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第3课时　电子云与原子轨道　核外电子排布原理
1.（2024·沈阳高二检测）化学学科核心素养中提出了宏观辨识与微观探析，要求能从不同层次认识物质的多样性，能从微粒水平认识物质的组成、结构等。下列叙述的化学用语或图示表达正确的是（　　）
A.Fe2＋的结构示意图：
B.镁原子最外层电子云图：
C.HClO的结构式：H—Cl—O
D.Cu原子价层电子排布图：
2.（2024·南宁高二检测）下列说法或有关化学用语的表达错误的是（　　）
A.s轨道的电子云轮廓图呈球形，p轨道的电子云轮廓图呈哑铃形
B.24Cr原子的价层电子排布：3d54s1
C.电子排布式（23V）1s22s22p63s23p63d5违反了洪特规则
D.违反了泡利原理
3.下列关于硅原子核外电子的描述错误的是（　　）
A.有5种运动状态不同的电子
B.有4种空间伸展方向
C.有5种能量不同电子
D.占据了8个轨道
4.（2023·运城高二检测）下列有关原子轨道的说法正确的是（　　）
A.在K能层中，有自旋相反的两条轨道
B.N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，共16个轨道，可容纳32种运动状态不同的电子
C.基态原子电子能量的高低顺序为E（1s）＜E（2s）＜E（2px）＜E（2py）＜E（2pz）
D.3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上有两个未成对电子的原子对应为同一元素
5.玻尔理论、量子力学理论都是对核外电子运动的描述方法，根据对它们的理解，下列叙述中正确的是（　　）
A.因为s轨道的形状是球形的，所以s电子做的是圆周运动
B.3px、3py、3pz的轨道相互垂直，能量不同
C.钒原子核外有4种形状的原子轨道
D.从空间角度看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道
6.下列各项叙述错误的是（　　）
A.若硫原子核外电子排布图为则违反了泡利原理
B.若21号Sc元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，则违反了构造原理
C.铍原子的核外电子排布图为符合洪特规则和泡利原理
D.原子的电子排布式由1s22s22p33s1→1s22s22p4能释放特定能量产生发射光谱
7.（2024·保定高二检测）下列有关电子排布式或电子排布图的结论错误的是（　　）
选项 电子排布式或电子排布图 结论
A 1s22s2222 违背洪特规则
B 1s22s22p63s23p63d54s1 书写正确
C 违背泡利原理
D 1s22s22p43s23p63d2 书写正确
8.已知锰元素的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的基态锰原子的轨道表示式，其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是（　　）
9.（2024·太原高二检测）元素周期表前四周期A、B、C、D、E五种元素，A元素的原子最外层电子排布式为ns1；B元素的原子价层电子排布式为ns2np2；C元素位于第二周期且原子中p能级与s能级电子总数相等；D元素原子的M能层的p能级中有3个未成对电子；E元素的原子有5个未成对电子。
（1）写出元素名称：C　 　　、D　　 　、E　 　　。
（2）C元素基态原子的轨道表示式为　　　　　　　。
（3）若A元素的原子最外层电子排布式为2s1，B元素的原子价层电子排布式为3s23p2， A、B、C、D四种元素的非金属性由大到小的顺序是　　　　　　　（用元素符号表示）。
（4）E元素原子的价层电子排布式是　　　　，其最高价氧化物的化学式是　　　　　。
10.（2024·张掖高二检测）下列判断正确的是（　　）
A.Li原子的核外电子排布式写成1s3违背了能量最低原理
B.一个电子从3p能级跃迁到3s能级，产生的原子光谱为发射光谱
C.处于基态的氧原子电子排布图表示成违背了泡利原理
D.某种基态原子中可能存在运动状态完全相同的电子
11.原子核外运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用＋0.5表示，与之相反的用－0.5表示，±0.5 即称为电子的自旋磁量子数。对于基态Ti原子，其价层电子自旋磁量子数的代数和为（　　）
A.－1 B.＋1
C.0 D.－1或＋1
12.已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素基态原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素基态原子的2p轨道上有2个未成对电子。X与Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成－1价离子，下列说法不正确的是（　　）
A.X元素基态原子的核外电子排布式为[Ar]4s24p3
B.X元素的价层电子排布图为
C.Y元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p4
D.Z元素是非金属元素
13.（2024·武汉高二检测）A、B、C、D、E、F均为36号以前的元素。请完成下列空白：
（1）A元素基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为　　　　。
（2）B元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，其元素符号为　　　　。
（3）C元素基态的正三价离子的3d轨道为半充满（即有5个电子），其元素符号为　　　　，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　　　，其基态原子的价层电子的轨道表示式为　　　　　　　　　　　　。
（5）E、F元素的基态原子都只有一个未成对电子；它们相互作用形成的离子的电子层结构相同，并且最高能级的电子对数等于其最高能层的电子层数。E、F的元素符号分别为　　　　。
14.现有4种元素，其中A、B、C为短周期主族元素，D为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答下列问题：
A元素形成的物质种类繁多，其形成的一种固体单质工业上常用作切割工具
B元素原子的核外p电子数比s电子数少1
C元素基态原子p轨道有两个未成对电子，其单质为气体
D的电子排布式为[Ar]3d64s2
（1）某同学根据上述信息，推断A基态原子的核外电子排布图为该同学所画的电子排布图违背了　　　　　。
（2）D基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有　　　　　个伸展方向。
（3）B的电子排布式为　　　　　，C的价层电子轨道表示式为　　　　　　　　，D3＋的价层电子排布图为　　　　　　　　　。
第3课时　电子云与原子轨道　核外电子排布原理
1.D　Fe2＋的核外电子数为24，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，原子结构示意图为，A错误；镁原子最外层电子位于3s轨道，电子云图为球形（），B错误；HClO是共价化合物，结构式为H—O—Cl，C错误；Cu原子核外电子数为29，根据能量最低原理，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，价层电子排布图为D正确。
2.C　Cr原子核外有24个电子，根据构造原理书写，基态Cr原子的价层电子排布：3d54s1，B正确；电子排布式（23V）1s22s22p63s23p63d5违反了构造原理，C错误；中1s轨道和2s轨道中容纳自旋相同的电子，违反了泡利原理，D正确。
3.A　硅为14号元素，则核外有14种运动状态不同的电子，A错误；硅为14号元素，电子排布式为1s22s22p63s23p2，共2种轨道，s轨道为球形，只有1种伸展方向，p轨道有3种伸展方向，则有4种不同的伸展方向，B正确；硅为14号元素，电子排布式为1s22s22p63s23p2，所以有5种能量不同的电子，C正确；硅原子核外电子排布在3个电子层，电子排布式为1s22s22p63s23p2，共2种轨道，核外电子分布在s、p共1＋1＋3＋1＋2＝8个不同的轨道中，D正确。
4.B　K能层只有1个s能级，有1条轨道，A错误；N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，共16个轨道，每个轨道最多容纳2个电子，所以可容纳32种运动状态不同的电子，B正确；2px、2py、2pz轨道是3个不同的原子轨道，空间伸展方向不同，3个轨道上的电子的运动状态不同，但同一能级上的原子轨道具有相同的能量，所以基态原子电子能量的高低顺序为E（1s）＜E（2s）＜E（2px）＝E（2py）＝E（2pz），C错误；3p能级上只有一个空轨道的原子是Si，3p能级上有两个未成对电子的原子是Si或S，D错误。
5.D　A项，s轨道是球形的，描述的是电子云轮廓图，表示电子在单位体积内出现概率的大小，错误；B项，p能级有三个原子轨道，同一能层上的p轨道相互垂直，3px、3py、3pz能量相同，它们的差异是延伸方向不同，错误；C项，23号钒原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，有s、p、d三种能级，对应的原子轨道形状有3种，错误。
6.A　根据洪特规则，填入简并轨道的电子总是先单独分占且自旋平行，该排布图违反了洪特规则，A错误；根据构造原理，最后两个能级的电子应先填入4s轨道再填入3d轨道，该排布式违反了构造原理，B正确；铍元素原子序数为4，1s、2s能级均只有一个原子轨道，该排布图符合洪特规则与泡利原理，C正确；该变化表示电子从较高能量的激发态跃迁到基态，释放出能量，故会产生发射光谱，D正确。
7.D　基态原子中，填入简并轨道的电子总是优先单独分占，且自旋平行，所以2p能级上电子排布违背了洪特规则，A不符合题意；轨道处于全空、全充满、半充满时能量低，较稳定，故24号Cr元素的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，符合构造原理和洪特规则特例，B不符合题意；当电子排布在同一轨道时，每个轨道最多只能容纳2个电子，且自旋方向相反，原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道且自旋状态相同，该排布图违背了泡利原理，C不符合题意；原子核外电子先占有能量较低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，3s能级的能量高于2p能级，应先填充2p能级，3d能级的能量高于4s能级，应先填充4s能级，再填充3d能级，正确的电子排布式应为1s22s22p63s23p64s2，D符合题意。
8.D　A项，根据构造原理可知，E（3d）＞E（4s），且选项中3d能级的电子排布不符合洪特规则，错误；B项，根据构造原理可知，E（3d）＞E（4s），且选项中1s、2s、3s、4s能级的电子排布不符合泡利原理，错误；C项，3d能级的电子排布不符合洪特规则，错误。
9.（1）氧　磷　锰　（2）（3）O＞P＞Si＞Li　（4）3d54s2　Mn2O7
解析：元素周期表前四周期A、B、C、D、E五种元素，A元素的原子最外层电子排布式为ns1，则A位于第ⅠA族；B元素的原子价层电子排布式为ns2np2，则B位于第ⅣA族；C元素位于第二周期且原子中p能级与s能级电子总数相等，则其价层电子排布式为2s22p4，其为O元素；D元素原子的M能层的p能级中有3个未成对电子，则其价层电子排布式为3s23p3，其为P元素；E元素的原子有5个未成对电子，则其价层电子排布式为3d54s2，其为Mn元素。（1）由分析可知，C为氧，D为磷，E为锰。（2）C为氧元素，基态原子的轨道表示式为
。（3）若A元素的原子最外层电子排布式为2s1，则其为Li，B元素的原子价层电子排布式为3s23p2，则其为Si，A、B、C、D四种元素的非金属性由大到小的顺序是O＞P＞Si＞Li。（4）E为Mn元素，原子的价层电子排布式是3d54s2，其最高价氧化物的化学式是Mn2O7。
10.B　1s轨道上只有1个轨道，最多只能容纳2个电子，Li原子的核外电子排布式写成1s3违背了泡利不相容原理，A不正确；一个电子从3p能级跃迁到3s能级，也就是从高能级转移到低能级时，将多余的能量以光的形式释放出来，产生的原子光谱为发射光谱，B正确；处于基态的氧原子的电子排布图中，2py轨道和2pz轨道上电子的自旋方向相反，违背了洪特规则，C不正确；同一原子中电子的运动状态各不相同，所以某种基态原子中不可能存在运动状态完全相同的电子，D不正确。
11.D　基态钛原子的价层电子排布式为3d24s2，3d轨道的2个电子自旋方向相同，4s轨道的2个电子自旋方向相反，则其价层电子自旋磁量子数的代数和为2×＝＋1或2×＝－1，选D。
12.A　X元素基态原子的4p轨道上有3个未成对电子，所以X是砷，Y元素基态原子的2p轨道上有2个未成对电子，所以Y是碳或氧，X与Y可形成化合物X2Y3，所以Y是氧，X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42，所以Z是氢。X元素基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3，A不正确；X元素是33号元素As，价层电子排布式为4s24p3，价层电子排布图为B正确；Y元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p4，C正确；H元素为非金属元素，D正确。
13.（1）C或O　（2）N　（3）Fe　1s22s22p63s23p63d64s2　
（4）Cu　　（5）K、Cl
解析：（1）根据题干A元素基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子，则A为碳或氧，故为C或O。（2）由题意可知，B元素存在np能级，则ns能级含有的电子数n为2，故B元素的原子最外层电子排布式为2s22p3，B为氮元素，故为N。（3）根据题意，C元素基态的正三价离子的3d轨道为半充满，则C为铁元素；由能量最低原理，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。（4）根据题意，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，则D为铜，其基态原子的价层电子的轨道表示式为。（5）根据题意，E、F元素的基态原子都只有一个未成对电子；且它们相互作用形成的离子的电子层结构相同，最高能级的电子对数等于其最高能层的电子层数，为3，最外层电子排布式为3s23p6，则E、F分别为钾、氯，其元素符号分别为K、Cl。
14.（1）洪特规则　（2）5　（3）1s22s22p3
解析：A、B、C为短周期主族元素，D为第四周期元素，它们的原子序数依次增大，A元素形成的物质种类繁多，其形成的一种固体单质工业上常用作切割工具，则A为C元素；B元素原子的核外p电子数比s电子数少1，则B为N元素；C元素基态原子p轨道有两个未成对电子，其单质为气体，则C为O元素；D电子排布式为[Ar]3d64s2，则D为Fe元素。
3 / 3第3课时　电子云与原子轨道　核外电子排布原理
课程 标准 1.了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。 2.了解洪特规则、泡利原理和能量最低原理，掌握原子核外电子排布的规律
分点突破（一）　电子云与原子轨道
1.概率密度
1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在　　　　　　上绕核运行。
量子力学指出，一定空间运动状态的电子并不在玻尔假定的线性轨道上运行，而在核外空间各处都可能出现，但出现的　　　　不同，可用概率密度（ρ）表示，即ρ＝（P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积）。
2.电子云
（1）定义：电子云是处于一定　　　　　　状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。
（2）含义：用单位体积内小点的疏密程度表示电子在原子核外出现的概率大小，小点越密，表示概率密度越大。如氢原子的电子云图为。
（3）电子云轮廓图的形状
3.原子轨道
（1）概念：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。
（2）形状
①s电子的原子轨道呈　　形，能层序数越大，原子轨道的半径越　　。
②p电子的原子轨道呈　　　　形，且有3个相互垂直的电子云，分别为px、py、pz。
（3）各能级所含有原子轨道数目
能级符号 ns np nd nf
原子轨道数目
4.能层、能级和原子轨道
能层 能级 原子轨道数 原子轨道名称 原子轨道的形状
K 1s 1 1s 球形
L 2s 1 2s 球形
2p 3 2px、2py、2pz 哑铃形
M 3s 1 3s 球形
3p 3 3px、3py、3pz 哑铃形
3d 5 … …
… … … … …
5.原子轨道的能量和数量
（1）同一能级不同轨道的能量相同，如px、py、pz具有相同的能量。
（2）能层中能级数＝能层序数（n）＝原子轨道类型数，原子轨道总数＝n2。
1.电子云轮廓图中小点的含义是什么？电子在原子核外出现的概率有什么规律？
2.电子是否只在电子云轮廓图内部出现？
3.s能级和p能级的原子轨道存在哪些方面的差异？
4.不同能层的同种能级的原子轨道形状是否完全相同？
5.ns、np、nd、nf能级各有几个轨道？能层序数n与该层轨道数的关系是什么？
1.判断下列说法的正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定轨道上高速旋转。（　　）
（2）1s的电子云图中一个小点表示一个自由运动的电子。（　　）
（3）2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。（　　）
（4）2px、2py、2pz轨道相互垂直，能量相等。（　　）
2.（2023·昆明高二检测）下列叙述正确的是（　　）
A.各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7
B.L能层有3种类型原子轨道
C.钾的M层有8个电子，所以钾的M层有4个轨道
D.各能层含有的原子轨道数为2n2
3.下列有关原子轨道的叙述中正确的是（　　）
A.硅原子的2s轨道能量较3p轨道高
B.锂原子的2s轨道与5s轨道均为球形
C.p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层序数的增加，p能级原子轨道数也在增多
D.第四能层最多可容纳16个电子
4.下列关于氢原子电子云的说法正确的是（　　）
A.通常用小点来表示电子的多少，小点密度大，电子数目多
B.小点密度大，单位体积内电子出现的概率高
C.通常用小点来表示电子绕核做高速圆周运动
D.其轮廓图为圆形
5.下列说法正确的是（　　）
A.2p能级有3个轨道
B.1s、2s、3s的电子云轮廓图形状不同
C.p轨道呈哑铃形，因此p轨道上电子的运动轨迹呈哑铃形
D.同一能层的p轨道电子能量不一定高于s轨道电子能量
分点突破（二）　泡利原理、洪特规则、能量最低原理
1.电子自旋与泡利原理
（1）电子的自旋状态
电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋。电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭头（↑和↓）表示自旋相反的电子。
（2）泡利原理
在一个原子轨道里，最多只能容纳　　　个电子，它们的自旋　　　　，这个原理被称为泡利原理（也称泡利不相容原理）。
（3）泡利原理的另一种描述
①内容：在同一个原子里，没有运动状态完全相同的电子存在。
②理解：电子的运动包括轨道运动（空间运动）和自旋运动，轨道运动由其所处的能层、能级、原子轨道确定的，自旋运动有两种状态，对于一个原子轨道，其能层、能级、轨道形状和伸展方向是确定的，按照泡利原理，该轨道中电子的自旋状态一定不相同，即轨道中只能容纳自旋相反的两个电子。
③两个结论：电子的运动包括轨道运动（空间运动）和自旋运动，因此，对于前者，一个原子中，电子占据几个原子轨道，即有几种轨道运动（空间运动）状态；又因在同一个原子里，没有运动状态完全相同的电子存在，因此，一个原子中有几个电子，即有几种运动状态。
④一个数量：由泡利原理知，一个原子轨道只能容纳两个电子，最多容纳电子数是原子轨道数的2倍，每一能层的轨道数为n2，则每一能层最多容纳的电子数为2n2。
2.轨道表示式（又称电子排布图）
轨道表示式中各符号、数字的意义（以铝原子为例）
3.洪特规则
（1）洪特规则
基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋　　　　，称为洪特规则。如碳原子的轨道表示式是
而不是
（2）洪特规则特例
在简并轨道（同一能级）上的电子处于全充满、半充满或全空的状态时，原子具有较低的能量和较高的稳定性。也就是说，具有下列电子层结构的原子是比较稳定的：
全充满：p6、d10、f14；半充满：p3、d5、f7；全空：p0、d0、f0。
因此，铬元素和铜元素的基态原子的电子排布式如下：
Cr：[Ar]3d54s1（3d能级半充满）
Cu：[Ar]3d104s1（3d能级全充满）
4.能量最低原理
在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量　　　　，这就是能量最低原理。
5.书写轨道表示式的注意事项
（1）不同能层及能级的原子轨道的方框（或圆圈）必须分开表示，同一能层相同能级（能量相同）的原子轨道（简并轨道）的方框（或圆圈）相连书写。
（2）轨道表示式的书写顺序与电子排布式的书写顺序一致，即按能级顺序书写，有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。
（3）轨道表示式中能级符号右上方不能标记电子数。
（4）当一个原子轨道（）中有2个电子时，它们的自旋状态必须相反。
（5）书写轨道表示式时的三种常见错误
1.指出下列核外电子排布的轨道表示式的书写分别违背了什么原则？
①2p轨道上有3个电子的原子：
②2p轨道上有2个电子的原子：
③基态P原子：1s22s22p63s233
④4s轨道上有2个电子的原子：
⑤3d轨道上有8个电子的原子：
2.为什么基态氦原子的电子排布是1s2而不是1s12s1？
3.为什么基态氮原子的轨道表示式是
4.为什么基态K和Ca的价层电子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2？
1.（2024·佛山高二检测）下列钴原子的价层电子轨道表示式中，不符合洪特规则的是（　　）
2.（2024·洛阳高二检测）短周期元素R基态原子最外层的p能级上有2个未成对电子。下列关于基态R原子的描述正确的是（　　）
A.基态R原子核外电子的电子云轮廓图有两种：球形和哑铃形
B.基态R原子的价层电子排布式为ns2np2（n＝2或3）
C.基态R原子的原子轨道总数为9
D.基态R原子的轨道表示式为
3.第二周期部分元素基态原子的电子排布图如图，据此下列说法错误的是（　　）
A.每个原子轨道里最多只能容纳2个电子
B.电子排在同一能级时，总是优先单独占据一个轨道
C.每个能层所具有的能级数等于能层的序数（n）
D.N原子中有5种电子运动状态
4.（2024·绵阳高二检测）下列各项叙述错误的是（　　）
A.若基态硫原子核外电子轨道表示式为
则违反了泡利原理
B.若第25号元素Mn的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d7，则违反了构造原理
C.基态氮原子的核外电子轨道表示式为符合洪特规则和泡利原理
D.泡利原理、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
基态原子（或离子）中“未成对电子”数目的判断（归纳与论证）
【典例1】　（2023·湖南高考6题改编）日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3（ZX4）2·WY2。已知：X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素，W为金属元素。基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等，基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3。下列说法正确的是（　　）
A.非金属性：X＞Y＞Z
B.原子半径：X＜Y＜Z＜W
C.Y和W的单质都能与水反应生成气体
D.Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性
【典例2】　按要求填空：
（1）（2022·海南高考）基态氧原子中，未成对电子有　　　　个。
（2）（2021·福建高考）基态碳原子的成对电子与未成对电子数之比为　　　　。
（3）（经典高考）基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对电子数之比为　　　　。
（4）（经典高考）基态Mn原子核外未成对电子有　　　　个。
【规律方法】
　未成对电子数的判断
1.解题思路
解题时可根据能量最低原理、泡利原理、洪特规则以及洪特规则的特例，画出价层电子的轨道表示式，然后观察哪些轨道里存在一个电子（未成对电子）。
2.规律方法
在1～36号元素中，原子核外价层电子排布中的未成对电子数与电子排布之间的关系：
（1）有1个未成对电子的排布为ns1、ns2np1、ns2np5、3d14s2、3d104s1。
（2）有2个未成对电子的排布为ns2np2、ns2np4、3d24s2、3d84s2。
（3）有3个未成对电子的排布为ns2np3、3d34s2、3d74s2。
（4）有4个未成对电子的排布为3d64s2。
（5）有5个未成对电子的排布为3d54s2。
（6）有6个未成对电子的排布为3d54s1。
由以上分析，可得到如下规律：
①第ⅠA、ⅢA、ⅦA族→1个未成对电子，第ⅣA、ⅥA族→2个未成对电子，第ⅤA族→3个未成对电子（主族元素原子中未成对电子数最多），第ⅡA族、0族→不含未成对电子。
②1～36号元素基态原子中，含未成对电子数最多的为Cr（价层电子排布为3d54s1），共有6个未成对电子。
【迁移应用】
1.（2024·驻马店高二检测）下列微粒中，未成对电子数最多的是（　　）
A.O：1s22s22p4
B.P：1s22s22p63s23p3
C.Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
D.Mn：1s22s22p63s23p63d54s2
2.按要求填空。
（1）下列基态粒子的电子排布中未成对电子数最多的是　　　　　　（填字母）。
a.N3－　　b.Fe3＋　　c.Cu　　d.Cr　　e.C
（2）与铜同周期的所有元素的基态原子中，未成对电子数与铜原子相同的元素有　　　　种。
（3）基态砷原子的价层电子排布是　　　　，其原子核外有　　　　个能层，　　　　个能级，其原子轨道达到全充满状态的个数是　　　　　，同周期的元素基态原子与基态砷原子未成对电子数相同的元素还有　　　　　种。
（4）短周期元素中，原子处于基态时具有1个未成对电子的元素共有　　　　种。
　　
1.（2024·冀州高二检测）下列有关原子轨道和电子云的说法正确的是（　　）
A.s轨道呈球形，随能层序数的增加，s轨道数也增加
B.p轨道呈哑铃形，p轨道电子绕核做“∞”形运动
C.电子云是笼罩在原子核外的云雾
D.电子云图中小点的疏密程度表示电子在原子核外空间出现概率的大小
2.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1s22s22违反了洪特规则
C.21Sc的电子排布式1s22s22p63s23p63d3违反了构造原理
D.22Ti的电子排布式1s22s22p63s23p10违反了泡利原理
3.（2024·雅安高二检测）下列氮原子的轨道表示式中，能量由低到高的顺序是（　　）
A.①③②④ B.①③④②
C.④③②① D.②④③①
4.（2024·保定高二检测）如图是s轨道和p轨道的原子轨道图，试回答下列问题：
（1）s电子的原子轨道呈　　　　形，每个s轨道有　　　个原子轨道；p电子的原子轨道呈　　　　形，每个p轨道有　　　　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　　　个伸展方向；元素X的名称是　　　　，它的氢化物的化学式是　　　　。若元素X的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1，那么X的元素符号应为　　　　，原子的轨道表示式为　　　　　　　　　　　　　　　。
5.已知A原子中只含1个电子；B原子的3p轨道上得到1个电子后不能容纳外来电子；C原子的2p轨道上有1个电子的自旋状态与其他电子的自旋状态相反；D原子的第三能层上有8个电子，第四能层上只有1个电子；E原子的最外层电子排布为3s23p6。
（1）按要求填空：
①B原子的结构示意图：　　　　　　　；
②C原子的轨道表示式：　　　　　　　；
③D原子的核外电子排布式：　　　　　　　；
④B离子的电子式：　　　　　　　。
（2）写出由A、B、C、D中的三种元素组成的化合物的化学式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（至少写出5种）。
（3）写出由上述元素组成的物质制得A的单质的化学方程式：　　　　　　　　　　　　
（至少写出2个）。
（4）写出E的元素符号：　　　　。要证明太阳中含有E元素，可采用的方法是　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　。
第3课时　电子云与原子轨道　核外电子排布原理
【基础知识·准落实】
分点突破（一）
师生互动
1.线性轨道　概率　2.（1）空间运动　（3）球形　一　哑铃形
3.（2）①球　大　1s　2s　3s　②哑铃　（3）1　3　5　7
探究活动
1.提示：小点是电子在原子核外出现的概率密度的形象描述，一个小点并不代表一个电子。离核越近，电子出现的概率越大，电子云越密集，如2s电子云比1s电子云疏散。
2.提示：电子云轮廓图只表示电子在原子核外空间出现概率90％的空间，电子也有可能在轮廓外出现。
3.提示：原子轨道的形状、数目、最多容纳的电子数等不相同。
4.提示：不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，但是原子轨道的半径不同，能级序数n越大，电子的能量越大，原子轨道的半径越大。例如：1s、2s、3s轨道均为球形，原子轨道半径：r（1s）＜r（2s）＜r（3s）。
5.提示：ns、np、nd、nf能级各有1、3、5、7个轨道。n能层的轨道数为n2。
自主练习
1.（1）×　（2）×　（3）×　（4）√
2.A　各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7，A正确；L能层只有2s、2p两种类型原子轨道，B错误；M能层共有9个轨道，钾的M层中3s上有2个电子，3p上有6个电子，3d轨道是空轨道，没有电子，C错误；各能层含有的原子轨道数为n2，各能层最多容纳的电子数为2n2，D错误。
3.B　A项，2s轨道能量低于3p轨道，错误；C项，p能级所含原子轨道数只有3个，与能层序数无关，错误；D项，第四能层最多可容纳2×42＝32个电子，错误。
4.B　A项，小点的疏密表示电子出现的概率大小，不表示电子数目的多少，小点密度大，电子出现的概率高，错误；C项，小点表示电子在核外空间某处出现的概率，不代表电子的运动轨迹，错误；D项，氢原子的电子云轮廓图为球形，错误。
5.A　不同能级的s轨道的形状都是球形，只是球的半径不同，B错误；原子轨道不是电子的实际运动轨迹，只是体现电子的空间运动状态，C错误；同一能层的p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量，D错误。
分点突破（二）
师生互动
1.（2）2　相反　2.原子轨道　电子　3.（1）平行　4.最低
探究活动
1.提示：①②③⑤违背了洪特规则，当电子排布在同一能级的不同轨道（即简并轨道）上时，原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋平行；④违背了泡利原理，一个原子轨道最多只能容纳2个电子，而且这2个电子的自旋相反。
2.提示：氦原子核外有2个电子，根据能量最低原理和泡利原理，基态氦原子的2个电子以自旋相反的形式填充在能量最低的1s轨道中。且1s和2s能量相差较大，所以基态氦原子不会出现2个电子单独分占1s、2s轨道的情况。
3.提示：氮原子核外有7个电子，根据能量最低原理和泡利原理，基态氮原子先有2个电子以自旋相反的形式填充在1s轨道中，又有2个电子以自旋相反的形式填充在2s轨道中；根据洪特规则，余下的3个电子将以自旋平行的方式分别填充在3个取向不同但能量相同的2p轨道中。
4.提示：根据构造原理书写电子排布式，基态钾原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，基态钙原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，且钾和钙的光谱也证实了它们的最外层电子为4s1和4s2，而不是3d1和3d2，说明钾和钙这样的电子排布符合能量最低原理。
自主练习
1.B　不符合洪特规则，选B。
2.A　由“短周期元素R基态原子最外层的p能级上有2个未成对电子”可知，可能有两种情况：p能级上只有2个电子，R为第ⅣA族元素，C或Si；p能级上有4个电子，R为第ⅥA族元素，O或S。由此可知：基态R原子核外电子的电子云轮廓图有两种：球形和哑铃形，A正确；基态R原子的价层电子排布式还可能为ns2np4，B错误；R元素一共有4种可能，C、D错误。
3.D　原子核外电子运动的能层、能级、轨道都代表电子的运动状态，在同一个原子轨道的2个电子，其自旋状态相反，故N原子中有7种电子运动状态，D错误。
4.A　3p轨道电子排布违反了洪特规则，A错误；第25号元素Mn的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，若写成1s22s22p63s23p63d7，则违反了构造原理，B正确。
【关键能力·细培养】
【典例1】　C　X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素，W为金属元素，则X、Y、Z为非金属元素；根据基态X原子s轨道上的电子数与p轨道上的电子数相等，可知X为O元素，基态O原子的未成对电子数为2，则基态Y、Z原子的未成对电子数分别为1、3，结合原子序数关系可确定Y为F元素，Z为P元素，则该荧光粉的主要成分为·WF2，结合化合物中各元素化合价代数和为0可确定W为＋2价，故W为Ca元素。元素非金属性：F＞O＞P，A项错误；原子半径：F＜O＜P＜Ca，B项错误；F2、Ca与水反应生成的气体分别为O2和H2，C项正确；P元素的最高价氧化物对应的水化物H3PO4不具有强氧化性，D项错误。
【典例2】　（1）2　（2）2∶1　（3）4∶5　（4）5
解析：（1）基态氧原子的轨道表示式为未成对电子数为2。
（2）基态碳原子的电子排布图为成对电子数为4，未成对电子数为2，二者之比为2∶1。（3）Fe2＋ 和Fe3＋的价层电子排布式分别为3d6和3d5，价层电子排布图分别为和故基态Fe2＋有4个未成对电子，基态Fe3＋有5个未成对电子，所以未成对电子数之比为4∶5。
（4）基态Mn原子的价层电子排布式为3d54s2，价层电子排布图为成对电子数为5。
迁移应用
1.D　O原子未成对电子数为2；P原子未成对电子数为3；Fe原子未成对电子数为4；Mn原子未成对电子数为5，未成对电子数最多的是Mn，选D。
2.（1）d　（2）4　（3）4s24p3　4　8　15　2　（4）7
解析：（1）N3－、Fe3＋、Cu、Cr、C的价层电子排布分别为2s22p6、3d5、3d104s1、3d54s1、2s22p2，未成对电子数分别为0个、5个、1个、6个、2个，基态Cr原子的未成对电子数最多。（2）铜元素基态原子的价层电子排布为3d104s1，有1个未成对电子，Cu位于第四周期，第四周期元素中基态原子未成对电子数为1的原子的价层电子排布为4s1、3d14s2、3d104s1、4s24p1、4s24p5，故除Cu外还有4种。（3）砷的原子序数为33，基态砷原子的电子排布为
1s22s22p63s23p63d104s24p3，价层电子排布为4s24p3，共有4个能层8个能级，有15个原子轨道达到全充满稳定状态。基态砷原子核外有3个未成对电子，第四周期元素基态原子中未成对电子数为3的价层电子排布为3d34s2、3d74s2、4s24p3，除砷外，还有2种元素。（4）短周期元素中，原子处于基态时具有1个未成对电子，其价层电子排布应为ns1、ns2np1、ns2np5。在1到18号元素中，有H（1s1）、Li（1s22s1）、B（1s22s22p1）、F（1s22s22p5）、Na（1s22s22p63s1）、Al（1s22s22p63s23p1）、Cl（1s22s22p63s23p5）这7种元素。
【教学效果·勤检测】
1.D　任何能层的s能级都只有1个原子轨道，与能层序数的大小无关，A错误；电子在p轨道上绕核高速运动，不是做“∞”形运动，B错误；电子云不是笼罩在原子核外的云雾，是表示电子出现的概率，小点的疏密表示电子在核外空间出现的概率大小，C错误，D正确。
2.A　ns电子的能量一定高于（n－1）p电子的能量，A错误。
3.A　各能级轨道中电子能量：1s＜2s＜2p，能量较高的轨道中电子越多，该微粒能量越高，所以2p轨道上电子越多、1s轨道上电子越少，该微粒能量越高，根据图知能量由低到高的顺序是①＜③＜②＜④，选A。
4.（1）球　1　哑铃　3　（2）2p　3　氮　NH3　S　
解析：（1）根据图中信息得到s电子的原子轨道呈球形，每个s轨道有1个原子轨道；p电子的原子轨道呈哑铃形，每个p轨道有3个原子轨道。（2）元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，则n＝2，因此原子中能量最高的是2p电子，其电子云在空间有3个伸展方向；该元素原子核外有7个电子，因此元素X的名称是氮，它的氢化物的化学式是NH3。若元素X的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1，则n＝3，该元素原子核外有16个电子，那么X的元素符号应为S，原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，其原子的轨道表示式为。
5.（1）①　②
③1s22s22p63s23p64s1（或[Ar]4s1）　④[︰︰]－
（2）KOH、KClO、KClO3、HClO、HClO3（其他合理答案也可）
（3）2H2O2H2↑＋O2↑、2K＋2H2O2KOH＋H2↑（其他合理答案也可）
（4）Ar　对太阳光进行光谱分析
解析：（1）由题意知，A原子中只有1个电子，A为H；B原子的3p轨道上有5个电子，则B为Cl；C原子的2p轨道上有4个电子，则C为O；D原子的价层电子排布为4s1，则D为K；由E原子的最外层电子排布可知E为Ar。根据以上分析可写出题目要求的表示式或示意图。（2）由H、Cl、O、K中的三种元素组成的化合物可以是酸，如HClO、HClO2、HClO3、HClO4；也可以是碱，如KOH；还可以是盐，如KClO、KClO2、KClO3、KClO4。（3）A的单质为H2，可以用电解水、电解KOH溶液或K和水反应等方法来制取。（4）对太阳光进行光谱分析，可确定太阳中所含元素的种类。
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第3课时
电子云与原子轨道　核外电子排布原理
课
程 标
准 1.了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。
2.了解洪特规则、泡利原理和能量最低原理，掌握原子核外电
子排布的规律
目 录
1、基础知识·准落实
2、关键能力·细培养
3、教学效果·勤检测
4、学科素养·稳提升
基础知识·准落实
1
梳理归纳 高效学习
分点突破（一）　电子云与原子轨道
1. 概率密度
1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在 上绕核运行。
量子力学指出，一定空间运动状态的电子并不在玻尔假定的线性轨
道上运行，而在核外空间各处都可能出现，但出现的 不
同，可用概率密度（ρ）表示，即ρ＝ （ P 表示电子在某处出现的
概率， V 表示该处的体积）。
线性轨道　
概率　
2. 电子云
（1）定义：电子云是处于一定 状态的电子在原子核
外空间的概率密度分布的形象化描述。
（2）含义：用单位体积内小点的疏密程度表示电子在原子核外出
现的概率大小，小点越密，表示概率密度越大。如氢原子的
电子云图为 。
空间运动　
（3）电子云轮廓图的形状
3. 原子轨道
（1）概念：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。
（2）形状
①s电子的原子轨道呈 形，能层序数越大，原子轨道的
半径越 。
球　
大　
②p电子的原子轨道呈 形，且有3个相互垂直的电子
云，分别为p x 、p y 、p z 。
（3）各能级所含有原子轨道数目
能级符号 n s n p n d n f
原子轨道数目
哑铃　
1　
3　
5　
7　
4. 能层、能级和原子轨道
能
层 能级 原子轨道数 原子轨道名称 原子轨道的
形状
K 1s 1 1s 球形
L 2s 1 2s 球形
2p 3 2p x 、2p y 、2p z 哑铃形
M 3s 1 3s 球形
3p 3 3p x 、3p y 、3p z 哑铃形
3d 5 … …
… … … … …
5. 原子轨道的能量和数量
（1）同一能级不同轨道的能量相同，如p x 、p y 、p z 具有相同
的能量。
（2）能层中能级数＝能层序数（ n ）＝原子轨道类型数，原子轨
道总数＝ n2。
1. 电子云轮廓图中小点的含义是什么？电子在原子核外出现的概率有
什么规律？
提示：小点是电子在原子核外出现的概率密度的形象描述，一个小
点并不代表一个电子。离核越近，电子出现的概率越大，电子云越
密集，如2s电子云比1s电子云疏散。
2. 电子是否只在电子云轮廓图内部出现？
提示：电子云轮廓图只表示电子在原子核外空间出现概率90％的空
间，电子也有可能在轮廓外出现。
3. s能级和p能级的原子轨道存在哪些方面的差异？
提示：原子轨道的形状、数目、最多容纳的电子数等不相同。
4. 不同能层的同种能级的原子轨道形状是否完全相同？
提示：不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，但是原子轨道的
半径不同，能级序数 n 越大，电子的能量越大，原子轨道的半径越
大。例如：1s、2s、3s轨道均为球形，原子轨道半径： r （1s）＜ r
（2s）＜ r （3s）。
5. n s、 n p、 n d、 n f能级各有几个轨道？能层序数 n 与该层轨道数的
关系是什么？
提示： n s、 n p、 n d、 n f能级各有1、3、5、7个轨道。 n 能层的轨
道数为 n2。
1. 判断下列说法的正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定轨道上高速旋
转。 （　×　）
（2）1s的电子云图中一个小点表示一个自由运动的电子。
（　×　）
（3）2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。 （　×　）
（4）2p x 、2p y 、2p z 轨道相互垂直，能量相等。 （　√　）
×
×
×
√
2. （2023·昆明高二检测）下列叙述正确的是（　　）
A. 各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7
B. L能层有3种类型原子轨道
C. 钾的M层有8个电子，所以钾的M层有4个轨道
D. 各能层含有的原子轨道数为2 n2
解析：　各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、
5、7，A正确；L能层只有2s、2p两种类型原子轨道，B错误；M能
层共有9个轨道，钾的M层中3s上有2个电子，3p上有6个电子，3d
轨道是空轨道，没有电子，C错误；各能层含有的原子轨道数为
n2，各能层最多容纳的电子数为2 n2，D错误。
3. 下列有关原子轨道的叙述中正确的是（　　）
A. 硅原子的2s轨道能量较3p轨道高
B. 锂原子的2s轨道与5s轨道均为球形
C. p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层序数的增加，p能级原子轨
道数也在增多
D. 第四能层最多可容纳16个电子
解析：　A项，2s轨道能量低于3p轨道，错误；C项，p能级所含
原子轨道数只有3个，与能层序数无关，错误；D项，第四能层最
多可容纳2×42＝32个电子，错误。
4. 下列关于氢原子电子云的说法正确的是（　　）
A. 通常用小点来表示电子的多少，小点密度大，电子数目多
B. 小点密度大，单位体积内电子出现的概率高
C. 通常用小点来表示电子绕核做高速圆周运动
D. 其轮廓图为圆形
解析：　A项，小点的疏密表示电子出现的概率大小，不表示电
子数目的多少，小点密度大，电子出现的概率高，错误；C项，小
点表示电子在核外空间某处出现的概率，不代表电子的运动轨迹，
错误；D项，氢原子的电子云轮廓图为球形，错误。
5. 下列说法正确的是（　　）
A. 2p能级有3个轨道
B. 1s、2s、3s的电子云轮廓图形状不同
C. p轨道呈哑铃形，因此p轨道上电子的运动轨迹呈哑铃形
D. 同一能层的p轨道电子能量不一定高于s轨道电子能量
解析：　不同能级的s轨道的形状都是球形，只是球的半径不
同，B错误；原子轨道不是电子的实际运动轨迹，只是体现电子的
空间运动状态，C错误；同一能层的p轨道电子能量一定高于s轨道
电子能量，D错误。
分点突破（二）　泡利原理、洪特规则、能量最低原理
1. 电子自旋与泡利原理
（1）电子的自旋状态
电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋。电子自旋
在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上
下箭头（↑和↓）表示自旋相反的电子。
（2）泡利原理
在一个原子轨道里，最多只能容纳 个电子，它们的自
旋 ，这个原理被称为泡利原理（也称泡利不相容原
理）。
2　
相反　
①内容：在同一个原子里，没有运动状态完全相同的电子
存在。
②理解：电子的运动包括轨道运动（空间运动）和自旋运
动，轨道运动由其所处的能层、能级、原子轨道确定的，自
旋运动有两种状态，对于一个原子轨道，其能层、能级、轨
道形状和伸展方向是确定的，按照泡利原理，该轨道中电子
的自旋状态一定不相同，即轨道中只能容纳自旋相反的两个
电子。
（3）泡利原理的另一种描述
③两个结论：电子的运动包括轨道运动（空间运动）和自旋
运动，因此，对于前者，一个原子中，电子占据几个原子轨
道，即有几种轨道运动（空间运动）状态；又因在同一个原
子里，没有运动状态完全相同的电子存在，因此，一个原子
中有几个电子，即有几种运动状态。
④一个数量：由泡利原理知，一个原子轨道只能容纳两个电
子，最多容纳电子数是原子轨道数的2倍，每一能层的轨道数
为 n2，则每一能层最多容纳的电子数为2 n2。
2. 轨道表示式（又称电子排布图）
轨道表示式中各符号、数字的意义（以铝原子为例）
3. 洪特规则
（1）洪特规则
基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自
旋 ，称为洪特规则。如碳原子的轨道表示式是
而不
是
平行　
（2）洪特规则特例
在简并轨道（同一能级）上的电子处于全充满、半充满或全
空的状态时，原子具有较低的能量和较高的稳定性。也就是
说，具有下列电子层结构的原子是比较稳定的：
全充满：p6、d10、f14；半充满：p3、d5、f7；全空：p0、d0、f0。
因此，铬元素和铜元素的基态原子的电子排布式如下：
Cr：[Ar]3d54s1（3d能级半充满）
Cu：[Ar]3d104s1（3d能级全充满）
4. 能量最低原理
在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使
整个原子的能量 ，这就是能量最低原理。
最低　
5. 书写轨道表示式的注意事项
（1）不同能层及能级的原子轨道的方框（或圆圈）必须分开表
示，同一能层相同能级（能量相同）的原子轨道（简并轨
道）的方框（或圆圈）相连书写。
（2）轨道表示式的书写顺序与电子排布式的书写顺序一致，即按
能级顺序书写，有时画出的能级上下错落，以表达能量高低
不同。
（3）轨道表示式中能级符号右上方不能标记电子数。
（4）当一个原子轨道（）中有2个电子时，它们的自旋状态必
须相反。
（5）书写轨道表示式时的三种常见错误
1. 指出下列核外电子排布的轨道表示式的书写分别违背了什么原则？
①2p轨道上有3个电子的原子：
②2p轨道上有2个电子的原子：
③基态P原子：1s22s22p63s23 3
④4s轨道上有2个电子的原子：
⑤3d轨道上有8个电子的原子：
提示：①②③⑤违背了洪特规则，当电子排布在同一能级的不同轨
道（即简并轨道）上时，原子中的电子总是优先单独占据一个轨
道，且自旋平行；④违背了泡利原理，一个原子轨道最多只能容纳
2个电子，而且这2个电子的自旋相反。
2. 为什么基态氦原子的电子排布是1s2而不是1s12s1？
提示：氦原子核外有2个电子，根据能量最低原理和泡利原理，基
态氦原子的2个电子以自旋相反的形式填充在能量最低的1s轨道
中。且1s和2s能量相差较大，所以基态氦原子不会出现2个电子单
独分占1s、2s轨道的情况。
3. 为什么基态氮原子的轨道表示式
是
提示：氮原子核外有7个电子，根据能量最低原理和泡利原理，基
态氮原子先有2个电子以自旋相反的形式填充在1s轨道中，又有2个
电子以自旋相反的形式填充在2s轨道中；根据洪特规则，余下的3
个电子将以自旋平行的方式分别填充在3个取向不同但能量相同的
2p轨道中。
4. 为什么基态K和Ca的价层电子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2？
提示：根据构造原理书写电子排布式，基态钾原子的电子排布式为
1s22s22p63s23p64s1，基态钙原子的电子排布式为
1s22s22p63s23p64s2，且钾和钙的光谱也证实了它们的最外层电子为
4s1和4s2，而不是3d1和3d2，说明钾和钙这样的电子排布符合能量
最低原理。
1. （2024·佛山高二检测）下列钴原子的价层电子轨道表示式中，不
符合洪特规则的是（　　）
解析：　 不符合洪特规则，选B。
2. （2024·洛阳高二检测）短周期元素R基态原子最外层的p能级上有2
个未成对电子。下列关于基态R原子的描述正确的是（　　）
A. 基态R原子核外电子的电子云轮廓图有两种：球形和哑铃形
B. 基态R原子的价层电子排布式为 n s2 n p2（ n ＝2或3）
C. 基态R原子的原子轨道总数为9
D. 基态R原子的轨道表示式为
解析：　由“短周期元素R基态原子最外层的p能级上有2个未成
对电子”可知，可能有两种情况：p能级上只有2个电子，R为第
ⅣA族元素，C或Si；p能级上有4个电子，R为第ⅥA族元素，O或
S。由此可知：基态R原子核外电子的电子云轮廓图有两种：球形
和哑铃形，A正确；基态R原子的价层电子排布式还可能为 n s2 n
p4，B错误；R元素一共有4种可能，C、D错误。
3. 第二周期部分元素基态原子的电子排布图如图，据此下列说法错误
的是（　　）
A. 每个原子轨道里最多只能容纳2个电子
B. 电子排在同一能级时，总是优先单独占据一个轨道
C. 每个能层所具有的能级数等于能层的序数（ n ）
D. N原子中有5种电子运动状态
解析：　原子核外电子运动的能层、能级、轨道都代表电子的运
动状态，在同一个原子轨道的2个电子，其自旋状态相反，故N原
子中有7种电子运动状态，D错误。
4. （2024·绵阳高二检测）下列各项叙述错误的是（　　）
A. 若基态硫原子核外电子轨道表示式为
则违反了泡利原理
B. 若第25号元素Mn的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d7，则
违反了构造原理
C. 基态氮原子的核外电子轨道表示式为 符合洪特规
则和泡利原理
D. 泡利原理、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
解析：　3p轨道电子排布违反了洪特规则，A错误；第25号元素
Mn的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，若写成
1s22s22p63s23p63d7，则违反了构造原理，B正确。
2
关键能力·细培养
互动探究 深化认知
基态原子（或离子）中“未成对电子”数目的判断（归纳与论证）
【典例1】　（2023·湖南高考6题改编）日光灯中用到的某种荧光粉
的主要成分为3W3（ZX4）2·WY2。已知：X、Y、Z和W为原子序数依
次增大的前20号元素，W为金属元素。基态X原子s轨道上的电子数和
p轨道上的电子数相等，基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为
2∶1∶3。下列说法正确的是（　　）
A. 非金属性：X＞Y＞Z
B. 原子半径：X＜Y＜Z＜W
C. Y和W的单质都能与水反应生成气体
D. Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性
解析：X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素，W为金属元
素，则X、Y、Z为非金属元素；根据基态X原子s轨道上的电子数与p
轨道上的电子数相等，可知X为O元素，基态O原子的未成对电子数为
2，则基态Y、Z原子的未成对电子数分别为1、3，结合原子序数关系
可确定Y为F元素，Z为P元素，则该荧光粉的主要成分为
·WF2，结合化合物中各元素化合价代数和为0可确定W为＋
2价，故W为Ca元素。元素非金属性：F＞O＞P，A项错误；原子半
径：F＜O＜P＜Ca，B项错误；F2、Ca与水反应生成的气体分别为O2
和H2，C项正确；P元素的最高价氧化物对应的水化物H3PO4不具有强
氧化性，D项错误。
【典例2】　按要求填空：
（1）（2022·海南高考）基态氧原子中，未成对电子有 个。
解析：基态氧原子的轨道表示式为 未成对
电子数为2。
（2）（2021·福建高考）基态碳原子的成对电子与未成对电子数之比
为 。
解析：基态碳原子的电子排布图为 成对电子数
为4，未成对电子数为2，二者之比为2∶1。
2　
2∶1　
（3）（经典高考）基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对电子数之比
为 。
解析：Fe2＋ 和Fe3＋的价层电子排布式分别为3d6和3d5，价层电
子排布图分别为 和 故基态Fe2＋
有4个未成对电子，基态Fe3＋有5个未成对电子，所以未成对电
子数之比为4∶5。
4∶5　
（4）（经典高考）基态Mn原子核外未成对电子有 个。
解析：基态Mn原子的价层电子排布式为3d54s2，价层电子排布
图为 成对电子数为5。
5　
【规律方法】
　未成对电子数的判断
1. 解题思路
解题时可根据能量最低原理、泡利原理、洪特规则以及洪特规则的
特例，画出价层电子的轨道表示式，然后观察哪些轨道里存在一个
电子（未成对电子）。
2. 规律方法
在1～36号元素中，原子核外价层电子排布中的未成对电子数与电
子排布之间的关系：
（1）有1个未成对电子的排布为 n s1、 n s2 n p1、 n s2 n p5、3d14s2、
3d104s1。
（2）有2个未成对电子的排布为 n s2 n p2、 n s2 n p4、3d24s2、
3d84s2。
（3）有3个未成对电子的排布为 n s2 n p3、3d34s2、3d74s2。
（4）有4个未成对电子的排布为3d64s2。
（5）有5个未成对电子的排布为3d54s2。
（6）有6个未成对电子的排布为3d54s1。
由以上分析，可得到如下规律：
①第ⅠA、ⅢA、ⅦA族→1个未成对电子，第ⅣA、ⅥA族→2
个未成对电子，第ⅤA族→3个未成对电子（主族元素原子中
未成对电子数最多），第ⅡA族、0族→不含未成对电子。
②1～36号元素基态原子中，含未成对电子数最多的为Cr（价
层电子排布为3d54s1），共有6个未成对电子。
【迁移应用】
1. （2024·驻马店高二检测）下列微粒中，未成对电子数最多的是
（　　）
A. O：1s22s22p4
B. P：1s22s22p63s23p3
C. Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
D. Mn：1s22s22p63s23p63d54s2
解析：　O原子未成对电子数为2；P原子未成对电子数为3；Fe原
子未成对电子数为4；Mn原子未成对电子数为5，未成对电子数最
多的是Mn，选D。
2. 按要求填空。
（1）下列基态粒子的电子排布中未成对电子数最多的是 （填字
母）。
a.N3－　　b.Fe3＋　　 c .Cu　　d.Cr　　e.C
解析：N3－、Fe3＋、Cu、Cr、C的价层电子排布分别为2s22p6、3d5、3d104s1、3d54s1、2s22p2，未成对电子数分别为0个、5个、1个、6个、2个，基态Cr原子的未成对电子数最多。
d　
（2）与铜同周期的所有元素的基态原子中，未成对电子数与铜原
子相同的元素有 种。
解析：铜元素基态原子的价层电子排布为 3d104s1，有1个未成对电子，Cu位于第四周期，第四周期元素中基态原子未成对电子数为1的原子的价层电子排布为4s1、3d14s2、3d104s1、4s24p1、4s24p5，故除Cu外还有4种。
4　
（3）基态砷原子的价层电子排布是 ，其原子核外有 个能
层， 个能级，其原子轨道达到全充满状态的个数是 ，
同周期的元素基态原子与基态砷原子未成对电子数相同的元
素还有 种。
4s24p3　
4　
8　
15　
2　
解析：砷的原子序数为33，基态砷原子的电子排布为
1s22s22p63s23p63d104s24p3，价层电子排布为4s24p3，共有4个
能层8个能级，有15个原子轨道达到全充满稳定状态。基态砷
原子核外有3个未成对电子，第四周期元素基态原子中未成对
电子数为3的价层电子排布为3d34s2、3d74s2、4s24p3，除砷
外，还有2种元素。
（4）短周期元素中，原子处于基态时具有1个未成对电子的元素共
有 种。
解析：短周期元素中，原子处于基态时具有1个未成对电子，其价层电子排布应为 n s1、 n s2 n p1、 n s2 n p5。在1到18号元素中，有H（1s1）、Li（1s22s1）、B（1s22s22p1）、F（1s22s22p5）、
Na（1s22s22p63s1）、Al（1s22s22p63s23p1）、
Cl（1s22s22p63s23p5）这7种元素。
7　
3
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
1. （2024·冀州高二检测）下列有关原子轨道和电子云的说法正确的
是（　　）
A. s轨道呈球形，随能层序数的增加，s轨道数也增加
B. p轨道呈哑铃形，p轨道电子绕核做“∞”形运动
C. 电子云是笼罩在原子核外的云雾
D. 电子云图中小点的疏密程度表示电子在原子核外空间出现概率的
大小
解析：　任何能层的s能级都只有1个原子轨道，与能层序数的大
小无关，A错误；电子在p轨道上绕核高速运动，不是做“∞”形
运动，B错误；电子云不是笼罩在原子核外的云雾，是表示电子出
现的概率，小点的疏密表示电子在核外空间出现的概率大小，C错
误，D正确。
2. 下列说法错误的是（　　）
A. n s电子的能量不一定高于（ n －1）p电子的能量
C. 21Sc的电子排布式1s22s22p63s23p63d3违反了构造原理
D. 22Ti的电子排布式1s22s22p63s23p10违反了泡利原理
解析： n s电子的能量一定高于（ n －1）p电子的能量，A错误。
3. （2024·雅安高二检测）下列氮原子的轨道表示式中，能量由低到
高的顺序是（　　）
A. ①③②④ B. ①③④②
C. ④③②① D. ②④③①
解析：　各能级轨道中电子能量：1s＜2s＜2p，能量较高的轨道
中电子越多，该微粒能量越高，所以2p轨道上电子越多、1s轨道上
电子越少，该微粒能量越高，根据图知能量由低到高的顺序是①＜
③＜②＜④，选A。
4. （2024·保定高二检测）如图是s轨道和p轨道的原子轨道图，试回
答下列问题：
（1）s电子的原子轨道呈 形，每个s轨道有 个原子轨道；p电
子的原子轨道呈 形，每个p轨道有 个原子轨道。
解析：根据图中信息得到s电子的原子轨道呈球形，每个s轨道有1个原子轨道；p电子的原子轨道呈哑铃形，每个p轨道有3个原子轨道。
球　
1　
哑铃　
3　
（2）元素X的原子最外层电子排布式为 n s nn p n＋1，原子中能量最
高的是 电子，其电子云在空间有 个伸展方向；元素X
的名称是 ，它的氢化物的化学式是 。若元素X的原
子最外层电子排布式为 n s n－1 n p n＋1，那么X的元素符号应
为 ，原子的轨道表示式
为 。
2p　
3　
氮　
NH3　
S　
解析：元素X的原子最外层电子排布式为 n s nn p n＋1，则
n ＝2，因此原子中能量最高的是2p电子，其电子云在空间有
3个伸展方向；该元素原子核外有7个电子，因此元素X的名
称是氮，它的氢化物的化学式是NH3。若元素X的原子最外层
电子排布式为 n s n－1 n p n＋1，则 n ＝3，该元素原子核外有16个
电子，那么X的元素符号应为S，原子的核外电子排布式为
1s22s22p63s23p4，其原子的轨道表示式
为 。
5. 已知A原子中只含1个电子；B原子的3p轨道上得到1个电子后不能
容纳外来电子；C原子的2p轨道上有1个电子的自旋状态与其他电
子的自旋状态相反；D原子的第三能层上有8个电子，第四能层上
只有1个电子；E原子的最外层电子排布为3s23p6。
（1）按要求填空：
①B原子的结构示意图： ；
②C原子的轨道表示式： ；
③D原子的核外电子排布式：
；
④B离子的电子式： 。
解析：由题意知，A原子中只有1个电子，A为H；B原子的3p轨道上有5个电子，则B为Cl；C原子的2p轨道上有4个电子，则C为O；D原子的价层电子排布为4s1，则D为K；由E原子的最外层电子排布可知E为Ar。根据以上分析可写出题目要求的表示式或示意图。
1s22s22p63s23p64s1（或
[Ar]4s1）　
[︰ ︰]－　
（2）写出由A、B、C、D中的三种元素组成的化合物的化学
式：
（至少写出5种）。
解析：由H、Cl、O、K中的三种元素组成的化合物可以是酸，如HClO、HClO2、HClO3、HClO4；也可以是碱，如KOH；还可以是盐，如KClO、KClO2、KClO3、KClO4。
KOH、KClO、KClO3、HClO、HClO3（其他合理答案
也可）　
（3）写出由上述元素组成的物质制得A的单质的化学方程
式：
（至少写出2个）。
解析：的单质为H2，可以用电解水、电解KOH溶液或
K和水反应等方法来制取。
2H2O　 2H2↑＋O2↑、2K＋2H2O 2KOH＋H2↑
（其他合理答案也可）　
（4）写出E的元素符号： 。要证明太阳中含有E元素，可采用
的方法是 。
解析：对太阳光进行光谱分析，可确定太阳中所含元素的种类。
Ar　
对太阳光进行光谱分析
学科素养·稳提升
4
内化知识 知能升华
1. （2024·沈阳高二检测）化学学科核心素养中提出了宏观辨识与微
观探析，要求能从不同层次认识物质的多样性，能从微粒水平认识
物质的组成、结构等。下列叙述的化学用语或图示表达正确的是
（　　）
A. Fe2＋的结构示意图：
B. 镁原子最外层电子云图：
C. HClO的结构式：H—Cl—O
D. Cu原子价层电子排布图：
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解析：　Fe2＋的核外电子数为24，核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d6，原子结构示意图为 ，A错误；镁原子最
外层电子位于3s轨道，电子云图为球形（ ），B错误；HClO
是共价化合物，结构式为H—O—Cl，C错误；Cu原子核外电子数
为29，根据能量最低原理，核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s1，价层电子排布图为 D
正确。
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2. （2024·南宁高二检测）下列说法或有关化学用语的表达错误的是
（　　）
A. s轨道的电子云轮廓图呈球形，p轨道的电子云轮廓图呈哑铃形
B. 24Cr原子的价层电子排布：3d54s1
C. 电子排布式（23V）1s22s22p63s23p63d5违反了洪特规则
D. 违反了泡利原理
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解析：　Cr原子核外有24个电子，根据构造原理书写，基态Cr原
子的价层电子排布：3d54s1，B正确；电子排布式（23V）
1s22s22p63s23p63d5违反了构造原理，C错误； 中1s
轨道和2s轨道中容纳自旋相同的电子，违反了泡利原理，D正确。
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3. 下列关于硅原子核外电子的描述错误的是（　　）
A. 有5种运动状态不同的电子
B. 有4种空间伸展方向
C. 有5种能量不同电子
D. 占据了8个轨道
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解析：　硅为14号元素，则核外有14种运动状态不同的电子，A
错误；硅为14号元素，电子排布式为1s22s22p63s23p2，共2种轨道，
s轨道为球形，只有1种伸展方向，p轨道有3种伸展方向，则有4种
不同的伸展方向，B正确；硅为14号元素，电子排布式为
1s22s22p63s23p2，所以有5种能量不同的电子，C正确；硅原子核外
电子排布在3个电子层，电子排布式为1s22s22p63s23p2，共2种轨
道，核外电子分布在s、p共1＋1＋3＋1＋2＝8个不同的轨道中，D
正确。
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4. （2023·运城高二检测）下列有关原子轨道的说法正确的是（　　）
A. 在K能层中，有自旋相反的两条轨道
B. N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，共16个轨道，可容纳32种运
动状态不同的电子
C. 基态原子电子能量的高低顺序为 E （1s）＜ E （2s）＜ E （2p x ）＜
E （2p y ）＜ E （2p z ）
D. 3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上有两个未成对电子的
原子对应为同一元素
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解析：　K能层只有1个s能级，有1条轨道，A错误；N能层中有
4s、4p、4d、4f四个能级，共16个轨道，每个轨道最多容纳2个电
子，所以可容纳32种运动状态不同的电子，B正确；2p x 、2p y 、2p z
轨道是3个不同的原子轨道，空间伸展方向不同，3个轨道上的电子
的运动状态不同，但同一能级上的原子轨道具有相同的能量，所以
基态原子电子能量的高低顺序为 E （1s）＜ E （2s）＜ E （2p x ）＝
E （2p y ）＝ E （2p z ），C错误；3p能级上只有一个空轨道的原子
是Si，3p能级上有两个未成对电子的原子是Si或S，D错误。
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5. 玻尔理论、量子力学理论都是对核外电子运动的描述方法，根据对
它们的理解，下列叙述中正确的是（　　）
A. 因为s轨道的形状是球形的，所以s电子做的是圆周运动
B. 3p x 、3p y 、3p z 的轨道相互垂直，能量不同
C. 钒原子核外有4种形状的原子轨道
D. 从空间角度看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道
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解析：　A项，s轨道是球形的，描述的是电子云轮廓图，表示电
子在单位体积内出现概率的大小，错误；B项，p能级有三个原子
轨道，同一能层上的p轨道相互垂直，3p x 、3p y 、3p z 能量相同，它
们的差异是延伸方向不同，错误；C项，23号钒原子核外电子排布
式为1s22s22p63s23p63d34s2，有s、p、d三种能级，对应的原子轨道
形状有3种，错误。
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6. 下列各项叙述错误的是（　　）
A. 若硫原子核外电子排布图为 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
了构造原理
C. 铍原子的核外电子排布图为 符合洪特规则和泡利原理
D. 原子的电子排布式由1s22s22p33s1→1s22s22p4能释放特定能量产生发
射光谱
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解析：　根据洪特规则，填入简并轨道的电子总是先单独分占且
自旋平行，该排布图违反了洪特规则，A错误；根据构造原理，最
后两个能级的电子应先填入4s轨道再填入3d轨道，该排布式违反了
构造原理，B正确；铍元素原子序数为4，1s、2s能级均只有一个原
子轨道，该排布图符合洪特规则与泡利原理，C正确；该变化表示
电子从较高能量的激发态跃迁到基态，释放出能量，故会产生发射
光谱，D正确。
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7. （2024·保定高二检测）下列有关电子排布式或电子排布图的结论
错误的是（　　）
选项 电子排布式或电子排布图 结论
A 违背洪特规则
B 1s22s22p63s23p63d54s1 书写正确
C 违背泡利原理
D 1s22s22p43s23p63d2 书写正确
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解析：　基态原子中，填入简并轨道的电子总是优先单独分占，
且自旋平行，所以2p能级上电子排布违背了洪特规则，A不符合题
意；轨道处于全空、全充满、半充满时能量低，较稳定，故24号Cr
元素的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，符合构造原理和洪特规
则特例，B不符合题意；当电子排布在同一轨道时，每个轨道最多
只能容纳2个电子，且自旋方向相反，原子核外电子在能量相同的
各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道且自旋状态相
同，该排布图违背了泡利原理，C不符合题意；
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原子核外电子先占有能量较低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，
3s能级的能量高于2p能级，应先填充2p能级，3d能级的能量高于4s能
级，应先填充4s能级，再填充3d能级，正确的电子排布式应为
1s22s22p63s23p64s2，D符合题意。
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8. 已知锰元素的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的基态锰原子的
轨道表示式，其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是
（　　）
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解析：　A项，根据构造原理可知， E （3d）＞ E （4s），且选
项中3d能级的电子排布不符合洪特规则，错误；B项，根据构造原
理可知， E （3d）＞ E （4s），且选项中1s、2s、3s、4s能级的电
子排布不符合泡利原理，错误；C项，3d能级的电子排布不符合洪
特规则，错误。
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9. （2024·太原高二检测）元素周期表前四周期A、B、C、D、E五种
元素，A元素的原子最外层电子排布式为 n s1；B元素的原子价层电
子排布式为 n s2 n p2；C元素位于第二周期且原子中p能级与s能级电
子总数相等；D元素原子的M能层的p能级中有3个未成对电子；E
元素的原子有5个未成对电子。
（1）写出元素名称：C 、D 、E 。
氧　
磷　
锰　
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解析：元素周期表前四周期A、B、C、D、E五种元素，A元素的原子最外层电子排布式为 n s1，则A位于第ⅠA族；B元素的原子价层电子排布式为 n s2 n p2，则B位于第ⅣA族；C元素位于第二周期且原子中p能级与s能级电子总数相等，则其价层电子排布式为2s22p4，其为O元素；D元素原子的M能层的p能级中有3个未成对电子，则其价层电子排布式为3s23p3，其为P元素；E元素的原子有5个未成对电子，则其价层电子排布式为3d54s2，其为Mn元素。（1）由分析可知，C为氧，D为磷，E为锰。
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（2）C元素基态原子的轨道表示式为 。
解析：为氧元素，基态原子的
轨道表示式为 。
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（3）若A元素的原子最外层电子排布式为2s1，B元素的原子价层
电子排布式为3s23p2， A、B、C、D四种元素的非金属性由大
到小的顺序是 （用元素符号表示）。
O＞P＞Si＞Li　
解析：若A元素的原子最外层电子排布式为2s1，则其为Li，B元素的原子价层电子排布式为3s23p2，则其为Si，A、B、C、D四种元素的非金属性由大到小的顺序是O＞P＞Si＞Li。
（4）E元素原子的价层电子排布式是 ，其最高价氧化物的
化学式是 。
解析：E为Mn元素，原子的价层电子排布式是3d54s2，其最高价氧化物的化学式是Mn2O7。
3d54s2　
Mn2O7　
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10. （2024·张掖高二检测）下列判断正确的是（　　）
A. Li原子的核外电子排布式写成1s3违背了能量最低原理
B. 一个电子从3p能级跃迁到3s能级，产生的原子光谱为发射光谱
C. 处于基态的氧原子电子排布图表示成 违背了泡利原理
D. 某种基态原子中可能存在运动状态完全相同的电子
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解析：　1s轨道上只有1个轨道，最多只能容纳2个电子，Li原子
的核外电子排布式写成1s3违背了泡利不相容原理，A不正确；一
个电子从3p能级跃迁到3s能级，也就是从高能级转移到低能级
时，将多余的能量以光的形式释放出来，产生的原子光谱为发射
光谱，B正确；处于基态的氧原子的电子排布图
中，2p y 轨道和2p z 轨道上电子的自旋方向相反，违背了洪特规
则，C不正确；同一原子中电子的运动状态各不相同，所以某种
基态原子中不可能存在运动状态完全相同的电子，D不正确。
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11. 原子核外运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用
＋0.5表示，与之相反的用－0.5表示，±0.5 即称为电子的自旋
磁量子数。对于基态Ti原子，其价层电子自旋磁量子数的代数和
为（　　）
A. －1 B. ＋1
C. 0 D. －1或＋1
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解析：　基态钛原子的价层电子排布式为3d24s2，3d轨道的2
个电子自旋方向相同，4s轨道的2个电子自旋方向相反，则其
价层电子自旋磁量子数的代数和为2× ＝＋1或2×
＝－1，选D。
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12. 已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素基态原子
的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素基态原子的2p轨道上有2个
未成对电子。X与Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成－1价离
子，下列说法不正确的是（　　）
A. X元素基态原子的核外电子排布式为[Ar]4s24p3
B. X元素的价层电子排布图为
C. Y元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p4
D. Z元素是非金属元素
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解析：　X元素基态原子的4p轨道上有3个未成对电子，所以X
是砷，Y元素基态原子的2p轨道上有2个未成对电子，所以Y是碳
或氧，X与Y可形成化合物X2Y3，所以Y是氧，X、Y和Z三种元素
的原子序数之和等于42，所以Z是氢。X元素基态原子的核外电子
排布式为[Ar]3d104s24p3，A不正确；X元素是33号元素As，价层
电子排布式为4s24p3，价层电子排布图为 B正确；Y元
素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p4，C正确；H元素为非金
属元素，D正确。
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13. （2024·武汉高二检测）A、B、C、D、E、F均为36号以前的元
素。请完成下列空白：
（1）A元素基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电
子，其元素符号为 。
解析：根据题干A元素基态原子的最外层有2个未成对
电子，次外层有2个电子，则A为碳或氧，故为C或O。
C或O　
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（2）B元素的原子最外层电子排布式为 n s nn p n＋1，其元素符号
为 。
解析：由题意可知，B元素存在 n p能级，则 n s能级含
有的电子数 n 为2，故B元素的原子最外层电子排布式为
2s22p3，B为氮元素，故为N。
N　
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（3）C元素基态的正三价离子的3d轨道为半充满（即有5个电
子），其元素符号为 ，其基态原子的电子排布式
为 。
解析：根据题意，C元素基态的正三价离子的3d轨道为半充满，则C为铁元素；由能量最低原理，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。
Fe　
1s22s22p63s23p63d64s2　
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（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 ，其基态原子的价层电
子的轨道表示式为 。
Cu　
解析：根据题意，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，则D为铜，其基态原
子的价层电子的轨道表示式为 。
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（5）E、F元素的基态原子都只有一个未成对电子；它们相互作用形成的离子的电子层结构相同，并且最高能级的电子对数等于其最高能层的电子层数。E、F的元素符号分别为 。
解析：根据题意，E、F元素的基态原子都只有一个未成对电子；且它们相互作用形成的离子的电子层结构相同，最高能级的电子对数等于其最高能层的电子层数，为3，最外层电子排布式为3s23p6，则E、F分别为钾、氯，其元素符号分别为K、Cl。
K、Cl
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14. 现有4种元素，其中A、B、C为短周期主族元素，D为第四周期元
素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答下列
问题：
A元素形成的物质种类繁多，其形成的一种固体单质工业上常用作切
割工具
B元素原子的核外p电子数比s电子数少1
C元素基态原子p轨道有两个未成对电子，其单质为气体
D的电子排布式为[Ar]3d64s2
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（1）某同学根据上述信息，推断A基态原子的核外电子排布图
为 该同学所画的电子排布图违背了 。
（2）D基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有 个伸展
方向。
洪特规则
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（3）B的电子排布式为 ，C的价层电子轨道表示式
为 ，D3＋的价层电子排布图为 。
1s22s22p3　
解析： A 、B、C为短周期主族元素，D为第四周期元素，它
们的原子序数依次增大，A元素形成的物质种类繁多，其形
成的一种固体单质工业上常用作切割工具，则A为C元素；
B元素原子的核外p电子数比s电子数少1，则B为N元素；C
元素基态原子p轨道有两个未成对电子，其单质为气体，则
C为O元素；D电子排布式为[Ar]3d64s2，则D为Fe元素。
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