1.1.3《原子轨道 泡利原理和洪特规则》课件（共25张）2020-2021学年人教版高二化学选修3
文档属性
| 名称 | 1.1.3《原子轨道 泡利原理和洪特规则》课件（共25张）2020-2021学年人教版高二化学选修3 |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 744.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2021-03-24 16:34:58 | ||
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文档简介
第三课时
原子轨道 泡利原理和洪特规则理
第一节 原子结构
第一章 原子结构与性质
核心素养发展目标
1．通过讨论交流、归纳小结，结合科学探究知道原则轨道的概念，知道电子在原子轨道中的排布情况和泡利原理。
2．通过阅读思考、模仿书写、思考讨论，认识电子排布图，并能正确书写原子、简单离子的电子排布图和价电子排布图。
3．通过阅读归纳、拓展探究，知道洪特规则，并熟悉常见元素Cr、Cu等原子的核外电子排布洪特规则特例，进一步掌握原子及其核外电子的各种表示方法。
【情景导入】从原子结构示意图中能看出能层和能层上的电子数，从电子排布式中能看出能层、能级和能层能级上的电子数，在描述核外电子的运动时，电子排布式比原子结构示意图更详尽，而电子云比电子排布式更形象。本节课我们将进一步探究更准确地描述核外电子运动状态的方法？
活动一、原子轨道
【阅读思考】阅读教材P9—10内容，思考原子轨道的定义及形状有何特点？
【温馨提示】（1）概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。电子云图很难绘制，使用不便，我们常使用电子云的轮廓（常把电子出现的概率约为90%的空间）圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道。
（2）原子轨道的形状：s能级原子轨道是球形的，p能级原子轨道是纺锤形的。
【讨论交流1】（1）能层与原子轨道半径大小及形状有何关系？
【温馨提示】①能层数n越大，原子轨道半径越大。②不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同。
【讨论交流2】（2）各能级与原子轨道数目有何关系？
【温馨提示】ns能级有1个轨道，np能级有3个轨道，nd能级有5个轨道，nf能级有7个轨道。np能级中的3个原子轨道相互垂直，分别以px、py、pz表示，它们具有相同的能量。
【讨论交流3】（3）如何表示原子轨道？各原子轨道的空间伸展方向有何特点？
【温馨提示】s电子的原子轨道为球形对称，ns能级只有1个轨道，可表示为： 或○；p电子的原子轨道是哑铃状的，在空间中有x、y、z三个伸展方向，所以np能级有px、py、pz 3个轨道，可表示为： ；nd能级有5个轨道，可表示为： ；nf能级有7个轨道，可表示为： 。
【问题探究1】（1）多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子轨道能量的高低存在哪些规律？
【温馨提示】①相同能层上原子轨道能量的高低顺序为：ns【问题探究2】（2）相同能级的原子轨道为什么随能层序数n的增大原子轨道平均半径增大？
【温馨提示】随着n的增大，电子的能量越高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间伸展。因此原子轨道的平均半径也变大。
【问题探究3】（3）结合教材P11页表1-2内容，利用数学归纳法，归纳各能层容有的原子轨道数与能层序数n的关系。
【温馨提示】第一能层只有s能级，1个原子轨道；第二能层有s能级(1个原子轨道)，p能级(3个原子轨道)共有22个原子轨道；第三能层有s能级(1个原子轨道)，p能级(3个原子轨道)，d能级(5个原子轨道)，共有32个原子轨道；可见能层序数为n的能层容有的原子轨道数为n2个。
【对应训练】
1.下列有关电子云和原子轨道的说法中，正确的是( )
A．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云
B．s能级原子轨道呈球形，处于该轨道上的电子只能在球壳内运动
C．p能级原子轨道呈哑铃状，随着能层的增加，p能级原子轨道也在增多
D．p能级原子轨道与s能级原子轨道的平均半径都随能层序数的增大而增大
【答案】D【解析】电子云表示电子在核外某一区域出现的概率密度分布，故A项错误；原子轨道是电子出现概率为90%的电子云空间，这只是表明电子在这一空间区域内出现的机会大，在此空间区域外出现的机会少，故B项错误；无论能层序数n如何变化，每个p能级都有3个原子轨道且相互垂直，故C项错误；电子的能量越高，电子在离核更远的区域出现的机会越大，电子云将向更大的空间扩展，原子轨道半径会逐渐增大。
2．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能级的原子轨道的半径与能层序数有关
D．Na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项错误；每个p能级只有3个原子轨道，B项错误；能层序数越小，s能级的原子轨道的半径越小，C项正确；Na原子的电子在6个原子轨道上高速运动，D项错误。
活动二、泡利原理和洪特规则
【阅读思考1】（1）阅读教材P11内容，思考什么叫泡利原理和电子排布图？
【温馨提示】①在任何一个原子里，不可能有运动状态完全相同的两个电子。一个轨道最多只能容纳两个电子，而且自旋方向相反。如2s2的轨道排布图为 ，不能表示为 。 ②用方框表示原子轨道，用箭头表示电子的式子叫电子排布图（又名轨道表示式）。如氮原子的电子排布图为
。
③以铝原子为例，电子排布图中各符号、数字的意义为：
【阅读思考2】（2）结合教材P12“学与问”，思考什么叫洪特规则？有哪些特例？
【温馨提示】①当电子排布在同一能级的不同轨道时(即能量相同的轨道)，总是尽可能分别占据一个轨道，而且自旋方向相同。如2p3的轨道排布图为 ，不能表示为 .
②在等价轨道(同一能级)上的电子排布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，具有较低的能量和较大的稳定性，可以理解为洪特规则的特例。例如：Cr、Cu等符合洪特规则特例的元素。
铬(24Cr)：1s22s22p63s23p63d54s1，正确；1s22s22p63s23p63d44s2，错误。铜(29Cu)：1s22s22p63s23p63d104s1，正确；1s22s22p63s23p63d94s2，错误。
【讨论交流1】（1）画电子排布图（轨道表示式）时应注意哪些问题？
【温馨提示】①一个方框表示一个原子轨道，一个箭头表示一个电子。②不同能级中的□要相互分开，同一能级中的□要相互连接。③整个电子排布图中各能级的排列顺序要与相应的电子排布式一致。④当□中有2个电子时，它们的自旋状态必须相反。⑤基态原子的电子排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则。用构造原理得到的电子排布式给出了基态原子核外电子在能层和能级中的排布，而电子排布图还给出了电子在原子轨道中的排布。另外，我们通常所说的电子排布是基态原子的电子排布。
【讨论交流2】（2）结合所学知识，思考决定原子核外电子运动状态的因素是什么？在同一原子中有运动状态完全相同的两个电子吗？
【温馨提示】能层、能级、原子轨道和自旋状态四个因素决定了电子的运动状态，而与电子能量有关的因素是能层和能级。换句话说，只要是处于同一能层、同一能级中的电子，其能量就是相等的。因此，在同一个原子中，不可能存在运动状态完全相同的两个电子。如钾原子电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，则钾原子有19种运动状态不同的电子。即有多少个电子就有多少种运动状态不同的电子。
【问题探究1】（1）在原子中未成对电子存在的原因是什么？有哪些规律？
【温馨提示】①原子核外电子排布时，如果同一个能级上各个轨道不能都排满时，会遵循洪特规则，即尽可能分占不同的原子轨道，这样能量最低，原子最稳定。所以此时有些原子轨道上只存在1个电子，该电子被称为未成对电子。②在元素周期表中有如下一般规律：第ⅠA、ⅢA、ⅦA族三个主族元素的基态原子核外存在着1个未成对电子，第ⅣA、ⅥA族两个主族元素的基态原子核外存在着2个未成对电子，第ⅤA族元素的基态原子核外存在着3个未成对的p电子，而第ⅡA和0族元素都不存在未成对电子。
③副族和第Ⅷ族元素可通过核外电子排布式进行判断，其中特别要注意的是铬和铜两种元素，铬的基态原子存在着6个未成对电子，而不是4个。铜的基态原子存在着1个未成对s电子而不是d电子。④核外电子排布中，未成对电子数最多的元素：Cr(3d54s1，共有6个未成对电子)。
【问题探究2】（2）元素Y的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1，写出Y的元素符号和原子的核外电子排布式。在Y的基态原子中，填充有电子的原子轨道数共有多少个？该元素的原子中共有多少个运动状态不同的电子？
【温馨提示】元素Y的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1，则n－1＝2，n＝3，则Y元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，Y是硫元素。填充有电子的原子轨道数共有9个，运动状态不同的电子共16个。
【归纳小结】核外电子排布的特点及表示方法。
【温馨提示】（1）特点：原子核外电子按能量相近排布在不同的能层，各能层又按能量不同排布在不同的能级，每个能级中又分为能量相同的不同轨道，每个轨道中最多填充2个自旋状态不同的电子，即在任何一个原子中找不到两个完全相同的电子。
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
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
（2）核外电子排布的表示方法
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，价电子排布式即外围电子排布式
实例
Al：3s23p1
轨道表示式
意义
每个圆圈（或方框）代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子
实例
注：①五种表示核外电子排布的方法中，电子排布图最能反映电子的排布情况；②要注意五种核外电子排布方法的联系，特别是与比较熟悉的原子结构示意图去相互印证；
【对应训练】
1．若将15P原子的电子排布式写成
1s22s22p63s23px23py1，它违背了( )
A．能量守恒原理 B．泡利不相容原理
C．能量最低原理 D．洪特规则
【答案】D【解析】洪特规则是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。
2.下列对核外电子运动状态的描述正确的是 ( )
A.电子的运动与行星的运动相似,围绕原子核在固定的轨道上高速旋转
B.能层数为3时,有3s、3p、3d、3f四个轨道
C.氢原子中只有一个电子,故氢原子只有一个轨道
D.在同一能级上运动的电子,其运动状态肯定不同
【答案】D【解析】A项,质量很小的电子在做高速运动时,其运动规律跟普通物体不同,电子没有确定的运动轨道;B项,第三能层只有3s、3p、3d三个能级,而3s能级有1个轨道、3p能级有3个轨道、3d能级有5个轨道,故第三能层有9个轨道;C项,氢原子中只有1个电子,在1s轨道,但还存在其他空轨道;D项,电子的运动状态与能层、能级和自旋状态有关,在同一原子内部没有两个电子存在完全相同的运动状态。
3.下列关于钠元素的几种表达式错误的是( )
选项
微粒种类
表示方法的名称
表示方法
A
基态Na+
电子排布图
B
基态Na+
结构示意图
C
基态Na
电子排布式
1s22s22p63s1
D
基态Na
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。即上一周期的稀有气体[元素符号]+该原子价电子排布。
课堂检测
1．下列说法正确的是( )
A．因为p轨道是“8”字形的，所以p电子是“8”字形
B．能层数为3时，有3s、3p、3d、3f四个轨道
C．氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一个轨道
D．原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的
【答案】D【解析】A项，p轨道是哑铃形，是说的电子出现概率高的“区域”的形状。B项，能层数为3时，共有9条轨道。C项，氢原子中有一个电子，但轨道是人们规定的，可以是空轨道。
2．下列关于价电子构型为3s23p4的粒子描述正确的是( )
A．它的元素符号为O
B．它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4
C．它可与H2生成液态化合物
D．其电子排布图为：
【答案】B【解析】依据价电子构型“3s23p4”，可写出该原子的基态电子排布式为：1s22s22p63s23p4，应为S。硫与H2化合生成的H2S是气态化合物，依据洪特规则，其在3p上的4个电子应这样排布：
3.某元素基态原子3d轨道上有5个电子,则该原子最外层电子的排布可能是( )
A.4s1 B.4s24p1
C.4s24p3 D.3s23p63d5
【答案】A【解析】3d轨道上有5个电子,属于半充满稳定状态,又根据构造原理可知电子先填充4s轨道再填充3d轨道,待3d轨道填满后再填充4p轨道,故题给原子的价层电子排布为3d54s1或3d54s2,最外层电子排布为4s1或4s2,故A正确。
4．某基态原子的价电子排布式为4d15s2，则下列说法正确的是( )
A．该元素原子核外共有5个电子层
B．该元素原子最外层共有3个电子
C．该元素原子的M能层共有8个电子
D．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
【答案】A【解析】某基态原子的价电子排布式为4d15s2，这说明该元素是39号元素钇，位于第五周期第ⅢB族。A.该元素原子核外共有5个电子层，A正确；B.该元素原子最外层共有5s能级上的2个电子，B错误；C.该元素原子的M能层共有18个电子，C错误；D.该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有1个未成对电子，D错误。
5.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的核外电子排布图，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】根据泡利原理，1个原子轨道最多可容纳2个电子且自旋状态相反，选项B中1s、2s、3s和4s原子轨道中2个电子的自旋状态相同，违背了泡利原理，故B错误。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1个轨道，并且自旋状态相同，A项中3d能级上5个电子未单独占据1个轨道，C项中3d能级上的5个电子虽单独占据1个轨道，但自旋状态不相同，所以A、C项均违背洪特规则。只有D项既符合构造原理，又符合泡利原理和洪特规则，该选项包含了锰原子核外各个电子所处的能层、能级、原子轨道及自旋状态，因而能最准确地表示锰原子核外电子的运动状态。
谢谢聆听！
原子轨道 泡利原理和洪特规则理
第一节 原子结构
第一章 原子结构与性质
核心素养发展目标
1．通过讨论交流、归纳小结，结合科学探究知道原则轨道的概念，知道电子在原子轨道中的排布情况和泡利原理。
2．通过阅读思考、模仿书写、思考讨论，认识电子排布图，并能正确书写原子、简单离子的电子排布图和价电子排布图。
3．通过阅读归纳、拓展探究，知道洪特规则，并熟悉常见元素Cr、Cu等原子的核外电子排布洪特规则特例，进一步掌握原子及其核外电子的各种表示方法。
【情景导入】从原子结构示意图中能看出能层和能层上的电子数，从电子排布式中能看出能层、能级和能层能级上的电子数，在描述核外电子的运动时，电子排布式比原子结构示意图更详尽，而电子云比电子排布式更形象。本节课我们将进一步探究更准确地描述核外电子运动状态的方法？
活动一、原子轨道
【阅读思考】阅读教材P9—10内容，思考原子轨道的定义及形状有何特点？
【温馨提示】（1）概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。电子云图很难绘制，使用不便，我们常使用电子云的轮廓（常把电子出现的概率约为90%的空间）圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道。
（2）原子轨道的形状：s能级原子轨道是球形的，p能级原子轨道是纺锤形的。
【讨论交流1】（1）能层与原子轨道半径大小及形状有何关系？
【温馨提示】①能层数n越大，原子轨道半径越大。②不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同。
【讨论交流2】（2）各能级与原子轨道数目有何关系？
【温馨提示】ns能级有1个轨道，np能级有3个轨道，nd能级有5个轨道，nf能级有7个轨道。np能级中的3个原子轨道相互垂直，分别以px、py、pz表示，它们具有相同的能量。
【讨论交流3】（3）如何表示原子轨道？各原子轨道的空间伸展方向有何特点？
【温馨提示】s电子的原子轨道为球形对称，ns能级只有1个轨道，可表示为： 或○；p电子的原子轨道是哑铃状的，在空间中有x、y、z三个伸展方向，所以np能级有px、py、pz 3个轨道，可表示为： ；nd能级有5个轨道，可表示为： ；nf能级有7个轨道，可表示为： 。
【问题探究1】（1）多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子轨道能量的高低存在哪些规律？
【温馨提示】①相同能层上原子轨道能量的高低顺序为：ns
【温馨提示】随着n的增大，电子的能量越高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间伸展。因此原子轨道的平均半径也变大。
【问题探究3】（3）结合教材P11页表1-2内容，利用数学归纳法，归纳各能层容有的原子轨道数与能层序数n的关系。
【温馨提示】第一能层只有s能级，1个原子轨道；第二能层有s能级(1个原子轨道)，p能级(3个原子轨道)共有22个原子轨道；第三能层有s能级(1个原子轨道)，p能级(3个原子轨道)，d能级(5个原子轨道)，共有32个原子轨道；可见能层序数为n的能层容有的原子轨道数为n2个。
【对应训练】
1.下列有关电子云和原子轨道的说法中，正确的是( )
A．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云
B．s能级原子轨道呈球形，处于该轨道上的电子只能在球壳内运动
C．p能级原子轨道呈哑铃状，随着能层的增加，p能级原子轨道也在增多
D．p能级原子轨道与s能级原子轨道的平均半径都随能层序数的增大而增大
【答案】D【解析】电子云表示电子在核外某一区域出现的概率密度分布，故A项错误；原子轨道是电子出现概率为90%的电子云空间，这只是表明电子在这一空间区域内出现的机会大，在此空间区域外出现的机会少，故B项错误；无论能层序数n如何变化，每个p能级都有3个原子轨道且相互垂直，故C项错误；电子的能量越高，电子在离核更远的区域出现的机会越大，电子云将向更大的空间扩展，原子轨道半径会逐渐增大。
2．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能级的原子轨道的半径与能层序数有关
D．Na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项错误；每个p能级只有3个原子轨道，B项错误；能层序数越小，s能级的原子轨道的半径越小，C项正确；Na原子的电子在6个原子轨道上高速运动，D项错误。
活动二、泡利原理和洪特规则
【阅读思考1】（1）阅读教材P11内容，思考什么叫泡利原理和电子排布图？
【温馨提示】①在任何一个原子里，不可能有运动状态完全相同的两个电子。一个轨道最多只能容纳两个电子，而且自旋方向相反。如2s2的轨道排布图为 ，不能表示为 。 ②用方框表示原子轨道，用箭头表示电子的式子叫电子排布图（又名轨道表示式）。如氮原子的电子排布图为
。
③以铝原子为例，电子排布图中各符号、数字的意义为：
【阅读思考2】（2）结合教材P12“学与问”，思考什么叫洪特规则？有哪些特例？
【温馨提示】①当电子排布在同一能级的不同轨道时(即能量相同的轨道)，总是尽可能分别占据一个轨道，而且自旋方向相同。如2p3的轨道排布图为 ，不能表示为 .
②在等价轨道(同一能级)上的电子排布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，具有较低的能量和较大的稳定性，可以理解为洪特规则的特例。例如：Cr、Cu等符合洪特规则特例的元素。
铬(24Cr)：1s22s22p63s23p63d54s1，正确；1s22s22p63s23p63d44s2，错误。铜(29Cu)：1s22s22p63s23p63d104s1，正确；1s22s22p63s23p63d94s2，错误。
【讨论交流1】（1）画电子排布图（轨道表示式）时应注意哪些问题？
【温馨提示】①一个方框表示一个原子轨道，一个箭头表示一个电子。②不同能级中的□要相互分开，同一能级中的□要相互连接。③整个电子排布图中各能级的排列顺序要与相应的电子排布式一致。④当□中有2个电子时，它们的自旋状态必须相反。⑤基态原子的电子排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则。用构造原理得到的电子排布式给出了基态原子核外电子在能层和能级中的排布，而电子排布图还给出了电子在原子轨道中的排布。另外，我们通常所说的电子排布是基态原子的电子排布。
【讨论交流2】（2）结合所学知识，思考决定原子核外电子运动状态的因素是什么？在同一原子中有运动状态完全相同的两个电子吗？
【温馨提示】能层、能级、原子轨道和自旋状态四个因素决定了电子的运动状态，而与电子能量有关的因素是能层和能级。换句话说，只要是处于同一能层、同一能级中的电子，其能量就是相等的。因此，在同一个原子中，不可能存在运动状态完全相同的两个电子。如钾原子电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，则钾原子有19种运动状态不同的电子。即有多少个电子就有多少种运动状态不同的电子。
【问题探究1】（1）在原子中未成对电子存在的原因是什么？有哪些规律？
【温馨提示】①原子核外电子排布时，如果同一个能级上各个轨道不能都排满时，会遵循洪特规则，即尽可能分占不同的原子轨道，这样能量最低，原子最稳定。所以此时有些原子轨道上只存在1个电子，该电子被称为未成对电子。②在元素周期表中有如下一般规律：第ⅠA、ⅢA、ⅦA族三个主族元素的基态原子核外存在着1个未成对电子，第ⅣA、ⅥA族两个主族元素的基态原子核外存在着2个未成对电子，第ⅤA族元素的基态原子核外存在着3个未成对的p电子，而第ⅡA和0族元素都不存在未成对电子。
③副族和第Ⅷ族元素可通过核外电子排布式进行判断，其中特别要注意的是铬和铜两种元素，铬的基态原子存在着6个未成对电子，而不是4个。铜的基态原子存在着1个未成对s电子而不是d电子。④核外电子排布中，未成对电子数最多的元素：Cr(3d54s1，共有6个未成对电子)。
【问题探究2】（2）元素Y的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1，写出Y的元素符号和原子的核外电子排布式。在Y的基态原子中，填充有电子的原子轨道数共有多少个？该元素的原子中共有多少个运动状态不同的电子？
【温馨提示】元素Y的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1，则n－1＝2，n＝3，则Y元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，Y是硫元素。填充有电子的原子轨道数共有9个，运动状态不同的电子共16个。
【归纳小结】核外电子排布的特点及表示方法。
【温馨提示】（1）特点：原子核外电子按能量相近排布在不同的能层，各能层又按能量不同排布在不同的能级，每个能级中又分为能量相同的不同轨道，每个轨道中最多填充2个自旋状态不同的电子，即在任何一个原子中找不到两个完全相同的电子。
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
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
（2）核外电子排布的表示方法
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，价电子排布式即外围电子排布式
实例
Al：3s23p1
轨道表示式
意义
每个圆圈（或方框）代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子
实例
注：①五种表示核外电子排布的方法中，电子排布图最能反映电子的排布情况；②要注意五种核外电子排布方法的联系，特别是与比较熟悉的原子结构示意图去相互印证；
【对应训练】
1．若将15P原子的电子排布式写成
1s22s22p63s23px23py1，它违背了( )
A．能量守恒原理 B．泡利不相容原理
C．能量最低原理 D．洪特规则
【答案】D【解析】洪特规则是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。
2.下列对核外电子运动状态的描述正确的是 ( )
A.电子的运动与行星的运动相似,围绕原子核在固定的轨道上高速旋转
B.能层数为3时,有3s、3p、3d、3f四个轨道
C.氢原子中只有一个电子,故氢原子只有一个轨道
D.在同一能级上运动的电子,其运动状态肯定不同
【答案】D【解析】A项,质量很小的电子在做高速运动时,其运动规律跟普通物体不同,电子没有确定的运动轨道;B项,第三能层只有3s、3p、3d三个能级,而3s能级有1个轨道、3p能级有3个轨道、3d能级有5个轨道,故第三能层有9个轨道;C项,氢原子中只有1个电子,在1s轨道,但还存在其他空轨道;D项,电子的运动状态与能层、能级和自旋状态有关,在同一原子内部没有两个电子存在完全相同的运动状态。
3.下列关于钠元素的几种表达式错误的是( )
选项
微粒种类
表示方法的名称
表示方法
A
基态Na+
电子排布图
B
基态Na+
结构示意图
C
基态Na
电子排布式
1s22s22p63s1
D
基态Na
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。即上一周期的稀有气体[元素符号]+该原子价电子排布。
课堂检测
1．下列说法正确的是( )
A．因为p轨道是“8”字形的，所以p电子是“8”字形
B．能层数为3时，有3s、3p、3d、3f四个轨道
C．氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一个轨道
D．原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的
【答案】D【解析】A项，p轨道是哑铃形，是说的电子出现概率高的“区域”的形状。B项，能层数为3时，共有9条轨道。C项，氢原子中有一个电子，但轨道是人们规定的，可以是空轨道。
2．下列关于价电子构型为3s23p4的粒子描述正确的是( )
A．它的元素符号为O
B．它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4
C．它可与H2生成液态化合物
D．其电子排布图为：
【答案】B【解析】依据价电子构型“3s23p4”，可写出该原子的基态电子排布式为：1s22s22p63s23p4，应为S。硫与H2化合生成的H2S是气态化合物，依据洪特规则，其在3p上的4个电子应这样排布：
3.某元素基态原子3d轨道上有5个电子,则该原子最外层电子的排布可能是( )
A.4s1 B.4s24p1
C.4s24p3 D.3s23p63d5
【答案】A【解析】3d轨道上有5个电子,属于半充满稳定状态,又根据构造原理可知电子先填充4s轨道再填充3d轨道,待3d轨道填满后再填充4p轨道,故题给原子的价层电子排布为3d54s1或3d54s2,最外层电子排布为4s1或4s2,故A正确。
4．某基态原子的价电子排布式为4d15s2，则下列说法正确的是( )
A．该元素原子核外共有5个电子层
B．该元素原子最外层共有3个电子
C．该元素原子的M能层共有8个电子
D．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
【答案】A【解析】某基态原子的价电子排布式为4d15s2，这说明该元素是39号元素钇，位于第五周期第ⅢB族。A.该元素原子核外共有5个电子层，A正确；B.该元素原子最外层共有5s能级上的2个电子，B错误；C.该元素原子的M能层共有18个电子，C错误；D.该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有1个未成对电子，D错误。
5.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的核外电子排布图，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】根据泡利原理，1个原子轨道最多可容纳2个电子且自旋状态相反，选项B中1s、2s、3s和4s原子轨道中2个电子的自旋状态相同，违背了泡利原理，故B错误。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1个轨道，并且自旋状态相同，A项中3d能级上5个电子未单独占据1个轨道，C项中3d能级上的5个电子虽单独占据1个轨道，但自旋状态不相同，所以A、C项均违背洪特规则。只有D项既符合构造原理，又符合泡利原理和洪特规则，该选项包含了锰原子核外各个电子所处的能层、能级、原子轨道及自旋状态，因而能最准确地表示锰原子核外电子的运动状态。
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