第一章 第一节 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（讲义及解析）-2024-2025学年高二化学选择性必修2（人教版2019）

选修二.物质结构与性质(周星星·化学） 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 原子核外电子的运动特点 核外电子的运动特点 ①电子的质量很小(9.109 5×10－31 kg)，带负电荷 ②相对于原子和电子的体积而言，电子运动的空间很大 ③电子运动的速度很快，接近光速(3.0×108 m·s－1) ④不能同时准确地测定它的位置和速度 一、电子云与原子轨道 1．电子出现的概率密度 1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行。 量子力学指出，一定空间运动状态的电子在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝(P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积)，如：氢原子的1s电子在原子核外出现的概率密度分布图 2．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，因而被形象地称为电子云。换句话说，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)意义：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大小，小黑点越密，表示概率密度越大 (3)电子云轮廓图 ①含义：为了表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。把电子在原子核外空间出现概率P＝90%的空间圈出来，即电子云轮廓图 ②电子云轮廓图的形状：s能级的电子云轮廓图是球形，p能级的电子云轮廓图是哑铃形 注意 ①电子云图中的黑点不代表一个电子，每个黑点表示电子在该处出现过一次 ②黑点的疏密程度表示了电子在原子核外出现的概率大小。点稀疏的地方，表示电子在那里出现的概率小；点密集的地方，表示电子在那里出现的概率大 ③离核越近，电子出现的概率越大，黑点越密集，如：2s电子云比1s电子云更扩散 3．原子轨道 (1)概念：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 (2)形状 ①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大 ②p电子的原子轨道呈哑铃形，能层序数越大，原子轨道的半径越大 (3)各能级所含有原子轨道数目 能级符号 ns np nd nf 轨道数目 1 3 5 7 注意 ①不同能层的同种能级的原子轨道形状相同，只是半径不同。能层序数n越大，原子轨道的半径越大，如： 同一原子的s电子的电子云轮廓图 ②s能级只有1个原子轨道。p能级有3个原子轨道，它们互相垂直，分别以px、py、pz表示。在同一能层中px、py、pz的能量相同 ③原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数目＝n2 【对点训练1】 1．下列关于电子云的叙述不正确的是(　　) A．电子云是用小点的疏密程度来表示电子在核外空间出现概率大小的图形 B．电子云实际上是电子运动形成的类似云一样的图形 C．电子云图说明离核越近，电子出现概率越大；离核越远，电子出现概率越小 D．能级类别不同，电子云的形状也不同 2．下图中甲、乙分别是1s电子的概率密度分布图和电子云轮廓图。下列说法正确的是(　　) A．图甲中每个小点表示1个电子 B．图乙表明1s电子云轮廓图呈球形，有无数条对称轴 C．图乙表示1s电子只能在球体内出现 D．不同能层的s电子云轮廓图的半径相等 3．符号3px所代表的含义是(　　) A．px轨道上有3个电子 B．第三能层px轨道有3个伸展方向 C．px电子云有3个伸展方向 D．第三能层沿x轴方向伸展的p轨道 4．下列说法中正确的是(　　) A．s电子云是在空间各个方向上伸展程度相同的对称形状 B．p电子云的形状是对顶双球 C．L能层有d轨道 D．2d能级包含5个原子轨道，最多容纳10个电子 5．(1)可正确表示原子轨道的是________(填字母)。 A．2s B．2d C．3p D．3f (2)如图是s能级、p能级的原子轨道图，试回答问题： ①s能级的原子轨道呈________形，每个s能级有______个原子轨道；p能级的原子轨道分别相对于x、y、z轴________，每个p能级有________个原子轨道。 ②s能级原子轨道、p能级原子轨道的半径与________有关，________越大，原子轨道半径越大。 6．元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1。试回答下列各题： (1)电子排布式中的n＝________；原子中能量最高的是________电子，其电子云在空间有__________________________方向，原子轨道呈现________形。 (2)元素X的名称是________。 二、原子核外电子的排布规则 1．电子自旋与泡利原理 (1)电子自旋：自旋是微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样的内在属性，电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子 (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，这个原理称为泡利原理，如：2s轨道上的电子排布为，不能表示为 (3)因为每个原子轨道最多只能容纳 2个电子且自旋方向相反，所以从能层、能级、原子轨道、自旋方向四个方面来说明电子的运动状态是不可能有两个完全相同的电子的，任何一个原子里绝不会出现运动状态完全相同的电子，如：氟原子的电子排布可表示为1s22s22p2p2p，由于各原子轨道中的电子自旋方向相反，所以9个电子的运动状态互不相同 2．洪特规则 (1)内容：基态原子中，填入简并轨道(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的电子排布为，不能表示为或 (2)洪特规则特例 在简并轨道(同一能级)上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时，具有较低的能量和较大的稳定性 相对稳定的状态 如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2 注意 洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。 3．能量最低原理 (1)内容：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，这就是能量最低原理 (2)影响原子能量的因素：整个原子的能量由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定 注意 ①原子核外的电子应优先排布在能量最低的能级里，然后由里到外，依次排布在能量逐渐升高的能级里。能级的能量高低顺序如构造原理所示 ②对于1～36号元素来说，应重点掌握和记忆“1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p”这一顺序 4．电子排布的轨道表示式(电子排布图) (1)概念：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 (2)表示方法：在轨道表示式中，用方框(或圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道(简并轨道)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(或称未成对电子) 轨道表示式中各符号、数字的意义 (3)实例 ①O原子的电子排布图： ②Na原子的电子排布图： 注意 ①在电子排布图中也可以用圆圈表示一个原子轨道，如：Na： ②通常应在方框下方或上方标记能级符号，有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同 (4)书写轨道表示式的要素 ①一个方框()表示一个原子轨道，一个“箭头”表示一个电子，不同能级中的“”要相互分开，同一能级中的“”要相互连接，如：s轨道为，p轨道为 ，d轨道为 ②当一个方框()中有2个电子时，它们的自旋相反；当同一能级中的不同原子轨道有多个单电子时，电子要分占不同的原子轨道且自旋平行 ③轨道表示式的书写顺序与电子排布式的书写顺序一致即按能层顺序书写 ④轨道表示式中能级符号右上方不能标记电子数 5．几个相关概念 (1)简并轨道：能量相同的原子轨道 (2)电子对：同一原子轨道中，自旋相反的一对电子。用“↑↓”表示 (3)单电子：一个原子轨道中若只有一个电子，则该电子称为单电子，用“↑”或“↓”表示，又称未成对电子 (4)自旋平行：箭头同向的单电子称为自旋平行 (5)运动状态：原子中一个电子是一种运动状态，有几个电子，则有几种运动状态 注意 氯原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p5 ①运动状态等于电子数 Cl 原子核外有17个电子，则有17种不同运动状态的电子 ②空间运动状态等于轨道数 Cl 原子的电子排布式为1s22s22p63s23p5，其轨道数为1＋1＋3＋1＋3＝9，则有9种不同的空间运动状态 ③伸展方向看轨道类型 Cl 原子的s轨道为球形，只有1种伸展方向，p轨道有3种伸展方向，则共有4种不同的伸展方向 ④不同能量的电子看能级数 Cl 原子的电子排布式为1s22s22p63s23p5，有5种不同能量的电子 ⑤运动范围看电子层 Cl 原子的核外有3个电子层，有3种不同的运动范围 【对点训练2】 1．下列电子排布式违反了泡利原理的是(　　) A．铜原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d94s2 B．碳原子的电子排布式：1s22s22p2 C．钪原子的电子排布式：1s22s22p63s23p64s2 D．硅原子的电子排布式：1s22s22p63s33p1 2．“各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的两倍”，支撑这一结论的理论是(　　) A．构造原理 B．泡利原理 C．洪特规则 D．能量最低原理 3．下列原子的轨道表示式中，符合洪特规则的是(　　) A． B． C． D． 4．24Cr原子处于基态时，价电子排布可用轨道表示式表示成，而不是。下列说法中正确的是(　　) A．这两种排布方式都符合能量最低原理 B．这两种排布方式都符合泡利原理 C．这两种排布方式都符合洪特规则 D．这个实例说明洪特规则有时候和能量最低原理是矛盾的 5．下列有关碳原子的轨道表示式中，能量最低的是(　　) A． B． C． D． 6．在核电荷数为26的元素Fe的原子核外3d、4s轨道内，下列轨道表示式正确的是(　　) A． B． C． D． 7．下列电子排布图正确的是(　　) A．基态镁原子的核外电子排布图： B．基态氧原子L层电子排布图： C．基态硫原子的电子排布图： D．基态铜原子的价层电子排布图： 8．按要求填空 (1)基态F原子核外电子的运动状态有 种 (2)基态钛原子的价层电子排布式为 ，其原子核外电子的空间运动状态有________种，共有________种运动状态不同的电子 (3)基态Si原子价层电子的运动状态有________种，若其电子排布式表示为[Ne]3s23p违背了 (4)基态Cu原子核外电子的空间运动状态有________种 9．按要求填空 (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________ (4)第四周期中未成对电子数最多的基态原子的价层电子轨道表示式为 (5)2020年12月17日，“嫦娥五号”首次成功实现地外天体采样返回，标志着我国航天向前迈出了一大步。其制作材料中包含了Al、Cr、Cu、C、N、O、Si等多种元素。上述元素中基态原子未成对电子数与Al相同的有________ (6)氨硼烷(NH3BH3)的制备是当今科学研究的重要课题，可用反应B(OCH3)3＋NH4Cl＋LiAlH4===NH3BH3＋Al (OCH3)3＋LiCl＋H2↑进行制备。反应中涉及元素的基态原子中含1个未成对电子的有________种 (7)基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对的电子数之比为________ (8)元素Mn和O中，基态原子核外未成对电子数较多的是________ (9)基态Ge原子有________个未成对电子； (10)基态Ni原子的3d能级上的未成对电子数为________ (11)Cu的价层轨道表示式为_______________________________，基态Cu原子有________个未成对电子 1．图1和图2分别是1s电子的概率密度分布图和原子轨道图。下列有关说法正确的是(　　) A．图1中的每个小黑点表示1个电子 B．图2表示1s电子只能在球体内出现 C．图2表明1s轨道呈球形，有无数对称轴 D．图1中的小黑点表示电子在核外所处的位置 2．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 3．下列叙述正确的是(　　) A．可能存在基态核外电子排布为1s22s22p63s23p64s24p1的原子 B．在氢原子的电子云图中，小黑点的疏密程度表示电子在该区域出现的概率密度 C．当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相反 D．1个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相同 4．如图是s能级和p能级的原子轨道图，下列说法正确的是(　　) A．s能级和p能级的原子轨道形状相同 B．每个p能级都有6个原子轨道 C．s能级的原子轨道半径与能层序数有关 D．钠原子的电子在11个原子轨道上高速运动 5．下列说法正确的是(　　) A．不同的原子轨道形状一定不相同 B．p轨道呈哑铃形，因此p轨道上的电子运动轨迹呈哑铃形 C．2p能级有3个p轨道 D．氢原子的电子运动轨迹呈球形 6．下列说法中正确的是(　　) A．1s22s12p1表示的是激发态原子的核外电子排布 B．3p2表示3p能级有两个原子轨道 C．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小 D．同一原子中，2p、3p、4p能级中的轨道数依次增多 7．下列说法正确的是(　　) A．因为p轨道是“8”字形的，所以p电子是“8”字形 B．能层数为3时，有3s、3p、3d、3f四个轨道 C．氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一个轨道 D．原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的 8．下列排布不符合泡利原理的是(　　) A．2p轨道： B．2p轨道： C．3d轨道： D．3d轨道： 9．下列轨道表示式所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是(　　) A． B． C． D． 10．某同学在学习核外电子排布的知识时，把基态15P的电子排布式写成了1s22s22p63s23p3p，他违背了(　　) A．能量守恒定律 B．泡利原理 C．能量最低原理 D．洪特规则 11．在能量相同的d轨道中电子排布成，而不排布成，最直接的依据是(　　) A．能量最低的原理 B．泡利不相容原理 C．原子轨道能级图 D．洪特规则 12．已知铬的核电荷数为24，以下是一些同学绘制的基态铬原子核外电子的轨道表示式，其中最能准确表示基态铬原子核外电子运动状态的是(　　) 13．下列说法错误的是(　　) A．电子排布式1s22s22p63s3违反了泡利原理 B．基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d5违反了能量最低原理 C．根据构造原理可知原子核外电子填充顺序为…4p、4d、4f、5s、5p…… D．8O的电子排布式为1s22s22p2p，违反了洪特规则 14．下列各项叙述错误的是(　　) A．若硫原子的轨道表示式为，违反了泡利不相容原理 B．若第25号Mn元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d7，则违反了构造原理 C．氮原子的轨道表示式为，符合洪特规则和泡利不相容原理 D．泡利不相容原理、洪特规则、构造原理都是核外电子排布满足能量最低的条件 15．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：1s22s22p63s23p63d1 错误；违反能量最低原理 D Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6 错误；违反能量最低原理 16．下列说法错误的是(　　) A．ns电子的能量可能低于(n－1)p电子的能量 B．6C的电子排布式为1s22s22p，违反了洪特规则 C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理 D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理 17．某原子的最外层电子排布式为3s23p2，下列对其核外电子运动的说法错误的是(　　) A．有4种不同的伸展方向 B．有5种不同能量的电子 C．有5种不同的运动范围 D．有14种不同运动状态的电子 18．第四周期元素中基态原子核外有3个未成对电子的共有(　　) A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 19．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是(　　) A．原子核外L能层的未成对电子数与M能层的未成对电子数相等的原子 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能级只有1个空轨道的X原子和3p能级只有1个空轨道的Y原子 D．最外层都只有一个电子的X、Y原子 20．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 21．根据原子核外电子的排布情况，回答下列问题： (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，其元素符号为________；其价层电子轨道表示式为 (2)B元素的正三价离子的3d能级为半充满，B的元素符号为 ，其基态原子的电子排布式为 (3)C元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子且只有一个未成对电子，C的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为 (4)D元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2, 则n＝________；原子中能量最高的是________电子，价层电子轨道表示式为 22．下列基态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 ，违反泡利原理的是 ①Ca2＋：1s22s22p63s23p6 ②F－：1s22s23p6 ③P： ④Cr：1s22s22p63s23p63d44s2 ⑤Fe：1s22s22p63s23p63d64s2 ⑥Mg2＋：1s22s22p6 ⑦O： 23．A、B、C、D、E代表5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，该原子的轨道表示式为 。 (2)B元素的负一价离子与C元素的正一价离子的电子排布式都与氩原子相同，B元素的符号为________，C的离子结构示意图为 (3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为 ，其基态原子的电子排布式为 (4)E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，E的元素符号为________，其价电子轨道表示式为 24．已知A原子中只含1个电子；B原子的3p轨道上得到1个电子后不容纳外来电子；C原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反；D原子的第三电子层上有8个电子，第四电子层上只有1个电子；E原子的价电子排布式为3s23p6。 (1)按要求书写下列图式。 ①B原子的结构示意图：__________________________________________。 ②C原子的轨道表示式：__________________________________________。 ③D原子的核外电子排布式：______________________________________。 ④B离子的电子式：______________________________________________。 (2)写出由A、B、C、D中的三种元素组成的化合物的化学式：________________________ ______________________________________________________(至少写出5种)。 (3)写出由上述元素组成的物质制得A的单质的化学方程式： 、 (至少写出2个)。 (4)写出E的元素符号： ，要证明太阳中含有E元素，可采用的方法是_______________________________________________________________________________。 答案及解析 【对点训练1】 1．B。解析：人们常用小点的疏密程度来表示电子在原子核外空间出现概率的大小，A项正确；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，而不是电子的实际运动轨迹，B项错误；从电子云图中可以看出，离核越近，电子出现概率越大；离核越远，电子出现概率越小，C项正确；能级类别不同，电子云的伸展方向不同，即电子云的形状不同，D项正确。 2．B。解析：电子云中小点的疏密程度描述的是电子在原子核外空间出现的概率大小，而非每个小点表示1个电子，A项错误；由图乙可知，1s电子云轮廓图呈球形，有无数条对称轴，B项正确；1s电子云轮廓图为球形，球体代表1s电子在原子核外空间出现概率P＝90%的区域，该区域外的其他区域，电子出现的概率较小，C项错误；能级类别相同，能层越高，电子能量越高，电子云轮廓图的半径越大，D项错误。 3．D。解析：p能级有3个轨道，沿x、y、z三个不同的方向延伸，3px所代表的含义是第三能层沿x轴方向伸展的p轨道，最多只容纳2个电子。 4．A。解析：s电子云是球形对称的，因此s电子云是在空间各个方向上伸展程度相同的对称形状，A正确；p电子云是哑铃形，B错误；L电子层只有2s、2p两个能级，无d轨道，C错误；从第三电子层开始出现d能级，即没有2d能级，D错误。 5．　(1)AC　(2)①球　1　对称　3　②能层序数　能层序数 解析　(1)L能层只有2s、2p能级，M能层只有3s、3p、3d能级，故选A、C。 (2)s轨道在三维空间分布的图形为球形，p轨道空间分布的图形分别相对于x、y、z轴对称，原子轨道的半径与能层数有关，并随能层数的增大而增大。 6．　(1)2　2p(写出np也可以)　三种互相垂直的伸展　哑铃　(2)氮 解析　元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，所以根据核外电子排布规律可知n＝2，因此是N元素。 【对点训练2】 1．D。解析：A.铜是29号元素，铜原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，不符合能量最低原理，A项不选；B.碳是6号元素，碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2，符合能量最低原理、泡利原理和洪特规则，B项不选；C.钪是21号元素，钪原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2，1s22s22p63s23p64s2是Ca原子的核外电子排布式，C项不选；D.硅是14号元素，硅原子的核外电子排布式应为1s22s22p63s23p2，3s轨道最多容纳2个电子，1s22s22p63s33p1违反了泡利不相容原理，D项选。 2．B。解析：根据泡利原理，每个原子轨道中最多能容纳2个自旋状态相反的电子，所以每个能级最多能容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍，选项B符合题意。 3．C 4．B。解析：洪特规则实际上是能量最低原理的一个特例，电子排布满足洪特规则，实际上是为了更好地遵循能量最低原理，同一能级的不同原子轨道在全满(s2、p6和d10)、半充满(s1、p3和d5)和全空(s0、p0和d0)状态时，体系能量较低，原子较稳定。 5．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。 6．C 7．A。解析：基态镁原子的核外电子排布式为1s22s22p63s2，所以核外电子排布图为，A正确；基态氧原子的L层2p轨道应有4个电子，则其L层的电子排布图为，B错误；基态硫原子3p能级中的3个电子优先分别占据1个轨道，且自旋方向相同，第4个电子占据3p能级中的一个轨道，且同一轨道内2个电子的自旋方向相反，故3p能级电子排布图应该为，C错误；Cu的原子序数为29，价层电子排布为3d104s1，故基态铜原子的价层电子排布图为，D错误。 8．(1) 9 (2)3d24s2　12　22 (3)4　洪特规则 (4)15 解析：(1)基态F原子共有9个核外电子，则每个电子都有对应的轨道和自旋状态，所以核外电子的运动状态有9种。 (2)基态Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，价层电子排布式为3d24s2；s轨道有一种空间运动状态，p轨道有三种空间运动状态，d轨道有五种空间运动状态，3d轨道只有两个电子，有两种空间运动状态，因此基态Ti原子的核外电子的空间运动状态有12种；核外有22个电子，就有22种运动状态。 (4)基态Cu原子核外电子排布式为[Ar]3d104s1，基态Cu原子核外有几个轨道，其核外电子就有几种空间运动状态，则基态Cu原子核外电子的空间运动状态有1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＝15种。 9．(1)1　4d25s2　3　 (2)4　 (3)3∶1 (4) (5)Cu　 (6)5 (7)4∶5 (8)Mn　 (9)2　 (10)2 (11) 　1 解析：(1)Ti位于第四周期，Ti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。 (5)Al的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，有1个未成对电子，Cr、Cu、C、N、O、Si中只有Cu(价层电子排布：3d104s1)基态原子未成对电子数与Al相同。 (8)Mn的价层电子排布式为3d54s2，轨道表示式为，未成对电子数为5，O的轨道表示式为，未成对电子数为2。(9)Ge的价层电子排布式为4s24p2，轨道表示式为，未成对电子数为2。(10)Ni的价层电子排布式为3d84s2，轨道表示式为，未成对电子数为2。(11)Cu的价层电子排布式为3d104s1，轨道表示式为，未成对电子数为1。 1．C。解析：电子云就是用小黑点的疏密来表示空间各电子出现概率大小的一种图形，小黑点表示空间各电子出现的几率，A、D错误；在界面内出现该电子的几率大于90%，界面外出现该电子的几率不足10%, B错误。 2．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。 3．B。解析：A中原子的核外电子排布应该为1s22s22p63s23p63d14s2；当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同；一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋方向相反，所以A、C、D错误。 4．C。解析：s轨道为球形，p轨道为哑铃形，A项错误；每个p能级只有3个原子轨道，B项错误；能层序数越小，s能级的原子轨道半径越小，C项正确；钠原子的电子在6个原子轨道上高速运动，D项错误。 5．C。解析：不同能级的原子轨道形状可以相同，如1s、2s能级的原子轨道都是球形，只是半径不同，A错误；现在的技术无法测定电子在原子核外的运动轨迹，原子轨道只是体现电子的运动状态，B、D错误；任何能层的p能级都有3个p轨道，C正确。 6．A。解析：A项，1个2s电子被激发到2p能级上，表示的是激发态原子，正确；B项，3p2表示3p能级上填充了2个电子，错误；C项，同一原子中能层序数越大，能量也就越高，离核越远，故1s、2s、3s电子的能量逐渐升高，错误；D项，在同一能级中，其轨道数是一定的，而不论它在哪一能层中，即同一原子中2p、3p、4p能级中的轨道数都是相同的，错误。 7．D。解析：A项，p轨道是哑铃形，是说的电子出现概率高的“区域”的形状；B项，能层数为3时，共有9个轨道；C项，氢原子中有一个电子，但轨道是人们规定的，可以是空轨道。 8．B。解析：由于泡利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然相反，所以只有选项B不满足此原理。 9．D。解析：原子处于基态时能量最低，A项，Be原子的2s轨道未排满电子，2p轨道排布1个电子，应为激发态，错误；B项，N原子核外电子排布不符合洪特规则，错误；C项，B原子的2s轨道未排满电子，2p轨道排布2个电子，应为激发态，错误；D项，碳原子的1s和2s轨道全部排满电子后，2p轨道排布2个电子，核外电子排布符合能量最低原理，应是基态碳原子，正确。 10．D。解析：根据洪特规则，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行，正确的电子排布式是1s22s22p63s23p3p3p，故选D。 11．D。解析：洪特规则是指填入简并轨道的电子总是单独分占，且自旋平行。 12．D 13．C。解析：根据泡利原理可知3s轨道最多排2个电子，A正确；由于4s轨道能量比3d轨道低，根据能量最低原理可知该基态原子的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d34s2，B正确；根据构造原理可知原子核外电子的填充顺序为…4p、5s、4d、5p、6s、4f…，C错误；根据洪特规则可知，电子尽可能地占据不同的轨道，则基态8O原子的电子排布式应为1s22s22p2p2p，D正确。 14．A。解析：若硫原子的轨道表示式为，3p轨道电子排布违反的是洪特规则，故A错误；第25号Mn元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，若写成1s22s22p63s23p63d7，则违反了构造原理，故B正确；氮原子的轨道表示式为，符合洪特规则和泡利不相容原理，故C正确；泡利不相容原理、洪特规则、构造原理都是核外电子排布满足能量最低的条件，故D正确。 15．C。解析：A.同一轨道中的两个电子运动方向相反，违反了泡利不相容原理，不符合题意，A错误；B.电子应先充满同能级的轨道，违反了洪特规则，不符合题意，B错误；C.K原子的电子排布式：1s22s22p63s23p64s1，违反能量最低原理，符合题意，C正确；D.Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6，正确，评价错误，D错误。 16．A。解析：电子的能量与能层、能级有关，ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量，A错误；根据洪特规则知，2p能级上的两个电子应排在两个不同轨道上，B正确；根据能量最低原理知，电子先排能量低的轨道，后排能量高的轨道，故应先排4s轨道，即电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2，C正确；根据泡利原理知，3p能级最多容纳6个电子，D正确。 17．C。解析：由题给信息知，该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，共有14个电子，为硅原子，共有2种轨道，s轨道为球形，只有1种伸展方向，p轨道有3种伸展方向，则共有4种不同的伸展方向，A正确；电子排布式为1s22s22p63s23p2，有5种不同能量的电子，B正确；电子排布式为1s22s22p63s23p2，则核外有3个电子层，有3种不同的运动范围，C错误；硅原子核外有14个电子，故有14种不同运动状态的电子，D正确。 18．B。解析：第四周期元素中基态原子核外有3个未成对电子的共有3种，分别是V(3d34s2)、Co(3d74s2)、As(4s24p3)，故选B。 19．C。解析：L层(M层)只有1个未成对电子的可能是Li或F(Na或Cl)，L层(M层)有2个未成对电子的可能是C或O(Si或S)，A项错误；B项中X为Mg，Y可能为Ca、Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Zn；C项为C()和Si()；D项中最外层只有1个电子的原子有氢及碱金属，氢原子与碱金属原子化学性质不相似。 20．B。解析：p轨道有3个原子轨道，最多可以容纳6个电子，根据电子排布的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轨道上有2个未成对电子，所以可能是第ⅣA族元素，也可能是第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，属于第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错误；最外层电子排布式为1s2的原子为He，位于0族，而最外层电子排布为2s2的原子是Be，属于第ⅡA族元素，故D错误。 21．(1)N　 (2)Fe　1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (3)Cu　1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) (4)2　2p　 解析：(1)A元素基态原子的轨道表示式由题意可写成：，则该元素核外有7个电子，为氮元素，其元素符号为N。(2)B元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，即26号元素铁。(3)C元素的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，故C为Cu。(4)因s轨道最多只能容纳2个电子，故n等于2，基态原子中能量最高的是2p轨道电子，价层电子轨道表示式为。 22．①⑤⑥　②④　③　⑦ 解析：根据核外电子排布规律判断，②电子排完2s轨道后应排能量较低的2p轨道而不是3p轨道，正确的电子排布式应为1s22s22p6，违背了能量最低原理。③没有遵循洪特规则，3p轨道上正确的轨道表示式应为。④忽略了能量相同的原子轨道上电子排布为半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，正确的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d54s1。⑦违反泡利原理，正确的轨道表示式应为。 23．(1) (2)Cl　 (3)Fe　1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (4)Cu　 解析：(1)根据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，可知该元素的基态原子有2个能层，共有7个电子，是N元素，其原子轨道表示式为 。(2)B元素的负一价离子与C元素的正一价离子的电子排布式与氩原子相同，即都有18个电子，则B元素为Cl，C元素为K，K＋的结构示意图为。(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，则原子的价电子排布式为3d64s2，即为26号Fe元素，其基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。(4)由E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有1个未成对电子，可知其价电子排布式为3d104s1，所以E为Cu元素，其价电子轨道表示式为。 24．　(1)① ② ③1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1)　④ (2)KOH、KClO、KClO3、HClO、HClO3(其他合理答案也可) (3)2H2O2H2↑＋O2↑　2K＋2H2O===2KOH＋H2↑(其他合理答案也可) (4)Ar　对太阳光进行光谱分析 解析　由题意可知，A为H，B为Cl，C为O，D为K，E为Ar。 (2)由H、Cl、O、K中的三种元素组成的化合物可以是酸，如HClO、HClO2、HClO3、HClO4；也可以是碱，如KOH；还可以是盐，如KClO、KClO2、KClO3、KClO4等。 (3)A的单质为H2，可以通过电解水、电解KOH溶液或K和水反应等方法来制取。 (4)对太阳光进行光谱分析，便可确定太阳中所含元素的种类。 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $$