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第二课时　原子核外电子的排布
学习目标　1.知道原子核外电子排布的轨道能量顺序(构造原理)。2.熟知原子核外电子排布的能量最低原理、泡利不相容原理及洪特规则。3.会正确书写1～36号原子核外电子排布式和轨道表示式。
一、原子核外电子排布原理
1.构造原理
电子是按一定顺序填充的，填满一个能级之后再填下一个能级，这种规律称为构造原理。
2.构造原理的三大内容
(1)能量最低原理
原子核外电子先占据____________的轨道，然后依次进入____________的轨道，这样使整个原子处于能量最低的状态。电子填充轨道的顺序如图：
(2)泡利不相容原理
每个原子轨道最多容纳____________自旋状态______的电子。s，p，d，f轨道的原子轨道数分别为1，3，5，7个，分别最多能容纳____________________________________________________________________，
________，________，________个电子。
(3)洪特规则
原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占在________的原子轨道上，且自旋状态____________，这样整个原子的能量________。
如2p3的电子排布为，不能为不能为或。
(4)洪特规则特例
当同一原子轨道上的电子排布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空状态(p0、d0、f0)时，具有较低的能量和较大的稳定性。例如，铬(24Cr)的外围电子排布是3d54s1(3d、4s轨道均为半充满)，而不是3d44s2；铜(29Cu)的外围电子排布是3d104s1(3d全充满、4s半充满)，而不是3d94s2。
1.某同学在学习核外电子排布的知识时，把基态15P的电子排布式写成了1s22s22p63s23p3p，他违背了(　　)
A.能量守恒定律 B.泡利原理
C.能量最低原理 D.洪特规则
2.下列有关碳原子的轨道表示式中，能量最低的是(　　)
3.(2023·武汉部分重点中学高二期末)下列各项叙述错误的是(　　)
A.某同学给出基态O原子的2p电子的轨道表示式，则违反了泡利原理
B.若21号Sc元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，则违反了能量最低原理
C.铍原子的核外电子的轨道表示式为，符合能量最低原理和泡利原理
D.某基态原子的电子排布式为1s22s22p2p2p，符合能量最低原理和洪特规则
二、原子核外电子排布的表示方法
1.电子排布式
(1)概念：将轨道上所排布的电子数标注在该轨道符号右上角，并按照电子层增大从左到右的顺序排列的式子。
(2)表示方法：基态Li原子的电子排布式为__________，Al原子的电子排布式为_____________________________________________________________________。
①简化电子排布式：
为了避免电子排布式书写过于烦琐，把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成“原子实”，以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，得到简化的电子排布式。如基态硫原子的简化电子排布式为____________。
②外围电子排布式：
在简化的电子排布式中，省去方括号与稀有气体的元素符号后剩下的部分称为外围电子排布式。基态硫原子的外围电子排布式为________。
2.轨道表示式
(1)概念：将每一个原子轨道用一个方框表示，在方框内标明基态原子核外电子排布的式子称为轨道表示式。
(2)表示方法：方框表示一个原子轨道， “↑”或“↓”区别自旋状态不同的电子。
(3)实例：以基态硅原子为例，轨道表示式中各符号、数字的意义如图所示。
3.核外电子排布式的书写
(1)简单原子
按照轨道能量顺序将电子依次填充到能量逐渐升高的轨道中。如：6C：1s22s22p2
10Ne：1s22s22p6　17Cl：1s22s22p63s23p5
19K：1s22s22p63s23p64s1。
(2)复杂原子
对于较复杂的电子排布式，应先按能量最低原理从低到高排列，然后将同一层的电子移到一起。
如：26Fe：先按能量从低到高排列为
1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一层的排列在一起，即该原子的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d64s2。
(3)特殊原子
①24Cr：先按能量从低到高排列为
1s22s22p63s23p64s23d4，因3d5、4s1均为半充满稳定状态，因此需要将4s2的一个电子调整到3d轨道，得1s22s22p63s23p64s13d5，再将同层的排到一起，即该原子的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d54s1。
②29Cu：先按能量从低到高排列为
1s22s22p63s23p64s23d9，因3d10为全充满，4s1为半充满稳定状态，所以需要将4s2的一个电子调整到3d轨道，得1s22s22p63s23p64s13d10，再将同层的排到一起，即该原子的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s1。
(4)离子
阳离子是原子失去最外电子层轨道上的电子；阴离子是原子得到的电子填充在最外电子层的轨道上。
1.(2023·石家庄23中高二月考)下列对硫原子的的核外电子排布描述正确且最详尽的是(　　)
A.INCLUDEPICTURE"B7.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\同步\\高二下\\2024（春）化学 选择性必修2 苏教版 苏闽桂冀 教师用书\\B7.TIF" \* MERGEFORMATINET
B.1s22s22p63s23p4
C.
D.
2.以下电子排布式表示基态原子电子排布正确的是(　　)
A.1s22s22p63s13p3
B.1s22s22p63s23p63d104s14p1
C.1s22s22p63s23p63d24s1
D.1s22s22p63s23p63d104s24p1
3.按要求完成下列填空：
(1)基态11Na的核外电子排布式为_______________________________________
____________________________________________________________________。
(2)基态20Ca的外围电子排布式为________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)基态29Cu2＋的核外电子排布式为_______________________________________
_____________________________________________________________________。三、基态、激发态与原子光谱
1.基态原子与激发态原子
(1)基态原子：处于____________状态的原子。
(2)激发态原子：基态原子________能量后，电子从能量较低的轨道跃迁到____________的轨道上，变为激发态原子。
2.光谱
光谱的成因及分类
3.光谱分析
在现代化学中，人们可通过原子________光谱或________光谱来检测元素，称为光谱分析。
1.氯化钠在灼烧过程中，发出黄色的光，下列对此现象的描述正确的是(　　)
A.形成发射光谱，物理变化
B.形成发射光谱，化学变化
C.形成吸收光谱，物理变化
D.形成吸收光谱，化学变化
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
第二课时　原子核外电子的排布
一、2.(1)能量低　能量较高　(2)两个　不同　2　6　10　14
(3)不同　相同　最低
对点训练
1.D　[根据洪特规则，填入多个能量相同轨道的电子总是先尽量分占不同轨道，且自旋平行，正确的电子排布式是1s22s22p63s23p3p3p，故选D。]
2.D　[根据洪特规则，原子的核外电子在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。A中2p轨道上两个电子挤在同一个轨道上，B、C中两个轨道上电子的自旋状态相反，均与洪特规则相违背，只有D中的排布符合洪特规则，能量最低。]
3.A　[违反了洪特规则，A错误；21号Sc元素的基态原子电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2，1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理，B正确；铍原子的核外电子数为4，根据能量最低原理和泡利原理，轨道表示式为，C正确；根据能量最低原理和洪特规则，某基态原子的电子排布式为1s22s22p2p2p，D正确。]
二、1.(2)1s22s1　1s22s22p63s23p1　①[Ne]3s23p4　②3s23p4
对点训练
1.D　[为硫的原子结构示意图，它只表示硫原子核外各电子层容纳的电子数，不能体现电子在轨道中的排布；1s22s22p63s23p4为硫原子的电子排布式，它能体现电子在轨道中的分布情况，但不能体现电子的自旋状态；为硫原子的电子式，只能体现硫原子的最外层电子数；
为硫原子的轨道表示式，它能体现电子在各轨道中的排布及自旋状态。]
2.D　[A项，电子排布应该是1s22s22p63s23p2，A错误；B项，电子排布应该是1s22s22p63s23p63d104s2，B错误；C项，电子排布应该是1s22s22p63s23p63d14s2，C错误；D项，1s22s22p63s23p63d104s24p1符合原子核外电子排布规律，D正确。]
3.(1)1s22s22p63s1　(2)4s2 (3)1s22s22p63s23p63d9
解析　基态11Na的核外电子排布式为1s22s22p63s1；基态20Ca的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，其外围电子排布式为4s2；基态29Cu的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，则基态29Cu2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9。]
三、1.(1)最低能量　(2)吸收　能量较高　2.吸收　发射　3.发射　吸收
对点训练
1.A　[氯化钠在灼烧时，电子吸收能量由能量较低的轨道向能量较高的轨道跃迁，电子再从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，多余的能量以光的形式释放出来，发出黄色的光，形成的是发射光谱，该过程是物理变化。]
2.A　[在电流作用下，基态氖原子中的电子吸收能量跃迁到能量较高的轨道，变为激发态原子，这一过程要吸收能量，不会发出红光；而电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态或基态时，将释放能量，从而产生红光，故A项正确。](共77张PPT)
第一单元 原子核外电子的运动
专题2
原子结构与元素性质
第二课时　原子核外电子的排布
1.知道原子核外电子排布的轨道能量顺序(构造原理)。
2.熟知原子核外电子排布的能量最低原理、泡利不相容原理及洪特规则。
3.会正确书写1～36号原子核外电子排布式和轨道表示式。
学习目标
一、原子核外电子排布原理
二、原子核外电子排布的表示方法
目
录
CONTENTS
课堂达标训练
课后巩固训练
三、基态、激发态与原子光谱
一、原子核外电子排布原理
对点训练
1.构造原理
电子是按一定顺序填充的，填满一个能级之后再填下一个能级，这种规律称为构造原理。
2.构造原理的三大内容
(1)能量最低原理
原子核外电子先占据________的轨道，然后依次进入__________的轨道，这样使整个原子处于能量最低的状态。电子填充轨道的顺序如图：
能量低
能量较高
两个
不同
2
6
10
14
不同
相同
最低
(4)洪特规则特例
当同一原子轨道上的电子排布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空状态(p0、d0、f0)时，具有较低的能量和较大的稳定性。例如，铬(24Cr)的外围电子排布是3d54s1(3d、4s轨道均为半充满)，而不是3d44s2；铜(29Cu)的外围电子排布是3d104s1(3d全充满、4s半充满)，而不是3d94s2。
A.能量守恒定律 B.泡利原理
C.能量最低原理 D.洪特规则
D
2.下列有关碳原子的轨道表示式中，能量最低的是(　　)
D
解析　根据洪特规则，原子的核外电子在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。A中2p轨道上两个电子挤在同一个轨道上，B、C中两个轨道上电子的自旋状态相反，均与洪特规则相违背，只有D中的排布符合洪特规则，能量最低。
3.(2023·武汉部分重点中学高二期末)下列各项叙述错误的是(　　)
A
二、原子核外电子排布的表示方法
对点训练
1.电子排布式
(1)概念：将轨道上所排布的电子数标注在该轨道符号右上角，并按照电子层增大从左到右的顺序排列的式子。
(2)表示方法：基态Li原子的电子排布式为__________，Al原子的电子排布式为______________。
1s22s1
1s22s22p63s23p1
①简化电子排布式：
为了避免电子排布式书写过于烦琐，把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成“原子实”，以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，得到简化的电子排布式。如基态硫原子的简化电子排布式为______________。
②外围电子排布式：
在简化的电子排布式中，省去方括号与稀有气体的元素符号后剩下的部分称为外围电子排布式。基态硫原子的外围电子排布式为______________。
[Ne]3s23p4
3s23p4
2.轨道表示式
(1)概念：将每一个原子轨道用一个方框表示，在方框内标明基态原子核外电子排布的式子称为轨道表示式。
(2)表示方法：方框表示一个原子轨道， “↑”或“↓”区别自旋状态不同的电子。
(3)实例：以基态硅原子为例，轨道表示式中各符号、数字的意义如图所示。
3.核外电子排布式的书写
(1)简单原子
按照轨道能量顺序将电子依次填充到能量逐渐升高的轨道中。
如：6C：1s22s22p2 10Ne：1s22s22p6　17Cl：1s22s22p63s23p5
19K：1s22s22p63s23p64s1。
(2)复杂原子
对于较复杂的电子排布式，应先按能量最低原理从低到高排列，然后将同一层的电子移到一起。
如：26Fe：先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一层的排列在一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。
(3)特殊原子
①24Cr：先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d4，因3d5、4s1均为半充满稳定状态，因此需要将4s2的一个电子调整到3d轨道，得1s22s22p63s23p64s13d5，再将同层的排到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。
②29Cu：先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d9，因3d10为全充满，
4s1为半充满稳定状态，所以需要将4s2的一个电子调整到3d轨道，
得1s22s22p63s23p64s13d10，再将同层的排到一起，即该原子的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s1。
(4)离子
阳离子是原子失去最外电子层轨道上的电子；阴离子是原子得到的电子填充在最外电子层的轨道上。
1.(2023·石家庄23中高二月考)下列对硫原子的的核外电子排布描述正确且最详尽的是(　　)
D
2.以下电子排布式表示基态原子电子排布正确的是(　　)
A.1s22s22p63s13p3
B.1s22s22p63s23p63d104s14p1
C.1s22s22p63s23p63d24s1
D.1s22s22p63s23p63d104s24p1
D
解析　A项，电子排布应该是1s22s22p63s23p2，A错误；B项，电子排布应该是1s22s22p63s23p63d104s2，B错误；C项，电子排布应该是1s22s22p63s23p63d14s2，C错误；D项，1s22s22p63s23p63d104s24p1符合原子核外电子排布规律，D正确。
3.按要求完成下列填空：
(1)基态11Na的核外电子排布式为_____________。
(2)基态20Ca的外围电子排布式为______。
(3)基态29Cu2＋的核外电子排布式为__________________。
1s22s22p63s1
4s2
1s22s22p63s23p63d9
解析　基态11Na的核外电子排布式为1s22s22p63s1；基态20Ca的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，其外围电子排布式为4s2；基态29Cu的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，则基态29Cu2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9。
三、基态、激发态与原子光谱
对点训练
1.基态原子与激发态原子
(1)基态原子：处于__________状态的原子。
(2)激发态原子：基态原子______能量后，电子从能量较低的轨道跃迁到__________的轨道上，变为激发态原子。
最低能量
吸收
能量较高
2.光谱
光谱的成因及分类
吸收
发射
3.光谱分析
在现代化学中，人们可通过原子______光谱或______光谱来检测元素，称为光谱分析。
发射
吸收
1.氯化钠在灼烧过程中，发出黄色的光，下列对此现象的描述正确的是(　　)
A.形成发射光谱，物理变化
B.形成发射光谱，化学变化
C.形成吸收光谱，物理变化
D.形成吸收光谱，化学变化
解析　氯化钠在灼烧时，电子吸收能量由能量较低的轨道向能量较高的轨道跃迁，电子再从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，多余的能量以光的形式释放出来，发出黄色的光，形成的是发射光谱，该过程是物理变化。
A
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
解析　在电流作用下，基态氖原子中的电子吸收能量跃迁到能量较高的轨道，变为激发态原子，这一过程要吸收能量，不会发出红光；而电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态或基态时，将释放能量，从而产生红光，故A项正确。
A
课堂达标训练
C
2.下列轨道表示式表示的原子中是基态原子的是(　　)
A
解析　A项表示的是基态原子；B、D项中2s能级上的电子跃迁到2p能级上，为激发态原子；C项中2p能级上的三个电子应分占不同的轨道，且自旋方向相同。
3.下列各原子或离子的电子排布式或轨道表示式表示正确的是(　　)
C
4.下列现象和应用的本质原因与电子跃迁无关的是(　　)
A.激光 B.焰色反应现象
C.燃烧放热 D.霓虹灯发光
C
5.(高考改编组合)(1)(2022·全国乙卷)氟原子激发态的电子排布式有________，其中能量较高的是________(填标号)。
a.1s22s22p43s1 B.1s22s22p43d2
c.1s22s12p5 D.1s22s22p33p2
ad
d
解析　(1)F的原子序数为9，其基态原子电子排布式为1s22s22p5，1s22s22p43s1为基态氟原子2p能级上的1个电子跃迁到3s能级上，属于氟原子的激发态，a正确；1s22s22p43d2，核外共10个电子，不是氟原子，b错误；1s22s12p5，核外共8个电子，不是氟原子，c错误；1s22s22p33p2为基态氟原子2p能级上的2个电子跃迁到3p能级上，属于氟原子的激发态，d正确；而同一原子3p能级的能量比3s能级的能量高，因此能量较高的是1s22s22p33p2。
(2)(2022·广东卷)Se与S同族，基态硒原子外围电子排布式为__________。
(3)(2022·海南卷)基态O原子的电子排布式________，其中未成对电子有_____个。
4s24p4
1s22s22p4
2
(4)(2022·全国甲卷)基态F原子的外围电子排布图(轨道表示式)为____________。
(5)(2022·湖南卷)基态Se原子的核外电子排布式为[Ar]__________。
(6)(2022·河北卷)基态S原子的外围电子中，两种自旋状态的电子数之比为______________。
3d104s24p4
1∶2或2∶1
课后巩固训练
A级　合格过关练
选择题只有一个选项符合题意
1.下列4个原子轨道中，能量最高、电子最后填充的是(　　)
A.3s B.3p
C.3d D.4s
C
2.(2023·北京师范大学附属中学高二期末)下列说法或化学用语的使用正确的是(　　)
A
3.基态碳原子的核外电子排布为1s22s22p2，则其p轨道的表示式为(　　)
A
解析　电子排布在同一能级时，总是优先单独占据不同轨道，且自旋方向相同。
4.(2023·衡水二中高二期中)下列有关光谱的说法中不正确的是(　　)
A.原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因
B.原子只有发射光谱
C.通过原子光谱可以发现新的元素，也可以鉴定某些元素
D.霓虹灯光、激光、焰火都与电子跃迁释放能量有关
B
解析　原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因，电子从基态向激发态的跃迁会吸收能量，形成吸收光谱；电子从激发态向基态的跃迁会放出能量，形成发射光谱，A正确；原子光谱既有发射光谱，也有吸收光谱，B错误；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，C正确；电子在基态和激发态之间的跃迁会引起能量的变化，并以光的形式体现，所以霓虹灯光、激光、焰火都与原子核外电子跃迁释放能量有关，D正确。
5.下列原子的核外电子排布式违反了泡利不相容原理的是(　　)
A.基态硅原子的核外电子排布式：1s22s22p63s13p3
B.基态碳原子的核外电子排布式：1s22s22p2
C.基态钪原子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p64s3
D.基态铬原子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d44s2
C
解析　硅是14号元素，基态硅原子的核外电子排布式应为1s22s22p63s23p2，1s22s22p63s13p3违反了能量最低原理，故A不符合题意；碳是6号元素，基态碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2，符合能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则，故B不符合题意；钪是21号元素，基态钪原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2，4s轨道最多容纳2个电子，1s22s22p63s23p64s3违反了泡利不相容原理，故C符合题意；铬是24号元素，基态铬原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，3d轨道处于半充满稳定状态，属于洪特规则的特例，故D不符合题意。
D
解析　洪特规则表明，填入能量相同的多个轨道的电子，总是尽可能分占不同的轨道且自旋状态相同。
7.(2024·邯郸六校高二联考)三氯蔗糖(结构如图所示)，又名蔗糖素，其甜度约为蔗糖的600倍，具有热量值极低、安全性高等优点，可供糖尿病患者食用，被认为是几乎完美的甜味剂。下列说法正确的是(　　)
B
A.氯原子的2p和3p轨道形状均为球形
B.氧原子的1s、2s轨道的轨道数相同
C.基态碳原子的L层没有成对电子
D.基态氯原子的外围电子排布式为3s23p6
解析　氯原子的2p和3p轨道形状均呈纺锤形，A项错误；氧原子的1s、2s原子的轨道数相同，均为1，B项正确；基态碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2，L层有1对成对电子，C项错误；基态氯原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，外围电子排布式为3s23p5，D项错误。
8.(2023·枣庄三中高二期末)刀片式LiFePO4(简称LFP)电池的使用大幅降低了高端全电动汽车的成本。下列说法错误的是(　　)
A.基态P原子核外未成对电子数为5
B.基态Li原子核外电子的空间运动状态为球形
C.基态Fe2＋的外围电子排布式为3d6
D.基态O原子核外电子空间运动状态有5种
A
解析　基态P原子核外电子排布1s22s22p63s23p3，未成对电子数为3，A错误；基态Li原子核外电子排布1s22s1，s轨道空间状态为球形，B正确；基态Fe的外围电子排布式为3d64s2，失去最外层的4s2电子成为Fe2＋，故基态Fe2＋的外围电子排布式为3d6，C正确；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，基态O原子核外共有1s、2s、2p这3个类型轨道，其中2p类型轨道共有3个原子轨道，因此基态O原子核外电子空间运动状态有5种，D正确。
9.(2024·濮阳高二联考)下列有关化学用语正确的是(　　)
A.基态B原子中空间运动状态不同的电子有3种
B.基态Fe2＋的电子排布式： 1s22s22p63s23p63d44s2
A
10.(2023·北京八十中学高二期末)某基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4，下列说法中错误的是(　　)
A.该元素原子核外共有34个运动状态不同的电子
B.该元素原子的最高电子层符号为N
C.该元素原子核外电子有18种空间运动状态
D.该元素原子外围电子排布式为3d104s24p4
D
解析　由基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4可知，该元素的原子序数为34，是位于元素周期表第4周期ⅥA族的硒元素。由泡利不相容原理可知，同一原子核外不可能有运动状态完全相同的电子，则硒原子的原子核外共有34个运动状态不同的电子，故A正确；由电子排布式可知，硒原子的最高电子层符号为N，故B正确；由电子排布式可知，硒原子的核外电子占据1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p轨道，核外电子有18种空间运动状态，故C正确；硒元素位于元素周期表第4周期ⅥA族，外围电子排布式为4s24p4，故D错误。
11.(2023·太原五中高二期末)下列各组指定的元素，不能由单质间通过化合反应形成AB2型化合物的是(　　)
A.[He]2s22p2和[He]2s22p4 B.[Ne]3s23p4和[He]2s22p4
C.[Ne]3s2和[He]2s22p5 D.[Ar]3d64s2和[Ne]3s23p4
D
解析　[He]2s22p2是C原子，[He]2s22p4是O原子，二者可由单质直接化合形成AB2型化合物CO2分子，A不符合题意；[Ne]3s23p4是S，[He]2s22p4是O，二者可通过单质化合反应形成AB2型化合物SO2分子，B不符合题意；[Ne]3s2是Mg，[He]2s22p5是F，二者可通过单质化合形成AB2型化合物MgF2，C不符合题意；[Ar]3d64s2是Fe，[Ne]3s23p4是S，Fe与S在加热时可发生化合反应产生FeS，不能形成AB2型化合物，D符合题意。
12.下列说法正确的是(　　)
A
13.下列各项叙述错误的是(　　)
A
14.(2023·衡水十四中高二周测)X、Y、Z是三种常见元素的单质，甲、乙是两种常见的化合物，它们之间有如图转化关系。
回答下列问题：
(1)若X基态原子的外围电子排布式为3s2，甲是由第2周期两种元素形成的化合物，且会引起温室效应，则Y基态原子的电子排布式为____________，乙属于________(填“离子”或“共价”)化合物。
1s22s22p2
离子
(2)若基态X3＋的外围电子排布式为3d5，甲常温下为一种液
体，则甲的电子式为__________，乙的化学式为________。
(3)若X、Y均为金属单质，X基态原子的外围电子排布式为3s23p1，甲为具有磁性的黑色固体，则X原子的轨道表
示式为__________________________________，
Y的外围电子排布式为_________。
3d64s2
(4)若X是最活泼的非金属单质，甲是一种常见的溶剂，
则乙分子的电子数为________。
10
解析　若X是最活泼的非金属单质，X为F2，甲是一种常见的溶剂，甲为水，氟气与水反应得到HF和O2，乙为HF，电子数为10。
15.(2023·石家庄行唐启明中学高二期末)在原子结构理论中，有四个原理，分别是①构造原理，②泡利不相容原理，③洪特规则，④能量最低原理。在以下的现象中主要决定的因素是(填序号，各只填一项)。
(1)各轨道最多容纳的电子数是该原子轨道数的2倍________。
②
解析　泡利不相容原理：每个原子轨道最多容纳2个电子且自旋状态相反，故选②。
(2)碳原子的核外电子排布基态时是1s22s22p2而不是1s22s12p3________。
(3)最外层电子数不会超过8个，次外层电子数不会超过18个________。
④
①
解析　(2)基态原子的核外电子在排布时首先要遵循能量最低原理，所以碳原子的核外电子排布基态时是1s22s22p2而不是1s22s12p3，其主要决定因素是能量最低原理，故选④。(3)最外层电子数不会超过8个，次外层电子数不会超过18个，其主要决定因素是构造原理，故选①。
(4)铬(24Cr)的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是1s22s22p63s23p63d44s2________。
③
解析 原子轨道中电子处于全充满、全空或半充满时较稳定，所以在能量相同轨道上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同，铬(24Cr)的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是1s22s22p63s23p63d44s2，其主要决定因素是洪特规则，故选③。
(5)在磷原子的基态原子结构中，有3个未成对的单电子________。
(6)第4周期元素中，4p轨道半充满的是_______，3d轨道半充满的是________，4s轨道半充满的是____________(填元素符号)。
③
As　
Cr、Mn　　
K、Cr、Cu
解析 (5)在能量相同轨道上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同，磷原子的基态原子结构中，有3个未成对的单电子，其主要决定因素是洪特规则，故选③。(6)第4周期元素中，4p轨道半充满时其4s轨道全充满，该原子是As；3d轨道半充满时4s轨道可能有1个电子或2个电子，如果4s轨道是1个电子为Cr，如果4s轨道有2个电子为Mn；4s轨道半充满时，3d轨道可能没有电子、可能有5个电子、可能有10个电子，如果3d轨道没有电子时该原子是K，如果3d轨道有5个电子时该原子是Cr，如果3d轨道有10个电子时该原子是Cu。
B级　素养培优练
A
16.下列说法错误的是(　　)
17.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轨道有一个空轨道
B.第4周期中，未成对电子数最多的原子为Cr
C.基态Fe原子的核外电子排布式为
　1s22s22p63s23p63d74s1
D.2p轨道有2个未成对电子的基态原子的外围电子排布一定为2s22p2
B
18.(2023·宿州二中高二月考)已知X、Y、Z、W、Q、R、E七种元素中，原子序数X元素编号 结构或性质信息
X 原子的L层上s电子数等于p电子数
Y 元素原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1
Z 单质在常温、常压下是气体，原子的M层上有1个未成对的p电子
W 元素的正一价离子的电子层结构与氩相同
Q 元素的核电荷数为Y和Z之和
R 元素的正三价离子的3d能级为半充满
E 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
请根据信息回答有关问题：
(1)元素X的原子核外共有________种不同运动状态的电子，有________种不同轨道类型的电子。
6
3
(2)Q的基态原子电子排布式为_______________________，R的元素符号为________，E元素基态原子的外围电子排布式为____________。
1s22s22p63s23p63d54s1
Fe
3d104s1
(3)含有元素W的盐的焰色试验为________色，许多金属元素形成的盐都可以发生焰色反应，其原因是________________________________________________
__________________________________________________________________。
紫
激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨
道时，以一定波长(可见光区域)的光的形式释放能量，发出不同颜色的光作业4　原子核外电子的排布
(分值:100分)
A级　合格过关练
选择题只有一个选项符合题意(1~13题,每题5分,共65分)
1.下列4个原子轨道中,能量最高、电子最后填充的是 (　　)
3s 3p
3d 4s
2.(2023·北京师范大学附属中学高二期末)下列说法或化学用语的使用正确的是 (　　)
构造原理揭示了核外电子填入能级的顺序
符号为M的电子层最多容纳的电子数为32个
基态碳原子的外围电子轨道表示式:
24Cr的原子核外电子排布式:[Ar]3d44s2
3.基态碳原子的核外电子排布为1s22s22p2,则其p轨道的表示式为 (　　)
4.(2023·衡水二中高二期中)下列有关光谱的说法中不正确的是 (　　)
原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化,能量的表现形式之一是光(辐射),这也是原子光谱产生的原因
原子只有发射光谱
通过原子光谱可以发现新的元素,也可以鉴定某些元素
霓虹灯光、激光、焰火都与电子跃迁释放能量有关
5.下列原子的核外电子排布式违反了泡利不相容原理的是 (　　)
基态硅原子的核外电子排布式:1s22s22p63s13p3
基态碳原子的核外电子排布式:1s22s22p2
基态钪原子的核外电子排布式:1s22s22p63s23p64s3
基态铬原子的核外电子排布式:1s22s22p63s23p63d44s2
6.在d轨道中电子排布成而不排布成,其最直接的根据是 (　　)
能量最低原理 泡利不相容原理
原子轨道构造原理 洪特规则
7.(2024·邯郸六校高二联考)三氯蔗糖(结构如图所示),又名蔗糖素,其甜度约为蔗糖的600倍,具有热量值极低、安全性高等优点,可供糖尿病患者食用,被认为是几乎完美的甜味剂。下列说法正确的是 (　　)
氯原子的2p和3p轨道形状均为球形
氧原子的1s、2s轨道的轨道数相同
基态碳原子的L层没有成对电子
基态氯原子的外围电子排布式为3s23p6
8.(2023·枣庄三中高二期末)刀片式LiFePO4(简称LFP)电池的使用大幅降低了高端全电动汽车的成本。下列说法错误的是 (　　)
基态P原子核外未成对电子数为5
基态Li原子核外电子的空间运动状态为球形
基态Fe2+的外围电子排布式为3d6
基态O原子核外电子空间运动状态有5种
9.(2024·濮阳高二联考)下列有关化学用语正确的是 (　　)
基态B原子中空间运动状态不同的电子有3种
基态Fe2+的电子排布式: 1s22s22p63s23p63d44s2
基态Cu原子外围电子的轨道表示式:
预言第119号元素基态原子最外层应有7个电子
10.(2023·北京八十中学高二期末)某基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4,下列说法中错误的是 (　　)
该元素原子核外共有34个运动状态不同的电子
该元素原子的最高电子层符号为N
该元素原子核外电子有18种空间运动状态
该元素原子外围电子排布式为3d104s24p4
11.(2023·太原五中高二期末)下列各组指定的元素,不能由单质间通过化合反应形成AB2型化合物的是 (　　)
[He]2s22p2和[He]2s22p4
[Ne]3s23p4和[He]2s22p4
[Ne]3s2和[He]2s22p5
[Ar]3d64s2和[Ne]3s23p4
12.下列说法正确的是 (　　)
Fe3+的最外层电子排布式为3s23p63d5
原子核外电子排布式为1s2的原子与原子核外电子排布式为1s22s2的原子化学性质相似
基态铜原子的外围电子轨道表示式:
基态碳原子的外围电子轨道表示式:
13.下列各项叙述错误的是 (　　)
若硫原子的轨道表示式为,违背了泡利不相容原理
若第25号Mn元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d7,则违反了构造原理
氮原子的轨道表示式为,符合洪特规则和泡利不相容原理
泡利不相容原理、洪特规则、构造原理都是核外电子排布满足能量最低的条件
14.(9分)(2023·衡水十四中高二周测)X、Y、Z是三种常见元素的单质,甲、乙是两种常见的化合物,它们之间有如图转化关系。
回答下列问题:
(1)(2分)若X基态原子的外围电子排布式为3s2,甲是由第2周期两种元素形成的化合物,且会引起温室效应,则Y基态原子的电子排布式为　　　　　　　　,乙属于　　　　(填“离子”或“共价”)化合物。
(2)(2分)若基态X3+的外围电子排布式为3d5,甲常温下为一种液体,则甲的电子式为　　　　,乙的化学式为　　　　。
(3)(4分)若X、Y均为金属单质,X基态原子的外围电子排布式为3s23p1,甲为具有磁性的黑色固体,则X原子的轨道表示式为　　　　　　　　　　　　　　　　, Y的外围电子排布式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)(1分)若X是最活泼的非金属单质,甲是一种常见的溶剂,则乙分子的电子数为　　　　。
15.(8分)(2023·石家庄行唐启明中学高二期末)在原子结构理论中,有四个原理,分别是①构造原理,②泡利不相容原理,③洪特规则,④能量最低原理。在以下的现象中主要决定的因素是(填序号,各只填一项)。
(1)(1分)各轨道最多容纳的电子数是该原子轨道数的2倍　　　　。
(2)(1分)碳原子的核外电子排布基态时是1s22s22p2而不是1s22s12p3　　　　。
(3)(1分)最外层电子数不会超过8个,次外层电子数不会超过18个　　　　。
(4)(1分)铬(24Cr)的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1
而不是1s22s22p63s23p63d44s2　　　　。
(5)(1分)在磷原子的基态原子结构中,有3个未成对的单电子　　　　。
(6)(3分)第4周期元素中,4p轨道半充满的是　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　,3d轨道半充满的是　　　　,4s轨道半充满的是　　　　(填元素符号)。
B级　素养培优练
(16~17题,每题5分,共10分)
16.下列说法错误的是 (　　)
ns电子的能量可能低于(n-1)p电子的能量
6C的电子排布式1s22s22,违反了洪特规则
电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理
电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利不相容原理
17.下列各组表述中,正确的是 (　　)
核外电子排布式为1s22s22p63s23p4的基态原子3p轨道有一个空轨道
第4周期中,未成对电子数最多的原子为Cr
基态Fe原子的核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d74s1
2p轨道有2个未成对电子的基态原子的外围电子排布一定为2s22p2
18.(8分)(2023·宿州二中高二月考)已知X、Y、Z、W、Q、R、E七种元素中,原子序数X元素编号 结构或性质信息
X 原子的L层上s电子数等于p电子数
Y 元素原子最外层电子排布式为nsnnpn+1
Z 单质在常温、常压下是气体,原子的M层上有1个未成对的p电子
W 元素的正一价离子的电子层结构与氩相同
Q 元素的核电荷数为Y和Z之和
R 元素的正三价离子的3d能级为半充满
E 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
请根据信息回答有关问题:
(1)(2分)元素X的原子核外共有　　　　种不同运动状态的电子,有　　　　种不同轨道类型的电子。
(2)(3分)Q的基态原子电子排布式为　　　　　　　　　　　　　　　　,
R的元素符号为　　　　,E元素基态原子的外围电子排布式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)(3分)含有元素W的盐的焰色试验为　　　　(1分)色,许多金属元素形成的盐都可以发生焰色反应,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　(2分)。
作业4　原子核外电子的排布
1.C
2.A　[根据构造原理，电子填满一个能级之后再填下一能级，A正确；符号为M的电子层序号为3，最多容纳的电子数为2×32＝18个，B错误；基态碳原子的外围电子排布为2s22p2，轨道表示式为，C错误；24Cr的原子核外有24个电子，排布式为[Ar]3d54s1，D错误。]
3.A　[电子排布在同一能级时，总是优先单独占据不同轨道，且自旋方向相同。]
4.B　[原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因，电子从基态向激发态的跃迁会吸收能量，形成吸收光谱；电子从激发态向基态的跃迁会放出能量，形成发射光谱，A正确；原子光谱既有发射光谱，也有吸收光谱，B错误；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，C正确；电子在基态和激发态之间的跃迁会引起能量的变化，并以光的形式体现，所以霓虹灯光、激光、焰火都与原子核外电子跃迁释放能量有关，D正确。]
5.C　[硅是14号元素，基态硅原子的核外电子排布式应为1s22s22p63s23p2，1s22s22p63s13p3违反了能量最低原理，故A不符合题意；碳是6号元素，基态碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2，符合能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则，故B不符合题意；钪是21号元素，基态钪原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2，4s轨道最多容纳2个电子，1s22s22p63s23p64s3违反了泡利不相容原理，故C符合题意；铬是24号元素，基态铬原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，3d轨道处于半充满稳定状态，属于洪特规则的特例，故D不符合题意。]
6.D　[洪特规则表明，填入能量相同的多个轨道的电子，总是尽可能分占不同的轨道且自旋状态相同。]
7.B　[氯原子的2p和3p轨道形状均呈纺锤形，A项错误；氧原子的1s、2s原子的轨道数相同，均为1，B项正确；基态碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2，L层有1对成对电子，C项错误；基态氯原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，外围电子排布式为3s23p5，D项错误。]
8.A　[基态P原子核外电子排布1s22s22p63s23p3，未成对电子数为3，A错误；基态Li原子核外电子排布1s22s1，s轨道空间状态为球形，B正确；基态Fe的外围电子排布式为3d64s2，失去最外层的4s2电子成为Fe2＋，故基态Fe2＋的外围电子排布式为3d6，C正确；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，基态O原子核外共有1s、2s、2p这3个类型轨道，其中2p类型轨道共有3个原子轨道，因此基态O原子核外电子空间运动状态有5种，D正确。]
9.A　[基态B原子的核外电子排布式为1s22s22p1，其空间运动状态不同的电子有3种，A正确；基态Fe2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，B错误；基态Cu原子外围电子的轨道表示式为，C错误；预言第119号元素应位于第8周期ⅠA族，其基态原子最外层应有1个电子，D错误。]
10.D　[由基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4可知，该元素的原子序数为34，是位于元素周期表第4周期ⅥA族的硒元素。由泡利不相容原理可知，同一原子核外不可能有运动状态完全相同的电子，则硒原子的原子核外共有34个运动状态不同的电子，故A正确；由电子排布式可知，硒原子的最高电子层符号为N，故B正确；由电子排布式可知，硒原子的核外电子占据1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p轨道，核外电子有18种空间运动状态，故C正确；硒元素位于元素周期表第4周期ⅥA族，外围电子排布式为4s24p4，故D错误。]
11.D　[[He]2s22p2是C原子，[He]2s22p4是O原子，二者可由单质直接化合形成AB2型化合物CO2分子，A不符合题意；[Ne]3s23p4是S，[He]2s22p4是O，二者可通过单质化合反应形成AB2型化合物SO2分子，B不符合题意；[Ne]3s2是Mg，[He]2s22p5是F，二者可通过单质化合形成AB2型化合物MgF2，C不符合题意；[Ar]3d64s2是Fe，[Ne]3s23p4是S，Fe与S在加热时可发生化合反应产生FeS，不能形成AB2型化合物，D符合题意。]
12.A　[铁是26号元素，故铁原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，故Fe3＋的最外层电子排布式为3s23p63d5，A正确；原子核外电子排布式为1s2的原子为氦元素是稀有气体元素，而原子核外电子排布式为1s22s2的原子是铍元素，是较活泼的金属，二者化学性质不相似，B错误；根据洪特规则，基态铜原子的外围电子轨道表示式：，C错误；根据能量最低原理，基态碳原子的外围电子轨道表示式：，D错误。]
13.A　[若硫原子的轨道表示式为，3p轨道电子排布违反了洪特规则，故A错误；第25号Mn元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，若写成1s22s22p63s23p63d7，则违反了构造原理，故B正确；氮原子的轨道表示式为，符合洪特规则和泡利不相容原理，故C正确；泡利不相容原理、洪特规则、构造原理都是核外电子排布满足能量最低的条件，故D正确。]
14.(1)1s22s22p2　离子
(2)
(3) 　3d64s2
(4)10
解析　(1)若X基态原子的外围电子排布式为3s2，X为Mg；甲是由第2周期两种元素形成的化合物，且会引起温室效应，甲为CO2，Mg与CO2反应生成C和MgO，Y为C，乙为MgO，Z为O2。C原子的基态原子的电子排布式为1s22s22p2；MgO为离子化合物；(2)若基态X3＋的外围电子排布式为3d5，X为Fe，甲常温下为一种液体，甲为H2O，铁与水蒸气在高温下反应得到四氧化三铁和氢气，故乙为Fe3O4，Y为H2，Z为O2。水的电子式为H∶O?,?∶H；乙为Fe3O4；(3)若X、Y均为金属单质，X基态原子的外围电子排布式为3s23p1，X为Al，甲为具有磁性的黑色固体，甲为Fe3O4，铝与四氧化三铁反应生成氧化铝和铁，故乙为Al2O3，Y为Fe，Z为O2。Al原子的轨道表示式为；Fe的外围电子排布式为3d64s2；(4)若X是最活泼的非金属单质，X为F2，甲是一种常见的溶剂，甲为水，氟气与水反应得到HF和O2，乙为HF，电子数为10。
15.(1)②　 (2)④　(3)①　 (4)③　 (5)③　 (6)As　　 Cr、Mn　　 K、Cr、Cu
解析(1)泡利不相容原理：每个原子轨道最多容纳2个电子且自旋状态相反，故选②。(2)基态原子的核外电子在排布时首先要遵循能量最低原理，所以碳原子的核外电子排布基态时是1s22s22p2而不是1s22s12p3，其主要决定因素是能量最低原理，故选④。(3)最外层电子数不会超过8个，次外层电子数不会超过18个，其主要决定因素是构造原理，故选①。(4)原子轨道中电子处于全充满、全空或半充满时较稳定，所以在能量相同轨道上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同，铬(24Cr)的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是1s22s22p63s23p63d44s2，其主要决定因素是洪特规则，故选③。(5)在能量相同轨道上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同，磷原子的基态原子结构中，有3个未成对的单电子，其主要决定因素是洪特规则，故选③。(6)第4周期元素中，4p轨道半充满时其4s轨道全充满，该原子是As；3d轨道半充满时4s轨道可能有1个电子或2个电子，如果4s轨道是1个电子为Cr，如果4s轨道有2个电子为Mn；4s轨道半充满时，3d轨道可能没有电子、可能有5个电子、可能有10个电子，如果3d轨道没有电子时该原子是K，如果3d轨道有5个电子时该原子是Cr，如果3d轨道有10个电子时该原子是Cu。
16.A　[电子的能量与电子层、构造原理中原子轨道有关，ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量，A选项错误；根据洪特规则知，2p轨道上的两个电子应排在两个不同轨道上，B选项正确；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选项正确；根据泡利不相容原理知，3p的3个原子轨道最多容纳6个电子，D选项正确。]
17.B　[基态S原子核外电子排布式为
1s22s22p63s23p4，3p轨道的轨道表示式为，没有空轨道，故A错误；第4周期中，未成对电子数最多的原子的外围电子排布为3d54s1，为Cr原子，故B正确；铁为26号元素，基态Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，故C错误；2p轨道有2个未成对电子，则该原子2p轨道有2个或4个电子，外围电子排布为2s22p2或2s22p4，故D错误。]
18.(1)6　3
(2)1s22s22p63s23p63d54s1　Fe　3d104s1
(3)紫　激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长(可见光区域)的光的形式释放能量，发出不同颜色的光
解析(1)X元素原子的L层上s电子数等于p电子数，即电子排布式为1s22s22p2，故X为碳元素，其原子核外共有6种不同运动状态的电子，有3种不同轨道类型的电子。(2)Z元素原子的M层上有1个未成对的p电子，可能为Al或Cl，单质在常温、常压下是气体的是Cl2，故Z为Cl元素；Q为Cr元素，基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1；R元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，即R为26号元素Fe；根据题给信息，E元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素Cu，其原子的外围电子排布式为3d104s1。

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