1.1 原子结构 讲义-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修2

本高中化学讲义聚焦原子结构核心知识点，以原子结构模型演变（道尔顿、玻尔等）为起点，系统梳理能层与能级的定义、规律及电子容纳量，衔接基态与激发态转化、原子光谱应用，最终落脚于构造原理、泡利原理等电子排布规则，构建递进式学习支架。 资料特色在于融合科学思维与化学观念，通过“对点练习”强化能级能量比较、电子排布式书写等证据推理，结合原子光谱（如焰色反应）联系生活实际培养探究能力。课中助力教师系统授课，课后作业与练习帮助学生巩固微观结构认知，查漏补缺。

1.1 原子结构 一、原子结构模型的演变 1.1869年，俄国化学家门捷列夫发现元素周期表 2.19世纪初，道尔顿提出近代原子学说 3.1913年，丹麦科学家玻尔提出氢原子结构模型 4.1920年，丹麦科学家玻尔提出构造原理 5.1925年，丹麦科学家玻尔将核外电子的“壳层”模型明确为“能层”与“能级”，厘清了核外电子的可能量子状态 6.1936年，德国科学家马德隆基于原子光谱实验事实，发表了完整的构造理论 二、能层与能级 1.能层 （1）能层的定义 能层又称电子层，是原子核外电子按能量高低进行划分的区域。电子在原子核外的运动区域并非连续，不同区域的电子能量差异明显，能量较低的电子通常在离核较近的区域运动，能量较高的电子则在离核较远的区域运动，这些不同的区域就对应不同的能层。 （2）能层的表示方法 能层通常用字母K、L、M、N、O、P、Q……来表示，对应的能层序数依次为1、2、3、4、5、6、7……。能层序数越大，电子离原子核的距离越远，电子的能量也就越高。能量的高低顺序为：E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。 （3）能层的容纳电子数规律 每个能层所能容纳的最多电子数有一定规律，遵循公式2n²（n为能层序数）。比如： 1. K层（n=1）：最多容纳2×1²=2个电子； 2. L层（n=2）：最多容纳2×2²=8个电子； 3. M层（n=3）：最多容纳2×3²=18个电子； 4. N层（n=4）：最多容纳2×4²=32个电子。 需要注意的是，这是每个能层的最大容纳量，实际原子中，很多能层并不会填满电子，这和原子核外电子的排布规则有关。 （4）能层与核外电子排布的关系 核外电子总是优先排布在能量最低的能层里，也就是先填满K层，再填L层，依次向外排布，这就是能量最低原理。比如氢原子只有1个电子，这个电子就排布在K层；氧原子有8个电子，其中2个在K层，6个在L层。不过当原子的电子数较多时，会出现能层交错的现象，比如某些过渡元素的电子排布，会出现外层电子能量低于内层部分电子能量的情况，这就需要结合能级的知识进一步理解。 （5）能层的意义 能层的划分帮助我们认识原子核外电子的排布规律，是学习原子结构、元素周期律的基础。通过能层，我们可以解释元素的化学性质差异，比如最外层电子数相同的元素，化学性质往往相似，因为它们在化学反应中主要是最外层电子发生变化。同时，能层的概念也为后续学习能级、轨道等更深入的原子结构知识奠定了基础。 【对点练习】 1．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(3s)>E(2s)>E(1s) B．E(3s)>E(3p)>E(3d) C．E(4f)>E(4s)>E(4d) D．E(5s)>E(4s)>E(5f) 2．下列各组多电子原子的原子轨道能量比较不正确的是 A．3px=3py B．5s<3d C．4p>3p D．2s<2p 2.能级 （1）能级的定义 能级是指原子核外电子运动的不同能量状态。我们可以把原子核外的空间想象成一层层的“电子层”，用n表示，n=1、2、3、4……对应K、L、M、N……电子层，而同一电子层中，电子的能量也有细微差别，这些能量不同的区域就被称为能级。 （2）能级的符号与种类 ①能级的符号通常用s、p、d、f等表示，不同电子层包含的能级种类不同： n=1（K层）：只有1s这1个能级； n=2（L层）：包含2s、2p两个能级； n=3（M层）：包含3s、3p、3d三个能级； n=4（N层）：包含4s、4p、4d、4f四个能级； 以此类推，第n个电子层最多有n个能级。 ②不同能级的能量高低有一定规律： 同一电子层内：能级能量顺序为ns < np < nd < nf； 不同电子层的相同能级：能级能量顺序为1s < 2s < 3s < 4s……，2p < 3p < 4p……； 存在能级交错现象：比如4s的能量低于3d，这是因为电子在原子核外运动时，离核远近和电子云形状会影响能量，4s电子的电子云部分区域离核更近，能量反而比3d低。 （3）能级容纳电子的数目 每个能级能容纳的电子数是固定的： ①s能级：电子云形状为球形，最多容纳2个电子； ②p能级：电子云形状为哑铃形，有3个相互垂直的伸展方向，每个伸展方向最多容纳2个电子，所以p能级最多容纳6个电子； ③d能级：有5个伸展方向，最多容纳10个电子； ④f能级：有7个伸展方向，最多容纳14个电子。 （3）核外电子在排布时，遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则： ①能量最低原理：电子优先占据能量较低的能级，比如先填充1s，再填充2s，接着2p，然后3s、3p，之后是4s，再填充3d，以此类推； ②泡利不相容原理：同一个轨道（每个能级的伸展方向就是一个轨道）上最多只能容纳2个自旋方向相反的电子； ③洪特规则：当电子填充同一能级的不同轨道时，会优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同，比如2p能级有3个轨道，填充3个电子时，每个轨道各占1个，且自旋方向一致，直到每个轨道都有1个电子后，才会填充第二个电子。 【对点练习】 1．下列说法中正确的是 A．一般而言，n越大，电子离核平均距离越远，能量越低 B．一般n越大，电子层中的能级数越多 C．对于确定的n值，其原子轨道数为2n2个 D．自旋状态随原子轨道的具体情况而确定 2．以下说法正确的是 A．从空间角度看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道 B．p能级能量一定比s能级能量高 C．2p、3p、4p能级的轨道数依次增多 D．轨道相互垂直，且能量各不相等 三、基态与激发态 原子光谱 1.基态与激发态 （1）、基本概念 ①基态：处于最低能量状态的原子叫做基态原子。基态原子的电子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则，此时原子的能量最低，结构最稳定。比如氢原子的基态是电子处于1s轨道上，能量最低。 ②激发态：当基态原子吸收能量（如光能、热能等），电子会跃迁到能量较高的轨道，此时原子处于能量较高的状态，叫做激发态原子。激发态原子的能量高于基态，结构不稳定，比如氢原子吸收能量后，电子从1s轨道跃迁到2s或2p轨道，此时氢原子就处于激发态。 （2）基态与激发态的转化 ①基态→激发态：基态原子吸收能量，电子从低能量轨道跃迁到高能量轨道，原子从基态转化为激发态。这个过程是吸能过程，比如用紫外线照射金属钠，钠原子的电子吸收能量跃迁到高能级，钠原子从基态变为激发态。 ②激发态→基态：激发态原子不稳定，会释放出能量（以光的形式为主），电子从高能量轨道跃迁回低能量轨道，原子回到基态。这个过程是放能过程，比如霓虹灯发光，就是灯管里的稀有气体原子先被激发到激发态，然后电子跃迁回基态，释放出特定颜色的光。 （3）光谱与基态、激发态的关系 不同元素的原子，电子跃迁时吸收或释放的能量不同，对应的光的波长也不同，因此会产生不同的光谱。利用原子光谱可以鉴定元素，比如焰色反应，就是某些金属元素的原子在火焰中被激发，电子跃迁回基态时释放出特定颜色的光，据此可以判断金属元素的种类。 （4）注意事项 ①基态原子的能量是最低的，但不是绝对的零能量，只是相对自身激发态而言能量最低。 ②电子跃迁时，只是电子的能量状态发生改变，原子核的结构不会发生变化。 ③并不是所有的电子跃迁都会产生可见光，有些跃迁吸收或释放的是不可见的红外线或紫外线。 【对点练习】 1.短周期元素的原子，处于基态时可能具有的电子是 A．只有s和p电子 B．只有s电子 C．只有p电子 D．有s、p和d电子 2.许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因是激发态的电从能量高的轨道跃迁到能量低的轨道时，能量以一定的波长(可见光区域)光的形式释放。下列现象和应用与电子跃迁无关的是 A．激光 B．石墨导电 C．霓虹灯 D．原子光谱 2.原子光谱 （1）原子光谱的定义 原子光谱是原子中的电子在能量变化时所发射或吸收的一系列波长的光所组成的光谱。当原子中的电子从高能级跃迁到低能级时，会释放出能量，以光子的形式发射出来，形成发射光谱；当电子从低能级跃迁到高能级时，会吸收特定能量的光子，形成吸收光谱。 （2）原子光谱的分类 ①发射光谱：原子受到激发（如加热、通电等）后，电子跃迁到高能级，随后又回到低能级，释放出光子，形成明亮的谱线，这类光谱叫发射光谱。例如，钠原子被加热时，会发出黄色的光，对应的光谱就是钠的发射光谱，有两条明显的黄色谱线。 ②吸收光谱：当连续光谱的光穿过原子蒸气时，原子会吸收特定波长的光，使得连续光谱中对应位置出现暗线，这类光谱就是吸收光谱。比如太阳光经过太阳大气层时，其中的原子会吸收部分波长的光，形成太阳的吸收光谱。 （3）原子光谱的特点 原子光谱都是线状光谱，谱线的位置和强度都是固定的，不同元素的原子光谱具有不同的特征谱线，这是因为不同元素原子的电子能级结构不同，电子跃迁时吸收或释放的能量不同，对应的光的波长也就不同。 （4）原子光谱的应用 ①元素鉴定：每种元素都有独特的特征谱线，通过分析物质的原子光谱，就可以确定其中含有哪些元素，这种方法叫光谱分析。例如，通过分析矿石的发射光谱，能快速检测出其中所含的金属元素。 ②定量分析：根据特征谱线的强度，可以测定元素的含量，在环境监测、食品检测等领域有广泛应用。 ③探索天体成分：通过分析恒星的吸收光谱，天文学家可以了解恒星大气中所含的元素种类和含量，帮助我们探索宇宙的组成。 （5）原子光谱与玻尔理论的联系 玻尔的原子结构模型提出，原子中的电子只能在特定的能级上运动，电子在不同能级间跃迁时会吸收或释放特定能量的光子，光子的能量等于两个能级的能量差，即E=hν（h为普朗克常量，ν为光子频率）。这一理论很好地解释了原子光谱的线状特征，也为原子光谱的研究提供了理论基础。 【对点练习】 1.化学与生活密切相关，下列现象与电子在不同能级的轨道上跃迁无关的是 A．节日燃放烟花 B．树林中的丁达尔效应 C．二极管发光 D．霓虹灯光 A．A B．B C．C D．D 2.下列有关原子光谱的说法中，不正确的是 A．通过光谱分析可以鉴定某些元素 B．电子由低能级跃迁至较高能级时，一定发生的是化学变化 C．燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的礼花与原子核外电子的跃迁有关 D．原子中的电子在跃迁时能量的表现形式之一是光，这也是原子光谱产生的原因 四、构造原理与电子排布式 1.构造原理 （1）核心内容：随着原子核电荷数递增，绝大多数元素的原子核外电子在排布时，会遵循能量最低原理，按照特定的能级顺序填充。这个能级顺序可以表示为1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f →5d→6p→7s→5f→6d→7p。简单来说，就是电子优先占据能量较低的能级，这样整个原子的能量处于最低状态，更稳定。 （2）能级交错现象：从上面的顺序可以看到，会出现能级交错的情况，比如4s能级的能量低于3d能级，所以电子会先填充4s能级，再填充3d能级。这是因为不同能级的能量高低不仅和能层有关，还和能级的类型有关。 2.电子排布式 （1）定义：用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，以此来表示原子核外电子排布的式子。 （2）书写方法 ①按照构造原理的能级顺序依次书写，将每个能级上的电子数标注在能级符号的右上角。比如氢原子，只有1个电子，电子排布式为1s¹；氦原子有2个电子，电子排布式为1s²。 ②对于多电子原子，比如钠原子，核外有11个电子，按照构造原理，先填充1s能级2个电子，再填充2s能级2个电子，接着填充2p能级6个电子，最后剩下1个电子填充在3s能级，所以钠原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s¹。 ③为了简化书写，对于电子层数较多的原子，可以用稀有气体的电子排布式来代替内层已填满的电子部分，这称为“简化电子排布式”。比如钾原子，核外有19个电子，电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹，其内层电子排布和氩原子相同，氩的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶，所以钾的简化电子排布式可以写成[Ar]4s¹。 特殊情况：有部分原子的电子排布并不完全遵循构造原理，比如铬原子，按照构造原理其电子排布式应该是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴4s²，但实际上铬原子的电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，这是因为半充满的d能级（d⁵）更稳定；再比如铜原子，构造原理预测的排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹4s²，实际却是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，这是因为全充满的d能级（d¹⁰）更稳定。这些特殊情况需要单独记忆。 3.电子排布式的应用 （1）判断元素在周期表中的位置：电子排布式中最外层电子所在的能层就是元素所在的周期数，最外层电子数和价电子数可以帮助判断元素所在的族。比如铁原子的电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，最外层在第4能层，所以铁在第四周期，价电子排布是3d⁶4s²，属于第Ⅷ族。 （2）推测元素的化学性质：电子排布式可以反映出原子的最外层电子数和价电子数，最外层电子数越少，原子越容易失去电子，表现出金属性；最外层电子数越多，原子越容易得到电子，表现出非金属性。比如钠原子最外层只有1个电子，容易失去这个电子，所以钠是活泼的金属元素；氯原子最外层有7个电子，容易得到1个电子达到8电子稳定结构，所以氯是活泼的非金属元素。 【对点练习】 1.下列有关化学用语表述正确的是 A．基态氮原子核外电子排布的轨道表示式： B．用原子轨道描述氢分子中化学键的形成： C．基态钙原子的简化电子排布式：[Ar]3d2 D．一水合氨的电离方程式： 2.下列N原子电子排布图表示的状态中，能量最高的是( ) A． B． C． D． 五、电子云与原子轨道 （1）电子云 定义：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。 含义：电子云中的小黑点不代表电子的实际位置，小黑点越密集的区域，表示电子在该区域出现的概率密度越大。 形状： s电子云：呈球形，只有1种伸展方向，电子在核外球壳层出现的概率密度大。 p电子云：呈哑铃形，有3种互相垂直的伸展方向，分别对应px、py、pz轨道。 d、f电子云：形状更复杂，d电子云有5种伸展方向，f电子云有7种伸展方向。 （2）原子轨道 定义：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。 轨道类型与数量： s能级：只有1个原子轨道，即s轨道。 p能级：有3个原子轨道，分别为px、py、pz轨道。 d能级：有5个原子轨道。 f能级：有7个原子轨道。 （3）轨道能量： 相同能层中，不同能级的能量顺序为：ns < np < nd < nf。 不同能层中，相同能级的能量顺序为：1s < 2s < 3s < 4s；2p < 3p < 4p等。 （4）电子云与原子轨道的关系 电子云是电子概率密度分布的形象化表示，原子轨道则是电子云的轮廓图，是电子出现概率约为90%的空间区域，用来描述电子的主要运动空间。 【对点练习】 1.下列说法正确的是 A．电子云轮廓图是电子的概率密度分布图 B．s电子云轮廓图是圆形的 C．、和在空间内的取向相互垂直 D．同一原子的能层越低，电子云越弥散 2.下列关于核外电子排布及运动状态的说法正确的是 A．电子云图中的小点越密，表示电子在原子核外某处单位体积内出现的概率越大 B．基态N原子的核外电子排布式违反了能量最低原理 C．基态的核外电子存在25种运动状态 D．在原子中第n电子层含有的原子轨道数为 六、泡利原理、洪特规则、能量最低原理 1.电子自旋 （1）定义：电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋。电子自旋可以比喻成地球的自转。 （2）两种取向及表示方法：电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向。常用方向相反的箭头“↑”和“↓”表示自旋状态相反的电子。 注：①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。 ②能层、能级、原子轨道和自旋状态四个方面共同决定电子的运动状态，电子能量与能层、能级有关，电子运动的空间范围与原子轨道有关 ③一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子。 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，这个原理被称为泡利原理（也称为泡利不相容原理）。 3、电子排布的轨道表示式 (1)含义：轨道表示式(又称电子排布图)是表述电子排布的一种图式。 举例：如氢和氧的基态原子的轨道表示式： (2)书写要求： ①在轨道表示式中，用方框(也可用圆圈)表示原子轨道，1个方框代表1个原子轨道，通常在方框的下方或上方标记能级符号。 ②不同能层及能级的原子轨道的方框必须分开表示，能量相同（同一能层相同能级）的原子轨道(简并轨道)的方框相连。 ③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);箭头同向的单电子称自旋平行，如基态氧原子有2个自旋平行的2p电子。 ④轨道表示式的排列顺序与电子排布式顺序一致，即按能层顺序排列。有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。 ⑤轨道表示式中能级符号右上方不能标记电子数。 (3)书写方法：以Si原子为例，说明轨道表示式中各部分的含义： 4.洪特规则 (1)内容：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，称为洪特规则。 注： ①洪特规则只针对电子填入简并轨道而言，并不适用于电子填入能量不同的轨道。 ②当电子填入简并轨道时，先以自旋平行依次分占不同轨道，剩余的电子再以自旋相反依次填入各轨道。 (2)特例：简并轨道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高的稳定性。 举例：如基态24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2 ； 基态29Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1，易错写为[Ar]3d94s2。 5.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)说明： ①基态原子的能量最低，故基态原子的电子排布是能量最低的原子轨道组合。 ②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，相邻能级能量相差很大时，电子填入能量低的能级即可使整个原子能量最低(如所有主族元素的基态原子);而当相邻能级能量相差不太大时，有1~2个电子占据能量稍高的能级可能反而降低了电子排斥能而使整个原子能量最低(如所有副族元素的基态原子)。 ③基态原子的核外电子排布遵循泡利原理、洪特规则和能量最低原理。 【对点练习】 1.下列说法正确的是 A．基态Cr原子的价层电子：3d54s1，违反能量最低原理 B．基态C原子的电子排布式：1s22s22px12pz1，违反能量最低原理 C．基态C原子的价层电子排布图：   ，违反泡利原理 D．基态Fe3+的3d电子排布图：  ，违反洪特规则 2.下列叙述正确的是 ①原子的电子排布式书写成，违反了泡利不相容原理 ②氧原子的电子排布式书写成，违背了能量最低原理 ③硼原子的电子排布式书写可能是，则该原子一定不是基态硼原子 ④原子的轨道表示式为  ，违背了洪特规则 A．4项均正确 B．只有3项正确 C．只有2项正确 D．只有1项正确 3.填空 (1)基态V原子价电子轨道表示式 。 (2)基态原子电子排布式 。 (3)基态原子未成对电子有 个。 (4)基态电子排布式 。 (5)C原子在成键时，能将一个电子激发进入能级，写出该激发态原子价电子轨道表示式 ，该过程形成的原子光谱为 (填“吸收”或“发射”)光谱。 【课后作业】 1.铁原子核外电子占据的最高能级是 A．3s B．3p C．3d D．4s 2.下列各原子或离子的电子排布中，不正确的是( ) A． B． C． D． 3.下列有关电子排布式或排布图的结论错误的是 选项 电子排布式 结论 A 1s2 2s2 2p2p2p 违背洪特规则 B 1s2s2p63s2 3p63d3 书写正确 C N的电子排布图: 违背泡利原理 D 1s22s2 2p6 3s2 3p63d54s1 书写正确 4.下列说法不正确的是 A．基态原子的核外电子填充在6个轨道中的元素有两种 B．碳原子的核外电子轨道表示式： C．基态钾离子(K+)，电子占据的最高能级共有3个原子轨道，其形状是哑铃形 D．基态铜原子的电子占有5种能量不同的原子轨道 5.某原子的3d能级中有一个电子,其第四能层中的电子数为(　　) A.0 B.2 C.3 D.8 6.某种原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1,有关该原子的下列说法中正确的是(　　) A.该原子核内有13个中子 B.该原子的简化电子排布式为[He]3s23p1 C.该原子最外层有1个电子 D.该原子第二能层上有8个电子 7.按照下列元素基态原子的电子排布特征判断元素，并回答问题。 A原子中只有一个能层且只含1个电子；B原子的2p轨道上得到2个电子后不能再容纳外来电子；C原子价电子排布式为nsn-1npn+1 ；D的一种核素的质量数为59，中子数为31。 (1)A的原子轨道形状为___________。 (2)画出B的原子结构示意图__________。 (3)C的基态原子核外电子空间运动状态有________种。 (4)D2+ 的核外电子排布式是____________。 8.有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所述： 元素 结构、性质等信息 A 是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂 B B与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性 C 元素的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂 D 是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂 请根据表中信息填写： (1)A原子的外围电子排布式__________________________________。 (2)B元素在周期表中的位置________；离子半径：B________A(填“大于”或“小于”)。 (3)C元素原子核外有________个未成对电子，能量最高的电子为________轨道上的电子，其轨道呈________形。 (4)D元素原子的价电子排布式为________，D－的结构示意图是________。 (5)B的最高价氧化物对应的水化物的化学式___________________，与A的最高价氧化物对应的水化物相比，碱性较强的是：_______________(填化学式)。 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.1 原子结构 一、原子结构模型的演变 1.1869年，俄国化学家门捷列夫发现元素周期表 2.19世纪初，道尔顿提出近代原子学说 3.1913年，丹麦科学家玻尔提出氢原子结构模型 4.1920年，丹麦科学家玻尔提出构造原理 5.1925年，丹麦科学家玻尔将核外电子的“壳层”模型明确为“能层”与“能级”，厘清了核外电子的可能量子状态 6.1936年，德国科学家马德隆基于原子光谱实验事实，发表了完整的构造理论 二、能层与能级 1.能层 （1）能层的定义 能层又称电子层，是原子核外电子按能量高低进行划分的区域。电子在原子核外的运动区域并非连续，不同区域的电子能量差异明显，能量较低的电子通常在离核较近的区域运动，能量较高的电子则在离核较远的区域运动，这些不同的区域就对应不同的能层。 （2）能层的表示方法 能层通常用字母K、L、M、N、O、P、Q……来表示，对应的能层序数依次为1、2、3、4、5、6、7……。能层序数越大，电子离原子核的距离越远，电子的能量也就越高。能量的高低顺序为：E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。 （3）能层的容纳电子数规律 每个能层所能容纳的最多电子数有一定规律，遵循公式2n²（n为能层序数）。比如： 1. K层（n=1）：最多容纳2×1²=2个电子； 2. L层（n=2）：最多容纳2×2²=8个电子； 3. M层（n=3）：最多容纳2×3²=18个电子； 4. N层（n=4）：最多容纳2×4²=32个电子。 需要注意的是，这是每个能层的最大容纳量，实际原子中，很多能层并不会填满电子，这和原子核外电子的排布规则有关。 （4）能层与核外电子排布的关系 核外电子总是优先排布在能量最低的能层里，也就是先填满K层，再填L层，依次向外排布，这就是能量最低原理。比如氢原子只有1个电子，这个电子就排布在K层；氧原子有8个电子，其中2个在K层，6个在L层。不过当原子的电子数较多时，会出现能层交错的现象，比如某些过渡元素的电子排布，会出现外层电子能量低于内层部分电子能量的情况，这就需要结合能级的知识进一步理解。 （5）能层的意义 能层的划分帮助我们认识原子核外电子的排布规律，是学习原子结构、元素周期律的基础。通过能层，我们可以解释元素的化学性质差异，比如最外层电子数相同的元素，化学性质往往相似，因为它们在化学反应中主要是最外层电子发生变化。同时，能层的概念也为后续学习能级、轨道等更深入的原子结构知识奠定了基础。 【对点练习】 1．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(3s)>E(2s)>E(1s) 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．E(3s)>E(2s)>E(1s)，符合构造原理，A正确； B．应为E(3d)>E(3p)>E(3s)，B错误； C．应为E(4f)>E(4d)>E(4s)，C错误； D．应为E(5f)>E(5s)>E(4s)，D错误； 故答案选A。 2．下列各组多电子原子的原子轨道能量比较不正确的是 A．3px=3py B．5s<3d C．4p>3p D．2s<2p 【答案】B 【详解】A．同一能级的不同轨道（如3px、3py）能量相等，A正确； B．根据构造原理，5s能级在3d之后填充，能量应高于3d，因此5s＜3d错误； C．能层越高，同类型轨道能量越高，4p＞3p正确； D．同一能层中s轨道能量低于p轨道，2s＜2p正确； 答案选B。 2.能级 （1）能级的定义 能级是指原子核外电子运动的不同能量状态。我们可以把原子核外的空间想象成一层层的“电子层”，用n表示，n=1、2、3、4……对应K、L、M、N……电子层，而同一电子层中，电子的能量也有细微差别，这些能量不同的区域就被称为能级。 （2）能级的符号与种类 ①能级的符号通常用s、p、d、f等表示，不同电子层包含的能级种类不同： n=1（K层）：只有1s这1个能级； n=2（L层）：包含2s、2p两个能级； n=3（M层）：包含3s、3p、3d三个能级； n=4（N层）：包含4s、4p、4d、4f四个能级； 以此类推，第n个电子层最多有n个能级。 ②不同能级的能量高低有一定规律： 同一电子层内：能级能量顺序为ns < np < nd < nf； 不同电子层的相同能级：能级能量顺序为1s < 2s < 3s < 4s……，2p < 3p < 4p……； 存在能级交错现象：比如4s的能量低于3d，这是因为电子在原子核外运动时，离核远近和电子云形状会影响能量，4s电子的电子云部分区域离核更近，能量反而比3d低。 （3）能级容纳电子的数目 每个能级能容纳的电子数是固定的： ①s能级：电子云形状为球形，最多容纳2个电子； ②p能级：电子云形状为哑铃形，有3个相互垂直的伸展方向，每个伸展方向最多容纳2个电子，所以p能级最多容纳6个电子； ③d能级：有5个伸展方向，最多容纳10个电子； ④f能级：有7个伸展方向，最多容纳14个电子。 （3）核外电子在排布时，遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则： ①能量最低原理：电子优先占据能量较低的能级，比如先填充1s，再填充2s，接着2p，然后3s、3p，之后是4s，再填充3d，以此类推； ②泡利不相容原理：同一个轨道（每个能级的伸展方向就是一个轨道）上最多只能容纳2个自旋方向相反的电子； ③洪特规则：当电子填充同一能级的不同轨道时，会优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同，比如2p能级有3个轨道，填充3个电子时，每个轨道各占1个，且自旋方向一致，直到每个轨道都有1个电子后，才会填充第二个电子。 【对点练习】 1．下列说法中正确的是 A．一般而言，n越大，电子离核平均距离越远，能量越低 B．一般n越大，电子层中的能级数越多 C．对于确定的n值，其原子轨道数为2n2个 D．自旋状态随原子轨道的具体情况而确定 【答案】B 【详解】A．一般而言，n越大，电子离核平均距离越远，能量越高，故A错误； B．一般n越大，电子层中的能级数越多，如n=1，K层只有s一个能级，n=2，L层有s、p两个能级，n=3，M层有s、p、d三个能级，故B正确； C．对于确定的n值，其原子轨道数为n2个，故C错误； D．自旋状态与原子轨道无关，故D错误； 选B。 2．以下说法正确的是 A．从空间角度看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道 B．p能级能量一定比s能级能量高 C．2p、3p、4p能级的轨道数依次增多 D．轨道相互垂直，且能量各不相等 【答案】A 【详解】A．从空间角度看，2s轨道空间包含了1s轨道，比1s轨道大，A正确； B．p能级能量不一定比s能级的能量高，如2p的能量小于3s，B错误； C．同一原子中，各p能级的轨道数都为3，C错误；   D．轨道相互垂直，能量相等，D错误； 故选A。 三、基态与激发态 原子光谱 1.基态与激发态 （1）、基本概念 ①基态：处于最低能量状态的原子叫做基态原子。基态原子的电子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则，此时原子的能量最低，结构最稳定。比如氢原子的基态是电子处于1s轨道上，能量最低。 ②激发态：当基态原子吸收能量（如光能、热能等），电子会跃迁到能量较高的轨道，此时原子处于能量较高的状态，叫做激发态原子。激发态原子的能量高于基态，结构不稳定，比如氢原子吸收能量后，电子从1s轨道跃迁到2s或2p轨道，此时氢原子就处于激发态。 （2）基态与激发态的转化 ①基态→激发态：基态原子吸收能量，电子从低能量轨道跃迁到高能量轨道，原子从基态转化为激发态。这个过程是吸能过程，比如用紫外线照射金属钠，钠原子的电子吸收能量跃迁到高能级，钠原子从基态变为激发态。 ②激发态→基态：激发态原子不稳定，会释放出能量（以光的形式为主），电子从高能量轨道跃迁回低能量轨道，原子回到基态。这个过程是放能过程，比如霓虹灯发光，就是灯管里的稀有气体原子先被激发到激发态，然后电子跃迁回基态，释放出特定颜色的光。 （3）光谱与基态、激发态的关系 不同元素的原子，电子跃迁时吸收或释放的能量不同，对应的光的波长也不同，因此会产生不同的光谱。利用原子光谱可以鉴定元素，比如焰色反应，就是某些金属元素的原子在火焰中被激发，电子跃迁回基态时释放出特定颜色的光，据此可以判断金属元素的种类。 （4）注意事项 ①基态原子的能量是最低的，但不是绝对的零能量，只是相对自身激发态而言能量最低。 ②电子跃迁时，只是电子的能量状态发生改变，原子核的结构不会发生变化。 ③并不是所有的电子跃迁都会产生可见光，有些跃迁吸收或释放的是不可见的红外线或紫外线。 【对点练习】 1.短周期元素的原子，处于基态时可能具有的电子是 A．只有s和p电子 B．只有s电子 C．只有p电子 D．有s、p和d电子 【答案】A 【详解】短周期元素的原子即1-18号，处于基态时其电子最多只能排到3p轨道，不可能排到3d轨道，所以处于基态时可能具有的电子是只有s和p电子。故选A。 2.许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因是激发态的电从能量高的轨道跃迁到能量低的轨道时，能量以一定的波长(可见光区域)光的形式释放。下列现象和应用与电子跃迁无关的是 A．激光 B．石墨导电 C．霓虹灯 D．原子光谱 【答案】B 【详解】激光、原子光谱、霓虹灯是原子的发射光谱，与原子核外电子发生跃迁有关，石墨导电是层间电子的自由移动，与电子的跃迁无关，故选B。 2.原子光谱 （1）原子光谱的定义 原子光谱是原子中的电子在能量变化时所发射或吸收的一系列波长的光所组成的光谱。当原子中的电子从高能级跃迁到低能级时，会释放出能量，以光子的形式发射出来，形成发射光谱；当电子从低能级跃迁到高能级时，会吸收特定能量的光子，形成吸收光谱。 （2）原子光谱的分类 ①发射光谱：原子受到激发（如加热、通电等）后，电子跃迁到高能级，随后又回到低能级，释放出光子，形成明亮的谱线，这类光谱叫发射光谱。例如，钠原子被加热时，会发出黄色的光，对应的光谱就是钠的发射光谱，有两条明显的黄色谱线。 ②吸收光谱：当连续光谱的光穿过原子蒸气时，原子会吸收特定波长的光，使得连续光谱中对应位置出现暗线，这类光谱就是吸收光谱。比如太阳光经过太阳大气层时，其中的原子会吸收部分波长的光，形成太阳的吸收光谱。 （3）原子光谱的特点 原子光谱都是线状光谱，谱线的位置和强度都是固定的，不同元素的原子光谱具有不同的特征谱线，这是因为不同元素原子的电子能级结构不同，电子跃迁时吸收或释放的能量不同，对应的光的波长也就不同。 （4）原子光谱的应用 ①元素鉴定：每种元素都有独特的特征谱线，通过分析物质的原子光谱，就可以确定其中含有哪些元素，这种方法叫光谱分析。例如，通过分析矿石的发射光谱，能快速检测出其中所含的金属元素。 ②定量分析：根据特征谱线的强度，可以测定元素的含量，在环境监测、食品检测等领域有广泛应用。 ③探索天体成分：通过分析恒星的吸收光谱，天文学家可以了解恒星大气中所含的元素种类和含量，帮助我们探索宇宙的组成。 （5）原子光谱与玻尔理论的联系 玻尔的原子结构模型提出，原子中的电子只能在特定的能级上运动，电子在不同能级间跃迁时会吸收或释放特定能量的光子，光子的能量等于两个能级的能量差，即E=hν（h为普朗克常量，ν为光子频率）。这一理论很好地解释了原子光谱的线状特征，也为原子光谱的研究提供了理论基础。 【对点练习】 1.化学与生活密切相关，下列现象与电子在不同能级的轨道上跃迁无关的是 A．节日燃放烟花 B．树林中的丁达尔效应 C．二极管发光 D．霓虹灯光 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．烟花燃放是电子先吸收能量由能量较低轨道跃迁到能量较高的轨道，由激发态到基态释放能量的过程，A不符题意； B．丁达尔现象是胶体离子对光的散失作用，与电子跃迁无关，B符合题意； C．二极管发光与电子的跃迁有关，C不符题意； D．霓虹灯发光是惰性气体电子跃迁辐射的光，D不符题意； 答案选B。 2.下列有关原子光谱的说法中，不正确的是 A．通过光谱分析可以鉴定某些元素 B．电子由低能级跃迁至较高能级时，一定发生的是化学变化 C．燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的礼花与原子核外电子的跃迁有关 D．原子中的电子在跃迁时能量的表现形式之一是光，这也是原子光谱产生的原因 【答案】B 【详解】 A．不同的原子在电子发生跃迁时，吸收或发射的光谱不同，则可通过光谱分析可以鉴定某些元素，A说法正确； B．原子的电子吸收一定的能量后，由低能级跃迁至较高能级时，为物理变化，B说法错误； C．核外电子发生跃迁时会吸收或释放能量，主要体现为光(辐射)，不同原子发射的光谱不同，则燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的礼花与原子核外电子的跃迁有关，C说法正确； D．原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光，这也是原子光谱产生的原因，D说法正确； 答案为B。 四、构造原理与电子排布式 1.构造原理 （1）核心内容：随着原子核电荷数递增，绝大多数元素的原子核外电子在排布时，会遵循能量最低原理，按照特定的能级顺序填充。这个能级顺序可以表示为1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f →5d→6p→7s→5f→6d→7p。简单来说，就是电子优先占据能量较低的能级，这样整个原子的能量处于最低状态，更稳定。 （2）能级交错现象：从上面的顺序可以看到，会出现能级交错的情况，比如4s能级的能量低于3d能级，所以电子会先填充4s能级，再填充3d能级。这是因为不同能级的能量高低不仅和能层有关，还和能级的类型有关。 2.电子排布式 （1）定义：用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，以此来表示原子核外电子排布的式子。 （2）书写方法 ①按照构造原理的能级顺序依次书写，将每个能级上的电子数标注在能级符号的右上角。比如氢原子，只有1个电子，电子排布式为1s¹；氦原子有2个电子，电子排布式为1s²。 ②对于多电子原子，比如钠原子，核外有11个电子，按照构造原理，先填充1s能级2个电子，再填充2s能级2个电子，接着填充2p能级6个电子，最后剩下1个电子填充在3s能级，所以钠原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s¹。 ③为了简化书写，对于电子层数较多的原子，可以用稀有气体的电子排布式来代替内层已填满的电子部分，这称为“简化电子排布式”。比如钾原子，核外有19个电子，电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹，其内层电子排布和氩原子相同，氩的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶，所以钾的简化电子排布式可以写成[Ar]4s¹。 特殊情况：有部分原子的电子排布并不完全遵循构造原理，比如铬原子，按照构造原理其电子排布式应该是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴4s²，但实际上铬原子的电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，这是因为半充满的d能级（d⁵）更稳定；再比如铜原子，构造原理预测的排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹4s²，实际却是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，这是因为全充满的d能级（d¹⁰）更稳定。这些特殊情况需要单独记忆。 3.电子排布式的应用 （1）判断元素在周期表中的位置：电子排布式中最外层电子所在的能层就是元素所在的周期数，最外层电子数和价电子数可以帮助判断元素所在的族。比如铁原子的电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，最外层在第4能层，所以铁在第四周期，价电子排布是3d⁶4s²，属于第Ⅷ族。 （2）推测元素的化学性质：电子排布式可以反映出原子的最外层电子数和价电子数，最外层电子数越少，原子越容易失去电子，表现出金属性；最外层电子数越多，原子越容易得到电子，表现出非金属性。比如钠原子最外层只有1个电子，容易失去这个电子，所以钠是活泼的金属元素；氯原子最外层有7个电子，容易得到1个电子达到8电子稳定结构，所以氯是活泼的非金属元素。 【对点练习】 1.下列有关化学用语表述正确的是 A．基态氮原子核外电子排布的轨道表示式： B．用原子轨道描述氢分子中化学键的形成： C．基态钙原子的简化电子排布式：[Ar]3d2 D．一水合氨的电离方程式： 【答案】D 【详解】 A．基态氮原子核外电子中根据洪特规则，2p3的电子分别占据不同的轨道，则排布的轨道表示式：，A用语错误； B．氢原子的电子云为球型，则用原子轨道描述氢分子中化学键的形成：，B用语错误； C．基态钙原子的最外层电子处于4s能级，则简化电子排布式：[Ar]4s2，C用语错误； D．一水合氨为弱电解质，则电离方程式：NH3∙H2O⇌+OH-，D用语正确； 答案为D。 2.下列N原子电子排布图表示的状态中，能量最高的是( ) A． B． C． D． 【答案】D 【详解】 A．该图是N原子的基态的电子排布图，2p轨道有3个电子； B．该图中1s轨道有1个电子激发后跃迁到2p轨道，2p轨道有4个电子； C．该图中2s轨道有1个电子激发后跃迁到2p轨道，2p轨道有4个电子； D．该图中1s、2s轨道各有1个电子激发后跃迁到2p轨道，2p轨道有5个电子； 综上所述，D中2p轨道的电子最多，能量最高，故选D。 五、电子云与原子轨道 （1）电子云 定义：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。 含义：电子云中的小黑点不代表电子的实际位置，小黑点越密集的区域，表示电子在该区域出现的概率密度越大。 形状： s电子云：呈球形，只有1种伸展方向，电子在核外球壳层出现的概率密度大。 p电子云：呈哑铃形，有3种互相垂直的伸展方向，分别对应px、py、pz轨道。 d、f电子云：形状更复杂，d电子云有5种伸展方向，f电子云有7种伸展方向。 （2）原子轨道 定义：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。 轨道类型与数量： s能级：只有1个原子轨道，即s轨道。 p能级：有3个原子轨道，分别为px、py、pz轨道。 d能级：有5个原子轨道。 f能级：有7个原子轨道。 （3）轨道能量： 相同能层中，不同能级的能量顺序为：ns < np < nd < nf。 不同能层中，相同能级的能量顺序为：1s < 2s < 3s < 4s；2p < 3p < 4p等。 （4）电子云与原子轨道的关系 电子云是电子概率密度分布的形象化表示，原子轨道则是电子云的轮廓图，是电子出现概率约为90%的空间区域，用来描述电子的主要运动空间。 【对点练习】 1.下列说法正确的是 A．电子云轮廓图是电子的概率密度分布图 B．s电子云轮廓图是圆形的 C．、和在空间内的取向相互垂直 D．同一原子的能层越低，电子云越弥散 【答案】C 【解析】A．电子云中的小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现概率的大小：点密集的地方，表示电子在那里出现的概率大；点稀疏的地方，表示电子在那里出现的概率小，A错误；B．s电子的电子云轮廓图是球形，B错误；C．2px、2py、2pz轨道相互垂直，C正确；D．同一原子的能层越低，电子云越集中，D错误；故选C。 2.下列关于核外电子排布及运动状态的说法正确的是 A．电子云图中的小点越密，表示电子在原子核外某处单位体积内出现的概率越大 B．基态N原子的核外电子排布式违反了能量最低原理 C．基态的核外电子存在25种运动状态 D．在原子中第n电子层含有的原子轨道数为 【答案】A 【解析】A．电子云图中的小点代表电子在此处出现的概率，小点越密，表示电子出现的概率越大，故A正确；B．违反了洪特规则，B项错误；C．基态的核外电子存在23种运动状态，C项错误；D．在原子中第n电子层含有的原子轨道数为，D项错误；故选：A。 六、泡利原理、洪特规则、能量最低原理 1.电子自旋 （1）定义：电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋。电子自旋可以比喻成地球的自转。 （2）两种取向及表示方法：电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向。常用方向相反的箭头“↑”和“↓”表示自旋状态相反的电子。 注：①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。 ②能层、能级、原子轨道和自旋状态四个方面共同决定电子的运动状态，电子能量与能层、能级有关，电子运动的空间范围与原子轨道有关 ③一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子。 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，这个原理被称为泡利原理（也称为泡利不相容原理）。 3、电子排布的轨道表示式 (1)含义：轨道表示式(又称电子排布图)是表述电子排布的一种图式。 举例：如氢和氧的基态原子的轨道表示式： (2)书写要求： ①在轨道表示式中，用方框(也可用圆圈)表示原子轨道，1个方框代表1个原子轨道，通常在方框的下方或上方标记能级符号。 ②不同能层及能级的原子轨道的方框必须分开表示，能量相同（同一能层相同能级）的原子轨道(简并轨道)的方框相连。 ③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);箭头同向的单电子称自旋平行，如基态氧原子有2个自旋平行的2p电子。 ④轨道表示式的排列顺序与电子排布式顺序一致，即按能层顺序排列。有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。 ⑤轨道表示式中能级符号右上方不能标记电子数。 (3)书写方法：以Si原子为例，说明轨道表示式中各部分的含义： 4.洪特规则 (1)内容：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，称为洪特规则。 注： ①洪特规则只针对电子填入简并轨道而言，并不适用于电子填入能量不同的轨道。 ②当电子填入简并轨道时，先以自旋平行依次分占不同轨道，剩余的电子再以自旋相反依次填入各轨道。 (2)特例：简并轨道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高的稳定性。 举例：如基态24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2 ； 基态29Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1，易错写为[Ar]3d94s2。 5.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)说明： ①基态原子的能量最低，故基态原子的电子排布是能量最低的原子轨道组合。 ②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，相邻能级能量相差很大时，电子填入能量低的能级即可使整个原子能量最低(如所有主族元素的基态原子);而当相邻能级能量相差不太大时，有1~2个电子占据能量稍高的能级可能反而降低了电子排斥能而使整个原子能量最低(如所有副族元素的基态原子)。 ③基态原子的核外电子排布遵循泡利原理、洪特规则和能量最低原理。 【对点练习】 1.下列说法正确的是 A．基态Cr原子的价层电子：3d54s1，违反能量最低原理 B．基态C原子的电子排布式：1s22s22px12pz1，违反能量最低原理 C．基态C原子的价层电子排布图：   ，违反泡利原理 D．基态Fe3+的3d电子排布图：  ，违反洪特规则 【答案】C 【分析】泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，自旋方向相反；洪特规则：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。 【解析】A．基态Cr原子的价层电子：3d54s1，处于半充满稳定结构，能量低，符合能量最低原理，A错误；B．基态C原子的电子排布式：1s22s22px12pz1，符合洪特规则，符合能量最低原理，B错误；C．泡利认为，在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，且他们的自旋方向相反，所以基态C原子的价层电子排布图：      ，违反的是泡利原理，C正确；D．基态Fe3+的3d电子排布图：  ，符合洪特规则，D错误；答案选C。 2.下列叙述正确的是 ①原子的电子排布式书写成，违反了泡利不相容原理 ②氧原子的电子排布式书写成，违背了能量最低原理 ③硼原子的电子排布式书写可能是，则该原子一定不是基态硼原子 ④原子的轨道表示式为  ，违背了洪特规则 A．4项均正确 B．只有3项正确 C．只有2项正确 D．只有1项正确 【答案】A 【解析】轨道只能容纳2个电子，原子的电子排布式书写成，违反了泡利不相容原理，故①正确; 氧原子的电子排布式为，写成，违背了能量最低原理，故②正确; 基态硼原子电子排布式为，电子排布式为一定属于激发态，故③正确；填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行，  违背了洪特规则，故④正确。故选：A。 3.填空 (1)基态V原子价电子轨道表示式 。 (2)基态原子电子排布式 。 (3)基态原子未成对电子有 个。 (4)基态电子排布式 。 (5)C原子在成键时，能将一个电子激发进入能级，写出该激发态原子价电子轨道表示式 ，该过程形成的原子光谱为 (填“吸收”或“发射”)光谱。 【答案】(1) (2)或 (3)5 (4) (5) 吸收 【解析】（1）V为23号元素，基态V原子价电子轨道表示式。 （2）铜为29号元素，基态原子电子排布式或。 （3）锰为25号元素，价层电子排布是，故有未成对电子5个。 （4）基态铁离子的电子排布式为： 。 （5）C原子在成键时，能将一个2s电子激发进入2p能级，该激发态原子价电子轨道表示式，电子激发形成吸收光谱。 【课后作业】 1.铁原子核外电子占据的最高能级是 A．3s B．3p C．3d D．4s 【答案】D 【详解】 Fe的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，虽然未填充电子时，3d轨道的能量比4s高，但一旦填充电子后，3d轨道电子受原子核的束缚力增强，电子的能量降低，所以铁原子核外电子占据的最高能级是4s，故选D。 2.下列各原子或离子的电子排布中，不正确的是( ) A． B． C． D． 【答案】D 【详解】 A．N原子是7号元素，第2周期第IIA族元素，电子排布式是，故A正确； B．Ar是18号元素，第3周期第0族元素，电子排布式是，故B正确； C．Na是11号元素，第3周期第IA族元素，电子排布式是，而Na+是原子失去最外层一个电子，所以Na+电子排布式是，故C正确； D．Cl原子是17号元素，第3周期第VIIA族元素，电子排布式是，而Cl-是Cl原子得到一个电子形成的，电子式为，故D不正确。 故答案为：D 3.下列有关电子排布式或排布图的结论错误的是 选项 电子排布式 结论 A 1s2 2s2 2p2p2p 违背洪特规则 B 1s2s2p63s2 3p63d3 书写正确 C N的电子排布图: 违背泡利原理 D 1s22s2 2p6 3s2 3p63d54s1 书写正确 【答案】B 【详解】A．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，且自旋方向相同，所以2p能级上电子排布图违背了洪特规则，A正确； B．原子核外电子先占有能量较低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，3d能级的能量高于4s能级，应先填充4s能级，再填充3d能级，则没有填充4s能级违背了能量最低原理，B错误； C．当电子排布在同一轨道时，每个轨道最多容纳2个电子，且自旋方向相反，1s和2s的自旋方向相同违背了泡利原理，C正确； D．原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道且自旋状态相同，全空、全满或半满时能量最低，则电子排布式1s22s22p63s23p63d54s1符合构造原理和洪特规则特例，书写正确，D正确； 答案选B。 4.下列说法不正确的是 A．基态原子的核外电子填充在6个轨道中的元素有两种 B．碳原子的核外电子轨道表示式： C．基态钾离子(K+)，电子占据的最高能级共有3个原子轨道，其形状是哑铃形 D．基态铜原子的电子占有5种能量不同的原子轨道 【答案】D 【详解】A．原子核外电子填充在6个轨道上的元素可能的电子排布式为1s22s22p63s1或1s22s226 3s2，所以有两种元素，故A正确； B．碳原子有6个电子，它的核外电子轨道表示式：，故B正确； C．基态钾离子(K+)的电子排布式为：1s22s22p63s23p6，电子占据的最高能级共有3个原子轨道，其形状是哑铃形，故C正确； D．基态铜原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p64s13d10，电子占有7种能量不同的原子轨道，故D错误； 故答案：D。 5.某原子的3d能级中有一个电子,其第四能层中的电子数为(　　) A.0 B.2 C.3 D.8 【答案】B 【解析】因为3d能级能量大于4s能级,所以电子先排满4s,再排3d,电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2。 6.某种原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1,有关该原子的下列说法中正确的是(　　) A.该原子核内有13个中子 B.该原子的简化电子排布式为[He]3s23p1 C.该原子最外层有1个电子 D.该原子第二能层上有8个电子 【答案】D 【解析】由电子排布式可以看出该原子核外共有13个电子,故只能确定核内质子数为13,无法确定中子数,A错误;该原子的简化电子排布式为[Ne]3s23p1,B错误;该原子的最外层电子排布式为3s23p1,故最外层有3个电子,C错误。 7.按照下列元素基态原子的电子排布特征判断元素，并回答问题。 A原子中只有一个能层且只含1个电子；B原子的2p轨道上得到2个电子后不能再容纳外来电子；C原子价电子排布式为nsn-1npn+1 ；D的一种核素的质量数为59，中子数为31。 (1)A的原子轨道形状为___________。 (2)画出B的原子结构示意图__________。 (3)C的基态原子核外电子空间运动状态有________种。 (4)D2+ 的核外电子排布式是____________。 【答案】球形 9 1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8 【分析】 A原子中只有一个能层且只含1个电子，则A为H元素；B原子的2p轨道上得到2个电子后不能再容纳外来电子，原子核外电子排布式为1s22s22p4，故B为O元素；C原子价电子排布式为nsn-1npn+1，由于s能级容纳2个电子，即n-1=2，则n=3，C原子价电子排布为3s23p4，故C为S元素；D的一种核素的质量数为59，中子数为31，其质子数为59-31=28，故D为Ni元素；据此解答。 【详解】 (1) A为H元素，电子只填充1s轨道，原子轨道为球形；答案为球形。 (2) B为O元素，原子序数为8，核内8个质子，核外8个电子，各电子层上电子依次为2，6，其原子结构示意图为；答案为。 (3) C为S元素，原子序数为16，核外有16个电子，原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，核外电子空间运动状态由能层、能级、原子轨道决定，有1s轨道、2s轨道、3s轨道，2p、3p均有3个轨道，3p有3个轨道填充电子，故核外有9种不同空间运动状态的电子；答案为9。 (4) D是28号元素，原子核外有28个电子，原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，失去4s能级2个电子形成D2+，D2+的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8；答案为1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8。 8.有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所述： 元素 结构、性质等信息 A 是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂 B B与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性 C 元素的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂 D 是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂 请根据表中信息填写： (1)A原子的外围电子排布式__________________________________。 (2)B元素在周期表中的位置________；离子半径：B________A(填“大于”或“小于”)。 (3)C元素原子核外有________个未成对电子，能量最高的电子为________轨道上的电子，其轨道呈________形。 (4)D元素原子的价电子排布式为________，D－的结构示意图是________。 (5)B的最高价氧化物对应的水化物的化学式___________________，与A的最高价氧化物对应的水化物相比，碱性较强的是：_______________(填化学式)。 【答案】3s1 第三周期第ⅢA族 小于 3 2p 哑铃(或纺锤) 3s23p5 Al(OH)3 NaOH 【分析】 A是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂，则A为Na；B与A同周期，即处于第三周期，B的最高价氧化物的水化物呈两性，故B为Al；C元素的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂，则C为N元素；D是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自水生产过程中常用的消毒杀菌剂，则D为Cl。 【详解】 (1)A为Na，原子核外电子数为11，原子的核外电子排布式为：1s22s22p63s1，外围电子排布式为3s1； (2)B为Al，在周期表中的位置是：第三周期第ⅢA族；钠离子、铝离子核外电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，故铝离子半径小于钠离子半径； (3)C为N元素，核外电子排布式为：1s22s22p3，其原子核外2p轨道有3个未成对电子，2p轨道的电子能量最高，轨道呈哑铃形(或纺锤形)； (4)D为Cl元素，价电子排布式为3s23p5，Cl－的结构示意图是：； (5)Al元素最高价氧化物对应的水化物为Al(OH)3，Na的最高价氧化物对应的水化物为NaOH，金属性Na>Al，则NaOH的碱性较强。 学科网（北京）股份有限公司 $