第二课时 核外电子排布规律
[明确学习目标] 1.认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等。2.知道1～36号元素基态原子核外电子的排布。
1．电子自旋与泡利原理
在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋相反(用方向相反的箭头“↑↓”表示)，这个原理称为泡利原理。
2．电子排布的轨道表示式
用方框(也可用圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连，箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子(或称未成对电子)，这种用来表述电子排布的图式叫做轨道表示式，又叫电子排布图。如氢的电子排布图为。
3．洪特规则
基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。如N：。
4．能量最低原理
在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低。
1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)在一个基态多电子原子中可以有两个运动状态相同的电子。( )
(2)处于激发态的原子都能遵守能量最低原理、泡利原理和洪特规则。( )
(3)2p违背了洪特规则。( )
(4)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理。( )
(5)电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理。( )
(6)3d6的电子排布图为。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)×
解析 (1)在一个基态多电子原子中不可能存在运动状态完全相同的两个电子。
(2)激发态原子不遵守能量最低原理。
(3)2p违背了泡利原理。
(6)3d6的电子排布图为。
2．以下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.
答案 D
解析 A项，只能表示最外层电子数；B项，只表示核外的电子分层排布情况；C项，具体到各能级的电子数；D项，包含了能层、能级以及轨道内电子的自旋状态，故正确。
3．以下列出的是一些基态原子的2p轨道和3d轨道中电子排布的情况，违反洪特规则的是( )
A．①②③
B．④⑤⑥
C．②④⑥
D．③④⑥
答案 C
解析 ①符合洪特规则、泡利原理；②图示不同轨道的单电子自旋相反，违反了洪特规则；③同一个原子轨道中不应有自旋平行的电子，违反了泡利原理；④基态原子的电子在能量相同的轨道上排布时，总是优先单独占据一个轨道，并且自旋平行，图示电子排布图违反了洪特规则；⑤符合洪特规则、泡利原理；⑥图示不同轨道的单电子自旋相反，违反了洪特规则。
4．电子在原子核外排布时，必须遵循的原则是( )
①电子排布在同一能级时，总是优先单独占据不同轨道，且自旋平行
②电子排布在不同能级时，总是优先占据能量低的轨道，然后再占据能量高的轨道
③电子排布在同一轨道时，最多只能排2个，且自旋相反
④电子的排布总是遵循“能量最低原理”“泡利原理”和“洪特规则”
A．①②
B．②④
C．①③
D．②③④
答案 C
解析 ①电子排布在同一能级时，总是优先单独占据不同轨道，且自旋平行，①正确；②电子排布在不同能级时，若电子先占据能级高的轨道使其处于半满或全满的稳定状态，这样排布可使整个体系能量最低，②错误；③电子排布在同一轨道时，最多只能排2个，且自旋相反，③正确；④电子的排布要综合考虑“能量最低原理”“泡利原理”和“洪特规则”，并不一定每条都符合，例如激发态原子，④错误。
5．某元素的原子序数为33，它的最外层电子排布为________，它的电子排布式为____________________________，电子排布图为____________________________。
答案 4s24p3 1s22s22p63s23p63d104s24p3
解析 先利用能级顺序和排布原则排出其电子排布式：
1s22s22p63s23p63d104s24p3，则其最外层电子排布式及电子排布图可轻松写出。
知识点 基态原子的核外电子排布及其表示方式
1．基态原子的核外电子在原子轨道上的排布要遵循三个原则，即能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。这三个原则并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的。其中，能量最低原理可叙述为在不违反泡利不相容原理的前提下，核外电子在各个原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量最低。
2．基态原子核外电子排布
(1)原子的电子排布式
①简单原子：按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。如14Si：1s22s22p63s23p2。
②复杂原子：先按构造原理从低到高排列，然后将同能层的能级移到一起。如26Fe：先排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一能层的能级排到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。
③特殊原子：当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。如24Cr：
(2)离子的电子排布式
①判断该原子变成离子时会得到或失去的电子数。
②原子失去电子时，一般来说，主族元素只失去它们的最外层电子，而副族和第Ⅷ族元素可能还会进一步向里失去内层电子。
③原子得到电子而形成阴离子，则得到的电子填充在最外一个能层的某一个能级上。
(3)简化电子排布式
如K：1s22s22p63s23p64s1，其简化电子排布式可表示为[Ar]4s1，其中[Ar]代表Ar的核外电子排布式，即1s22s22p63s23p6。
3.轨道表示式(电子排布图)
用1个圆圈(或方框)表示一个原子轨道，在圆圈(或方框)内用箭头“↑”或“↓”表示自旋相反的电子。例如铝原子的轨道表示式可表示为
在电子排布图中也可以用圆圈表示一个原子轨道，如Na：。
电子排布式和电子排布图相互关联，可以非常方便地相互转换。
[解析] 核外电子排布为1s22s22p63s23p4的原子3p能级没有空轨道，A错误；第四周期中，未成对电子数最多的原子的价层电子排布为3d54s1，为Cr元素，B错误；铁为26号元素，Fe2＋核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，C正确；2p能级有2个未成对电子的基态原子，该原子2p能级有2个电子或4个电子，价电子排布为2s22p2或2s22p4，D错误。
[答案] C
[规律] 1～36号元素基态原子中未成对电子数的判断方法
(1)成对电子和未成对电子的定义
一个原子轨道中只有1个电子时，该电子即为未成对电子；一个原子轨道中2个自旋相反的电子称为成对电子。
(2)1～36号元素中，原子核外价电子排布与基态原子中的未成对电子数之间的关系：
①有1个未成对电子的价电子排布为ns1、ns2np1、ns2np5、3d14s2、3d104s1。
②有2个未成对电子的价电子排布为ns2np2、ns2np4、3d84s2、3d24s2。
③有3个未成对电子的价电子排布为ns2np3、3d34s2、3d74s2。
④有4个未成对电子的价电子排布为3d64s2。
⑤有5个未成对电子的价电子排布为3d54s2。
⑥有6个未成对电子的价电子排布为3d54s1。
1～36号元素基态原子中，含未成对电子数最多的是Cr，有6个未成对电子。
[练1] 下列原子、离子的电子排布式或原子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－：1s22s23p6
②P：
③Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
④Mg2＋：1s22s22p6
⑤C：
答案 ③④ ① ② ⑤
解析 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，正确的应为1s22s22p6；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平行，最外层电子正确的排布应为；⑤中违反泡利不相容原理，正确的原子轨道表示式为。
[练2] 按要求填空：
(1)氮原子价层电子的轨道表示式(电子排布图)为______________。
(2)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________。
(3)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________，有________个未成对电子。
(4)Zn2＋核外电子排布式为________________。
(5)在基态C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。
答案 (1)
(2)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 2
(3)3d104s24p2 2
(4)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)
(5)2
解析 (1)氮原子价层电子排布式为2s22p3，价层电子的轨道表示式为。
(2)Ni是28号元素，根据核外电子的排布规律可知，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。Ni原子3d能级上的未成对电子数为2。
(3)Ge(锗)元素在周期表的第四周期第ⅣA族，因此核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2，4p能级上的2个电子是未成对电子。
(4)基态Zn原子的核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2，Zn原子失去4s轨道上的2个电子形成Zn2＋，由此可写出Zn2＋核外电子排布式。
(5)C的电子排布图为，所以其基态原子中核外存在2对自旋相反的电子。
知识拓展
(1)洪特规则特例
在根据构造原理书写1～36号元素原子的核外电子排布式时，会发现有少数元素原子的核外电子排布相对于构造原理有1个电子的偏差。这是因为，当同一能级上的电子排布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)状态时，具有较低的能量和较强的稳定性。前四周期中具有此特点的元素是铬和铜。
(2)价电子层和价电子排布式
①在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层；价电子层上排布的电子叫价电子。
②价电子排布式
a．主族元素原子最外层电子为价电子，价电子排布式即最外层电子排布式。主族元素原子的价电子排布式为ns1～2或ns2np1～5。如钙(Ca)的价电子排布式为4s2，溴(Br)的价电子排布式为4s24p5。
b．过渡元素原子次外层电子常常参与成键，其价电子包括d(镧系、锕系除外)电子。如铬(Cr)的价电子排布式为3d54s1，铜(Cu)的价电子排布式为3d104s1。
本课归纳总结
1．若将15P原子的电子排布式写成1s22s22p63s23p3p，它违背了( )
A．能量守恒原理
B．泡利原理
C．能量最低原理
D．洪特规则
答案 D
解析 洪特规则：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，而且自旋平行。
2．对氧原子核外两个未成对电子的描述，正确的是( )
A．自旋相反
B．电子云形状相同
C．能量不同
D．在同一轨道上
答案 B
解析 p能级有三个轨道，不同电子优先占据空轨道，并且自旋平行，所以氧原子核外两个未成对电子，自旋平行，A错误；氧原子核外两个未成对电子，都属于2p轨道，p轨道沿x、y、z轴的方向电子云密度大，呈哑铃状，则电子云形状相同，B正确；氧原子核外两个未成对电子，都属于2p轨道，能量相同，C错误；p能级又分三个轨道，不同电子优先占据空轨道，氧原子核外两个未成对电子，不在同一轨道上，D错误。
3．下列电子排布图中，能正确表示该元素原子处于最低能量状态的是( )
答案 D
解析 若元素的原子处于最低能量状态，则其核外电子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。A、B项违背洪特规则，C项表示元素的原子处于激发态，违背能量最低原理。
4．下列关于钠元素的几种表示错误的是( )
A．Na＋的电子排布图：
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 D
解析 Na的简化电子排布式为[Ne]3s1。
5．下列说法错误的是( )
A．ns电子的能量不一定高于(n－1)p电子的能量
B．如果6C的电子排布式为1s22s22p，则违反了洪特规则
C．如果21Sc的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，则违反了能量最低原理
D．如果22Ti的电子排布式为1s22s22p63s23p10，则违反了泡利原理
答案 A
解析 电子能量与能层和能级都有关，ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量，A错误；根据洪特规则知，2p轨道上的两个电子应排在不同轨道上，B正确；根据能量最低原理知，电子先排能量低的轨道后排能量高的轨道，C正确；根据泡利原理知，3p轨道最多排6个电子，D正确。
6．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外围电子的电子排布图，其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是( )
答案 D
解析 根据洪特规则知，电子在能量相同的原子轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道且自旋平行，故排除A、C；根据泡利原理知，一个原子轨道最多容纳2个电子，且自旋相反，故排除B。
7．A、B、C、D、E代表5种元素。请填空：
(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为________。
(2)B元素的－1价离子和C元素的＋1价离子的核外电子排布情况均与氩原子相同，则B元素的－1价离子的结构示意图为________，C元素原子有________个能层，________个能级，________个非空原子轨道。
(3)D元素的＋2价离子的3d能级仅有一个轨道处于充满状态，D的元素符号为________，其基态原子的核外电子排布式为____________________。
(4)E元素基态原子的M层全充满，N层只有一个电子，E的元素符号为________，其基态原子的简化电子排布式为____________________。
答案 (1)N (2) 4 6 10
(3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 (4)Cu [Ar]3d104s1
解析 (1)由A元素基态原子的次外层有2个电子，可知其次外层是K层，则其共有2个电子层，最外层有3个未成对电子，所以最外层电子排布式为2s22p3，因此A是氮元素，符号是N。
(2)氩是18号元素，故B为17号元素Cl，C为19号元素K。
(3)D元素的＋2价离子的3d能级仅有一个轨道处于充满状态，则D元素的＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，电子总数为24，故D元素原子的电子总数为26，因此D是铁元素，符号为Fe，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。
(4)E元素原子核外电子数为2＋8＋18＋1＝29，故E是铜元素，符号为Cu，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，简化电子排布式为[Ar]3d104s1。第一节 原子结构
第一课时 原子核外电子的运动状态
[明确学习目标] 1.通过认识原子结构与核外电子的排布，理解能层与能级的关系。2.知道电子运动的能量状态具有量子化的特征，电子可以处于不同的能级，在一定条件下会发生跃迁。3.知道原子核外电子的能级高低顺序，了解原子核外电子排布的构造原理。4.知道电子的运动状态可通过原子轨道和电子云模型来描述。
能层与能级
1．能层
(1)含义：根据多电子原子的核外电子的能量不同，将核外电子分成不同的能层(电子层)。
(2)符号：能层序数一、二、三、四、五、六、七……分别用K、L、M、N、O、P、Q……表示。
(3)能量关系：由K能层→Q能层，能量逐渐升高。
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
(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。
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：基态原子的电子吸收能量后，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
①吸收光谱与发射光谱
②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)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。
构造原理与电子排布式
1．构造原理：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。其示意图如下：
2．电子排布式
(1)概念：将能级上所排布的电子数标注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。
(2)表示方法
(3)写出下列基态原子的电子排布式：
①8O：1s22s22p4；
②19K：1s22s22p63s23p64s1；
③17Cl：1s22s22p63s23p5；
④21Sc：1s22s22p63s23p63d14s2；
⑤27Co：1s22s22p63s23p63d74s2。
电子云与原子轨道
1．电子云
(1)电子云：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。
(2)电子云轮廓图的形状：s能级的电子云轮廓图是球形，p能级的电子云轮廓图是哑铃形。
2．原子轨道
(1)概念：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。
(2)形状
①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。
②p电子的原子轨道呈哑铃形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。
(3)各能级所含有的原子轨道数目
能级符号
ns
np
nd
nf
轨道数目
1
3
5
7
1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)能层数越大的能级，其能量一定越高。( )
(2)K原子的原子结构示意图是。( )
(3)所有原子的核外电子排布都遵循构造原理。( )
(4)不同能级能量高低顺序为ns<(n－2)f<(n－1)d(5)激光的产生与电子跃迁有关。( )
(6)每个能层都是从s能级开始，一直到f能级结束。( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)×
解析 (1)还存在一些不同能层能级的交错现象。例如，E(3d)>E(4s)、E(4f)>E(5p)、E(4f)>E(6s)等。
(3)构造原理是根据光谱学事实总结的一般规律，适用于绝大多数原子。
(4)各能级的能量高低顺序，有如下关系：ns<(n－2)f<(n－1)d(6)在任一能层中，能级个数＝能层序数，即K层只有s能级，L层有s和p两个能级，M层有s、p和d三个能级。
2．下列叙述正确的是( )
A．能级就是电子层
B．每个能层最多可容纳的电子数是2n2
C．同一能层中的不同能级的能量高低相同
D．不同能层中的s能级的能量高低相同
答案 B
解析 能层是电子层，同一能层中的不同能级的能量高低的顺序是ns3．下列说法正确的是( )
A．第三能层有s、p共两个能级
B．在基态多电子原子中，p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量
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
答案 D
解析 第三能层有s、p、d三个能级，A错误；同一能层中的p轨道电子的能量一定比s轨道电子能量高，但能层较大的s轨道电子能量则比能层小的p轨道电子能量高，B错误；每个能层最多可容纳的电子数为2n2，第三能层最多容纳18个电子，C错误；s能级最多容纳的电子数为2，D正确。
4．下列说法中正确的是( )
A．焰色反应是化学变化
B．基态碳原子的电子排布式为1s22s12p3
C．焰色反应中观察到的特殊焰色是金属原子在电子从基态跃迁到激发态时产生的光谱谱线的颜色
D．同一原子处于激发态时的能量一定大于其处于基态时的能量
答案 D
解析 基态碳原子的电子排布式为1s22s22p2，B错误；焰色反应中观察到的特殊焰色是金属原子在电子从激发态跃迁到基态时产生的光谱谱线的颜色，焰色反应是物理变化，A、C错误。
5．比较下列能级的能量大小关系(填“>”“＝”或“<”)：
(1)2s________4s；(2)3p________3d；
(3)3d________4s；(4)4d________5d；
(5)2p________3s；(6)4d________5f。
答案 (1)< (2)< (3)> (4)< (5)< (6)<
解析 由构造原理可知：①同一能层的能级能量高低顺序为ns知识点一 能层、能级、原子轨道及其最多容纳电子数之间的关系
1．任一能层的能级都是从s能级开始，能级数等于该能层的序数：第一能层只有1个能级(1s)，第二能层有2个能级(2s和2p)，第三能层有3个能级(3s、3p和3d)，以此类推，即对于任一能层，都有能级数＝能层序数。
2．能层与能级类似楼层与阶梯之间的关系，如图所示。在每一个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……(n代表能层序数)。
3．同一能级又可能包含几个空间取向不同的原子轨道，s能级中有1个原子轨道，p能级中有3个能量相同的原子轨道，分别记作npx、npy、npz，d能级中有5个能量相同的原子轨道。
能层(n)
1
2
3
4
……
符号
K
L
M
N
……
能级
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
……
原子轨道数
1
1
3
1
3
5
1
3
5
7
……
最多容纳的电子数
每个能级
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
……
每个电子层
2×12
2×22
2×32
2×42
2n2
能量
K[解析] 各能层中的能级数等于其能层序数，也就是说n＝1时，只有一个s能级，n＝2时，才有s、p两个能级，所以B、C错误；能层就是电子层，每个电子层最多能填充2n2个电子，但不是所有的能层都含有2n2个电子，D错误。
[答案] A
[方法] 第n能层含有n个能级，有n2个原子轨道，每个轨道最多容纳2个电子。
[练1] 下列能级符号表示错误的是( )
A．2p
B．3f
C．4s
D．5d
答案 B
解析 每一能层的能级数与能层序数相等，且具有的能级依次为s、p、d、f……，M能层只有3s、3p、3d能级，没有3f能级。
[练2] 某元素X，工业上通过分离液态空气获得其单质，其某种同素异形体是保护地球地表环境的重要屏障，则X元素的基态原子含有________个能层，其中第二能层中含有的能级是________。
答案 2 2s和2p
解析 X为氧元素，其基态原子含有K层与L层两个能层，L电子层为第二能层，有两个能级，是s、p能级(即2s和2p)。
知识点二 构造原理与电子排布式
1．构造原理
(1)构造原理是绝大多数基态原子的核外电子排布顺序。
(2)电子按照构造原理排布，会使整个原子的能量处于最低状态，原子相对较稳定。
(3)从构造原理示意图可以看出，从第三能层开始，不同能层的能级出现“能级交错”现象。
能级交错指电子层数较大的某些能级的能量反而低于电子层数较小的某些能级的能量的现象，如4s<3d、6s<4f<5d，一般规律为ns<(n－2)f<(n－1)d2．基态原子的电子排布式
(1)简单原子的电子排布式
①按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。
②为了避免电子排布式过于烦琐，我们可以把内层电子达到稀有气体结构的部分，以相应稀有气体元素符号外加方括号来表示。如Na的核外电子排布式为1s22s22p63s1，其中第一、二能层与Ne(1s22s22p6)的核外电子排布结构相同，所以其电子排布式可简化为[Ne]3s1。
(2)复杂原子的电子排布式
[解析] A项，表示激发态原子，对应基态原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p1；B项，表示激发态原子，对应基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2；C项，该原子处于激发态，对应基态原子电子排布式为：1s22s22p63s23p63d14s2；D项，该电子排布式满足构造原理，能量最低，表示基态原子，正确。
[答案] D
[技巧] 书写电子排布式的关键是熟悉构造原理，各能级能量由低到高可记为ns<(n－2)f<(n－1)d[练3] 构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低。若以E(nl)表示某能级的能量，以下各式中正确的是( )
A．E(5s)>E(4f)>E(4s)>E(3d)
B．E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s)
C．E(4s)D．E(5s)>E(4s)>E(4f)>E(3d)
答案 B
解析 根据构造原理，各能级能量由低到高的顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s……，A项和D项正确顺序为E(4f)>E(5s)>E(3d)>E(4s)；对于不同能层的相同能级，能层序数越大，能量越高，所以C错误。
[练4] 氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]可用于制取磷肥。
(1)氟磷灰石中Ca2＋的L层电子排布式为________。
(2)基态氧原子的电子排布式为________；基态磷原子的电子排布式为__________________。
答案 (1)2s22p6 (2)1s22s22p4 1s22s22p63s23p3
解析 (1)Ca2＋的核外电子数为18，L层电子数为8，故L层电子排布式为2s22p6。
(2)基态氧原子的电子排布式为1s22s22p4，基态磷原子的电子排布式为1s22s22p63s23p3。
知识拓展
(1)电子及其运动特点可概括为体积小、质量轻、带负电；绕核转、运动快、测不准(某时刻的位置和速度)、(离核的)距离不同、能量相异、描述概率(电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述，即电子云)。
(2)电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移)，而原子得失电子时发生的是化学变化。
本课归纳总结
1．下列叙述正确的是( )
A．对于确定的n值，其原子轨道数为n2(n表示电子层)
B．基态K原子的最高能级符号为3s
C．同一原子中，2p、3p、4p……能级的原子轨道数依次增多
D．原子中处于2p能级的电子跃迁到2s能级时会吸收能量
答案 A
解析 基态K原子的最高能级符号为4s，B错误；在同一原子中，np能级都有三个互相垂直的原子轨道，C错误；原子从2p能级跃迁到2s能级时放出能量，D错误。
2．对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是( )
A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量
B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线
C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质
D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应
答案 A
解析 在电流作用下，基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高能级，变为激发态原子，这一过程要吸收能量，不会发出红色光；而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将释放能量，从而产生红光，故A正确。
3．(2019·福州高二月考)下列关于电子云的叙述中不正确的是( )
A．电子云是用小黑点的疏密程度来表示电子在核外空间出现概率密度大小的图形
B．电子云实际上是电子运动形成的类似云一样的图形
C．电子云图说明离核越近，电子出现概率越大；离核越远，电子出现概率越小
D．能级类别不同，电子云的形态也不一样
答案 B
解析 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，而不是电子的实际运动轨迹。人们常用小黑点的疏密程度来表示电子在原子核外空间出现概率密度的大小。从电子云图中可以看出，离核越近，电子出现概率越大；离核越远，电子出现概率越小。
4．(2019·济南高二月考)符号为M的能层所含的能级有( )
A．2种
B．3种
C．8种
D．18种
答案 B
解析 M能层包含的能级为3s、3p、3d，共3种。
5．如图是s能级和p能级的原子轨道图，下列说法正确的是( )
A．s能级和p能级的原子轨道形状相同
B．每个p能级都有6个原子轨道
C．s能级的原子轨道半径与能层序数有关
D．钠原子的电子在11个原子轨道上高速运动
答案 C
解析 s轨道为球形，p轨道为哑铃形，A错误；每个p能级只有3个原子轨道，B错误；能层序数越小，s能级的原子轨道半径越小，C正确；钠原子的电子在6个原子轨道上高速运动，D错误。
6．比较下列原子轨道的能量高低。
(1)2s________3s；(2)2s________3d；
(3)3p________3s；(4)4f________5f。
答案 (1)< (2)< (3)> (4)<
解析 根据构造原理，各能级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、5f、6d、7p……。
7．根据下列叙述，写出对应元素的名称及基态原子的核外电子排布式。
(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：__________________。
答案 (1)硅，1s22s22p63s23p2 (2)硼，1s22s22p1
(3)氟，1s22s22p5 (4)氖，1s22s22p6
解析 (1)A元素原子的L层排满8个电子，故M层有4个电子，则A为硅。
(2)B元素原子的次外层电子数只能为2，故最外层电子数为3，则B为硼。
(3)由题意知，C为氟。
(4)D元素原子的最外层电子数为8，次外层电子数为2，则D为氖。
