1.1.1 原子核外电子的运动状态-【固本强基】2024-2025学年高二化学同步精品讲与练（人教版2019选择性必修2）

第一章 原子结构与性质 第一节　原子结构 第1课时　原子核外电子的运动状态 模块导航：[学习目标]→[思维导图]→[核心知识梳理]→[典例分析]→[基础达标训练]→ [能力提升训练] [学习目标]　 1.通过认识原子结构与核外电子的排布，理解能层与能级的关系。 2.理解基态、激发态和光谱间的关系。 3.知道原子核外电子的能级高低顺序，了解原子核外电子排布的构造原理，会写电子排布式。 [思维导图] [核心知识梳理]　 一、能层与能级 1．能层 (1)含义：根据多电子原子的核外电子的能量不同，将核外电子分成不同的能层(即相当于必修教材中所述的电子层)。 (2)符号：能层序数一、二、三、四、五、六、七分别用K、L、M、N、O、P、Q表示。 (3)能量关系：能层越高，电子的能量越高。 (4)各能层最多容纳的电子数：2n2(n表示能层序数)。 2．能级 (1)含义：同一能层的电子，还被分成不同能级，任一能层的能级总是从s能级开始，能级数等于该能层序数。即第一能层只有1个能级(1s)，第二能层有2个能级(2s和2p)，第三能层有3个能级(3s、3p和3d)，依次类推。 (2)表示方法：分别用相应能层的序数和字母s、p、d、f等表示，如第3能层的能级按能量由低到高的排列顺序为3s、3p、3d等。 (3)以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的2倍。英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数相同。例如，1s、2s、3s、4s……能级最多都只能容纳2个电子；2p、3p、4p、5p……能级最多都只能容纳6个电子。 3．能层、能级中所容纳的电子数 能层(n) 1 2 3 4 …… 符号 K L M N …… 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f …… 最多容纳的电子数 每个能级 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 …… 每个电子层 2×12 2×22 2×32 2×42 2n2 二、基态与激发态　原子光谱 1．基态原子与激发态原子 (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，变成激发态原子。 2．原子光谱 (1)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，可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。 (2)光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。 三、构造原理与电子排布式 1．构造原理 (1)构造原理：以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。 (2)能级交错：根据构造原理，随核电荷数的递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的，电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→3d→4s的顺序填充的，这种现象被称为能级交错。 2．电子排布式 按照构造原理，元素的核电荷数每递增一个，同时增加一个核电荷和一个核外电子，就得到一个基态原子的电子排布，如O：1s22s22p4 Na：1s22s22p63s1 3．简化电子排布式 为了方便，常把内层已达稀有气体电子层结构的部分用稀有气体元素符号加方括号表示。 如，电子排布式可简化为[Ar]4s1，又如Na：[Ne]3s1，Fe：[Ar]3d64s2。 4．特殊原子电子排布式：当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。如24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1 ， 29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1 。 5．价层电子排布 为突出化合价与电子排布的关系将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)。描述原子核外电子排布时，省去内层电子，仅写出价电子层的排布，即为元素原子的价层电子排布式。通常，元素周期表中只给出价层电子排布，如 S：3s23p4， Fe：3d64s2 。 (1)主族元素原子最外层电子为价层电子，价层电子排布式即最外层电子排布式。主族元素原子的价层电子排布式为ns1～2或ns2np1～5。如钙(Ca)的价层电子排布式为4s2，溴(Br)的价层电子排布式为4s24p5。 (2)过渡元素原子次外层电子常常参与成键，其价层电子包括d(镧系、锕系除外)能级电子。如铬(Cr)的价层电子排布式为3d54s1，铜(Cu)的价层电子排布式为3d104s1。 【特别提醒】电子排布式的书写顺序与电子排布顺序有所不同，电子进入能层的顺序是按构造原理中能级的能量递增的顺序，而电子排布式的书写则按能层的顺序，能层中的能级按s、p、d、f能量递增的顺序书写。 [典例分析] 　知识点一　能层、能级　原子光谱 [典例1]下列关于能层与能级的说法中，正确的是 A．同一原子中，符号相同的能级，其上电子能量一定相同 B．多电子原子中，每个能层上电子的能量一定不同 C．同是s能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数是不相同的 D．任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数一定等于该能层序数 【答案】D 【详解】A．由构造原理可知，同一原子中，符号相同的能级，其上电子能量不一定相同，如同一原子中2s能级的能量高于1s能级能量，故A错误； B．多电子原子中，同一能级上电子的伸展方向不同，但能量相同，故B错误； C．由核外电子排布规律可知，同是s能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数都是2个，故C错误； D．由构造原理可知，能层含有的能级数等于能层序数，且每一能层总是从s能级开始，故D正确； 故选D。 [变式1]下列能级符号表示正确且可容纳的最多电子数按照从少到多的顺序排列的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．s、p、d、f能级可容纳的最多电子数分别为2、6、10、14.可容纳的最多电子数：，A错误； B．从M层开始有d能级，从N层开始有f能级，能级符号表示均正确，且可容纳的最多电子数从少到多，B正确； C．从M层开始有d能级，不存在能级，C错误； D．从N层开始有f能级，不存在能级，D错误； 答案选B。 [变式2]下列叙述不正确的是 A．越易失去的电子能量越高 B．在离核越远区域内运动的电子能量越高 C．p能级电子能量一定高于s能级电子能量 D．在离核越近区域内运动的电子能量越低 【答案】C 【详解】A．核外电子能量越高，在原子核外较远区域内出现的几率越高，越易失去，则越易失去的电子能量越高，故A正确； B．核外电子能量越高，在原子核外较远区域内出现的几率越高，则在离核越远区域内运动的电子能量越高，离核越近区域内运动的电子能量越低，故B正确； C．由构造原理可知，p能级电子能量不一定高于s能级电子能量，如3s能级电子能量高于2p能级电子能量，故C错误； D．核外电子能量越高，在原子核外较远区域内出现的几率越高，则在离核越远区域内运动的电子能量越高，离核越近区域内运动的电子能量越低，故D正确； 故选C。 [变式3]下列关于原子结构的说法正确的是 A．电子由3d能级跃迁至5s能级，可通过光谱仪摄取原子的发射光谱 B．同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增强 C．电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 D．日常生活中的焰火、LED灯、激光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关 【答案】B 【详解】A．由于E3d<E4p，电子由3d能级跃迁至4p能级时，需要吸收能量，通过光谱仪摄取到的是原子的吸收光谱，A错误； B．同一原子中，不能能层但相同能级上的电子，从低能层到高能层电子能量依次增强，则2p、3p、4p电子的能量依次增强，B正确； C．原子光谱有发射光谱和吸收光谱两种，电子由激发态跃迁到基态时产生发射光谱，由基态跃迁到激发态时产生吸收光谱，C错误； D．日常生活中我们看到的许多可见光，如焰火、LED灯、激光，都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关，D错误； 故选B。 知识点二　构造原理与电子排布式 [典例2]下列各基态原子或离子的电子排布式正确的是 A．Cr   B． C．Cu   D．   【答案】A 【详解】A．Cr的原子序数为24，其基态原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d54s1，A正确； B．O的原子序数为8，得2个电子形成，核外有10个电子，的电子排布式为：1s22s22p6，B错误； C．Cu的原子序数为29，其基态原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s1，C错误； D．Fe的原子序数为26，失两个电子形成Fe2+, Fe2+核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d6，D错误； 故选A。 [变式1]下列说法错误的是 A．根据构造原理，原子核外电子填充顺序为1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p…… B．1s22s12p1是激发态原子的电子排布式 C．基态溴原子的简化电子排布式是[Ar]3d104s24p5 D．Mg的电子排布式为1s22s22p63s2 【答案】A 【详解】根据构造原理原子核外电子填充顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p……，A错误；1s22s2为基态，1s22s12p1为激发态，B正确；基态溴原子的核外有35个电子，分4层排布，基态溴原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p5，C正确；Mg原子的核外电子数为12，电子排布式为1s22s22p63s2，D正确。 [变式2]下列各基态原子或离子的电子排布式正确的是 A．Cr：[Ar]3d54s1 B．Ca： C．Fe： D．： 【答案】A 【详解】A．Cr核外有24个电子，根据电子排布规律，电子排布式为[Ar]3d54s1，A正确； B．Ca核外有20个电子，根据构造原理，电子排布式为[Ar]4s2，B错误； C．Fe核外有26个电子，根据构造原理，电子排布式为[Ar]3d64s2，C错误； D．O2-核外有10个电子，根据电子排布规律，电子排布式为1s22s22p6，D错误； 答案选A。 [变式3](1)某元素的原子序数为33，则： ①该元素原子的核外电子总数是 ； ②该元素原子有 个电子层， 个能级； ③该元素原子的电子排布式为 。 (2)写出S、Cl－的电子排布式： ①S： ；②Cl－： 。 【答案】(1)33 8 1s22s22p63s23p63d104s24p3 (2)1s22s22p63s23p4 1s22s22p63s23p6。 【详解】熟练掌握元素周期表中的常见元素的原子序数是解答此类题目的关键，注意题目中给出的粒子是原子还是离子，并根据粒子的核外电子数，结合核外电子的排布规律，书写电子排布式。(1)某元素的原子序数为33，原子的核外电子总数等于原子序数，则该元素原子的核外电子总数为33。根据核外电子的排布规律，可知该元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，则含有4个电子层，8个能级。(2)①S的原子序数为16，核外电子数为16，电子排布式为1s22s22p63s23p4。②Cl的原子序数为17，Cl－的核外电子数为18，电子排布式为1s22s22p63s23p6。 [基础达标训练] 1．下列能层中，只包含s能级的是 A．K层 B．L层 C．M层 D．N层 【答案】A 【详解】A．K层为第一能层，只有1个能级，即只包含1s能级，故A符合题意；     B．L层为第二能层，有2个能级：2s、2p能级，故B不符合题意； C．M层为第三能层，有3个能级：3s、3p、3d能级，故C不符合题意； D．N层为第四能层，有4个能级：4s、4p、4d、4f能级，故D不符合题意； 故答案为：A。 2．下列能级符号表示正确且可容纳的最多电子数按照从少到多的顺序排列的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．s、p、d、f能级可容纳的最多电子数分别为2、6、10、14.可容纳的最多电子数：，A错误； B．从M层开始有d能级，从N层开始有f能级，能级符号表示均正确，且可容纳的最多电子数从少到多，B正确； C．从M层开始有d能级，不存在能级，C错误； D．从N层开始有f能级，不存在能级，D错误； 答案选B。 3．下列能层中，包含能级的是 A．能层 B．能层 C．能层 D．能层 【答案】D 【详解】K能层是第一能层，只有能级；能层是第二能层，有两个能级，即和能层是第三能层，有三个能级，即；能层是第四能层，有四个能级，即、。根据能级数等于能层序数，只有能层序数的能层才有能级。 4．下列说法正确的是 A．激发态硼原子核外电子运动状态有3种 B．光谱分析就是利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素 C．基态原子的2s电子的能量较高，其一定在比1s电子离核更远的区域运动 D．日常生活中的焰火、LED灯、激光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关 【答案】B 【详解】A．硼为5号元素，原子核外有5个电子，激发态硼原子核外电子运动状态有5种，A错误； B．‌光谱分析是利用原子光谱上的特征谱线来鉴别物质及确定其化学组成和相对含量的方法，B正确； C．能级和能层只是表示电子在该处出现的概率大小，并不代表电子运动的位置，故基态原子的2s电子的能量较高，不一定在比1s电子离核更远的区域运动，C错误； D．日常生活中我们看到的许多可见光，如焰火、LED灯、激光都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关，D错误； 故选B。 5．构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低顺序。若以E表示某能级的能量，下列能量大小顺序中不正确的是 A．E(3d)>E(3p)>E(3s) B．E(3s)>E(2s)>E(1s) C．E(4f)>E(3d)>E(4s) D．E(5s)>E(3d)>E(4p) 【答案】D 【分析】各能级能量高低顺序为①相同n而不同能级的能量高低顺序为：ns＜np＜nd＜nf，②n不同时的能量高低：2s＜3s＜4s、2p＜3p＜4p；③不同层不同能级ns＜（n-2）f＜（n-1）d＜np，绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循下列顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f…以此解题。 【详解】A．由以上分析可知相同能层不同能级的电子能量E（3d）＞E（3p）＞E（3s），故A正确； B．不同能层相同能级的电子能量E（3s）＞E（2s）＞E（1s），故B正确； C．由以上分析可知E（4f）＞E（3d）＞E（4s），故C正确； D．由以上分析可知E(5s)>E(4p)>E(3d)，故D错误； 故选D。 6．下列叙述不符合原子核外电子排布基本规律的是 A．K层是能量最低的电子层 B．原子达到稳定结构时，最外层电子数为8(K层为最外层时，电子数为2) C．N电子层为次外层时，最多能容纳的电子数为18 D．核外电子总是优先从原子最外电子层排起 【答案】D 【详解】A．K层离核最近，能量最低，A正确； B．原子达到稳定结构时，最外层电子数为8(K层为最外层时，电子数为2)，此时原子不容易得失电子，B正确； C．N层最多可以排布2×42个电子，为最外层时最多排8个，为次外层时最多排18个，C正确；   D．核外电子总是首先排布在能量低的电子层上，而不是总是优先从原子最外电子层排起，D错误；    故选D。 7．钒具有众多优异的物理性能和化学性能，因而钒的用途十分广泛，有金属“维生素”之称。基态钒原子电子排布式是 A．4s2 B．3d34s2 C．1s22s22p63s23p64s23d3 D．1s22s22p63s23p63d34s2 【答案】D 【详解】钒是23号元素，位于周期表的第4周期第VB族，根据构造原理，基态钒原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2； 答案选D。 8．下面是某些元素的最外层电子排布，各组指定的元素不能形成型化合物的是 A．和 B．和 C．和 D．和 【答案】C 【详解】A．对应元素为C和O，能形成，A不选； B．对应元素为S和O，能形成，B不选； C．对应元素为H和F，只能形成，C选； D．对应元素为和O，能形成，D不选； 故选C。 9．下列各原子或离子的电子排布式错误的是 A．K+：1s22s22p63s23p6 B．33As：1s22s22p63s23p63d104s24p3 C．26Fe：1s22s22p63s23p63d44s2 D．N3-：1s22s22p6 【答案】C 【详解】A．K原子核外有19个电子，失去1个电子形成K+，则K+的电子排布式为，A正确； B．基态As原子核外有33个电子，核外电子排布式为，B正确； C．基态Fe原子核外有26个电子，核外电子排布式为，C错误； D．N原子核外有7个电子，得到3个电子形成N3-，则基态N3-的电子排布式为，D正确； 故选C。 10．下列由事实得出的推断结论错误的是 选项 事实 推断结论 A 价电子排布为 该元素不一定是第Ⅱ A族元素 B X元素的价电子排布为 X的最高正化合价为＋5 C Cu原子有29个电子 Cu核外有29个不同运动状态的电子 D 第Ⅰ A族基态原子最外层电子数都是1 基态原子价电子排布为的元素位于第五周期第Ⅰ A族 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．He的价电子排布为，不属于第Ⅱ A族元素，A项正确； B．价电子排布为的元素为第Ⅴ A元素，元素的最高正化合价为＋5价，B项正确； C．原子核外没有运动状态完全相同的电子，C项正确； D．基态原子价电子排布为的元素位于第五周期第Ⅰ B族，D项不正确。 [能力提升训练] 11．下列说法错误的是 A．根据构造原理，原子核外电子填充顺序为1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p… B．1s22s12p1是激发态原子的电子排布式 C．基态溴原子的简化电子排布式是[Ar]3d104s24p5 D．Mg原子的电子排布式为1s22s22p63s2 【答案】A 【详解】A．根据构造原理原子核外电子填充顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p，A错误； B．1s22s2为基态，1s22s12p1为激发态，B正确； C．基态溴原子的核外有35个电子，分4层排布，基态溴原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p5，C正确； D．Mg原子的核外电子数为12，电子排布式为1s22s22p63s2，D正确； 故选A。 12．下列原子的电子排布式能表示基态原子的电子排布式的是 A．[Ne]3s13p3 B．[Ar]3d64s1 C．[Ar]3d64s2 D．[Ar]3d5 【答案】C 【详解】A．先排满3s轨道，再排3p轨道，该原子基态电子排布式为[Ne]3s23p2，A不符合题意； B．先排满4s轨道，再排3d轨道，该原子基态电子排布式为[Ar]3d54s2，B不符合题意； C．先排满4s轨道，再排3d轨道，该原子基态电子排布式为[Ar]3d64s2，C符合题意； D．先排满4s轨道，再排3d轨道，该原子基态电子排布式为[Ar]3d34s2，D不符合题意； 故选C。 13．下列关于原子结构的说法正确的是 A．电子由3d能级跃迁至5s能级，可通过光谱仪摄取原子的发射光谱 B．同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增强 C．电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 D．日常生活中的焰火、LED灯、激光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关 【答案】B 【详解】A．由于E3d<E4p，电子由3d能级跃迁至4p能级时，需要吸收能量，通过光谱仪摄取到的是原子的吸收光谱，A错误； B．同一原子中，不能能层但相同能级上的电子，从低能层到高能层电子能量依次增强，则2p、3p、4p电子的能量依次增强，B正确； C．原子光谱有发射光谱和吸收光谱两种，电子由激发态跃迁到基态时产生发射光谱，由基态跃迁到激发态时产生吸收光谱，C错误； D．日常生活中我们看到的许多可见光，如焰火、LED灯、激光，都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关，D错误； 故选B。 14．下列原子或离子核外电子排布不属于基态排布的是 A．Na：1s22s22p53s2 B．S2－：1s22s22p63s23p6 C．N：1s22s22p3 D．Si：1s22s22p63s23p2 【答案】A 【详解】A．基态钠原子的电子排布式应是1s22s22p63s1，选项A符合；   B．1s22s22p63s23p6遵循能量最低和构造原理，是基态S2-的核外电子排布式，选项B不符合； C．1s22s22p3遵循能量最低和构造原理，是基态N原子的核外电子排布式，选项C不符合； D．1s22s22p63s23p2遵循能量最低和构造原理，是基态Si原子的核外电子排布式，选项D不符合； 答案选A。 15．若以E表示某能级的能量，下列能量大小顺序中正确的是 A．E(3p)>E(2p)>E(1p) B．E(3s)>E(3p)>E(3d) C．E(4f)>E(4s)>E(4d) D．E(5s)>E(4s)>E(5f) 【答案】A 【详解】根据构造原理可知各能级能量由低到高的顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f…，则： A．符合构造原理，E(3p)>E(2p)>E(1p)，选项A正确； B．应为E(3d)>E(3p)>E(3s)，选项B错误； C．应为E(4f)>E(4d)>E(4s)，选项C错误； D．应为E(5f)>E(5s)>E(4s)，选项D错误； 答案选A。 16．下列各原子或离子的电子排布式正确的是 A．Cu   [Ar]3d94s2 B．Al3+  1s22s22p6 C．Br的价电子：3d104s24p5 D．Mn  1s22s22p63s23p63d7 【答案】B 【详解】A．Cu的核外电子排布式为[Ar]3d104s1，A错误； B．Al3+核外有10个电子，电子排布式为1s22s22p6，B正确； C．Br为主族元素，其价电子就是最外层电子，价电子排布式为4s24p5，C错误； D．Mn的原子序数为25，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，D错误； 故答案选B。 17．下列关于原子结构的说法不正确的是 A．原子光谱上的特征谱线可用于元素鉴定 B．同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增强 C．电子排布式为1s22s22p5 的基态原子对应元素位于周期表第五周期 D．日常生活中的焰火、LED灯都与原子核外电子跃迁释放能量有关 【答案】C 【详解】A．不同元素原子的吸收光谱或发射光谱不同，所以可以利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，故A正确； B．同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增强， C．电子排布式为1s22s22p5 的基态原子对应元素位于周期表第二周期， D．电子在激发态跃迁到基态时会产生原子发射光谱。日常生活中的许多可见光，如焰火、LED灯等，都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关，D说法正确。 故选C。 18．下列给出的基态原子的电子排布式，其中正确的是 A．19K：1s22s22p63s23p7 B．24Cr：1s22s22p63s23p63d44s2 C．20Ca：1s22s22p63s23p63d2 D．35Br：[Ar]3d104s24p5 【答案】D 【详解】A．由泡利不相容原理可知，基态钾原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，故A错误； B．由洪特规则特例可知，基态铬原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，故B错误； C．由能量最低原理可知，基态钙原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，故C错误； D．由核外电子排布规律可知，基态溴原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p5，故D正确； 故选D。 19．下列说法正确的是 A．第三能层共有s、p两个能级 B．在基态多电子原子中，p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量 C．第三能层最多容纳8个电子 D．无论哪一能层的s能级最多容纳的电子数均为2 【答案】D 【详解】第三能层有s、p、d三个能级，A错误；同一能层中的p轨道电子的能量一定比s轨道电子能量高，但能层较大的s轨道电子能量则比能层小的p轨道电子能量高，B错误；每个能层最多可容纳的电子数为2n2，第三能层最多容纳18个电子，C错误。 20．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 【详解】在电流作用下，基态氖原子吸收能量，它的电子跃迁到较高能级，变为激发态原子，这一过程要吸收能量，不会发出红色光；而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将释放能量，从而产生红光，故A正确。 21．X、Y、Z三种主族元素原子的价层电子排布式分别为ns1、3s23p1、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．XYZ3 D．X2YZ2 【答案】B 【详解】X元素原子的价层电子排布式为ns1，则其在化合物中通常显＋1价；Y元素原子的价层电子排布式为3s23p1，则Y元素为铝，在化合物中显＋3价；Z元素原子的价层电子排布式为2s22p4，则Z元素为氧，在化合物中通常显－2价。根据化合物中各元素的正、负化合价代数和为0可知，B正确。 22．下列说法正确的是 A．原子中处于第三能层的电子跃迁到第二能层时会吸收能量 B．M能层可以有s、p、d、f能级 C．任一能层都有s、p能级，但不一定有d能级 D．在一个原子中，不可能出现运动状态完全相同的两个电子 【答案】D 【详解】A项，原子中处于第三能层的电子跃迁到第二能层是由较高能层跃迁到较低能层，会放出能量，错误；B项，M能层有s、p、d三个能级，错误；C项，第一能层只有s能级，错误。 23．某基态原子的3d能级上有1个电子，下列说法正确的是 A．该元素原子核外有3个电子层 B．该元素基态原子的最外层有3个电子 C．该元素基态原子的M层上有8个电子 D．该元素基态原子的价电子排布式为3d14s2 【答案】D 【详解】该元素原子核外有4个电子层，A错误；该元素基态原子的最外层有2个电子，B错误；该元素基态原子的M层为第三层，有9个电子，C错误；该元素基态原子的价电子排布式为3d14s2，D正确。 24．完成下列各题。 (1)Zn原子核外电子排布式为 。 (2)Fe成为阳离子时首先失去 轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3+的价层电子排布式为 。 (3)Fe2+基态核外电子排布式为 。 (4)基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是 。 (5)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar] 。 (6)写出基态Se原子的核外电子排布式： 。 【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s2(或[Ar]3d104s2 ) (2)4s 4f5 (3)1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6 (4)N (5)3d104s24p2 (6)1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4) 【解析】(1)Zn为30号元素，原子核外有30个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2(或[Ar]3d104s2 )； (2)Fe为26号元素，基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，成为阳离子时首先失去最外层电子，即4s轨道的电子；Sm的价层电子排布式为4f66s2，失去6s轨道上两个电子以及4f轨道上1个电子后形成Sm3+，所以Sm3+的价层电子排布式为4f5； (3)Fe为26号元素，基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，失去最外层两个电子后形成Fe2+，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6； (4)K为19号元素，核外电子排布式为[Ar]4s1，核外电子占据最高能层为第四层，符号为N； (5)Ge为32号元素，核外有32个电子，电子排布式为[Ar]3d104s24p2； (6)Se为34号元素，核外有34个电子，基态Se原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4)。 25．按所示格式填写下表。 微粒符号 原子序数 电子排布式 外围电子排布式 30 26 【答案】14 1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2 3s23p2 20 1s22s22p63s23p6 无 16 1s22s22p63s23p6 无 1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2 3d104s2 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 3d64s2 【分析】外围电子排布式是指将过渡元素原子的电子排布式中符合稀有气体的原子的电子排布的部分(原子实)或主族、0族元素的内层电子排布省略后剩下的式子。 【详解】硅原子序数为14，核外14个电子，为第三周期IVA族，电子排布式为：1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2；外围电子排布式：3s23p2； 钙离子原子序数为20，核外18个电子，为第四周期IIA族，电子排布式为：1s22s22p63s23p6，无外围电子； 硫离子原子序数为16，核外18个电子，为第三周期VIA族，电子排布式为：1s22s22p63s23p6，无外围电子； 锌原子序数30，核外30个电子，为第四周期IIB族，电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2，外围电子排布式：3d104s2； 铁原子序数26，核外26个电子，为第四周期VIII族，电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，外围电子排布式：3d64s2。 ( 6 )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 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一章 原子结构与性质 第一节　原子结构 第1课时　原子核外电子的运动状态 模块导航：[学习目标]→[思维导图]→[核心知识梳理]→[典例分析]→[基础达标训练]→ [能力提升训练] [学习目标]　 1.通过认识原子结构与核外电子的排布，理解能层与能级的关系。 2.理解基态、激发态和光谱间的关系。 3.知道原子核外电子的能级高低顺序，了解原子核外电子排布的构造原理，会写电子排布式。 [思维导图] [核心知识梳理]　 一、能层与能级 1．能层 (1)含义：根据多电子原子的核外电子的 不同，将核外电子分成不同的能层(即相当于必修教材中所述的电子层)。 (2)符号：能层序数一、二、三、四、五、六、七分别用K、L、M、 表示。 (3)能量关系：能层越高，电子的能量 。 (4)各能层最多容纳的电子数：2n2(n表示能层序数)。 2．能级 (1)含义：同一能层的电子，还被分成不同能级，任一能层的能级总是从 能级开始，能级数等于该 。即第一能层只有1个能级(1s)，第二能层有2个能级(2s和2p)，第三能层有3个能级(3s、3p和3d)，依次类推。 (2)表示方法：分别用相应能层的序数和字母 等表示，如第3能层的能级按能量由低到高的排列顺序为3s、3p、3d等。 (3)以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的 倍。英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数相同。例如，1s、2s、3s、4s……能级最多都只能容纳2个电子；2p、3p、4p、5p……能级最多都只能容纳6个电子。 3．能层、能级中所容纳的电子数 能层(n) 1 2 3 4 …… 符号 K L M N …… 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f …… 最多容纳的电子数 每个能级 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 …… 每个电子层 2×12 2×22 2×32 2×42 2n2 二、基态与激发态　原子光谱 1．基态原子与激发态原子 (1)基态原子：处于 状态的原子。 (2)激发态原子：基态原子 能量，它的电子会跃迁到 能级，变成激发态原子。 2．原子光谱 (1)原子光谱：不同元素原子的电子发生 时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的 或 ，总称原子光谱。 (2)光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的 来鉴定元素，称为光谱分析。 三、构造原理与电子排布式 1．构造原理 (1)构造原理：以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入 的顺序称为构造原理。 (2)能级交错：根据构造原理，随核电荷数的递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的，电子是按3p→ 的顺序而不是按3p→ 的顺序填充的，这种现象被称为能级交错。 2．电子排布式 按照构造原理，元素的核电荷数每递增一个，同时增加一个核电荷和一个核外电子，就得到一个基态原子的电子排布，如O： Na： 3．简化电子排布式 为了方便，常把内层已达稀有气体电子层结构的部分用稀有气体元素符号加方括号表示。 如，电子排布式可简化为[Ar]4s1，又如Na： ，Fe： 。 4．特殊原子电子排布式：当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。如24Cr： ， 29Cu： 。 5．价层电子排布 为突出化合价与电子排布的关系将在化学反应中 的能级称为价电子层(简称价层)。描述原子核外电子排布时，省去内层电子，仅写出价电子层的排布，即为元素原子的价层电子排布式。通常，元素周期表中只给出价层电子排布，如 S： ， Fe： 。 (1)主族元素原子最外层电子为价层电子，价层电子排布式即最外层电子排布式。主族元素原子的价层电子排布式为ns1～2或ns2np1～5。如钙(Ca)的价层电子排布式为 ，溴(Br)的价层电子排布式为 。 (2)过渡元素原子次外层电子常常参与成键，其价层电子包括d(镧系、锕系除外)能级电子。如铬(Cr)的价层电子排布式为 ，铜(Cu)的价层电子排布式为 。 【特别提醒】电子排布式的书写顺序与电子排布顺序有所不同，电子进入能层的顺序是按构造原理中能级的能量递增的顺序，而电子排布式的书写则按能层的顺序，能层中的能级按s、p、d、f能量递增的顺序书写。 [典例分析] 　知识点一　能层、能级　原子光谱 [典例1]下列关于能层与能级的说法中，正确的是 A．同一原子中，符号相同的能级，其上电子能量一定相同 B．多电子原子中，每个能层上电子的能量一定不同 C．同是s能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数是不相同的 D．任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数一定等于该能层序数 [变式1]下列能级符号表示正确且可容纳的最多电子数按照从少到多的顺序排列的是 A． B． C． D． [变式2]下列叙述不正确的是 A．越易失去的电子能量越高 B．在离核越远区域内运动的电子能量越高 C．p能级电子能量一定高于s能级电子能量 D．在离核越近区域内运动的电子能量越低 [变式3]下列关于原子结构的说法正确的是 A．电子由3d能级跃迁至5s能级，可通过光谱仪摄取原子的发射光谱 B．同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增强 C．电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 D．日常生活中的焰火、LED灯、激光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关 知识点二　构造原理与电子排布式 [典例2]下列各基态原子或离子的电子排布式正确的是 A．Cr   B． C．Cu   D．   [变式1]下列说法错误的是 A．根据构造原理，原子核外电子填充顺序为1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p…… B．1s22s12p1是激发态原子的电子排布式 C．基态溴原子的简化电子排布式是[Ar]3d104s24p5 D．Mg的电子排布式为1s22s22p63s2 [变式2]下列各基态原子或离子的电子排布式正确的是 A．Cr：[Ar]3d54s1 B．Ca： C．Fe： D．： [变式3](1)某元素的原子序数为33，则： ①该元素原子的核外电子总数是 ； ②该元素原子有 个电子层， 个能级； ③该元素原子的电子排布式为 。 (2)写出S、Cl－的电子排布式： ①S： ；②Cl－： 。 [基础达标训练] 1．下列能层中，只包含s能级的是 A．K层 B．L层 C．M层 D．N层 2．下列能级符号表示正确且可容纳的最多电子数按照从少到多的顺序排列的是 A． B． C． D． 3．下列能层中，包含能级的是 A．能层 B．能层 C．能层 D．能层 4．下列说法正确的是 A．激发态硼原子核外电子运动状态有3种 B．光谱分析就是利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素 C．基态原子的2s电子的能量较高，其一定在比1s电子离核更远的区域运动 D．日常生活中的焰火、LED灯、激光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关 5．构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低顺序。若以E表示某能级的能量，下列能量大小顺序中不正确的是 A．E(3d)>E(3p)>E(3s) B．E(3s)>E(2s)>E(1s) C．E(4f)>E(3d)>E(4s) D．E(5s)>E(3d)>E(4p) 6．下列叙述不符合原子核外电子排布基本规律的是 A．K层是能量最低的电子层 B．原子达到稳定结构时，最外层电子数为8(K层为最外层时，电子数为2) C．N电子层为次外层时，最多能容纳的电子数为18 D．核外电子总是优先从原子最外电子层排起 7．钒具有众多优异的物理性能和化学性能，因而钒的用途十分广泛，有金属“维生素”之称。基态钒原子电子排布式是 A．4s2 B．3d34s2 C．1s22s22p63s23p64s23d3 D．1s22s22p63s23p63d34s2 8．下面是某些元素的最外层电子排布，各组指定的元素不能形成型化合物的是 A．和 B．和 C．和 D．和 9．下列各原子或离子的电子排布式错误的是 A．K+：1s22s22p63s23p6 B．33As：1s22s22p63s23p63d104s24p3 C．26Fe：1s22s22p63s23p63d44s2 D．N3-：1s22s22p6 10．下列由事实得出的推断结论错误的是 选项 事实 推断结论 A 价电子排布为 该元素不一定是第Ⅱ A族元素 B X元素的价电子排布为 X的最高正化合价为＋5 C Cu原子有29个电子 Cu核外有29个不同运动状态的电子 D 第Ⅰ A族基态原子最外层电子数都是1 基态原子价电子排布为的元素位于第五周期第Ⅰ A族 A．A B．B C．C D．D [能力提升训练] 11．下列说法错误的是 A．根据构造原理，原子核外电子填充顺序为1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p… B．1s22s12p1是激发态原子的电子排布式 C．基态溴原子的简化电子排布式是[Ar]3d104s24p5 D．Mg原子的电子排布式为1s22s22p63s2 12．下列原子的电子排布式能表示基态原子的电子排布式的是 A．[Ne]3s13p3 B．[Ar]3d64s1 C．[Ar]3d64s2 D．[Ar]3d5 13．下列关于原子结构的说法正确的是 A．电子由3d能级跃迁至5s能级，可通过光谱仪摄取原子的发射光谱 B．同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增强 C．电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 D．日常生活中的焰火、LED灯、激光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关 14．下列原子或离子核外电子排布不属于基态排布的是 A．Na：1s22s22p53s2 B．S2－：1s22s22p63s23p6 C．N：1s22s22p3 D．Si：1s22s22p63s23p2 15．若以E表示某能级的能量，下列能量大小顺序中正确的是 A．E(3p)>E(2p)>E(1p) B．E(3s)>E(3p)>E(3d) C．E(4f)>E(4s)>E(4d) D．E(5s)>E(4s)>E(5f) 16．下列各原子或离子的电子排布式正确的是 A．Cu   [Ar]3d94s2 B．Al3+  1s22s22p6 C．Br的价电子：3d104s24p5 D．Mn  1s22s22p63s23p63d7 17．下列关于原子结构的说法不正确的是 A．原子光谱上的特征谱线可用于元素鉴定 B．同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增强 C．电子排布式为1s22s22p5 的基态原子对应元素位于周期表第五周期 D．日常生活中的焰火、LED灯都与原子核外电子跃迁释放能量有关 18．下列给出的基态原子的电子排布式，其中正确的是 A．19K：1s22s22p63s23p7 B．24Cr：1s22s22p63s23p63d44s2 C．20Ca：1s22s22p63s23p63d2 D．35Br：[Ar]3d104s24p5 19．下列说法正确的是 A．第三能层共有s、p两个能级 B．在基态多电子原子中，p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量 C．第三能层最多容纳8个电子 D．无论哪一能层的s能级最多容纳的电子数均为2 20．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 21．X、Y、Z三种主族元素原子的价层电子排布式分别为ns1、3s23p1、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．XYZ3 D．X2YZ2 22．下列说法正确的是 A．原子中处于第三能层的电子跃迁到第二能层时会吸收能量 B．M能层可以有s、p、d、f能级 C．任一能层都有s、p能级，但不一定有d能级 D．在一个原子中，不可能出现运动状态完全相同的两个电子 23．某基态原子的3d能级上有1个电子，下列说法正确的是 A．该元素原子核外有3个电子层 B．该元素基态原子的最外层有3个电子 C．该元素基态原子的M层上有8个电子 D．该元素基态原子的价电子排布式为3d14s2 24．完成下列各题。 (1)Zn原子核外电子排布式为 。 (2)Fe成为阳离子时首先失去 轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3+的价层电子排布式为 。 (3)Fe2+基态核外电子排布式为 。 (4)基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是 。 (5)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar] 。 (6)写出基态Se原子的核外电子排布式： 。 25．按所示格式填写下表。 微粒符号 原子序数 电子排布式 外围电子排布式 30 26 ( 6 )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 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$