第1章 第2节 第1课时 基态原子的核外电子排布（Word教参）-【精讲精练】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册（鲁科版）

本高中化学讲义聚焦基态原子的核外电子排布核心知识点，先系统梳理能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则三大排布原则，再结合构造原理明确电子填充顺序，最终通过电子排布式、轨道表示式等方法实现规律的具体应用，构建从原理到应用的学习支架。 该资料通过问题链引导（如“为什么最外层电子不超过8个”）和例题辨析（如Cr、Cu的电子排布特例），培养学生证据推理的科学思维。结合表格归纳（如核外电子排布方法对比）和注意事项提示，课中辅助教师突破能级交错等难点，课后帮助学生巩固易错点，提升知识应用能力。

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 [素养目标]　1.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。2.认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等。3.会书写1～36号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式，并说明含义。 知识点一　基态原子的核外电子排布规律 1．基态原子的核外电子排布原则 原则 含义 能量最低 原理 原子核外电子按轨道能量由低到高依次排列，使整个原子处于最低的能量状态 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状态不同，用表示，或者说，一个原子中不存在两个运动状态完全相同的电子 洪特规则 对于基态原子，核外电子在能量相同的原子轨道上排布时，将尽可能分占不同的原子轨道并且自旋状态相同 2.构造原理 随着原子序数的递增，基态原子的“外层电子”按照箭头的方向依次排布在各原子轨道上：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……的电子排布规律。 基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序 1．按要求回答问题。 (1)若基态原子的电子排布为，违背了________。 提示：能量最低原理 (2)2s轨道上的两个电子排布为，违背了________。 提示：泡利不相容原理 (3)2p轨道上的三个电子排布为，违背了________。 提示：洪特规则 2．回答下列问题。 (1)为什么每个电子层最多容纳2n2个电子？ 提示：各个电子层上的能级数目＝电子层序数n，每个电子层有n2个原子轨道，根据泡利不相容原理，每个轨道最多只能容纳2个电子，所以每个电子层最多只能容纳2n2个电子。 (2)电子层数n越大，轨道的能量越高吗？ 提示：n为1、2时，n值越大，原子轨道的能量越高，但是从第三层开始出现能级交错现象，比如E(3d)＞E(4s)。 (3)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？ 提示：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，所容纳的电子数不超过2＋6＋10＝18。 基态原子核外电子排布的注意事项 1．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。 2．在原子中，每个电子层最多可容纳2n2个电子，每个能级最多容纳的电子数是其所包含的原子轨道数的2倍。 3．原子中的核外电子是不可区分的，实际上人们并不能确定哪个电子排布在哪个原子轨道上，给出核外电子排入原子轨道的顺序及探讨基态原子的核外电子排布，仅仅是为了学习和研究的方便。 4．能量最低原理是指在基态原子的核外电子排布中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。 5．只有原子最外层电子在原子轨道上填充时才出现先填ns轨道再填(n－1)d轨道，但这一顺序并不代表电子填充后在原子中各原子轨道的能级高低顺序。例如对于ns和(n－1)d轨道都填有电子的原子，在许多情况下(n－1)d轨道的电子能量更低。 1．第3周期元素的基态原子中，不可能出现d电子，主要依据是(　　) A．能量最低原理 B．泡利原理 C．洪特规则 D．构造原理中电子填充能级的顺序，4s优先于3d 解析　基态原子的电子排布遵循能量最低原理，电子尽可能占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低，由于3d轨道能量比3p轨道能量高，只有排满3p能级后，电子才可能填充3d能级，故第3周期元素的基态原子中不可能出现d电子，A正确。 答案　A 2．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．能量最低原则　　　 B．泡利不相容原理 C．构造原理 D．洪特规则 解析　根据洪特规则可知，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不同的轨道，且自旋方向相同。 答案　D 3．(2025·江西上饶联考)下列基态原子的轨道表示式违背了洪特规则的是(　　) 解析　在一个原子轨道里，最多容纳两个电子，它们的自旋相反，A项违反了泡利不相容原理，不符合题意；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，B项违反了能量最低原理，不符合题意；基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行，C项违反了洪特规则，符合题意；D项的电子排布图是正确的，不符合题意。 答案　C 4．某原子处于基态，参与成键电子的排布可用轨道表示式表示为 而不是，下列说法正确的是(　　) A．这两种排布方式都符合能量最低原则 B．这两种排布方式都符合泡利不相容原理 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 解析　和二者都符合泡利不相容原理，B项正确；不符合洪特规则特例，能量不是最低，不是基态原子的电子排布，洪特规则特例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是为了更好地遵循能量最低原理，洪特规则和能量最低原理并不矛盾，A、C、D项错误。 答案　B 知识点二　核外电子排布的表示方法 1．电子排布式 是指将能级上排布的电子数标在ns、np、nd等各能级符号的右上角，并按照电子层顺序从左到右排列表示核外电子排布的式子。以基态钾原子为例，电子排布式中数字和符号的意义如下： 其中，电子排布式中的内层电子排布可用相应的稀有气体的元素符号加方括号的形式来表示，以简化电子排布式。例如基态钾原子的电子排布式还可表示为[Ar]4s1。 2．轨道表示式 轨道表示式是指用方框(或小圆圈或短线)表示一个原子轨道，用箭头“↑”或“↓”来区别自旋状态不同的电子表示核外电子排布的式子。以铝原子为例，轨道表示式中各符号、数字的意义如下： 1．按要求完成下列问题。 (1)Cu原子的电子排布式：____________________________________________________ (2)Br原子的简化电子排布式：________________________________________________ (3)B原子的轨道表示式：_____________________________________________________ 提示：(1)1s22s22p63s23p63d104s1 (2)[Ar]3d104s24p5 (3) 2．为什么Fe3＋的稳定性大于Fe2＋？ 提示：由于Fe2＋电子排布式为[Ar]3d6，而Fe3＋的电子排布式为[Ar]3d5,3d5为半充满稳定结构，所以Fe3＋的稳定性大于Fe2＋。 3．电子填充原子轨道的顺序和电子排布式的书写顺序相同吗？若不相同，请举例说明。 提示：电子排布式的书写顺序与核外电子填充轨道的顺序不同。核外电子是按照能量由低到高顺序在原子轨道上排布的，而电子排布式的书写是按电子层由里到外和s、p、d、f的顺序。例如Sc元素，轨道能量：3d＞4s，电子先填充4s轨道，再填充3d轨道，但书写电子排布式时，先写3d再写4s。 4．第4周期的基态原子中，4s能级只有一个电子的原子共有几种？ 提示：一共有3种。4s能级只有1个电子，即4s1。情况一是按照构造原理的能级顺序正常填充未填满的结果，即为K元素；情况二是按照洪特规则的特例，即原子轨道处于全充满、半充满或全空状态时能量最低填充的结果，即为Cr元素和Cu元素。 1．洪特规则的特例 在同一能级上能量相同的原子轨道为全充满(如p6、d10、f14)、半充满(如p3、d5、f7)和全空(如p0、d0、f0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定，这称为洪特规则的特例。 如下列基态原子的电子排布式的书写： 铬原子　错误：1s22s22p63s23p63d44s2 正确：1s22s22p63s23p63d54s1 铜原子　错误：1s22s22p63s23p63d94s2 正确：1s22s22p63s23p63d104s1 2．核外电子排布全归纳 原子结 构示意 图　　 含义 用弧线表示电子层，并在弧线上注明所容纳电子数目的式子 意义 能直观反映核内的质子数和核外的电子层数及各电子层上的电子数 实例 电子排布式 含义 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数的式子 意义 能直观地反映核外电子的电子层、能级和各能级上的电子数 实例 K：1s22s22p63s23p64s1 简化电 子排布 式　　 含义 把电子排布式中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 意义 避免电子排布式书写过于复杂 实例 K：[Ar]4s1 轨道 表示式 含义 每个原子轨道用1个方框(或小圆圈)表示，在方框内用箭头标明核外电子的分布 意义 直观地反映电子在各原子轨道上的排布情况 实例 1. (双选)下列有关核外电子排布的表示错误的是(　　) A．(2025·甘肃卷节选)基态Si原子的价层电子排布图： B．(2024·海南卷节选)基态N＋的核外电子排布式为1s22s22p3 C．(2024·山东卷节选)激发态H原子的轨道表示式： D.(2024·安徽卷改编)基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2 解析　Si为14号元素，其基态价电子排布式为3s23p2，故其基态价电子排布图为，A正确；氮元素的原子序数为7，基态N＋的核外电子排布式为1s22s22p2，B错误；K能层只有1个能级1s，不存在1p能级，C错误；Ni的原子序数为28，基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，D正确。 答案　BC 2.(2025·黑龙江牡丹江月考)下列基态原子的价电子排布图正确的是(　　) 解析　A选项中价电子排布图违背了洪特规则，O的价电子排布图应为，故A错误；Cu的价电子排布式为3d104s1，价电子排布图为，故B正确；Si的价电子排布式为3s23p2，Si的价电子排布图为，故C错误；Mn是25号元素，价电子排布图为，故D错误。 答案　B 3.(2024·浙江宁波鄞州中学期中)下列说法或有关化学用语的表达正确的是(　　) A.电子填充的先后顺序为5d、4f B.基态铜原子(29Cu)的价电子排布式：3d94s2 C.Ca处于激发态的电子排布式可能为1s22s22p63s23p64p2 D.基态Na＋的轨道表示式： 解析　由构造原理可知，电子填充的先后顺序为ns、(n－2)f、(n－1)d、np，故A错误；铜元素的原子序数为29，基态Cu原子的价电子排布式为3d104s1，故B错误；钙元素的原子序数为20，基态Ca原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，则激发态的电子排布式可能为1s22s22p63s23p64p2，故C正确；钠元素的原子序数为11，基态钠离子的电子排布式为1s22s22p6，轨道表示式为，选项中轨道表示式违背了泡利不相容原理，故D错误。 答案　C 4.按要求写出电子排布式或轨道表示式。 (1)基态Cu原子的电子排布式为____________，基态Cu＋的电子排布式为________________________________________________________________________。 (2)基态Fe原子的电子排布式为______________；Fe2＋的3d电子轨道表示式为______________；Fe3＋的3d电子轨道表示式为____________________________________。 (3)第4周期中最外层仅有1个电子的所有基态原子的简化电子排布式为________________________________________________________________________。 解析　(1)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。 (2)基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe失去4s能级上的2个电子形成Fe2＋，Fe2＋再失去一个3d能级上1个电子形成Fe3＋，Fe2＋和Fe3＋的3d电子轨道表示式分别为。 (3)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，则可能的基态原子的简化电子排布式为[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1。 答案　(1)1s22s22p63s23p63d104s1 1s22s22p63s23p63d10 (2)1s22s22p63s23p63d64s2　 (3)[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1 电子排布式和轨道表示式的书写要点 (1)在书写电子排布式时，按电子层及其能级排列顺序书写，不能按电子的填充顺序书写。 (2)轨道表示式中各能级的排列顺序要与相应的电子排布式一致，不同能级的轨道要相互分开，同一能级中的轨道要连在一起，当轨道中有两个电子时，自旋状态要相反。 (3)原子在失去电子时要按先失去最外层电子，再失去次外层电子的顺序，如Fe失去电子时先失去4s能级上的2个电子，转化为Fe2＋，再失去3d能级上的1个电子，转化为Fe3＋。　 1.下列由电子排布式所得的结论错误的是(　　) 选项 电子排布式 结论 A 1s22s22p2p2p 违背洪特规则 B 1s22s22p63s23p2 违背能量最低原理 C 1s22s22p63s23p10 违背泡利不相容原理 D 1s22s22p63s23p23d5 违背能量最低原理 解析　电子排布式为1s22s22p2p2p，此处2px、2py、2pz就是2p能级的3个简并轨道，两个电子填入2p能级，它们将分别占据2个简并轨道且自旋状态相同，而不是自旋相反地挤入其中一个轨道，该电子排布式违反了洪特规则，A项正确；电子排布式为1s22s22p63s23p2，符合能量最低原理，B项错误；电子排布式为1s22s22p63s23p10,3p轨道最多容纳6个电子，不可能出现3p10的情况，电子排布式违反泡利不相容原理，C项正确；电子排布式为1s22s22p63s23p23d5，虽然3d轨道为半充满状态，但3p轨道上只有2个电子，没有填满电子就填充下一能级，该电子排布式违反能量最低原理，D项正确。 答案　B 2.下列元素的基态原子核外电子中，未成对电子最多的是(　　) A.Cl　　　　　　　 B．Cr C.Mn D．As 解析　Cl原子价电子排布式为3s23p5,3p能级有3个原子轨道，每个轨道上最多容纳两个电子，则有1个未成对电子；Cr原子价电子排布式为3d54s1,3d能级有5个原子轨道，4s能级有1个原子轨道，根据洪特规则可知，3d能级上的5个电子单独分占5个原子轨道，则共有6个未成对电子；Mn原子价电子排布式为3d54s2,3d能级上的5个电子单独分占5个原子轨道，则共有5个未成对电子；As原子价电子排布式为4s24p3,4p能级上的3个电子应单独分占3个原子轨道，则共有3个未成对电子，综上所述，B项符合题意。 答案　B 3.某元素基态原子4s轨道上有2个电子，则基态原子电子排布式不可能的是(　　) A.[Ar]3d14s2　　　　　　 B．[Ar]3d44s2 C.[Ar]3d84s2 D．[Ar]3d104s2 解析　基态原子的核外电子排布应遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则，据此分析判断。Cr的电子排布式应为[Ar]3d54s1,3d轨道处于半充满稳定状态，属于洪特规则的特例，故选B。 答案　B 4.(2025·辽宁大连月考)下列说法正确的是(　　) A.某激发态硼原子的电子排布图： B.某基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，违反了能量最低原理 C.基态氧原子核外电子轨道表示式为 D.1s22s12p2p2p违背了洪特规则 解析　硼为5号元素，基态原子核外电子排布为1s22s22p1，图示为基态硼原子的电子排布图，故A错误；根据构造原理，随原子序数递增，新增电子应先填充4s轨道再填充3d轨道，故1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理，故B正确；基态氧原子核外电子轨道表示式为，选项表示式违背了泡利不相容原理，故C错误；1s22s12p2p2p中2s轨道没有填满就填充了2p轨道，违背了能量最低原理，故D错误。 答案　B 5.请根据构造原理，按要求写出下列基态原子的核外电子排布式或原子结构示意图： (1)16S的电子排布式：________。 (2)11Na的次外层电子排布式：________。 (3)20Ca的最外层的电子排布式：________。 (4)26Fe的简化电子排布式：________。 (5)27Co的原子结构示意图：________。 (6)26Fe3＋的电子排布式：________。 (7)33As的简化电子排布式：________。 解析　(1)16S核外有16个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p4。 (2)11Na的核外电子排布式为1s22s22p63s1，则次外层电子排布式为2s22p6。 (3)20Ca的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，最外层为N层，电子排布式为4s2。 (4)26Fe核外有26个电子，简化电子排布式为[Ar]3d64s2。 (5)27Co核外有27个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，所以原子结构示意图为。 (6)26Fe的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，失去3个电子后形成26Fe3＋，所以26Fe3＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。 (7)33As核外有33个电子，简化电子排布式为[Ar]3d104s24p3。 答案　(1)1s22s22p63s23p4　(2)2s22p6　(3)4s2 (4)[Ar]3d64s2　(5) (6)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5 (7)[Ar]3d104s24p3 学科网（北京）股份有限公司 $