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1.1.1能层与能级　构造原理与电子排布式
【核心素养发展目标】
1．通过认识原子结构与核外电子排布理解能层与能级的关系
2．知道原子核外电子的能级高低顺序，熟悉原子核外电子排布的构造原理，并根据构造原理熟练书写1～36号元素的电子排布式
3．通过核外电子能量不同分析，理解激态与激发态的含义与关系，能辨识光谱与电子跃迁之间的关系
【主干知识梳理】
一、能层与能级
1．能层(n)
(1)含义：根据核外电子的能量不同，将核外电子分为不同的能层(电子层)
(2)序号及符号：能层序号一、二、三、四、五、六、七……分别用K、L、M、N、O、P、Q……表示
(3)能量关系：能层越高，电子的能量越高，能量的高低顺序为E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)
(4)容纳电子数：原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数与能层的序数(n)间存在的关系是2n2
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
能层(n) 一 二 三 四 五 六 七
符号 K L M N O P Q
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p …… …… ……
最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 …… …… ……
2 8 18 32 …… …… 2n2
【微点拨】
①任一能层的能级总是从s能级开始，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……
②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
③s、p、d、f 各能级可容纳的电子数分别为1、3、5、7的2倍
④不同能层之间，符号相同的能级容纳的电子数相同，如：1s、2s、3s、4s均容纳2个电子
⑤同一能层不同能级的能量顺序：E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)……
⑥不同能层中同一能级，能层序数越大，能量越高，如：1s＜2s＜3s＜4s……
【对点训练1】
1．以下能级符号正确的是(　　)
A．3f B．2d C．4s D．2f
2．第N能层所含能级数、最多容纳电子数分别为(　　)
A．3、18 B．4、24 C．5、32 D．4、32
3．下列说法正确的是(　　)
A．同一原子中1s、2s、3s电子能量逐渐减小
B．同一原子中2p、3p、4p能级可容纳的最多电子数依次增多
C．能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动
D．各能层最多能容纳的电子数是2n2
4．下列有关能层和能级的叙述中正确的是(　　)
A．M能层有s、p共2个能级，最多能容纳8个电子
B．3d能级最多容纳5个电子，3f能级最多容纳7个电子
C．无论哪一能层的s能级最多容纳的电子数均为2
D．任一能层都有s、p能级，但不一定有d能级
二、构造原理与电子排布式
1．构造原理
(1)概念：以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数的递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理
(2)示意图
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【微点拨】
①构造原理显示，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的。电子是按3p4s3d的顺序而不是按3p3d4s的顺序填充的，这种现象被称为能级交错，“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
②原子核外电子填充的顺序：ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np
③构造原理是绝大多数基态原子的核外电子排布顺序，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
2．电子排布式
含义 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，称为电子排布式
表示方法
电子排布式中各符号的含义 nsx，n表示能层，s表示能级，x表示该能级上有x个电子，以“Al原子”为例
3．电子排布式的书写
(1)“三步法”书写一般电子排布式：构造原理是书写基态原子电子排布式的依据
①按照构造原理写出电子填入能级的顺序 1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s……
②分析基态原子的核外电子数，根据各能级容纳的电子数填充电子 基态Fe原子的核外电子数为26，电子填充顺序为1s2→2s2→2p6→3s2→3p6→4s2→3d6
③去掉空能级，并按能层顺序书写，能量低的能级写在左边，而不是按照构造原理的顺序书写 Fe原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2不能写成1s22s22p63s23p64s23d6
(2)简化电子排布式
将电子排布式中内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分用相应的稀有气体元素符号外加方括号表示的式子称为简化电子排布式；方括号里的符号的意义是该元素上一个周期的惰性气体电子排布式的结构，称为“原子实”
实例 氮 钠 铁 砷
电子排布式 1s22s22p3 1s22s22p63s1 1s22s22p63s23p63d64s2 1s22s22p63s23p63d104s24p3
简化的电子排布式 [He]2s22p3 [Ne]3s1 [Ar]3d64s2 [Ar]3d104s24p3
(3)离子核外电子排布式的书写
先写出原子的电子排布式，再根据得失电子情况进行调整。原子失去电子时总是先失去最外层电子，然后失去次外层电子，之后是倒数第三层电子……对于主族元素的原子来说，一般只失去最外层电子，而过渡元素的原子可能还会进一步失去内层电子；原子得到电子时，一般总是填充到最外能层未填满的能级上
实例 O2－
电子排布式 1s22s22p6
1～36号元素的原子基态电子排布式和简化电子排布式
元素符号 电子排布式 简化电子排布式 元素符号 电子排布式 简化电子排布式
1H 19K
2He 20Ca
3Li 21Sc
4Be 22Ti
5B 23V
6C 24Cr
7N 25Mn
8O 26Fe
9F 27Co
10Ne 28Ni
11Na 29Cu
12Mg 30Zn
13Al 31Ga
14Si 32Ge
15P 33As
16S 34Se
17Cl 35Br
18Ar 36Kr
4．相对稳定的状态
在同一能级上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时，具有较低的能量和较大的稳定性
相对稳定的状态
如：24Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1(半充满)，而不是[Ar]3d44s2；29Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1(全充满)，而不是[Ar]3d94s2
5．价层电子排布式(外围电子排布式)
(1)概念：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)
(2)价层电子排布式的书写步骤
第一步 写出简化电子排布式 Na Mn
简化电子排布式 [Ne]3s1 [Ar]3d54s2
第二步 删去基态原子电子排布式中方括号部分，即得价层电子排布式，该写法适应于元素周期表中第IA、IIA和过渡元素 价层电子排布式 3s1 3s1
第三步 对于第IIIA～VIIA和零族元素，其价层电子排布式的书写方法是在第一步的基础上删去内层电子排布，只保留最外层电子排布 33As的电子排布式为[Ar]3d104s24p3，故价层电子排布式为4s24p3
(3)规律
①主族元素的最外层电子就是价层电子，又称外围电子
②过渡元素的价层电子一般包括最外层的s电子和次外层的d电子，有的还包括倒数第三层的f电子
【对点训练2】
1．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3p4s3d
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
2．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)＜E(3s)＜E(2s)＜E(1s) D．E(5s)＞E(4s)＞E(4f)＞E(3d)
3．下列给出的基态原子的电子排布式，其中正确的是(　　)
A．19K：1s22s22p63s23p7 B．24Cr：1s22s22p63s23p63d44s2
C．20Ca：1s22s22p63s23p63d2 D．35Br：[Ar]3d104s24p5
4．锗是重要的半导体材料，掺锗光纤具有容量大、光损小、色散低、传输距离长及不受环境干扰等优良特性，是目前唯一可以工程化应用的光纤，是光通讯网络的主体，近年来发展迅速。锗原子的价层电子排布式为(　　)
A．4s14p3 B．3d104s24p2 C．3d104s2 D．4s24p2
5．下列各原子或离子的电子排布式错误的是(　　)
A．Al　1s22s22p63s23p1 B．S2－　1s22s22p63s23p4
C．Na　1s22s22p63s1 D．F　1s22s22p5
6．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
三、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：基态原子吸收能量，电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子
(3)基态、激发态相互间转化的能量变化
【微点拨】
①同一原子处于不同状态能量高低的判断方法
a．原子处于基态时，能量最低，激发态能量高于基态，其中各能层能级的能量高低顺序为：
1s＜2s＜2p＜3s＜3p＜…
b．电子由基态跃迁到激发态时，激发态原子所处的能层和能级数越高，需要的能量越多
c．能层和能级数低的能级上排布的电子数越多，原子所处的能量越低，能层和能级数高的能级上排布的电子数越多，原子所处的能量越高
d．同一原子处于激发态时的能量一定高于处于基态时的能量
②激发态原子不稳定，易释放能量变为基态原子
③电子从1s能级跃迁到2s、2p等能级需要吸收能量，而从较高能量的能级如2s、2p跃迁到1s时，则会放出能量。光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。日常生活中的许多可见光，如：灯光、霓虹灯光、激光、焰火等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关
④霓虹灯发光原理：充有氖气的霓虹灯能发出红光，产生这一现象的原因是通电后在电场作用下，放电管里氖原子中的电子吸收能量后跃迁到能量较高的能级，且处在能量较高的能级上的电子会很快地以光的形式释放能量而跃迁回能量较低的能级上，该光的波长恰好处于可见光区域的红色波段
⑤可见光包括红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，其中紫色光的波长最短、红光的波长最长
⑥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
2．光谱
(1)光谱的成因及分类：不同元素的原子发生跃迁时会吸收能量(基态→激发态)或释放能量(激发态→基态)，从而吸收或释放不同的光，若用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，则可确立某种元素，这些光谱总称原子光谱
(2)光谱分析：不同元素的原子光谱都是特定的，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
【微点拨】
①利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素，如：科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦，化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量
②光谱仪可以测量物质发射或吸收光波的波长，拍摄各种光谱图，光谱图就像“指纹”辨认一样，可以辨别形成光谱的元素
⑤焰色试验中产生的焰色是电子跃迁的结果，焰色的产生与消失是物理变化。焰色发生的过程：某些金属原子的电子在高温火焰中，接受能量，使最外层的电子从基态跃迁到激发态，处于激发态的电子不稳定，在极短的时间内便跃迁到基态或较低的能级上，在跃迁过程中将产生发射光谱，从而观察到不同的火焰颜色
【对点训练3】
1．以下电子排布式是基态原子的电子排布的是(　　)
①1s12s1　 ②1s22s12p1　 ③1s22s22p63s2　 ④1s22s22p63s23p1
A．①② B．①③ C．②③ D．③④
2．下列电子排布式中，表示的是激发态原子的是(　　)
A．1s22s22p6 B．1s22s22p63s23p63d104s2
C．1s22s22p33s1 D．1s22s22p63s23p63d54s1
3．下列图像中所发生的现象与电子跃迁无关的是(　　)
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4．元素Na的焰色试验呈黄色，从能量变化的角度其光谱类型属于(　　)
A．发射光谱 B．吸收光谱 C．连续光谱 D．线状光谱
5．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
5．激发态原子和基态原子可以通过电子跃迁的方式相互转换，跃迁过程中可得到光谱，下列说法正确的是(　　)
A．K元素的焰色试验呈紫色，其紫色对应的辐射波长最长 B．利用光谱仪只能测得原子的发射光谱
C．焰色试验是化学变化 D．原子光谱可以用于定性鉴定元素
6．Be原子的下列四种状态中，其中能量最低的是________，能量最高的是________
A．1s能级上有2个电子，2s能级上有1个电子，2p能级上有1个电子
B．1s能级上有1个电子，2s能级上有2个电子，2p能级上有1个电子
C．1s能级上有2个电子，2s能级上有2个电子
D．1s能级上有1个电子，2s能级上有1个电子，2p能级上有2个电子
7．Li原子的下列四种状态中能量最低和能量最高的分别为________、________
A．1s能级上1个电子，2s能级上2个电子 B．2s能级上2个电子，2p能级上1个电子
C．2s能级上1个电子，2p能级上2个电子 D．1s能级上2个电子，2s能级上1个电子
【课时跟踪检测】
1．在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是(　　)
A．最易失去的电子能量最高 B．离核最远的电子能量最高
C．p能级电子能量一定高于s能级电子能量 D．在离核最近的区域内运动的电子能量最低
2．在同一个原子中，M能层上的电子与Q能层上的电子的能量(　　)
A．前者大于后者 B．后者大于前者 C．前者等于后者 D．无法确定
3．下列说法中有错误的是(　　)
A．某原子K层上只有一个电子 B．某离子M层和L层上的电子数均为K层的4倍
C．某原子M层上的电子数为L层电子数的4倍 D．存在核电荷数与最外层电子数相等的离子
4．已知元素X的基态原子最外层电子排布为nsn－1npn＋2，则X元素的原子序数为(　　)
A．9 B．10 C．17 D．18
5．下列元素相关粒子的简化电子排布式中，前者一定是金属元素，后者一定是非金属元素的是(　　)
A．[Ne]3s23p2　[Ne]3s2 B．[Ar]4s1　[Ne]3s23p4
C．[Ne]3s23p1　[Ar]4s2 D．[He]2s22p4　[Ne]3s23p5
6．X、Y、Z三种短周期元素原子的最外层电子排布式分别为ns1、3s23p1和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式可能是(　　)
A．Y(XZ)3 B．X2YZ2 C．XYZ D．XYZ3
7．下列说法正确的是(　　)
A．第三能层只有s、p两个能级 B．在基态多电子原子中，p能级电子能量一定高于s能级电子能量
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
8．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
9．表示一个原子在M能层上有10个电子，可以写成(　　)
A．3p6 B．3d10 C．3s23p63d24s2 D．3s23p64s2
10．下列各项中，前面的能级先填入电子的为(　　)
①3d和4s　 ②4p和5s　 ③5s和4d　 ④5p和4d
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
11．主族元素的原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子。下列各原子或离子的电子排布式错误的是(　　)
A．Al　1s22s22p63s23p1 B．O2－　1s22s22p6 C．Na＋　1s22s22p6 D．Si　1s22s22p2
12．北京奥运会主体育场“鸟巢”，被《泰晤士报》评为全球“最强悍”工程之一、建造“鸟巢”运用了高强度、高性能的钒氮合金高新钢，23V原子的价层电子排布式正确的是(　　)
A．3s23p1 B．3d34s2 C．3d64s2 D．4s2
13．39号元素钇的电子排布式应是下列排布中的哪一组(　　)
A．1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2 B．1s22s22p63s23p63d104s24p65s25p1
C．1s22s22p63s23p63d104s24p64f15s2 D．1s22s22p63s23p63d104s24p65s25d1
14．在下列所示的微粒中，氧化性最强的是(　　)
A．1s22s22p2 B．1s22s22p5 C．1s22s22p63s1 D．1s22s22p6
15．下列元素相关粒子的简化电子排布式中，前者一定是金属元素，后者一定是非金属元素的是(　　)
A．[Ne]3s23p2　　[Ne]3s2 B．[Ar]4s1　 　 [Ne]3s23p4
C．[Ne]3s23p1　 [Ar]4s2 D．[He]2s22p4　 [Ne]3s23p5
16．下列各基态原子的核外电子排布式表示正确的是(　　)
A．钠原子：1s22s22p7 B．铜原子：1s22s22p63s23p63d94s2
C．铁原子：1s22s22p63s23p63d8 D．氪原子：1s22s22p63s23p63d104s24p6
17．下列电子排布式中，原子处于激发态的是(　　)
A．1s22s22p1 B．1s22s22p33s1 C．1s22s22p63s23p63d54s1 D．1s22s22p63s23p63d34s2
18．下列说法不正确的是(　　)
A．p能级的能量一定比s能级的能量高
B．在现代化学中，常利用光谱分析法来鉴定元素
C．同一原子处于激发态时的能量一定高于其处于基态时的能量
D．焰色试验中观察到的特殊焰色是金属原子的电子从激发态跃迁到基态时产生的光的颜色
19．以下现象与核外电子的跃迁有关的是(　　)
①霓虹灯发出有色光　②棱镜分光　③激光器产生激光 ④石油蒸馏　⑤凸透镜聚光　
⑥燃放的焰火，在夜空中呈现五彩缤纷的礼花　⑦日光灯通电发光　⑧冷却结晶
A．①③⑥⑦ B．②④⑤⑧ C．①③⑤⑥⑦ D．①②③⑤⑥⑦
20．下列关于同一种原子中的基态和激发态说法中，正确的是(　　)
A．基态时的能量比激发态时高 B．激发态时比较稳定
C．由基态转化为激发态过程中吸收能量 D．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
21．推导下列元素，回答有关问题：
(1)具有1个4p电子的元素为________(写元素名称，下同)，简化电子排布式为________
(2)N层只有1个电子的主族元素是________，其氯化物的焰色反应呈________色
(3)3d能级全充满，4s能级只有1个电子的元素为____，原子序数为________
(4)原子序数小于36的元素X和Y，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且Y的原子序数比X大2，则Y的基态原子的价层电子排布式是________，X在参与化学反应时，1个原子失去的电子数为________
22．(1)1861年德国人基尔霍夫(G.R.Kirchhoff)和本生(R.W.Bunsen)研究锂云母的某谱时，发现在深红区有一新线，从而发现了铷元素，他们研究的是_________________
(2)含有钾元素的盐的焰色试验为________色。许多金属盐都可以发生焰色试验，其原因是__________________
________________________________________________________________________
23．下表给出了五种元素的相关信息，其中A、B、C、D为短周期元素。根据上述信息填空：
元素 相关信息
A 在常温、常压下，其单质是气体，随着人类对环境的认识和要求的提高，它将成为备受青睐的清洁燃料
B 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
C 植物生长三要素之一，它能形成多种氧化物，其中一种是早期医疗中使用的麻醉剂
D 室温下其单质呈粉末状固体，加热易熔化。该单质在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰
E 它是人体不可缺少的微量元素，其单质也是日常生产和生活中不可缺少的金属原材料，常用于制造桥梁、楼房等
(1)B元素的基态原子含有________个能层，其中第二能层中有哪几个能级：________；画出D的原子结构示意图________________
(2)C元素的元素符号是________，该元素的原子含有________个能层，其中能量最高的能级符号是________
(3)C与A形成的某一化合物能和C与B形成的另一无色化合物(这两种化合物分子中原子个数比皆为1∶2)一起用作火箭助推剂，写出两者发生反应生成无毒物质的化学方程式：___________________________________
(4)某矿藏主要含D、E两种元素组成的化合物，它在空气中高温条件下生成一种刺激性气体和一种红色氧化物。试写出化学方程式：____________________________________________
24．下表列出了核电荷数为21～25的元素的最高正化合价，回答下列问题：
元素名称 钪 钛 钒 铬 锰
元素符号 Sc Ti V Cr Mn
核电荷数 21 22 23 24 25
最高正化合价 ＋3 ＋4 ＋5 ＋6 ＋7
(1)写出下列元素基态原子的核外电子排布式：
Sc____________________；Ti____________________；V____________________；
Cr____________________；Mn____________________
(2)对比上述五种元素原子的核外电子排布式与元素的最高正化合价，你发现的规律是________________，出现这一现象的原因是________________
25．A、B、C、D是四种短周期元素，E是过渡元素。A、B、C同周期，C、D同主族，A的原子结构示意图为 INCLUDEPICTURE "F:\\（新教材）人教版 选择性必修2\\2-15.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\同步\\化学\\化学 人教版 选择性必修2\\2-15.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\同步\\化学\\化学 人教版 选择性必修2\\word\\2-15.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\同步\\化学\\化学 人教版 选择性必修2\\word\\2-15.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\米昕\\e\\米昕\\2020\\同步\\化学\\化学 人教版 选择性必修2\\word\\2-15.TIF" \* MERGEFORMATINET ，B是同周期除稀有气体外半径最大的元素，C的最外层有三个成单电子，E的外围电子排布式为3d64s2。回答下列问题：
(1)A为________(写出元素符号，下同)
(2)B为________，简化电子排布式是________________
(3)C为________，核外电子排布式是________________
(4)D为________，价层电子排布式是________________
(5)E原子结构示意图是________________
26．有几种元素的粒子核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，其中：
(1)某粒子一般不与其他元素的原子反应，这种粒子的符号是_________
(2)某粒子的盐溶液能使溴水褪色，并出现浑浊，这种粒子的符号是__________
(3)某粒子氧化性很弱，但得到电子后还原性很强，且对应原子只有一个单电子，这种粒子的符号是_________
(4)某粒子还原性虽弱，但失去电子后氧化性很强，且这种元素的原子得到一个电子即达到稳定结构，这种粒子的符号是_____________
【能层与能级　构造原理与电子排布式】答案
【对点训练1】
1．C。解析：第三能层有3个能级(3s、3p、3d)，没有3f能级，故A错误；第二能层有2个能级(2s和2p)，没有2d能级，故B错误；第四能层有4个能级(4s、4p、4d,4f)，故C正确；第二能层有2个能级(2s和2p)，没有2f能级，故D错误。
2．D。解析：第N能层为第4层，含有的能级分别为s、p、d、f，最多可以容纳32个电子，D正确。
3．D。解析：A.能级符号相同，能层越大，电子能量越高，所以1s、2s、3s电子的能量逐渐增大，故A错误；B.同一原子中，2p、3p、4p可容纳的最多电子数相等，都为6，故B错误；C.能量低的电子在离核近的区域运动，能量高的电子在离核远的区域运动，故C错误；D.各能层最多含有的电子数为2n2，故D正确。
4．C。解析：A项，M能层有s、p、d共3个能级，最多容纳 18个电子；B项，3d能级最多容纳10个电子，从N能层开始有f能级，最多容纳14个电子，不存在3f能级；C项，每个能层都从s能级开始，且s能级最多容纳2个电子；D项，K能层只有s能级，不含有p能级。
【对点训练2】
1．C。解析：A.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3p4s3d，故A正确；B.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，故B正确；C.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，故C错误；D.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，故D正确。
2．B。解析：根据构造原理，各能级能量由高到低的顺序为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项错误。
3．D。解析：A.基态钾原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，故A错误；B.基态铬原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，故B错误；C.基态钙原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，故C错误；D.基态溴原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p5，故D正确。
4．D。解析：锗元素的原子序数为32，根据电子排布规律，锗原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2，其价层电子排布式为4s24p2。
5．B。解析：A.Al为13号元素，核外有13个电子，则其核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，故A正确；B.S为16号元素，核外有16个电子，而S2－核外有18个电子，3p轨道也被填满，即1s22s22p63s23p6，故B错；C.Na为11号元素，核外有11个电子，则其核外电子排布式为1s22s22p63s1，故C正确；D.F为9号元素，核外有9个电子，则其核外电子排布式为1s22s22p5，故D正确。
6．D。解析：根据构造原理可知，锌元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，除3d104s2外，锌原子内层电子的排布与稀有气体原子Ar的电子排布相同，因此锌的核外电子排布式可写为[Ar]3d104s2。
【对点训练3】
1．D。解析：①基态原子的电子排布式应为1s2，发生电子跃迁为1s12s1，故①错误；②基态原子的电子排布式应为1s22s2，发生电子跃迁为1s22s12p1，故②错误；③、④符合基态原子电子排布规律，故③、④正确。
2．C。解析：原子的电子排布是使整个原子的能量处于最低状态，处于最低能量的原子叫基态原子，所以A、B、D都是基态原子，C原子2p轨道没排满直接排了3s轨道，不是能量最低，所以是激发态。
3．D。解析：平面镜成像为物理学原理中的光学现象，与电子的跃迁无关。
4．A。解析：焰色试验是待测物的金属元素吸收能量后，原子中的电子发生跃迁变为激发态，而激发态不稳定，释放能量变为较低能量的激发态或基态，产生发射光谱。
5．A。解析：霓虹灯之所以能发光，是因为电子吸收能量后跃迁到能量较高的能级，能量较高能级上的电子会很快以光的形式释放能量而跃迁回能量较低的能级。
5．D。解析：K元素的焰色试验呈紫色，可见光中紫色的波长最短，A错误；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，B错误；焰色试验是物理变化，C错误；原子光谱可以用于定性鉴定元素，D正确。
6．C　D
解析：能量高低顺序为1s＜2s＜2p，其中C处于基态能量最低，D中高能级上排布的电子数最多，故D的能量最高。
7．D　C
解析：各能级能量高低顺序为1s＜2s＜2p，故电子在1s能级上的能量最低，在2p能级上的能量最高，故1s上排布的电子数越多，2p上排布的电子数越少，则原子所处的能量越低，反之越高。
【课时跟踪检测】
1．C。解析：最易失去的电子，性质活泼，所以能量最高，A正确；离核最近的区域内运动的电子能量最低，离核越远区域内运动的电子能量越高，B、D正确；处于同一能层时，p能级电子能量一定高于s能级电子能量，C错误。
2．B
3．C。解析：氢原子K层上只有一个电子，A正确；Cl－、K＋等离子M层和L层上的电子数均为K层的4倍，B正确；原子核外已有M层，则L层为全排满，即8个电子，这样M层就有32个电子，而M层为第三层，最多容纳的电子数为18个，故不可能，C错误；O2－核电荷数为8，核外最外层电子数也为8，D正确。
4．C。解析：X的基态原子最外层电子排布为3s3－13p3＋2，为氯元素。
5．B。解析：A项，两种元素分别为Si、Mg，Si为非金属元素，Mg为金属元素；B项，两种元素分别为K、S，符合题意；C项，两种元素分别为Al、Ca，均为金属元素；D项，两种元素分别为O、Cl，均为非金属元素。
6．A。解析：原子的最外层电子排布式为3s23p1和2s22p4的元素分别是Al和O，它们形成化合物时的常见化合价分别为＋3、－2，最外层电子排布式为ns1的短周期元素形成化合物时的化合价为＋1，根据化合物中元素化合价代数和为0的原则可知A项符合题意，如A项中Al(OH)3。
7．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能级电子的能量一定比s能级电子能量高，但能层较高的s能级电子能量则比能层低的p能级电子能量高，B错误；每个能层最多可容纳的电子数是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。
8．D。解析：在多电子原子中，从3d能级开始有“能级交错”现象，实际4s能级的能量小于3d，所以D错误。
9．C。解析：M层为第3电子层，每一电子层中的电子按照从低到高的顺序进行排列。所以应该先排3s，然后3p，然后是4s，最后3d2，C项正确。
10．B。解析：原子核外电子优先占有能量低的轨道，轨道能量的高低由能层和能级决定。①中的3d>4s，②中的4p<5s，③中的5s<4d，④中的5p>4d。所以前面能级先填入电子的是②③。
11．D。解析：Al为13号元素，其原子电子排布式为1s22s22p63s23p1，选项A正确；氧为8号元素，O2－的电子排布式为1s22s22p6，选项B正确；钠为11号元素，Na＋的电子排布式为1s22s22p6，选项C正确；硅为14号元素，原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2，选项D错误。
12．B。解析：23V原子核外有23个电子，核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d34s2，其价层电子排布式是3d34s2，故答案选B。
13．A。解析：根据构造原理，电子填入能级的先后顺序为4s、3d、4p、5s、4d，因此钇元素的最后3个电子分别填入5s、4d能级，价电子排布式为4d15s2，故A项正确。
14．B。解析：根据原子核外电子排布可知，A是C，B是F，C是Na，D是Ne，所以氧化性最强的是F。
15．B。解析：A项，两种元素分别为Si、Mg，Si为非金属元素，Mg为金属元素；B项，两种元素分别为K、S，符合题意；C项，两种元素分别为Al、Ca，均为金属元素；D项，两种元素分别为O、Cl，均为非金属元素。
16．D。解析：违背了泡利原理，应该是1s22s22p63s1，A错误；等价轨道在全空、半满、全满时是稳定状态，应该是1s22s22p63s23p63d104s1，B错误；违背了能量最低原理，应该是1s22s22p63s23p63d64s2，C错误。
17．B。解析：A.1s22s22p1为基态硼原子的电子排布式，原子处于基态，故不选A；B.1s22s22p33s1中2p能级上排有3个电子、3s能级上排有1个电子，能量较低的2p能级上没有排满就有电子进入3s能级，该原子处于激发态，故选B；C.1s22s22p63s23p63d54s1为基态铬原子的电子排布式，原子处于基态，故不选C；D.1s22s22p63s23p63d34s2为基态钒原子的电子排布式，原子处于基态，故不选D。
18．A。解析：2p能级的能量小于3s能级的，A项错误；不同元素的特征谱线不同，故可以利用光谱分析法来鉴定元素，B项正确；基态是原子能量最低时的状态，C项正确；焰色试验中观察到的特殊焰色是金属原子的电子从激发态跃迁到基态时产生的光的颜色，D项正确。
19．A。解析：①霓虹灯发出有色光，因为灯管中的稀有气体原子吸收能量，电子发生跃迁，发射出不同颜色的光，正确；②棱镜分光是由于不同色彩的光在玻璃中的折射率不同引起的，与电子跃迁无关，错误；③激光的产生就是在外部刺激的情况下，很多高能的电子同时释放相位和能级相同能量，这些能量成为颜色一样的光子，有的在激光器内反射，继续与电子碰撞，释放更多的与它相同的光子，有的离开激光器，形成激光，与电子跃迁有关，正确；④石油蒸馏是利用石油中各成分的沸点不同加以分离，与电子跃迁无关，错误；⑤凸透镜聚光是由光的折射形成的，与电子跃迁无关，错误；⑥燃放的焰火，是因为不同金属离子吸收能量，电子发生跃迁，形成不同的颜色的光，正确；⑦日光灯通电发光，是因为电子受到激发的时候原子就会释放出可见光子形成的，与电子跃迁有关，正确；⑧冷却结晶，是由于温度降低，物质的溶解度减小，析出溶质，与电子跃迁无关。
20．C。解析：同一原子处于激发态时能量较高，较不稳定，A、B不正确；电子从能量较低的基态跃迁到能量较高的激发态时，也会产生原子光谱，D不正确。
21．(1)镓　[Ar]3d104s24p1
(2)钾　紫
(3)铜　29
(4)3d84s2　2个或3个
解析：(4)原子序数小于36的元素X和Y，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且Y的原子序数比X大2，则X为Fe、Y为Ni；Ni基态原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2，Ni基态原子的价电子排布式是3d84s2；Fe基态原子的电子排布式1s22s22p63s23p63d64s2，Fe基态原子的价电子排布式是3d64s2，参与化学反应时，失去2个电子或3个电子，表现为＋2价或＋3价。
22．(1)原子光谱
(2)紫　电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的基态时，以一定波长(可见光区域)光的形式释放能量
23．(1)2　2s和2p　 INCLUDEPICTURE "F:\\（新教材）人教版 选择性必修2\\2-5.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\同步\\化学\\化学 人教版 选择性必修2\\2-5.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\同步\\化学\\化学 人教版 选择性必修2\\word\\2-5.TIF" \* MERGEFORMATINET 　
(2)N　2　2p
(3)2N2H4＋N2O43N2＋4H2O　
(4)4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2
解析：(1)氢气是一种清洁燃料，所以A为氢元素；臭氧对紫外线有吸收作用，是保护地球地表环境的重要屏障，所以B为氧元素，其基态原子含有K层与L层2个能层，L层为第二能层，有s、p两个能级(即2s和2p)；氮、磷、钾是植物生长三要素，N2O俗名“笑气”，是早期医疗中使用的麻醉剂，所以C为氮元素；单质硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，所以D为硫元素；日常生产和生活中最常用的金属是铁、铜和铝，其中只有铁是人体不可缺少的微量元素，所以E为铁元素。
(2)C元素是氮元素，原子结构示意图为INCLUDEPICTURE"RJ9.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ9.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ9.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ9.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ9.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\RJ9.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第一章　原子结构与性质\\RJ9.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第一章　原子结构与性质\\第一节　原子结构\\RJ9.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第一章　原子结构与性质\\第一节　原子结构\\RJ9.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第一章　原子结构与性质\\第一节　原子结构\\RJ9.TIF" \* MERGEFORMATINET ，氮原子有2个能层，能量最高的能级是2p。
(3)氮和氢形成的原子个数比为1∶2的化合物为N2H4，氮和氧形成的原子个数比为1∶2的化合物有NO2和N2O4，其中N2O4是无色气体，NO2是红棕色气体，N2H4和N2O4反应生成无毒的N2和H2O。
(4)我国主要以黄铁矿(其主要成分是FeS2)为原料制备硫酸，其第一阶段的主要反应是煅烧黄铁矿，反应为4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2。
24．(1)1s22s22p63s23p63d14s2(或[Ar]3d14s2)
1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)
1s22s22p63s23p63d34s2(或[Ar]3d34s2)
1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)
1s22s22p63s23p63d54s2(或[Ar]3d54s2)
(2)五种元素的最高正化合价等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和　能级交错使得d电子也参与了化学反应
25．(1)Si
(2)Na　[Ne]3s1
(3)P　1s22s22p63s23p3
(4)N　2s22p3
(5) INCLUDEPICTURE "F:\\（新教材）人教版 选择性必修2\\2-16.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\同步\\化学\\化学 人教版 选择性必修2\\2-16.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\同步\\化学\\化学 人教版 选择性必修2\\word\\2-16.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\同步\\化学\\化学 人教版 选择性必修2\\word\\2-16.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\米昕\\e\\米昕\\2020\\同步\\化学\\化学 人教版 选择性必修2\\word\\2-16.TIF" \* MERGEFORMATINET
解析：A、B、C、D是四种短周期元素，由A的原子结构示意图可知，x＝2，A的原子序数为14，故A为Si元素；A、B、C同周期，B是同周期除稀有气体外半径最大的元素，故B为Na元素，C的最外层有三个成单电子，C原子的3p能级有3个电子，故C为P元素；C、D同主族，故D为N元素；E是过渡元素，E的外围电子排布式为3d64s2，则E为Fe元素，据此答题。
26．(1)Ar　
(2)S2－　
(3)K＋　
(4)Cl－
解析：符合题述核外电子排布式的粒子中，很难发生化学反应的应为稀有气体Ar；能使溴水褪色，应为还原性较强的S2－，发生反应S2－＋Br2===S↓＋2Br－；氧化性很弱，得电子后还原性很强，应为K＋；原子得一个电子即达到稳定结构，该粒子应为Cl－。
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