1.2 原子结构与元素周期表（第1课时 基态原子的核外电子排布）-【帮课堂】2024-2025学年高二化学同步学与练（鲁科版2019选择性必修2）

第1章 原子结构与元素性质 第2节 原子结构与元素周期表 第1课时 基态原子的核外电子排布 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/题型解读 典题举一反三，应用触类旁通 07/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．了解基态原子的核外电子在原子轨道上的排列顺序。 2．掌握基态原子的核外电子排布规律，会书写1～36号元素基态原子的核外电子排布和价电子排布。 3．学会利用电子排布式、轨道表示式正确表示核外电子排布。 重点：掌握基态原子的核外电子排布规律，会书写常见元素(1～36号)原子的核外电子排布。 难点：学会利用电子排布式、轨道表示式正确表示核外电子排布。 一、基态原子核外电子排布原则 1．能量最低原则 (1)能量最低原理 基态原子的核外电子在各个原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量最低。 (2) 基态原子按能量顺序1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……即按ns、(n－2)f、(n－1)d、np顺序排布。 能量高低：ns<np<nd<nf，1s<2s<3s，2p<3p<4p。 2．泡利不相容原理 一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的自旋方向必须相反，或者说一个原子中不会存在四个量子数完全相同的电子。如2s2的电子排布为，不能为。 3．洪特规则 原子核外电子在能量相同的各个原子轨道上排布时，将尽可能分占不同原子轨道，且自旋方向相同，这样整个原子的能量最低。如2p3轨道上的电子排布为，不能为或。 4．基态原子核外电子排布的表示方法 (1)电子排布式 可简单写为nlx，其中n为主量子数，x为电子数，角量子数l用其所对应的符号表示。如Li原子的电子排布式为1s22s1，Al原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1。 (2)轨道表示式 用小圆圈(或方框、短线)表示一个给定量子数n、l、m的原子轨道，并用“↑”或“↓”区别自旋状态不同的电子。如基态O原子的轨道表示式为或。 【名师点拨】 书写方法——“三步法”(构造原理是书写基态原子电子排布式的主要依据) 第一步：按照构造原理写出电子填入能级的顺序，1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s 第二步：根据各能级容纳的电子数填充电子。 第三步：去掉空能级，并按照能层顺序排列即可得到电子排布式。 二、19～36号元素的基态原子的核外电子排布 1．洪特规则特例 (1)内容：能量相同的原子轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5)和全空(如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。 (2)举例：写出下列基态原子的电子排布式。 Cr： 1s22s22p63s23p63d54s1。 Cu：1s22s22p63s23p63d104s1。 2．价电子和价电子排布式 (1)价电子：一般化学反应涉及原子外层轨道上的电子。 (2)价电子排布式：只表示出原子的价电子排布的式子，如基态铁原子价电子排布式为3d64s2。 (3)主族元素原子的价电子数一般等于该元素的最高正化合价。 3．复杂原子的核外电子排布式 对于复杂原子的核外电子排布式，应先按能量最低原理从低到高排列，然后将同一电子层的排在一起。例如：26Fe，先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一电子层的电子排在一起，即该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。 4．特殊原子的核外电子排布式 例如：24Cr，先将电子按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d4，因3d5是半充满状态稳定，因此需要将4s轨道上的一个电子调整到3d轨道上，得1s22s22p63s23p64s13d5，再将同一电子层的排在一起，得该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。再如：29Cu，先将电子按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d9，因3d10是全充满状态稳定，因此需要将4s轨道上的一个电子调整到3d轨道上，得1s22s22p63s23p64s13d10，再将同一电子层的排在一起，得该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。 5．前四周期元素核外电子排布的特殊性 (1)最外层只有1个未成对电子的元素 ⅠA族(ns1：H、Li、Na、K)； ⅢA族(ns2np1：B、Al、Ga)； ⅦA族(ns2np5：F、Cl、Br)； Cr(3d54s1)、Cu(3d104s1)。 (2)最外层有2个未成对电子的元素 ⅣA族(ns2np2：C、Si、Ge)； ⅥA族(ns2np4：O、S、Se)。 (3)最外层有3个未成对电子的元素 ⅤA族(ns2np3：N、P、As) (4)核外电子排布中，未成对电子数最多的元素 Cr(3d54s1，共有6个未成对电子) 【名师小结】 基态原子核外电子排布的表示方法 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 电子排布图 (或轨道表示式) 价层电子排布式 3s23p4 请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)原子轨道能量的相对大小为：E4s＞E3d＞E3p＞E3s。( ) (2)基态O原子电子排布式为：1s22s22p4。( ) (3)Al原子核外有1个未成对电子。( ) (4)2p能级上有2个未成对电子的元素只有碳。( ) (5)基态铜原子：1s22s22p63s23p63d94s2。( ) (6)基态铁原子失去4s、3d轨道上各1个电子变为Fe2＋。( ) (7)24Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1。( ) (8)K的价电子排布式：4s1。( ) (9)氮原子的轨道表示式：。( ) (10)原子的价电子决定了其物理性质和化学性质。( ) 【答案】(1) × (2) √ (3)√ (4)× (5) × (6) × (7)√ (8)√ (9)√ (10)× ►问题一 为什么每个电子层最多容纳2n2个电子？为什么原子核外最外层的电子不超过8个？次外层不超过18个电子？ 【答案】各电子层上的能级数目＝电子层序数n，根据泡利不相容原理，每个原子轨道最多只能容纳2个电子，所以每个电子层最多容纳2n2个电子。由于E(nd)>E[(n＋1)s]，当ns和np轨道电子排满时，多余的电子不是填写入nd轨道，而是首先填入(n＋1)s轨道，因此最外层电子数不可能超过2＋6＝8。同理次外层由(n－1)s(n－1)p(n－1)d组成，所容纳的电子数不大于2＋6＋10＝18。 ►问题二 如何确定主族元素在周期表中的位置？同属长周期的4、5、6周期所包含的元素种类数分别为18、18、32，并解释其原因。 【答案】首先由元素的原子序数，写出该元素原子结构的电子排布式或价电子排布式，再依据下列方法确定周期序数和族序数：(1)元素原子的电子层数＝周期数；(2)主族元素原子的价电子数＝该元素在周期表中的族序数。据鲍林近似能级图，第4、5周期元素包含的能级为ns、np、(n－1)d，共有9个原子轨道，最多容纳18个电子，对应两周期中各18种元素；而第6周期元素能级除ns、np和(n－1)d外，还有(n－2)f，故多出7个原子轨道即14个电子，对应多出14种元素。 ►问题三 构造原理，是化学中的一种定理，决定了原子、分子和离子中电子在各能级的排布。随核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按顺序填入核外电子运动轨道，即为构造原理。 1．如何根据构造原理书写电子排布式？ 【答案】首先确定原子电子数目，然后根据“构造原理图”箭头顺序依次填入电子直至把所有电子排布完毕。例：要写出P的电子排布式，P是15号元素，所以总共有15个电子。按构造原理依次是1s2→2s2→2p6→3s2→3p3，排布完毕。所以P的电子排布式为1s22s22p63s23p3。 2．如何根据“构造原理”画出轨道表示式？ 【答案】首先根据构造原理确定电子排布式，然后根据“泡利不相容原理”及“洪特规则”确定各轨道电子排布及自旋状态，最后画出即可。例：P的电子排布式为1s22s22p63s23p3，把各能级轨道用方框(或小圆圈、短线)画出为，根据“泡利不相容原理”及“洪特规则”填入电子(用箭头表示)，P的轨道表示式为。 3．构造原理是不是完全根据原子轨道能量由低到高填入的？是否能量最低原理有错？ 【答案】不是，例如“构造原理”先排布ns轨道后填(n－1)d轨道，但实际许多情况下轨道能量是(n－1)d轨道更低。能量最低原理没错，能量最低原理并不是指电子优先排布于能量最低的轨道中，而是指电子整体排布方式能量最低。一般1～18号元素原子电子优先排布于能量最低的原子轨道是对的，超过18号元素后情况就比较复杂了。 ►问题四 指出下列核外电子排布的书写分别违背了什么原则？ (1)2p轨道上有3个电子的原子： (2)2p轨道上有2个电子的原子： (3)4s轨道上有2个电子的原子： (4)3d轨道上有8个电子： 【答案】(1)、(2)、(4)违背了洪特规则，当电子排布在同一能级的不同轨道时，原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同。(3)违背了泡利不相容原理，一个原子轨道最多只容纳两个电子，而且这两个电子的自旋方向相反。 ►问题五 为什么Fe3＋的稳定性强于Fe2＋？ 【答案】26Fe外围电子的电子排布式为3d64s2，Fe3＋外围电子的电子排布式为3d5，Fe2＋外围电子的电子排布式为3d6。根据“能量相同的轨道处于全空、全满和半满时能量最低”的原则，3d5处于半满状态，结构更为稳定，所以Fe3＋较Fe2＋更为稳定。 ►问题六 为什么能量相同的原子轨道中电子总是分占轨道且自旋状态一致？ 【答案】如果不分占轨道，就要2个电子自旋状态相反进入同一轨道。两个电子在同一轨道内静电排斥导致原子体系不稳定，能量升高。所以分占轨道且自旋状态一致时原子整体能量较低，符合能量最低原理。 ►问题七 基态铬原子和基态铜原子的核外电子排布式分别为Cr：1s22s22p63s23p63d54s1，Cu：1s22s22p63s23p63d104s1，而非Cr：1s22s22p63s23p63d44s2；Cu：1s22s22p63s23p63d94s2，这是为什么？ 【答案】能量相同的原子轨道在全充满、半充满和全空状态时，体系能量较低。所以基态铬原子和基态铜原子的电子排布式为题目前面两种。 ►题型一 基态原子核外电子排布 【典例1】下列对电子排布式或轨道表示式书写的评价正确的是( ) 选项 电子排布式或轨道表示式 评价 A N原子的轨道表示式： 错误；违反洪特规则 B O原子的轨道表示式： 错误；违反泡利不相容原理 C K原子的电子排布式： 错误；违反能量最低原理 D 的电子排布式： 错误；违反能量最低原理 【答案】C 【解析】A项，相同轨道中的两个电子运动方向相反，违反了泡利不相容原理，A不符合题意；B项，电子应先充满同能级的轨道，违反了洪特规则，B不符合题意；C项，K原子的电子排布式：1s22s22p63s23p64s1，违反能量最低原理，C符合题意；D项，Br-的电子排布式：[Ar]3d104s24p6，正确，评价错误，D不符合题意；故选C。 【解题必备】 1．核外电子排布的表示方法 原子结构示意图 意义 将每个电子层上的电子总数表示在原子核外的式子 实例 电子排布式 意义 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式 实例 K：1s22s22p63s23p64s1 简化电子排布式 意义 为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示 实例 K：[Ar]4s1 价电子排布式 意义 主族元素的价电子指最外层电子，价电子排布式即外围电子排布式 实例 Al：3s23p1 轨道表示式 意义 每个圆圈(或方框)代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子 实例 或 2．多电子的基态原子核外电子排布遵循的排布顺序可表示为 3．基态原子电子排布原则 核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则，对三条原则不能孤立地理解，要综合应用。其中，能量最低原则又可叙述为：在不违背泡利不相容原理的前提下，核外电子在各个原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量最低。 【变式1-1】以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是(　　) A．He B． C．1s2 D． 【答案】D 【解析】A项只能表示最外层电子数；B项只表示核外的电子分层排布情况；C项具体到各能层的电子数；而D项包含了电子层数、能级数以及轨道内电子的自旋方向，故该项正确。 【变式1-2】若将15P原子的电子排布式写成1s22s22p63s23p3p，它违背了(　　) A．能量最低原则 B．泡利不相容原理 C．洪特规则 D．能量守恒原理 【答案】C 【解析】违背了洪特规则，2p能级有3个电子，应分占不同的三个轨道。 【变式1-3】下列电子排布式中，原子处于激发状态的是(　　) A．1s22s22p5 B．1s22s22p43s2 C．1s22s22p63s23p63d54s2 D．1s22s22p63s23p63d34s2 【答案】B 【解析】B选项中原子的核外电子没有填充满2p能级，而电子填充到了能量更高的3s能级，与基态原子核外电子填充的能级顺序不符，原子能量较高，处于激发态，A、C、D三选项中原子的核外电子排布符合基态原子核外电子填充的能级顺序和能量最低原则，泡利不相容原理及洪特规则，原子处于基态，故原子处于激发状态的是答案B。 ►题型二 19～36号元素的基态原子的核外电子排布 【典例2】下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述正确的是(　　) A．原子的价电子排布式为ns2np1～6的元素一定是主族元素 B．基态原子的p能级上有5个电子的元素一定是第ⅦA族元素 C．原子的价电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素一定位于第ⅢB～第ⅦB族 D．基态原子的N层上只有1个电子的元素一定是主族元素 【答案】B 【解析】0族元素原子的价电子排布式为1s2(氦)或ns2np6，故A项错误；原子的价电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素位于第Ⅷ族，故C项错误；基态原子的N层上只有1个电子的元素除了主族元素外，还有部分副族元素，如Cu、Cr，故D项错误。 【解题必备】 核外电子排布式与原子结构示意图、轨道表示式的关系 原子结构示意图→电子排布式→轨道表示式逐步细化核外电子的运动状态。 【变式2-1】某元素原子3d轨道上有5个电子，则该原子最外层电子排布可能是(　　) A．4s1 B．4s24p1 C．4s24p3 D．3s23p63d5 【答案】A 【解析】最外层电子排布为4s24p1的元素为Ga，3d轨道上有10个电子，B错误；最外层电子排布为4s24p3的元素为As，3d轨道上有10个电子，C错误；4s能级能量小于3d，某元素原子3d轨道上有5个电子，则4s能级上肯定有电子，D错误。 【变式2-2】已知锰的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的基态锰原子外围电子的电子排布图，其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是 (　　) A． B． C． D． 【答案】D 【解析】根据洪特规则知，电子在能量相同的原子轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道且自旋状态相同，故排除A、C两项；根据泡利原理知，一个原子轨道最多容纳2个电子，且自旋状态相反，故排除B项。 【变式2-3】下列有关核外电子排布的表述正确的是( ) A．基态碳原子最外层电子排布图为 B．基态铜原子的价层电子的轨道表示式为 C．基态Se原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p4 D．F-的结构示意图为 【答案】C 【解析】基态碳原子的2s能级比2p能级能量低，先填满2s能级再填2p能级，正确的最外层电子排布图为 ，A错误；基态铜原子的价层电子轨道表示式为，B错误；基态Se的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p4，C正确；F-的最外层电子数是8，D错误。 1．在2p能级上最多只能排布6个电子，其依据的规律是(　　) A．能量最低原则 B．泡利不相容原理 C．洪特规则 D．能量最低原则和泡利不相容原理 【答案】B 【解析】A中能量最低原则主要是电子排布先后顺序，洪特规则指的是相同能级电子尽量占据不同轨道，只有B选项泡利不相容原理说明一个轨道上最多容纳2个电子且自旋方向相反，2p能级共有3个轨道，最多容纳6个电子。 2．下列排布不符合泡利不相容原理的是(　　 ) 【答案】B 【解析】由于泡利不相容原理指的是一个原子轨道中最多只能容纳2个电子，并且这2个电子的自旋方向必须相反，所以只有选项B不满足此原理。 3．价电子排布满足4s半充满而3d为全充满的元素是(　　) A．Ca B．V C．Cr　　　 D．Cu 【答案】D 【解析】由题意可知其价电子排布为3d104s1为Cu。 4．下列电子排布式中，原子处于激发态的是(　　) A．1s22s22p5 B．1s22s22p43s2 C．1s22s22p63s23p63d104s1 D．1s22s22p63s23p63d34s2 【答案】B 【解析】10号元素基态原子的电子排布式为1s22s22p6，因此1s22s22p43s2是氖原子处于激发状态；根据洪特规则的特例，基态铜原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。 5．下列各原子或离子的电子排布式错误的是(　　) A．C：1s22s22p2 B．O2－：1s22s22p6 C．Cr：1s22s22p63s23p63d44s2 D．Al3＋：1s22s22p6 【答案】C 【解析】C项铬原子的电子排布式违反了洪特规则的特例，应为1s22s22p63s23p63d54s1。 6．下列有关核外电子排布的式子不正确的是(　　 ) A．24Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1 B．K的简化电子排布式：[Ar]4s1 C．N原子的轨道表示式为 D．S原子的轨道表示式为 【答案】D 【解析】D项S原子的轨道表示式违反了洪特规则，正确的应是。 7．以下核外电子的表示方法中，能表示该原子处于能量最低状态的是(　　 ) C．Fe：[Ar]3d54s2 D．Cu：[Ar]3d104s1 【答案】D 【解析】A不符合洪特规则，2p轨道上的3个电子分占三个轨道时能量最低；B为F－的轨道表示式；C中Fe原子序数为26，而不是25。 8．下列关于价电子构型为3s23p4的粒子描述正确的是(　　) A．它的元素符号为O B．它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4 C．它可与H2生成液态化合物 D．其轨道表示式为 【答案】B 【解析】A项，据价电子构型可知该粒子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，故该元素为硫元素；C项，S与H2化合生成气态氢化物H2S；D项，S原子核外电子轨道表示式应为 9．价电子排布满足4s半充满而3d为全充满的元素是(　　) A．Ca　　　B．V　　　　C．Cr　　　　D．Cu 【答案】D 【解析】价电子排布4s半充满即为4s1，3d全充满为3d10，因此该元素原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，是29号元素Cu。 10．下列基态原子的价电子排布式中，正确的是(　　 ) A．3d94s2 B．3d44s2 C．4s25p3 D．3d74s2 【答案】D 【解析】根据电子填入轨道的顺序和核外电子的排布规律， A应为3d104s1； B应为3d54s1；C应为4s24p3；D正确。 11．某元素的3p轨道上有2个未成对电子，因此其(　　 ) A．第3电子层上有4个电子 B．最高正价为＋2 C．最高正价为＋4 D．第2电子层没有未成对电子 【答案】D 【解析】由于3p轨道上有2个未成对电子，所以该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2或1s22s22p63s23p4。即为Si或S元素，最高正价分别为＋4和＋6，第2层没有未成对电子。 12．已知元素X的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋2，则X元素的原子序数为(　　 ) A．9 B．10 C．17 D．18 【答案】C 【解析】根据泡利不相容原理n－1＝2，则n＝3，即最外层电子排布式为3s23p5，为Cl元素。 13．A、B、C、D是四种短周期元素，E是过渡元素。A、B、C同周期，C、D同主族，A的原子结构示意图为，B是同周期除稀有气体元素外原子半径最大的元素，C的最外层有三个未成对电子，E的价电子排布式为3d64s2。回答下列问题： (1)A为________(填元素符号，下同)，电子排布式是________________________。 (2)B为________，简化电子排布式是___________________________。 (3)C为________，价电子排布式是________________________________。 (4)D为________，电子排布图是__________________________________。 (5)E为________，原子结构示意图是____________________________。 【答案】(1)Si　1s22s22p63s23p2　(2)Na　[Ne]3s1 (3)P　3s23p3 (4)N　 (5)Fe　 【解析】由题意可知，A为Si，B为Na，C为P，D为N，E为Fe。这五种元素原子的电子排布式分别为A：1s22s22p63s23p2，B：1s22s22p63s1，C：1s22s22p63s23p3，D：1s22s22p3，E：1s22s22p63s23p63d64s2。 14．按要求填空。 (1)下列微粒基态的电子排布中未成对电子数最多的是________(填字母序号)。 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)基态铬原子的价电子排布式是________，这样排布使整个体系能量降低，原因是____________________。 (4)基态砷原子的价电子排布式为________，其原子核外有________个电子层，________个能级，其原子轨道达到全充满状态的个数是________，与其同周期元素基态原子与砷原子未成对电子数相同的元素还有________种。 (5)短周期元素中，原子基态时具有1个未成对电子的元素共有________种。 (6)某元素基态原子的最外层电子排布式为nsnnpn＋1，则电子排布式中n＝________，该元素基态原子中能量最高的能级是________，其电子云在空间中有________方向，呈________形。 【答案】(1)d　(2)4　(3)3d54s1　3d和4s轨道上的电子均为半充满稳定结构　 (4)4s24p3　4　8　15　2　(5)7 (6)2　2p　三种互相垂直的　哑铃 【解析】(1)N3－、Fe3＋、Cu、Cr、C的基态原子或离子的价电子排布式分别为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目最多。(2)铜元素基态原子的价电子排布式为3d104s1，有1个未成对电子，Cu位于第4周期，第4周期元素基态原子未成对电子数为1的原子，价电子排布式为4s1、3d14s2、3d104s1、4s24p1、4s24p5，故除Cu还有4种。(3)铬的原子序数为24，铬原子的价电子排布式为3d54s1，根据是3d和4s轨道上的电子均为半充满结构时，原子能量最低。(4)砷的原子序数为33，基态砷原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，价电子排布式为4s24p3，共有8个能级，原子轨道达到全充满状态的个数为15。基态砷原子核外有3个未成对电子，第4周期元素基态原子未成对电子数为3的价电子排布式为3d34s2，3d74s2，4s24p3，除砷外，还有2种元素。(5)短周期元素中的原子，基态时具有1个未成对电子，其价电子排布应为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)这七种元素。(6)根据构造原理，先排满ns轨道，再排np轨道，ns轨道最多容纳2个电子，所以n＝2，最外层电子排布式为2s22p3，2p为最高能级，p电子云呈哑铃形，在空间有3种互相垂直的方向。 15．按要求写出电子排布式、原子结构示意图或轨道表示式。 (1)基态Ni原子的电子排布式：____________________________________。 (2)基态Cu＋的电子排布式：_________________________________________。 (3)基态P原子的价电子排布式：____________________________________________。 (4)Fe原子结构示意图：__________________________________________________。 (5)17Cl的轨道表示式__________________________________________________。 (6)第4周期中最外层仅有1个电子的所有基态原子的电子排布式_______________。 【答案】(1)1s22s22p63s23p63d84s2或 [Ar]3d84s2 (2) 1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10　(3) 3s23p3 (4) (5) (6)[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1 【解析】(1)Ni 的原子序数为28，根据核外电子填充顺序和能量最低原则、泡利不相容原理可知基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或 [Ar]3d84s2。(2)基态Cu原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，失去1个电子所得Cu＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。(3)P原子最外层为第3层，且有5个电子，所以其价电子排布式为3s23p3。(4) Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，原子结构示意图为。(5) Cl的电子排布式为1s22s22p63s23p5，轨道表示式为。(6)第4周期最外层只有1个电子的最外层电子排布式为4s1，此时3s、3p应已填满，3d轨道可能全空、半充满或全充满，即其电子排布式为[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1。 1．下列离子中d轨道达半充满状态的是(　　) A．Cr3＋ B．Cu＋ C．Co3＋ D．Fe3＋ 【答案】D 【解析】Cr3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，d轨道不是半充满状态，故A错误；Cu＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10，d轨道处于全满状态，故B错误；Co3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，d轨道不是半充满状态，故C错误；Fe3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，d轨道达半充满状态，故D正确。 2．若某元素原子处于能量最低状态时，价电子排布式为4d15s2，则下列说法正确的是(　　) A．该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有3个未成对电子 B．该元素原子核外共有5个电子层 C．该元素原子的M层共有8个电子 D．该元素原子最外层有3个电子 【答案】B 【解析】该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，该元素原子处于能量最低状态时，原子中只有4d1中的一个未成对电子，A项错误；由核外电子排布式可知该元素原子有5个电子层，M层共有9个电子，最外层有2个电子，C、D错误，B正确。 3．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原子的价电子排布为2s22p5的原子 【答案】B 【解析】A项，3p能级有一个空轨道，说明3p上填2个电子，因填1个电子有2个空轨道，填3个电子或3个以上电子无空轨道，则3p上有2个电子，3s上肯定已填满，价电子排布为3s23p2，因此A中两微粒相同。B项，M层全充满而N层为4s2，M层上有d轨道，即：3s23p63d10，应该是锌元素，3d64s2是铁元素，B选项符合题意。C中价电子排布为4s24p5，则3d上已排满10个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，最外层电子数是核外电子总数的原子，可按下述方法讨论：若最外层电子数为1，核外电子总数为5不可能，最外层电子数为2，核外电子总数为10不可能，同理，可讨论，只有最外层电子数为7，核外电子总数为35时合理，其电子排布式也是1s22s22p63s23p63d104s24p5，二者是同种元素的原子。D中2p能级有一个未成对电子，可以是2p1，也可以是2p5，因此二者不一定属于同种元素的原子，D选项不符合题意。 4．下列各组表述中，两个原子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的排布式为1s22s22p63s23p2的原子 B．2p能级无空轨道，且有一个未成对电子的基态原子和原子的最外层电子排布式为2s22p5的原子 C．M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2的原子 D．最外层电子数是核外电子总数的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子 【答案】C 【解析】A项，3p能级有一个空轨道的基态原子，按洪特规则可得其3p轨道上只能有两个电子，所以两个原子是同种元素的原子；B项，2p能级无空轨道，且有一个未成对电子的基态原子，它的2p能级上只能是5个电子，所以两原子是同种元素的原子；C项，M层全充满而N层为4s2的原子，其M层应为18个电子，而后者的M层上只有8个电子，所以两原子不是同种元素的原子；D项，最外层电子数是核外电子总数的的原子中，最外层电子数要小于或等于8个电子，且电子总数为5的倍数，所以可得该原子可能是原子序数为5、10、15、20、25、30、35、40，其中满足最外层电子数是核外电子总数的且符合核外电子排布规则的只能是35号元素，该元素原子的外围电子排布式为4s24p5，所以两原子是同种元素的原子。 5．硅原子的核外电子排布式由1s22s22p63s23p2转变为1s22s22p63s13p3，下列有关该过程的说法正确的是(　　) A．硅原子由基态转化为激发态，这一过程吸收能量 B．硅原子由激发态转化为基态，这一过程释放能量 C．硅原子处于激发态时的能量低于基态时的能量 D．转化后硅原子与基态磷原子的电子层结构相同，化学性质相同 【答案】A 【解析】硅原子由基态转化为激发态，这一过程吸收能量，则其处于激发态时的能量高于基态时的能量，故A项正确，B、C项错误；转化后硅原子与基态磷原子的电子层结构不相同，因为基态磷原子的最外层排布式为3s23p3，化学性质也不相同，D项错误。 6．主族元素A和B可形成组成为AB2的离子化合物，则A、B两原子的最外层电子排布分别为(　　) A．ns2和ns2np4 B．ns1和ns2np4 C．ns2和ns2np5 D．ns1和ns2 【答案】C 【解析】由于AB2为离子化合物，故A为＋2价，B为－1价，A、B均为主族元素，因此A为第ⅡA族元素，其最外层电子有两个电子，电子排布式为ns2；B为第ⅦA族元素，原子最外层电子有7个电子，电子排布式为ns2np5。 7．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。 8．核外电子的能量不仅与电子所处的能层、能级有关，还与核外电子的数目及核电荷数的多少有关。氩原子与硫离子的核外电子排布相同，都是1s22s22p63s23p6。下列说法正确的是(　 　) A．两粒子的1s能级上电子的能量相同 B．两粒子的3p能级上的电子离核的距离相同 C．两粒子的电子发生跃迁时，产生的光谱不同 D．两粒子最外层都达到了8电子稳定结构，化学性质相同 【答案】C 【解析】虽然氩原子与硫离子的核外电子排布式相同，都是1s22s22p63s23p6，但是氩原子与硫离子的核电荷数不同，对核外电子的吸引力不同，两粒子的1s能级上电子的能量不相同；两粒子的3p能级上的电子离核的距离不相同；虽然两粒子最外层都达到了8电子稳定结构，但化学性质不相同，氩原子稳定，硫离子具有还原性。 9．X、Y、Z三种主族元素的原子，其最外层电子排布式分别为ns1、3s23p1和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式可能是(　　) A．X2YZ3 B．XYZ2 C．X2YZ2 D．XYZ3 【答案】B 【解析】X元素原子最外层电子排布式为ns1，处于第ⅠA族，常见化合价为+1价，Y元素原子最外层电子排布式为3s23p1，则Y为铝元素；Z元素原子最外层电子排布式为2s22p4，则Z为氧元素，常见化合价为-2价。X2YZ3中Y的化合价为+4价，不符合，A错误；XYZ2中Y的化合价为+3价，符合，如NaAlO2，B正确；X2YZ2中Y的化合价为+2价，不符合，C错误；XYZ3中Y的化合价为+5价，不符合，D错误。 10．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是(　　) A．原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子 B．原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子 C．2p能级上只有两个电子的X原子与3p能级上只有两个电子的Y原子 D．最外层都只有一个电子的X、Y原子 【答案】C 【解析】X是氦原子，Y是铍原子，它们的化学性质差别很大，A错误；X是镁原子，Y可以是钙、钪、钛、钒、锰、铁、钴、镍、锌，X、Y的化学性质不一定相似，B错误；X是碳原子，Y是硅原子，它们属于同主族元素，彼此化学性质一定相似，C正确；X、Y可以是ⅠA族元素原子，也可以是铬原子、铜原子等，彼此化学性质不一定相似，D错误。 11．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式为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式为1s22s22p63s23p63d64s2的原子 C．最外层电子数是核外电子总数的的原子和价电子排布式为4s24p5的原子 D．2p能级有一个未成对电子的基态原子和原子的价电子排布式为2s22p5的原子 【答案】B 【解析】A项，3p能级有一个空轨道，说明3p能级有2个电子，3s能级肯定已填满，价电子排布式为3s23p2，因此A中两微粒相同，不符合题意。B项，M层全充满而N层为4s2，M层上有d轨道，即价电子排布为3d104s2，应该是锌元素，3d64s2是铁元素的价电子排布式，符合题意。C项，价电子排布式为4s24p5，则3d能级已排满10个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，最外层电子数是核外电子总数的的原子，可按下述方法讨论：若最外层电子数为1，核外电子总数为5，不可能；最外层电子数为2，核外电子总数为10，不可能；同理，只有最外层电子数为7，核外电子总数为35时合理，其电子排布式也是1s22s22p63s23p63d104s24p5，二者是同种元素的原子，不符合题意。D项，2p能级有一个未成对电子，可以是2p1，也可以是2p5，因此二者不一定属于同种元素的原子，不符合题意。 12．已知某原子结构示意图为，下列有关说法正确的是( ) A．原子结构示意图中x=4 B．该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4 C．该原子的电子排布图为 D．该原子结构中共有5个能级上有电子 【答案】D 【解析】由原子结构示意图可知，K层排满时为2个电子，故x=2，该元素为硅，故A选项错误；该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2，故B选项错误；硅原子的电子排布图为 ，故C选项错误；该原子结构中共有1s、2s、2p、3s、3p 5个能级上有电子，故D选项正确。 13．按要求填空： (1)写出下列基态原子或基态离子的电子排布式： ①B：__________________；V：__________________； Ga：_________________；Ge：__________________。 ②N3－：______________；Ni2＋：__________________； Cr3＋：_______________；Mn2＋：__________________。 (2)2p轨道上最多只能排布6个电子，其依据的规律是________________。 (3)氧元素基态原子核外未成对电子数为______个，写出3p轨道上只有2个未成对电子的元素符号__________，M层上有2对成对电子的原子最外层共有_______种不同运动状态的电子。 (4)1～36号元素原子中未成对电子数为2的元素符号及价电子排布式____________ ________________________________________________________________________。 (5) X元素的价电子排布式是4s24p5，X元素的符号是________。 (6)某元素的原子序数为33，该元素原子的价电子排布式为__________，该元素原子核外有________个电子层，________个能级，________个原子轨道。 (7)基态Fe原子有________个未成对电子，基态14C原子中，核外有________对自旋方向相反的电子。 【答案】(1)①1s22s22p1或[He]2s22p1 1s22s22p63s23p63d34s2或[Ar]3d34s2 1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1 1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2 ②1s22s22p6或[He]2s22p6 1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8 1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3 1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5 (2)泡利不相容原理　(3)2　Si或S　6 (4)C：2s22p2　Si：3s23p2　Ge：4s24p2　O：2s22p4 S：3s23p4　Se：4s24p4　Ti：3d24s2　Ni：3d84s2 (5)Br　(6)4s24p3　4　8　18 (7)4　2 【解析】(2)泡利不相容原理是指每个原子轨道最多容纳两个电子，且自旋方向相反，2p有3个轨道，最多容纳6个电子。(3) O原子核外有8个电子，其基态原子核外电子排布为1s22s22p4，4个电子在3个轨道中排布，故未成对的电子个数是2个。3p轨道上只有2个未成对电子的价电子排布为3s23p2或3s23p4，核外电子数为14或16，元素符号为Si或S。M层上有2对成对电子的原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，最外层有6个电子，每个电子的运动状态不相同，所以共有6种不同运动状态的电子。(4)具有最外层为p2、p4、3d2、3d8结构的原子有2个未成对电子。符合条件的元素价电子排布式为2s22p2、3s23p2、4s24p2、2s22p4、3s23p4、4s24p4、3d24s2、3d84s2，分别为C、Si、Ge、O、S、Se、Ti、Ni元素。(5)根据价电子排布式可知该元素有四个电子层，最外层有7个电子，位于元素周期表中第4周期第ⅦA族，为Br元素。(6)先利用能级顺序和排布原则排出其电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p3，价电子排布式为4s24p3，得出该元素原子核外有8个能级，共1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＋3＝18个原子轨道(s：1个轨道；p：3个轨道；d：5个轨道)。(7)基态Fe原子电子排布式为[Ar]3d64s2，故3d有4个未成对电子，基态14C原子轨道表示式为，所以核外有2对自旋方向相反的电子。 14．回答下列问题： (1)下列叙述中，正确的是________(填字母，下同)。 a．在一个基态多电子的原子中，可以有两个运动状态完全相同的电子 b．在一个基态多电子的原子中，不可能有两个能量完全相同的电子 c．在一个基态多电子的原子中，M层上的电子能量肯定比L层上的电子能量高 d．如果某一基态3p能级上仅有2个电子，它们自旋方向必须相反 (2)在d轨道中电子排布为，而不排布成，其最直接根据是________。 A．能量最低原则 B．泡利不相容原理 C．原子轨道能级图 D．洪特规则 (3)第2、3、4周期元素原子中p轨道半充满的元素是__________________________，前4周期元素中，基态原子未成对电子数与氮相同的元素有________种。 (4)镓与硼同主族，写出镓元素原子的价电子排布式：__________。 (5)写出Ti基态原子的电子排布式______________________________________，基态Co2＋的价电子排布式________。 (6)已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。X元素的符号是________；Y元素原子的价电子的电子轨道表示式为____________，Z元素的名称是__________。 【答案】(1)c　(2)D　(3)N、P、As　4　(4)4s24p1 (5)1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2　3d7 (6)As　氢 【解析】(1)同一轨道上的2个电子，能量相同自旋方向相反，即运动状态不一样，所以a、b错误；M层电子能量一定大于L层，c正确；3p能级上有3条轨道，按洪特规则，应占据其中2个，并且自旋方向相同，d不正确。(2)当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同，这称为洪特规则。(3)第2、3、4周期原子中p轨道半充满的元素是2s22p3、3s23p3、4s24p3，即N、P、As元素。基态原子N的价电子排布式为3s23p3，基态N原子有3个未成对电子，第3周期未成对电子数为3的为P元素，第4周期未成对电子数为3的基态原子的价电子排布式有3d34s2、3d74s2、4s24p3三种。(4)镓是第4周期第ⅢA族元素，根据周期序数＝电子层数，主族序数＝价电子数，其基态价电子排布式为4s24p1。(5)Ti原子序数为22，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2，基态Co原子价电子排布式为3d74s2，Co2＋的价电子排布式为3d7。(6)因为X原子4p轨道上有3个未成对电子，可知电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，为As元素。根据Y元素的最外层2p轨道上有2个未成对电子，Y和Z元素的原子序数之和为42－33＝9，Y可能是1s22s22p2或1s22s22p4，再根据Z可形成负一价离子，推出Y电子排布式为后者，价电子的轨道表示式表示为，为氧元素，Z为氢元素。 15．有A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，其中A元素原子核外电子仅有一种原子轨道，也是宇宙中最丰富的元素；B元素原子核外p电子数比s电子数少1；C元素原子的最外层电子排布可表示为asaap2a；D为金属元素且M层上有一个未成对的p电子；E元素的原子核外最外层p轨道半充满；F元素原子的价电子排布式为3s23p5。 (1)写出A、E、F元素的元素符号：A________、C________、F________。 (2)写出基态D原子的电子排布式________。写出基态E原子的核外电子轨道表示式__________________。 (3)D元素原子核外电子云有________种不同的伸展方向，共有________种不同运动状态的电子，________种不同能级的电子。 (4)B元素单质和氢化物的电子式：单质________，氢化物________。 【答案】(1)H　O　Cl　(2)1s22s22p63s23p1　 (3)4　13　5　(4)N⋮⋮N　 【解析】A原子只有一个原子轨道，可能是H或He，又因A是宇宙中最丰富的元素，则A为氢；B元素原子的核外电子排布为1s22s22p3，为氮；C的价电子排布为2s22p4，为氧；D元素原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p1，为铝；E元素原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p3，为磷，F为氯。s轨道只有1种伸展方向、p轨道有3种伸展方向，Al核外电子排布为1s22s22p63s23p1，涉及3个s轨道、2个p轨道，因此其核外电子云(轨道)的伸展方向有4种；核外13个电子的运动状态各不相同，故核外有13种不同运动状态的电子，有1s、2s、2p、3s、3p共5个能级。 ( 20 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第1章 原子结构与元素性质 第2节 原子结构与元素周期表 第1课时 基态原子的核外电子排布 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/题型解读 典题举一反三，应用触类旁通 07/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．了解基态原子的核外电子在原子轨道上的排列顺序。 2．掌握基态原子的核外电子排布规律，会书写1～36号元素基态原子的核外电子排布和价电子排布。 3．学会利用电子排布式、轨道表示式正确表示核外电子排布。 重点：掌握基态原子的核外电子排布规律，会书写常见元素(1～36号)原子的核外电子排布。 难点：学会利用电子排布式、轨道表示式正确表示核外电子排布。 一、基态原子核外电子排布原则 1．能量最低原则 (1)能量最低原理 基态原子的核外电子在各个原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量_________。 (2) 基态原子按能量顺序1s、2s、2p、________________________、5p、6s……即按ns、(n－2)f、(n－1)d、np顺序排布。 能量高低：ns<np<nd<nf，1s<2s<3s，2p<3p<4p。 2．泡利不相容原理 一个原子轨道中最多只能容纳________个电子，并且这两个电子的自旋方向必须________，或者说一个原子中不会存在________个量子数完全相同的电子。如2s2的电子排布为，不能为。 3．洪特规则 原子核外电子在能量相同的各个原子轨道上排布时，将尽可能分占________________，且自旋方向________，这样整个原子的能量最低。如2p3轨道上的电子排布为，不能为或。 4．基态原子核外电子排布的表示方法 (1)电子排布式 可简单写为nlx，其中n为主量子数，x为电子数，角量子数l用其所对应的符号表示。如Li原子的电子排布式为________，Al原子的电子排布式为________________。 (2)轨道表示式 用小圆圈(或方框、短线)表示一个给定量子数n、l、m的原子轨道，并用“↑”或“↓”区别自旋状态不同的电子。如基态O原子的轨道表示式为________________________或________________________。 【名师点拨】 书写方法——“三步法”(构造原理是书写基态原子电子排布式的主要依据) 第一步：按照构造原理写出电子填入能级的顺序，1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s 第二步：根据各能级容纳的电子数填充电子。 第三步：去掉空能级，并按照能层顺序排列即可得到电子排布式。 二、19～36号元素的基态原子的核外电子排布 1．洪特规则特例 (1)内容：能量相同的原子轨道在________ (如p6和d10)、________ (如p3和d5)和________ (如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。 (2)举例：写出下列基态原子的电子排布式。 Cr：________________________________。 Cu：________________________________。 2．价电子和价电子排布式 (1)价电子：一般化学反应涉及原子________________上的电子。 (2)价电子排布式：只表示出原子的价电子排布的式子，如基态铁原子价电子排布式为________。 (3)主族元素原子的价电子数一般等于该元素的________________。 3．复杂原子的核外电子排布式 对于复杂原子的核外电子排布式，应先按能量最低原理从低到高排列，然后将同一电子层的排在一起。例如：26Fe，先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一电子层的电子排在一起，即该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。 4．特殊原子的核外电子排布式 例如：24Cr，先将电子按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d4，因3d5是半充满状态稳定，因此需要将4s轨道上的一个电子调整到3d轨道上，得1s22s22p63s23p64s13d5，再将同一电子层的排在一起，得该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。再如：29Cu，先将电子按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d9，因3d10是全充满状态稳定，因此需要将4s轨道上的一个电子调整到3d轨道上，得1s22s22p63s23p64s13d10，再将同一电子层的排在一起，得该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。 5．前四周期元素核外电子排布的特殊性 (1)最外层只有1个未成对电子的元素 ⅠA族(ns1：H、Li、Na、K)； ⅢA族(ns2np1：B、Al、Ga)； ⅦA族(ns2np5：F、Cl、Br)； Cr(3d54s1)、Cu(3d104s1)。 (2)最外层有2个未成对电子的元素 ⅣA族(ns2np2：C、Si、Ge)； ⅥA族(ns2np4：O、S、Se)。 (3)最外层有3个未成对电子的元素 ⅤA族(ns2np3：N、P、As) (4)核外电子排布中，未成对电子数最多的元素 Cr(3d54s1，共有6个未成对电子) 【名师小结】 基态原子核外电子排布的表示方法 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 电子排布图 (或轨道表示式) 价层电子排布式 3s23p4 请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)原子轨道能量的相对大小为：E4s＞E3d＞E3p＞E3s。( ) (2)基态O原子电子排布式为：1s22s22p4。( ) (3)Al原子核外有1个未成对电子。( ) (4)2p能级上有2个未成对电子的元素只有碳。( ) (5)基态铜原子：1s22s22p63s23p63d94s2。( ) (6)基态铁原子失去4s、3d轨道上各1个电子变为Fe2＋。( ) (7)24Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1。( ) (8)K的价电子排布式：4s1。( ) (9)氮原子的轨道表示式：。( ) (10)原子的价电子决定了其物理性质和化学性质。( ) ►问题一 为什么每个电子层最多容纳2n2个电子？为什么原子核外最外层的电子不超过8个？次外层不超过18个电子？ ►问题二 如何确定主族元素在周期表中的位置？同属长周期的4、5、6周期所包含的元素种类数分别为18、18、32，并解释其原因。 ►问题三 构造原理，是化学中的一种定理，决定了原子、分子和离子中电子在各能级的排布。随核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按顺序填入核外电子运动轨道，即为构造原理。 1．如何根据构造原理书写电子排布式？ 2．如何根据“构造原理”画出轨道表示式？ 3．构造原理是不是完全根据原子轨道能量由低到高填入的？是否能量最低原理有错？ ►问题四 指出下列核外电子排布的书写分别违背了什么原则？ (1)2p轨道上有3个电子的原子： (2)2p轨道上有2个电子的原子： (3)4s轨道上有2个电子的原子： (4)3d轨道上有8个电子： ►问题五 为什么Fe3＋的稳定性强于Fe2＋？ ►问题六 为什么能量相同的原子轨道中电子总是分占轨道且自旋状态一致？ ►问题七 基态铬原子和基态铜原子的核外电子排布式分别为Cr：1s22s22p63s23p63d54s1，Cu：1s22s22p63s23p63d104s1，而非Cr：1s22s22p63s23p63d44s2；Cu：1s22s22p63s23p63d94s2，这是为什么？ ►题型一 基态原子核外电子排布 【典例1】下列对电子排布式或轨道表示式书写的评价正确的是( ) 选项 电子排布式或轨道表示式 评价 A N原子的轨道表示式： 错误；违反洪特规则 B O原子的轨道表示式： 错误；违反泡利不相容原理 C K原子的电子排布式： 错误；违反能量最低原理 D 的电子排布式： 错误；违反能量最低原理 【解题必备】 1． 核外电子排布的表示方法 原子结构示意图 意义 将每个电子层上的电子总数表示在原子核外的式子 实例 电子排布式 意义 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式 实例 K：1s22s22p63s23p64s1 简化电子排布式 意义 为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示 实例 K：[Ar]4s1 价电子排布式 意义 主族元素的价电子指最外层电子，价电子排布式即外围电子排布式 实例 Al：3s23p1 轨道表示式 意义 每个圆圈(或方框)代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子 实例 或 2．多电子的基态原子核外电子排布遵循的排布顺序可表示为 3．基态原子电子排布原则 核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则，对三条原则不能孤立地理解，要综合应用。其中，能量最低原则又可叙述为：在不违背泡利不相容原理的前提下，核外电子在各个原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量最低。 【变式1-1】以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是(　　) A．He B． C．1s2 D． 【变式1-2】若将15P原子的电子排布式写成1s22s22p63s23p3p，它违背了(　　) A．能量最低原则 B．泡利不相容原理 C．洪特规则 D．能量守恒原理 【变式1-3】下列电子排布式中，原子处于激发状态的是(　　) A．1s22s22p5 B．1s22s22p43s2 C．1s22s22p63s23p63d54s2 D．1s22s22p63s23p63d34s2 ►题型二 19～36号元素的基态原子的核外电子排布 【典例2】下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述正确的是(　　) A．原子的价电子排布式为ns2np1～6的元素一定是主族元素 B．基态原子的p能级上有5个电子的元素一定是第ⅦA族元素 C．原子的价电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素一定位于第ⅢB～第ⅦB族 D．基态原子的N层上只有1个电子的元素一定是主族元素 【解题必备】 核外电子排布式与原子结构示意图、轨道表示式的关系 原子结构示意图→电子排布式→轨道表示式逐步细化核外电子的运动状态。 【变式2-1】某元素原子3d轨道上有5个电子，则该原子最外层电子排布可能是(　　) A．4s1 B．4s24p1 C．4s24p3 D．3s23p63d5 【变式2-2】已知锰的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的基态锰原子外围电子的电子排布图，其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是 (　　) A． B． C． D． 【变式2-3】下列有关核外电子排布的表述正确的是( ) A．基态碳原子最外层电子排布图为 B．基态铜原子的价层电子的轨道表示式为 C．基态Se原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p4 D．F-的结构示意图为 1．在2p能级上最多只能排布6个电子，其依据的规律是(　　) A．能量最低原则 B．泡利不相容原理 C．洪特规则 D．能量最低原则和泡利不相容原理 2．下列排布不符合泡利不相容原理的是(　　 ) 3．价电子排布满足4s半充满而3d为全充满的元素是(　　) A．Ca B．V C．Cr　　　 D．Cu 4．下列电子排布式中，原子处于激发态的是(　　) A．1s22s22p5 B．1s22s22p43s2 C．1s22s22p63s23p63d104s1 D．1s22s22p63s23p63d34s2 5．下列各原子或离子的电子排布式错误的是(　　) A．C：1s22s22p2 B．O2－：1s22s22p6 C．Cr：1s22s22p63s23p63d44s2 D．Al3＋：1s22s22p6 6．下列有关核外电子排布的式子不正确的是(　　 ) A．24Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1 B．K的简化电子排布式：[Ar]4s1 C．N原子的轨道表示式为 D．S原子的轨道表示式为 7．以下核外电子的表示方法中，能表示该原子处于能量最低状态的是(　　 ) C．Fe：[Ar]3d54s2 D．Cu：[Ar]3d104s1 8．下列关于价电子构型为3s23p4的粒子描述正确的是(　　) A．它的元素符号为O B．它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4 C．它可与H2生成液态化合物 D．其轨道表示式为 9．价电子排布满足4s半充满而3d为全充满的元素是(　　) A．Ca　　　B．V　　　　C．Cr　　　　D．Cu 10．下列基态原子的价电子排布式中，正确的是(　　 ) A．3d94s2 B．3d44s2 C．4s25p3 D．3d74s2 11．某元素的3p轨道上有2个未成对电子，因此其(　　 ) A．第3电子层上有4个电子 B．最高正价为＋2 C．最高正价为＋4 D．第2电子层没有未成对电子 12．已知元素X的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋2，则X元素的原子序数为(　　 ) A．9 B．10 C．17 D．18 13．A、B、C、D是四种短周期元素，E是过渡元素。A、B、C同周期，C、D同主族，A的原子结构示意图为，B是同周期除稀有气体元素外原子半径最大的元素，C的最外层有三个未成对电子，E的价电子排布式为3d64s2。回答下列问题： (1)A为________(填元素符号，下同)，电子排布式是________________________。 (2)B为________，简化电子排布式是___________________________。 (3)C为________，价电子排布式是________________________________。 (4)D为________，电子排布图是__________________________________。 (5)E为________，原子结构示意图是____________________________。 14．按要求填空。 (1)下列微粒基态的电子排布中未成对电子数最多的是________(填字母序号)。 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)基态铬原子的价电子排布式是________，这样排布使整个体系能量降低，原因是____________________。 (4)基态砷原子的价电子排布式为________，其原子核外有________个电子层，________个能级，其原子轨道达到全充满状态的个数是________，与其同周期元素基态原子与砷原子未成对电子数相同的元素还有________种。 (5)短周期元素中，原子基态时具有1个未成对电子的元素共有________种。 (6)某元素基态原子的最外层电子排布式为nsnnpn＋1，则电子排布式中n＝________，该元素基态原子中能量最高的能级是________，其电子云在空间中有________方向，呈________形。 15．按要求写出电子排布式、原子结构示意图或轨道表示式。 (1)基态Ni原子的电子排布式：____________________________________。 (2)基态Cu＋的电子排布式：_________________________________________。 (3)基态P原子的价电子排布式：____________________________________________。 (4)Fe原子结构示意图：__________________________________________________。 (5)17Cl的轨道表示式__________________________________________________。 (6)第4周期中最外层仅有1个电子的所有基态原子的电子排布式_______________。 1．下列离子中d轨道达半充满状态的是(　　) A．Cr3＋ B．Cu＋ C．Co3＋ D．Fe3＋ 2．若某元素原子处于能量最低状态时，价电子排布式为4d15s2，则下列说法正确的是(　　) A．该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有3个未成对电子 B．该元素原子核外共有5个电子层 C．该元素原子的M层共有8个电子 D．该元素原子最外层有3个电子 3．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原子的价电子排布为2s22p5的原子 4．下列各组表述中，两个原子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的排布式为1s22s22p63s23p2的原子 B．2p能级无空轨道，且有一个未成对电子的基态原子和原子的最外层电子排布式为2s22p5的原子 C．M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2的原子 D．最外层电子数是核外电子总数的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子 5．硅原子的核外电子排布式由1s22s22p63s23p2转变为1s22s22p63s13p3，下列有关该过程的说法正确的是(　　) A．硅原子由基态转化为激发态，这一过程吸收能量 B．硅原子由激发态转化为基态，这一过程释放能量 C．硅原子处于激发态时的能量低于基态时的能量 D．转化后硅原子与基态磷原子的电子层结构相同，化学性质相同 6．主族元素A和B可形成组成为AB2的离子化合物，则A、B两原子的最外层电子排布分别为(　　) A．ns2和ns2np4 B．ns1和ns2np4 C．ns2和ns2np5 D．ns1和ns2 7．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 8．核外电子的能量不仅与电子所处的能层、能级有关，还与核外电子的数目及核电荷数的多少有关。氩原子与硫离子的核外电子排布相同，都是1s22s22p63s23p6。下列说法正确的是(　 　) A．两粒子的1s能级上电子的能量相同 B．两粒子的3p能级上的电子离核的距离相同 C．两粒子的电子发生跃迁时，产生的光谱不同 D．两粒子最外层都达到了8电子稳定结构，化学性质相同 9．X、Y、Z三种主族元素的原子，其最外层电子排布式分别为ns1、3s23p1和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式可能是(　　) A．X2YZ3 B．XYZ2 C．X2YZ2 D．XYZ3 10．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是(　　) A．原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子 B．原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子 C．2p能级上只有两个电子的X原子与3p能级上只有两个电子的Y原子 D．最外层都只有一个电子的X、Y原子 11．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式为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式为1s22s22p63s23p63d64s2的原子 C．最外层电子数是核外电子总数的的原子和价电子排布式为4s24p5的原子 D．2p能级有一个未成对电子的基态原子和原子的价电子排布式为2s22p5的原子 12．已知某原子结构示意图为，下列有关说法正确的是( ) A．原子结构示意图中x=4 B．该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4 C．该原子的电子排布图为 D．该原子结构中共有5个能级上有电子 13．按要求填空： (1)写出下列基态原子或基态离子的电子排布式： ①B：__________________；V：__________________； Ga：_________________；Ge：__________________。 ②N3－：______________；Ni2＋：__________________； Cr3＋：_______________；Mn2＋：__________________。 (2)2p轨道上最多只能排布6个电子，其依据的规律是________________。 (3)氧元素基态原子核外未成对电子数为______个，写出3p轨道上只有2个未成对电子的元素符号__________，M层上有2对成对电子的原子最外层共有_______种不同运动状态的电子。 (4)1～36号元素原子中未成对电子数为2的元素符号及价电子排布式____________ ________________________________________________________________________。 (5) X元素的价电子排布式是4s24p5，X元素的符号是________。 (6)某元素的原子序数为33，该元素原子的价电子排布式为__________，该元素原子核外有________个电子层，________个能级，________个原子轨道。 (7)基态Fe原子有________个未成对电子，基态14C原子中，核外有________对自旋方向相反的电子。 14．回答下列问题： (1)下列叙述中，正确的是________(填字母，下同)。 a．在一个基态多电子的原子中，可以有两个运动状态完全相同的电子 b．在一个基态多电子的原子中，不可能有两个能量完全相同的电子 c．在一个基态多电子的原子中，M层上的电子能量肯定比L层上的电子能量高 d．如果某一基态3p能级上仅有2个电子，它们自旋方向必须相反 (2)在d轨道中电子排布为，而不排布成，其最直接根据是________。 A．能量最低原则 B．泡利不相容原理 C．原子轨道能级图 D．洪特规则 (3)第2、3、4周期元素原子中p轨道半充满的元素是__________________________，前4周期元素中，基态原子未成对电子数与氮相同的元素有________种。 (4)镓与硼同主族，写出镓元素原子的价电子排布式：__________。 (5)写出Ti基态原子的电子排布式______________________________________，基态Co2＋的价电子排布式________。 (6)已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。X元素的符号是________；Y元素原子的价电子的电子轨道表示式为____________，Z元素的名称是__________。 15．有A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，其中A元素原子核外电子仅有一种原子轨道，也是宇宙中最丰富的元素；B元素原子核外p电子数比s电子数少1；C元素原子的最外层电子排布可表示为asaap2a；D为金属元素且M层上有一个未成对的p电子；E元素的原子核外最外层p轨道半充满；F元素原子的价电子排布式为3s23p5。 (1)写出A、E、F元素的元素符号：A________、C________、F________。 (2)写出基态D原子的电子排布式________。写出基态E原子的核外电子轨道表示式__________________。 (3)D元素原子核外电子云有________种不同的伸展方向，共有________种不同运动状态的电子，________种不同能级的电子。 (4)B元素单质和氢化物的电子式：单质________，氢化物________。 ( 13 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$