2.1 原子核外电子的运动（第2课时 原子核外电子的排布）-【帮课堂】2024-2025学年高二化学同步学与练（苏教版2019选择性必修2）

专题2 原子结构与元素性质 第一单元 原子核外电子的运动 第2课时 原子核外电子的排布 1．能举例说明原子核外电子排布的构造原理。 2．能电子排布式和轨道表示式表征1~36号元素基态原子的核外电子排布。 重点：构造原理；核外电子排布的表示方法。 难点：构造原理与核外电子排布的表示方法。 一、构造原理 1．构造原理 电子是按照一定顺序填充的，________一个能级之后再填下一个能级，这个规律称为构造原理。原子核外电子的排布遵循构造原理的三大内容：能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。 2．构造原理的内容 (1)能量最低原理：原子核外电子先占据________的轨道，然后依次进入________的轨道，这样使整个原子处于_____________的状态。 (2)泡利不相容原理：每个原子轨道上最多容纳______个自旋状态不同的电子。 (3)洪特规则：原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占在________________上，且自旋状态________，这样整个原子的能量________。 3．原子核外电子排布的轨道能量顺序 电子所排的轨道顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、______、4p、5s、______、5p、6s、______、______、6p、7s……，这是实验得到的规律，适用于大多数基态原子的核外电子排布。 二、核外电子排布的表示方法 1．电子排布式 (1)电子排布式 ①用数字在轨道符号右上角标明该轨道上排布的电子数，例如： 15P：________________________ 19K：________________________ ②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成“原子实”，以相应________________符号外加方括号表示。例如： 16S：________________ 21Sc：________________ (2)外围电子排布式 外围电子又称价电子，对主族元素而言，外围电子就是最外层电子。例如： 8O：________________ 13Al：________________ 2．轨道表示式 将每一个原子轨道用一个方框表示，在方框内标明基态原子核外电子分布的式子称为轨道表示式。 例如Al的轨道表示式为：________________________________________ 【思考讨论】请回答下列问题，并予以合理解释。 (1)为什么铬原子的核外电子排布式是[Ar]3d5 4s1，而不是[Ar]3d44s2？ (2)铜原子的核外电子排布有两种可能：[Ar]3d104s1和[Ar]3d9 4s2。哪一种是合理的？ 3．洪特规则特例： 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。 多电子原子的原子轨道的能量高低顺序，是概括了大量实验事实后总结出的一般规律，适用于绝大多数原子的核外电子排布。然而，第5、6、7周期的某些元素的原子核外电子排布的实验测定结果，并不符合图2-7所示的原子核外电子排布的轨道能量顺序。因此，原子的核外电子排布，要以实验测定的结果为准。 【易错提醒】 (1)核外电子在原子轨道上的排布遵循的三个原理间的关系： 在不违反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应使整个原子体系的能量最低。我们称原子的最低能量状态为原子的基态，能量高于基态的状态为激发态。 (2)基态原子核外电子在原子轨道上的排列顺序 (3)能级交错现象 三层以上的电子层中出现能级交错现象，对核外电子排布的影响很大。 能量顺序按照1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s……，即按照ns (n－2)f (n－1)d np顺序排列。 (4)在核外电子的排布中，排在同一轨道上的两个电子，自旋方向相反；而自旋方向相同的电子，必然处于不同的轨道上。可以这样理解：在同一原子中，没有运动状态完全相同的两个电子存在，原子核外有几个电子，就有几种运动状态。 (5)原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，将尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。 如2p3的轨道表示式为：而不是或。 (6)洪特规则特例：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。 如Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54S1，3d和4s轨道均为半充满状态，原子较为稳定；又如Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，3d轨道为全充满，4s轨道为半充满状态，原子较为稳定。 三、原子光谱与光谱分析 1．原子光谱形成原因 在通常情况下，原子核外电子的排布总是使整个原子处于能量________的状态。 当处于能量最低状态的原子________能量后，电子能从能量________的轨道跃迁到能量________的轨道上。 电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，将________出能量。 2．原子光谱分类 发射光谱：原子中的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，________光子，将发出的光通过棱镜就得到原子的原子发射光谱。 吸收光谱：原子中的电子________光子，原子中的电子从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，然后将透过光通过棱镜，就得到原子吸收光谱。 3．光谱分析 通过原子发射光谱或吸收光谱________元素，称为光谱分析。 【思考讨论】 1．许多金属元素都可以发生焰色反应，焰色反应的形成原因是什么？焰色反应属于物理变化还是化学变化？ 2．金属元素的焰色反应属于吸收光谱还是发射光谱？ 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)Mg2＋的轨道表示式：(　 　) (2)C的电子排布式：1s22s12p3(　 　) (3)15P原子的电子排布式写成1s22s22p63s23p3p(　 　) (4)3d6的轨道表示式为(　 　) (5)霓虹灯光、激光、萤光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关(　 　) (6)产生激光的前提是原子要处于激发态(　 　) (7)电子跃迁时只吸收能量(　 　) (8)同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量(　 　) 2．下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是________(填序号，下同)，违反能量最低原理的是__________，违反洪特规则的是__________，违反泡利不相容原理的是________________。 ①Ca2＋：1s22s22p63s23p6 ②F－：1s22s23p6 ③P： ④Fe：1s22s22p63s23p63d64s2 ⑤Mg2＋：1s22s22p6 ⑥C： 3．按要求填空： (1)Cu的原子结构示意图为________________。 (2)P的外围电子排布式为_________________。 (3)Ni的电子排布式为____________________。 (4)N的轨道表示式为_____________________。 (5)X元素的外围电子排布式是4s24p5，X的元素符号是__________。 4．写出下列微粒的电子排布式和外围电子排布式： (1)Fe ______________________________ _________________________ (2)Fe2+ _____________________________ __________________________ (3)As_______________________________ _________________________ (4)Cu2+ _____________________________ ___________________________ 5．某元素的原子基态时有7个电子处于3d轨道上，则该元素的原子序数为______，该元素原子的d轨道上的未成对电子有______个。 6．某元素的原子获得能量后的电子排布式为1s22s22p63s23p34s1，则该元素的原子获得能量前的电子排布式为_______________；轨道表示式为______________________；外围电子排布式为___________；该元素的元素符号是______。 ►问题一 构造原理与电子排布式 【典例1】下列有关碳原子的轨道表示式中，能量最低的是(　　) A. B. C. D. 【解题必备】核外电子排布的表示方法 1．几种表示方法归纳 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  S： 电子排布式 意义 用数字在轨道符号右上角标明该轨道上排布的电子数，这就是电子排布式 实例 S：1s22s22p63s23p4 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用相应稀有气体的元素符号外加方括号表示 实例 S：[Ne]3s23p4 外围电子 排布式 意义 主族元素的外围电子指最外层电子，最外层电子排布式即外围电子排布式 实例 S：3s23p4 轨道 表示式 意义 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子 实例 S： 2．外围电子（价电子） (1)主族元素的最外层电子就是外围电子，如碱金属的外围电子排布式为ns1。 (2)过渡元素的外围电子一般包括最外层的s电子和次外层的d电子，如铁原子的外围电子排布式为3d64s2。 3．核外电子排布式的书写 (1)书写原子的电子排布式时，应按照电子层的顺序书写，如铁原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，而不是1s22s22p63s23p64s23d6。 (2)书写离子的电子排布式时，先失去最外层电子，再失去内层电子，如Fe2+的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d6，Fe3+的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d5。 【变式1-1】在d轨道中电子排布成，而不排成，其直接的根据是(　　) A．能量最低原理 B．泡利不相容原理 C．原子轨道能量顺序 D．洪特规则 【变式1-2】写出15P、25Mn的轨道表示式，并按要求填空。 15P：_________________________________，有______个电子对，有____个单电子。 25Mn：_______________________________________________________，有________种空间运动状态，有________个单电子，属于半充满状态。 ►问题二 原子光谱与光谱分析 【典例2】下列图像中所发生的现象与电子的跃迁无关的是(　　) A．燃放焰火 B．霓虹灯广告 C．蜡烛燃烧 D．平面镜成像 【变式2-1】下列现象与核外电子的跃迁有关的是(　　) ①霓虹灯发出有色光　②棱镜分光　③激光器产生激光　④石油蒸馏　⑤凸透镜聚光　⑥燃放的焰火，在夜空中呈现五彩缤纷的礼花　⑦日光灯通电发光　⑧冷却结晶 A．①③⑥⑦ B．②④⑤⑧ C．①③⑤⑥⑦ D．①②③⑤⑥⑦ 【变式2-2】对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是(　　) A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线 C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质 D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应 1．按照构造原理，下列电子填入能级的顺序正确的是(　　) A．1s、2p、3d、4s B．1s、2s、3s、2p C．2s、2p、3s、3p D．4p、3d、4s、3p 2．下列各原子或离子的电子排布式错误的是(　　) A．Na＋：1s22s22p6 B．F：1s22s22p5 C．Cl－：1s22s22p63s23p5 D．Mn：1s22s22p63s23p63d54s2 3．下列电子排布式表示的是基态原子核外电子排布的是(　　) A．1s22s22p63s13p3 B．1s22s22p63s23p63d104s14p1 C．1s22s22p63s23p63d24s2 D．1s22s22p63s23p63d104s14p2 4．下列硼原子的轨道表示式表示的状态中，能量最高的是(　　) A． B． C． D． 5．华东师范大学姜雪峰教授是中国首位入选成为“青年化学家元素周期表”的科学家，他是“S”元素的代言人。下列轨道表示式能表示基态硫原子最外层结构的是(　　) A． B． C． D． 6．电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取(　　) A．电子的运动轨迹图像 B．原子的吸收光谱 C．电子体积大小的图像 D．原子的发射光谱 7．氯化钠在灼烧过程中，发出黄色的光，下列对此现象的描述正确的是(　　) A．形成发射光谱，物理变化 B．形成发射光谱，化学变化 C．形成吸收光谱，物理变化 D．形成吸收光谱，化学变化 8．下列离子中外层d轨道处于半充满状态的是(　　) A．Cr3＋ B．Cu＋ C．Co3＋ D．Fe3＋ 9．下表列出了核电荷数为21～25号元素的最高正化合价，回答下列问题： 元素名称 钪 钛 钒 铬 锰 元素符号 Sc Ti V Cr Mn 核电荷数 21 22 23 24 25 最高正价 ＋3 ＋4 ＋5 ＋6 ＋7 (1)写出下列元素基态原子的核外电子排布式： Sc___________________________。 Ti___________________________。 V___________________________。 Mn___________________________。 (2)已知基态铬原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，并不符合构造原理，核外电子这样排布的原因为_________________________。 1．具有如下电子层结构的原子，其相应元素一定属于同一主族的是(　　) A．3p轨道上有2个未成对电子的原子和4p轨道上有2个未成对电子的原子 B．3p轨道上只有1个空轨道的原子和4p轨道上只有1个空轨道的原子 C．最外层电子排布式为1s2的原子和最外层电子排布式为2s22p6的原子 D．最外层电子排布式为1s2的原子和最外层电子排布式为2s2的原子 2．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轨道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原子和外围电子排布式为4s24p5的原子 D．2p轨道有一个未成对电子的基态原子和外围电子排布式为2s22p5的原子 3．某元素A原子的L层要比M层少6个电子，它有两种常见的阳离子a和b(其中a的化合价大于b的化合价)。则： (1)a的M层比N层多________个电子；b的L层比M层少________个电子。a的稳定性________(填“大于”或“小于”)b的稳定性。 (2)写出A的电子排布式：___________________________________。 a的最外层电子轨道表示式为___________________________________。 4．A、B、C、D代表4种元素。请填空： (1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其外围电子的轨道表示式为_____________________。 (2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B元素的原子结构示意图为_______________，C的元素符号为________。 (3)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______，其基态原子的电子排布式为____________________________。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题2 原子结构与元素性质 第一单元 原子核外电子的运动 第2课时 原子核外电子的排布 1．能举例说明原子核外电子排布的构造原理。 2．能电子排布式和轨道表示式表征1~36号元素基态原子的核外电子排布。 重点：构造原理；核外电子排布的表示方法。 难点：构造原理与核外电子排布的表示方法。 一、构造原理 1．构造原理 电子是按照一定顺序填充的，填满一个能级之后再填下一个能级，这个规律称为构造原理。原子核外电子的排布遵循构造原理的三大内容：能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。 2．构造原理的内容 (1)能量最低原理：原子核外电子先占据能量低的轨道，然后依次进入能量高的轨道，这样使整个原子处于能量最低的状态。 (2)泡利不相容原理：每个原子轨道上最多容纳两个自旋状态不同的电子。 (3)洪特规则：原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占在不同的原子轨道上，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。 3．原子核外电子排布的轨道能量顺序 电子所排的轨道顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s……，这是实验得到的规律，适用于大多数基态原子的核外电子排布。 二、核外电子排布的表示方法 1．电子排布式 (1)电子排布式 ①用数字在轨道符号右上角标明该轨道上排布的电子数，例如： 15P：1s22s22p63s23p3 19K：1s22s22p63s23p63s1 ②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成“原子实”，以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示。例如： 16S：[Ne]3s23p4 21Sc：[Ar]3d14s2 (2)外围电子排布式 外围电子又称价电子，对主族元素而言，外围电子就是最外层电子。例如： 8O：2s22p4 13Al：3s23p1 2．轨道表示式 将每一个原子轨道用一个方框表示，在方框内标明基态原子核外电子分布的式子称为轨道表示式。 例如Al的轨道表示式为： 【思考讨论】请回答下列问题，并予以合理解释。 (1)为什么铬原子的核外电子排布式是[Ar]3d5 4s1，而不是[Ar]3d44s2？ 是[Ar]3d54s1，因为3d54s1均为半充满结构，更稳定。 (2)铜原子的核外电子排布有两种可能：[Ar]3d104s1和[Ar]3d9 4s2。哪一种是合理的？ 是[Ar]3d104s1，因为3d104s1一个全充满，一个半充满，更稳定。 3．洪特规则特例： 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。 多电子原子的原子轨道的能量高低顺序，是概括了大量实验事实后总结出的一般规律，适用于绝大多数原子的核外电子排布。然而，第5、6、7周期的某些元素的原子核外电子排布的实验测定结果，并不符合图2-7所示的原子核外电子排布的轨道能量顺序。因此，原子的核外电子排布，要以实验测定的结果为准。 【易错提醒】 (1)核外电子在原子轨道上的排布遵循的三个原理间的关系： 在不违反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应使整个原子体系的能量最低。我们称原子的最低能量状态为原子的基态，能量高于基态的状态为激发态。 (2)基态原子核外电子在原子轨道上的排列顺序 (3)能级交错现象 三层以上的电子层中出现能级交错现象，对核外电子排布的影响很大。 能量顺序按照1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s……，即按照ns (n－2)f (n－1)d np顺序排列。 (4)在核外电子的排布中，排在同一轨道上的两个电子，自旋方向相反；而自旋方向相同的电子，必然处于不同的轨道上。可以这样理解：在同一原子中，没有运动状态完全相同的两个电子存在，原子核外有几个电子，就有几种运动状态。 (5)原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，将尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。 如2p3的轨道表示式为：而不是或。 (6)洪特规则特例：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。 如Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54S1，3d和4s轨道均为半充满状态，原子较为稳定；又如Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，3d轨道为全充满，4s轨道为半充满状态，原子较为稳定。 三、原子光谱与光谱分析 1．原子光谱形成原因 在通常情况下，原子核外电子的排布总是使整个原子处于能量最低的状态。 当处于能量最低状态的原子吸收能量后，电子能从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道上。 电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，将释放出能量。 2．原子光谱分类 发射光谱：原子中的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，放出光子，将发出的光通过棱镜就得到原子的原子发射光谱。 吸收光谱：原子中的电子吸收光子，原子中的电子从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，然后将透过光通过棱镜，就得到原子吸收光谱。 3．光谱分析 通过原子发射光谱或吸收光谱检测元素，称为光谱分析。 【思考讨论】 1．许多金属元素都可以发生焰色反应，焰色反应的形成原因是什么？焰色反应属于物理变化还是化学变化？ 基态原子吸收能量，电子从基态跃迁到激发态后，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将能量以光的形式释放出来。焰色反应属于物理变化。 2．金属元素的焰色反应属于吸收光谱还是发射光谱？ 光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一，焰色反应属于发射光谱。 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)Mg2＋的轨道表示式：(　√　) (2)C的电子排布式：1s22s12p3(　×　) (3)15P原子的电子排布式写成1s22s22p63s23p3p(　×　) (4)3d6的轨道表示式为(　×　) (5)霓虹灯光、激光、萤光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关(　×　) (6)产生激光的前提是原子要处于激发态(　√　) (7)电子跃迁时只吸收能量(　×　) (8)同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量(　√　) 2．下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是________(填序号，下同)，违反能量最低原理的是__________，违反洪特规则的是__________，违反泡利不相容原理的是________________。 ①Ca2＋：1s22s22p63s23p6 ②F－：1s22s23p6 ③P： ④Fe：1s22s22p63s23p63d64s2 ⑤Mg2＋：1s22s22p6 ⑥C： 答案　①④⑤　②　③　⑥ 解析　根据核外电子排布规律知，②中错误在于电子排满2s轨道后应排2p轨道，而不是3p轨道，正确的应为1s22s22p6；③中没有遵循洪特规则——电子在同一能级的不同轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋状态相同，正确的应为 ；⑥违反泡利不相容原理，正确的应为 。 3．按要求填空： (1)Cu的原子结构示意图为________________。 (2)P的外围电子排布式为_________________。 (3)Ni的电子排布式为____________________。 (4)N的轨道表示式为_____________________。 (5)X元素的外围电子排布式是4s24p5，X的元素符号是__________。 答案 (1) (2)3s23p3 (3)1s22s22p63s23p63d84s2 (4) (5)Br 4．写出下列微粒的电子排布式和外围电子排布式： (1)Fe ______________________________ _________________________ (2)Fe2+ _____________________________ __________________________ (3)As_______________________________ _________________________ (4)Cu2+ _____________________________ ___________________________ 答案 Fe：1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 3d64s2 Fe2+：1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6 3d6 As： 1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3 4s24p3 Cu2+: 1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9 3d9 5．某元素的原子基态时有7个电子处于3d轨道上，则该元素的原子序数为______，该元素原子的d轨道上的未成对电子有______个。 答案 27 3 解析 依据核外电子排布原子，该元素的电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，故该元素的原子序数为27；根据洪特规则，3d轨道上位成对电子有3个。 6．某元素的原子获得能量后的电子排布式为1s22s22p63s23p34s1，则该元素的原子获得能量前的电子排布式为_______________；轨道表示式为______________________；外围电子排布式为___________；该元素的元素符号是______。 答案 1s22s22p63s23p4 3s23p4 S ►问题一 构造原理与电子排布式 【典例1】下列有关碳原子的轨道表示式中，能量最低的是(　　) A. B. C. D. 答案　D 解析　根据洪特规则，原子的核外电子在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。A中2p轨道上两个电子挤在同一个轨道上，B、C中两个轨道上电子的自旋状态相反，均与洪特规则相违背，只有D中的排布符合洪特规则，能量最低。 【解题必备】核外电子排布的表示方法 1．几种表示方法归纳 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  S： 电子排布式 意义 用数字在轨道符号右上角标明该轨道上排布的电子数，这就是电子排布式 实例 S：1s22s22p63s23p4 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用相应稀有气体的元素符号外加方括号表示 实例 S：[Ne]3s23p4 外围电子 排布式 意义 主族元素的外围电子指最外层电子，最外层电子排布式即外围电子排布式 实例 S：3s23p4 轨道 表示式 意义 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子 实例 S： 2．外围电子（价电子） (1)主族元素的最外层电子就是外围电子，如碱金属的外围电子排布式为ns1。 (2)过渡元素的外围电子一般包括最外层的s电子和次外层的d电子，如铁原子的外围电子排布式为3d64s2。 3．核外电子排布式的书写 (1)书写原子的电子排布式时，应按照电子层的顺序书写，如铁原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，而不是1s22s22p63s23p64s23d6。 (2)书写离子的电子排布式时，先失去最外层电子，再失去内层电子，如Fe2+的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d6，Fe3+的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d5。 【变式1-1】在d轨道中电子排布成，而不排成，其直接的根据是(　　) A．能量最低原理 B．泡利不相容原理 C．原子轨道能量顺序 D．洪特规则 答案 D 【变式1-2】写出15P、25Mn的轨道表示式，并按要求填空。 15P：_________________________________，有______个电子对，有____个单电子。 25Mn：_______________________________________________________，有________种空间运动状态，有________个单电子，属于半充满状态。 答案　 6　3 15　5 ►问题二 原子光谱与光谱分析 【典例2】下列图像中所发生的现象与电子的跃迁无关的是(　　) A．燃放焰火 B．霓虹灯广告 C．蜡烛燃烧 D．平面镜成像 答案 D 解析 D项平面镜成像是一种物理现象，不存在电子的跃迁；A、B、C三项中物质变化均与原子核外的电子跃迁有关。 【变式2-1】下列现象与核外电子的跃迁有关的是(　　) ①霓虹灯发出有色光　②棱镜分光　③激光器产生激光　④石油蒸馏　⑤凸透镜聚光　⑥燃放的焰火，在夜空中呈现五彩缤纷的礼花　⑦日光灯通电发光　⑧冷却结晶 A．①③⑥⑦ B．②④⑤⑧ C．①③⑤⑥⑦ D．①②③⑤⑥⑦ 答案　A 解析　①霓虹灯发出有色光，因为灯管中的稀有气体原子发生电子跃迁，释放能量，发射出不同颜色的光，正确；②棱镜分光是由于不同色彩的光在玻璃中的折射率不同引起的，与电子跃迁无关，错误；③激光的产生就是在外部刺激的情况下，很多高能的电子同时释放相位和能级相同的能量，这些能量成为颜色一样的光子，有的在激光器内反射，继续与电子碰撞，释放更多的与它相同的光子，有的离开激光器，形成激光，与电子跃迁有关，正确；④石油蒸馏是利用石油中各成分的沸点不同加以分离，与电子跃迁无关，错误；⑤凸透镜聚光是由光的折射形成的，与电子跃迁无关，错误；⑥燃放的焰火，是因为不同金属元素发生电子跃迁，释放能量，形成不同颜色的光，正确；⑦日光灯通电发光，是因为原子受到激发时电子会释放出可见光子，与电子跃迁有关，正确；⑧冷却结晶，是由于温度降低，物质的溶解度减小，析出溶质，与电子跃迁无关，错误。 【变式2-2】对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是(　　) A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线 C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质 D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应 答案　A 解析　在电流作用下，基态氖原子中的电子吸收能量跃迁到能量较高的轨道，变为激发态原子，这一过程要吸收能量，不会发出红光；而电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态或基态时，将释放能量，从而产生红光，故A项正确。 1．按照构造原理，下列电子填入能级的顺序正确的是(　　) A．1s、2p、3d、4s B．1s、2s、3s、2p C．2s、2p、3s、3p D．4p、3d、4s、3p 答案　C 解析　由构造原理可知，A项中电子填入能级的正确顺序应为1s、2p、4s、3d，错误；B项中电子填入能级的正确顺序应为1s、2s、2p、3s，错误；D项中电子填入能级的正确顺序应为3p、4s、3d、4p，错误。 2．下列各原子或离子的电子排布式错误的是(　　) A．Na＋：1s22s22p6 B．F：1s22s22p5 C．Cl－：1s22s22p63s23p5 D．Mn：1s22s22p63s23p63d54s2 答案　C 解析　Cl－应是Cl原子得一个电子形成的稳定结构，所以Cl－的电子排布式应为1s22s22p63s23p6。 3．下列电子排布式表示的是基态原子核外电子排布的是(　　) A．1s22s22p63s13p3 B．1s22s22p63s23p63d104s14p1 C．1s22s22p63s23p63d24s2 D．1s22s22p63s23p63d104s14p2 答案　C 解析　A项，Si原子的核外电子数为14，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，错误；B项，Zn原子的核外电子数为30，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，错误；C项，Ti原子的核外电子数为22，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，正确；D项，Ga原子的核外电子数为31，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，错误。 4．下列硼原子的轨道表示式表示的状态中，能量最高的是(　　) A． B． C． D． 答案　A 5．华东师范大学姜雪峰教授是中国首位入选成为“青年化学家元素周期表”的科学家，他是“S”元素的代言人。下列轨道表示式能表示基态硫原子最外层结构的是(　　) A． B． C． D． 答案　D 解析　基态硫原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，最外层电子排布式为3s23p4，根据泡利不相容原理，3s轨道的2个电子自旋状态相反；根据洪特规则，3p轨道的4个电子中3个电子先分占3个p轨道，且自旋状态相同，第4个电子再填充到其中一个3p轨道，与原来填充的电子自旋状态相反，故D正确。 6．电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取(　　) A．电子的运动轨迹图像 B．原子的吸收光谱 C．电子体积大小的图像 D．原子的发射光谱 答案　B 解析　E(3d)<E(4p)，故电子由3d能级跃迁至4p能级时，吸收能量，形成吸收光谱。 7．氯化钠在灼烧过程中，发出黄色的光，下列对此现象的描述正确的是(　　) A．形成发射光谱，物理变化 B．形成发射光谱，化学变化 C．形成吸收光谱，物理变化 D．形成吸收光谱，化学变化 答案　A 解析　氯化钠在灼烧时，电子吸收能量由能量较低的轨道向能量较高的轨道跃迁，电子再从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，多余的能量以光的形式释放出来，发出黄色的光，形成的是发射光谱，该过程是物理变化。 8．下列离子中外层d轨道处于半充满状态的是(　　) A．Cr3＋ B．Cu＋ C．Co3＋ D．Fe3＋ 答案　D 解析　Cr3＋的外围电子排布式为3d3，d轨道不是半充满状态，故A不符合题意；Cu＋的外围电子排布式为3d10，d轨道处于全充满状态，故B不符合题意；Co3＋的外围电子排布式为3d6，d轨道不是半充满状态，故C不符合题意；Fe3＋的外围电子排布式为3d5，d轨道处于半充满状态，故D符合题意。 9．下表列出了核电荷数为21～25号元素的最高正化合价，回答下列问题： 元素名称 钪 钛 钒 铬 锰 元素符号 Sc Ti V Cr Mn 核电荷数 21 22 23 24 25 最高正价 ＋3 ＋4 ＋5 ＋6 ＋7 (1)写出下列元素基态原子的核外电子排布式： Sc___________________________。 Ti___________________________。 V___________________________。 Mn___________________________。 (2)已知基态铬原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，并不符合构造原理，核外电子这样排布的原因为_________________________。 答案 (1)1s22s22p63s23p63d14s2 1s22s22p63s23p63d24s2 1s22s22p63s23p63d34s2 1s22s22p63s23p63d54s2 (2)由洪特规则特例，可知能量相同的轨道半充满状态一般比较稳定。 1．具有如下电子层结构的原子，其相应元素一定属于同一主族的是(　　) A．3p轨道上有2个未成对电子的原子和4p轨道上有2个未成对电子的原子 B．3p轨道上只有1个空轨道的原子和4p轨道上只有1个空轨道的原子 C．最外层电子排布式为1s2的原子和最外层电子排布式为2s22p6的原子 D．最外层电子排布式为1s2的原子和最外层电子排布式为2s2的原子 答案　B 解析　p轨道有3个原子轨道，最多可以容纳6个电子，根据泡利不相容原理和洪特规则，当p轨道上有2个电子或4个电子时，p轨道上均有2个未成对电子，所以可能是ⅣA族元素，也可能是ⅥA族元素，故A不符合题意；p轨道上有1个空轨道，说明另外两个轨道各容纳了1个电子，加上s轨道上的2个电子，最外层是4个电子，属于ⅣA族元素，故B符合题意；最外层电子排布式为1s2和2s22p6的原子，二者都是稀有气体元素，但不属于主族元素，故C不符合题意；最外层电子排布式为1s2的原子为He，位于0族，而最外层电子排布式为2s2的原子是Be，位于ⅡA族，故D不符合题意。 2．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轨道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原子和外围电子排布式为4s24p5的原子 D．2p轨道有一个未成对电子的基态原子和外围电子排布式为2s22p5的原子 答案　B 解析　3p轨道有一个空轨道，说明3p上有2个电子，外围电子排布式为3s23p2，两微粒相同，A项不符合题意；M层全充满而N层为4s2，M层上有d轨道，M层电子排布式为3s23p63d10，是锌元素，外围电子排布式为3d64s2的元素是铁元素，B项符合题意；外围电子排布式为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的原子，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，C项不符合题意；2p轨道有一个未成对电子，可以是2p1，也可以是2p5，因此二者可能属于同种元素的原子，D项不符合题意。 3．某元素A原子的L层要比M层少6个电子，它有两种常见的阳离子a和b(其中a的化合价大于b的化合价)。则： (1)a的M层比N层多________个电子；b的L层比M层少________个电子。a的稳定性________(填“大于”或“小于”)b的稳定性。 (2)写出A的电子排布式：___________________________________。 a的最外层电子轨道表示式为___________________________________。 答案　(1)13　6　大于 (2)1s22s22p63s23p63d64s2 解析　由于第1、2层电子排布不出现轨道交错，由题意可知A元素的L层已填满，共有8个电子，可得A的M层上有14个电子，则A的第3层电子排布为3s23p63d6，即可得A的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，即A为Fe原子，其两种阳离子为Fe3＋和Fe2＋，阳离子a的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，阳离子b的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，再根据洪特规则，a的3d轨道处于半充满状态，a比b稳定。 4．A、B、C、D代表4种元素。请填空： (1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其外围电子的轨道表示式为_____________________。 (2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B元素的原子结构示意图为_______________，C的元素符号为________。 (3)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______，其基态原子的电子排布式为____________________________。 答案　(1) (2)　K (3)Cu　1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) 解析　(1)A元素基态原子外围电子的轨道表示式为。 (2)B－、C＋的电子层结构都与Ar相同，即核外都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素K。 (3)根据题意要求，首先写出电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素Cu。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$