，有s、p、d三种能级，对应的原子轨道形状有3种，故C错误；
D．s轨道的空间形状为球形，2s轨道的半径大于1s，因此从空间上看，2s轨道包含了1s轨道，故D项正确；
综上所述，正确的是D项。
10．（2022秋·四川内江·高二四川省内江市第六中学校考期中）下列说法正确的是
A．基态硅原子中电子占据的最高能层符号为3s23p2
B．硅原子电子占据的最高能层的轨道数为9
C．基态硫原子电子占据最高能级的的电子云轮廓图为球形
D．铝原子核外电子云有7种不同的伸展方向
【答案】B
【解析】A．硅原子有三层电子，基态硅原子中电子占据的最高能层符号M，A项错误；
B．硅原子电子占据的最高能层为M层，M层能级有3s、3p、3d，轨道数为1+3+5=9，B项正确；
C．基态硫原子电子排布式为3s23p4，占据最高能级为3p，电子云轮廓图为哑铃形，C项错误；
D．铝原子电子排布式为1s22s22p63s23p1，s轨道为球形，有1个伸展方向，p轨道为向空间3个方向伸展的哑铃形，故核外电子云有4种不同的伸展方向，D项错误；
答案选B。
11．（2022春·陕西西安·高二校考期末）第N能层所含能级数、原子轨道数和最多容纳电子数分别为
A．3、32、2× 32 B．4、42、2× 32 C．5、42、5× 32 D．4、42、2× 42
【答案】D
【解析】第N能级为第4层，含有的轨道能级分别为s、p、 d、f的顺序依次为1、3, 5、7，共有16个轨道，每一个轨道可容纳2个电子，可以最多容纳32个电子；
故选D。
12．X、Y两元素可形成X2Y3型化合物,则X、Y原子最外层电子排布式可能是( )
①X:3s23p1 Y:3s23p5 ②X:2s22p3 Y:2s22p4
③X:3s23p1 Y:3s23p4 ④X:3s2 Y:2s22p3
A.②③ B.①②
C.①④ D.③④
【答案】A
【解析】①X为Al元素,Y为Cl元素,形成的化合物为AlCl3,错误;②X为N元素,Y为O元素,可形成N2O3,正确;③X为Al元素,Y为S元素,可形成Al2S3,正确;④X为Mg元素,Y为N元素,可形成Mg3N2,错误。
13．（2022秋·吉林长春·高二长春市第五中学校考期中）下列关于能层和能级的说法正确的是
A．原子核外每能层最多可容纳的电子数为n2
B．能层序数较大的能级，能量不一定较高
C．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小
D．同一原子中，2p、3p、4p能容纳的电子数逐渐增多
【答案】B
【解析】A．原子核外每能层最多可容纳的电子数为2n2，故A错误；
B．能层序数越大的能级能量不一定越高，如4s的能量低于3d，故B正确；
C．不同能层的s轨道，能层序数越大的其能量越高，即1s<2s<3s，故C错误；
D．p能级上有3个原子轨道，轨道数相同，故D错误。
故选B。
14．（2022·全国·高二专题练习）原子轨道与能层序数的关系
(1)不同能层的同种能级的原子轨道形状___________，只是半径___________。能层序数n越大，原子轨道的半径___________。如：
(2)s能级只有___________个原子轨道。p能级有___________个原子轨道，它们互相垂直，分别以px、py、pz表示。在同一能层中px、py、pz的能量___________。
(3)原子轨道数与能层序数(n)的关系是原子轨道为___________
【答案】(1) 相同 不同 越大
(2) 1 3 相同
(3)n2
【解析】略
15．根据已学过的知识,填写下表:
核电荷数 元素 名称 元素 符号 电子排布式 具有的 能级数
2
铍
C
1s22s22p5
Al
16
1s22s22p63s23p64s2
【答案】
核电 荷数 元素 名称 元素 符号 电子排布式 具有的能级数
氦 He 1s2 1
4 Be 1s22s2 2
6 碳 1s22s22p2 3
9 氟 F 3
13 铝 1s22s22p63s23p1 5
硫 S 1s22s22p63s23p4 5
20 钙 Ca 6
【解析】根据电子排布式可判断元素原子总的电子数,进而确定元素名称、元素符号等;根据核电荷数=原子序数,可确定元素名称、元素符号,结合构造原理可写出电子排布式;根据电子排布式可确定该原子具有的能级数。
16．（2022春·黑龙江鸡西·高二校考期中）下图是s能级和p能级的原子轨道图，试回答下列问题：
(1)s电子的原子轨道呈_______形，每个s能级有_______个原子轨道；p电子的原子轨道呈_______形，每个p能级有_______个原子轨道。
(2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，原子中能量最高的是_______电子，其电子云在空间的形状是_______。
【答案】(1) 球 1 哑铃 3
(2) 2p 哑铃形
【解析】（1）
ns能级各有1个轨道，np能级各有3个轨道，s电子的原子轨道都是球形的，p电子的原子轨道都是哑铃形的，每个p能级有3个原子轨道，它们相互垂直，分别以px、py、pz表示。
（2）
因为元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，np轨道已排上电子，说明ns轨道已排满电子，即n=2，则元素X的原子核外电子排布式为1s22s22p3，则原子中能量最高的是2p电子，其电子云在空间有三个互相垂直的伸展方向，电子云在空间的形状是哑铃形。
【学科素养拔高练】
17．下表列出了核电荷数为21~25的元素的最高正化合价,回答下列问题:
元素名称 钪 钛 钒 铬 锰
元素符号 Sc Ti V Cr Mn
核电荷数 21 22 23 24 25
最高正化合价 +3 +4 +5 +6 +7
(1)写出下列元素基态原子的核外电子排布式:
Sc ; Ti ;
V ; Mn 。
(2)已知基态铬原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1,并不符合构造原理。人们常常会碰到客观事实与理论不相吻合的问题,当你遇到这样的问题时,你的态度是 。
(3)对比上述五种元素原子的核外电子排布与元素的最高正化合价,你发现的规律是 ;出现这一现象的原因是 。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d14s2(或[Ar]3d14s2)
1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)
1s22s22p63s23p63d34s2(或[Ar]3d34s2)
1s22s22p63s23p63d54s2(或[Ar]3d54s2)
(2)尊重客观事实,注重理论适用范围,掌握特例(或其他合理答案)
(3)五种元素的最高正化合价数值都等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和 能级交错使得d电子也参与了化学反应
【解析】(1)根据构造原理即可解答。(3)过渡元素的最高正化合价与主族元素不同,因为过渡元素在化学反应中,次外层上的电子也可能参与化学反应。
