第2节 原子结构与元素周期表
第1课时 基态原子的核外电子排布
学习目标 1.通过探讨1~18号元素基态原子的核外电子排布,充分理解能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则。2.会书写1~36号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式。
一、基态原子的核外电子排布
1.基态原子的核外电子排布规律
(1)能量最低原理:核外电子在原子轨道上的排布遵循能量 原理。如氢原子核外的唯一电子在基态时只能处在能量最低的 原子轨道上。
(2)泡利不相容原理:一个原子轨道中最多只能容纳 个电子,且这两个电子的自旋状态 。
(3)洪特规则:对于基态原子,核外电子在能量相同的轨道上排布时,将尽可能分占 原子轨道并且自旋状态 。
2.构造原理
(1)内容
基态原子核外电子在原子轨道上的排布按如图所示顺序,这一规律称为构造原理。
(2)能级的能量高低顺序
根据构造原理,各能级的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……,即按照ns (n-2)f (n-1)d np顺序排列,能量由低到高的顺序,也是电子排布填入各能级的先后顺序。
(3)能级交错
从能级的能量高低顺序中可以看出,不同能级的能量高低有交错现象,如E3d>E4s、E4d>E5s、E5d>E6s、E6d>E7s、E4f>E5p、E4f>E6s等。能级交错规律:Ens3.洪特规则特例
(1)内容:能量相同的原子轨道在 (如p6和d10)、 (如p3和d5)和 (如p0和d0)状态时,体系的能量较低,原子较稳定。
(2)基态铬原子和基态铜原子的核外电子排布式分别为Cr: ,
Cu: 。
1.(2023·郑州期末)下列氟原子激发态的电子排布中能量最高的是 ( )
A.1s22s22p43d1 B.1s22s22p33d2
C.1s22s22p43p1 D.1s22s22p43s1
2.(2023·丽水期末)下列说法正确的是 ( )
A.基态Cr原子的核外电子:[Ar]3d54s1,违反能量最低原理
B.基态C原子的电子排布式:1s22s222,违反能量最低原理
C.基态C原子的最外层轨道表示式： ，违反泡利不相容原理
D.基态Fe3＋的3d轨道表示式：，违反洪特规则
3.(1)下列基态原子的电子排布式或轨道表示式正确的是 (填序号,下同),违反能量最低原理的是 ,违反洪特规则的是 ,违反泡利不相容原理的是 。
①F:1s22s23p5
②P:
③Fe:1s22s22p63s23p63d64s2
④Al:1s22s22p63s23p1
⑤N:
(2)绿柱石被国际珠宝界公认为四大名贵宝石之一,主要成分为Be3Al2(Si6O18),因含适量的Cr2O3(0.15%~0.6%)而形成祖母绿。基态Al原子中,电子填充的最高能级是 。
二、基态原子核外电子排布的表示方法
1.电子排布式
(1)含义
在ns、np、nd等各能级符号的右上角,用 表示出该能级中的 。
(2)电子排布式的书写
①“三步法”书写电子排布式
第一步:构造原理是电子排布式的书写依据。按照构造原理写出电子填充的顺序,1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p……
第二步:根据各能级容纳的电子数填充电子。
第三步:去掉没有排电子的能级,并按照电子层顺序排列即可写出电子排布式。
②简化电子排布式的书写
把电子排布式中内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号加方括号来表示,得到简化电子排布式。例如基态K原子的简化电子排布式可表示为[Ar]4s1。
③离子的核外电子排布式的书写
对于主族元素的原子来说,一般只失去最外层电子,而过渡元素的原子可能还会进一步失去内层电子;原子得到电子时,一般总是填充到最外层未填满的能级上。如Fe位于第4周期Ⅷ族,其基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2,基态Fe2+的核外电子排布式为[Ar]3d6,基态Fe3+的核外电子排布式为[Ar]3d5。
2.轨道表示式
(1)含义
用 (或小圆圈、短线)表示一个原子轨道,用“↑”或“↓”区别 状态不同的电子。
(2)实例
如铝原子的轨道表示式可表示为
4.下列能表示基态原子电子排布式的是 ( )
A.1s22s12p1 B.1s22s22p63s23p63d1
C.1s22s22p63s23p63d54s1 D.1s22s22p7
5.基态碳原子的最外电子层的各能级中,电子排布的方式正确的是 ( )
A. B.
C. D.
6.按要求填空。
(1)O: (轨道表示式)。
(2)Na: (轨道表示式)。
(3)Ca元素基态原子电子排布式:
。
(4)基态硼原子的轨道表示式为
,核外电子共有 种运动状态,有 个未成对电子,有 对成对电子。
三、核外电子排布的5种表示方法
原子结构示意图 意义 将每个电子层上的电子总数表示在原子核外的式子
实例 Na：
电子式 意义 在元素符号的周围，用·或×表示一个原子的最外层电子
实例
电子排布式 意义 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式
实例 K：1s22s22p63s23p64s1
简化电子排布式 意义 把内层电子排布达到稀有气体结构的部分用相应稀有气体的元素符号外加“[ ]”表示
实例 K：[Ar]4s1
轨道表示式 意义 每个方框都代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子
实例
7.下列表示氦原子结构的化学用语中,对电子运动状态描述最详尽的是 ( )
A.︰He B.
C.1s2 D.
8. (2023·重庆一中高二上期中)钛(Ti)是一种机械强度大、容易加工的耐高温金属,常用于制造合金。下列有关22Ti的化学用语中错误的是 ( )
A.原子结构示意图:
B.简化电子排布式:[Ar]3d24s2
C.轨道表示式:
D.电子排布式:1s22s22p63s23p63d24s2
9.已知某元素原子结构示意图为,下列有关说法正确的是 ( )
A.原子结构示意图中x=4
B.该元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4
C.该元素基态原子的核外电子的轨道表示式为
D.该原子结构中共有8个原子轨道上填有电子
10.按要求写出电子排布式或轨道表示式。
(1)基态Cu+的电子排布式: 。
(2)基态Fe原子的电子排布式: 。
(3)17Cl-的轨道表示式: 。
(4)基态Mn原子的简化电子排布式: 。
(5)基态As原子最外层电子的轨道表示式: 。
(6)基态Ge原子的电子排布式: 。
1.(2023·达州一中高二上月考)“各能级最多容纳的电子数,是该能级原子轨道数的二倍”,支撑这一结论的理论是 ( )
A.构造原理 B.泡利不相容原理
C.洪特规则 D.能量最低原理
2.下列各基态原子或离子的电子排布式正确的是 ( )
A.O2- 1s22s22p4 B.Ca 3d2
C.Fe 3d54s3 D.Si 1s22s22p63s23p2
3.(2023·保定期末)下列有关电子排布式或电子排布图的结论错误的是 ( )
选项 电子排布式或电子排布图 结论
A 1s22s22p2p2p 违背洪特规则
B 1s22s22p63s23p63d54s1 书写正确
C 违背泡利不相容原理
D 1s22s22p43s23p63d2 书写正确
4.下列化学用语表达正确的是( )
A.NCl3的电子式：
B.镁原子最外层电子的电子云图：
C.基态Mn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2
D.基态硫原子的最外层电子轨道表示式：
5.(1)在短周期元素中基态原子的p轨道有1个未成对电子的元素可能是 (填元素符号,下同),其核外电子排布式分别是 。
(2)基态原子的N层有1个未成对电子,M层未成对电子最多的元素是 ,其简化电子排布式为 。
(3)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是 ,其轨道表示式为 。
(4)Cu原子的结构示意图为 。
(5)下列表示的为激发态原子的是 。
A.1s12s1 B.1s22s22p1
C.1s22p53s1 D.1s22s22p63s2
第1课时 基态原子的核外电子排布
一、1.(1)最低 1s (2)两 不同 (3)不同 相同
3.(1)全充满 半充满 全空 1s22s22p63s23p63d54s1 1s22s22p63s23p63d104s1
对点训练
1.B [基态F原子的核外电子排布式为1s22s22p5,A、C、D选项为2p能级上的一个电子分别跃迁到3d、3p、3s能级上,3d能级上的电子能量最高,则A选项激发态F原子能量较高。A、B选项比较,B选项有两个2p能级电子跃迁到3d能级,则B选项激发态F原子能量最高。]
2.C [基态Cr原子的核外电子:[Ar]3d54s1,处于半充满稳定结构,能量低,符合能量最低原理,A错误;基态C原子的电子排布式:1s22s222,符合洪特规则,符合能量最低原理,B错误;泡利认为,在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子,且他们的自旋方向相反,所以基态C原子的最外层轨道表示式:
,违反的是泡利不相容原理,C正确;基态Fe3+的3d轨道表示式: ,符合洪特规则,D错误。]
3.(1)③④ ① ② ⑤ (2)3p
解析 (1)根据核外电子排布规律,①中电子排完2s轨道后应排2p轨道而不是3p轨道,正确的电子排布式为1s22s22p5;②中没有遵循洪特规则——电子在能量相同的轨道上排布时,将尽可能分占不同的轨道并且自旋状态相同;⑤中违反泡利不相容原理,正确的轨道表示式为。(2)Al为13号元素，其电子排布式为1s22s22p63s23p1，最高能级为3p。
二、1.(1)数字 电子数目 2.(1)方框 自旋
对点训练
4.C [A项应为1s22s2,错误;B项应为1s22s22p63s23p64s1,错误;D项应为1s22s22p63s1,错误。]
5.C [2p能级有2个电子,在2个不同的轨道,符合洪特规则,故C正确。]
6.(1)
(2)
(3)1s22s22p63s23p64s2
(4) 5 1 2
三、对点训练
7.D [A项只表示出最外层电子数,B项只表示出核外电子的分层排布情况,C项具体到电子层数、能级以及能级上的电子数,而D项包含了电子层数、能级以及原子轨道上电子的自旋状态。]
8.C [Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,因此原子结构示意图:,故A项、D项正确;Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,因此简化电子排布式为[Ar]3d24s2,故B项正确;根据洪特规则[电子在能量相同的轨道(即等价轨道)上排布时,总是尽可能分占不同的轨道且自旋方向同向]可知,图示3d轨道电子排布错误,故C项错误。]
9.D [由K层最多只能容纳2个电子,推得x=2,则该元素原子结构示意图为,即硅元素,A项错误;根据构造原理,该元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2,B项错误;根据能量最低原理、洪特规则和泡利不相容原理,该元素基态原子的核外电子的轨道表示式为
,共有8个原子轨道上填有电子,C项错误,D项正确。]
10.(1)1s22s22p63s23p63d10
(2)1s22s22p63s23p63d64s2
(3)
(4)[Ar]3d54s2
(5)
(6)1s22s22p63s23p63d104s24p2
课堂达标训练
1.B [构造原理用来书写核外电子的电子排布式;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,而且自旋状态相同,这就是洪特规则;在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子,而且它们的自旋状态相反,这就是泡利不相容原理。]
2.D [O的质子数为8,得到2个电子变为离子,则O2-的电子排布式为1s22s22p6,故A错误;Ca原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2,故B错误;Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,4s最多有2个电子,故C错误;Si的质子数为14,则Si的电子排布式为1s22s22p63s23p2,故D正确。]
3.D [基态原子中,填入轨道的电子总是优先单独分占,且自旋平行,所以2p能级上电子排布违背了洪特规则,A不符合题意;轨道全空、全满、半满时能量低,较稳定,故24号Cr元素的电子排布式1s22s22p63s23p63d54s1符合构造原理和洪特规则特例,B不符合题意;当电子排布在同一轨道时,每个轨道最多容纳2个电子,且自旋方向相反,原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时,电子尽可能分占不同的原子轨道且自旋状态相同,该排布图违背了泡利不相容原理,C不符合题意;原子核外电子先占有能量较低的轨道,然后依次进入能量较高的轨道,3s能级的能量高于2p能级,应先填充2p能级,3d能级的能量高于4s能级,应先填充4s能级,再填充3d能级,正确的电子排布式应为1s22s22p63s23p64s2,D符合题意。]
4.D [NCl3中,各原子的最外层都达到8电子相对稳定结构,电子式为,A不正确;镁原子最外层电子排布在3s轨道上,其电子云为球形,为p电子云图,B不正确;Mn的原子核外有25个电子,则基态Mn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,C不正确;基态硫原子的最外层电子排布式为3s23p4,则其最外层电子的轨道表示式: ,D正确。]
5.(1)B、F、Al、Cl 1s22s22p1、1s22s22p5、1s22s22p63s23p1、
1s22s22p63s23p5
(2)Cr [Ar]3d54s1
(3)O
(4) (5)AC
解析 (1)在短周期元素中基态原子的p轨道有1个未成对电子的元素可能是B、F、Al、Cl,其电子排布式分别为1s22s22p1、1s22s22p5、1s22s22p63s23p1、1s22s22p63s23p5;(2)基态原子的N层有1个未成对电子,M层未成对电子最多的元素是Cr,其简化电子排布式为[Ar]3d54s1;(3)最外层电子数是次外层电子数3倍,该元素有2层电子,第一层为K层,有2个电子,第二层为L层,有6个电子,该元素为O,其轨道表示式为。(4)Cu的核电荷数为29，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，根据电子排布式可画出铜的原子结构示意图为。(5)激发态原子即为基态原子中的电子从低能级跃迁到了高能级。A项核外共有2个电子，基态应为2个电子都排在1s能级上，所以1s12s1为激发态；B项1s22s22p1为基态B原子的电子排布式，不是激发态；C项核外有8个电子的O的基态原子的电子排布式为1s22s22p4，所以1s22p53s1为激发态；D项1s22s22p63s2为基态Mg原子的电子排布式，不是激发态；故选AC。(共70张PPT)
第 节 原子结构与元素周期表
第 章 原子结构与元素性质
第 课时 基态原子的核外电子排布
1
2
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1.通过探讨1～18号元素基态原子的核外电子排布，充分理解能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则。
2.会书写1～36号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式。
学习目标
一、基态原子的核外电子排布
二、基态原子核外电子排布的表示方法
目
录
CONTENTS
课堂达标训练
课后巩固训练
三、核外电子排布的5种表示方法
一、基态原子的核外电子排布
对点训练
1.基态原子的核外电子排布规律
(1)能量最低原理：核外电子在原子轨道上的排布遵循能量______原理。如氢原子核外的唯一电子在基态时只能处在能量最低的______原子轨道上。
(2)泡利不相容原理：一个原子轨道中最多只能容纳____个电子，且这两个电子的自旋状态______。
(3)洪特规则：对于基态原子，核外电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占______原子轨道并且自旋状态______。
最低
1s
两
不同
不同
相同
2.构造原理
(1)内容
基态原子核外电子在原子轨道上的排布按如图所示顺序，这一规律称为构造原理。
(2)能级的能量高低顺序
根据构造原理，各能级的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……，即按照ns (n－2)f (n－1)d np顺序排列，能量由低到高的顺序，也是电子排布填入各能级的先后顺序。
(3)能级交错
从能级的能量高低顺序中可以看出，不同能级的能量高低有交错现象，如E3d＞E4s、E4d＞E5s、E5d＞E6s、E6d＞E7s、E4f＞E5p、E4f＞E6s等。能级交错规律：Ens＜E(n－2)f＜E(n－1)d＜Enp。
3.洪特规则特例
(1)内容：能量相同的原子轨道在________ (如p6和d10)、________ (如p3和d5)和______ (如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。
(2)基态铬原子和基态铜原子的核外电子排布式分别为
Cr：____________________________________________，
Cu：______________________________________________。
全充满
半充满
全空
1s22s22p63s23p63d54s1
1s22s22p63s23p63d104s1
1.(2023·郑州期末)下列氟原子激发态的电子排布中能量最高的是( )
A.1s22s22p43d1 B.1s22s22p33d2
C.1s22s22p43p1 D.1s22s22p43s1
解析 基态F原子的核外电子排布式为1s22s22p5，A、C、D选项为2p能级上的一个电子分别跃迁到3d、3p、3s能级上，3d能级上的电子能量最高，则A选项激发态F原子能量较高。A、B选项比较，B选项有两个2p能级电子跃迁到3d能级，则B选项激发态F原子能量最高。
B
C
③④
①
②
⑤
(2)绿柱石被国际珠宝界公认为四大名贵宝石之一，主要成分为Be3Al2(Si6O18)，因含适量的Cr2O3(0.15%～0.6%)而形成祖母绿。基态Al原子中，电子填充的最高能级是______________________________。
3p
解析 Al为13号元素，其电子排布式为1s22s22p63s23p1，最高能级为3p。
二、基态原子核外电子排布的表示方法
对点训练
1.电子排布式
(1)含义
在ns、np、nd等各能级符号的右上角，用______表示出该能级中的_________。
(2)电子排布式的书写
①“三步法”书写电子排布式
第一步：构造原理是电子排布式的书写依据。按照构造原理写出电子填充的顺序，1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p……
第二步：根据各能级容纳的电子数填充电子。
第三步：去掉没有排电子的能级,并按照电子层顺序排列即可写出电子排布式。
数字
电子数目
②简化电子排布式的书写
把电子排布式中内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号加方括号来表示，得到简化电子排布式。例如基态K原子的简化电子排布式可表示为[Ar]4s1。
③离子的核外电子排布式的书写
对于主族元素的原子来说，一般只失去最外层电子，而过渡元素的原子可能还会进一步失去内层电子；原子得到电子时，一般总是填充到最外层未填满的能级上。如Fe位于第4周期Ⅷ族，其基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，基态Fe2＋的核外电子排布式为[Ar]3d6，基态Fe3＋的核外电子排布式为[Ar]3d5。
2.轨道表示式
(1)含义
用______ (或小圆圈、短线)表示一个原子轨道，用“↑”或“↓”区别______状态不同的电子。
方框
自旋
(2)实例
如铝原子的轨道表示式可表示为
4.下列能表示基态原子电子排布式的是( )
A.1s22s12p1 B.1s22s22p63s23p63d1
C.1s22s22p63s23p63d54s1 D.1s22s22p7
解析 A项应为1s22s2，错误；B项应为1s22s22p63s23p64s1，错误；D项应为1s22s22p63s1，错误。
C
5.基态碳原子的最外电子层的各能级中，电子排布的方式正确的是( )
C
解析 2p能级有2个电子，在2个不同的轨道，符合洪特规则，故C正确。
6.按要求填空。
(1)O：___________________________________________(轨道表示式)。
(2)Na：______________________________________________(轨道表示式)。
(3)Ca元素基态原子电子排布式：________________________________。
(4)基态硼原子的轨道表示式为______________________________________，核外电子共有________种运动状态，有________个未成对电子，有________对成对电子。
1s22s22p63s23p64s2
5
1
2
三、核外电子排布的5种表示方法
对点训练
解析 A项只表示出最外层电子数，B项只表示出核外电子的分层排布情况，C项具体到电子层数、能级以及能级上的电子数，而D项包含了电子层数、能级以及原子轨道上电子的自旋状态。
D
C
D
10.按要求写出电子排布式或轨道表示式。
(1)基态Cu＋的电子排布式：___________________________________________。
(2)基态Fe原子的电子排布式：_________________________________________。
(3)17Cl－的轨道表示式：____________________________________________。
(4)基态Mn原子的简化电子排布式：___________________________________。
(5)基态As原子最外层电子的轨道表示式：____________________________。
(6)基态Ge原子的电子排布式：_______________________________________。
1s22s22p63s23p63d10
1s22s22p63s23p63d64s2
[Ar]3d54s2
1s22s22p63s23p63d104s24p2
课堂达标训练
1.(2023·达州一中高二上月考)“各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的二倍”，支撑这一结论的理论是( )
A.构造原理 B.泡利不相容原理
C.洪特规则 D.能量最低原理
解析 构造原理用来书写核外电子的电子排布式；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，而且自旋状态相同，这就是洪特规则；在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋状态相反，这就是泡利不相容原理。
B
2.下列各基态原子或离子的电子排布式正确的是( )
A.O2－ 1s22s22p4 B.Ca 3d2
C.Fe 3d54s3 D.Si 1s22s22p63s23p2
解析 O的质子数为8，得到2个电子变为离子，则O2－的电子排布式为1s22s22p6，故A错误；Ca原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，故B错误；Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，4s最多有2个电子，故C错误；Si的质子数为14，则Si的电子排布式为1s22s22p63s23p2，故D正确。
D
3.(2023·保定期末)下列有关电子排布式或电子排布图的结论错误的是( )
D
解析 基态原子中，填入轨道的电子总是优先单独分占，且自旋平行，所以2p能级上电子排布违背了洪特规则，A不符合题意；轨道全空、全满、半满时能量低，较稳定，故24号Cr元素的电子排布式1s22s22p63s23p63d54s1符合构造原理和洪特规则特例，B不符合题意；当电子排布在同一轨道时，每个轨道最多容纳2个电子，且自旋方向相反，原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道且自旋状态相同，该排布图违背了泡利不相容原理，C不符合题意；原子核外电子先占有能量较低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，3s能级的能量高于2p能级，应先填充2p能级，3d能级的能量高于4s能级，应先填充4s能级，再填充3d能级，正确的电子排布式应为1s22s22p63s23p64s2，D符合题意。
D
5.(1)在短周期元素中基态原子的p轨道有1个未成对电子的元素可能是______________(填元素符号，下同)，其核外电子排布式分别是________________________________________________________________。
B、F、Al、Cl
1s22s22p1、1s22s22p5、1s22s22p63s23p1、1s22s22p63s23p5
解析 在短周期元素中基态原子的p轨道有1个未成对电子的元素可能是B、F、Al、Cl，其电子排布式分别为1s22s22p1、1s22s22p5、1s22s22p63s23p1、1s22s22p63s23p5；
(2)基态原子的N层有1个未成对电子，M层未成对电子最多的元素是________，其简化电子排布式为__________。
(3)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是________，其轨道表示式为___________________________________________________________________。
Cr
[Ar]3d54s1
O
(4)Cu原子的结构示意图为___________________________________。
(5)下列表示的为激发态原子的是______________。
A.1s12s1 B.1s22s22p1 C.1s22p53s1 D.1s22s22p63s2
AC
解析 激发态原子即为基态原子中的电子从低能级跃迁到了高能级。A项核外共有2个电子，基态应为2个电子都排在1s能级上，所以1s12s1为激发态；B项1s22s22p1为基态B原子的电子排布式，不是激发态；C项核外有8个电子的O的基态原子的电子排布式为1s22s22p4，所以1s22p53s1为激发态；D项1s22s22p63s2为基态Mg原子的电子排布式，不是激发态；故选AC。
课后巩固训练
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
1.下列原子的核外电子排布式中，表示激发态原子的是( )
A.1s22s22p5 B.1s22s22p43s2
C.1s22s22p6 D.1s22s22p63s1
解析 A、C、D项表示的是基态原子；B项，电子从2p能级跃迁到3s能级，表示的是激发态原子。
B
2.(2023·衡水二中高二上期中)下列对电子排布式或轨道表示式书写的评价正确的是( )
C
解析 相同轨道中的两个电子运动方向应该相反，违反了泡利不相容原理，A不符合题意；电子应先充满同能级的轨道，违反了洪特规则，B不符合题意；K原子的电子排布式：1s22s22p63s23p64s1，违反能量最低原理，C符合题意；Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6，正确，评价错误，D不符合题意。
A
解析 镁原子由1s22s22p63s13p1→1s22s22p63s2时，3p电子转变为3s电子，原子释放能量，由激发态转化成基态，A正确；基态Se的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p4，B错误；基态Be的电子排布式为1s22s2，则基态铍原子最外层电子的电子云轮廓图为球形，C错误；p能级的能量不一定比s能级的能量高，还要看能层数，D错误。
4.某元素原子3d轨道上有5个电子，则该原子最外层电子排布可能是( )
A.4s1 B.4s24p1 C.4s24p3 D.3s23p63d5
解析 最外层电子排布式为4s24p1的元素为Ga，3d轨道上有10个电子，B错误；最外层电子排布式为4s24p3的元素为As，3d轨道上有10个电子，C错误；4s能级能量小于3d，某元素原子3d轨道上有5个电子，则4s能级上肯定有电子，D错误。
A
5.(2023·驻马店期末)下列与原子核外电子排布规律相关的叙述中(n为电子层序数)，不正确的是( )
A.ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量
B.根据构造原理，电子填入能级的顺序是ns→(n－1)d→np
C.第3周期元素的基态原子中，未成对电子数最多的是磷
D.各电子层含有的电子数均为ns2
解析 根据构造原理，ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量，A正确；原子轨道能量高低顺序为ns<(n－1)dD
6.下列元素能形成XY2型化合物的是( )
①原子序数分别为6和16的元素 ②核内质子数分别为14和6的元素 ③最外层电子排布式分别是3s2和3s23p5的基态原子 ④轨道表示式分别为如图所示的两种元素的基态原子
C
A.①②③④ B.①②③ C.①③ D.①
解析 ①中的两种元素分别为C和S，可以形成CS2，①正确；②中两种元素分别为Si和C，不可以形成XY2型化合物，②错误；③中两种元素分别为Mg和Cl，可以形成MgCl2，③正确；④中两种元素分别为Ne和Mg，不能形成化合物，④错误；①③正确。
7.某元素原子质量数为51，中子数为28，其基态原子未成对电子数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
解析 元素原子质量数为51，中子数为28，则质子数＝51－28＝23。根据核外电子排布规律可知，其电子排布式是1s22s22p63s23p63d34s2，因此其基态原子中未成对电子数为3个，D项正确。
D
8.已知锰的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的基态锰原子核外电子的电子排布图，其中最能准确表示基态锰原子轨道表示式的是( )
D
解析 根据洪特规则，电子排布在同一能级的不同轨道上时优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同，A项中未单独占据一个轨道，C项中虽单独占据一个轨道但自旋状态不相同；根据泡利不相容原理，1个原子轨道最多可容纳2个电子且自旋状态相反，B项中的s轨道的自旋状态相同。
9.已知元素X的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋2，则X元素的原子序数为( )
A.9 B.10 C.17 D.18
解析 根据泡利不相容原理n－1＝2，则n＝3，即最外层电子排布式为3s23p5，为Cl元素，原子序数为17。
C
10.某元素的原子序数为33，则该元素的基态原子中能量最高的电子应排布在( )
A.3s能级 B.4p能级
C.4s能级 D.3p能级
解析 原子序数为33的元素是As，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。
B
11.已知三种微粒(原子或离子)：
C
微粒 电子排布式
11X 1s22s22p6
19Y 1s22s22p63s23p6
20Z 1s22s22p63s23p6
若将上述三种微粒归为同一类，下列微粒中也可归为此类的是( )
解析 11X、19Y、20Z都是金属阳离子。分析A～D微粒结构示意图的核电荷数和核外电子排布的关系可知，A和D是原子，B是阴离子，C是金属阳离子。
12.下面是某些原子的最外层电子排布式，各组指定的元素不能形成AB2(A为正价，B为负价)型化合物的是( )
A.2s22p2和2s22p4 B.3s23p4和2s22p4
C.3s2和2s22p5 D.3s1和3s23p4
解析 A项为C和O，能形成CO2；B项为S和O，能形成SO2；C项为Mg和F，能形成MgF2；D项为Na和S，形成Na2S，属于A2B型。
D
13.按要求回答下列各小题：
(1)镁元素基态原子核外M层电子的自旋状态________(填“相同”或“相反”)。
(2)基态锌原子核外电子排布式为________________________________。
相反
1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2
解析 (1)镁元素原子的最外层电子数是2，占据了s轨道，s轨道最多容纳2个电子，且2个电子自旋状态相反。(2)Zn为第4周期ⅡB族元素，Zn的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2。
(3)基态钴原子核外电子排布式为_____________________________。
(4)基态Fe3＋核外电子排布式为____________________________________。
1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2
[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5
解析 (3)Co是27号元素，位于元素周期表第4周期第Ⅷ族，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。(4)Fe是26号元素，故基态Fe3＋核外电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5。
(5)基态锗原子的核外电子排布式为[Ar] __________，有________个未成对电子。
(6)镍元素基态原子的电子排布式为________________________________，3d能级上的未成对电子数为________。
(7)基态砷原子的核外电子排布式为___________________________________。
3d104s24p2
2
1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2
2
1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3
解析 (5)Ge的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2，其4p轨道有2个未成对电子。(6)镍元素位于第4周期Ⅷ族，原子序数为28，依据能量最低原理，基态镍原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2，其3d能级上未成对电子数为2。(7)As位于第4周期ⅤA族，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。
(1)A为________(填元素符号，下同)，电子排布式是______________________。
(2)B为________，简化电子排布式是________________________________。
Si
1s22s22p63s23p2
Na
[Ne]3s1
(3)C为________，电子排布式是___________________________________。
(4)D为________，轨道表示式是____________________________________。
(5)E为________，原子结构示意图是________________________________。
P
1s22s22p63s23p3
N
Fe
解析 由题意可知，A为Si，B为Na，C为P，D为N，E为Fe。这五种元素原子的电子排布式分别为A：1s22s22p63s23p2，B：1s22s22p63s1，C：1s22s22p63s23p3，D：1s22s22p3，E：1s22s22p63s23p63d64s2。
D
B级 素养培优练
解析 该元素是16号元素S，具有s和p两种能级，因此该原子的电子云形状有两种，分别是球形和哑铃形，故A正确；S原子具有16个核外电子，处于不同电子层、能级上的电子具有的能量不同，同一能级上的电子自旋方向相反，故有16种不同的运动状态，故B正确；硫和氢气化合生成的硫化氢在常温下是气体，故C正确；电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同，所以3p能级上轨道表示式违反洪特规则，故D错误。
16.有A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，其中A元素原子核外电子仅有一种原子轨道，也是宇宙中最丰富的元素；B元素原子核外p电子数比s电子数少1；C元素原子的最外层电子排布可表示为asaap2a；D为金属元素且M层上有一个未成对的p电子；E元素的原子核外最外层p轨道半充满；F元素原子的价电子排布式为3s23p5。
(1)写出A、C、F元素的元素符号：A________、C____________、F__________。
H
O
Cl
解析 A原子只有一个原子轨道，可能是H或He，又因A是宇宙中最丰富的元素，则A为氢元素；B元素原子的核外电子排布式为1s22s22p3，为氮元素；C原子最外层电子排布式为2s22p4，为氧元素；D元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，为铝元素；E元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，为磷元素，F为氯元素。
(2)写出基态D原子的电子排布式____________________________________；
写出基态E原子的核外电子轨道表示式_______________________________。
(3)D元素原子核外电子云有________种不同的伸展方向，共有________种不同运动状态的电子，________种不同能级的电子。
(4)B元素单质和氢化物的电子式：单质________，氢化物____________。
1s22s22p63s23p1
4
13
5
∶N N∶
解析 (3)s轨道只有1种伸展方向、p轨道有3种伸展方向，Al核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，涉及3个s能级、2个p能级，因此其核外电子云(轨道)的伸展方向有4种；核外13个电子的运动状态各不相同，故核外有13种不同运动状态的电子，有1s、2s、2p、3s、3p共5个能级。作业3 基态原子的核外电子排布
(分值:85分)
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意(1~12题,每小题4分)
1.下列原子的核外电子排布式中,表示激发态原子的是 ( )
1s22s22p5 1s22s22p43s2
1s22s22p6 1s22s22p63s1
2.(2023·衡水二中高二上期中)下列对电子排布式或轨道表示式书写的评价正确的是 ( )
选项 电子排布式或轨道表示式 评价
N原子的轨道表示式: 错误;违反洪特规则
O原子的轨道表示式: 错误;违反泡利不相容原理
K原子的电子排布式:1s22s22p63s23p63d1 错误;违反能量最低原理
Br-的电子排布式:[Ar]3d104s24p6 错误;违反能量最低原理
3.(2023·泰安期末)下列化学用语表述正确的是 ( )
镁原子由1s22s22p63s13p1→1s22s22p63s2时,原子释放能量,由激发态转化成基态
基态Se的简化电子排布式为:[Ar]4s24p4
基态铍原子最外层电子的电子云轮廓图为:
p能级的能量一定比s能级的能量高
4.某元素原子3d轨道上有5个电子,则该原子最外层电子排布可能是 ( )
4s1 4s24p1
4s24p3 3s23p63d5
5.(2023·驻马店期末)下列与原子核外电子排布规律相关的叙述中(n为电子层序数),不正确的是 ( )
ns电子的能量一定高于(n-1)p电子的能量
根据构造原理,电子填入能级的顺序是ns→(n-1)d→np
第3周期元素的基态原子中,未成对电子数最多的是磷
各电子层含有的电子数均为ns2
6.下列元素能形成XY2型化合物的是 ( )
①原子序数分别为6和16的元素 ②核内质子数分别为14和6的元素 ③最外层电子排布式分别是3s2和3s23p5的基态原子 ④轨道表示式分别为如图所示的两种元素的基态原子
①②③④ ①②③
①③ ①
7.某元素原子质量数为51,中子数为28,其基态原子未成对电子数为 ( )
0 1
2 3
8.已知锰的核电荷数为25,以下是一些同学绘制的基态锰原子核外电子的电子排布图,其中最能准确表示基态锰原子轨道表示式的是 ( )
9.已知元素X的原子最外层电子排布式为nsn-1npn+2,则X元素的原子序数为 ( )
9 10
17 18
10.某元素的原子序数为33,则该元素的基态原子中能量最高的电子应排布在 ( )
3s能级 4p能级
4s能级 3p能级
11.已知三种微粒(原子或离子):
微粒 电子排布式
11X 1s22s22p6
19Y 1s22s22p63s23p6
20Z 1s22s22p63s23p6
若将上述三种微粒归为同一类,下列微粒中也可归为此类的是 ( )
A B
C D
12.下面是某些原子的最外层电子排布式,各组指定的元素不能形成AB2(A为正价,B为负价)型化合物的是 ( )
2s22p2和2s22p4 3s23p4和2s22p4
3s2和2s22p5 3s1和3s23p4
13.(9分)按要求回答下列各小题:
(1)(1分)镁元素基态原子核外M层电子的自旋状态 (填“相同”或“相反”)。
(2)(1分)基态锌原子核外电子排布式为 。
(3)(1分)基态钴原子核外电子排布式为 。
(4)(1分)基态Fe3+核外电子排布式为 。
(5)(2分)基态锗原子的核外电子排布式为[Ar] ,有 个未成对电子。
(6)(2分)镍元素基态原子的电子排布式为 ,3d能级上的未成对电子数为 。
(7)(1分)基态砷原子的核外电子排布式为 。
14.(10分)A、B、C、D是四种短周期元素,E是过渡元素。A、B、C同周期,C、D同主族,A的原子结构示意图为,B是同周期除稀有气体元素外原子半径最大的元素,C的最外层有三个未成对电子,E的简化电子排布式为[Ar]3d64s2。回答下列问题:
(1)(2分)A为 (填元素符号,下同),电子排布式是 。
(2)(2分)B为 ,简化电子排布式是 。
(3)(2分)C为 ,电子排布式是 。
(4)(2分)D为 ,轨道表示式是 。
(5)(2分)E为 ,原子结构示意图是 。
B级 素养培优练
15.(4分)下列关于最外层电子排布式为3s23p4的粒子描述不正确的是 ( )
它的原子核外有两种形状不同的电子云
它的原子核外电子共有16种不同的运动状态
它可与H2反应生成常温时的气态化合物
该原子的轨道表示式为
16.(14分)有A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素,它们的原子序数依次增大,其中A元素原子核外电子仅有一种原子轨道,也是宇宙中最丰富的元素;B元素原子核外p电子数比s电子数少1;C元素原子的最外层电子排布可表示为asaap2a;D为金属元素且M层上有一个未成对的p电子;E元素的原子核外最外层p轨道半充满;F元素原子的价电子排布式为3s23p5。
(1)(3分)写出A、C、F元素的元素符号:A 、C 、F 。
(2)(4分)写出基态D原子的电子排布式 ;
写出基态E原子的核外电子轨道表示式 。
(3)(3分)D元素原子核外电子云有 种不同的伸展方向,共有 种不同运动状态的电子, 种不同能级的电子。
(4)(4分)B元素单质和氢化物的电子式:单质 ,氢化物 。
作业3 基态原子的核外电子排布
1.B [A、C、D项表示的是基态原子;B项,电子从2p能级跃迁到3s能级,表示的是激发态原子。]
2.C [相同轨道中的两个电子运动方向应该相反,违反了泡利不相容原理,A不符合题意;电子应先充满同能级的轨道,违反了洪特规则,B不符合题意;K原子的电子排布式:1s22s22p63s23p64s1,违反能量最低原理,C符合题意;Br-的电子排布式:[Ar]3d104s24p6,正确,评价错误,D不符合题意。]
3.A [镁原子由1s22s22p63s13p1→1s22s22p63s2时,3p电子转变为3s电子,原子释放能量,由激发态转化成基态,A正确;基态Se的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p4,B错误;基态Be的电子排布式为1s22s2,则基态铍原子最外层电子的电子云轮廓图为球形,C错误;p能级的能量不一定比s能级的能量高,还要看能层数,D错误。]
4.A [最外层电子排布式为4s24p1的元素为Ga,3d轨道上有10个电子,B错误;最外层电子排布式为4s24p3的元素为As,3d轨道上有10个电子,C错误;4s能级能量小于3d,某元素原子3d轨道上有5个电子,则4s能级上肯定有电子,D错误。]
5.D [根据构造原理,ns电子的能量一定高于(n-1)p电子的能量,A正确;原子轨道能量高低顺序为ns<(n-1)d6.C [①中的两种元素分别为C和S,可以形成CS2,①正确;②中两种元素分别为Si和C,不可以形成XY2型化合物,②错误;③中两种元素分别为Mg和Cl,可以形成MgCl2,③正确;④中两种元素分别为Ne和Mg,不能形成化合物,④错误;①③正确。]
7.D [元素原子质量数为51,中子数为28,则质子数=51-28=23。根据核外电子排布规律可知,其电子排布式是1s22s22p63s23p63d34s2,因此其基态原子中未成对电子数为3个,D项正确。]
8.D [根据洪特规则,电子排布在同一能级的不同轨道上时优先单独占据一个轨道,且自旋状态相同,A项中未单独占据一个轨道,C项中虽单独占据一个轨道但自旋状态不相同;根据泡利不相容原理,1个原子轨道最多可容纳2个电子且自旋状态相反,B项中的s轨道的自旋状态相同。]
9.C [根据泡利不相容原理n-1=2,则n=3,即最外层电子排布式为3s23p5,为Cl元素,原子序数为17。]
10.B [原子序数为33的元素是As,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。]
11.C [11X、19Y、20Z都是金属阳离子。分析A~D微粒结构示意图的核电荷数和核外电子排布的关系可知,A和D是原子,B是阴离子,C是金属阳离子。]
12.D [A项为C和O,能形成CO2;B项为S和O,能形成SO2;C项为Mg和F,能形成MgF2;D项为Na和S,形成Na2S,属于A2B型。]
13.(1)相反
(2)1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2
(3)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2
(4)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5
(5)3d104s24p2 2
(6)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 2
(7)1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3
解析 (1)镁元素原子的最外层电子数是2,占据了s轨道,s轨道最多容纳2个电子,且2个电子自旋状态相反。(2)Zn为第4周期ⅡB族元素,Zn的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2。(3)Co是27号元素,位于元素周期表第4周期第Ⅷ族,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。(4)Fe是26号元素,故基态Fe3+核外电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5。(5)Ge的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2,其4p轨道有2个未成对电子。(6)镍元素位于第4周期Ⅷ族,原子序数为28,依据能量最低原理,基态镍原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2,其3d能级上未成对电子数为2。(7)As位于第4周期ⅤA族,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。
14.(1)Si 1s22s22p63s23p2 (2)Na [Ne]3s1
(3)P 1s22s22p63s23p3
(4)N
(5)Fe
解析 由题意可知,A为Si,B为Na,C为P,D为N,E为Fe。这五种元素原子的电子排布式分别为A:1s22s22p63s23p2,B:1s22s22p63s1,C:1s22s22p63s23p3,D:1s22s22p3,E:1s22s22p63s23p63d64s2。
15. D [该元素是16号元素S,具有s和p两种能级,因此该原子的电子云形状有两种,分别是球形和哑铃形,故A正确;S原子具有16个核外电子,处于不同电子层、能级上的电子具有的能量不同,同一能级上的电子自旋方向相反,故有16种不同的运动状态,故B正确;硫和氢气化合生成的硫化氢在常温下是气体,故C正确;电子排布在同一能级的不同轨道时,总是优先单独占据一个轨道,且自旋方向相同,所以3p能级上轨道表示式违反洪特规则,故D错误。]
16.(1)H O Cl (2)1s22s22p63s23p1
(3)4 13 5 (4)︰N N︰ H︰︰H
解析 (1)A原子只有一个原子轨道,可能是H或He,又因A是宇宙中最丰富的元素,则A为氢元素;B元素原子的核外电子排布式为1s22s22p3,为氮元素;C原子最外层电子排布式为2s22p4,为氧元素;D元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1,为铝元素;E元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3,为磷元素,F为氯元素。(3)s轨道只有1种伸展方向、p轨道有3种伸展方向,Al核外电子排布式为1s22s22p63s23p1,涉及3个s能级、2个p能级,因此其核外电子云(轨道)的伸展方向有4种;核外13个电子的运动状态各不相同,故核外有13种不同运动状态的电子,有1s、2s、2p、3s、3p共5个能级。
