1.2 多电子原子核外电子的排布（专项训练）化学沪科版选择性必修2

1.2 多电子原子核外电子的排布 题型01 基态原子核外电子排布规则 题型02 原子核外电子排布式的书写 题型03 离子核外电子排布的书写与判断 题型04 核外电子排布的轨道表达式 题型01 基态原子核外电子排布规则 能量最低原理：基态原子的电子优先排布在能量最低的能级上，待低能量能级填满后，再依次排布到能量较高的能级（需考虑能级交错现象，即部分外层能级能量低于内层能级，如 ns <(n-1) d < np）。 泡利不相容原理：一个原子轨道最多只能容纳 2 个电子，且这 2 个电子的自旋状态必须相反（自旋方向分别用 “↑”“↓” 表示）。 洪特规则：电子排布在同一能级的不同原子轨道（简并轨道）时，优先分占不同轨道，且自旋状态相同（自旋平行）；当简并轨道处于全充满（如 p⁶、d¹⁰）、半充满（如 p³、d⁵）或全空（如 p⁰、d⁰）状态时，原子结构更稳定（洪特规则特例）。 【典例1】下列对电子排布式或电子排布图书写的评价正确的是 选项 化学用语 评价 A O原子： 错误；违反泡利不相容原理 B N原子： 错误；违反洪特规则 C 原子： 错误；违反能量最低原理 D 正确 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．电子应先充满同能级的轨道，违反了洪特规则，不符合题意，A错误； B．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，不符合题意，B错误； C．Ca原子的电子排布式:1s22s22p63s23p64s2，违反能量最低原理，符合题意，C正确； D．Fe3+的电子排布式，错误，评价错误，D错误； 答案为C。 【变式1-1】某同学将基态氧原子的核外电子的轨道表示式表示为 该电子排布违背了 A．泡利不相容原理 B．能量最低原理 C．洪特规则 D．八隅体规则(八电子规则) 【答案】A 【详解】A．泡利不相容原理指在原子中不能容纳运动状态完全相同的电子，即在一个轨道里所容纳的2个电子自旋方向必须相反，该电子排布违背了泡利不相容原理，故A符合题意； B．能量最低原理，基态多电子原子核外电子排布时总是先占据能量最低的轨道，当低能量轨道占满后。才排入高能量的轨道，以使整个原子能量最低，故B不符合题意； C．洪特规则是指在能量相同的轨道上排布电子时，电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同，故C不符合题意； D．该电子轨道表示式和八隅体规则(八电子规则)无关，故D不符合题意； 故答案选A。 【变式1-2】某同学将氧原子的核外电子轨道表示式写成，他违背了 A．洪特规则 B．泡利不相容原理 C．能量守恒原理 D．能量最低原理 【答案】A 【详解】A．洪特规则是指在能量相同的轨道上排布电子时，电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同，该氧原子的核外电子轨道表示式违背了该规则，故A符合题意； B．泡利不相容原理指在原子中不能容纳运动状态完全相同的电子，即在一个轨道里所容纳的2个电子自旋方向必须相反，故B不符合题意； C．能量守恒原理是物理学中的一个基本概念，指的是在一个封闭的系统中，能量既不会无中生有，也不会自行消失，故C不符合题意； D．能量最低原理，基态多电子原子核外电子排布时总是先占据能量最低的轨道，当低能量轨道占满后。才排入高能量的轨道，以使整个原子能量最低，故D不符合题意； 故答案选A。 【变式1-3】（多选）原子核外运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用表示，与之相反的用表示，称为电子的自旋磁量子数。基态Cr原子的3d能级自旋磁量子数可能的代数和可能为 A．+2 B． C．-2 D． 【答案】BD 【详解】 基态Cr原子的3d能级轨道表示式为，自旋磁量子数可能的代数和可能为或，故选BD。 题型02 原子核外电子排布式的书写 书写步骤： 确定原子序数，明确核外电子总数（等于质子数）。 按能级能量顺序（结合能级交错，常见顺序为 1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p…）依次排布电子，每个能级填充电子数不超过该能级的最大容量（s 能级 2 个、p 能级 6 个、d 能级 10 个、f 能级 14 个）。 规范书写能级符号与电子数，能级符号前标注能层序数（如 1s、2p），电子数标在能级符号右上角。 分类书写： 完整电子排布式：写出所有能级的电子排布（如从 1s 开始至最外层能级）。 简化电子排布式：用对应稀有气体元素的符号（加方括号）代替原子内层已填满的电子排布，仅写出价层电子（外层电子）所在能级的排布。 【典例2】下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是 A．最外层都只有一个电子的X、Y原子 B．2p轨道上只有两个电子的X原子与3p轨道上只有两个电子的Y原子 C．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 D．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 【答案】B 【详解】A．最外层只有一个电子的原子的化学性质不一定相同，如H和Na，故A错误； B．2p轨道上只有2个电子，应是Be，3p轨道上只有2个电子的，应是Mg，它们位于同一主族，化学性质具有相似性，故B正确； C．原子核外电子排布式为1s2，该元素为He，属于稀有气体元素，原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子，该元素为Be，属于金属元素，两者性质不相似，故C错误； D．原子核外M层上仅有两个电子的X原子，核外电子排布式为1s22s22p63s2，该元素为Mg，原子核外N层上仅有两个电子的Y原子，价电子排布式，可以是4s2、3d64s2、3d74s2、3d84s2、3d104s2，分别是Ca、Fe、Co、Ni、Zn，它们化学性质不一定相似，故D错误； 答案为B。 【变式2-1】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 【详解】根据核外电子排布规律，该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，由此可见：该元素原子中共有39个电子，分5个电子层，其中M能层上有18个电子，最外层上有2个电子； A．该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有1个未成对电子，故A错误； B．该元素原子核外有5个电子层，故B正确； C．该元素原子M能层共有18个电子，故C错误； D．该元素原子最外层上有2个电子，故D错误； 故答案为B。 【变式2-2】基态铜原子的价电子排布式为 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】核外电子排布时要遵循构造原理、能量最低原理、洪特规则、泡利原理，原子轨道中电子处于全满、全空、半满时较稳定，Cu的原子序数为29，基态铜原子的电子排布式为：，价电子排布式为， 故选C。 【变式2-3】下列事实不能作为洪特规则特例证据的是 A．硼元素的第一电离能小于铍元素的第一电离能 B．磷元素的第一电离能大于硫元素的第一电离能 C．基态铬原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s1而不是[Ar]3d44s2 D．某种激发态碳原子的核外电子排布式为1s22s12p3而不是1s22s22p2 【答案】D 【详解】A．硼元素核外电子排布式为1s22s22p1，铍元素核外电子排布式为1s22s2，铍元素的2s轨道全充满，能量低，稳定，铍元素第一电离能比硼元素的第一电离能大，符合洪特规则特例，故A不符合题意； B．磷元素价电子排布式为3s23p3，3p处于半满稳定，硫元素价电子排布式为3s23p4，因此磷元素的第一电离能大于硫元素，符合洪特规则特例，故B不符合题意； C．洪特规则特例指的是是处于半满、全满、全空，能量低，因此基态铬原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s1而不是[Ar]3d44s2，符合洪特规则特例，故C不符合题意； D．碳原子的核外电子排布式1s22s22p2，为基态，能量最低，基态原子获得能量2s上的一个电子跃迁到2p，与洪特规则特例无关，故D符合题意； 答案为D。 题型03 离子核外电子排布的书写与判断 离子电子排布书写： 阳离子：基态原子失去电子形成阳离子，失电子顺序遵循 “先失最外层能级电子，再失内层能级电子”（过渡金属阳离子失电子时，优先失去 ns 能级电子，再失去 (n-1) d 能级电子），剩余电子按能级顺序排布。 阴离子：基态原子得到电子形成阴离子，得到的电子填充在最外层的空能级上，使最外层达到稳定结构（通常为 8 电子稳定结构，H⁻为 2 电子），电子排布需满足泡利不相容原理。 离子电子排布判断： 核对电子总数：阳离子电子总数 = 质子数 - 所带正电荷数；阴离子电子总数 = 质子数 + 所带负电荷数。 证排布规则：检查电子排布是否符合能量最低原理、泡利不相容原理，过渡金属离子需确认失电子顺序是否正确（如先失 ns 再失 (n-1) d）。 【典例3】某种基态离子X4+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，下列有关说法不正确的是 A．基态X原子的未成对电子数为2 B．该元素在第IVB族 C．基态原子价层电子自旋方向不完全相同 D．该基态原子核外有22种能量不同的电子 【答案】D 【分析】X4+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，则X为22号元素，为Ti元素，以此解题。 【详解】A．X的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，基态X原子的未成对电子数为2，A正确； B．由分析可知，X为22号元素，位于第四周期，第IVB族，B正确； C．X的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，其中4s上的电子的自旋方向不相同，C正确； D．同一能级的电子能量是相等的。X的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，其核外电子有7种能量不同的电子，D错误； 故选D。 【变式3-1】根据价层电子轨道表示式判断下列钛原子或离子电离一个电子所需能量最高的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】Ti是第22号元素，核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d24s2；A为Ti原子的基态，B为Ti+的基态，C为Ti原子的激发态，D为Ti原子的激发态；第二电离明显高于第一电离，同级电离能中激发态电离能比基态低，故失去一个电子需克服作用力最大的B。 答案选B。 【变式3-2】基态Fe2+的核外电子排布式是 A．[Ar]3d54s2 B．[Ar]3d54s1 C．[Ar]3d5 D．[Ar]3d6 【答案】D 【详解】基态Fe原子的电子排布式为[Ar]3d64s2，则Fe2+的电子排布式为[Ar]3d6，故选D。 【变式3-3】元素周期表中27号元素钴的方格中注明“3d74s2”，由此可以推断 A．Co2+的电子排布式为[Ar]3d54s2 B．Co位于元素周期表中第9列 C．它位于元素周期表的第四周期第IIA族 D．它的基态原子核外电子排布式为[Ar]4s2 【答案】B 【分析】周期表中27号元素钴的方格中注明“3d74s2”，可知原子核外有4的电子层，应位于第四周期，由价层电子可知原子序数比Fe大1，位于第ⅤⅢ族，应位于第9列，以此解答该题。 【详解】A．Co2+的核外价电子排布式为[Ar]3d7，故A错误； B．钴元素位于第ⅤⅢ族，应位于第9列，故B正确； C．钴元素位于第四周期第ⅤⅢ族，故C错误； D．它的基态核外电子排布式可简写为[Ar]3d74s2，而不是[Ar]4s2，故D错误； 故选：B。 题型04 核外电子排布的轨道表达式 表示方法： 用方框（或圆圈）表示原子轨道，方框（或圆圈）上方标注能级符号（如 1s、2pₓ）。 用箭头 “↑”“↓” 表示电子，箭头方向代表电子自旋状态，同一轨道内箭头方向相反，简并轨道内电子优先分占且箭头方向相同。 书写规则： 遵循能量最低原理：按能级能量顺序排列轨道（如 1s 轨道在前，2s 轨道次之，2p 轨道在 2s 之后）。 符合泡利不相容原理：每个方框内最多容纳 2 个箭头，且箭头方向相反。 满足洪特规则：简并轨道（如 2p 的 3 个轨道）需单独排列，每个方框内先填 1 个箭头，且方向相同，再填充第二个箭头（方向相反）；全充满、半充满或全空状态按特例处理。 简化轨道表达式：可省略内层已填满的轨道（或用稀有气体对应轨道的简化形式），仅画出价层电子所在的轨道及电子排布。 【典例4】下列化学用语表示正确的是 A．基态原子的价电子轨道表示式： B．符号为M的能层最多容纳的电子数为32个 C．电子跃迁到激发态过程中释放能量产生紫色光—钾盐可用作紫色烟花的原料 D．基态Br原子的价层电子排布式：3d104s24p5 【答案】A 【详解】 A．Cl的原子序数为17，价电子排布式为：3s23p5，价电子轨道表示式：，故A正确； B．符号为M的能层，即第三层，最多容纳的电子数为2×32=18个，故B错误； C．电子跃迁到激发态过程中吸收能量，故C错误； D．Br原子序数为35，属于主族元素，主族元素的价层电子即为最外层电子，基态Br原子的价电子排布式： 4s24p5，故D错误； 故选A。 【变式4-1】下列不同状态的磷，电离最外层一个电子所需能量最大的是 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A为基态P原子，B为激发态P原子，C为激发态P+，D也为激发态P+，P+比P原子更难失去一个电子，C和D相比，C的能量较低，更难失电子，故电离最外层一个电子所需能量最大。故选C。 【变式4-2】氯仿保存不当会产生光气：2CHCl3＋O2 → 2HCl＋2COCl2，下列相关化学用语正确的是 A．CHCl3的球棍模型： B．O原子的轨道表示式： C．氯离子的结构示意图： D．光气的电子式： 【答案】A 【详解】 A．CH4为四面体结构，则CHCl3也应为四面体结构，原子半径Cl＞C＞H，所以CHCl3的球棍模型为，A正确； B．O原子的电子排布式为1s22s22p4，则2p轨道容纳4个电子，其中有2个轨道各容纳1个电子，但自旋方向应相同，轨道表示式：，B不正确； C．氯离子的核电荷数为17，核外电子数为18，则结构示意图为，C不正确； D．光气的化学式为COCl2，电子式为，D不正确； 故选A。 【变式4-3】下列微粒的表示方法能确定为氟离子的是 A．X B． C． D． 【答案】C 【详解】A．X表示F、Cl、Br、I等，故不选A； B．可能表示氯离子、氟离子等，故不选B； C．质子数为9、电子数为10，一定表示氟离子，故选C； D．可能不是F-、O2-、Ne、Na+等，故不选D； 选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.2 多电子原子核外电子的排布 题型01 基态原子核外电子排布规则 题型02 原子核外电子排布式的书写 题型03 离子核外电子排布的书写与判断 题型04 核外电子排布的轨道表达式 题型01 基态原子核外电子排布规则 能量最低原理：基态原子的电子优先排布在能量 的能级上，待低能量能级填满后，再依次排布到能量较高的能级（需考虑能级交错现象，即部分外层能级能量低于内层能级，如 ns <(n-1) d < np）。 泡利不相容原理：一个原子轨道最多只能容纳 个电子，且这 2 个电子的 必须相反（自旋方向分别用 “↑”“↓” 表示）。 洪特规则：电子排布在同一能级的不同原子轨道（简并轨道）时，优先分占不同轨道，且自旋状态 （自旋平行）；当简并轨道处于全充满（如 p⁶、d¹⁰）、半充满（如 p³、d⁵）或全空（如 p⁰、d⁰）状态时，原子结构更稳定（洪特规则特例）。 【典例1】下列对电子排布式或电子排布图书写的评价正确的是 选项 化学用语 评价 A O原子： 错误；违反泡利不相容原理 B N原子： 错误；违反洪特规则 C 原子： 错误；违反能量最低原理 D 正确 A．A B．B C．C D．D 【变式1-1】某同学将基态氧原子的核外电子的轨道表示式表示为 该电子排布违背了 A．泡利不相容原理 B．能量最低原理 C．洪特规则 D．八隅体规则(八电子规则) 【变式1-2】某同学将氧原子的核外电子轨道表示式写成，他违背了 A．洪特规则 B．泡利不相容原理 C．能量守恒原理 D．能量最低原理 【变式1-3】（多选）原子核外运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用表示，与之相反的用表示，称为电子的自旋磁量子数。基态Cr原子的3d能级自旋磁量子数可能的代数和可能为 A．+2 B． C．-2 D． 题型02 原子核外电子排布式的书写 书写步骤： 确定原子序数，明确核外电子总数（等于 ）。 按 能量顺序（结合能级交错，常见顺序为 1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p…）依次排布电子，每个能级填充电子数不超过该能级的最大容量（s 能级 2 个、p 能级 6 个、d 能级 10 个、f 能级 14 个）。 规范书写能级符号与电子数，能级符号前标注能层序数（如 1s、2p），电子数标在能级符号右上角。 分类书写： 完整电子排布式：写出所有能级的电子排布（如从 1s 开始至最外层能级）。 简化电子排布式：用对应稀有气体元素的符号（加方括号）代替原子内层已填满的电子排布，仅写出价层电子（外层电子）所在能级的排布。 【典例2】下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是 A．最外层都只有一个电子的X、Y原子 B．2p轨道上只有两个电子的X原子与3p轨道上只有两个电子的Y原子 C．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 D．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 【变式2-1】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 【变式2-2】基态铜原子的价电子排布式为 A． B． C． D． 【变式2-3】下列事实不能作为洪特规则特例证据的是 A．硼元素的第一电离能小于铍元素的第一电离能 B．磷元素的第一电离能大于硫元素的第一电离能 C．基态铬原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s1而不是[Ar]3d44s2 D．某种激发态碳原子的核外电子排布式为1s22s12p3而不是1s22s22p2 题型03 离子核外电子排布的书写与判断 离子电子排布书写： 阳离子：基态原子失去电子形成阳离子，失电子顺序遵循 “先失最外层能级电子，再失内层能级电子”（过渡金属阳离子失电子时，优先失去 ns 能级电子，再失去 (n-1) d 能级电子），剩余电子按 顺序排布。 阴离子：基态原子得到电子形成阴离子，得到的电子填充在最外层的空能级上，使最外层达到稳定结构（通常为 8 电子稳定结构，H⁻为 2 电子），电子排布需满足 。 离子电子排布判断： 核对电子总数：阳离子电子总数 = 质子数 - 所带正电荷数；阴离子电子总数 = 质子数 + 所带负电荷数。 证排布规则：检查电子排布是否符合 、 ，过渡金属离子需确认失电子顺序是否正确（如先失 ns 再失 (n-1) d）。 【典例3】某种基态离子X4+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，下列有关说法不正确的是 A．基态X原子的未成对电子数为2 B．该元素在第IVB族 C．基态原子价层电子自旋方向不完全相同 D．该基态原子核外有22种能量不同的电子 【变式3-1】根据价层电子轨道表示式判断下列钛原子或离子电离一个电子所需能量最高的是 A． B． C． D． 【变式3-2】基态Fe2+的核外电子排布式是 A．[Ar]3d54s2 B．[Ar]3d54s1 C．[Ar]3d5 D．[Ar]3d6 【变式3-3】元素周期表中27号元素钴的方格中注明“3d74s2”，由此可以推断 A．Co2+的电子排布式为[Ar]3d54s2 B．Co位于元素周期表中第9列 C．它位于元素周期表的第四周期第IIA族 D．它的基态原子核外电子排布式为[Ar]4s2 题型04 核外电子排布的轨道表达式 表示方法： 用方框（或圆圈）表示原子轨道，方框（或圆圈）上方标注能级符号（如 1s、2pₓ）。 用箭头 “↑”“↓” 表示电子，箭头方向代表电子自旋状态，同一轨道内箭头方向 ，简并轨道内电子优先分占且箭头方向 。 书写规则： 遵循能量最低原理：按 能量顺序排列轨道（如 1s 轨道在前，2s 轨道次之，2p 轨道在 2s 之后）。 符合泡利不相容原理：每个方框内最多容纳 2 个箭头，且箭头方向 。 满足洪特规则：简并轨道（如 2p 的 3 个轨道）需单独排列，每个方框内先填 1 个箭头，且方向相同，再填充第二个箭头（方向相反）；全充满、半充满或全空状态按特例处理。 简化轨道表达式：可省略内层已填满的轨道（或用稀有气体对应轨道的简化形式），仅画出价层电子所在的轨道及电子排布。 【典例4】下列化学用语表示正确的是 A．基态原子的价电子轨道表示式： B．符号为M的能层最多容纳的电子数为32个 C．电子跃迁到激发态过程中释放能量产生紫色光—钾盐可用作紫色烟花的原料 D．基态Br原子的价层电子排布式：3d104s24p5 【变式4-1】下列不同状态的磷，电离最外层一个电子所需能量最大的是 A． B． C． D． 【变式4-2】氯仿保存不当会产生光气：2CHCl3＋O2 → 2HCl＋2COCl2，下列相关化学用语正确的是 A．CHCl3的球棍模型： B．O原子的轨道表示式： C．氯离子的结构示意图： D．光气的电子式： 【变式4-3】下列微粒的表示方法能确定为氟离子的是 A．X B． C． D． / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $