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
1.下列有关化学用语使用正确的是（ ）
A.钾的原子结构示意图为
B.NH4Cl的电子式：[H︰︰H]＋Cl－
C.N原子的轨道表示式：
D.Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6
2.下列说法或化学用语的使用正确的是（ ）
A.镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子释放能量，由基态转化成激发态
B.符号为M的电子层最多容纳的电子数为18个
C.基态碳原子的价电子轨道表示式：
D.24Cr的原子核外电子排布式：[Ar]3d44s2
3.下列说法不正确的是（ ）
A.基态原子的核外电子填充在6个轨道中的元素有两种
B.碳原子的核外电子轨道表示式：
C.基态钾离子（K＋）电子占据的最高能级共有3个原子轨道，其形状是哑铃形
D.基态铜原子的电子占有5种能量不同的原子轨道
4.某元素的一种基态粒子的M层p能级上有4个电子，有关该粒子的叙述错误的是（ ）
A.N层不含有电子
B.该粒子为中性原子
C.L层一定有8个电子
D.原子的最外层电子数为4
5.下列各微粒的电子排布式或轨道表示式不符合能量最低原理的是（ ）
A.F 1s22s22p63s23p63d6
B.Cu 1s22s22p63s23p63d94s2
6.若某元素原子处于能量最低状态时，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，则下列说法正确的是（ ）
A.该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有3个未成对电子
B.该元素原子核外共有5个电子层
C.该元素原子的M层共有8个电子
D.该元素原子最外层有3个电子
7.下列各组表述中，两个微粒一定属于同种元素原子的是（ ）
A.3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p2的原子
B.M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2的原子
C.最外层电子数是核外电子总数的的原子和价电子排布为ns2np5的原子
D.2p能级有一个未成对电子的基态原子和原子的价电子排布为2s22p1的原子
8.下列关于价电子排布式为3s23p4的粒子描述正确的是（ ）
A.它的原子核外有三种形状不同的电子云
B.它的原子核外电子共有16种不同的运动状态
C.它可与H2反应生成常温时的液态化合物
D.该原子的轨道表示式为
9.已知Na的核外电子排布式为1s22s22p63s1，通常可把内层已达稀有气体元素原子的电子层结构的部分写成“原子实”，如Na的核外电子排布式可写成[Ne]3s1。用“原子实”表示的30号元素锌的原子核外电子排布式正确的是（ ）
A.[Ne]3d104s2 B.[Ar]3d104s24p2
C.[Ar]3d84s24p2 D.[Ar]3d104s2
10.第4周期元素的基态原子中，4s能级只有1个电子的共有（ ）
A.1种 B.2种
C.3种 D.4种
11.下列原子构成的单质中既能与稀硫酸反应又能与烧碱溶液反应，都产生H2的是（ ）
A.核内无中子的原子
B.价电子排布式为3s23p3
C.最外层电子数等于倒数第三层上的电子数的原子
D.N层上无电子，最外层上的电子数等于电子层数的原子
12.下列叙述正确的是（ ）
A. 可表示单核10电子粒子基态时的轨道表示式
B.2s的电子云半径比1s的电子云半径大，说明2s的电子比1s的多
C.s能级上电子的能量总小于 p 能级上电子的能量
D.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
13.下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是（ ）
A.原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子
B.原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子
C.2p轨道上只有两个电子的X原子与3p轨道上只有两个电子的Y原子
D.最外层都只有一个电子的X、Y原子
14.（1）下列原子或离子的电子排布的表示方法中，正确的是 （填序号，下同），违反了能量最低原理的是 ，违反洪特规则的是 。
①Ca2＋：1s22s22p63s23p6
②F－：1s22s23p6
③P：
④Cr：1s22s22p63s23p63d44s2
⑤Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
⑥Mg2＋：1s22s22p6
⑦C：
（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 ，基态Cr原子的价电子排布式是 。
15.如图是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，其电子云在空间有3个互相 （填“垂直”或“平行”）的伸展方向。元素X的名称是 ，它的最低价氢化物的电子式是 。
（3）元素Y的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1，Y的元素符号为 ，原子的核外电子排布式为 。
（4）下列轨道表示式中，能正确表示元素X的原子处于最低能量状态的是 （填字母）。
16.（1）写出砷的元素符号 ，原子中所有电子占有 个轨道，核外共有 个不同运动状态的电子。
（2）写出Ni的元素名称 ，该元素在周期表的位置为第 周期 族。
（3）第三电子层上有 个能级，作为内层最多可容纳 个电子，作为最外层时，最多可含有 个未成对电子。
第1课时 基态原子的核外电子排布
1.D 最外层电子数不能超过8个，钾的原子结构示意图应为，A错误；NH4Cl的电子式应为[H︰︰H]＋[︰︰]－，B错误；违背了泡利不相容原理，正确的N原子的轨道表示式应为，C错误。
2.B 基态镁原子的电子排布式为1s22s22p63s2，能量处于最低状态，当变为1s22s22p63p2时，电子发生跃迁，需要吸收能量，变为激发态，A错误；符号为M的电子层为第三电子层，最多容纳的电子数为2×32＝18个，B正确；基态碳原子的价电子排布式为2s22p2，轨道表示式为 ，C错误；24Cr的原子核外有24个电子，排布式为[Ar]3d54s1，D错误。
3.D 原子核外电子填充在6个轨道上的元素可能的电子排布式为1s22s22p63s1或1s22s22p63s2，所以有两种元素，A正确；碳原子有6个电子，它的核外电子轨道表示式： ，B正确；基态钾离子（K＋）的电子排布式为1s22s22p63s23p6，电子占据的最高能级共有3个原子轨道，其形状是哑铃形，C正确；基态铜原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，电子占有7种能量不同的原子轨道，D错误。
4.D 根据元素的一种基态粒子的M层p能级上有4个电子，得出其价电子排布式为3s23p4，最外层电子数是6，选项D不正确。
5.B 若按照构造原理，29号元素Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d94s2，但实际上Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，这是因为3d能级为全充满状态（即3d能级填充10个电子）时，能量相对较低，1s22s22p63s23p63d94s2不符合能量最低原理，B不符合能量最低原理。
6.B 该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，该元素原子处于能量最低状态时，原子中只有4d1中的一个未成对电子，A错误；由核外电子排布式可知该元素原子有5个电子层，M层共有18个电子，最外层有2个电子，C、D错误，B正确。
7.A 3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p2的原子都是指Si原子，A正确；M层全充满而N层为4s2的原子是Zn原子，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2的原子是Fe原子，B错误；最外层电子数是核外电子总数的的原子是Br，Br原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p5，价电子排布式为ns2np5的是ⅦA族的元素，不一定是溴，C错误；2p能级有一个未成对电子的基态原子可能是B或F，价电子排布为2s22p1的原子是B、D错误。
8.B 价电子排布式为3s23p4的原子是S原子，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，A错误；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，同一能级又有不同的原子轨道，同一轨道上的电子自旋状态不同，故有16种不同的运动状态，B正确；硫和氢气化合生成的硫化氢在常温下是气态而不是液态，C错误；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，且自旋状态相同，所以3p能级上轨道表示式违背了洪特规则，D错误。
9.D 根据基态原子的核外电子排布原则可知，锌元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，除3d104s2外，其余电子的排布与稀有气体元素原子Ar的电子排布相同，因此锌原子的核外电子排布式可写为[Ar]3d104s2。
10.C 4s能级只有1个电子，即4s1，原子的4s能级未填满，情况之一是按照构造原理的能级顺序正常填充的结果：1s22s22p63s23p64s1，为K元素；情况之二是按照洪特规则的特例，即原子轨道处于全充满、半充满或全空时能量最低填充的结果，有1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1，分别为Cr元素和Cu元素，所以第4周期元素的基态原子中，4s能级中只有1个电子的共有3种，C正确。
11.D 核内无中子的原子是H原子，其单质H2与酸、碱均不能发生反应，A错误；价电子排布式为3s23p3的原子是P，P单质能与NaOH发生反应但不能产生氢气，并且不能与稀硫酸反应，B错误；最外层电子数等于倒数第三层上的电子数的原子是Mg原子，Mg是比较活泼的金属，与NaOH溶液不能发生反应，C错误；N层上无电子，最外层上的电子数等于电子层数的原子是Al原子，Al是比较活泼的金属，能与稀硫酸和烧碱溶液发生反应产生氢气，D正确。
12.A 符合泡利不相容原理和洪特规则，核外电子总数为10，则可表示单核10电子粒子基态时的轨道表示式，A叙述正确；2s的电子云半径比1s的电子云半径大，但2s的电子总数与1s的电子总数一样多，B叙述错误；同一电子层上的s能级上电子的能量总小于p能级上电子的能量，不同电子层上的s能级上电子的能量与p能级电子的能量相比大小不一定，C叙述错误；电子从激发态跃迁到基态时会产生发射光谱，从基态跃迁到激发态会产生吸收光谱，吸收光谱和发射光谱总称原子光谱，D叙述错误。
13.C X是稀有气体氦，Y是铍，它们的化学性质差别很大，不相似，A错误；X是镁，Y可以是钙、钪、钛、钒、锰、铁、钴、镍、锌等，X、Y的化学性质不一定相似，B错误；X是碳，Y是硅，它们属于同主族元素，彼此化学性质一定相似，C正确；X、Y可以是ⅠA元素，也可以是铬、铜等，彼此化学性质不一定相似，D错误。
14.（1）①⑤⑥ ②④ ③⑦ （2）3p 3d54s1
解析：（1）①正确；②违反了能量最低原理；③违反了洪特规则；④违反了能量最低原理；⑤正确；⑥正确；⑦违反了洪特规则。（2）Al为13号元素，其电子排布式为1s22s22p63s23p1，最高能级为3p；基态铬原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，所以基态铬（Cr）原子的价电子排布式是3d54s1。
15.（1）球 1 哑铃 3 （2）2p 垂直 氮 H︰︰H （3）S 1s22s22p63s23p4 （4）D
解析：（1）根据s轨道和p轨道的原子轨道图可知，s电子的原子轨道呈球形，每个s能级有1个原子轨道；p电子的原子轨道呈哑铃形，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）元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，s轨道最多可容纳2个电子，p轨道容纳了电子，则s轨道已经充满，则X的原子最外层电子排布式为2s22p3，X是7号N元素，元素名称是氮，N元素最低化合价为－3价，该氢化物是NH3，电子式为H︰︰H。（3）元素Y的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1，n－1＝2，则n＝3，则Y元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，所以Y是16号S元素，元素名称为硫。（4）根据原子核外电子排布原则：在能量相同的轨道中电子优先单独占据1个轨道，且自旋状态相同时能量最低，所以表示能量最低的轨道表示式为 ，故选D。
16.（1）As 18 33 （2）镍 4 Ⅷ （3）3 18 3
解析：（1）砷的元素符号为As，是第33号元素，核外有33个不同运动状态的电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，即有18个轨道。（2）Ni的元素名称为镍，在周期表中的第4周期Ⅷ族。（3）第三电子层上有s、p、d三个不同的能级，由于每个电子层最多容纳2n2个电子，故当第三电子层作为内层时，最多可容纳18个电子，作为最外层时，当3p轨道仅填充3个电子时含有的未成对电子最多，有3个未成对电子。
4 / 4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
课程 标准 1.理解能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则，能用以上原理解释1～36号元素基态原子的核外电子排布。 2.能根据基态原子的核外电子排布原则和基态原子的核外电子排布顺序图完成1～36号元素基态原子的核外电子排布和价电子排布
分点突破（一） 基态原子的核外电子排布
1.基态原子的核外电子排布原则
（1）能量最低原理
基态原子核外电子总是尽可能先排布在 的轨道上，然后 依次排布在 的轨道上。也可以说，核外电子遵循的排布规则使整个原子的能量处于 。
（2）泡利不相容原理
①内容：一个原子轨道中最多只能容纳 电子，且这两个电子的 。
②实例：如氦原子有两个电子，按照能量最低原理，这两个电子都应当排布在1s原子轨道上。按照泡利不相容原理，这两个电子在1s原子轨道上的排布方式必须是自旋状态不同，即基态氦原子的电子排布只能是 。
③应用：每一电子层的原子轨道数目等于电子层序数（n）的平方（n2），按照泡利不相容原理，各电子层最多容纳的电子数为2n2。
④泡利不相容原理的另一种描述
a.内容：在同一个原子里，没有运动状态完全相同的电子存在。
b.理解：描述电子运动状态需要四个方面：电子层、能级、原子轨道和自旋状态，若两个电子的电子层、能级、原子轨道相同，则一个原子轨道中电子的自旋状态一定不同，即一个原子轨道只能容纳自旋状态不同的两个电子。
c.两个结论：在同一个原子里没有运动状态完全相同的电子存在，因此，一个原子，有几个核外电子即有几种运动状态；在描述电子运动状态的四个方面中，电子层、能级、原子轨道描述电子的轨道运动状态或空间运动状态，自旋状态描述自旋运动，因此，一个原子中，电子占据几个原子轨道，即有几种轨道运动状态或空间运动状态。
（3）洪特规则
对于基态原子，核外电子在能量相同的原子轨道上排布时，将尽可能分占不同的原子轨道并且自旋状态相同。如基态N原子的最外层电子排布应为 ，不能为
或。
2.电子排布的表示方法
（1）电子排布式
①概念：按照 原理对能级进行排序，进而在ns、np、nd等各能级符号的右上角用数字表示出该能级中的 数目。
②如钾原子的电子排布式可表示如下：
（2）轨道表示式
①概念：用方框（或小圆圈、短线）表示一个 ，用箭头“↑”或“↓”来区别 不同的电子。
②以铝原子为例，轨道表示式中各符号、数字的意义如下：
特斯拉是世界上第一个采用锂离子电池的电动车公司，使用宁德时代生产的磷酸铁锂电池，其正极材料为LiFePO4。
【交流讨论】
1.若将锂原子的核外电子排布表示为，违背了哪一个原则？
2.若将铁元素原子的电子排布式表示为1s22s22p63s23p63d8，不符合核外电子排布的哪个原则？
3.请根据有关原子轨道的知识，写出下列元素基态原子的核外电子排布情况。
元素 符号 原子 序数 电子排布式 轨道表示式
He 2
N 7
O 8
Ne 10
Si 14
S 16
Cl 17
Ar 18
1.下列有关氧原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是（ ）
AO B.
C.1s22s22p4 D.
2.下列有关电子排布式或轨道表示式的结论错误的是（ ）
选项 电子排布式或轨道表示式 结论
A 1s22s2222 违背洪特规则
B 1s22s22p63s23p63d3 书写正确
C 违背泡利不 相容原理
D 1s22s22p63s23p63d54s1 书写正确
3.下列基态原子的电子排布式或轨道表示式是否正确？若不正确指出原因。
（1）6C：1s22s22 ；
（2）O： ；
（3）B： ；
（4）P： ；
（5）K：1s22s22p63s23p63d1 。
分点突破（二） 19～36号元素基态原子的核外电子排布
1.构造原理
（1）基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序：
（2）排列规律：三层以上的电子层中出现能级交错现象，对核外电子排布的影响很大。
①能级相同时，电子层数越大，原子轨道能量越高，如E3p＞E2p。
②电子层相同时，不同能级之间的能量关系：如E3d＞E3p＞E3s。
③电子层、能级不同时，原子中的价电子在外层分布时存在原子轨道能级交错现象，如E4s＜E3d＜E4p，E5s＜E4d＜E5p。
2.洪特规则的特例
在同一能级上的电子排布处于全充满（如p6、d10、f14）、半充满（如p3、d5、f7）和全空（如p0、d0、f0）状态时，具有 的能量和 的稳定性，这称为洪特规则的特例。
如24Cr的核外电子排布式为 ，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。
29Cu的核外电子排布式为 ，易错写为1s22s22p63s23p63d94s2。
3.电子排布式的书写
（1）“三步法”书写电子排布式
（2）注意事项
①虽然电子排布是遵循构造原理的，但书写电子排布式时应按照电子层的顺序书写。如铁原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，而不写作1s22s22p63s23p64s23d6。
②对于金属阳离子，是原子失去最高能量电子层上电子形成的，如铁原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，形成Fe2＋时失去4s能级上的2个电子，则Fe2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。
砷是33号元素，其单质具有灰、黄、黑色三种同素异形体，其中灰砷具有金属性，质脆而硬。砷在常温下缓慢氧化，加热则迅速氧化生成三氧化二砷。三氧化二砷又名亚砷酐，俗称砒霜、白砒、砒石、信石，为白色粉末，微溶于水，易升华。
【交流讨论】
1.砷元素原子核外的电子层数、能级数和原子轨道数目分别是多少？
2.砷元素基态原子的电子排布式写为1s22s22p63s23p64s23d104p3，是否正确？
1.下列各原子或离子的电子排布式或最外层电子轨道表示式正确的是（ ）
A.Ca2＋：1s22s22p63s23p6
B.F－：1s22s23p6
C.P：
D.Cr：1s22s22p63s23p63d44s2
2.下列有关构造原理的说法错误的是（ ）
A.原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d
B.某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2
C.所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理
D.构造原理中的电子排布能级顺序，实质是各能级能量由低到高的顺序
核外电子排布表示方法（归纳与应用）
喜爱漫威的同学都熟悉钢铁侠，钢铁侠在《复仇者联盟4》中拯救了世界，电影里早期的盔甲材料用的是军用卫星的金钛合金，而不是一般的钛合金。相较于普通钢材在高空容易结冰的缺点，金钛合金在低温下完全不惧怕结冰的问题。
1.基态钛原子的核外电子排布式如何表示？
2.基态钛原子的轨道表示式如何表示？
3.电子排布式和轨道表示式在描述核外电子运动状态方面有什么区别？
4.如何书写简单离子的电子排布式？
【规律方法】
1.核外电子排布的表示方法
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
实例 Al：
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 为了避免电子排布式书写过于繁琐，把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外加方括号表示
实例 K：[Ar]4s1
续表
价电子 排布式 意义 主族元素的价电子指最外层电子，其价电子排布式即最外层电子排布式，副族元素价电子，除最外层s电子外，还包括次外层d电子，甚至倒数第三层f电子
实例 主族元素如Al：3s23p1；副族元素如Cr：3d54s1
轨道表 示式 意义 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子
实例 Al：
2.基态原子中未成对电子数的判断方法
首先写出轨道表示式，若原子轨道中只有1个电子，即是未成对电子，有几个原子轨道只有1个电子，就有几个未成对电子。
【迁移应用】
1.按要求回答下列各小题：
（1）Fe成为阳离子时首先失去 轨道电子，Sm的价电子排布式为4f66s2，Sm3＋的价电子排布式为 。
（2）基态Fe原子价电子轨道表示式为 ，基态S原子电子占据最高能级的原子轨道图为 形。
（3）基态Zn原子核外电子排布式为 。
（4）基态氮原子价电子轨道表示式为 。
（5）基态Co原子核外电子排布式为 。
（6）基态Fe3＋核外电子排布式为 。
（7）基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar] ，有 个未成对电子。
（8）基态镍原子的电子排布式为 ，3d能级上的未成对电子数为 。
2.B、C、D、E代表前四周期的四种元素，原子序数依次增大。请填空：
（1）B元素的－1价离子的电子层结构与氩相同，B的离子的结构示意图为 。
（2）C元素的＋3价离子的3d能级为半充满，C的元素符号为 ，其基态原子的电子排布式为 。
（3）D元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，D的元素符号为 。其基态原子的电子排布式为
。
（4）E元素基态原子中没有未成对电子，E的电子排布式是 。
1.下列化学用语表示正确的是（ ）
A.羟基的电子式为H︰︰
B.乙烯的结构简式为C2H4
C.联氨（N2H4）的球棍模型为
D.某元素基态原子的轨道表示式为
2.下列有关构造原理的说法错误的是（ ）
A.原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序一般为3p→4s→3d
B.某基态原子部分核外电子排布式为3s24s2
C.在多电子原子中，电子最后填入的能级不一定是原子最外电子层上的能级
D.从第三电子层开始出现能级交错现象，即电子填入能级的顺序与电子层顺序不同
3.在2p能级上最多只能排布6个电子，其依据的规律是（ ）
A.能量最低原理
B.泡利不相容原理
C.洪特规则
D.能量最低原理和泡利不相容原理
4.下列叙述错误的是（ ）
A.Na＋的轨道表示式为
B.Na＋的结构示意图为
C.基态Ge原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p2
D.基态Cu原子的电子排布式为[Ar]3d104s1
5.现有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所述：
元素 结构、性质等信息
A 是短周期中（除稀有气体外）原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂
B 与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性
C 在空气中含量第二，在地壳中含量第一
D 海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂
请根据表中信息填写：
（1）A原子的核外电子排布式为 。
（2）C原子的轨道表示式是 ，其原子核外有 个未成对电子，能量最高的电子为 轨道上的电子，其轨道呈 形。
（3）D原子的电子排布式为 ，D－的结构示意图是 。
（4）B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为 ；B的最高价氧化物对应的水化物与D的氢化物的水溶液反应的化学方程式为 。
第1课时 基态原子的核外电子排布
【基础知识·准落实】
分点突破（一）
师生互动
1.（1）能量最低 由里及外 能量较高 最低状态
（2）①两个 自旋状态不同 2.（1）①能量最低 电子 （2）①原子轨道 自旋状态
探究活动
交流讨论
1.提示：违背了泡利不相容原理，1s轨道上的两个电子的自旋状态应该不同。
2.提示：不符合能量最低原理，因为E（3d）＞E（4s），所以应先排4s再排3d轨道，应为1s22s22p63s23p63d64s2。
3.1s2 1s22s22p3 1s22s22p4 1s22s22p6 1s22s22p63s23p2 1s22s22p63s23p4 1s22s22p63s23p5 1s22s22p63s23p6
自主练习
1.DO只描述了原子核外共有8个电子，A不符合题意；原子结构示意图只表示核外电子的分层排布情况，B不符合题意；原子核外电子排布式只具体到每层电子数，C不符合题意；原子轨道表示式包含了电子层数、原子轨道数以及轨道内电子的自旋状态，因此最详尽的描述了电子运动状态，D符合题意。
2.B 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，3d能级的能量高于4s能级，应先填充4s能级，再填充3d能级，则没有填充4s能级违背了能量最低原理，B错误。
3.（1）不正确，违背洪特规则
（2）不正确，违背洪特规则
（3）不正确，违背泡利不相容原理
（4）不正确，违背洪特规则
（5）不正确，违背能量最低原理
解析：原子的最低能量状态为原子的基态，能量高于基态的状态为激发态，深刻理解基态原子核外电子排布的三项原则，可顺利作答。
分点突破（二）
师生互动
2.较低 较大 1s22s22p63s23p63d54s1
1s22s22p63s23p63d104s1
探究活动
交流讨论
1.提示：先利用能级顺序和排布原则排出基态砷原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p3，得出该元素原子核外有4个电子层，8个能级，共1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＋3＝18个原子轨道（s：1个轨道；p：3个轨道；d：5个轨道）。
2.提示：不正确。书写电子排布式时，不是按电子排布顺序书写，而是按电子层顺序书写，同一电子层的各能级连在一起，即砷的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。
自主练习
1.A 钙原子失去2个电子变成钙离子，使次外层变成最外层，所以钙离子核外有18个电子，A正确；氟离子核外有10个电子，根据构造原理知，其核外电子排布式为1s22s22p6，B错误；磷原子最外层电子轨道表示式为，C错误；Cr原子核外有24个电子，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，D错误。
2.C 根据构造原理ns＜（n－2）f＜（n－1）d＜np，可判断原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d，A正确；根据构造原理ns＜（n－2）f＜（n－1）d＜np，某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2，B正确；绝大多数基态原子的核外电子排布都遵循构造原理，但也有少数例外，如Cu，C错误；构造原理中电子填入能级的顺序即各能级能量由低到高的顺序，D正确。
【关键能力·细培养】
1.提示：1s22s22p63s23p63d24s2。
2.提示：。
3.提示：电子排布式能够表示每一个能级上的电子排布情况，轨道表示式除了能够表示在每一个能级上电子的排布情况，还能表示电子在该能级的原子轨道上的排布情况，因此比电子排布式更加具体形象。
4.提示：先写原子的电子排布式，然后再根据得失电子写出离子的电子排布式。例如：O2－的电子排布式，先写氧原子的电子排布式：1s22s22p4，再得2个电子得到O2－的电子排布式：1s22s22p6。Fe3＋的电子排布式，先写铁原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2，再失3个电子（由外层向内层）得到Fe3＋的电子排布式：1s22s22p63s23p63d5。
迁移应用
1.（1）4s 4f5
（2） 哑铃
（3）[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2
（4）
（5）1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2
（6）[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5
（7）3d104s24p2 2
（8）1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 2
解析：（1）Fe为26号元素，Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，首先失去4s轨道电子；Sm的价电子排布式为4f66s2，失去3个电子变成Sm3＋成为稳定状态，则应先失去能量较高的6s电子，所以Sm3＋的价电子排布式为4f5。（2）基态Fe原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2，则价电子轨道表示式为。基态S原子的核外电子排布式为[Ne]3s23p4，电子占据的最高能级为3p能级，原子轨道图为哑铃形。（3）Zn为第4周期ⅡB族元素，属于ds区，可直接判断价电子排布式为3d104s2，故Zn原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2。（4）N原子位于第2周期ⅤA族，价电子是最外层电子，即价电子轨道表示式为 。（5）Co是27号元素，位于元素周期表第4周期Ⅷ族，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或 [Ar]3d74s2。（6）Fe 是26号元素，故Fe3＋基态核外电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5。（7）Ge的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或 [Ar]3d104s24p2，有2个未成对电子。（8）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。
2.（1）
（2）Fe 1s22s22p63s23p63d64s2
（3）Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
（4）1s22s22p63s23p63d104s2或1s22s22p63s23p63d104s24p6
解析：（1）因为B－的电子层结构与氩相同，即二者核外电子数相同，所以B元素的质子数为18－1＝17，则B－为Cl－，其结构示意图为。（2）C元素的＋3价离子的3d能级为半充满，C的元素符号为Fe，其基态原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2。（3）D元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，则D为Cu，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。（4）E元素基态原子中没有未成对电子，且E的原子序数在四种元素中最大，因此E元素为30号元素Zn或36号元素Kr，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或1s22s22p63s23p63d104s24p6。
【教学效果·勤检测】
1.C 羟基不带电，故羟基的电子式为H︰·，A错误；乙烯的结构简式为CH2CH2，B错误；球棍模型是用小球表示原子，短棒表示化学键的表示物质结构的方法，故联氨（N2H4）的球棍模型为，C正确；此轨道表示式违背了泡利不相容原理，该元素基态原子的轨道表示式应该为 ，D错误。
2.B 根据构造原理判断，A项正确；根据构造原理可知，3s能级与4s能级之间还有3p能级，B项错误；在多电子原子中，电子最后填入的能级不一定是原子最外电子层上的能级，如某些过渡元素，C项正确；从第三电子层开始，电子填入能级的顺序是3s→3p→4s→3d…，与电子层的顺序不同，D项正确。
3.B 能量最低原理主要是电子排布先后顺序，洪特规则指的是相同能级电子尽可能先占据不同轨道，泡利不相容原理说明一个原子轨道上最多容纳2个电子且自旋状态不同，2p能级共有3个轨道，最多容纳6个电子。
4.A A项，钠离子2p能级两个原子轨道上的电子排布违背了泡利不相容原理，错误。
5.（1）1s22s22p63s1或[Ne]3s1
（2） 2 2p 哑铃
（3）1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5
（4）Al（OH）3＋NaOHNa[Al（OH）4]
Al（OH）3＋3HClAlCl3＋3H2O
解析：由题干信息，A是短周期中（除稀有气体外）原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂，则A为Na；B与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性，则B为Al；C在空气中含量第二，在地壳中含量第一，则C为O；D是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂，则D为Cl，据此分析解答。
（1）根据分析可知，A为Na，其核外有11个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s1或[Ne]3s1。
（2）C为O，其轨道表示式为 ，其有2个未成对电子，能量最高的电子为2p轨道上的电子，其轨道呈哑铃形。
（3）D为Cl，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，简化电子排布式为[Ne]3s23p5，Cl得到一个电子变成Cl－，其结构示意图为。
（4）Al（OH）3与NaOH反应生成四羟基合铝酸钠和水，与盐酸反应生成氯化铝和水，反应的化学方程式分别为Al（OH）3＋NaOHNa[Al（OH）4]，Al（OH）3＋3HClAlCl3＋3H2O。
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第1课时 基态原子的核外电子排布
课程 标准 1.理解能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则，能用
以上原理解释1～36号元素基态原子的核外电子排布。
2.能根据基态原子的核外电子排布原则和基态原子的核外
电子排布顺序图完成1～36号元素基态原子的核外电子排
布和价电子排布
目 录
1、基础知识·准落实
4、学科素养·稳提升
2、关键能力·细培养
3、教学效果·勤检测
基础知识·准落实
1
梳理归纳 高效学习
分点突破（一） 基态原子的核外电子排布
1. 基态原子的核外电子排布原则
（1）能量最低原理
基态原子核外电子总是尽可能先排布在 的轨道
上，然后 依次排布在 的轨道上。
也可以说，核外电子遵循的排布规则使整个原子的能量处
于 。
能量最低
由里及外
能量较高
最低状态
（2）泡利不相容原理
①内容：一个原子轨道中最多只能容纳 电子，且这
两个电子的 。
两个
自旋状态不同
②实例：如氦原子有两个电子，按照能量最低原理，这两个
电子都应当排布在1s原子轨道上。按照泡利不相容原理，这
两个电子在1s原子轨道上的排布方式必须是自旋状态不同，
即基态氦原子的电子排布只能是 。
③应用：每一电子层的原子轨道数目等于电子层序数（n）
的平方（n2），按照泡利不相容原理，各电子层最多容纳的
电子数为2n2。
a.内容：在同一个原子里，没有运动状态完全相同的电子
存在。
b.理解：描述电子运动状态需要四个方面：电子层、能级、
原子轨道和自旋状态，若两个电子的电子层、能级、原子轨
道相同，则一个原子轨道中电子的自旋状态一定不同，即一
个原子轨道只能容纳自旋状态不同的两个电子。
④泡利不相容原理的另一种描述
c.两个结论：在同一个原子里没有运动状态完全相同的电子
存在，因此，一个原子，有几个核外电子即有几种运动状
态；在描述电子运动状态的四个方面中，电子层、能级、原
子轨道描述电子的轨道运动状态或空间运动状态，自旋状态
描述自旋运动，因此，一个原子中，电子占据几个原子轨
道，即有几种轨道运动状态或空间运动状态。
（3）洪特规则
对于基态原子，核外电子在能量相同的原子轨道上排布时，
将尽可能分占不同的原子轨道并且自旋状态相同。如基态N
原子的最外层电子排布应为 ，不能为
或 。
①概念：按照 原理对能级进行排序，进而在
ns、np、nd等各能级符号的右上角用数字表示出该能级中
的 数目。
②如钾原子的电子排布式可表示如下：
能量最低
电子
2. 电子排布的表示方法
（1）电子排布式
（2）轨道表示式
①概念：用方框（或小圆圈、短线）表示一个 ，
用箭头“↑”或“↓”来区别 不同的电子。
②以铝原子为例，轨道表示式中各符号、数字的意义如下：
原子轨道
自旋状态
特斯拉是世界上第一个采用锂离子电池的电动车公司，使用宁德时
代生产的磷酸铁锂电池，其正极材料为LiFePO4。
【交流讨论】
1. 若将锂原子的核外电子排布表示为 ，违背了哪一个原则？
提示：违背了泡利不相容原理，1s轨道上的两个电子的自旋状态应
该不同。
2. 若将铁元素原子的电子排布式表示为1s22s22p63s23p63d8，不符合核
外电子排布的哪个原则？
提示：不符合能量最低原理，因为E（3d）＞E（4s），所以应先
排4s再排3d轨道，应为1s22s22p63s23p63d64s2。
3. 请根据有关原子轨道的知识，写出下列元素基态原子的核外电子排
布情况。
元素 符号 原子 序数 电子排布式 轨道表示式
He 2
N 7
O 8
Ne 10
1s2
1s22s22p3
1s22s22p4
1s22s22p6
元素符号 原子序
数 电子排布式 轨道表示式
Si 14
S 16
1s22s22p63s23p2
1s22s22p63s23p4
元素符号 原子序
数 电子排布式 轨道表示式
Cl 17
Ar 18
1s22s22p63s23p5
1s22s22p63s23p6
1. 下列有关氧原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的
是（ ）
B.
C. 1s22s22p4 D.
解析： O只描述了原子核外共有8个电子，A不符合题意；原
子结构示意图只表示核外电子的分层排布情况，B不符合题意；原
子核外电子排布式只具体到每层电子数，C不符合题意；原子轨道
表示式包含了电子层数、原子轨道数以及轨道内电子的自旋状态，
因此最详尽的描述了电子运动状态，D符合题意。
2. 下列有关电子排布式或轨道表示式的结论错误的是（ ）
选
项 电子排布式或轨道表示式 结论
A 违背洪特规则
B 1s22s22p63s23p63d3 书写正确
C 违背泡利不
相容原理
D 1s22s22p63s23p63d54s1 书写正确
解析： 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，3d能级的能量高于4s能级，应先填充4s能级，再填
充3d能级，则没有填充4s能级违背了能量最低原理，B错误。
3. 下列基态原子的电子排布式或轨道表示式是否正确？若不正确指出
原因。
（1）6C：1s22s22 ；
（2）O： ；
（3）B：
；
不正确，违背洪特规则
不正确，违背洪特规则
不正确，违背泡利不相容原
理
（4）P：
；
（5）K：1s22s22p63s23p63d1 。
解析：原子的最低能量状态为原子的基态，能量高于基态的
状态为激发态，深刻理解基态原子核外电子排布的三项原
则，可顺利作答。
不正确，违背洪特规
则
不正确，违背能量最低原理
分点突破（二） 19～36号元素基态原子的核外电子排布
1. 构造原理
（1）基态原子核外电子在
原子轨道上的排布顺序：
（2）排列规律：三层以上的电子层中出现能级交错现象，对核外
电子排布的影响很大。
①能级相同时，电子层数越大，原子轨道能量越高，如E3p＞
E2p。
②电子层相同时，不同能级之间的能量关系：如E3d＞E3p＞
E3s。
③电子层、能级不同时，原子中的价电子在外层分布时存在
原子轨道能级交错现象，如E4s＜E3d＜E4p，E5s＜E4d＜E5p。
2. 洪特规则的特例
在同一能级上的电子排布处于全充满（如p6、d10、f14）、半充满
（如p3、d5、f7）和全空（如p0、d0、f0）状态时，具有 的
能量和 的稳定性，这称为洪特规则的特例。
如24Cr的核外电子排布式为 ，易错写为
1s22s22p63s23p63d44s2。
29Cu的核外电子排布式为 ，易错写为
1s22s22p63s23p63d94s2。
较低
较大
1s22s22p63s23p63d54s1
1s22s22p63s23p63d104s1
（1）“三步法”书写电子排布式
3. 电子排布式的书写
①虽然电子排布是遵循构造原理的，但书写电子排布式时应
按照电子层的顺序书写。如铁原子的电子排布式是
1s22s22p63s23p63d64s2，而不写作1s22s22p63s23p64s23d6。
②对于金属阳离子，是原子失去最高能量电子层上电子形成
的，如铁原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，形成Fe2
＋时失去4s能级上的2个电子，则Fe2＋的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d6。
（2）注意事项
砷是33号元素，其单质具有灰、黄、黑色三种同素异形体，其中灰
砷具有金属性，质脆而硬。砷在常温下缓慢氧化，加热则迅速氧化生
成三氧化二砷。三氧化二砷又名亚砷酐，俗称砒霜、白砒、砒石、信
石，为白色粉末，微溶于水，易升华。
【交流讨论】
1. 砷元素原子核外的电子层数、能级数和原子轨道数目分别是多少？
提示：先利用能级顺序和排布原则排出基态砷原子的电子排布式：
1s22s22p63s23p63d104s24p3，得出该元素原子核外有4个电子层，8个
能级，共1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＋3＝18个原子轨道（s：1个轨道；
p：3个轨道；d：5个轨道）。
2. 砷元素基态原子的电子排布式写为1s22s22p63s23p64s23d104p3，是否
正确？
提示：不正确。书写电子排布式时，不是按电子排布顺序书写，而
是按电子层顺序书写，同一电子层的各能级连在一起，即砷的电子
排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。
1. 下列各原子或离子的电子排布式或最外层电子轨道表示式正确的是
（ ）
A. Ca2＋：1s22s22p63s23p6
B. F－：1s22s23p6
C. P：
D. Cr：1s22s22p63s23p63d44s2
解析： 钙原子失去2个电子变成钙离子，使次外层变成最外
层，所以钙离子核外有18个电子，A正确；氟离子核外有10个电
子，根据构造原理知，其核外电子排布式为1s22s22p6，B错误；磷
原子最外层电子轨道表示式为 ，C错误；Cr原子核外有
24个电子，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，D错误。
2. 下列有关构造原理的说法错误的是（ ）
A. 原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d
B. 某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2
C. 所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理
D. 构造原理中的电子排布能级顺序，实质是各能级能量由低到高的
顺序
解析： 根据构造原理ns＜（n－2）f＜（n－1）d＜np，可判
断原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d，A
正确；根据构造原理ns＜（n－2）f＜（n－1）d＜np，某基态
原子部分核外电子的排布式为3d64s2，B正确；绝大多数基态原
子的核外电子排布都遵循构造原理，但也有少数例外，如Cu，
C错误；构造原理中电子填入能级的顺序即各能级能量由低到
高的顺序，D正确。
关键能力·细培养
2
互动探究 深化认知
核外电子排布表示方法（归纳与应用）
喜爱漫威的同学都熟悉钢铁侠，钢铁侠在《复仇者联盟4》中拯
救了世界，电影里早期的盔甲材料用的是军用卫星的金钛合金，而不
是一般的钛合金。相较于普通钢材在高空容易结冰的缺点，金钛合金
在低温下完全不惧怕结冰的问题。
1. 基态钛原子的核外电子排布式如何表示？
提示：1s22s22p63s23p63d24s2。
2. 基态钛原子的轨道表示式如何表示？
提示： 。
3. 电子排布式和轨道表示式在描述核外电子运动状态方面有什么
区别？
提示：电子排布式能够表示每一个能级上的电子排布情况，轨
道表示式除了能够表示在每一个能级上电子的排布情况，还能
表示电子在该能级的原子轨道上的排布情况，因此比电子排布
式更加具体形象。
4. 如何书写简单离子的电子排布式？
提示：先写原子的电子排布式，然后再根据得失电子写出离子的电
子排布式。例如：O2－的电子排布式，先写氧原子的电子排布式：
1s22s22p4，再得2个电子得到O2－的电子排布式：1s22s22p6。Fe3＋的
电子排布式，先写铁原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2，再
失3个电子（由外层向内层）得到Fe3＋的电子排布式：
1s22s22p63s23p63d5。
【规律方法】
1. 核外电子排布的表示方法
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
实例 Al：
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 为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子
达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气
体的元素符号外加方括号表示
实例 K：[Ar]4s1
价电子 排布式 意义 主族元素的价电子指最外层电子，其价电子排布
式即最外层电子排布式，副族元素价电子，除最
外层s电子外，还包括次外层d电子，甚至倒数第
三层f电子
实例 主族元素如Al：3s23p1；副族元素如Cr：3d54s1
轨道表 示式 意义 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个
电子
实例 Al：
2. 基态原子中未成对电子数的判断方法
首先写出轨道表示式，若原子轨道中只有1个电子，即是未成对电
子，有几个原子轨道只有1个电子，就有几个未成对电子。
【迁移应用】
1. 按要求回答下列各小题：
（1）Fe成为阳离子时首先失去 轨道电子，Sm的价电子排布
式为4f66s2，Sm3＋的价电子排布式为 。
解析： Fe为26号元素，Fe原子核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d64s2，首先失去4s轨道电子；Sm的价电子排
布式为4f66s2，失去3个电子变成Sm3＋成为稳定状态，则应先
失去能量较高的6s电子，所以Sm3＋的价电子排布式为4f5。
4s
4f5
（2）基态Fe原子价电子轨道表示式为 ，基态
S原子电子占据最高能级的原子轨道图为 形。
解析： 基态Fe原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2，则价
电子轨道表示式为 。基态S原子的核
外电子排布式为[Ne]3s23p4，电子占据的最高能级为3p能
级，原子轨道图为哑铃形。
哑铃
（3）基态Zn原子核外电子排布式为
。
解析：（3）Zn为第4周期ⅡB族元素，属于ds区，可直接判断
价电子排布式为3d104s2，故Zn原子的核外电子排布式为
[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2。
（4）基态氮原子价电子轨道表示式为 。
解析： N原子位于第2周期ⅤA族，价电子是最外层电
子，即价电子轨道表示式为 。
[Ar]3d104s2或
1s22s22p63s23p63d104s2
（5）基态Co原子核外电子排布式为
。
解析： Co是27号元素，位于元素周期表第4周期Ⅷ
族，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或
[Ar]3d74s2。
（6）基态Fe3＋核外电子排布式为
。
解析： Fe 是26号元素，故Fe3＋基态核外电子排布式为
[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5。
1s22s22p63s23p63d74s2或
[Ar]3d74s2
[Ar]3d5或
1s22s22p63s23p63d5
（7）基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar] ，
有 个未成对电子。
解析： Ge的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2
或 [Ar]3d104s24p2，有2个未成对电子。
3d104s24p2
2
（8）基态镍原子的电子排布式为
，3d能级上的未成对电子数为 。
解析： 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。
1s22s22p63s23p63d84s2或
[Ar]3d84s2
2
2. B、C、D、E代表前四周期的四种元素，原子序数依次增大。
请填空：
（1）B元素的－1价离子的电子层结构与氩相同，B的离子的结构
示意图为 。
解析： 因为B－的电子层结构与氩相同，即二者核外电
子数相同，所以B元素的质子数为18－1＝17，则B－为Cl－，
其结构示意图为 。
（2）C元素的＋3价离子的3d能级为半充满，C的元素符号
为 ，其基态原子的电子排布式
为 。
解析： C元素的＋3价离子的3d能级为半充满，C的元素
符号为Fe，其基态原子的电子排布式：
1s22s22p63s23p63d64s2。
Fe
1s22s22p63s23p63d64s2
（3）D元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个
未成对电子，D的元素符号为 。其基态原子的电子排
布式为 。
解析： D元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电
子，只有一个未成对电子，则D为Cu，其基态原子电子排布
式为1s22s22p63s23p63d104s1。
Cu
1s22s22p63s23p63d104s1
（4）E元素基态原子中没有未成对电子，E的电子排布式
是 。
解析： E元素基态原子中没有未成对电子，且E的原子
序数在四种元素中最大，因此E元素为30号元素Zn或36号元
素Kr，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或
1s22s22p63s23p63d104s24p6。
1s22s22p63s23p63d104s2或1s22s22p63s23p63d104s24p6
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强化技能 查缺补漏
1. 下列化学用语表示正确的是（ ）
B. 乙烯的结构简式为C2H4
C. 联氨（N2H4）的球棍模型为
D. 某元素基态原子的轨道表示式为
解析： 羟基不带电，故羟基的电子式为H︰ ·，A错误；乙烯
的结构简式为CH2 CH2，B错误；球棍模型是用小球表示原
子，短棒表示化学键的表示物质结构的方法，故联氨（N2H4）的
球棍模型为 ，C正确；此轨道表示式违背了泡利不相容原
理，该元素基态原子的轨道表示式应该为 ，D错
误。
2. 下列有关构造原理的说法错误的是（ ）
A. 原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序一般为3p→4s→3d
B. 某基态原子部分核外电子排布式为3s24s2
C. 在多电子原子中，电子最后填入的能级不一定是原子最外电子层
上的能级
D. 从第三电子层开始出现能级交错现象，即电子填入能级的顺序与
电子层顺序不同
解析： 根据构造原理判断，A项正确；根据构造原理可知，3s
能级与4s能级之间还有3p能级，B项错误；在多电子原子中，电子
最后填入的能级不一定是原子最外电子层上的能级，如某些过渡元
素，C项正确；从第三电子层开始，电子填入能级的顺序是
3s→3p→4s→3d…，与电子层的顺序不同，D项正确。
3. 在2p能级上最多只能排布6个电子，其依据的规律是（ ）
A. 能量最低原理
B. 泡利不相容原理
C. 洪特规则
D. 能量最低原理和泡利不相容原理
解析： 能量最低原理主要是电子排布先后顺序，洪特规则指的
是相同能级电子尽可能先占据不同轨道，泡利不相容原理说明一个
原子轨道上最多容纳2个电子且自旋状态不同，2p能级共有3个轨
道，最多容纳6个电子。
4. 下列叙述错误的是（ ）
A. Na＋的轨道表示式为
B. Na＋的结构示意图为
C. 基态Ge原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p2
D. 基态Cu原子的电子排布式为[Ar]3d104s1
解析： A项，钠离子2p能级两个原子轨道上的电子排布违背了
泡利不相容原理，错误。
5. 现有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所述：
元素 结构、性质等信息
A 是短周期中（除稀有气体外）原子半径最大的元素，该元素
的某种合金是原子反应堆的导热剂
B 与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性
C 在空气中含量第二，在地壳中含量第一
D 海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也
是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂
请根据表中信息填写：
（1）A原子的核外电子排布式为 。
1s22s22p63s1或[Ne]3s1
解析：由题干信息，A是短周期中（除稀有气体外）原子半
径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂，
则A为Na；B与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性，
则B为Al；C在空气中含量第二，在地壳中含量第一，则C为
O；D是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化
合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂，则D为Cl，
据此分析解答。
（1）根据分析可知，A为Na，其核外有11个电子，核外电子
排布式为1s22s22p63s1或[Ne]3s1。
（2）C原子的轨道表示式是 ，其原子核外
有 个未成对电子，能量最高的电子为 轨道上的电
子，其轨道呈 形。
解析：C为O，其轨道表示式为 ，其有2个未成对电
子，能量最高的电子为2p轨道上的电子，其轨道呈哑铃形。
2
2p
哑铃
（3）D原子的电子排布式为 ，D－
的结构示意图是 。
1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5
解析：D为Cl，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，简化电子
排布式为[Ne]3s23p5，Cl得到一个电子变成Cl－，其结构示意
图为 。
（4）B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水
化物反应的化学方程式为
；B的最高价氧化物对应的水化物与D的氢化物
的水溶液反应的化学方程式为
。
Al（OH）3＋NaOH Na[Al
（OH）4]
Al（OH）3＋3HCl AlCl3
＋3H2O
解析：Al（OH）3与NaOH反应生成四羟基合铝酸钠和水，与
盐酸反应生成氯化铝和水，反应的化学方程式分别为Al
（OH）3＋NaOH Na[Al（OH）4]，Al（OH）3＋
3HCl AlCl3＋3H2O。
学科素养·稳提升
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1. 下列有关化学用语使用正确的是（ ）
A. 钾的原子结构示意图为
C. N原子的轨道表示式：
D. Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6
解析： 最外层电子数不能超过8个，钾的原子结构示意图应
为 ，A错误；NH4Cl的电子式应为[H︰ ︰H]＋[︰ ︰]
－，B错误；违背了泡利不相容原理，正确的N原子的轨道表示式
应为 ，C错误。
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2. 下列说法或化学用语的使用正确的是（ ）
A. 镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子释放能量，由基态转
化成激发态
B. 符号为M的电子层最多容纳的电子数为18个
C. 基态碳原子的价电子轨道表示式：
D. 24Cr的原子核外电子排布式：[Ar]3d44s2
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解析： 基态镁原子的电子排布式为1s22s22p63s2，能量处于最低
状态，当变为1s22s22p63p2时，电子发生跃迁，需要吸收能量，变
为激发态，A错误；符号为M的电子层为第三电子层，最多容纳的
电子数为2×32＝18个，B正确；基态碳原子的价电子排布式为
2s22p2，轨道表示式为 ，C错误；24Cr的原子核外有24
个电子，排布式为[Ar]3d54s1，D错误。
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3. 下列说法不正确的是（ ）
A. 基态原子的核外电子填充在6个轨道中的元素有两种
B. 碳原子的核外电子轨道表示式：
C. 基态钾离子（K＋）电子占据的最高能级共有3个原子轨道，其形
状是哑铃形
D. 基态铜原子的电子占有5种能量不同的原子轨道
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解析： 原子核外电子填充在6个轨道上的元素可能的电子排布
式为1s22s22p63s1或1s22s22p63s2，所以有两种元素，A正确；碳原子
有6个电子，它的核外电子轨道表示式： ，B正
确；基态钾离子（K＋）的电子排布式为1s22s22p63s23p6，电子占据
的最高能级共有3个原子轨道，其形状是哑铃形，C正确；基态铜
原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，电子占有7种能量不同
的原子轨道，D错误。
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4. 某元素的一种基态粒子的M层p能级上有4个电子，有关该粒子的叙
述错误的是（ ）
A. N层不含有电子
B. 该粒子为中性原子
C. L层一定有8个电子
D. 原子的最外层电子数为4
解析： 根据元素的一种基态粒子的M层p能级上有4个电子，得
出其价电子排布式为3s23p4，最外层电子数是6，选项D不正确。
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5. 下列各微粒的电子排布式或轨道表示式不符合能量最低原理的是
（ ）
A. F 1s22s22p63s23p63d6
B. Cu 1s22s22p63s23p63d94s2
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解析： 若按照构造原理，29号元素Cu的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d94s2，但实际上Cu的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s1，这是因为3d能级为全充满状态（即3d能级
填充10个电子）时，能量相对较低，1s22s22p63s23p63d94s2不符合能
量最低原理，B不符合能量最低原理。
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6. 若某元素原子处于能量最低状态时，电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，则下列说法正确的是（ ）
A. 该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有3个未成对电子
B. 该元素原子核外共有5个电子层
C. 该元素原子的M层共有8个电子
D. 该元素原子最外层有3个电子
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解析： 该元素基态原子的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，该元素原子处于能量最低状态
时，原子中只有4d1中的一个未成对电子，A错误；由核外电子排
布式可知该元素原子有5个电子层，M层共有18个电子，最外层有2
个电子，C、D错误，B正确。
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7. 下列各组表述中，两个微粒一定属于同种元素原子的是（ ）
A. 3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p2的原子
B. M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布为
1s22s22p63s23p63d64s2的原子
D. 2p能级有一个未成对电子的基态原子和原子的价电子排布为2s22p1的原子
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解析： 3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子排布为
1s22s22p63s23p2的原子都是指Si原子，A正确；M层全充满而N层为
4s2的原子是Zn原子，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2的原子
是Fe原子，B错误；最外层电子数是核外电子总数的 的原子是
Br，Br原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p5，价电子排布
式为ns2np5的是ⅦA族的元素，不一定是溴，C错误；2p能级有一
个未成对电子的基态原子可能是B或F，价电子排布为2s22p1的原子
是B、D错误。
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8. 下列关于价电子排布式为3s23p4的粒子描述正确的是（ ）
A. 它的原子核外有三种形状不同的电子云
B. 它的原子核外电子共有16种不同的运动状态
C. 它可与H2反应生成常温时的液态化合物
D. 该原子的轨道表示式为
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解析： 价电子排布式为3s23p4的原子是S原子，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，A错
误；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，同一能级又有不同的原子轨道，同一轨道上的电子
自旋状态不同，故有16种不同的运动状态，B正确；硫和氢气化合
生成的硫化氢在常温下是气态而不是液态，C错误；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，且自旋状态相
同，所以3p能级上轨道表示式违背了洪特规则，D错误。
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9. 已知Na的核外电子排布式为1s22s22p63s1，通常可把内层已达稀有
气体元素原子的电子层结构的部分写成“原子实”，如Na的核外
电子排布式可写成[Ne]3s1。用“原子实”表示的30号元素锌的原
子核外电子排布式正确的是（ ）
A. [Ne]3d104s2 B. [Ar]3d104s24p2
C. [Ar]3d84s24p2 D. [Ar]3d104s2
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解析： 根据基态原子的核外电子排布原则可知，锌元素原子的
核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，除3d104s2外，其余电子
的排布与稀有气体元素原子Ar的电子排布相同，因此锌原子的核
外电子排布式可写为[Ar]3d104s2。
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10. 第4周期元素的基态原子中，4s能级只有1个电子的共有（ ）
A. 1种 B. 2种 C. 3种 D. 4种
解析： 4s能级只有1个电子，即4s1，原子的4s能级未填满，情
况之一是按照构造原理的能级顺序正常填充的结果：
1s22s22p63s23p64s1，为K元素；情况之二是按照洪特规则的特例，
即原子轨道处于全充满、半充满或全空时能量最低填充的结果，
有1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1，分别为Cr元素和
Cu元素，所以第4周期元素的基态原子中，4s能级中只有1个电子
的共有3种，C正确。
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11. 下列原子构成的单质中既能与稀硫酸反应又能与烧碱溶液反应，
都产生H2的是（ ）
A. 核内无中子的原子
B. 价电子排布式为3s23p3
C. 最外层电子数等于倒数第三层上的电子数的原子
D. N层上无电子，最外层上的电子数等于电子层数的原子
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解析： 核内无中子的原子是H原子，其单质H2与酸、碱均不能
发生反应，A错误；价电子排布式为3s23p3的原子是P，P单质能与
NaOH发生反应但不能产生氢气，并且不能与稀硫酸反应，B错
误；最外层电子数等于倒数第三层上的电子数的原子是Mg原子，
Mg是比较活泼的金属，与NaOH溶液不能发生反应，C错误；N层
上无电子，最外层上的电子数等于电子层数的原子是Al原子，Al
是比较活泼的金属，能与稀硫酸和烧碱溶液发生反应产生氢气，
D正确。
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12. 下列叙述正确的是（ ）
A. 可表示单核10电子粒子基态时的轨道表示式
B. 2s的电子云半径比1s的电子云半径大，说明2s的电子比1s的多
C. s能级上电子的能量总小于 p 能级上电子的能量
D. 电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
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解析： 符合泡利不相容原理和洪特规则，核
外电子总数为10，则可表示单核10电子粒子基态时的轨道表示
式，A叙述正确；2s的电子云半径比1s的电子云半径大，但2s的电
子总数与1s的电子总数一样多，B叙述错误；同一电子层上的s能
级上电子的能量总小于p能级上电子的能量，不同电子层上的s能
级上电子的能量与p能级电子的能量相比大小不一定，C叙述错
误；电子从激发态跃迁到基态时会产生发射光谱，从基态跃迁到
激发态会产生吸收光谱，吸收光谱和发射光谱总称原子光谱，D
叙述错误。
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13. 下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是（ ）
A. 原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子
B. 原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子
C. 2p轨道上只有两个电子的X原子与3p轨道上只有两个电子的Y原子
D. 最外层都只有一个电子的X、Y原子
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解析： X是稀有气体氦，Y是铍，它们的化学性质差别很大，
不相似，A错误；X是镁，Y可以是钙、钪、钛、钒、锰、铁、
钴、镍、锌等，X、Y的化学性质不一定相似，B错误；X是碳，
Y是硅，它们属于同主族元素，彼此化学性质一定相似，C正确；
X、Y可以是ⅠA元素，也可以是铬、铜等，彼此化学性质不一定相
似，D错误。
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14. （1）下列原子或离子的电子排布的表示方法中，正确的是
（填序号，下同），违反了能量最低原理的是 ，违
反洪特规则的是 。
①Ca2＋：1s22s22p63s23p6
②F－：1s22s23p6
③P：
④Cr：1s22s22p63s23p63d44s2
⑤Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
⑥Mg2＋：1s22s22p6
①⑤
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②④
③⑦
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⑦C：
解析： ①正确；②违反了能量最低原理；③违反了洪
特规则；④违反了能量最低原理；⑤正确；⑥正确；⑦违反
了洪特规则。
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解析： Al为13号元素，其电子排布式为
1s22s22p63s23p1，最高能级为3p；基态铬原子的电子排布式
为1s22s22p63s23p63d54s1，所以基态铬（Cr）原子的价电子排
布式是3d54s1。
（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 ，基态Cr原子
的价电子排布式是 。
3p
3d54s1
1
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3
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15. 如图是s能级和p能级的原子轨道图。
试回答下列问题：
1
2
3
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5
6
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8
9
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11
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13
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（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。
解析： 根据s轨道和p轨道的原子轨道图可知，s电子的
原子轨道呈球形，每个s能级有1个原子轨道；p电子的原子
轨道呈哑铃形，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。
球
1
哑铃
3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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2p
垂直
氮
H︰ ︰H
1
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3
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解析： 元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，s
轨道最多可容纳2个电子，p轨道容纳了电子，则s轨道已经
充满，则X的原子最外层电子排布式为2s22p3，X是7号N元
素，元素名称是氮，N元素最低化合价为－3价，该氢化物
是NH3，电子式为H︰ ︰H。
1
2
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（3）元素Y的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1，Y的元素符
号为 ，原子的核外电子排布式为 。
解析： 元素Y的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋
1，n－1＝2，则n＝3，则Y元素的原子核外电子排布式为
1s22s22p63s23p4，所以Y是16号S元素，元素名称为硫。
S
1s22s22p63s23p4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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（4）下列轨道表示式中，能正确表示元素X的原子处于最低能量
状态的是 （填字母）。
D
1
2
3
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5
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解析： 根据原子核外电子排布原则：在能量相同的轨
道中电子优先单独占据1个轨道，且自旋状态相同时能量最
低，所以表示能量最低的轨道表示式为 ，
故选D。
1
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16. （1）写出砷的元素符号 ，原子中所有电子占有 个
轨道，核外共有 个不同运动状态的电子。
解析： 砷的元素符号为As，是第33号元素，核外有33
个不同运动状态的电子，其核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s24p3，即有18个轨道。
（2）写出Ni的元素名称 ，该元素在周期表的位置为
第 周期 族。
解析： Ni的元素名称为镍，在周期表中的第4周期
Ⅷ族。
As
18
33
镍
4
Ⅷ
1
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3
4
5
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（3）第三电子层上有 个能级，作为内层最多可容纳
个电子，作为最外层时，最多可含有 个未成对电子。
解析： 第三电子层上有s、p、d三个不同的能级，由于
每个电子层最多容纳2n2个电子，故当第三电子层作为内层
时，最多可容纳18个电子，作为最外层时，当3p轨道仅填充
3个电子时含有的未成对电子最多，有3个未成对电子。
3
18
3
1
2
3
4
5
6
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8
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10
11
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感谢欣赏
THE END
