1.2 多电子原子核外电子的排布-2023-2024学年高二化学必备【考点·考法】讲与练（沪科版2020选择性必修第二册）

1.2 多电子原子核外电子的排布 学习聚焦 知识精讲 知识点01 基态原子核外电子的排布规则 1. 能量最低原理：在不违背泡利不相容原理的前提下，核外电子总是优先占有能量最低的轨道，只有当能量最低的轨道占满后，电子才依次进入能量较高的轨道。 在同一电子层上，各亚层的能量顺序为ns<np<nd< nf ，当电子层不同、电子亚层相同时，其能量顺序为ls<2s<3s<4s， 2p<3p<4p，3d<4d<5d，4f<5f<6f。对于不同电子层的不同电子亚层，其能量高低较为复杂，如下图所示。 1. 泡利不相容原理：在同一个原子中，不可能有运动状态完全相同的两个电子存在。即：同一原子中每一个轨道上只能容纳自旋方向相反的两个电子。 核外电子除了要以接近光速绕原子核高速运动外，还像地球一样绕自己的轴自旋。自旋是电子的内在属性。且自旋只有顺时针和逆时针两种方向。常用上下箭头（ ⬆️ 和 ⬇️ ）表示自旋相反的电子。 1. 泡利原理核心思想： 1. 一个原子轨道里，最多 2 电子 1. 如果一个原子轨道里只有 1 个电子，自旋方向爱顺时针和逆时针都行，但如果有 2 个，只能一个顺时针、一个逆时针方向。 比如：（3、4、5号元素原子 Li 、Be 、B 的电子排布轨道）  1. 洪特规则：电子在进入同一亚层时，将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同。量子力学证明，电子这样排布可使能量最低。同时，洪特为此又归纳出一种特例：对于同一电子亚层，当电子的排布为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的。即：全充满p6或d10或f14，半充满p3或d5或f7，全空p0或d0或f0。 洪特规则核心思想： 1. 电子不是完全填完一个轨道再去另一个轨道，它倾向于多吃多占 1. 电子多吃多占的时候也不是没有章法，它用平行自旋的方式占领，这样是为了让原子能量降低。 比如：第 2 层的 4 个电子排布逻辑： 正确的是下方的排布轨道，电子会先填充完 2s 轨道，一共 2 个，然后剩下的 2 个电子去填充 2p 轨道，2p 的轨道能量相同，这个时候电子会多吃多占，倾向于占领更过轨道，但是注意，2p 轨道里的电子自旋方向相同。那么，如果再增加一个电子，轨道排布会如何？ 如果，再增加一个呢？ 【即学即练1】下列叙述中，正确的是 A．各电子层含有的原子轨道数为2n2 B．各电子层的能级都是从s能级开始，到f能级结束 C．3d能级有5个原子轨道，且电子按3p→3d→4s的顺序填充 D．s、p、d能级所含有的原子轨道数分别为1、3、5 【答案】D 【解析】A．第一层含有1个s轨道，第二层含有1个s轨道和3个p轨道，共4个原子轨道，第三层含有1个s轨道、3个p轨道和5个d轨道，共9个原子轨道，以此类推，可知各电子层含有的原子轨道数为n2，故A错误； B．第一电子层只有s能级，无f能级，第二电子层只有s、p能级，无f能级，故B错误； C．3d能级有5个原子轨道，根据能量最低原理，电子按3p→4s→3d的顺序填充，故C错误； D．各能级的原子轨道数取决于原子轨道在的空间分布状况，s、p、d能级分别含有1、3、5个原子轨道，故D正确； 故选D。 【即学即练2】某原子3d能级中有一个电子，其N电子层的电子总数为 A．0 B．1 C．2 D．3 【答案】C 【解析】根据构造原理，电子填充顺序为4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p，核外电子排满4s再排3d，3d能级中有一个电子，不存在洪特规则特例情况，s能级最多容纳2个电子，因此4s上的电子数为2，故C正确； 故选C。 知识点02 核外电子排布的表示方法 电子排布式和轨道表示式 （1）电子排布式 原子（离子）核外电子的排布情况，通常用电子排布式表示，书写方式为：将该微粒所含有的电子亚层按照能量由低到高的顺序依次写出来，并在亚层的右上角标出该亚层所含有的电子数，如 1~11号元素的核外电子排布式 a、简化的电子排布式 可以将内层已达到稀有气体的部分用稀有气体的符号外加方括号的形式表示，如Cl原子为：1s22s22p63s23p5，可简写为[Ne]3s23p5。 其中稀有气体部分称为原子实（[Ne]），其余部分称为外围电子（3s23p5）  b、价层电子排布式 在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层（简称价层），其能级上的电子称为价层电子或价电子，只写出原子的价电子的排布式称为价电子排布式，如Cl原子为：3s23p5，元素周期表中所标出的就是各个元素的价电子排布式。 【注意】 ①价层电子一般为最外层电子，有些可能也包括倒数第二层甚至第三层的电子，如 Fe等。 ②价层电子不一定等于外围电子，如Br的价层电子为4s24p5，外围电子为3p104s24p5。    c、出现能级交错的电子亚层，书写时候按照电子层的顺序书写