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专题突破 (一)核外电子排布的规范书写与应用
第一章　原子结构与性质
核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则，即泡利(不相容)原理、洪特规则和能量最低原理。这三个原则并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的，也就是说核外电子在原子轨道上排布要同时遵循这三个原则。其中能量最低原理可叙述为在不违背泡利(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。
一、核外电子排布的表示方法
方法整合
原子(核素)符号 含义 在元素符号的左下方标明质子数、左上方标明质量数的一种图示即为原子符号
实例 O
电子式 含义 化学中常在元素符号周围用“·”或“×”来表示元素原子的最外层电子，相应的式子叫做电子式
实例
16
8
原子(离子)
结构示意图 含义 将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子
实例
电子排布式 含义 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 含义 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原子结构的部分以相应稀有气体元素符号外加方括号表示
实例 K：[Ar]4s1
价层电子排布式 含义 主族元素的价层电子指最外层电子，价层电子排布式即最外层电子排布式
实例 Al：3s23p1
轨道表示式(电子排布图) 含义 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子
实例 Al：
1．下列化学用语表示正确的是
A．Ca2＋的结构示意图为
B．基态Fe原子的价层电子轨道表示式为
C．基态S原子的电子排布式为1s22s22p63s23p3
D．NaOH的电子式：
应用体验
√
Ca2＋的核外电子数为20－2＝18，所以其结构示意图为 ，A错误；基态硫原子为16号元素，电子排布式为1s22s22p63s23p4，C错误；NaOH为离子化合物，其电子式为 。
2．(2021·天津卷)下列化学用语表达正确的是
A．F－的离子结构示意图：
B．基态碳原子的轨道表示式：
C．丙炔的键线式：
D．H2O分子的球棍模型：
√
F－最外层有8个电子，离子结构示意图： ，故A错误；基态碳原子的轨道表示式： ，故B错误；丙炔的三个碳原子在一条线上，故C错误；H2O分子的空间结构为V形，所以球棍模型为 ，故D正确。
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二、核外电子排布的规范书写
1．核外电子排布式与原子结构示意图、轨道表示式(电子排布图)的关系
原子结构示意图→电子排布式→轨道表示式逐步细化核外电子的运动状态。
2．核外电子的排布表示方法的常见误区
(1)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确，Fe：1s22s22p63s23p64s23d6错误。
方法整合
1．下列几种表示电子排布的方法中正确的是
A．32Ge原子的电子排布式：4s24p2
B．28Ni原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d94s1
C．O原子的轨道表示式：
D．29Cu＋的价层电子排布式：3d94s1
应用体验
32Ge原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p2，A错误；28Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，B错误；能层高的电子先失去，即先失去4s电子，后失去3d电子，29Cu＋的价层电子排布式为3d10，D
错误。
√
2．下列说法错误的是
A．ns电子的能量可能低于(n－1)p电子的能量
B．6C的电子排布式为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
电子的能量与能层、能级有关，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能级上的两个电子应排在两个不同轨道上，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，故应先排4s轨道，即电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2，C正确；根据泡利原理知，3p能级最多容纳6个电子，D正确。
√
3．已知基态铬原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，其并未严格按照基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序进行排布，为什么核外电子这样排布呢？________________________________________________
____________________________________________。
由洪特规则的特例可知，能量相同的原子轨道在全充满、半充满和全空的状态时，体系的能量较低。
1．s、p、d轨道最多容纳电子数分别为2、6、10。
2．1～36号元素中的洪特规则的两个特例：24Cr和29Cu。
归纳总结
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随堂演练
1．下列电子排布式中，原子处于激发状态的是
A．1s22s2
B．1s22s22p5
C．1s22s22p63s23p63d54s1
D．1s22s22p63s23p63d104s14p3
电子排布式1s22s2符合能量最低原理，所以原子为基态，故A不选；1s22s22p5符合能量最低原理，所以为基态，故B不选；1s22s22p63s23p63d54s1符合能量最低原理，所以为基态，故C不选；1s22s22p63s23p63d104s14p3为激发态，根据能量最低原理知，其基态应为1s22s22p63s23p63d104s24p2，故选D。
√
√
Cr原子的价层电子排布式应为3d54s1，轨道表示式错误，故A错误；KCl是离子化合物，其电子式： ，故B错误；基态Fe原子的电子排布式为[Ar]3d64s2，则基态Fe3＋的电子排布式：1s22s22p63s23p63d5，故C正确；F的原子结构示意图： ，故D错误。
3．下列关于硅原子的核外电子排布表示方法中，错误的是
A．1s22s22p63s23p2
B．[Ne]3s23p2
C.
D.
√
A、B两项是电子排布式，C、D两项是轨道表示式，其中C项违背了洪特规则，故错误。
4．按要求填空：
(1)在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同的是__________(填离子符号)。
(2)基态Ti原子的核外电子排布式为_______________________________。
(3)基态Fe原子的核外电子排布式为_______________________________。
(4)氮原子价层电子的轨道表示式(电子排布图)为_____________。
(5)基态Co原子的核外电子排布式为_______________________________。
(6)写出基态As原子的核外电子排布式：____________________________
___________________________。
K＋、P3－
[Ar]3d24s2(或1s22s22p63s23p63d24s2)
[Ar]3d64s2(或1s22s22p63s23p63d64s2)
[Ar]3d74s2(或1s22s22p63s23p63d74s2)
[Ar]3d104s24p3
(或1s22s22p63s23p63d104s24p3)
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课时测评
√
A项所示是N原子的结构示意图，只能看出在原子核外各能层上含有的电子数的多少，不能确定电子能级，错误；B项所示是N原子的电子式，可以看出原子的最外层电子数，不能确定电子能级，错误；C项所示是N原子的核外电子排布式，不仅能知道原子核外有几个能层，还能确定电子能级，正确；D项所示是N原子的轨道表示式，违反了洪特规则，错误。
2．元素X基态原子的第三能层上有16个电子，该基态原子的价层电子排布式为
A．3d16 B．3d84s2
C．3d94s1 D．3d94s2
√
第三能层上有16个电子，则第三能层的电子排布式为3s23p63d8，又因能量E(3d)>E(4s)，所以X原子的第四能层的电子排布式为4s2，故元素X基态原子的价层电子排布式为3d84s2。
3．下列各组表述中，两个粒子不属于同种原子的是
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的基态原子
B．2p能级无空轨道且有一个未成对电子的基态原子和最外层电子排布式为2s22p5的基态原子
C．M层全充满而N层为4s2的基态原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2的基态原子
D．最外层电子数是核外电子总数的 的基态原子和最外层电子排布式为4s24p5的基态原子
√
3p能级有一个空轨道的基态原子，该原子的3p能级有2个电子，则核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，题述两粒子为同一原子，A错误；2p能级无空轨道，且有一个未成对电子的基态原子，该原子2p能级有5个电子，最外层电子排布式为2s22p5，题述两粒子为同一原子，B错误；M层全充满而N层为4s2的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，题述两粒子核外电子排布不相同，不表示同一原子，C正确；
最外层电子数是核外电子总数的 ，说明内层电子数是最外层电子数的4倍，即内层电子数是4的倍数，符合题意的内层电子数为2＋8＋18＝28，则最外层电子数为7，即核外电子总数为35，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，最外层电子排布式为4s24p5，题述两粒子为同一原子，D错误。
4．下列四种元素中，其单质氧化性最强的是
A．基态原子最外层电子排布式为3s23p3的元素
B．位于周期表中第三周期第ⅢA族的元素
C．基态原子最外层电子排布式为2s22p4的元素
D．基态原子含有未成对电子最多的第二周期元素
√
基态原子最外层电子排布式为3s23p3的元素是P元素，位于周期表中第三周期第ⅢA族的元素是Al元素，基态原子最外层电子排布式为2s22p4的元素是O元素，基态原子含未成对电子最多的第二周期元素是N元素，非金属性：O>N>P>Al，氧气的氧化性最强。
5．下列各组表述中，正确的是
A．核外电子排布式为1s22s22p63s23p4的基态原子3p能级有一个空轨道
B．第四周期中，未成对电子数最多的原子为Mn
C．基态34Se原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p4
D．2p能级有2个未成对电子的基态原子的价层电子排布一定为2s22p2
√
基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，3p能级的轨道表示式为 ，没有空轨道，故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原子，故B错误；Se为34号元素，基态Se原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4，其简化电子排布式为[Ar]3d104s24p4，故C正确；2p能级有2个未成对电子，则该原子2p能级有2个或4个电子，价层电子排布为2s22p2或2s22p4，故D错误。
√
A项，②状态2p能级处于半充满状态，能量低；B项，①代表基态，
②代表激发态，②状态能量较高；C项，①状态3d能级处于半充满状态，能量较低；D项，①状态2p能级中两个电子分占两个不同的轨道且自旋方向相同，能量较低。
7．下列有关核外电子排布不正确的是
A．24Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1
B．K的简化电子排布式：[Ar]4s1
C．N的基态原子的电子排布图：
D．S的基态原子的电子排布图：
√
D项中S的基态原子的电子排布图违背了洪特规则，正确的写法应是 。
8．A、B属于短周期中不同主族的元素，A、B原子的最外层电子中，成对电子和未成对电子占据的轨道数相等，若A元素的原子序数为a，则B元素的原子序数不可能为
A．a＋8 B．a－5
C．a＋3 D．a＋11
√
根据题意可写出短周期中各主族中符合题意的元素原子的最外层电子的轨道表示式：ⅢA族 、ⅥA族 。据此分析可知B、Al、O和S符合要求，结合A、B属于短周期中不同主族的元素，则B的原子序数不可能为a＋8。
9．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 ，B是同周期除稀有气体外原子半径最大的元素，C的最外层有三个未成对电子，E的价层电子排布式为3d64s2。回答下列问题：
(1)A为_____(填元素符号，下同)，电子排布式是_______________。
(2)B为_____，电子排布式是_____________。
(3)C为_____，电子排布式是_______________。
(4)D为_____，轨道表示式是_______________。
(5)E为_____，原子结构示意图是_______。
Si
1s22s22p63s23p2
Na
1s22s22p63s1
P
1s22s22p63s23p3
N
Fe
由题意可知，A为Si，B为Na，C为P，则D为N，E为Fe。A、B、C、D、E 5种元素核外电子排布式分别为1s22s22p63s23p2、1s22s22p63s1、1s22s22p63s23p3、1s22s22p3、1s22s22p63s23p63d64s2。N的轨道表示式为 ，Fe的原子结构示意图为 。
10．按要求填空：
(1)写出下列基态原子或基态离子的电子排布式。
B：______________________；
V：________________________________；
N3－：______________________；
Cr3＋：____________________________。
(2)氧元素基态原子核外未成对电子数为____；写出3p轨道上有2个未成对电子的元素符号_______，M层上有2对成对电子的原子最外层共有____种不同运动状态的电子。
1s22s22p1(或[He]2s22p1)
1s22s22p63s23p63d34s2(或[Ar]3d34s2)
1s22s22p6(或[He]2s22p6)
1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3)
2
Si或S
6
O原子核外有8个电子，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p4，4个电子在3个轨道中排布，故未成对电子数是2；3p轨道上有2个未成对电子的元素的价层电子排布为3s23p2或3s23p4，核外电子数为14或16，元素符号为Si或S；M层上有2对成对电子的原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，最外层上有6个电子，它们共有6种不同运动状态。
(3)某元素的原子序数为33，该元素原子的价层电子排布为_______，该元素原子核外有____个能层，____个能级，占据____个原子轨道。
其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，价层电子排布为4s24p3，得出该元素原子核外有4个能层、8个能级，共1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＋3＝18个原子轨道(s：1个轨道；p：3个轨道；d：5个轨道)。
4s24p3
4
8
18
(4)基态Fe核外有___个未成对电子，基态Fe2＋核外有_______对自旋状态相反的电子。
基态Fe电子排布式为[Ar]3d64s2，在3d轨道上有4个未成对电子，基态Fe2＋电子排布式为[Ar]3d6，有10对自旋状态相反的电子。
4
10
11．根据原子核外电子的排布情况，回答下列问题：
(1)B元素的正三价离子的3d能级为半充满，B的元素符号为______，其基态原子的电子排布式为__________________________________，其原子结
构示意图为________。
B元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，即26号Fe元素。
Fe
1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
(2)C元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子且只有一个未成对电子，C的元素符号为____，其基态原子的电子排布式为___________________
________________。
C元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，故C为Cu。
Cu
(或[Ar]3d104s1)
1s22s22p63s23p63d104s1
(3)D元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2，则n＝___；原子中能量最
高的能级是____，价层电子轨道表示式为____________。
2
2p
12．A、B、C、D、E代表五种元素。请回答下列问题。
(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____，轨道表示式为_______________，原子核外电子的运动状态有____种。
由题意知，A元素基态原子只能有2个能层，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p3，A为N元素，其轨道表示式为 ，核外没有运动状态完全相同的电子，故原子核外有7种运动状态的电子。
N
7
(2)B元素的－2价离子和C元素的＋1价离子的电子层结构都与氩原子的相同，B的原子结构示意图为______，B、C所形成的化合物的电子式为______________。
由题意知，B为S元素、C为K元素，B的原子结构示意图为 ，B、C所形成的化合物的电子式为 。
(3)D元素的＋3价离子的3d能级为半充满状态，D的元素名称为_____，其基态原子的所有电子占有____个原子轨道。
D元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，D的元素名称为铁。s能级有1个轨道，p能级有3个轨道，d能级有5个轨道，均填充电子，故其基态原子的所有电子占有1×4＋3×2＋5×1＝15个原子轨道。
铁
15
(4)E元素基态原子的M层为全充满状态，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，则E的基态原子的电子有____种伸展方向，E＋的价层电子的轨
道表示式为_______________。
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E元素原子核外电子数目为2＋8＋18＋1＝29，故E为Cu元素，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，s轨道有1种伸展方向，p轨道有3种伸展方向，d轨道有5种伸展方向，故共有1＋3＋5＝9种伸展方向，Cu＋的价层电子的轨道表示式为 。
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