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第12讲　原子结构　核外电子排布
复习要求　1.知道元素、核素的含义，了解原子核外电子的排布;2.了解原子核外电子排布的构造原理，认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等;3.知道1~36号元素基态原子核外电子的排布。
考点一　原子结构　核素
【知识梳理】
1.原子的构成
(1)构成原子的微粒及作用
(2)微粒之间的数量关系
①原子:质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数。
②质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
③阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带的电荷数。
④阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数。
(3)微粒符号周围数字代表的信息
小题对点过
(1)(2024·广东卷，改编)目前“北京时间”授时以铯Cs)原子钟为基准。
①该原子的质量数(A)为　　　　。
②质子数(Z)为　　　　。
③中子数(N)为　　　　。
④133 g Cs＋的电子数为　　　　　　　　。
(2)中子数为1的氦原子可表示为　　　　。
答案　(1)①133　②55　③78　④54NA或54×6.02×1023　(2He
2.元素、核素、同位素
(1)元素、核素、同位素的概念及相互关系
(2)元素、核素、同位素的理解
①同位素的特征
同一元素的各种核素的中子数不同，质子数相同，化学性质几乎完全相同，物理性质差异较大;同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分数(丰度)不变。
②同位素之间的转化，既不是物理变化也不是化学变化，是核反应。
(3)氢元素的三种核素
H:名称为氕，不含中子;
H:用字母D表示，名称为氘或重氢;
H:用字母T表示，名称为氚或超重氢。
(4)几种重要核素的用途
核素 U C H H O
用途 核燃料 用于考古断代 制氢弹 示踪原子
小题对点过
(1)下列说法错误的是　　　　。
①核聚变如HH—Hen，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化
Cl与Cl得电子能力几乎相同
③S8与S2互为同位素
HHH都属于氢元素
(2)氢元素有三种核素通常表示为H、D、T，①它们能形成　　　　种相对分子质量不同的分子。
②HD属于　　　　(填单质或化合物)。
答案　(1)①③　(2)①5　②单质
【知能通关】
(一)元素、核素、同位素概念辨析
1.(2025·北京丰台二模)我国首次制备出丰度超过99%的64Ni。64Ni经质子束流轰击可获得具有放射性的医用核素64Cu。下列说法不正确的是(　　)
A.Ni属于d区元素
B.64Ni原子核内中子数是36
C.64Ni与64Cu互为同位素
D.64Ni经质子束流轰击获得64Cu的过程不属于化学变化
答案　C
解析　A项，Ni元素价层电子排布式为3d84s2，所以Ni属于d区元素，A不符合题意;B项，原子中满足:质子数＋中子数＝质量数，64Ni的原子序数为28，64Ni原子的质量数为64，原子中满足:原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数，64Ni中中子数为64－28＝36，所以64Ni的中子数为36，B不符合题意;C项，同位素的定义是质子数相同，中子数不同的原子间互称同位素，同位素一定是同种元素，而64Ni与64Cu不是同一元素，所以不是同位素，C符合题意;D项，化学变化的最小粒子是原子，而64Ni经质子束流轰击获得64Cu是在原子核层面上发生的变化，其不属于化学变化，正确，D不符合题意。
2.科技发展与化学密切相关。下列说法错误的是(　　)
A.TiO2光催化乙苯脱氢转化为苯乙烯，两种有机物互为同分异构体
B.科研团队合成环状的C10和C14，C10和C14互为同素异形体
C.铌酸锂(LiNbO3)纳米超材料具有独特光学特性Nb的中子数为52
D.我国首次获得公斤级丰度99% 100Mo产品，100Mo与98Mo互为同位素
答案　A
解析　A.乙苯和苯乙烯的分子式不同，不互为同分异构体，A错误；B.C10和C14均为碳的单质，互为同素异形体，B正确；CNb的中子数为52，C正确；D.100Mo与98Mo质子数相同，中子数不同，互为同位素，D正确。
抓住描述对象突破“四同”判断
(1)同位素——原子，如HH；
(2)同素异形体——单质，如O2、O3；
(3)同系物——化合物，如CH3CH3、CH3CH2CH3；
(4)同分异构体——化合物，如正戊烷、新戊烷。
(二)核反应方程式中微粒的关系及应用
3.(2026·山东名校联考)我国科学家成功合成出新核素Lr－251，熔合反应为Ti＋nTl—→LrHe。下列叙述正确的是(　　)
A.Lr－251和Lr－253的物理性质完全相同
B.上述熔合反应为氧化还原反应
C.上述熔合反应中a＝203、b＝103
D.Lr－251核内中子数和质子数之差为47
答案　C
解析　铹的两种核素质子数相等，中子数不同，物理性质不完全相同，A项错误；该反应中没有元素化合价发生变化，不属于氧化还原反应，B项错误；由质子数守恒可得24＋81＝b＋2，解得b＝103，由质量数守恒可得50＋2＋a＝251＋4，解得a＝203，C项正确；Lr－251的中子数为251－103＝148，中子数与质子数之差为148－103＝45，D项错误。
4.核反应WX→YZ和QRT为研究原子结构和发现新原子做出了重要贡献。下列说法错误的是(　　)
A.c＝13b
B.X、Y、Z形成的单质分子均为非极性分子
C.Q、R为质量数相同的不同核素
D.基态 W 与Z原子核外电子的空间运动状态种类相等
答案　B
解析　由信息推知:W、X、Y、Z分别为He、N、O、H，核素R的质子数为91、质量数为234；A.根据分析可知，b＝7、c＝91，c＝13b，A项正确；B.X可以形成O2、O3两种单质分子，O3为极性分子，B项错误；C.Q、R为质量数相同、质子数不同的不同核素，C项正确；D.电子的空间运动状态数等于原子轨道数，基态He和H原子均只有1s轨道，故空间运动状态种类相等，D项正确。
核反应方程分析思路
(1)质量数守恒:各微粒左上角数字之和在核反应前后相等；
(2)电荷数守恒:各微粒左下角数字之和(正电荷数)在核反应前后相等
例:碳14的β衰变C—Ne
质量数守恒表达式:14＝14＋0；电荷数守恒表达式:6＝7－1。
考点二　原子核外电子排布
【知识梳理】
1.核外电子运动状态
(1)电子云
①概念:由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。
②电子云轮廓图的伸展方向
形状和伸展方向
s 球形对称，一种伸展方向
p 三种伸展方向
(2)核外电子运动状态
核外电子按能量不同分成能层，同一能层的电子，还被分成不同能级。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。
小题对点过
(1)填写下表，熟悉原子核外能层、能级、原子轨道之间的关系。
能层(n) 一 二 三 四
能层符号
能级符号
各能级原 子轨道数
各能层原 子轨道数
最多容纳 电子数
(2)常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向。s电子云轮廓图呈　　　　形、p电子云轮廓图呈　　　　形。p电子云有　　　　种伸展方向。
(3)预测第五电子层上原子轨道总数是　　　　，最多能容纳的电子数是　　　　。
(4)比较下列基态原子能级或原子轨道的能量高低。
①1s、2s、2p、3s、3p、3d　　　　　　　　。
②2s、2px、2py、2pz　　　　　　　　。
答案　(1)
能层(n) 一 二 三 四
能层符号 K L M N
能级符号 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
各能级原 子轨道数 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7
各能层原 子轨道数 1 4 9 16
最多容纳 电子数 2 8 18 32
(2)球　哑铃　3　(3)25　50
(4)①1s<2s<2p<3s<3p<3d
②2s<2px＝2py＝2pz
2.基态与激发态　原子光谱
(1)基态与激发态
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，它的电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子。
(2)原子光谱
不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。利用原子光谱上的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。
小题对点过
(1)铜或铜盐的焰色试验为绿色，该光谱是　　　　(填“吸收光谱”或“发射光谱”)。
(2)钾发生焰色试验的原因是　　　　　　　 　　　　　　　　。
答案　(1)发射光谱
(2)电子由较高能量的激发态跃迁到能量较低的激发态或基态时，以光的形式释放能量
3.基态原子核外电子排布
(1)构造原理——电子填充顺序
(2)基态原子核外电子排布规律
①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，使整个原子的能量最低。
②泡利原理:在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反。
③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，且自旋平行。
④洪特规则特例
当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如基态24Cr原子的核外电子排布式不应写为1s22s22p63s23p63d44s2正确的是1s22s22p63s23p63d54s1。
(3)基态原子核外电子排布表示方法(以硫原子为例)
电子排布式 1s22s22p63s23p4
简化电子排布式 [Ne]3s23p4
轨道表示式
价层电子排布式 3s23p4
小题对点过
按要求书写电子排布式或轨道表示式。
(1)基态硅原子最外层电子排布的轨道表示式为　　　　。
(2)基态镓(Ga)原子的核外电子排布式为　　　　。
(3)基态Cu原子简化电子排布式　　　　　　　　。
(4)基态Ni2＋的价层电子轨道表示式为　　　　　　　　。
(5)基态Fe原子的最外层电子层排布式为　　　　，价层电子排布式为　　　　。
答案　(1)
(2)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)
(3)[Ar]3d104s1　(4)
(5)4s2　3d64s2
【知能通关】
(一)核外电子能量高低判断
1.下列Li原子轨道表示式表示的状态中，能量最低和最高的分别为　　　　、　　　　　　　　(填字母)。
答案　D　C
2.(2022·全国乙卷节选)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
答案　ad　d
解析　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。
(二)核外电子运动状态的判断
3.基态Fe2＋的核外有　　　　种不同运动状态的电子，有　　　　种不同空间运动状态的电子，有　　　　种不同能量的电子。
答案　24　14　6
(三)原子(离子)核外未成对电子数目判断
4.(1)基态Ti3＋中未成对电子数有　　　　个；与Ti同族相邻的元素Zr的基态原子价层电子排布式为　　　　。与钛同周期元素的基态原子中，未成对电子数与钛相同的元素有　　　　种。
(2)血红蛋白中的铁为＋2价，当其处于基态时，其最高能级中的单电子数为　　　　。
(3)Cr与Ni的基态原子核外未成对电子数之比为　　　　。
答案　(1)1　4d25s2　3　(2)4　(3)3∶1
解析　(1)Ti位于第四周期，Ti的基态原子未成对电子数是2，与钛同周期的所有元素的基态原子中，未成对电子数与钛相同的元素有Ni、Ge、Se。(3)基态铬原子价层电子排布式为3d54s1，核外有6个未成对电子，基态镍原子价层电子排布式为3d84s2，核外有2个未成对电子，则铬与镍的基态原子核外未成对电子数之比为3∶1。
我的收获
知识建构 感悟笔记
1.方法规律:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　 　　　　 　　　　　　　　 　　　 2.盲点误区:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　 　　　　 　　　　　　　　 　　　
体验真题　感知高考
1.(2025·江苏卷)科学家通过核反应nLi—HHe发现氚H)。下列说法正确的是(　　)
A.n表示一个质子
B.Li的基态原子核外电子排布式为1s12s2
CH与H互为同位素
DHe的原子结构示意图为
答案　C
解析n表示一个中子，A错误Li为3号元素，其基态原子的核外电子排布式为1s22s1，B错误H与H质子数相同，中子数不同，二者互为同位素，C正确He的原子核外电子数为2，原子结构示意图为，D错误。
2.(2024·北京卷)我国科研人员利用激光操控方法，从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子，实现了对同位素41Ca的灵敏检测。41Ca的半衰期(放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间)长达10万年，是14C的17倍，可应用于地球科学与考古学。下列说法正确的是(　　)
A.41Ca的原子核内有21个中子
B.41Ca的半衰期长，说明41Ca难以失去电子
C.41Ca衰变一半所需的时间小于14C衰变一半所需的时间
D.从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程属于化学变化
答案　A
解析　41Ca的质量数为41，质子数为20，所以中子数为41－20＝21，A正确；半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，与原子得失电子能力没有关系，B错误；由题意知，41Ca衰变一半所需的时间是14C衰变一半所需时间的17倍，故C错误；从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程没有新物质产生，不属于化学变化，D错误。
3.(2022·山东卷OO的半衰期很短，自然界中不能稳定存在。人工合成反应如下：OHeOXOHeOY。下列说法正确的是(　　)
A.X的中子数为2
B.X、Y互为同位素
COO可用作示踪原子研究化学反应历程
D.自然界不存在O2O2分子是因其化学键不稳定
答案　B
解析　根据质量守恒可知，X微粒为He，Y微粒为He，据此分析解题。A.由分析可知，X微粒为He，根据质量数等于质子数加中子数可知，该微粒的中子数为4，A错误；B.由分析可知，X微粒为He，Y微粒为He，二者是具有相同的质子数而不同中子数的原子，故互为同位素，B正确；C.由题干信息可知O与O的半衰期很短，故不适宜用作示踪原子研究化学反应历程，C错误；D.自然界中不存在O2与O2并不是其化学键不稳定，而是由于O与O的半衰期很短，很容易发生核变化，转化为其他原子，O==O的键能与形成该键的核素无关，D错误。
4.(1)(2025·湖北卷)基态氟离子的电子排布式为　　　　　　　　。
(2)(2025·北京卷)将Mg的基态原子最外层轨道表示式补充完整。
(3)(2025·安徽卷)锶位于元素周期表第五周期第ⅡA族。基态锶原子价电子排布式为　　　　　　　　。
(4)(2024·湖南卷)Cu属于　　　　区元素，其基态原子的价电子排布式为　　　　　　。
答案　(1)1s22s22p6
(2)
(3)5s2　(4)ds　3d104s1
解析　(4)Cu的原子序数为29，位于第四周期第ⅠB族，位于ds区，其基态原子的价电子排布式为3d104s1。
1.高考热点:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.新考法新角度:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
分层训练　提升考能
基础落实
1.(2024·上海卷)下列关于18F与19F说法正确的是(　　)
A.是同种核素
B.是同素异形体
C.19F比18F多一个电子
D.19F比18F多一个中子
答案　D
解析　18F与19F质子数相同、中子数不同，因此两者不是同种核素，A错误；同素异形体指的是同种元素的不同单质，18F与19F不是单质，因此两者不是同素异形体，B错误；同位素之间质子数和电子数均相同，19F比18F多一个中子，C错误，D正确。
2.(2025·广州肇庆一中模拟预测)科学家利用α粒子(即氦核He)进行多种核反应HeH—HeHNHe—XH。已知H和H都具有放射性，下列说法错误的是(　　)
A.X元素位于元素周期表的第二周期第ⅥA族
B.H和H互为同位素，化学性质相同
C.HH都可作为示踪原子
D.核反应产生的能量可用于发电，属于化学能转化为电能
答案　D
解析　由题意可推出Z＝8，所以X是O，位于元素周期表中第二周期第ⅥA族，A正确；B.同位素的化学性质几乎相同，B正确；C.由于HH都具有放射性，所以均可作为示踪原子，C正确；D.核反应不属于化学反应的范畴，利用核反应产生的能量发电是将核能转化为电能，D错误。
3.某元素的一个原子形成的离子可表示为Xn－，下列说法正确的是(　　)
A.Xn－含有的中子数为a＋b
B.Xn－含有的电子数为a－n
C.X原子的质量数为a＋b＋n
D.1个X原子的质量约为 g
答案　D
解析　A项，中子数为b－a；B项，电子数为a＋n；C项，质量数为b。
4.(2026·郑州四高模拟)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.各原子能级之间的能量差不一致，这是量子力学中原子光谱分析的理论基础
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
答案　C
解析　球形表示电子在核外运动概率轮廓图，而非电子运动轨迹，故A错误；p能级在空间有三种取向相互垂直且能量相同，如3px、3py、3pz相互垂直能量相同，故B错误；各原子的能级由于电子填充情况不同，能量有所差异。不同元素的原子的电子发生跃迁时吸收或释放不同的光，从而利用其原子光谱进行元素分析，故C正确；同一能层np能量大于ns，故D错误。
5.下列有关原子轨道图的说法，错误的是(　　)
A.s电子的原子轨道是球形的
B.能量大小:1s<2s<3s<4s
C.p能级有3个原子轨道，相互垂直，分别以px、py、pz表示
D.2px、2py、2pz轨道的能量不相同
答案　D
解析　A项，s电子的原子轨道是球形的，故A正确；B项，同一原子能层越高，s电子云半径越大，电子能量越高，因此能量大小:1s<2s<3s<4s，故B正确；C项，每个p能级都有3个原子轨道，而且它们互相垂直，分别称为px、py、pz，故C正确；D项，2px、2py、2pz轨道的能量是相同的，故D错误。
6.下列关于原子结构、原子轨道的说法正确的是(　　)
A.N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，共16个轨道，可容纳32种运动状态的电子
B.在K能层中，有自旋相反的两条轨道
C.s电子绕核运动，其轨道为球面，而p电子在哑铃形曲面上运动
D.电子云通常是用小黑点来表示电子的多少
答案　A
解析　N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，各具有1、3、5、7个轨道，每个轨道最多可容纳2个电子，故可容纳32个电子，所以有32种运动状态，A正确；在K能层中，只有1个轨道，能容纳自旋相反的2个电子，B不正确；电子云通常是用小黑点来表示电子出现的机会多少，但小黑点不表示电子，D不正确。
7.下列各项叙述中，正确的是(　　)
A.镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子释放能量，由基态转化成激发态
B.价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期ⅠA族
C.基态氧原子核外电子的运动状态有8种
D.所有p轨道的形状相同，大小相等
答案　C
解析　A项，镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2，由基态转化成激发态，是吸收能量，A错误；B项，价电子排布为5s25p1的元素是In元素，最外层3个电子，位于第五周期ⅢA族，B错误；C项，基态氧原子核外有8个电子，电子的运动状态有8种，C正确；D项，不同能层的p轨道大小不同，形状相同，D错误。
8.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3p→4s→3d
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，源于光谱学事实
答案　C
解析　A项，3d轨道能量高于4s，所以原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d，A正确；B项，基态铁原子价电子排布式为3d64s2，符合基态原子电子排布规律，B正确；C项，原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，但轨道充满或半充满时，能量较小，如Cu:3d104s1，Cr:3d54s1，不遵循构造原理，C错误；D项，构造原理中的电子排布能级顺序，源于光谱学事实，D正确。
9.下列各组表述中，两个微粒一定不属于同种元素原子的是(　　)
A.3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p2的原子
B.M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2的原子
C.最外层电子数是核外电子总数的的原子和价层电子排布为4s24p5的原子
D.2p能级有一个未成对电子的基态原子和价层电子排布为2s22p5的原子
答案　B
解析　A项，3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p2的原子都是指Si原子，不符合题意；B项，M层全充满而N层为4s2的原子是Zn原子，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2的原子是Fe原子，符合题意；C项，最外层电子数是核外电子总数的的原子是Br，Br原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p5，价层电子排布式为4s24p5，属于同种元素原子，不符合题意；D项，2p能级有一个未成对电子的基态原子可能是B或F，价层电子排布为2s22p5的原子是F，不符合题意。
10.按要求填空。
(1)基态A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半，A原子核外电子排布式为　　　　　　　　。
(2)基态B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍，B原子核外电子排布式为　　　　　　　　。
(3)基态Ni2＋、Fe3＋、S2－的电子排布式分别为　　　　、　　　　、　　　　　　　　。
(4)基态Ti2＋中，电子占据的最高的能层符号是　　　　，该能层有　　　　个能级。
答案　(1)1s22s22p63s23p2　(2)1s22s22p1
(3)[Ar]3d8　[Ar]3d5　1s22s22p63s23p6　(4)M　3
解析　(1)L层有8个电子，则M层有4个电子，故A为硅。(2)B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍，最外层电子数不超过8，故该原子只有2个电子层，最外层电子数为3，核外电子排布式为1s22s22p1为硼元素。(3)Ni的原子序数为28，根据构造原理，基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，故Ni2＋的电子排布式为[Ar]3d8；基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，故Fe3＋的电子排布式为[Ar]3d5；硫原子序数为16，基态硫原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，故S2－的电子排布式为1s22s22p63s23p6。(4)Ti的原子序数为22，基态Ti原子的电子排布式为[Ar]3d24s2，故基态Ti2＋的电子排布式为[Ar]3d2，电子占据的最高能层符号为M，该能层有3s、3p、3d 3个能级。
能力提升
11.下列关于钠元素的几种表达式错误的是(　　)
A.Na＋的电子排布图:
B.Na＋的结构示意图:
C.基态Na原子的电子排布式:1s22s22p53s2
D.基态Na原子的简化电子排布式:[Ne]3s1
答案　C
解析　钠离子核外电子数为10，核外电子排布式为1s22s22p6，电子排布图为，A项正确；Na＋的结构示意图为，B项正确；基态Na原子的电子排布式为1s22s22p63s1，C项错误；Na原子的简化电子排布式为[Ne]3s1，D项正确。
12.下列关于价电子排布为3s23p4的原子描述正确的是(　　)
A.它的元素符号为O
B.它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4
C.可以与H2化合生成液态化合物
D.其轨道表示式为
答案　B
解析　价电子排布为3s23p4的粒子，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，其核外电子数为16，为S元素， A错误、 B正确；一定条件下，它可与H2生成气态化合物H2S，C错误；S原子核外电子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则，其轨道表示式为，D错误。
13.铝合金是目前用途广泛的合金之一，铝合金常含有Cu、Mn、Zn、Si等元素，下列说法正确的是(　　)
A.第三周期元素中第一电离能介于Mg和Si之间的元素有1种
B.上述元素位于d区的有3种
C.基态Zn原子最外层电子的电子云轮廓图:
D.基态Cu原子的价层电子轨道表示式为
答案　D
解析　A项，同周期元素，从左往右第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族和第ⅤA族特殊，故第一电离能介于Mg和Si之间的元素有0种，A错误；B项，题中提到的几种元素，位于d区的只有Mn，B错误；C项，基态锌原子最外层电子排布式为4s2，s能级电子的电子云轮廓为球形，C错误；D项，基态Cu原子的价层电子排布式为3d104s1，故基态铜原子的价层电子轨道表示式为，D正确；故选D。
14.(1)①基态Cu原子有　　　　种不同能级的电子。
②N原子中最高能级的电子的电子云轮廓图为　　　　　　　　。
③在空气中FeO稳定性小于Fe2O3，从电子排布的角度分析，其主要原因是　　　　　　　
　　　　　　　　。
(2)元素X位于第四周期，其基态原子有4个未成对电子，基态X2＋的价层电子排布式是　　　　；X3＋的价层电子排布式为　　　　。
(3)M是第四周期元素，最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子，M元素基态原子的电子排布式为　　　　　　　　，
M＋的价层电子排布式为　　　　，M2＋的电子排布式为　　　　　　　　。
答案　(1)①7　②哑铃形　③Fe2＋价层电子排布式为3d6，而Fe3＋的价层电子排布式为3d5，为半充满稳定结构，故FeO稳定性小于Fe2O3　(2)3d6　3d5　(3)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)　3d10　1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)
解析　(2)第四周期元素中，未成对电子数为4的元素为Fe。(3)第四周期元素，最外层为第四能层，只有1个电子，故为4s1，次外层的所有原子轨道都充满电子，次外层的电子排布式为3s23p63d10，该元素为Cu。
15.(2025·陕西宝鸡一中模拟)现有六种元素，其中A、B、C、D为短周期主族元素，E、F为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。
A 元素原子的核外p电子数比s电子数少3
B 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
C 元素基态原子p轨道有3个未成对电子
D 原子核外所有p轨道全充满或半充满
E 在该周期中未成对电子数最多
F 能形成红色(或砖红色)的F2O和黑色的FO两种氧化物
某同学根据上述信息，完成下列各题。
(1)画出A基态原子的核外电子轨道表示式:　　　　　　　　。
(2)B基态原子的核外电子轨道表示式为该同学所画的轨道表示式违背了　　　　　　。
(3)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，呈　　　　　形。
(4)写出C原子的电子排布式:　　　　　　　　；写出E原子的简化电子排布式:　　　　　　　　。
(5)写出F元素原子的价层电子排布式:　　　　　　　　。
答案　(1) 　(2)洪特规则
(3)3　哑铃　(4)1s22s22p3　[Ar]3d54s1
(5)3d104s1
解析　A、B、C、D为短周期主族元素，原子序数依次增大，A元素原子的核外p电子数比s电子数少3，电子排布式为1s22s22p1，即A为B元素；B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B为C元素；C元素基态原子p轨道有3个未成对电子，价层电子排布式为ns2np3，D原子核外所有p轨道全充满或半充满，结合原子序数可知，价层电子排布式为3s23p3符合题意，即C为N元素、D为P元素；E在该周期中未成对电子数最多，又E为第四周期元素，则其价层电子排布式为3d54s1，则E为Cr元素；F能形成红色(或砖红色)的F2O和黑色的FO两种氧化物，即F为Cu元素。(共80张PPT)
大单元二　物质结构与性质
第一单元　原子结构　元素周期律
第12讲　原子结构　核外电子排布
1.知道元素、核素的含义，了解原子核外电子的排布;2.了解原子核外电子排布的构造原理，认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等;3.知道1~36号元素基态原子核外电子的排布。
复习要求
考点一　原子结构　核素
考点二　原子核外电子排布
目
录
CONTENTS
体验真题　感知高考
分层训练　提升考能
考点一　
原子结构　核素
知识梳理
知能通关
1.原子的构成
(1)构成原子的微粒及作用
核素
元素
化学
(2)微粒之间的数量关系
①原子:质子数(Z)＝核电荷数＝_______________。
②质量数(A)＝_________(Z)+_________(N)。
③阳离子的核外电子数＝质子数___阳离子所带的电荷数。
④阴离子的核外电子数＝质子数___阴离子所带的电荷数。
(3)微粒符号周围数字代表的信息
核外电子数
质子数
中子数
-
+
质量
质子
(1)(2024·广东卷，改编)目前“北京时间”授时以铯Cs)原子钟为基准。
①该原子的质量数(A)为____________。
②质子数(Z)为____________。
③中子数(N)为____________。
④133 g Cs+的电子数为________________________。
(2)中子数为1的氦原子可表示为____________。
133
小题对点过
55
78
54NA或54×6.02×1023
He
2.元素、核素、同位素
(1)元素、核素、同位素的概念及相互关系
质子数
质子
中子
X
质子数
中子数
(2)元素、核素、同位素的理解
①同位素的特征
同一元素的各种核素的________不同，________相同，化学性质_____________，物理性质____________;同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分数(丰度)不变。
②同位素之间的转化，既不是____________也不是____________，是核反应。
中子数
质子数
几乎完全相同
差异较大
物理变化
化学变化
(3)氢元素的三种核素
H:名称为___，不含中子;
H:用字母__表示，名称为___或重氢;
H:用字母__表示，名称为___或超重氢。
(4)几种重要核素的用途
氕
核素 U C H H O
用途 核燃料 用于考古断代 制氢弹 示踪原子
D
氘
T
氚
(1)下列说法错误的是____________。
①核聚变如HH—Hen，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化
Cl与Cl得电子能力几乎相同
③S8与S2互为同位素
HHH都属于氢元素
(2)氢元素有三种核素通常表示为H、D、T，①它们能形成____________种相对分子质量不同的分子。
②HD属于____________(填单质或化合物)。
①③
小题对点过
5
单质
(一)元素、核素、同位素概念辨析
1.(2025·北京丰台二模)我国首次制备出丰度超过99%的64Ni。64Ni经质子束流轰击可获得具有放射性的医用核素64Cu。下列说法不正确的是(　　)
A.Ni属于d区元素
B.64Ni原子核内中子数是36
C.64Ni与64Cu互为同位素
D.64Ni经质子束流轰击获得64Cu的过程不属于化学变化
C
解析　A项，Ni元素价层电子排布式为3d84s2，所以Ni属于d区元素，A不符合题意;B项，原子中满足:质子数+中子数＝质量数，64Ni的原子序数为28，64Ni原子的质量数为64，原子中满足:原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数，64Ni中中子数为64-28＝36，所以64Ni的中子数为36，B不符合题意;C项，同位素的定义是质子数相同，中子数不同的原子间互称同位素，同位素一定是同种元素，而64Ni与64Cu不是同一元素，所以不是同位素，C符合题意;D项，化学变化的最小粒子是原子，而64Ni经质子束流轰击获得64Cu是在原子核层面上发生的变化，其不属于化学变化，正确，D不符合题意。
2.科技发展与化学密切相关。下列说法错误的是(　　)
A.TiO2光催化乙苯脱氢转化为苯乙烯，两种有机物互为同分异构体
B.科研团队合成环状的C10和C14，C10和C14互为同素异形体
C.铌酸锂(LiNbO3)纳米超材料具有独特光学特性Nb的中子数为52
D.我国首次获得公斤级丰度99% 100Mo产品，100Mo与98Mo互为同位素
A
解析　A.乙苯和苯乙烯的分子式不同，不互为同分异构体，A错误；B.C10和C14均为碳的单质，互为同素异形体，B正确；CNb的中子数为52，C正确；D.100Mo与98Mo质子数相同，中子数不同，互为同位素，D正确。
抓住描述对象突破“四同”判断
(1)同位素——原子，如HH；
(2)同素异形体——单质，如O2、O3；
(3)同系物——化合物，如CH3CH3、CH3CH2CH3；
(4)同分异构体——化合物，如正戊烷、新戊烷。
(二)核反应方程式中微粒的关系及应用
3.(2026·山东名校联考)我国科学家成功合成出新核素Lr-251，熔合反应为Ti+nTl—→LrHe。下列叙述正确的是(　　)
A.Lr-251和Lr-253的物理性质完全相同
B.上述熔合反应为氧化还原反应
C.上述熔合反应中a＝203、b＝103
D.Lr-251核内中子数和质子数之差为47
C
解析　铹的两种核素质子数相等，中子数不同，物理性质不完全相同，A项错误；该反应中没有元素化合价发生变化，不属于氧化还原反应，B项错误；由质子数守恒可得24+81＝b+2，解得b＝103，由质量数守恒可得50+2+a＝251+4，解得a＝203，C项正确；Lr-251的中子数为251-103＝148，中子数与质子数之差为148-103＝45，D项错误。
4.核反应WX→YZ和QRT为研究原子结构和发现新原子做出了重要贡献。下列说法错误的是(　　)
A.c＝13b
B.X、Y、Z形成的单质分子均为非极性分子
C.Q、R为质量数相同的不同核素
D.基态 W 与Z原子核外电子的空间运动状态种类相等
B
解析　由信息推知:W、X、Y、Z分别为He、N、O、H，核素R的质子数为91、质量数为234；A.根据分析可知，b＝7、c＝91，c＝13b，A项正确；B.X可以形成O2、O3两种单质分子，O3为极性分子，B项错误；C.Q、R为质量数相同、质子数不同的不同核素，C项正确；D.电子的空间运动状态数等于原子轨道数，基态He和H原子均只有1s轨道，故空间运动状态种类相等，D项正确。
核反应方程分析思路
(1)质量数守恒:各微粒左上角数字之和在核反应前后相等；
(2)电荷数守恒:各微粒左下角数字之和(正电荷数)在核反应前后相等
例:碳14的β衰变C—Ne
质量数守恒表达式:14＝14+0；电荷数守恒表达式:6＝7-1。
考点二　
原子核外电子排布
知识梳理
知能通关
1.核外电子运动状态
(1)电子云
①概念:由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。
②电子云轮廓图的伸展方向
(2)核外电子运动状态
核外电子按能量不同分成能层，同一能层的电子，还被分成不同能级。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。
(1)填写下表，熟悉原子核外能层、能级、原子轨道之间的关系。
K
小题对点过
能层(n) 一 二 三 四
能层符号
能级符号
各能级原子轨道数
各能层原子轨道数
最多容纳电子数
L
M
N
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
1
1
3
1
3
5
1
3
5
7
1
4
9
16
2
8
18
32
(2)常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向。s电子云轮廓图呈_________形、p电子云轮廓图呈___________形。p电子云有__________种伸展方向。
(3)预测第五电子层上原子轨道总数是____________，最多能容纳的电子数是____________。
(4)比较下列基态原子能级或原子轨道的能量高低。
①1s、2s、2p、3s、3p、3d________________________。
②2s、2px、2py、2pz________________________。
球
哑铃
3
25
50
1s<2s<2p<3s<3p<3d
2s<2px＝2py＝2pz
2.基态与激发态　原子光谱
(1)基态与激发态
①基态原子:处于__________________的原子。
②激发态原子:基态原子吸收能量，它的电子会______到较高能级，变为_________原子。
最低能量状态
跃迁
激发态
(2)原子光谱
不同元素原子的电子发生跃迁时会______或______不同的光，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。利用原子光谱上的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。
吸收
释放
吸收
发射
(1)铜或铜盐的焰色试验为绿色，该光谱是____________(填“吸收光谱”或“发射光谱”)。
(2)钾发生焰色试验的原因是___________________________________________ ___________________________________________。
发射光谱
小题对点过
电子由较高能量的激发态跃迁到能量较低的激发
态或基态时，以光的形式释放能量
3.基态原子核外电子排布
(1)构造原理——电子填充顺序
(2)基态原子核外电子排布规律
①能量最低原理:在构建基态原子时，电子将尽可能地占据____________的原子轨道，使整个原子的____________。
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______。
③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______。
④洪特规则特例
当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如基态24Cr原子的核外电子排布式不应写为1s22s22p63s23p63d44s2正确的是__________________________。
能量最低
能量最低
2
相反
平行
1s22s22p63s23p63d54s1
(3)基态原子核外电子排布表示方法(以硫原子为例)
按要求书写电子排布式或轨道表示式。
(1)基态硅原子最外层电子排布的轨道表示式为________________。
(2)基态镓(Ga)原子的核外电子排布式为
_____________________________________。
(3)基态Cu原子简化电子排布式________________________。
(4)基态Ni2+的价层电子轨道表示式为________________________。
(5)基态Fe原子的最外层电子层排布式为______，价层电子排布式为_______。
小题对点过
1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)
[Ar]3d104s1
4s2
3d64s2
(一)核外电子能量高低判断
1.下列Li原子轨道表示式表示的状态中，能量最低和最高的分别为___________、___________(填字母)。
D
C
2.(2022·全国乙卷节选)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
解析　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。
ad
d
(二)核外电子运动状态的判断
3.基态Fe2+的核外有____________种不同运动状态的电子，有____________种不同空间运动状态的电子，有____________种不同能量的电子。
24
14
6
(三)原子(离子)核外未成对电子数目判断
4.(1)基态Ti3+中未成对电子数有____________个；与Ti同族相邻的元素Zr的基态原子价层电子排布式为____________。与钛同周期元素的基态原子中，未成对电子数与钛相同的元素有____________种。
(2)血红蛋白中的铁为+2价，当其处于基态时，其最高能级中的单电子数为____________。
(3)Cr与Ni的基态原子核外未成对电子数之比为____________。
1
4d25s2
3
4
3∶1
解析　(1)Ti位于第四周期，Ti的基态原子未成对电子数是2，与钛同周期的所有元素的基态原子中，未成对电子数与钛相同的元素有Ni、Ge、Se。(3)基态铬原子价层电子排布式为3d54s1，核外有6个未成对电子，基态镍原子价层电子排布式为3d84s2，核外有2个未成对电子，则铬与镍的基态原子核外未成对电子数之比为3∶1。
体验真题 感知高考
1.(2025·江苏卷)科学家通过核反应nLi—HHe发现氚H)。下列说法正确的是(　　)
C
2.(2024·北京卷)我国科研人员利用激光操控方法，从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子，实现了对同位素41Ca的灵敏检测。41Ca的半衰期(放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间)长达10万年，是14C的17倍，可应用于地球科学与考古学。下列说法正确的是(　　)
A.41Ca的原子核内有21个中子
B.41Ca的半衰期长，说明41Ca难以失去电子
C.41Ca衰变一半所需的时间小于14C衰变一半所需的时间
D.从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程属于化学变化
A
解析　41Ca的质量数为41，质子数为20，所以中子数为41-20＝21，A正确；半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，与原子得失电子能力没有关系，B错误；由题意知，41Ca衰变一半所需的时间是14C衰变一半所需时间的17倍，故C错误；从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程没有新物质产生，不属于化学变化，D错误。
3.(2022·山东卷OO的半衰期很短，自然界中不能稳定存在。人工合成反应如下：OHeOXOHeOY。下列说法正确的是(　　)
A.X的中子数为2
B.X、Y互为同位素
COO可用作示踪原子研究化学反应历程
D.自然界不存在O2O2分子是因其化学键不稳定
B
解析　根据质量守恒可知，X微粒为He，Y微粒为He，据此分析解题。A.由分析可知，X微粒为He，根据质量数等于质子数加中子数可知，该微粒的中子数为4，A错误；B.由分析可知，X微粒为He，Y微粒为He，二者是具有相同的质子数而不同中子数的原子，故互为同位素，B正确；C.由题干信息可知,O与O的半衰期很短，故不适宜用作示踪原子研究化学反应历程，C错误；D.自然界中不存在O2与O2并不是其化学键不稳定，而是由于O与O的半衰期很短，很容易发生核变化，转化为其他原子，O==O的键能与形成该键的核素无关，D错误。
4.(1)(2025·湖北卷)基态氟离子的电子排布式为________________________。
(2)(2025·北京卷)将Mg的基态原子最外层轨道表示式补充完整。
(3)(2025·安徽卷)锶位于元素周期表第五周期第ⅡA族。基态锶原子价电子排布式为___________。
(4)(2024·湖南卷)Cu属于____________区元素，其基态原子的价电子排布式为__________________。
1s22s22p6
5s2
ds
3d104s1
解析　(4)Cu的原子序数为29，位于第四周期第ⅠB族，位于ds区，其基态原子的价电子排布式为3d104s1。
分层训练 提升考能
基础落实
1.(2024·上海卷)下列关于18F与19F说法正确的是(　　)
A.是同种核素 B.是同素异形体
C.19F比18F多一个电子 D.19F比18F多一个中子
D
解析　18F与19F质子数相同、中子数不同，因此两者不是同种核素，A错误；同素异形体指的是同种元素的不同单质，18F与19F不是单质，因此两者不是同素异形体，B错误；同位素之间质子数和电子数均相同，19F比18F多一个中子，C错误，D正确。
2.(2025·广州肇庆一中模拟预测)科学家利用α粒子(即氦核He)进行多种核反应:HeH—HeHNHe—XH。已知H和H都具有放射性，下列说法错误的是(　　)
A.X元素位于元素周期表的第二周期第ⅥA族
B.H和H互为同位素，化学性质相同
C.HH都可作为示踪原子
D.核反应产生的能量可用于发电，属于化学能转化为电能
D
解析　由题意可推出Z＝8，所以X是O，位于元素周期表中第二周期第ⅥA族，A正确；B.同位素的化学性质几乎相同，B正确；C.由于HH都具有放射性，所以均可作为示踪原子，C正确；D.核反应不属于化学反应的范畴，利用核反应产生的能量发电是将核能转化为电能，D错误。
3.某元素的一个原子形成的离子可表示为Xn-，下列说法正确的是(　　)
A.Xn-含有的中子数为a+b
B.Xn-含有的电子数为a-n
C.X原子的质量数为a+b+n
D.1个X原子的质量约为 g
D
解析　A项，中子数为b-a；B项，电子数为a+n；C项，质量数为b。
4.(2026·郑州四高模拟)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.各原子能级之间的能量差不一致，这是量子力学中原子光谱分析的理论基础
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
C
解析　球形表示电子在核外运动概率轮廓图，而非电子运动轨迹，故A错误；p能级在空间有三种取向相互垂直且能量相同，如3px、3py、3pz相互垂直能量相同，故B错误；各原子的能级由于电子填充情况不同，能量有所差异。不同元素的原子的电子发生跃迁时吸收或释放不同的光，从而利用其原子光谱进行元素分析，故C正确；同一能层np能量大于ns，故D错误。
5.下列有关原子轨道图的说法，错误的是(　　)
A.s电子的原子轨道是球形的
B.能量大小:1s<2s<3s<4s
C.p能级有3个原子轨道，相互垂直，分别以px、py、pz表示
D.2px、2py、2pz轨道的能量不相同
D
解析　A项，s电子的原子轨道是球形的，故A正确；B项，同一原子能层越高，s电子云半径越大，电子能量越高，因此能量大小:1s<2s<3s<4s，故B正确；C项，每个p能级都有3个原子轨道，而且它们互相垂直，分别称为px、py、pz，故C正确；D项，2px、2py、2pz轨道的能量是相同的，故D错误。
6.下列关于原子结构、原子轨道的说法正确的是(　　)
A.N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，共16个轨道，可容纳32种运动状态的电子
B.在K能层中，有自旋相反的两条轨道
C.s电子绕核运动，其轨道为球面，而p电子在哑铃形曲面上运动
D.电子云通常是用小黑点来表示电子的多少
A
解析　N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，各具有1、3、5、7个轨道，每个轨道最多可容纳2个电子，故可容纳32个电子，所以有32种运动状态，A正确；在K能层中，只有1个轨道，能容纳自旋相反的2个电子，B不正确；电子云通常是用小黑点来表示电子出现的机会多少，但小黑点不表示电子，D不正确。
7.下列各项叙述中，正确的是(　　)
A.镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子释放能量，由基态转化成激发态
B.价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期ⅠA族
C.基态氧原子核外电子的运动状态有8种
D.所有p轨道的形状相同，大小相等
C
解析　A项，镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2，由基态转化成激发态，是吸收能量，A错误；B项，价电子排布为5s25p1的元素是In元素，最外层3个电子，位于第五周期ⅢA族，B错误；C项，基态氧原子核外有8个电子，电子的运动状态有8种，C正确；D项，不同能层的p轨道大小不同，形状相同，D错误。
8.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3p→4s→3d
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，源于光谱学事实
C
解析　A项，3d轨道能量高于4s，所以原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d，A正确；B项，基态铁原子价电子排布式为3d64s2，符合基态原子电子排布规律，B正确；C项，原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，但轨道充满或半充满时，能量较小，如Cu:3d104s1，Cr:3d54s1，不遵循构造原理，C错误；D项，构造原理中的电子排布能级顺序，源于光谱学事实，D正确。
9.下列各组表述中，两个微粒一定不属于同种元素原子的是(　　)
A.3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p2的原子
B.M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2的原子
C.最外层电子数是核外电子总数的的原子和价层电子排布为4s24p5的原子
D.2p能级有一个未成对电子的基态原子和价层电子排布为2s22p5的原子
B
解析　A项，3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p2的原子都是指Si原子，不符合题意；B项，M层全充满而N层为4s2的原子是Zn原子，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2的原子是Fe原子，符合题意；C项，最外层电子数是核外电子总数的的原子是Br，Br原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p5，价层电子排布式为4s24p5，属于同种元素原子，不符合题意；D项，2p能级有一个未成对电子的基态原子可能是B或F，价层电子排布为2s22p5的原子是F，不符合题意。
10.按要求填空。
(1)基态A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半，A原子核外电子排布式为________________________。
(2)基态B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍，B原子核外电子排布式为________________________。
(3)基态Ni2+、Fe3+、S2-的电子排布式分别为____________、____________、________________________。
(4)基态Ti2+中，电子占据的最高的能层符号是____________，该能层有____________个能级。
1s22s22p63s23p2
1s22s22p1
[Ar]3d8
[Ar]3d5
1s22s22p63s23p6
M
3
解析　(1)L层有8个电子，则M层有4个电子，故A为硅。(2)B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍，最外层电子数不超过8，故该原子只有2个电子层，最外层电子数为3，核外电子排布式为1s22s22p1为硼元素。(3)Ni的原子序数为28，根据构造原理，基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，故Ni2+的电子排布式为[Ar]3d8；基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，故Fe3+的电子排布式为[Ar]3d5；硫原子序数为16，基态硫原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，故S2-的电子排布式为1s22s22p63s23p6。(4)Ti的原子序数为22，基态Ti原子的电子排布式为[Ar]3d24s2，故基态Ti2+的电子排布式为[Ar]3d2，电子占据的最高能层符号为M，该能层有3s、3p、3d 3个能级。
能力提升
11.下列关于钠元素的几种表达式错误的是(　　)
C
12.下列关于价电子排布为3s23p4的原子描述正确的是(　　)
B
13.铝合金是目前用途广泛的合金之一，铝合金常含有Cu、Mn、Zn、Si等元素，下列说法正确的是(　　)
D
14.(1)①基态Cu原子有____________种不同能级的电子。
②N原子中最高能级的电子的电子云轮廓图为______________。
③在空气中FeO稳定性小于Fe2O3，从电子排布的角度分析，其主要原因是___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。
7
哑铃形
Fe2+价层电子排布式为3d6，而Fe3+的价层电子排布式为3d5，为半充满稳定结
构，故FeO稳定性小于Fe2O3
(2)元素X位于第四周期，其基态原子有4个未成对电子，基态X2+的价层电子排布式是____________；X3+的价层电子排布式为____________。
(3)M是第四周期元素，最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子，M元素基态原子的电子排布式为__________________________________，
M+的价层电子排布式为_____________，M2+的电子排布式为____________________________。
3d6
3d5
1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
3d10
1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)
解析　(2)第四周期元素中，未成对电子数为4的元素为Fe。(3)第四周期元素，最外层为第四能层，只有1个电子，故为4s1，次外层的所有原子轨道都充满电子，次外层的电子排布式为3s23p63d10，该元素为Cu。
15.(2025·陕西宝鸡一中模拟)现有六种元素，其中A、B、C、D为短周期主族元素，E、F为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。
A 元素原子的核外p电子数比s电子数少3
B 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
C 元素基态原子p轨道有3个未成对电子
D 原子核外所有p轨道全充满或半充满
E 在该周期中未成对电子数最多
F 能形成红色(或砖红色)的F2O和黑色的FO两种氧化物
某同学根据上述信息，完成下列各题。
(1)画出A基态原子的核外电子轨道表示式:________________________。
(3)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，呈_____________形。
(4)写出C原子的电子排布式:__________________；写出E原子的简化电子排布式:_________________。
(5)写出F元素原子的价层电子排布式:_______________。
洪特规则
3
哑铃
1s22s22p3
[Ar]3d54s1
3d104s1
解析　A、B、C、D为短周期主族元素，原子序数依次增大，A元素原子的核外p电子数比s电子数少3，电子排布式为1s22s22p1，即A为B元素；B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B为C元素；C元素基态原子p轨道有3个未成对电子，价层电子排布式为ns2np3，D原子核外所有p轨道全充满或半充满，结合原子序数可知，价层电子排布式为3s23p3符合题意，即C为N元素、D为P元素；E在该周期中未成对电子数最多，又E为第四周期元素，则其价层电子排布式为3d54s1，则E为Cr元素；F能形成红色(或砖红色)的F2O和黑色的FO两种氧化物，即F为Cu元素。
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本
讲
内
容
结
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