第一节 原子结构
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
构造原理与电子排布式
1. 了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写1～36号元素原子的电子排布式和价层电子排布式。
2. 了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1) 不同能层的s能级的能量相同 ( )
(2) M能层有能级3s、3p、3d、3f( )
(3) 不同能级能量高低顺序为ns<(n－2)f<(n－1)d(4) (2023·海南卷)NaCl焰色试验为黄色，与Cl原子电子跃迁有关 ( )
(5) (2023·辽宁卷)基态Ni原子价层电子排布式为3d10 ( )
(6) (2024·浙江卷)Ar的基态原子电子排布方式只有1种( )
(7) (2024·安徽卷)2.8 g N2中含有的价层电子总数为0.6NA( )
(8) (2024·广西卷)基态Ti的价层电子排布式：3d2( )
(9) (2024·浙江卷)Fe原子变成Fe＋，优先失去3d轨道上的电子( )
(10) (2024·浙江卷)Ge的基态原子简化电子排布式为[Ar]4s24p2( )
能层与能级
1. 能层
(1) 意义：根据多电子原子核外电子的能量差异，将核外电子分成不同的能层。
(2) 符号：由里向外，分别用K、L、M、N、O、P、Q表示第一、二、三、四、五、六、七层。
(3) 能量关系：在同一个原子中，离核越近，电子能量越低，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) 意义：根据同一能层中的电子的能量不同，又将其分成不同的能级，通常用s、p、d、f等表示。
(2) 表示方法：每个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……
(3) 数目：能级数目等于能层序数。第一能层(K)只有s能级，表示为1s；第二能层(L)有s、p两个能级，表示为2s、2p；第三能层(M)有s、p、d三个能级，表示为3s、3p、3d。
(4) 各能级最多容纳电子数：s、p、d、f……最多可容纳的电子数依次为1、3、5、7……的2倍。
(5) 能量关系
①同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f的顺序升高：E(ns) ②不同能层中同一能级，能层序数越大能量越高。如E(1s)[常考归纳]
能层、能级与最多容纳的电子数的关系
能层 一 二 三 四 五 n
K L M N O ……
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s … ……
最多容纳电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 … ……
2 8 18 32 …… 2n2
基态与激发态 原子光谱
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，电子跃迁到较高能级，变为激发态原子。
3. 光谱的成因及分类
(1) 原子光谱：不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。
(2) 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。
构造原理与电子排布式
1. 构造原理
(1) 含义：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) 能级交错
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，如电子是按3p → 4s → 3d的顺序而不是按3p → 3d → 4s 的顺序填充的，这种现象被称为能级交错。
2. 电子排布式
(1) 定义：将能级上所容纳的电子数标在该能级符号右上角，并按照能层从左到右的顺序排列的式子。书写电子排布式时，一般情况下，能层低的能级要写在左边，而不是按构造原理顺序写。
(2) 表示方法
以基态O原子的电子排布式为例：
①简化电子排布式
将电子排布式中的内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加方括号来表示而得到的式子称为简化电子排布式。如基态氮、钠、钙的简化电子排布式分别为[He]2s22p3、[Ne]3s1、[Ar]4s2。
方括号里的符号代表该元素前一个周期的稀有气体电子排布式的结构，称为“原子实”。
②价层电子排布式
在原子的核外电子排布中，省去“原子实”后剩下的部分称为外围电子排布式。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)。主族元素的最外层就是价电子层，过渡元素的价电子层一般包括最外层的s能级和次外层的d能级，有的还包括倒数第三层的f能级。如基态Br原子的价层电子排布式为4s24p5；基态Ti原子的价层电子排布式为3d24s2。
[常考归纳]
(1) 注意比较原子的电子排布式、简化电子排布式、价层电子排布式的区别与联系。如基态Zn原子的电子排布式、简化电子排布式、价层电子排布式依次为1s22s22p63s23p63d104s2、[Ar]3d104s2、3d104s2。
(2) 当出现d能级时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写相关电子排布式时，仍把(n－1)d 放在ns前。如基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，而不是1s22s22p63s23p64s23d6。
(3) 基态原子失去电子时，一般先失去最外层电子，再失去次外层电子，如基态Fe原子的简化电子排布式为[Ar]3d64s2，基态Fe2＋的简化电子排布式为[Ar]3d6，基态Fe3＋的简化电子排布式为[Ar]3d5。
类型1 能级及其最多可容纳的电子数
下列说法正确的是( )
A. 第三能层有s、p共2个能级
B. 3d能级最多容纳5个电子
C. 第三能层最多容纳8个电子
D. 无论哪一能层的s能级最多容纳的电子数均为2个
类型2 原子光谱
烟花又称花炮、焰火，汉族劳动人民发明较早，主要用于军事、盛大的典礼或表演中。下列对形成烟花的过程叙述错误的是( )
A. 与电子的跃迁有关
B. 该过程中吸收能量
C. 焰色试验属于物理变化
D. 该过程中金属原子可能由激发态转化为基态
类型3 电子排布式
下列叙述错误的是( )
A. 基态Br原子的价层电子排布式为3d104s24p5
B. Ti的L层有8个电子
C. 基态Ca2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p6
D. 基态Fe3＋的最外层电子排布式为3s23p63d5
(1) 基态S原子的价层电子排布式为 ________________。
(2) 基态As原子的简化电子排布式为____________。
(3) 基态Ti原子的价层电子排布式为 。
(4) 基态Zn2＋的价层电子排布式为__________________________________。
(5) 基态B原子中，核外电子占据的最高能层的符号为________。
(6) 基态铁原子的电子排布式为________，基态Fe2＋电子排布式为________，基态Fe2＋的M层电子排布式为________。
(7) 基态Se原子的电子排布式为[Ar]________。
(8) (2024·惠州龙门中学期中)基态Ni2＋的L电子层中有________个能级，其核外价层电子排布式为________。
1. 下列能级符号表示错误的是( )
A. 2p B. 3f
C. 4s D. 5d
2. (2024·广东期末)下列现象与电子跃迁无关的是( )
A. 节日里燃放的烟花
B. 五彩的霓虹广告灯
C. 蜡烛燃烧
D. 平面镜成像
3. 下列基态原子或离子的电子排布式错误的是( )
A. K：1s22s22p63s23p64s1
B. F－：1s22s22p6
C. S2－：1s22s22p63s23p4
D. Ar: 1s22s22p63s23p6
4. (1) 基态Ga原子价层电子排布式为 ________。
(2) 基态锰原子的价层电子排布式为 ________。
(3) 基态Ni原子的简化电子排布式为 ________。
(4) 基态Co原子的价层电子排布式为 ________。
(5) 基态Cu2＋的价层电子排布式为 ________。
(6) 已知元素X的基态原子价层电子排布式为nsn－1npn＋2，则X元素的原子序数为________。
(7) 基态Ti2＋中，电子占据的最高的能层符号为________，该能层有________个能级。
(8) Li的焰色试验为紫红色，很多金属元素能产生焰色试验的原因为_________________________ _______________________________________________。
配套新练案
第一章 原子结构与性质
第一节 原子结构
第1课时 能层与能级 基态与激发态
原子光谱 构造原理与电子排布式
1. 下列各能层，不包含d能级的是( )
A. L能层 B. M能层
C. N能层 D. O能层
2. 下列多电子原子不同能级能量高低的比较错误的是( )
A. 1s＜2s＜3s B. 2p＜3p＜4p
C. 3s＜3p＜3d D. 4s＞3d＞3p
3. 下列有关认识正确的是( )
A. 在同一能层不同能级上的电子，其能量肯定不同
B. M能层的能级从s能级开始至f能级结束
C. 各能层含有的能级数为n－1
D. 各能层含有的电子数为2n2
4. 下列原子的电子排布式能表示基态原子的电子排布式的是( )
A. [Ne]3s13p3 B. [Ar]3d64s1
C. [Ar]3d64s2 D. [Ne]3s23p63d5
5. 13CNMR(核磁共振)、15NNMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，Kurt Wuthrich等人为此获得2002年诺贝尔化学奖。下列有关13C、15N的叙述正确的是( )
A. 13C与15N有相同的中子数
B. 基态13C电子排布式为1s22s22p2
C. 15N与14N互为同素异形体
D. 基态15N电子排布式为1s22s22p4
6. (2024·茂名电白区期末)下列说法正确的是( )
A. 焰色试验是化学变化
B. 自然界的所有原子都是基态
C. 在一定条件下，碳原子的电子排布式可能是1s22s12p3
D. 电子从基态跃迁到激发态放出能量，产生发射光谱
7. 下列关于原子结构的说法不正确的是( )
A. 原子光谱上的特征谱线可用于元素鉴定
B. 同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增强
C. 电子排布式为1s22s22p5的基态原子对应元素位于周期表第五周期
D. 日常生活中的焰火、LED灯都与原子核外电子跃迁释放能量有关
8. (1) 基态Ca2＋的L层电子排布式为________。
(2) 基态P原子的电子排布式为_________。
(3) 基态Br原子的价层电子排布式为________。
(4) 基态Ni2＋的价层电子排布式为________。
(5) 基态Ga原子的电子排布式为[Ar]________。
(6) 基态Zn原子电子排布式为_________________。
9. (1) 基态Be原子和基态B原子最高能级电子数之比是________。
(2) 基态N原子的价层电子排布式为________, 基态N3－的电子排布式为________。
(3) Se原子序数为________，其核外M层电子排布式为____________，基态Se原子价层电子排布式为____________。
(4) 基态Mn2＋的电子排布式为____________。
(5) 基态钴原子的价层电子排布式为____________，Co4＋中存在________种不同能级的电子。
10. 下列有关光谱的说法不正确的是( )
A. 原子中的电子在跃迁时会发生能量变化，这是原子光谱产生的原因
B. 焰色试验产生的颜色和五彩霓虹灯都是发射光谱
C. 原子光谱可用于鉴定和发现元素
D. 原子中的电子在从激发态向基态跃迁时才能产生原子光谱
11. 具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是( )
A. 1s22s22p63s23p2 B. 1s22s22p3
C. 1s22s2sp2 D. 1s22s22p63s23p4
12. 下列是某些元素的最外层电子排布，各组指定的元素不能形成AB2型化合物的是( )
A. 2s22p2和2s22p4 B. 3s23p4和2s22p4
C. 3s2和2s22p5 D. 3s1和3s23p2
13. 以下元素中，基态原子核外电子分布在7个不同能级的是( )
A. N B. Cl
C. Ti D. Br
14. 某元素基态原子的M能层p能级上有4个电子，有关该原子的叙述错误的是( )
A. 该原子的N能层不含电子
B. 该原子容易得到2个电子达到稳定结构
C. 该原子的L能层中一定有8个电子
D. 该原子的最外能层上有4个电子
15. 某基态原子核外N能层只有2个电子，该原子的M能层电子数可能为( )
A. 8 B. 18
C. 8～18 D. 18～32
16. 下列基态原子的最外层电子排布式表示的元素，不一定属于主族元素的是( )
A. 2s2 B. 3s23p1
C. 4s2 D. 4s24p5
17. 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态X原子s能级和p能级上电子总数相等，X、Z同主族，其中由X、Y、Z组成的化合物M的结构如图所示。下列有关说法正确的是( )
A. 简单气态氢化物的热稳定性：XB. M中各原子的最外层均满足8电子稳定结构
C. 由元素Y与X组成的化合物只含有离子键
D. 元素W的单质可与Y2Z溶液发生置换反应得到单质Z
18. 根据下列叙述，写出对应元素基态原子的电子排布式。
(1) A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半：________________。
(2) B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：____________。
(3) C元素的单质在常温下可与水剧烈反应，产生的气体能使带火星的木条复燃：____________。
(4) D元素原子的次外层电子数是最外层电子数的：____________。
19. A、B、C均为主族元素，已知A原子L层上的电子数是K层的三倍；B元素原子的3s能级上只有1个电子；C原子核外有3个能层，p能级上的电子总数比s能级上的电子总数多5。回答下列问题：
(1) A、B、C三种元素基态原子的电子排布式分别为__________________、__________________、__________________。
(2) 写出A和B的单质在加热条件下发生反应的化学方程式：_________________________________ __________________________________________。
(3) 在B元素所处周期的下一周期，3d能级上有2个电子的原子的元素符号为________。
20. W、X、Y、Z四种短周期元素的原子序数：X>W>Z>Y。W原子的最外层没有p电子，X原子核外s能级电子与p能级电子数之比为1∶1，Y原子最外层s能级电子与p能级电子数之比为1∶1，Z原子核外电子中p能级电子数比Y原子多2个。回答下列问题：
(1) X元素的单质与Z、Y 所形成的化合物反应，化学方程式为__________________________________ ___________________________________________。
(2) W、X元素的最高价氧化物对应水化物的碱性：________<________(用化学式表示)。
(3) 这四种元素原子半径的大小为________>________ >________ >________ (填元素符号)。
第一节 原子结构
第1课时 能层与能级 基态与激发态
原子光谱 构造原理与电子排布式
基础辨析
(1) × (2) × (3) √ (4) × (5) × (6) √ (7) × (8) × (9) × (10) ×
分类举题
例1 D 【解析】每一能层包含的能级数等于该能层的序数，第三能层有s、p、d共3个能级，A错误；d能级最多容纳的电子数是10，B错误；每一能层最多容纳的电子数为2n2，第三能层最多容纳18个电子，C错误。
例2 B 【解析】金属原子的核外电子先吸收能量，由基态转化为激发态，再由激发态跃迁到基态，将能量以光的形式释放，从而形成烟花，该过程中放出能量，属于物理变化，B错误。
例3 A 【解析】基态Br原子的价层电子排布式为4s24p5，A错误。
例4 (1) 3s23p4 (2) [Ar]3d104s24p3 (3) 3d24s2 (4) 3d10 (5) L (6) 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6 3s23p63d6 (7) 3d104s24p4
(8) 2 3d8
质量评价
1. B 【解析】第三能层有3个能级：3s、3p、3d，不含3f能级，B错误。
2. D 【解析】平面镜成像是光线反射的结果，与电子跃迁无关，故选D。
3. C 【解析】S2－核外有18个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p6，C错误。
4. (1) 4s24p1 (2) 3d54s2 (3) [Ar]3d84s2
(4) 3d74s2 (5) 3d9 (6) 17 (7) M 3
(8) 电子从较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态或基态时，以光的形式释放能量
【解析】(6) 由价层电子排布式可知，n－1＝2，则n＝3，即X的价层电子排布式为3s23p5，X为氯元素，原子序数为17。
配套新练案
配套新练案 答案与解析
第一章 原子结构与性质
第一节 原子结构
第1课时 能层与能级 基态与激发态
原子光谱 构造原理与电子排布式
1. A 【解析】L能层包含2s、2p能级，选A。
2. D 【解析】在多电子原子中，从3d能级开始有“能级交错”现象，4s能级能量小于3d，D错误。
3. A 【解析】在多电子原子中，同一能层不同能级上的电子具有的能量不同，A正确；M能层只有3s、3p、3d三个能级，B错误；各能层含有的能级数与能层序数相同，C错误；各能层最多容纳电子数为2n2，D错误。
4. C 【解析】根据构造原理，核外电子数为14、25、26、23的基态原子电子排布式分别是[Ne]3s23p2、[Ar]3d54s2、[Ar]3d64s2、[Ne]3s23p63d34s2，C正确。
5. B 【解析】13C、15N的中子数分别为7和8，A错误；15N与14N是质子数相同而中子数不同的原子，互为同位素，C错误；15N的核外有7个电子，电子排布式为1s22s22p3，D错误。
6. C 【解析】焰色试验属于物理变化，A错误；自然界的原子有基态，也有激发态，如物质受热时原子可由基态转化为激发态，B错误；基态碳原子电子排布式为1s22s22p2，一定条件下，激发态碳原子的电子排布式可能是1s22s12p3，C正确；电子从基态跃迁到激发态要吸收能量，形成吸收光谱，D错误。
7. C 【解析】不同元素原子的吸收光谱或发射光谱不同，所以可以利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，A正确；同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增强，B正确；电子排布式为1s22s22p5的基态原子对应元素位于周期表第二周期，C错误。
8. (1) 2s22p6 (2) 1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3 (3) 4s24p5 (4) 3d8 (5) 3d104s24p1
(6) 1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2
9. (1) 2∶1 (2) 2s22p3 1s22s22p6 (3) 34 3s23p63d10 4s24p4 (4) 1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
(5) 3d74s2 6
10. D 【解析】原子中的电子从激发态向基态跃迁产生发射光谱，从基态向激发态跃迁产生吸收光谱，D错误。
11. A 【解析】A、B、C、D分别为Si、N、C、S。同周期主族元素从左向右原子半径减小，同主族元素从上到下原子半径增大，因此半径最大的元素是Si。
12. D 【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Si，不能形成AB2型化合物，选D。
13. C 【解析】基态N原子电子排布式为1s22s22p3，有3个能级，A错误；基态Cl原子电子排布式为1s22s22p63s23p5，有5个能级，B错误；基态Ti原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，有7个能级，C正确；基态Br原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，有8个能级，D错误。
14. D 【解析】根据基态原子M能层p能级上有4个电子可知其电子排布式为1s22s22p63s23p4，故该原子的L能层有8个电子，N能层不含电子；该原子的最外能层上有6个电子，容易得到2个电子达到稳定结构，D错误。
15. C 【解析】根据构造原理，3s、3p能级(共8个电子)填满后，再填充4s能级，当4s能级填满电子时，剩余的电子填入3d能级，该能级最多可容纳10个电子，故该基态原子的M能层电子数可能为8～18，C正确。
16. C 【解析】基态原子的最外层电子排布式为2s2，为第二周期ⅡA族元素，A错误；基态原子的最外层电子排布式为3s23p1，为第三周期ⅢA族元素，B错误；基态原子的最外层电子排布式为4s2，可能是ⅡA族或过渡元素，不一定属于主族元素，C正确；基态原子的最外层电子排布式为4s24p5，为第四周期ⅦA族元素，D错误。
17. D 【解析】X、Y、Z、W依次为O、Na、S、Cl。非金属性：O>S，简单气态氢化物热稳定性：H2O>H2S，A错误；M中中心S原子最外层不是8电子稳定结构，B错误；Na与O组成的Na2O2既含离子键又有非极性共价键，C错误；Cl2可与Na2S溶液发生置换反应得到单质S和NaCl，D正确。
18. (1) 1s22s22p63s23p2 (2) 1s22s22p1 (3) 1s22s22p5 (4) 1s22s22p6
19. (1) 1s22s22p4 1s22s22p63s1 1s22s22p63s23p5 (2) 2Na＋O2Na2O2 (3) Ti
20. (1) 2Mg＋CO22MgO＋C (2) Mg(OH)2 NaOH
(3) Na Mg C O
【解析】X原子核外s能级电子与p能级电子数之比为1∶1，电子排布式可能是1s22s22p4或1s22s22p63s2，X可能为O，也可能为Mg；Y原子最外层s能级电子与p能级电子数之比为1∶1，Y可能是C或Si；根据原子序数推出X为Mg、Y为C，结合题意可知Z为O，W为Na。(共47张PPT)
第一章
原子结构与性质
第一节 原子结构
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱 构造原理与电子排布式
学 习 目 标
1. 了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写1～36号元素原子的电子排布式和价层电子排布式。
2. 了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。
基 础 辨 析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1) 不同能层的s能级的能量相同( )
(2) M能层有能级3s、3p、3d、3f( )
(3) 不同能级能量高低顺序为ns<(n－2)f<(n－1)d(4) (2023·海南卷)NaCl焰色试验为黄色，与Cl原子电子跃迁有关( )
(5) (2023·辽宁卷)基态Ni原子价层电子排布式为3d10( )
(6) (2024·浙江卷)Ar的基态原子电子排布方式只有1种( )
(7) (2024·安徽卷)2.8 g N2中含有的价层电子总数为0.6NA( )
(8) (2024·广西卷)基态Ti的价层电子排布式：3d2( )
(9) (2024·浙江卷)Fe原子变成Fe＋，优先失去3d轨道上的电子( )
(10) (2024·浙江卷)Ge的基态原子简化电子排布式为[Ar]4s24p2( )
×
×
√
×
×
√
×
×
×
×
核心笔记
1. 能层
(1) 意义：根据多电子原子核外电子的能量差异，将核外电子分成不同的能层。
(2) 符号：由里向外，分别用K、L、M、N、O、P、Q表示第一、二、三、四、五、六、七层。
(3) 能量关系：在同一个原子中，离核越近，电子能量越低，能量的高低顺序为E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。
能层与能级
1
2. 能级
(1) 意义：根据同一能层中的电子的能量不同，又将其分成不同的能级，通常用s、p、d、f等表示。
(2) 表示方法：每个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……
(3) 数目：能级数目等于能层序数。第一能层(K)只有s能级，表示为1s；第二能层(L)有s、p两个能级，表示为2s、2p；第三能层(M)有s、p、d三个能级，表示为3s、3p、3d。
(4) 各能级最多容纳电子数：s、p、d、f……最多可容纳的电子数依次为1、3、5、7……的2倍。
(5) 能量关系
①同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f的顺序升高：E(ns) ②不同能层中同一能级，能层序数越大能量越高。如E(1s)[常考归纳]
能层、能级与最多容纳的电子数的关系
能层 一 二 三 四 五 n
K L M N O ……
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s … ……
最多容纳电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 … ……
2 8 18 32 …… 2n2
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，电子跃迁到较高能级，变为激发态原子。
3. 光谱的成因及分类
(1) 原子光谱：不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。
(2) 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。
基态与激发态 原子光谱
2
1. 构造原理
(1) 含义：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) 能级交错
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，如电子是按3p → 4s → 3d的顺序而不是按3p → 3d → 4s 的顺序填充的，这种现象被称为能级交错。
构造原理与电子排布式
3
2. 电子排布式
(1) 定义：将能级上所容纳的电子数标在该能级符号右上角，并按照能层从左到右的顺序排列的式子。书写电子排布式时，一般情况下，能层低的能级要写在左边，而不是按构造原理顺序写。
(2) 表示方法
以基态O原子的电子排布式为例：
①简化电子排布式
将电子排布式中的内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加方括号来表示而得到的式子称为简化电子排布式。如基态氮、钠、钙的简化电子排布式分别为[He]2s22p3、[Ne]3s1、[Ar]4s2。
方括号里的符号代表该元素前一个周期的稀有气体电子排布式的结构，称为“原子实”。
②价层电子排布式
在原子的核外电子排布中，省去“原子实”后剩下的部分称为外围电子排布式。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)。主族元素的最外层就是价电子层，过渡元素的价电子层一般包括最外层的s能级和次外层的d能级，有的还包括倒数第三层的f能级。如基态Br原子的价层电子排布式为4s24p5；基态Ti原子的价层电子排布式为3d24s2。
[常考归纳]
(1) 注意比较原子的电子排布式、简化电子排布式、价层电子排布式的区别与联系。如基态Zn原子的电子排布式、简化电子排布式、价层电子排布式依次为1s22s22p63s23p63d104s2、[Ar]3d104s2、3d104s2。
(2) 当出现d能级时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写相关电子排布式时，仍把(n－1)d 放在ns前。如基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，而不是1s22s22p63s23p64s23d6。
(3) 基态原子失去电子时，一般先失去最外层电子，再失去次外层电子，如基态Fe原子的简化电子排布式为[Ar]3d64s2，基态Fe2＋的简化电子排布式为[Ar]3d6，基态Fe3＋的简化电子排布式为[Ar]3d5。
分类举题
类型1 能级及其最多可容纳的电子数
下列说法正确的是( )
A. 第三能层有s、p共2个能级
B. 3d能级最多容纳5个电子
C. 第三能层最多容纳8个电子
D. 无论哪一能层的s能级最多容纳的电子数均为2个
1
【解析】每一能层包含的能级数等于该能层的序数，第三能层有s、p、d共3个能级，A错误；d能级最多容纳的电子数是10，B错误；每一能层最多容纳的电子数为2n2，第三能层最多容纳18个电子，C错误。
D
类型2 原子光谱
烟花又称花炮、焰火，汉族劳动人民发明较早，主要用于军事、盛大的典礼或表演中。下列对形成烟花的过程叙述错误的是( )
A. 与电子的跃迁有关
B. 该过程中吸收能量
C. 焰色试验属于物理变化
D. 该过程中金属原子可能由激发态转化为基态
2
【解析】金属原子的核外电子先吸收能量，由基态转化为激发态，再由激发态跃迁到基态，将能量以光的形式释放，从而形成烟花，该过程中放出能量，属于物理变化，B错误。
B
类型3 电子排布式
下列叙述错误的是( )
A. 基态Br原子的价层电子排布式为3d104s24p5
C. 基态Ca2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p6
D. 基态Fe3＋的最外层电子排布式为3s23p63d5
3
【解析】基态Br原子的价层电子排布式为4s24p5，A错误。
A
(1) 基态S原子的价层电子排布式为________。
(2) 基态As原子的简化电子排布式为_______________。
(3) 基态Ti原子的价层电子排布式为_______。
(4) 基态Zn2＋的价层电子排布式为______。
(5) 基态B原子中，核外电子占据的最高能层的符号为___。
(6) 基态铁原子的电子排布式为_______________________________，基态Fe2＋电子排布式为____________________________，基态Fe2＋的M层电子排布式为____________。
(7) 基态Se原子的电子排布式为[Ar]____________。
(8) (2024·惠州龙门中学期中)基态Ni2＋的L电子层中有___个能级，其核外价层电子排布式为_____。
4
3s23p4
[Ar]3d104s24p3
3d24s2
3d10
L
1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6
3s23p63d6
3d104s24p4
2
3d8
质量评价
1. 下列能级符号表示错误的是( )
A. 2p B. 3f
C. 4s D. 5d
【解析】第三能层有3个能级：3s、3p、3d，不含3f能级，B错误。
B
2. (2024·广东期末)下列现象与电子跃迁无关的是( )
A. 节日里燃放的烟花 B. 五彩的霓虹广告灯
C. 蜡烛燃烧 D. 平面镜成像
【解析】平面镜成像是光线反射的结果，与电子跃迁无关，故选D。
D
3. 下列基态原子或离子的电子排布式错误的是( )
A. K：1s22s22p63s23p64s1 B. F－：1s22s22p6
C. S2－：1s22s22p63s23p4 D. Ar: 1s22s22p63s23p6
【解析】S2－核外有18个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p6，C错误。
C
4. (1) 基态Ga原子价层电子排布式为________。
(2) 基态锰原子的价层电子排布式为________。
(3) 基态Ni原子的简化电子排布式为____________。
(4) 基态Co原子的价层电子排布式为_______。
(5) 基态Cu2＋的价层电子排布式为____。
(6) 已知元素X的基态原子价层电子排布式为nsn－1npn＋2，则X元素的原子序数为______。
(7) 基态Ti2＋中，电子占据的最高的能层符号为___，该能层有___个能级。
(8) Li的焰色试验为紫红色，很多金属元素能产生焰色试验的原因为________ ______________________________________________________________________。
【解析】(6) 由价层电子排布式可知，n－1＝2，则n＝3，即X的价层电子排布式为3s23p5，X为氯元素，原子序数为17。
4s24p1
3d54s2
[Ar]3d84s2
3d74s2
3d9
17
M
3
电子从较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态或基态时，以光的形式释放能量
配套新练案
1. 下列各能层，不包含d能级的是( )
A. L能层 B. M能层
C. N能层 D. O能层
【解析】L能层包含2s、2p能级，选A。
A
2. 下列多电子原子不同能级能量高低的比较错误的是( )
A. 1s＜2s＜3s B. 2p＜3p＜4p
C. 3s＜3p＜3d D. 4s＞3d＞3p
【解析】在多电子原子中，从3d能级开始有“能级交错”现象，4s能级能量小于3d，D错误。
D
3. 下列有关认识正确的是( )
A. 在同一能层不同能级上的电子，其能量肯定不同
B. M能层的能级从s能级开始至f能级结束
C. 各能层含有的能级数为n－1
D. 各能层含有的电子数为2n2
【解析】在多电子原子中，同一能层不同能级上的电子具有的能量不同，A正确；M能层只有3s、3p、3d三个能级，B错误；各能层含有的能级数与能层序数相同，C错误；各能层最多容纳电子数为2n2，D错误。
A
4. 下列原子的电子排布式能表示基态原子的电子排布式的是( )
A. [Ne]3s13p3 B. [Ar]3d64s1
C. [Ar]3d64s2 D. [Ne]3s23p63d5
【解析】根据构造原理，核外电子数为14、25、26、23的基态原子电子排布式分别是[Ne]3s23p2、[Ar]3d54s2、[Ar]3d64s2、[Ne]3s23p63d34s2，C正确。
C
5. 13CNMR(核磁共振)、15NNMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，Kurt Wuthrich等人为此获得2002年诺贝尔化学奖。下列有关13C、15N的叙述正确的是( )
A. 13C与15N有相同的中子数 B. 基态13C电子排布式为1s22s22p2
C. 15N与14N互为同素异形体 D. 基态15N电子排布式为1s22s22p4
【解析】13C、15N的中子数分别为7和8，A错误；15N与14N是质子数相同而中子数不同的原子，互为同位素，C错误；15N的核外有7个电子，电子排布式为1s22s22p3，D错误。
B
6. (2024·茂名电白区期末)下列说法正确的是( )
A. 焰色试验是化学变化
B. 自然界的所有原子都是基态
C. 在一定条件下，碳原子的电子排布式可能是1s22s12p3
D. 电子从基态跃迁到激发态放出能量，产生发射光谱
【解析】焰色试验属于物理变化，A错误；自然界的原子有基态，也有激发态，如物质受热时原子可由基态转化为激发态，B错误；基态碳原子电子排布式为1s22s22p2，一定条件下，激发态碳原子的电子排布式可能是1s22s12p3，C正确；电子从基态跃迁到激发态要吸收能量，形成吸收光谱，D错误。
C
7. 下列关于原子结构的说法不正确的是( )
A. 原子光谱上的特征谱线可用于元素鉴定
B. 同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增强
C. 电子排布式为1s22s22p5的基态原子对应元素位于周期表第五周期
D. 日常生活中的焰火、LED灯都与原子核外电子跃迁释放能量有关
【解析】不同元素原子的吸收光谱或发射光谱不同，所以可以利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，A正确；同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增强，B正确；电子排布式为1s22s22p5的基态原子对应元素位于周期表第二周期，C错误。
C
8. (1) 基态Ca2＋的L层电子排布式为_________。
(2) 基态P原子的电子排布式为__________________________。
(3) 基态Br原子的价层电子排布式为________。
(4) 基态Ni2＋的价层电子排布式为_______。
(5) 基态Ga原子的电子排布式为[Ar]____________。
(6) 基态Zn原子电子排布式为________________________________________。
2s22p6
1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3
4s24p5
3d8
3d104s24p1
1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2
9. (1) 基态Be原子和基态B原子最高能级电子数之比是_________。
(2) 基态N原子的价层电子排布式为__________, 基态N3－的电子排布式为____________。
(3) Se原子序数为______，其核外M层电子排布式为_______________，基态Se原子价层电子排布式为___________。
(4) 基态Mn2＋的电子排布式为_______________________________。
(5) 基态钴原子的价层电子排布式为_________，Co4＋中存在___种不同能级的电子。
2∶1
2s22p3
1s22s22p6
34
3s23p63d10
4s24p4
1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
3d74s2
6
10. 下列有关光谱的说法不正确的是( )
A. 原子中的电子在跃迁时会发生能量变化，这是原子光谱产生的原因
B. 焰色试验产生的颜色和五彩霓虹灯都是发射光谱
C. 原子光谱可用于鉴定和发现元素
D. 原子中的电子在从激发态向基态跃迁时才能产生原子光谱
【解析】原子中的电子从激发态向基态跃迁产生发射光谱，从基态向激发态跃迁产生吸收光谱，D错误。
D
11. 具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是( )
A. 1s22s22p63s23p2 B. 1s22s22p3
C. 1s22s2sp2 D. 1s22s22p63s23p4
【解析】A、B、C、D分别为Si、N、C、S。同周期主族元素从左向右原子半径减小，同主族元素从上到下原子半径增大，因此半径最大的元素是Si。
A
12. 下列是某些元素的最外层电子排布，各组指定的元素不能形成AB2型化合物的是( )
A. 2s22p2和2s22p4 B. 3s23p4和2s22p4
C. 3s2和2s22p5 D. 3s1和3s23p2
【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Si，不能形成AB2型化合物，选D。
D
13. 以下元素中，基态原子核外电子分布在7个不同能级的是( )
A. N B. Cl
C. Ti D. Br
【解析】基态N原子电子排布式为1s22s22p3，有3个能级，A错误；基态Cl原子电子排布式为1s22s22p63s23p5，有5个能级，B错误；基态Ti原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，有7个能级，C正确；基态Br原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，有8个能级，D错误。
C
14. 某元素基态原子的M能层p能级上有4个电子，有关该原子的叙述错误的是( )
A. 该原子的N能层不含电子
B. 该原子容易得到2个电子达到稳定结构
C. 该原子的L能层中一定有8个电子
D. 该原子的最外能层上有4个电子
【解析】根据基态原子M能层p能级上有4个电子可知其电子排布式为1s22s22p63s23p4，故该原子的L能层有8个电子，N能层不含电子；该原子的最外能层上有6个电子，容易得到2个电子达到稳定结构，D错误。
D
15. 某基态原子核外N能层只有2个电子，该原子的M能层电子数可能为( )
A. 8 B. 18
C. 8～18 D. 18～32
【解析】根据构造原理，3s、3p能级(共8个电子)填满后，再填充4s能级，当4s能级填满电子时，剩余的电子填入3d能级，该能级最多可容纳10个电子，故该基态原子的M能层电子数可能为8～18，C正确。
C
16. 下列基态原子的最外层电子排布式表示的元素，不一定属于主族元素的是( )
A. 2s2 B. 3s23p1
C. 4s2 D. 4s24p5
【解析】基态原子的最外层电子排布式为2s2，为第二周期ⅡA族元素，A错误；基态原子的最外层电子排布式为3s23p1，为第三周期ⅢA族元素，B错误；基态原子的最外层电子排布式为4s2，可能是ⅡA族或过渡元素，不一定属于主族元素，C正确；基态原子的最外层电子排布式为4s24p5，为第四周期ⅦA族元素，D错误。
C
17. 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态X原子s能级和p能级上电子总数相等，X、Z同主族，其中由X、Y、Z组成的化合物M的结构如图所示。下列有关说法正确的是( )
A. 简单气态氢化物的热稳定性：XB. M中各原子的最外层均满足8电子稳定结构
C. 由元素Y与X组成的化合物只含有离子键
D. 元素W的单质可与Y2Z溶液发生置换反应得到单质Z
D
【解析】X、Y、Z、W依次为O、Na、S、Cl。非金属性：O>S，简单气态氢化物热稳定性：H2O>H2S，A错误；M中中心S原子最外层不是8电子稳定结构，B错误；Na与O组成的Na2O2既含离子键又有非极性共价键，C错误；Cl2可与Na2S溶液发生置换反应得到单质S和NaCl，D正确。
18. 根据下列叙述，写出对应元素基态原子的电子排布式。
(1) A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半：___________________。
(2) B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：________________。
(3) C元素的单质在常温下可与水剧烈反应，产生的气体能使带火星的木条复燃：_______________。
1s22s22p63s23p2
1s22s22p1
1s22s22p5
1s22s22p6
19. A、B、C均为主族元素，已知A原子L层上的电子数是K层的三倍；B元素原子的3s能级上只有1个电子；C原子核外有3个能层，p能级上的电子总数比s能级上的电子总数多5。回答下列问题：
(1) A、B、C三种元素基态原子的电子排布式分别为__________________、__________________、______________________。
(2) 写出A和B的单质在加热条件下发生反应的化学方程式：________________ ___________。
(3) 在B元素所处周期的下一周期，3d能级上有2个电子的原子的元素符号为______。
1s22s22p4
1s22s22p63s1
1s22s22p63s23p5
Na2O2
Ti
20. W、X、Y、Z四种短周期元素的原子序数：X>W>Z>Y。W原子的最外层没有p电子，X原子核外s能级电子与p能级电子数之比为1∶1，Y原子最外层s能级电子与p能级电子数之比为1∶1，Z原子核外电子中p能级电子数比Y原子多2个。回答下列问题：
(1) X元素的单质与Z、Y 所形成的化合物反应，化学方程式为_______________ ____________。
(2) W、X元素的最高价氧化物对应水化物的碱性：__________<________(用化学式表示)。
(3) 这四种元素原子半径的大小为______>______ >___ >___ (填元素符号)。
2MgO＋C
Mg(OH)2
NaOH
Na
Mg
C
O
【解析】X原子核外s能级电子与p能级电子数之比为1∶1，电子排布式可能是1s22s22p4或1s22s22p63s2，X可能为O，也可能为Mg；Y原子最外层s能级电子与p能级电子数之比为1∶1，Y可能是C或Si；根据原子序数推出X为Mg、Y为C，结合题意可知Z为O，W为Na。
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