（人教版选修3）1.1.3《原子轨道
泡利原理和洪特规则》课时训练试题
（时间：40分钟
满分：100分）
一、单项选择题：本题包括12小题，每小题5分，共60分。
1．下列表达式错误的是( )
A．甲烷的电子式：
B．氮原子的L层电子的电子排布图：
C．硫离子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p4
D．碳－12原子：C
【答案】
C
【解析】
C项是硫原子的核外电子排布式，而不是硫离子的，硫离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6。
2．下列离子中外层d轨道达半充满状态的是( B )
A．Cr3＋
B．Fe3＋
C．Co3＋
D．Cu＋
【答案】
B
【解析】
A.电子排布式：[Ar]3d3，d轨道3个电子不是半充满。B.电子排布式：[Ar]3d5(d轨道最多排满10个电子，此时5个电子为半充满)。C.Co为27号元素，Co原子电子排布式为[Ar]3d74s2，Co3＋电子排布式为[Ar]3d6。D.Cu为29号元素，Cu原子电子排布式为[Ar]3d104s1，Cu＋电子排布式为[Ar]3d10，即d轨道为全充满状态。
3．下列说法中正确的是( )
A．1s电子云呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动
B．基态氢原子的电子云是圆形的
C．ns能级的原子轨道图可表示为
D．3d3表示3d能级有3个原子轨道
【答案】
C
【解析】
电子云是用小黑点表示电子在原子核外空间出现的概率，小黑点不代表电子，小黑点的疏密表示电子出现概率的大小，A项错误；基态氢原子的电子云是球形而不是圆形的，B项错误；3d3表示第三能层d能级有3个电子，d能级有5个原子轨道，D项错误。
4．在d轨道中电子排布成，而不排布成，其最直接的根据是( )
A．能量最低原理
B．泡利原理
C．能量守恒原理
D．洪特规则
【答案】
D
【解析】
洪特规则表明，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且自旋状态相同。
5．下列描述碳原子结构的化学用语正确的是( )
A．碳?12原子：C
B．原子结构示意图：
C．原子核外能量最高的电子云图像：
D．原子的电子排布图：
【答案】
C
【解析】
元素符号的左下角表示质子数，左上角表示质量数，则碳?12原子可表示为C，A错误；碳原子结构示意图为
，B错误；碳原子核外能量最高的电子在p能级，电子云呈哑铃形，C正确；根据核外电子排布规则可知，该原子的电子排布图为，D错误。
6．下列轨道表示式所表示的元素原子中，能量处于最低状态的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】
C
【解析】
本题考查的是核外电子排布的基本原理。要使各原子能量处于最低状态(即基态)，核外电子必须遵循三大原理进行排布。A项中2s轨道没有排满电子就排在了2p轨道上，显然能量不是最低的；B项中2p轨道上的电子排布不符合洪特规则，三个电子各占一个p轨道且自旋状态相同时，能量最低；C项中2p3为半充满状态，能量最低；D项中2p轨道未排满就排3s轨道，能量不是最低的。故正确答案为C。
7．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．6C的电子排布式1s22s22p违反了洪特规则
C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理
D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理
【答案】
A
【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项错误。
8．当碳原子的核外电子排布由转变为时，下列说法正确的是( )
①碳原子由基态变为激发态
②碳原子由激发态变为基态
③碳原子要从外界环境中吸收能量
④碳原子要向外界环境中释放能量
A．①②
B．②③
C．①③
D．②④
【答案】
C
【解析】
核外电子排布由1s22s22p2转变为1s22s12p3，碳原子体系能量升高，由基态变为激发态，要从外界环境中吸收能量。
9．下列叙述中，正确的是( )
A．在一个基态多电子的原子中，可以有两个运动状态完全相同的电子
B．在一个基态多电子的原子中，不可能有两个能量完全相同的电子
C．在一个基态多电子的原子中，M层上的电子能量肯定比L层上的电子能量高
D．如果某一基态3p能级上仅有2个电子，它们自旋状态必然相反
【答案】
C
【解析】
同一轨道上的两个电子，能量相同、自旋状态相反，即运动状态不一样，所以A、B错误；C中因为M层与L层没有能级交错，所以M层能量一定大于L层；D中3p有3个轨道，按照洪特规则，应占据其中2个，并且自旋状态相同。
10.前四周期元素中,基态原子中未成对电子与其所在周期数相同的元素有( )
A.3种
B.4种
C.5种
D.6种
【答案】
C
【解析】
第1周期有H:;第2周期有C:,O:,第3周期有P:,第4周期有Fe:,共5种。
11．下列原子核外电子排布的表示方法不正确的是( )
【答案】
D
【解析】
S原子的电子排布图违反了洪特规则，正确的应是
12．下列各组表述中，两个微粒一定不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式为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式为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式为4s24p5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式为2s22p5的原子
【答案】
B
【解析】
A项，3p能级有一个空轨道，说明3p能级有2个电子，3s能级肯定已填满，价电子排布式为3s23p2，因此A中两微粒相同，不符合题意。B项，M层全充满而N层为4s2，M层上有d轨道，即最外层电子排布为3s23p63d10，应该是锌元素，3d64s2是铁元素的价电子排布式，符合题意。C项，价电子排布式为4s24p5，则3d能级已排满10个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，最外层电子数是核外电子总数的的原子，可按下述方法讨论：若最外层电子数为1，核外电子总数为5，不可能；最外层电子数为2，核外电子总数为10，不可能；同理，只有最外层电子数为7，核外电子总数为35时合理，其电子排布式也是1s22s22p63s23p63d104s24p5，二者是同种元素的原子，不符合题意。D项，2p能级有一个未成对电子，可以是2p1，也可以是2p5，因此二者不一定属于同种元素的原子，不符合题意。
二、非选择题：本体包括3小题，共40分。
13.（12分）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)下列电子排布图中，能正确表示元素X的原子处于最低能量状态的是________。
【答案】
(1)球 1 哑铃 3 (2)2p 垂直 氮
(3)S 1s22s22p63s23p4 (4)D
【解析】
(1)s电子的原子轨道呈球形，每个s能级有1个原子轨道；p电子的原子轨道都呈哑铃形，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，np轨道已排有电子，说明ns轨道已排满电子，即n＝2，则元素X的原子核外电子排布式为1s22s22p3，X是氮元素。其最低价氢化物为NH3，电子式为。(3)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。(4)若元素的原子处于最低能量状态，则其核外电子排布符合能量最低原理、泡利原理和洪特规则。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。
14.（13分）有A、B、C、D四种元素且原子序数(均不超过36)依次递增,它们原子核外的电子层数各不相同。A元素原子核外是仅有一种原子轨道的元素;B元素原子核外的p电子数与s电子数相等;C元素原子的价电子排布式为3s23p5;D元素原子最外层只有1个电子,次外层有13个电子。
(1)写出四种元素的元素符号:
A_____________,B______________,C______________,D_____________。?
(2)写出C、D两种元素基态原子核外电子排布图。
C_________________________________,?D_________________________________。?
写出B、A两种元素单质在一定条件下反应的化学方程式_______________________
_____________________________________。?
(4)写出B元素单质和氢化物的电子式:单质__________,氢化物________________。?
【答案】
(1)H O Cl Cr
(2)
(3)O2+2H22H2O
【解析】
A可能是H或He,但由问题(3)说明A只能是氢元素;B是O或Mg,但C是Cl,因它们原子核外电子层数均不相同,所以B是氧元素;D的次外层有13个电子,最外层有1个电子且原子序数不超过36,说明D为Cr。
15．(15分)A、B、C、D、E代表1～36号元素中的五种元素，原子序数依次增大。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，其电子排布图为________________________________________________________________________。
(2)B元素的负一价离子的电子层结构与氩相同，B元素的离子的结构示意图为_________________________________________________________。
(3)C元素的正三价离子的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____________________________________。
(4)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_________________________________。
(5)E元素基态原子中没有未成对电子，E的基态原子的N层上的电子排布式为________________________________________。
【答案】
(1)
(2)
(3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
(4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
(5)4s2(或4s24p6)
【解析】
(1)A元素的基态原子的次外层有2个电子，次外层应为K层，最外层(L层)上一定有2p3排布。(2)B元素的原子为17Cl。(3)C3＋的电子排布为3d5(易错误推断为3d54s2)，表明C元素的基态原子的4s上电子排布为4s2，原子的价电子排布为3d64s2。(4)M层全充满的排布为3s23p63d10(易错将3s23p6认为是M层的全充满排布)，N层上的排布为4s1，D为29Cu。(5)E元素的原子序数大于29小于或等于36，E元素的基态原子N层上的排布为4s2(30Zn)或4s24p6(36Kr)。第一章
《原子结构与性质》导学案
第一节
原子结构
（第三课时
原子轨道
泡利原理与洪特规则）
【学习目标】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。
【学习重点】电子排布图
泡利原理
洪特规则
【学习难点】泡利原理和洪特规则的理解及应用
【自主学习】
旧知回顾：1.电子运动的特点：①
质量极小
、
②
运动空间极小
、③
极高速运动
。电子在原子核外运动的概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作
电子云
。
2.原子的电子排布遵循
构造原理
能使整个原子的能量处于
最低
状态，简称
能量最低
原理。Na的简化电子排布式：
[Ne]3s1
；Ca2＋电子排布式：
1s22s22p63s23p6
；Al价电子排布式：
3s23p1
。
新知预习：1.原子轨道定义：
电子云轮廓图
称为原子轨道。s电子原子轨道是_
球__形的，p电子原子轨道是__哑铃__形的。
2.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__，这个原理称为泡利原理。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__，这个规则称为洪特规则。
3.用方框代表一个原子轨道，用箭头表示一个电子，这样的式子称为
电子排布图
。
如Na：
。
【同步学习】
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。
2．讨论交流：（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。
（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。
（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：。
3．问题探究：（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：ns②形状相同的原子轨道能量的高低顺序为：1s<2s<3s<4s……
③能层和形状相同的原子轨道的能量相同，如2px、2py、2pz轨道的能量是相等的。同理，同能层d能级的5个轨道的能量相同，同能层f能级的7个轨道的能量也相同。
（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。
（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
1．阅读思考：（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：
（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。
2.讨论交流：（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。
（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。
3.问题探究：（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)。
（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。
4．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。
（2）核外电子排布的表示方法
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
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
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1s22s22p63s23p3p，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。
【课后巩固】教材P12页5、8
【课后提升】1．若某基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d105s1，则下列说法正确的是( )
A．该元素基态原子中共有11个电子
B．该元素原子核外有4个能层
C．该元素最高正价为＋1价
D．该元素原子M能层共有8个电子
【答案】 C
【解析】 该元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1。该元素基态原子中共有47个电子，A错误；该元素原子核外有5个能层，B错误；该元素可失去5s能级上的电子，故最高正价为＋1价，C正确；该元素原子M能层共有18个电子，D错误。
2．某基态原子核外共有6个电子，分布在K与L电子层上，在下列L层分布中正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】 D
【解析】 A项错误，2s轨道应排满2个电子，且自旋方向相反；B项错误，2p轨道的2个电子自旋方向要相同；C项错误，2p轨道的2个电子应分占2个轨道，且自旋方向相同；D项正确，2p的3个轨道能量是相同的。
3.人们常将在同一原子轨道上运动的，自旋方向相反的2个电子，称为“电子对”；将在同一原子轨道上运动的单个电子，称为“未成对电子”。以下有关主族元素原子的“未成对电子”的说法，错误的是( )
A．核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中一定含有“未成对电子”
B．核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中一定不含“未成对电子”
C．核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中可能含有“未成对电子”
D．核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中可能不含“未成对电子”
【答案】 BD
【解析】 本题考查核外电子排布的轨道表示式。洪特规则指出电子在等价轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同，这就会造成“未成对电子”。当核外电子为奇数时，一定有“未成对电子”，故D错误；当核外电子为偶数时，会出现不同情况，如8O：，有“未成对电子”；10Ne：，没有“未成对电子”，故B错误。
4．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8的元素
③外围电子排布式分别是3s2和3s23p5的基态原子
④轨道表示式分别为如下图所示的两种元素的基态原子
A．①②③④
B．①②③
C．②③
D．①
【答案】 B
【解析】 ①中的两种元素分别为C和S，可以形成CS2；②中两元素分别为Si和O，可以形成SiO2；③中两种元素分别是Mg和Cl，可以形成MgCl2；④中两元素分别为Ne和Mg，不能形成化合物。
5．在短周期元素中，元素的基态原子核外未成对电子数等于电子层数的元素有a种，元素的基态原子最外层电子数是未成对电子数2倍的元素有b种，则的值为( )
A．1 B．2
C．3 D．4
【答案】 B
【解析】 在短周期元素中，符合基态原子核外未成对电子数等于电子层数的元素很明显有第一周期的H元素；在第二周期，原子核外未成对电子数为2的元素，其核外电子排布图为(C元素)或(O元素)；在第三周期，原子核外未成对电子数为3的元素，其最外层电子排布图是(P元素)；符合条件的元素共4种，即a＝4。符合基态原子最外层电子数是未成对电子数2倍的元素，其基态原子的最外层电子数是2、4或6，若最外层电子数为2，则是氦或者ⅡA族元素，这些元素原子的最外层电子排布式为ns2，无未成对电子，不符合题意；若最外层电子数为4，则是ⅣA族元素，这些元素原子的最外层电子排布式为ns2np2，其p能级上的2个电子为未成对电子，符合题意，因题目要求是短周期元素，故有2种；若最外层电子数为6，则是ⅥA族元素，这些元素原子的最外层电子排布式为ns2np4，其p能级上有2个未成对电子，最外层电子数是未成对电子数的3倍，不符合题意；总之，符合条件的元素共2种，即b＝2。综上可知的值为2。
6.已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：
(1)X元素原子基态时的电子排布式为________，该元素的符号是________。
(2)Y元素原子的最外层电子的轨道表示式为________，该元素的名称是________。
(3)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是________。
【答案】 (1)1s22s22p63s23p63d104s24p3 As
(2) 氧
(3)As2O3＋6Zn＋6H2SO4===2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O
【解析】 (1)X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，则X是第四周期ⅤA族元素，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，即X为As。
(2)Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，且As跟Y可形成化合物As2Y3，可推知Y为O；又因为X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42，可得Z为H。
(3)X2Y3为As2O3，XZ3为AsH3，As2O3与稀硫酸和Zn反应的化学方程式为As2O3＋6Zn＋6H2SO4===2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O。
【我的思】
。（人教版选修3）第一章
《原子结构与性质》教学设计
第一节
原子结构
（第三课时
原子轨道
泡利原理和洪特规则
）
课题：1.1.3
原子轨道
泡利原理和洪特规则
课时
1
授课班级
教
学
分
析
本课时是人教版选修3第一章第一节《原子结构》第3课时内容，是在学习了能层和能级及电子排布式、价电子排布式、电子云等等概念的基础上，更加深入、直观地走进物质的微观世界—原子轨道，并进一步探索核外电子运动的特点和规律。因此，本课时内容是核外电子排布规律的延续，虽内容仍然有些抽象，学生学起来有困难，但教科书在内容编排上注重了由易到难层层深入，形式上图文并茂帮助其理解，这样能够激发和保持学生的学习兴趣。同时。课标要求是“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”，起点高，落点低。
学生具备接受能力较强、好奇心强、探究的意识强等特点，在该阶段学生对原子结构以及核外电子排布等已有一定的理解，为这节课的学习也奠定了一定的基础。但对核外电子的运动规律以及原子轨道非常陌生，因此本课时教学的重点是如何让学生利用已有的探究必备相关知识，如原子的组成，物质的远动是有规律的等，将泡利原理和洪特规则熟练地运用于原子轨道的理解中。
本节教学设计可在核外电子排布知识的讲解上将知识技能，方法技巧，情感态度价值观三位目标共同体现。让学生在教师的引导下大胆质疑，将学生逐步带入一个完全的化学微观世界，充分诠释“化学家眼中的物质世界”。这样的过程也符合科学发展的历程，让学生体会科学家研究的历程，让学生体会我们所有的这些知识实际上是有实验的依据，不是科学家自己随便的创造出来的，这是为了学生的终身发展负责的教学。教学中为了避免枯燥，可采用探究性学习方法，由浅入深，步步引入，在旧知识的基础上发现新的问题，在师生的共同努力下分析问题、大胆猜测，到最终将问题解决。问题解决后，引出新知识，教师适时对新知识进行分析和讲解。随后，经过思考与交流，学生对于新知识的认识更进一步，由感性认识上升到理性认识。希望通过本课时，让学生认识并掌握构造原理，能运用构造原理写出原子的电子排布式；熟悉探究性学习的方法；与旧知识比较，感受到知识不断的扩展与深入；经过思考交流，全面认识构造原理，培养学生科学的学习观。
教
学
目
标
知识与技能
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。
过程与方法
创设学习情景，空间模型，引导学生积极参与探究过程，获取知识和亲身体验。培养学生知识迁移能力，合作学习能力，同时培养学生用普遍联系的观点分析问题。
情感态度价值观
通过思考交流、问题探究、图示分析等,培养学生的唯物世界观，进一步明确物质是运动的，物质的运动是有规律。
教学重点
电子排布图
泡利原理
洪特规则
教学难点
泡利原理和洪特规则的理解及应用
教学过程
教学步骤、内容
教学方法
【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？
【板书】活动一、原子轨道
【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？
【交流1】（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。
【交流2】（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。
【投影】
【讨论1】（1）能层与原子轨道半径大小及形状有何关系？
【交流1】①能层数n越大，原子轨道半径越大。
【交流2】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2】（2）各能级与原子轨道数目有何关系？
【交流】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？
【交流】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？
【交流1】①相同能层上原子轨道能量的高低顺序为：ns【交流2】②形状相同的原子轨道能量的高低顺序为：1s<2s<3s<4s……
【交流3】③能层和形状相同的原子轨道的能量相同，如2px、2py、2pz轨道的能量是相等的。同理，同能层d能级的5个轨道的能量相同，同能层f能级的7个轨道的能量也相同。
【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？
【交流】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。
【交流】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。
【典例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。
【典例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。
【板书】活动二、泡利原理和洪特规则
【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？
【交流1】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。
【交流2】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
。
【交流3】③以铝原子为例，电子排布图中各符号、数字的意义为：
【投影】
【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？
【交流1】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。
【交流2】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1】（1）画电子排布图（轨道表示式）时应注意哪些问题？
【交流1】①一个方框表示一个原子轨道，一个箭头表示一个电子。
【交流2】②不同能级中的□要相互分开，同一能级中的□要相互连接。
【交流3】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。
【交流4】④当□中有2个电子时，它们的自旋状态必须相反。
【交流5】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？
【交流1】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。
【交流2】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？
【交流1】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。
【交流2】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。
【交流3】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。
【交流4】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？
【交流】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。
【小结】核外电子排布的特点及表示方法。
【交流1】（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。
【交流2】（2）核外电子排布的表示方法
【投影】
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
【强调1】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；
【强调2】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；
【典例1】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。
【典例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。
【典例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1s22s22p63s1D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。
【课后巩固】教材P12页5、8
【课后提升】1．若某基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d105s1，则下列说法正确的是( )
A．该元素基态原子中共有11个电子
B．该元素原子核外有4个能层
C．该元素最高正价为＋1价
D．该元素原子M能层共有8个电子
【答案】 C
【解析】 该元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1。该元素基态原子中共有47个电子，A错误；该元素原子核外有5个能层，B错误；该元素可失去5s能级上的电子，故最高正价为＋1价，C正确；该元素原子M能层共有18个电子，D错误。
2．某基态原子核外共有6个电子，分布在K与L电子层上，在下列L层分布中正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】 D
【解析】 A项错误，2s轨道应排满2个电子，且自旋方向相反；B项错误，2p轨道的2个电子自旋方向要相同；C项错误，2p轨道的2个电子应分占2个轨道，且自旋方向相同；D项正确，2p的3个轨道能量是相同的。
3.人们常将在同一原子轨道上运动的，自旋方向相反的2个电子，称为“电子对”；将在同一原子轨道上运动的单个电子，称为“未成对电子”。以下有关主族元素原子的“未成对电子”的说法，错误的是( )
A．核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中一定含有“未成对电子”
B．核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中一定不含“未成对电子”
C．核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中可能含有“未成对电子”
D．核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中可能不含“未成对电子”
【答案】 BD
【解析】 本题考查核外电子排布的轨道表示式。洪特规则指出电子在等价轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同，这就会造成“未成对电子”。当核外电子为奇数时，一定有“未成对电子”，故D错误；当核外电子为偶数时，会出现不同情况，如8O：，有“未成对电子”；10Ne：，没有“未成对电子”，故B错误。
4．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8的元素
③外围电子排布式分别是3s2和3s23p5的基态原子
④轨道表示式分别为如下图所示的两种元素的基态原子
A．①②③④
B．①②③
C．②③
D．①
【答案】 B
【解析】 ①中的两种元素分别为C和S，可以形成CS2；②中两元素分别为Si和O，可以形成SiO2；③中两种元素分别是Mg和Cl，可以形成MgCl2；④中两元素分别为Ne和Mg，不能形成化合物。
5．在短周期元素中，元素的基态原子核外未成对电子数等于电子层数的元素有a种，元素的基态原子最外层电子数是未成对电子数2倍的元素有b种，则的值为( )
A．1 B．2
C．3 D．4
【答案】 B
【解析】 在短周期元素中，符合基态原子核外未成对电子数等于电子层数的元素很明显有第一周期的H元素；在第二周期，原子核外未成对电子数为2的元素，其核外电子排布图为(C元素)或(O元素)；在第三周期，原子核外未成对电子数为3的元素，其最外层电子排布图是(P元素)；符合条件的元素共4种，即a＝4。符合基态原子最外层电子数是未成对电子数2倍的元素，其基态原子的最外层电子数是2、4或6，若最外层电子数为2，则是氦或者ⅡA族元素，这些元素原子的最外层电子排布式为ns2，无未成对电子，不符合题意；若最外层电子数为4，则是ⅣA族元素，这些元素原子的最外层电子排布式为ns2np2，其p能级上的2个电子为未成对电子，符合题意，因题目要求是短周期元素，故有2种；若最外层电子数为6，则是ⅥA族元素，这些元素原子的最外层电子排布式为ns2np4，其p能级上有2个未成对电子，最外层电子数是未成对电子数的3倍，不符合题意；总之，符合条件的元素共2种，即b＝2。综上可知的值为2。
6.已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：
(1)X元素原子基态时的电子排布式为________，该元素的符号是________。
(2)Y元素原子的最外层电子的轨道表示式为________，该元素的名称是________。
(3)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是________。
【答案】 (1)1s22s22p63s23p63d104s24p3 As
(2) 氧
(3)As2O3＋6Zn＋6H2SO4===2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O
【解析】 (1)X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，则X是第四周期ⅤA族元素，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，即X为As。
(2)Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，且As跟Y可形成化合物As2Y3，可推知Y为O；又因为X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42，可得Z为H。
(3)X2Y3为As2O3，XZ3为AsH3，As2O3与稀硫酸和Zn反应的化学方程式为As2O3＋6Zn＋6H2SO4===2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O。
知识
结构
与
板书
设计
第一节
原子结构
第三课时
原子轨道
泡利原理与洪特规则
一、原子轨道
1.定义：电子出现的概率约为90%的空间轮廓图。
2.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。
二、泡利原理和洪特规则
1.泡利原理：又名泡利不相容原理，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。
2.电子排布图：O：
3.洪特规则：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。
4.洪特规则：铬(24Cr)：1s22s22p63s23p63d54s1，铜(29Cu)：1s22s22p63s23p63d104s1，
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