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第2课时　电子云与原子轨道
泡利原理、洪特规则、能量最低原理
1. 认识核外电子的运动特点。知道电子的运动状态(空间分布及能量)可通过原子轨道和电子云模型来描述。
2. 能结合泡利原理、洪特规则和能量最低原理书写1～36号元素基态原子的电子排布的轨道表示式，并说明含义。
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1) (2023·北京卷)基态24Cr原子的价层电子轨道表示式为 (　　)
(2) (2023·北京卷)2pz电子云轮廓图为(　　)
(3) (2023·海南卷)基态Cu原子核外电子排布符合构造原理(　　)
(4) (2023·浙江卷1月)碳的基态原子轨道表示式：(　　)
(5)(2024·山东卷)激发态H原子的轨道表示式：(　　)
(6) (2024·湖北卷)泡利原理认为1个原子轨道内最多只能容纳2个自旋相反的电子(　　)
(7) (2024·重庆卷)基态时，Mg原子和Mn原子的单电子数相等(　　)
(8) (2024·甘肃卷)Ca2＋和Cl－的最外层电子排布图均为(　　)
电子云与原子轨道
1. 电子云
(1) 定义：电子云是处于一定空间运动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：用单位体积内小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现概率的大小，小黑点越密，表示概率密度越大。
注意： 电子云表示电子在核外单位体积内出现概率的大小，而非表示核外电子多少。电子云图中小黑点代表电子在核外空间区域出现的机会，小黑点的密度大小表示电子出现概率的大小。
(3) 形状
电子云形状
2. 原子轨道
(1) 定义：电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。原子轨道就是空间伸展方向。各能级所含原子轨道数目如下：
能级 s p d f
原子轨道数目 1 3 5 7
(2) 原子轨道形状
原子轨道 轨道形状 备注
s 球形 能层序数越大，s轨道的半径越大
p 哑铃形 每个p能级有3个轨道，它们互相垂直，分别称为px、py、pz
(3) 能量关系
①同一能层上，原子轨道能量：ns②不同能层上，形状相同的原子轨道能量：1s<2s<3s<4s。
③同一能层上，形状相同但伸展方向不同的原子轨道能量：npx＝npy＝npz。
泡利原理、洪特规则、能量最低原理
1. 泡利原理
在一个原子轨道里，最多只能容纳 2 个电子，而且自旋相反，常用上下箭头(↑和↓)表示。如2s轨道上的电子排布图为，不能表示为或。
2. 洪特规则
(1) 定义：基态原子中，填入简并轨道(即能量相同的原子轨道)的电子总是先单独分占，且自旋平行，称为洪特规则。如2p3的电子排布图为，不能表示为或。
(2) 特例：当原子轨道上的电子排布处于全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)、全空(p0、d0、f0)时，具有较低的能量和较大的稳定性。如24Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1，而不是[Ar]3d44s2；29Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1，而不是[Ar]3d94s2。
3. 能量最低原理
基态原子中，电子尽可能占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低，这就是能量最低原理。
注意：原子核外电子的运动状态由核外电子数决定。原子核外电子的空间运动状态指的是轨道数。原子中不存在运动状态完全相同的电子，如基态Na原子核外电子的运动状态有11种，核外电子的空间运动状态有6种。
轨道表示式
1. 轨道表示式(又称电子排布图)是表述电子排布的一种图式，如基态氧原子轨道表示式为。
2. 轨道表示式中方框(或圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道的方框相连，箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子(或未成对电子)。
3. 通常应在方框(或圆圈)下方或上方标记能级符号。
类型1　电子云与原子轨道
　下列说法正确的是(　　)
A. 原子轨道是指原子运行的轨道
B. 电子云中的一个小黑点代表一个电子
C. s电子的电子云轮廓图呈纺锤形，p电子的电子云轮廓图呈哑铃形
D. 电子云密度大的地方，说明电子在该空间单位时间内出现的机会多
类型2　泡利原理、洪特规则、能量最低原理
　(2024·惠州八中)下列括号中对某些基态原子或离子的核外电子排布的评价正确的是(　　)
A. 硫原子的3p电子排布图：(错误，违背洪特规则)
B. Fe2＋的价层电子排布图：(正确，失去能量较低的3d电子)
C. 碳原子的电子排布式：1s22s12p3(正确，半充满较稳定)
D. 钪原子电子排布式：1s22s22p63s23p63d14s2(正确，符合能量最低原理)
类型3　泡利原理、洪特规则、能量最低原理综合应用
　 (1) 基态Fe原子价层电子排布式为________，价层电子排布图为____________，其未成对电子数是________。
(2) 基态铁原子的s能级上的电子数是其未成对电子数的________倍。
(3) 基态Fe2＋与Fe3＋中未成对的电子数之比为________。
(4) 基态铁原子核外有________种不同运动状态的电子；有________种不同空间运动状态的电子。
(5) 基态Fe3＋较基态Fe2＋稳定的原因是________________________________________________。
1. 下列叙述正确的是(　　)
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的差异之处在于三者中电子(基态)的能量不同
C. 钒原子核外有4种形状的原子轨道
D. 原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的
2. 实验室利用反应2KMnO4＋16HCl===2MnCl2＋2KCl＋8H2O＋5Cl2↑制备氯气。下列说法正确的是(　　)
A. 基态K原子核外电子占据的最高能级原子轨道为
B. Mn2＋的简化电子排布式为[Ar]3d34s2
C. H2O与D2O互为同素异形体
D. 化合物KCl的电子式为
3. 下列有关电子排布式、原子结构示意图以及电子排布图正确的是(　　)
A. 基态Cr原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2
B. 基态As原子的价层电子排布图为
C. Fe原子结构示意图为
D. 基态Mn2＋的价层电子排布图为
4. 根据原子核外电子排布规则，回答下列问题：
(1) 写出基态Se原子的简化核外电子排布式：________。
(2) 基态N原子的电子排布式为________。基态N原子中，核外电子占据的最高能层的符号是L，占据该能层电子的原子轨道形状为________。
(3) 若将基态Si的电子排布式写成1s22s22p63s23p14s1，则它违背了________。
(4) 写出3p轨道上有2个未成对电子的元素的符号：________。
(5) 某基态原子的3d能级中有一个电子，该原子为________(写元素符号)。
配套新练案
第2课时　电子云与原子轨道
泡利原理、洪特规则、能量最低原理
1. 下列各能级中，轨道数为1的是(　　)
A. s B. p
C. d D. f
2. (2024·梅州大埔虎山中学)基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号和占据该能层电子的电子云轮廓图形状分别为(　　)
A. M　球形 B. N　球形
C. M　哑铃型 D. N　哑铃型
3. 下列关于基态多电子原子叙述不正确的是(　　)
A. 第二能层的符号为L，有2s、2p共2个能级
B. p能级电子云有3种不同的空间伸展方向
C. 2p、3p、4p能级的轨道数依次增多
D. d能级上有5个原子轨道，最多可容纳10个电子
4. 人们常燃放烟花来增添节日的气氛，一般烟花用黑火药作起爆药剂，黑火药的组成成分为硝酸钾、木炭、硫黄。烟花颜色是各种盐的焰色，如黄色是钠盐的焰色，红色是锶盐的焰色等。下列说法错误的是(　　)
A. S原子的最高能层有6个电子
B. 烟花秀利用了原子核外电子跃迁释放能量的原理
C. Na原子由1s22s22p63s1→1s22s22p53s2，形成发射光谱
D. 基态38Sr原子中电子占据的最高能级的原子轨道形状是球形
5. (2024·珠海一中)下列基态原子的价层电子轨道表示式正确的是(　　)
A. N　
B. Si　
C. K　
D. Cr　
6. 下列化学用语表述正确的是(　　)
A. CO2的空间结构模型：
B. 基态Se的价层电子排布式：3d104s24p4
C. 基态铍原子最外层电子的电子云图为
D. 某元素基态原子的电子轨道表示式若写为，则违背了泡利原理
7. (2024·佛山三水华侨中学)下列基态原子的外围电子排布式正确的是(　　)
A. 3d54s1 B. 3d44s2
C. 3d94s2 D. 3d13p6
8. (2024·江门期末)下列说法不正确的是(　　)
A. P原子的最高能层有3个电子
B. 基态C原子价层电子轨道表示式：
C. 基态Na原子的电子排布式为1s22s22p63s1
D. 金属的焰色试验利用了原子核外电子跃迁释放能量的原理
9. (1) 硅原子核外电子共有________种形状不同的电子云。
(2) 基态Zn原子核外占据最高能层电子的电子云轮廓图形状为________。
(3) 基态Ca原子价层电子由4s2状态变化为4s14p1状态所得原子光谱为________(填“发射”或“吸收”)光谱。
(4) (2024·广州天河区期末)基态钛原子的价层电子轨道表示式为__________________。
(5) 写出钒原子价层电子轨道表示式：________。
(6) 基态铬原子的简化电子排布式为________。基态Cr3＋的3d电子轨道表示式为________。
(7) 基态Ga原子的价层电子轨道表示式为________________。
(8) Co的基态原子中未成对电子数为________个。
10. (2024·广东部分学校期末)乙二醇(HOCH2CH2OH)可用于生产汽车的防冻液。下列说法正确的是(　　)
A. 乙二醇中既含有非极性共价键，又含有极性共价键
B. —OH的电子式为
C. 基态碳原子核外有5种不同运动状态的电子
D. 基态氧原子核外电子的轨道表示式：
11. 下列变化需要吸收能量的是(　　)
A. 2O(g)→O2(g)
B. 1s22s12p4→1s22s22p3
C. 3p3p3p→3p3p3p
D. 1s22s22p63s2→1s22s22p63s13p1
12. 某元素基态原子价层电子排布式为3d24s2，下列说法正确的是(　　)
A. 该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有4个未成对电子
B. 该元素基态原子核外有4个能层被电子占据
C. 该元素原子的M层共有8个电子
D. 该元素原子的最外层共有4个电子
13. 某核素核外共有7个不同运动状态的电子，下列说法不正确的是(　　)
A. 该原子中所有的电子占有3个能级，5个轨道
B. 若将该原子的电子排布式写成1s22s22p2p，它违背了泡利原理
C. 该元素最高价氧化物的水化物可与其最低价氢化物反应
D. 基态原子中能量最高的电子的电子云形状为哑铃形
14. 下列各组原子中，化学性质一定相似的是(　　)
A. 最外层只有1个电子的X原子、Y原子
B. M能层仅有2个电子的X原子与N能层仅有2个电子的Y原子
C. 2p能级只有1个空轨道的X原子与3p能级只有1个空轨道的Y原子
D. 2p轨道中只有1个未成对电子的X原子与3p轨道中只有1个未成对电子的Y原子
15. 下列四种元素中，其单质还原性最强的是(　　)
A. 基态原子最外层电子排布式为2s22p5的元素
B. 基态原子最外层电子排布式为3s1的元素
C. 原子核外电子数最少的元素
D. 第二周期中基态原子含有未成对电子最多的元素
16. X、Y、Z、W是原子序数依次增大的4种短周期元素，X元素原子的价层电子排布式是 nsn np2n；Y最外层只有一种自旋方向的电子；X与Z同主族，W－与某稀有气体具有相同的电子层结构。下列说法正确的是(　　)
A. 简单离子半径：XB. 简单氢化物的热稳定性：WC. X、Y、W三种元素形成的化合物，其水溶液可能呈碱性
D. 元素X与氢元素按原子个数比1∶1形成的化合物只有氧化性
17. (1) 基态原子的N能层有1个未成对电子，M能层未成对电子数最多的元素是________(填元素符号)，其价层电子排布式为________。
(2) 最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是________(填元素符号)，其核外电子轨道表示式为________________。
(3) Cu原子的结构示意图为________________。
18. (1) (2024·深圳中学)基态Li原子核外电子有________种不同的运动状态，占据最高能级电子的电子云轮廓图形状为________。
(2) 基态硼原子的电子排布式为______________________________________________________，这些电子有________种不同的能量。与B元素在同一周期，其原子的最外层有2个未成对电子的元素是________(写元素符号)。
(3) (2024·珠海斗门一中)基态S原子核外电子中成对电子数和未成对电子数之比为 ________。
(4) 同周期元素的基态原子最外层电子数与Cr相同的元素有________(写元素符号)。
(5) (2024·肇庆一中)基态Ni原子d轨道中成对电子与单电子的个数比为________。
(6) (2024·高州期中)基态Ni2＋的价层电子的轨道表示式为____________________________，若该离子核外电子空间运动状态有15种，则该离子处于_____________________(填“基”或“激发”)态。
(7) (2024·广州十六中)在第四周期中，未成对电子数最多的元素是________(填元素符号)，其价层电子轨道表示式为______________________________________。
(8) Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm的价层电子排布式4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为________。
(9) (2024·普宁勤建学校)下列氧原子核外电子轨道表示式表示的状态中，能量最高的是________(填字母，下同)，能量最低的是________。
A.
B.
C.
D.
(10) (2024·广州三中)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用＋表示，与之相反的用－表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态的磷原子，其价层电子自旋磁量子数的代数和为________。
19. (2023·茂名高州中学)一种新型漂白剂(见下图)可用于漂白羊毛等，其中W、Y、Z为不同周期不同主族的短周期元素，Y的最外层p能级上只有一个单电子，X是地壳中含量最多的元素。W、Y、Z的最外层电子数之和等于X的最外层电子数，W、X对应的简单离子核外电子排布相同。下列叙述不正确的是(　　)
A. Z原子中只有1个电子，故其核外只有1个原子轨道
B. 原子序数：W>X，对应的简单离子半径：WC. 基态Y原子中有3种能量不同的电子，这些电子的运动状态共5种
D. 元素M是与Y同主族的短周期元素，则金属性W>M
20. (2024·茂名电白区期末)下列表格是元素周期表的一部分，请按要求填空。
(1) ①⑤⑦的原子半径由大到小的顺序为________(用元素符号表示)。
(2) 写出由元素①和⑥形成的化合物的电子式：________。
(3) 元素 基态原子的电子排布式为________。
(4) 写出元素⑥和⑧的最高价氧化物的水化物发生反应的化学方程式：___________________________ ________________________________________________________________________________________。
(5) 元素②基态原子的核外电子占据的能量最高的原子轨道的形状为________，该基态原子的价层电子轨道表示式为______________。
第2课时　电子云与原子轨道
泡利原理、洪特规则、能量最低原理
基础辨析
(1) ×　(2) √　(3) ×　(4) ×　(5) ×　(6) √　(7) ×　(8) √
分类举题
例1　D　【解析】原子轨道是对核外电子运动状态的描述，不是原子运行的轨道，A错误；电子云中小黑点代表的是电子在此处出现的概率，B错误；s电子的电子云轮廓图是球形，p电子的电子云轮廓图为哑铃形，C错误；电子云密度大的地方，说明电子在该空间单位时间内出现的机会多，D正确。
例2　D　【解析】选项电子排布图违背了泡利原理，A错误；Fe2＋价层电子排布式为3d6，价层电子排布图为，B错误；根据能量最低原理，基态碳原子电子排布式为1s22s22p2，C错误。
例3　(1) 3d64s2　　4　(2) 2　(3) 4∶5　(4) 26　15　(5) 基态Fe3＋价层电子排布式为3d5，处于半满较稳定状态
质量评价
1. D　【解析】电子云表示电子出现概率的大小，而不表示电子运动轨迹，A错误；3px、3py、3pz三者中电子(基态)的能量相同，B错误；钒是23号元素，其原子核外有s、p、d三种形状的原子轨道，C错误。
2. A　【解析】基态K原子核外电子占据的最高能级是4s，其原子轨道为球形，A正确；Mn2＋简化电子排布式为[Ar]3d5，B错误；同素异形体是同种元素组成的不同单质，H2O与D2O都是化合物，不互为同素异形体，C错误；KCl的电子式为，D错误。
3. D　【解析】根据洪特规则特例，基态Cr原子的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d54s1，A错误；根据洪特规则，As的4p轨道的3个电子应该分占不同轨道，且自旋方向相同，B错误；铁原子结构示意图为，C错误。
4. (1) [Ar]3d104s24p4　(2) 1s22s22p3　球形和哑铃形
(3) 能量最低原理　(4) Si、S　(5) Sc
配套新练案
第2课时　电子云与原子轨道
泡利原理、洪特规则、能量最低原理
1. A
2. B　【解析】基态K原子电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，核外电子占据最高能层的符号为N，占据该能层的电子云轮廓图形状为球形，B正确。
3. C　【解析】p能级轨道数都是3，C错误。
4. C　【解析】Na原子由1s22s22p63s1→1s22s22p53s2，电子从能量低的轨道跃迁到能量更高的轨道上，形成的是吸收光谱，C错误。
5. D　【解析】N原子的2p能级中，电子的自旋方向应相同，A错误；Si原子的价层电子轨道表示式为，B错误；K原子的价层电子排布式为4s1，价层电子轨道表示式为，C错误。
6. D　【解析】碳原子的半径大于氧原子的半径，正确的图示为，A错误；基态Se的价层电子排布式为4s24p4，B错误；基态Be原子电子排布式为1s22s2，最外层轨道为2s，形状为球形，C错误；泡利原理是指1个轨道最多容纳2个电子，且自旋方向相反，违背了泡利原理，D正确。
7. A
8. A　【解析】P的原子序数为15，其最高能层有5个电子，A错误。
9. (1) 2　(2) 球形　(3) 吸收　(4) 　(5) 　(6) [Ar]3d54s1
　(7) 　(8) 3
10. A　【解析】乙二醇中既含有C—C非极性键，又含有O—H、C—H、C—O极性键，A正确；—OH电子式为，B错误；碳原子核外有6个电子，每个电子的运动状态都不同，基态碳原子核外有6种不同运动状态的电子，C错误；基态O原子核外电子轨道表示式为，D错误。
11. D　【解析】原子形成化学键，放出热量，A错误；电子由2p轨道跃迁到2s轨道，放出能量，B错误；3px轨道和3py轨道能量相同，无能量变化，C错误；电子由3s轨道跃迁到能量更高的3p，吸收能量，D正确。
12. B　【解析】价层电子排布式为3d24s2的基态原子中有2个未成对电子，A错误；该元素原子核外有4个电子层被电子占据，B正确；该元素原子的M能层共有10个电子，C错误；该元素原子的最外层共有2个电子，D错误。
13. B　【解析】核外共有7个不同运动状态的电子说明该原子核外电子数为7，其基态原子电子排布式为1s22s22p3，所有的电子占有1s、2s、2p共3个能级，5个轨道，A正确；若将该原子电子排布式写成1s22s22p2p，则违背了洪特规则，B错误；N的最高价氧化物的水化物为硝酸，N的最低价氢化物为氨气，硝酸与氨气反应生成硝酸铵，C正确；基态N原子能量最高的电子处于2p能级，p电子云的形状为哑铃形，D正确。
14. C　【解析】最外层只有1个电子的原子，可能是H、碱金属原子或ⅠB族元素原子等，化学性质不一定相似，A错误；原子核外M能层上仅有2个电子的X原子为Mg，原子核外N能层上仅有2个电子的原子有很多，包含第四周期很多过渡元素，化学性质差异较大，B错误；2p能级只有1个空轨道的X原子是C,3p能级只有1个空轨道的Y原子是Si，二者化学性质相似，C正确；2p轨道中只有1个未成对电子的X原子为B或F,3p轨道中只有1个未成对电子的Y原子为Al或Cl，化学性质不一定相似，D错误。
15. B　【解析】四种元素分别为F、Na、H、N，单质还原性最强的是Na，B正确。
16. C　【解析】X、Y、Z、W依次为O、Na、S、Cl。电子层数越多，离子半径越大，电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，离子半径：Cl－＞O2－＞Na＋，A错误；元素非金属性越强，气态氢化物越稳定，非金属性：Cl＞S，简单氢化物的热稳定性：HCl＞H2S，B错误；NaClO溶液呈碱性，C正确；H2O2既有氧化性又有还原性，D错误。
17. (1) Cr　3d54s1　(2) O　　(3)
18. (1) 3　球形　(2) 1s22s22p1　3　C、O　(3) 7∶1
(4) K、Cu　(5) 3∶1　(6) 　激发
(7) Cr　　(8) 4s　4f5　(9) D　A
(10) ＋或－
【解析】(9) A是基态O原子，能量最低；B中2pz轨道上2个电子的自旋方向相同，电子间排斥作用大，原子的能量稍高；C中1s轨道上的2个电子跃迁到2p轨道上，原子的能量增大；D中1s、2s轨道的电子分别跃迁到2p轨道和3s轨道上，原子的能量最高。
19. A 　【解析】W、Y、Z、X依次为Mg、B、H、O。H原子中只有1个电子，只占据核外1个原子轨道，但其他原子轨道也存在，A错误；原子序数：Mg>O，离子半径：Mg2＋Al，D正确。
20. (1) Mg>O>H　(2) Na＋[∶H]－
(3) 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
(4) NaOH＋Al(OH)3===Na[Al(OH)4]
(5) 哑铃形　(共56张PPT)
第一章
原子结构与性质
第一节　原子结构
第2课时　电子云与原子轨道　泡利原理、洪特规则、能量最低原理
学 习 目 标
1. 认识核外电子的运动特点。知道电子的运动状态(空间分布及能量)可通过原子轨道和电子云模型来描述。
2. 能结合泡利原理、洪特规则和能量最低原理书写1～36号元素基态原子的电子排布的轨道表示式，并说明含义。
基 础 辨 析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
×
√
×
×
基 础 辨 析
(6) (2024·湖北卷)泡利原理认为1个原子轨道内最多只能容纳2个自旋相反的电子(　 　)
(7) (2024·重庆卷)基态时，Mg原子和Mn原子的单电子数相等(　 　)
×
√
×
√
核心笔记
1. 电子云
(1) 定义：电子云是处于一定空间运动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：用单位体积内小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现概率的大小，小黑点越密，表示概率密度越大。
注意： 电子云表示电子在核外单位体积内出现概率的大小，而非表示核外电子多少。电子云图中小黑点代表电子在核外空间区域出现的机会，小黑点的密度大小表示电子出现概率的大小。
(3) 形状
电子云与原子轨道
1
2. 原子轨道
(1) 定义：电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。原子轨道就是空间伸展方向。各能级所含原子轨道数目如下：
能级 s p d f
原子轨道数目 1 3 5 7
(2) 原子轨道形状
原子轨道 轨道形状 备注
s 球形 能层序数越大，s轨道的半径越大
p 哑铃形 每个p能级有3个轨道，它们互相垂直，分别称为px、py、pz
(3) 能量关系
①同一能层上，原子轨道能量：ns②不同能层上，形状相同的原子轨道能量：1s<2s<3s<4s。
③同一能层上，形状相同但伸展方向不同的原子轨道能量：npx＝npy＝npz。
1. 泡利原理
泡利原理、洪特规则、能量最低原理
2
2. 洪特规则
(2) 特例：当原子轨道上的电子排布处于全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)、全空(p0、d0、f0)时，具有较低的能量和较大的稳定性。如24Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1，而不是[Ar]3d44s2；29Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1，而不是[Ar]3d94s2。
3. 能量最低原理
基态原子中，电子尽可能占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低，这就是能量最低原理。
注意：原子核外电子的运动状态由核外电子数决定。原子核外电子的空间运动状态指的是轨道数。原子中不存在运动状态完全相同的电子，如基态Na原子核外电子的运动状态有11种，核外电子的空间运动状态有6种。
2. 轨道表示式中方框(或圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道的方框相连，箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子(或未成对电子)。
3. 通常应在方框(或圆圈)下方或上方标记能级符号。
轨道表示式
3
分类举题
类型1　电子云与原子轨道　
　　下列说法正确的是(　 　)
A. 原子轨道是指原子运行的轨道
B. 电子云中的一个小黑点代表一个电子
C. s电子的电子云轮廓图呈纺锤形，p电子的电子云轮廓图呈哑铃形
D. 电子云密度大的地方，说明电子在该空间单位时间内出现的机会多
1
【解析】原子轨道是对核外电子运动状态的描述，不是原子运行的轨道，A错误；电子云中小黑点代表的是电子在此处出现的概率，B错误；s电子的电子云轮廓图是球形，p电子的电子云轮廓图为哑铃形，C错误；电子云密度大的地方，说明电子在该空间单位时间内出现的机会多，D正确。
D
类型2　泡利原理、洪特规则、能量最低原理
　　(2024·惠州八中)下列括号中对某些基态原子或离子的核外电子排布的评价正确的是(　 　)
2
C. 碳原子的电子排布式：1s22s12p3(正确，半充满较稳定)
D. 钪原子电子排布式：1s22s22p63s23p63d14s2(正确，符合能量最低原理)
D
类型3　泡利原理、洪特规则、能量最低原理综合应用
　　 (1) 基态Fe原子价层电子排布式为______，价层电子排布图为__________，其未成对电子数是___。
(2) 基态铁原子的s能级上的电子数是其未成对电子数的___倍。
(3) 基态Fe2＋与Fe3＋中未成对的电子数之比为_________。
(4) 基态铁原子核外有______种不同运动状态的电子；有______种不同空间运动状态的电子。
(5) 基态Fe3＋较基态Fe2＋稳定的原因是_________________________________ ___________________。
3
3d64s2
4
2
4∶5
26
15
基态Fe3＋价层电子排布式为3d5，处于半满较稳定状态
质量评价
1. 下列叙述正确的是(　 　)
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的差异之处在于三者中电子(基态)的能量不同
C. 钒原子核外有4种形状的原子轨道
D. 原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的
【解析】电子云表示电子出现概率的大小，而不表示电子运动轨迹，A错误；3px、3py、3pz三者中电子(基态)的能量相同，B错误；钒是23号元素，其原子核外有s、p、d三种形状的原子轨道，C错误。
D
2. 实验室利用反应2KMnO4＋16HCl===2MnCl2＋2KCl＋8H2O＋5Cl2↑制备氯气。下列说法正确的是(　 　)
B. Mn2＋的简化电子排布式为[Ar]3d34s2
C. H2O与D2O互为同素异形体
A
3. 下列有关电子排布式、原子结构示意图以及电子排布图正确的是(　 　)
A. 基态Cr原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2
D
4. 根据原子核外电子排布规则，回答下列问题：
(1) 写出基态Se原子的简化核外电子排布式：_________________。
(2) 基态N原子的电子排布式为___________。基态N原子中，核外电子占据的最高能层的符号是L，占据该能层电子的原子轨道形状为__________________。
(3) 若将基态Si的电子排布式写成1s22s22p63s23p14s1，则它违背了_______________。
(4) 写出3p轨道上有2个未成对电子的元素的符号：_________。
(5) 某基态原子的3d能级中有一个电子，该原子为______(写元素符号)。
[Ar]3d104s24p4
1s22s22p3
球形和哑铃形
能量最低原理
Si、S
Sc
配套新练案
1. 下列各能级中，轨道数为1的是(　 　)
A. s B. p
C. d D. f
A
2. (2024·梅州大埔虎山中学)基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号和占据该能层电子的电子云轮廓图形状分别为(　 　)
A. M　球形 B. N　球形
C. M　哑铃型 D. N　哑铃型
【解析】基态K原子电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，核外电子占据最高能层的符号为N，占据该能层的电子云轮廓图形状为球形，B正确。
B
3. 下列关于基态多电子原子叙述不正确的是(　 　)
A. 第二能层的符号为L，有2s、2p共2个能级
B. p能级电子云有3种不同的空间伸展方向
C. 2p、3p、4p能级的轨道数依次增多
D. d能级上有5个原子轨道，最多可容纳10个电子
【解析】p能级轨道数都是3，C错误。
C
4. 人们常燃放烟花来增添节日的气氛，一般烟花用黑火药作起爆药剂，黑火药的组成成分为硝酸钾、木炭、硫黄。烟花颜色是各种盐的焰色，如黄色是钠盐的焰色，红色是锶盐的焰色等。下列说法错误的是(　 　)
A. S原子的最高能层有6个电子
B. 烟花秀利用了原子核外电子跃迁释放能量的原理
C. Na原子由1s22s22p63s1→1s22s22p53s2，形成发射光谱
D. 基态38Sr原子中电子占据的最高能级的原子轨道形状是球形
【解析】Na原子由1s22s22p63s1→1s22s22p53s2，电子从能量低的轨道跃迁到能量更高的轨道上，形成的是吸收光谱，C错误。
C
5. (2024·珠海一中)下列基态原子的价层电子轨道表示式正确的是(　 　)
D
6. 下列化学用语表述正确的是(　 　)
D
7. (2024·佛山三水华侨中学)下列基态原子的外围电子排布式正确的是(　 　)
A. 3d54s1 B. 3d44s2
C. 3d94s2 D. 3d13p6
A
8. (2024·江门期末)下列说法不正确的是(　 　)
A. P原子的最高能层有3个电子
C. 基态Na原子的电子排布式为1s22s22p63s1
D. 金属的焰色试验利用了原子核外电子跃迁释放能量的原理
【解析】P的原子序数为15，其最高能层有5个电子，A错误。
A
9. (1) 硅原子核外电子共有___种形状不同的电子云。
(2) 基态Zn原子核外占据最高能层电子的电子云轮廓图形状为______。
(3) 基态Ca原子价层电子由4s2状态变化为4s14p1状态所得原子光谱为______(填“发射”或“吸收”)光谱。
(4) (2024·广州天河区期末)基态钛原子的价层电子轨道表示式为______________。
(5) 写出钒原子价层电子轨道表示式：___________________。
2
球形
吸收
(6) 基态铬原子的简化电子排布式为______________。基态Cr3＋的3d电子轨道
表示式为_________________。
(7) 基态Ga原子的价层电子轨道表示式为___________。
(8) Co的基态原子中未成对电子数为___个。
[Ar]3d54s1
3
10. (2024·广东部分学校期末)乙二醇(HOCH2CH2OH)可用于生产汽车的防冻液。下列说法正确的是(　 　)
A. 乙二醇中既含有非极性共价键，又含有极性共价键
A
11. 下列变化需要吸收能量的是(　 　)
A. 2O(g)→O2(g)
B. 1s22s12p4→1s22s22p3
D. 1s22s22p63s2→1s22s22p63s13p1
【解析】原子形成化学键，放出热量，A错误；电子由2p轨道跃迁到2s轨道，放出能量，B错误；3px轨道和3py轨道能量相同，无能量变化，C错误；电子由3s轨道跃迁到能量更高的3p，吸收能量，D正确。
D
12. 某元素基态原子价层电子排布式为3d24s2，下列说法正确的是(　 　)
A. 该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有4个未成对电子
B. 该元素基态原子核外有4个能层被电子占据
C. 该元素原子的M层共有8个电子
D. 该元素原子的最外层共有4个电子
【解析】价层电子排布式为3d24s2的基态原子中有2个未成对电子，A错误；该元素原子核外有4个电子层被电子占据，B正确；该元素原子的M能层共有10个电子，C错误；该元素原子的最外层共有2个电子，D错误。
B
13. 某核素核外共有7个不同运动状态的电子，下列说法不正确的是(　 　)
A. 该原子中所有的电子占有3个能级，5个轨道
C. 该元素最高价氧化物的水化物可与其最低价氢化物反应
D. 基态原子中能量最高的电子的电子云形状为哑铃形
B
14. 下列各组原子中，化学性质一定相似的是(　 　)
A. 最外层只有1个电子的X原子、Y原子
B. M能层仅有2个电子的X原子与N能层仅有2个电子的Y原子
C. 2p能级只有1个空轨道的X原子与3p能级只有1个空轨道的Y原子
D. 2p轨道中只有1个未成对电子的X原子与3p轨道中只有1个未成对电子的Y原子
C
【解析】最外层只有1个电子的原子，可能是H、碱金属原子或ⅠB族元素原子等，化学性质不一定相似，A错误；原子核外M能层上仅有2个电子的X原子为Mg，原子核外N能层上仅有2个电子的原子有很多，包含第四周期很多过渡元素，化学性质差异较大，B错误；2p能级只有1个空轨道的X原子是C,3p能级只有1个空轨道的Y原子是Si，二者化学性质相似，C正确；2p轨道中只有1个未成对电子的X原子为B或F,3p轨道中只有1个未成对电子的Y原子为Al或Cl，化学性质不一定相似，D错误。
15. 下列四种元素中，其单质还原性最强的是(　 　)
A. 基态原子最外层电子排布式为2s22p5的元素
B. 基态原子最外层电子排布式为3s1的元素
C. 原子核外电子数最少的元素
D. 第二周期中基态原子含有未成对电子最多的元素
【解析】四种元素分别为F、Na、H、N，单质还原性最强的是Na，B正确。
B
16. X、Y、Z、W是原子序数依次增大的4种短周期元素，X元素原子的价层电子排布式是nsn np2n；Y最外层只有一种自旋方向的电子；X与Z同主族，W－与某稀有气体具有相同的电子层结构。下列说法正确的是(　 　)
A. 简单离子半径：XB. 简单氢化物的热稳定性：WC. X、Y、W三种元素形成的化合物，其水溶液可能呈碱性
D. 元素X与氢元素按原子个数比1∶1形成的化合物只有氧化性
C
【解析】X、Y、Z、W依次为O、Na、S、Cl。电子层数越多，离子半径越大，电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，离子半径：Cl－＞O2－＞ Na＋，A错误；元素非金属性越强，气态氢化物越稳定，非金属性：Cl＞S，简单氢化物的热稳定性：HCl＞H2S，B错误；NaClO溶液呈碱性，C正确；H2O2既有氧化性又有还原性，D错误。
17. (1) 基态原子的N能层有1个未成对电子，M能层未成对电子数最多的元素是______(填元素符号)，其价层电子排布式为_________。
(2) 最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是___(填元素符号)，其核外电子轨
道表示式为___________________。
(3) Cu原子的结构示意图为________________。
3d54s1
Cr
O
18. (1) (2024·深圳中学)基态Li原子核外电子有___种不同的运动状态，占据最高能级电子的电子云轮廓图形状为______。
(2) 基态硼原子的电子排布式为____________，这些电子有___种不同的能量。与B元素在同一周期，其原子的最外层有2个未成对电子的元素是_________(写元素符号)。
(3) (2024·珠海斗门一中)基态S原子核外电子中成对电子数和未成对电子数之比为_________。
(4) 同周期元素的基态原子最外层电子数与Cr相同的元素有____________(写元素符号)。
3
球形
1s22s22p1
3
C、O
7∶1
K、Cu
(5) (2024·肇庆一中)基态Ni原子d轨道中成对电子与单电子的个数比为_________。
(6) (2024·高州期中)基态Ni2＋的价层电子的轨道表示式为______________，若该离子核外电子空间运动状态有15种，则该离子处于______(填“基”或“激发”)态。
(7) (2024·广州十六中)在第四周期中，未成对电子数最多的元素是______(填元
素符号)，其价层电子轨道表示式为__________________。
(8) Fe成为阳离子时首先失去______轨道电子，Sm的价层电子排布式4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为_________。
3∶1
激发
Cr
4s
4f5
(9) (2024·普宁勤建学校)下列氧原子核外电子轨道表示式表示的状态中，能量最高的是___(填字母，下同)，能量最低的是___。
D
A
【解析】(9) A是基态O原子，能量最低；B中2pz轨道上2个电子的自旋方向相同，电子间排斥作用大，原子的能量稍高；C中1s轨道上的2个电子跃迁到2p轨道上，原子的能量增大；D中1s、2s轨道的电子分别跃迁到2p轨道和3s轨道上，原子的能量最高。
19. (2023·茂名高州中学)一种新型漂白剂(见下图)可用于漂白羊毛等，其中W、Y、Z为不同周期不同主族的短周期元素，Y的最外层p能级上只有一个单电子，X是地壳中含量最多的元素。W、Y、Z的最外层电子数之和等于X的最外层电子数，W、X对应的简单离子核外电子排布相同。下列叙述不正确的是(　 　)
A. Z原子中只有1个电子，故其核外只有1个原子轨道
B. 原子序数：W>X，对应的简单离子半径：WC. 基态Y原子中有3种能量不同的电子，这些电子的运动状态共5种
D. 元素M是与Y同主族的短周期元素，则金属性W>M
A
【解析】W、Y、Z、X依次为Mg、B、H、O。H原子中只有1个电子，只占据核外1个原子轨道，但其他原子轨道也存在，A错误；原子序数：Mg>O，离子半径：Mg2＋Al，D正确。
20. (2024·茂名电白区期末)下列表格是元素周期表的一部分，请按要求填空。
①
② ③ ④ ⑤
⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩

(1) ①⑤⑦的原子半径由大到小的顺序为_____________(用元素符号表示)。
(2) 写出由元素①和⑥形成的化合物的电子式：_______________。
(3) 元素 基态原子的电子排布式为__________________________________。
Mg>O>H
Na＋[∶H]－
1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
(4) 写出元素⑥和⑧的最高价氧化物的水化物发生反应的化学方程式：________________________________。
(5) 元素②基态原子的核外电子占据的能量最高的原子轨道的形状为_______，
该基态原子的价层电子轨道表示式为____________。
NaOH＋Al(OH)3===Na[Al(OH)4]
哑铃形
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