第01讲 核外电子排布规律及表示方法 （重难点讲义）化学苏教版选择性必修2

第01讲 核外电子排布规律及表示方法 重难目标 1.能用电子层、原子轨道描述原子核外电子的运动状态，会比较多电子原子中原子轨道能量的高低。 2.理解能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则，能判断一种排布是否正确、违反了哪条原理。 3.能书写1～36号元素原子及常见离子的电子排布式、外围电子排布式和轨道表示式，知道Cr、Cu等原子排布的特殊性。 4.能判断电子的运动状态数、未成对电子数，能用电子跃迁解释原子光谱、焰色等现象。 考情分析 核外电子排布是物质结构与性质模块的起点，选择题中的化学用语辨析和结构综合题的第一问多从这里命题。具有以下命题特点： 化学用语辨析：电子排布式、外围电子排布式、轨道表示式、电子云轮廓图的正误判断，Cr、Cu原子和Fe2+、Fe3+等离子的排布出现频率最高。 定量填空：写出指定原子（多为第4周期过渡元素）的外围电子排布式或轨道表示式，判断未成对电子数、运动状态数，指出能量最高的原子轨道及其电子云形状。 情境融合：以新材料、焰火、霓虹灯、光谱分析等为背景，考查原子轨道能量比较、排布原理和基态与激发态。 一、原子核外电子的运动特征 1.电子层：多电子原子中，核外电子按能量差异和主要运动区域分处不同的电子层。由内向外n＝1、2、3、4、5…，符号依次为K、L、M、N、O…，离核越远，电子的能量越高。 2.原子轨道：同一电子层的电子还可以在不同类型的原子轨道上运动，能量也不相同，所以同一电子层又分为不同的能级，用s、p、d、f表示。第n电子层有n种类型的原子轨道，如第3电子层有3s、3p、3d。 ①s轨道呈球形，只有1个轨道；p轨道呈纺锤形（哑铃形），有px、py、pz 3个轨道，三者在空间相互垂直；d轨道有5个，f轨道有7个。 ②各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数： 电子层（n） 原子轨道类型 原子轨道数目 可容纳的电子数 1（K） 1s 1 2 2（L） 2s、2p 4 8 3（M） 3s、3p、3d 9 18 4（N） 4s、4p、4d、4f 16 32 n — n2 2n2 ③多电子原子中原子轨道能量的高低：同一电子层，ns＜np＜nd＜nf；形状相同的原子轨道，1s＜2s＜3s＜4s…；电子层和形状都相同的原子轨道能量相等，如2px＝2py＝2pz。不同电子层的s、p轨道不能只看类型比较，如3s的能量高于2p。 3.电子云：用小点的疏密表示电子在核外空间某区域出现机会的大小，所得图形叫做电子云。小点密的地方电子出现的机会大。s电子云轮廓图为球形，p电子云轮廓图为纺锤形（哑铃形），px、py、pz分别沿x、y、z轴伸展。电子云描述的是出现机会，并不表示电子沿某条轨迹运动。 4.电子自旋：核外电子有两种不同的自旋状态，用“↑”和“↓”表示。 5.运动状态的计数：一个原子中不存在运动状态完全相同的两个电子。 ①运动状态不同的电子种数＝核外电子总数。 ②空间运动状态种数＝电子所占据的原子轨道数（每个轨道算1个，p能级按3个、d能级按5个计，只数有电子的轨道）。 ③能量不同的电子种数＝电子所占据的能级数（如1s、2s、2p各算1种）。 如基态Na原子（1s22s22p63s1）：11种运动状态不同的电子，6种空间运动状态，4种能量不同的电子。 二、原子核外电子的排布规律 1.轨道能量顺序（构造原理）：电子按下列顺序依次填入原子轨道： 1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s… 从第3电子层开始出现能级交错，如E(4s)＜E(3d)、E(5s)＜E(4d)、E(6s)＜E(4f)＜E(5d)。这一顺序是由光谱实验事实总结出来的，原子的核外电子排布以实验测定结果为准。 2.排布遵循的三条原理 ①能量最低原理：电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量较高的轨道，使整个原子处于能量最低的状态。 ②泡利不相容原理：每个原子轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子。 ③洪特规则：电子在能量相同的各个轨道上排布时，尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同。 3.洪特规则特例：能量相同的原子轨道处于全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）或全空（p0、d0、f0）状态时，原子的能量较低、较稳定。第4周期中Cr、Cu两种原子的实测排布与构造原理的填充顺序不一致： Cr：[Ar]3d54s1（不是[Ar]3d44s2）　Cu：[Ar]3d104s1（不是[Ar]3d94s2） 4.判断排布违反了哪条原理 ①低能量轨道未排满就排入高能量轨道，写成基态原子的排布时违反能量最低原理，如Ca写成1s22s22p63s23p63d2。 ②同一个原子轨道中出现两个自旋状态相同的电子，或一个轨道中有3个及以上电子，违反泡利不相容原理。 ③电子在能量相同的轨道中没有先分占，或分占的电子自旋状态不同，违反洪特规则，如C原子写成1s22s22px2。 三、核外电子排布的表示方法 1.电子排布式：按电子层由内到外的顺序依次写出各原子轨道及其中的电子数，电子数写在右上角。同一电子层的原子轨道写在一起，所以书写顺序与填充顺序不完全相同，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2（先填4s后填3d，但3d写在4s前）。 2.简化电子排布式：内层电子达到稀有气体结构的部分用“原子实”表示，即稀有气体元素符号加方括号，如Na：[Ne]3s1，Br：[Ar]3d104s24p5。 3.外围电子排布式：化学反应中一般是外围电子发生变化。主族元素的外围电子就是最外层电子，如S：3s23p4；第4周期过渡元素的外围电子包括3d和4s电子，如Fe：3d64s2，Zn：3d104s2。试题中的“价电子排布式”“价层电子排布式”与外围电子排布式含义相同。 4.轨道表示式：用“□”表示一个原子轨道，“↑”“↓”表示自旋状态不同的电子，能量相同的轨道方框连在一起，轨道符号写在方框下方。基态N原子的轨道表示式为： 由轨道表示式可以直接数出未成对电子（单独占据一个轨道的电子）：N有3个，O有2个，Fe有4个，Cr有6个；第4周期元素基态原子中未成对电子数最多的是Cr。 5.离子的电子排布：阳离子由原子失去外围电子形成，先失去最外电子层的电子，如Fe→Fe2+先失去2个4s电子：Fe2+ [Ar]3d6，Fe3+ [Ar]3d5；Cu+ [Ar]3d10。阴离子得到的电子填入最外层，如S2−：1s22s22p63s23p6，与Ar相同。 四、基态、激发态与原子光谱 1.基态与激发态：原子核外电子排布使整个原子能量最低的状态叫做基态。基态原子吸收能量后，电子从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，原子处于激发态；激发态不稳定，电子跃迁回能量较低的轨道时释放能量。如1s22s22p63s1是基态Na原子，1s22s22p63p1是激发态Na原子，后者能量更高。 2.原子光谱：电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时放出光子，得到发射光谱；电子吸收光子从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，得到吸收光谱。激发态之间的跃迁同样会产生光谱。不同元素原子的电子跃迁时吸收或放出的光不同，可用光谱分析鉴定元素，稀有气体氦就是通过分析太阳光谱发现的。 3.生活中的跃迁现象：霓虹灯光、激光、焰火以及焰色试验呈现的颜色，都与原子核外电子从较高能量轨道跃迁到较低能量轨道释放能量有关，焰色试验属于物理变化。 题型01 原子轨道能量比较与电子云 【典例1】（2024-2025高二上·辽宁葫芦岛·期末）下列关于能层与能级的说法中正确的是 A．任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数不等于该能层序数 B．同一原子中，电子云形状相同的不同能级，其电子能量不相同 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．多电子原子中，同一能层上的每个电子的能量一定不同 【对练1】在基态多电子原子中，下列叙述错误的是 A．2s和3s轨道形状均为球形 B．3d、4d、5d能级的轨道数相等 C．p能级能量一定比s能级的能量高 D．4px、4py、4pz轨道相互垂直，且能量相等 【对练2】下列有关原子轨道说法正确的是 A．2s、3s、4s能级的轨道数目依次增多 B．基态Fe2+的3p轨道与3d轨道电子数相同 C．因为s轨道的形状是球形的，所以s电子做的是圆周运动 D．2px、2py、2pz轨道相互垂直，能量不相等 题型02 核外电子排布原理的应用与正误判断 【典例2】（2025-2026高二上·安徽滁州·期末）下列对电子排布式或轨道表示式书写的评价错误的是 选项 电子排布式或轨道表示式 评价 A 基态He原子核外电子的轨道表示式： 错误；违反了泡利原理 B 基态V原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d5 正确 C 基态K原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d1 错误 D 基态Si原子核外电子的轨道表示式： 错误；违反了洪特规则 A．A B．B C．C D．D 【对练3】下列Li原子电子轨道表示式表示的状态中，能量最高和最低的依次为 ① ② ③ ④ A．①② B．③② C．④③ D．④① 【对练4】下列关于原子结构的表述错误的是 A．基态N原子占据的最高能级的符号是2p B．p能级的能量不一定比s能级的能量高 C．若镁元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s13p1则违反了能量最低原理 D．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 题型03 电子排布式与轨道表示式的书写 【典例3】（2025-2026高二上·北京·期末）下列化学用语或图示表达不正确的是 A．S的原子结构示意图： B．基态Cu原子的价层电子排布式：3d94s2 C．基态P原子的价层电子轨道表示式： D．py的电子云轮廓图： 【对练5】下列电子排布式或轨道表示式正确的是 A．C的轨道表示式： B．Ca的电子排布式：1s22s22p63s23p63d2 C．N的轨道表示式： D．Br−的电子排布式：[Ar]3d104s24p6 【对练6】下列化学用语错误的是 A．轨道表达式为不符合泡利原理，是不存在的 B．基态Mn2+的价层电子轨道表示式为   C．基态Cr原子的价层电子排布式为3d44s2 D．2pz电子云轮廓图：   题型04 电子运动状态与未成对电子数的判断 【典例4】钠离子电池是一种二次电池，主要依靠钠离子在正极和负极之间的移动进行工作。下列说法中不正确的是 A．钠原子核外有11种不同运动状态的电子 B．基态钠原子核外电子的空间运动状态有11种 C．原子具有的能量：1s22s22p63s1＜1s22s22p53s2 D．基态钠原子的内层电子中，两种自旋状态的电子数之比为1：1 【对练7】第四周期元素中基态原子核外有2个未成对电子的共有 A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 【对练8】含有未成对电子的物质具有顺磁性。下列物质具有顺磁性的是 A．NO B．N2 C．F2 D．Be 题型05 基态、激发态与原子光谱 【典例5】（2025-2026高二上·广东湛江·期末）下列说法正确的是 A．各能层含有的原子轨道数为2n2(n为能层序数) B．基态碳原子最高能级电子云轮廓图为球形 C．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 D．霓虹灯光、节日焰火都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关 【对练9】下列叙述或化学用语不正确的是 A．激发态H原子的轨道表示式：   B．基态铬原子(24Cr)的价层电子排布式：3d54s1 C．原子的电子排布式由1s22s22p33s1→1s22s22p4能释放特定能量产生发射光谱 D．基态Mg原子的轨道表示式：违反了泡利不相容原理 【对练10】下列现象与电子的跃迁没有直接关联的是 A．氢原子发光 B．钠与水剧烈反应 C．燃放烟花 D．霓虹灯发光 A．A B．B C．C D．D 1．（2024-2025高二下·重庆彭水·阶段检测）以下关于能层和能级的描述，正确的是 A．能层越高，电子能量越低 B．每一能层中的能级数等于该能层的序数 C．s能级总是比p能级能量高 D．同一能层中不同能级的电子能量相同 2．（2024-2025高二上·北京延庆·期末）下列轨道表示式能表示基态氧原子最外层结构的是 A． B． C． D． 3．（2024-2025高二上·四川南充·期末）下列说法正确的是 A．2p2表示2p能级有两个轨道 B．构造原理呈现的能级交错源于光谱学事实 C．处于最低能量的原子叫激发态原子 D．符号为M的能层最多容纳的电子数为32个 4．（2024-2025高二上·河北邢台·期末）41Ca原子的半衰期(放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间)长达10万年，是14C的17倍，可应用于地球科学与考古学。下列说法错误的是 A．41Ca的原子核内的中子数为21 B．41Ca与40Ca互为同素异形体 C．用光谱仪摄取激发态41Ca跃迁时释放的光可得到发射光谱 D．基态41Ca中L能层上的电子排布均为全充满状态 5．（2024-2025高二上·河南南阳·期末）制取肼的反应为2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O，下列相关微粒的说法错误的是 A．基态氧原子中有3种能量不同的电子 B．基态氮原子的价电子轨道表示式 C．Cl原子的核外电子有8种运动状态 D．钠原子2px原子轨道示意图为 6．（2024-2025高二上·云南昭通·期末）下列有关化学用语的表述正确的是 A．基态Cr原子的价层电子排布式为3d44s2 B．轨道表示式，不满足泡利原理 C．基态碘原子简化电子排布式：[Kr]5s25p5 D．2pz电子云轮廓图： 7．（2024-2025高二上·浙江舟山·期末）下列表达式正确的是 A．基态铬原子Cr的价电子排布式：3d44s2 B．O原子的L层电子轨道表示式：   C．HClO的电子式：   D．2px、2py、2pz轨道相互垂直，能量相等 8．（2025-2026高三上·广西玉林·期末）下列化学用语或图示表达正确的是 A．基态Br原子的价电子排布式为3s23p5 B．基态P原子的电子有15种运动状态 C．次氯酸的电子式： D．基态Cr原子的价电子排布图： 9．（2025-2026高二上·陕西咸阳·期末）我国“奋斗者”号载人潜水器的载人舱材料是由22Ti、13Al、50Sn和14Si等组成的合金，下列有关说法错误的是 A．基态22Ti原子核外有12种运动状态不同的电子 B．基态13Al原子的核外电子排布式为[Ne]3s23p1 C．基态50Sn原子核外有11种能量不同的电子 D．基态14Si原子和基态22Ti原子的价电子数相等 10．（2025-2026高二上·山东德州·期末）下列说法错误的是 A．用原子光谱法鉴定漆器表层的元素种类 B．C原子的电子排布式为1s22s22px2，违反了洪特规则 C．基态Br的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p5 D．基态C、N、O原子的电子空间运动状态数相同 11．（2025-2026高二上·安徽马鞍山·期末）下列描述物质结构的化学用语正确的是 A．基态镓原子核外电子占据的最高能级符号：N B．基态钴原子的价层电子排布式：3d74s2 C．基态Fe2+的轨道表达式为： D．N原子核外电子有7种空间运动状态 12．（2025-2026高二上·内蒙古·期末）按要求回答下列问题： (1)基态钒原子的电子排布式为____________，钒原子核外有______种能量不同的电子。 (2)Co在周期表中的位置为______________。基态Co原子的简化电子排布式为______________，其M层上有______种不同的空间运动状态的电子，第二周期中基态原子与基态Co原子具有相同未成对电子数的元素是______（填元素符号）。 (3)基态P原子价层电子排布式为__________。其最高能级的电子云形状是__________。 (4)画出Fe2+的结构示意图：__________。 (5)下列叙述中，正确的是__________（填字母）。 A．各电子层含有的原子轨道数为2n2 B．各电子层的能级都是从s能级开始，到f能级结束 C．焰色试验是金属原子的电子从基态跃迁到激发态时产生的光谱 D．s、p、d能级所含有的原子轨道数分别为1、3、5 13．（2025-2026高二上·山东济南·阶段检测）按要求完成下列各题： (1)s电子的原子轨道呈___________形，每个s能级有___________个原子轨道；p电子的原子轨道呈___________形，每个p能级有___________个原子轨道。 (2)基态铝原子核外共有___________种不同能级的电子，有___________种不同运动状态的电子。 (3)基态原子的N层有1个未成对电子，M层未成对电子最多的元素是_______，其价电子排布式为_______。 (4)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是_______，其电子排布图为_______。 (5)Cu原子的结构示意图为_______。 (6)下列表示的为一激发态原子的是_______。 A．1s12s1 B．1s22s22p1 C．1s22p53s1 D．1s22s22p63s2 14．（2025-2026高二上·黑龙江牡丹江·阶段检测）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，其基态原子的电子排布图为_______。 (2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B−的结构示意图为_______，写出常温B的单质与C的最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式：_______。 (3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满状态，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，其基态原子的价层电子排布式为_______。 15．（2024-2025高二下·湖北·期中）判断电子的运动状态 (1)基态K原子核外电子占据最高能层的符号是_______。 (2)基态钒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C原子价层电子的运动状态有_______种，若其电子排布式表示为1s22s22px2违背了_______。 (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_______。 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1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第01讲 核外电子排布规律及表示方法 重难目标 1.能用电子层、原子轨道描述原子核外电子的运动状态，会比较多电子原子中原子轨道能量的高低。 2.理解能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则，能判断一种排布是否正确、违反了哪条原理。 3.能书写1～36号元素原子及常见离子的电子排布式、外围电子排布式和轨道表示式，知道Cr、Cu等原子排布的特殊性。 4.能判断电子的运动状态数、未成对电子数，能用电子跃迁解释原子光谱、焰色等现象。 考情分析 核外电子排布是物质结构与性质模块的起点，选择题中的化学用语辨析和结构综合题的第一问多从这里命题。具有以下命题特点： 化学用语辨析：电子排布式、外围电子排布式、轨道表示式、电子云轮廓图的正误判断，Cr、Cu原子和Fe2+、Fe3+等离子的排布出现频率最高。 定量填空：写出指定原子（多为第4周期过渡元素）的外围电子排布式或轨道表示式，判断未成对电子数、运动状态数，指出能量最高的原子轨道及其电子云形状。 情境融合：以新材料、焰火、霓虹灯、光谱分析等为背景，考查原子轨道能量比较、排布原理和基态与激发态。 一、原子核外电子的运动特征 1.电子层：多电子原子中，核外电子按能量差异和主要运动区域分处不同的电子层。由内向外n＝1、2、3、4、5…，符号依次为K、L、M、N、O…，离核越远，电子的能量越高。 2.原子轨道：同一电子层的电子还可以在不同类型的原子轨道上运动，能量也不相同，所以同一电子层又分为不同的能级，用s、p、d、f表示。第n电子层有n种类型的原子轨道，如第3电子层有3s、3p、3d。 ①s轨道呈球形，只有1个轨道；p轨道呈纺锤形（哑铃形），有px、py、pz 3个轨道，三者在空间相互垂直；d轨道有5个，f轨道有7个。 ②各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数： 电子层（n） 原子轨道类型 原子轨道数目 可容纳的电子数 1（K） 1s 1 2 2（L） 2s、2p 4 8 3（M） 3s、3p、3d 9 18 4（N） 4s、4p、4d、4f 16 32 n — n2 2n2 ③多电子原子中原子轨道能量的高低：同一电子层，ns＜np＜nd＜nf；形状相同的原子轨道，1s＜2s＜3s＜4s…；电子层和形状都相同的原子轨道能量相等，如2px＝2py＝2pz。不同电子层的s、p轨道不能只看类型比较，如3s的能量高于2p。 3.电子云：用小点的疏密表示电子在核外空间某区域出现机会的大小，所得图形叫做电子云。小点密的地方电子出现的机会大。s电子云轮廓图为球形，p电子云轮廓图为纺锤形（哑铃形），px、py、pz分别沿x、y、z轴伸展。电子云描述的是出现机会，并不表示电子沿某条轨迹运动。 4.电子自旋：核外电子有两种不同的自旋状态，用“↑”和“↓”表示。 5.运动状态的计数：一个原子中不存在运动状态完全相同的两个电子。 ①运动状态不同的电子种数＝核外电子总数。 ②空间运动状态种数＝电子所占据的原子轨道数（每个轨道算1个，p能级按3个、d能级按5个计，只数有电子的轨道）。 ③能量不同的电子种数＝电子所占据的能级数（如1s、2s、2p各算1种）。 如基态Na原子（1s22s22p63s1）：11种运动状态不同的电子，6种空间运动状态，4种能量不同的电子。 二、原子核外电子的排布规律 1.轨道能量顺序（构造原理）：电子按下列顺序依次填入原子轨道： 1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s… 从第3电子层开始出现能级交错，如E(4s)＜E(3d)、E(5s)＜E(4d)、E(6s)＜E(4f)＜E(5d)。这一顺序是由光谱实验事实总结出来的，原子的核外电子排布以实验测定结果为准。 2.排布遵循的三条原理 ①能量最低原理：电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量较高的轨道，使整个原子处于能量最低的状态。 ②泡利不相容原理：每个原子轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子。 ③洪特规则：电子在能量相同的各个轨道上排布时，尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同。 3.洪特规则特例：能量相同的原子轨道处于全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）或全空（p0、d0、f0）状态时，原子的能量较低、较稳定。第4周期中Cr、Cu两种原子的实测排布与构造原理的填充顺序不一致： Cr：[Ar]3d54s1（不是[Ar]3d44s2）　Cu：[Ar]3d104s1（不是[Ar]3d94s2） 4.判断排布违反了哪条原理 ①低能量轨道未排满就排入高能量轨道，写成基态原子的排布时违反能量最低原理，如Ca写成1s22s22p63s23p63d2。 ②同一个原子轨道中出现两个自旋状态相同的电子，或一个轨道中有3个及以上电子，违反泡利不相容原理。 ③电子在能量相同的轨道中没有先分占，或分占的电子自旋状态不同，违反洪特规则，如C原子写成1s22s22px2。 三、核外电子排布的表示方法 1.电子排布式：按电子层由内到外的顺序依次写出各原子轨道及其中的电子数，电子数写在右上角。同一电子层的原子轨道写在一起，所以书写顺序与填充顺序不完全相同，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2（先填4s后填3d，但3d写在4s前）。 2.简化电子排布式：内层电子达到稀有气体结构的部分用“原子实”表示，即稀有气体元素符号加方括号，如Na：[Ne]3s1，Br：[Ar]3d104s24p5。 3.外围电子排布式：化学反应中一般是外围电子发生变化。主族元素的外围电子就是最外层电子，如S：3s23p4；第4周期过渡元素的外围电子包括3d和4s电子，如Fe：3d64s2，Zn：3d104s2。试题中的“价电子排布式”“价层电子排布式”与外围电子排布式含义相同。 4.轨道表示式：用“□”表示一个原子轨道，“↑”“↓”表示自旋状态不同的电子，能量相同的轨道方框连在一起，轨道符号写在方框下方。基态N原子的轨道表示式为： 由轨道表示式可以直接数出未成对电子（单独占据一个轨道的电子）：N有3个，O有2个，Fe有4个，Cr有6个；第4周期元素基态原子中未成对电子数最多的是Cr。 5.离子的电子排布：阳离子由原子失去外围电子形成，先失去最外电子层的电子，如Fe→Fe2+先失去2个4s电子：Fe2+ [Ar]3d6，Fe3+ [Ar]3d5；Cu+ [Ar]3d10。阴离子得到的电子填入最外层，如S2−：1s22s22p63s23p6，与Ar相同。 四、基态、激发态与原子光谱 1.基态与激发态：原子核外电子排布使整个原子能量最低的状态叫做基态。基态原子吸收能量后，电子从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，原子处于激发态；激发态不稳定，电子跃迁回能量较低的轨道时释放能量。如1s22s22p63s1是基态Na原子，1s22s22p63p1是激发态Na原子，后者能量更高。 2.原子光谱：电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时放出光子，得到发射光谱；电子吸收光子从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，得到吸收光谱。激发态之间的跃迁同样会产生光谱。不同元素原子的电子跃迁时吸收或放出的光不同，可用光谱分析鉴定元素，稀有气体氦就是通过分析太阳光谱发现的。 3.生活中的跃迁现象：霓虹灯光、激光、焰火以及焰色试验呈现的颜色，都与原子核外电子从较高能量轨道跃迁到较低能量轨道释放能量有关，焰色试验属于物理变化。 题型01 原子轨道能量比较与电子云 【典例1】（2024-2025高二上·辽宁葫芦岛·期末）下列关于能层与能级的说法中正确的是 A．任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数不等于该能层序数 B．同一原子中，电子云形状相同的不同能级，其电子能量不相同 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．多电子原子中，同一能层上的每个电子的能量一定不同 【答案】B 【解析】A．任一能层的能级总是从s能级开始，且能级数等于该能层序数，A错误； B．同一原子中，电子云形状相同的不同能级，对应能级种类相同（如均为s能级、均为p能级），能层越大能量越高，因此电子能量不相同，B正确； C．s能级只有1个轨道，最多容纳2个电子，与所在能层无关，因此不同能层的s能级所能容纳的最多电子数相同，C错误； D．多电子原子中，同一能层的同一能级上的电子能量相同，因此同一能层上的电子能量可能相同，D错误； 故选B。 【对练1】在基态多电子原子中，下列叙述错误的是 A．2s和3s轨道形状均为球形 B．3d、4d、5d能级的轨道数相等 C．p能级能量一定比s能级的能量高 D．4px、4py、4pz轨道相互垂直，且能量相等 【答案】C 【解析】A．2s和3s轨道形状均为球形，A正确； B．无论是哪个能层上的能级，d能级都有5个轨道，B正确； C．当s和p能级不在同一能层时，p能级能量不一定比s能级的能量高，例如能量：5s>2p，C错误； D．同一能层，p能级上原子轨道能量相等并且互相垂直，D正确。 故选C。 【对练2】下列有关原子轨道说法正确的是 A．2s、3s、4s能级的轨道数目依次增多 B．基态Fe2+的3p轨道与3d轨道电子数相同 C．因为s轨道的形状是球形的，所以s电子做的是圆周运动 D．2px、2py、2pz轨道相互垂直，能量不相等 【答案】B 【解析】A．只要是s能级，都只有一个轨道，A错误； B．基态Fe2+的价层电子排布式为3d6，3p轨道全充满，则3p轨道与3d轨道电子数均为6，B正确； C．s轨道是球形，描述的是电子云轮廓图，表示电子在单位体积内出现概率的大小，s电子不是做圆周运动，C错误； D．2p电子云是哑铃形，有3个相互垂直的轨道，分别为2px、2py、2pz，三个轨道能量相等，D错误； 故选B。 题型02 核外电子排布原理的应用与正误判断 【典例2】（2025-2026高二上·安徽滁州·期末）下列对电子排布式或轨道表示式书写的评价错误的是 选项 电子排布式或轨道表示式 评价 A 基态He原子核外电子的轨道表示式： 错误；违反了泡利原理 B 基态V原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d5 正确 C 基态K原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d1 错误 D 基态Si原子核外电子的轨道表示式： 错误；违反了洪特规则 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解析】 A．同一轨道中的两个电子自旋相反，违反了泡利原理，A项不符合题意； B．基态V原子的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d34s2，评价错误，B项符合题意； C．基态K原子的电子排布式应为1s22s22p63s23p64s1，1s22s22p63s23p63d1违反了能量最低原理，C项不符合题意； D．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，违反了洪特规则，D项不符合题意。 故选B。 【对练3】下列Li原子电子轨道表示式表示的状态中，能量最高和最低的依次为 ① ② ③ ④ A．①② B．③② C．④③ D．④① 【答案】B 【解析】能量：E(1s)＜E(2s)＜E(2p)，因此③能量最高，②能量最低。 故选B。 【对练4】下列关于原子结构的表述错误的是 A．基态N原子占据的最高能级的符号是2p B．p能级的能量不一定比s能级的能量高 C．若镁元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s13p1则违反了能量最低原理 D．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 【答案】D 【解析】A．氮原子序数为7，基态电子排布式为1s22s22p3，占据的最高能级为2p，A正确； B．多电子原子中，2p能级的能量低于3s能级，说明p能级的能量不一定比s能级的能量高，B正确； C．给出的电子排布式1s22s22p63s13p1中，能量较低的3s能级尚未排满，电子已进入能量较高的3p能级，违反能量最低原理；镁原子的正确基态电子排布式为1s22s22p63s2，C正确； D．原子光谱包括发射光谱和吸收光谱，电子从低能量状态跃迁到高能量状态可形成吸收光谱，从较高激发态跃迁到较低激发态可形成发射光谱，并非只有从激发态跃迁到基态才产生原子光谱，D错误； 故选D。 题型03 电子排布式与轨道表示式的书写 【典例3】（2025-2026高二上·北京·期末）下列化学用语或图示表达不正确的是 A．S的原子结构示意图： B．基态Cu原子的价层电子排布式：3d94s2 C．基态P原子的价层电子轨道表示式： D．py的电子云轮廓图： 【答案】B 【解析】 A．硫是16号元素，核外有16个电子，其原子结构示意图为，故A正确； B．基态Cu原子的价层电子排布式应为3d104s1，而不是3d94s2，故B错误；　 C．基态P原子的价层电子排布式为3s23p3，其价层电子轨道表示式为：，故C正确； D．py的电子云轮廓图为沿y轴方向的哑铃形，故D正确； 故选B。 【对练5】下列电子排布式或轨道表示式正确的是 A．C的轨道表示式： B．Ca的电子排布式：1s22s22p63s23p63d2 C．N的轨道表示式： D．Br−的电子排布式：[Ar]3d104s24p6 【答案】D 【解析】A．C原子核外有6个电子，2p能级的2个电子应遵循洪特规则，优先分占不同的简并轨道且自旋平行，选项中2个2p电子挤在同一轨道，违背洪特规则，A错误； B．Ca原子核外电子排布应遵循能量最低原理，4s能级能量低于3d能级，电子应先填充4s能级，正确排布为1s22s22p63s23p64s2，选项排布违背能量最低原理，B错误； C．N原子的轨道表示式应遵循泡利不相容原理，同一轨道内的2个电子自旋方向必须相反，选项中1s、2s轨道内电子自旋方向均相同，违背泡利不相容原理，C错误； D．Br−核外共有36个电子，简化电子排布式为[Ar]3d104s24p6，排布符合规则，D正确； 故选D。 【对练6】下列化学用语错误的是 A．轨道表达式为不符合泡利原理，是不存在的 B．基态Mn2+的价层电子轨道表示式为   C．基态Cr原子的价层电子排布式为3d44s2 D．2pz电子云轮廓图：   【答案】C 【解析】A．该轨道表达式中2s轨道的2个电子自旋方向相同，违反泡利不相容原理，该状态不存在，A正确； B．基态Mn原子价层电子排布为3d54s2，失去2个4s电子得到Mn2+，价层电子为3d5，5个电子分占5个3d轨道且自旋平行，符合洪特规则，轨道表示式正确，B正确； C．基态Cr原子为满足洪特规则的半满稳定结构，价层电子排布式为3d54s1，而非3d44s2，C错误； D．2pz电子云沿z轴呈哑铃形，图示轮廓图正确，D正确； 故选C。 题型04 电子运动状态与未成对电子数的判断 【典例4】钠离子电池是一种二次电池，主要依靠钠离子在正极和负极之间的移动进行工作。下列说法中不正确的是 A．钠原子核外有11种不同运动状态的电子 B．基态钠原子核外电子的空间运动状态有11种 C．原子具有的能量：1s22s22p63s1＜1s22s22p53s2 D．基态钠原子的内层电子中，两种自旋状态的电子数之比为1：1 【答案】B 【解析】A．钠原子核外有11个电子，不同电子的运动状态不同，A正确； B．基态钠原子的核外电子排布式为1s22s22p63s1，电子占据1s、2s、2p和3s轨道，故基态钠原子核外电子的空间运动状态有6种，B错误； C．1s22s22p63s1表示基态Na原子，1s22s22p53s2表示激发态Na原子，故能量：1s22s22p63s1＜1s22s22p53s2，C正确； D．基态钠原子的内层电子排布为1s22s22p6，每个轨道均有1对自旋相反的电子，故两种自旋状态的电子数之比为1：1，D正确。 故答案选B。 【对练7】第四周期元素中基态原子核外有2个未成对电子的共有 A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 【答案】C 【解析】第四周期基态原子核外有2个未成对电子的元素共4种，分别为Ti（[Ar]3d24s2）、Ni（[Ar]3d84s2）、Ge（[Ar]3d104s24p2）、Se（[Ar]3d104s24p4），故选C。 【对练8】含有未成对电子的物质具有顺磁性。下列物质具有顺磁性的是 A．NO B．N2 C．F2 D．Be 【答案】A 【解析】A．NO的价电子总数为11，存在未成对电子，具有顺磁性，A正确； B．N2的价电子总数为10，所有电子均成对，不具有顺磁性，B错误； C．F2的价电子总数为14，所有电子均成对，不具有顺磁性，C错误； D．Be原子的核外电子排布为1s22s2，所有电子均成对，不具有顺磁性，D错误； 故选A。 题型05 基态、激发态与原子光谱 【典例5】（2025-2026高二上·广东湛江·期末）下列说法正确的是 A．各能层含有的原子轨道数为2n2(n为能层序数) B．基态碳原子最高能级电子云轮廓图为球形 C．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 D．霓虹灯光、节日焰火都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关 【答案】D 【解析】A．各能层含有的原子轨道数为n2（n为能层序数），而非2n2，A错误； B．基态碳原子电子排布为1s22s22p2，最高能级为2p，其电子云轮廓图为哑铃形，非球形，B错误； C．原子光谱包括吸收光谱（电子从基态跃迁至激发态）和发射光谱（电子从激发态跃迁至基态或较低激发态），C错误； D．霓虹灯光和节日焰火是电子吸收能量跃迁至激发态后，返回低能级时释放能量产生的光，与电子跃迁有关，D正确； 故选D。 【对练9】下列叙述或化学用语不正确的是 A．激发态H原子的轨道表示式：   B．基态铬原子(24Cr)的价层电子排布式：3d54s1 C．原子的电子排布式由1s22s22p33s1→1s22s22p4能释放特定能量产生发射光谱 D．基态Mg原子的轨道表示式：违反了泡利不相容原理 【答案】A 【解析】A．第一能层只能存在s轨道，不存在1p轨道，因此该激发态H原子的轨道表示式错误，A符合题意； B．基态24Cr符合洪特规则特例，半充满的3d54s1结构更稳定，其价层电子排布式书写正确，B不符合题意； C．电子排布1s22s22p33s1是激发态，3s能级能量高于2p，电子从高能级3s跃迁回低能级2p变为1s22s22p4时，会释放特定能量，产生发射光谱，表述正确，C不符合题意； D．泡利不相容原理规定：一个原子轨道最多容纳2个自旋方向相反的电子；图中基态Mg的3s轨道中两个电子自旋方向相同，确实违反了泡利不相容原理，表述正确，D不符合题意； 故选A。 【对练10】下列现象与电子的跃迁没有直接关联的是 A．氢原子发光 B．钠与水剧烈反应 C．燃放烟花 D．霓虹灯发光 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解析】A．氢原子发光是氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁时以光的形式释放能量产生的，与电子跃迁有直接关联，A不符合题意； B．钠与水剧烈反应是化学反应中发生了电子的转移（Na失电子、水中H得电子），不存在原子核外电子在能级间的跃迁过程，与电子跃迁没有直接关联，B符合题意； C．燃放烟花时呈现不同颜色是金属元素的焰色试验，本质是金属原子核外电子跃迁释放不同波长的光导致的，与电子跃迁有直接关联，C不符合题意； D．霓虹灯发光是稀有气体原子的核外电子在通电时吸收能量跃迁到高能级，再从高能级跃迁回低能级时释放光能产生的，与电子跃迁有直接关联，D不符合题意； 故选B。 1．（2024-2025高二下·重庆彭水·阶段检测）以下关于能层和能级的描述，正确的是 A．能层越高，电子能量越低 B．每一能层中的能级数等于该能层的序数 C．s能级总是比p能级能量高 D．同一能层中不同能级的电子能量相同 【答案】B 【解析】A．能层按照电子能量高低划分，能层越高，电子能量越高，A错误； B．第n能层的能级数等于n，如n=1时只有1s能级，n=2时有2s、2p共2个能级，因此每一能层的能级数等于该能层序数，B正确； C．仅同一能层的s能级能量低于该能层的p能级，不同能层时低能层的s能级能量远低于高能层的p能级，如2s能量低于3p，C错误； D．同一能层中不同能级的能量按s<p<d<f的顺序升高，能量不相同，D错误； 故选B。 2．（2024-2025高二上·北京延庆·期末）下列轨道表示式能表示基态氧原子最外层结构的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．2s轨道仅排布1个电子，基态氧原子2s轨道应优先排满2个电子，不符合基态电子排布规律，A错误； B．2s轨道中2个电子自旋方向相同，违反泡利不相容原理，且2p轨道单电子自旋方向不平行，不符合洪特规则，B错误； C．2s轨道排布2个自旋相反的电子，2p轨道中1个轨道排布成对电子，剩余2个电子分占不同2p轨道且自旋平行，符合基态氧原子最外层2s22p4的排布规则，C正确； D．2p轨道中2对电子成对排布，剩余1个2p轨道为空，违反洪特规则中电子优先分占简并轨道且自旋平行的要求，D错误； 故选C。 3．（2024-2025高二上·四川南充·期末）下列说法正确的是 A．2p2表示2p能级有两个轨道 B．构造原理呈现的能级交错源于光谱学事实 C．处于最低能量的原子叫激发态原子 D．符号为M的能层最多容纳的电子数为32个 【答案】B 【解析】A．2p2表示2p能级上填充了2个电子，2p能级本身有3个轨道，A错误； B．构造原理呈现的能级交错顺序是科学家基于光谱学实验事实总结得出的规律，B正确； C．处于最低能量的原子叫基态原子，能量高于基态的原子为激发态原子，C错误； D．符号为M的能层对应主量子数n=3，最多容纳电子数为2n2=18个，D错误； 故选B。 4．（2024-2025高二上·河北邢台·期末）41Ca原子的半衰期(放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间)长达10万年，是14C的17倍，可应用于地球科学与考古学。下列说法错误的是 A．41Ca的原子核内的中子数为21 B．41Ca与40Ca互为同素异形体 C．用光谱仪摄取激发态41Ca跃迁时释放的光可得到发射光谱 D．基态41Ca中L能层上的电子排布均为全充满状态 【答案】B 【解析】A．41Ca的质子数为20，质量数为41，原子核内中子数为41-20=21，A正确； B．41Ca与40Ca为同种元素的不同核素，互为同位素，同素异形体描述的是同种元素形成的不同单质，B错误； C．激发态41Ca跃迁时释放能量，用光谱仪摄取释放的光可得到发射光谱，C正确； D．基态41Ca的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，L能层为第二能层，2s能级填充2个电子、2p能级填充6个电子，均为全充满状态，D正确； 故选B。 5．（2024-2025高二上·河南南阳·期末）制取肼的反应为2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O，下列相关微粒的说法错误的是 A．基态氧原子中有3种能量不同的电子 B．基态氮原子的价电子轨道表示式 C．Cl原子的核外电子有8种运动状态 D．钠原子2px原子轨道示意图为 【答案】C 【解析】A．氧原子有1s、2s、2p，3个能级，所以氧原子共有3种能量不同的电子，A正确； B．氮原子最外层电子数为5，基态氮原子的价电子轨道表示式，B正确； C．原子核外没有运动状态完全相同的电子，Cl原子核外共17个电子，有17种运动状态，C错误； D．原子p能级存在三个相互垂直的原子轨道，则钠原子2px原子轨道示意图为，D正确； 故选C。 6．（2024-2025高二上·云南昭通·期末）下列有关化学用语的表述正确的是 A．基态Cr原子的价层电子排布式为3d44s2 B．轨道表示式，不满足泡利原理 C．基态碘原子简化电子排布式：[Kr]5s25p5 D．2pz电子云轮廓图： 【答案】D 【解析】A．基态Cr原子为24号元素，由于d轨道半充满状态更稳定，其基态原子的价层电子排布式应为3d54s1，A错误； B．泡利原理是同一个轨道最多容纳自旋相反的2个电子，洪特规则是基态原子中，电子分布在能量相同的等价轨道时，优先以自旋平行的方式单电子分占不同的轨道。这样可以使电子间的库仑排斥力最小，体系的总能量最低。图示3p轨道内电子违反洪特规则，正确的轨道表达式为，B错误； C．碘为53号元素，基态碘原子简化电子排布式为[Kr]4d105s25p5，C错误； D．p轨道形状为哑铃形，2pz电子云对称轴沿z轴分布，D正确； 故答案选D。 7．（2024-2025高二上·浙江舟山·期末）下列表达式正确的是 A．基态铬原子Cr的价电子排布式：3d44s2 B．O原子的L层电子轨道表示式：   C．HClO的电子式：   D．2px、2py、2pz轨道相互垂直，能量相等 【答案】D 【解析】A．基态Cr原子符合洪特规则特例，3d能级半满结构更稳定，价电子排布式应为3d54s1，A错误； B．O原子L层2p能级有4个电子，根据洪特规则，电子应优先分占不同轨道且单电子自旋平行，图示2p轨道中两个单电子自旋方向相反，违背洪特规则，正确的轨道表示式为，B错误； C．HClO的结构式为H-O-Cl，O为中心原子，正确电子式中O应在H和Cl之间，图示将Cl作为中心原子，正确的电子式为，C错误； D．2px、2py、2pz轨道的伸展方向互相垂直，属于同一能级的简并轨道，能量相等，D正确； 故本题选D。 8．（2025-2026高三上·广西玉林·期末）下列化学用语或图示表达正确的是 A．基态Br原子的价电子排布式为3s23p5 B．基态P原子的电子有15种运动状态 C．次氯酸的电子式： D．基态Cr原子的价电子排布图： 【答案】B 【解析】A．Br位于第四周期第ⅦA族，基态Br原子价电子排布式为4s24p5，A错误； B．基态P原子核外有15个电子，每个电子的运动状态均不相同，因此共有15种运动状态，B正确； C．次氯酸中O原子分别与H原子和Cl原子共用1对电子对，电子式，故C错误； D．基态Cr原子的价电子排布式为3d54s1，价电子排布图为：，故D错误； 答案选B。 9．（2025-2026高二上·陕西咸阳·期末）我国“奋斗者”号载人潜水器的载人舱材料是由22Ti、13Al、50Sn和14Si等组成的合金，下列有关说法错误的是 A．基态22Ti原子核外有12种运动状态不同的电子 B．基态13Al原子的核外电子排布式为[Ne]3s23p1 C．基态50Sn原子核外有11种能量不同的电子 D．基态14Si原子和基态22Ti原子的价电子数相等 【答案】A 【解析】A．基态22Ti原子核外有22个电子，每个电子运动状态不同，因此有22种运动状态不同的电子，不是12种，A错误； B．基态13Al原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，可简写为[Ne]3s23p1，B正确； C．基态50Sn原子的电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p2，电子占据的能级包括1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p、4d、5s、5p，共11种能量不同的能级，因此有11种能量不同的电子，C正确； D．基态14Si原子价电子排布为3s23p2，价电子数为4；基态22Ti原子价电子排布为3d24s2，价电子数为4，两者相等，D正确； 故选A。 10．（2025-2026高二上·山东德州·期末）下列说法错误的是 A．用原子光谱法鉴定漆器表层的元素种类 B．C原子的电子排布式为1s22s22px2，违反了洪特规则 C．基态Br的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p5 D．基态C、N、O原子的电子空间运动状态数相同 【答案】D 【解析】A．原子光谱法通过分析原子发射或吸收的特征光谱来鉴定元素种类，适用于漆器表层元素分析，A正确； B．基态碳原子（C）的电子排布式为1s22s22p2，其中2p轨道的两个电子分占不同轨道且自旋平行，符合洪特规则，1s22s22px2表示有两个电子均位于2px轨道，该排布违反洪特规则，B正确； C．溴原子（Br）的原子序数为35，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，简化电子排布式为[Ar]3d104s24p5，C正确； D．电子空间运动状态数指原子中被电子占据的原子轨道数目，基态碳（C）原子的电子排布式为：1s22s22p2，含1个1s轨道、1个2s轨道和2个2p轨道，电子空间运动状态数为4；基态氮（N）原子的电子排布式为：1s22s22p3，含1个1s轨道、1个2s轨道和3个2p轨道，电子空间运动状态数为5；基态氧（O）原子的电子排布式为：1s22s22p4，含1个1s轨道、1个2s轨道和3个2p轨道，电子空间运动状态数为5，数目不相同，D错误； 故选D。 11．（2025-2026高二上·安徽马鞍山·期末）下列描述物质结构的化学用语正确的是 A．基态镓原子核外电子占据的最高能级符号：N B．基态钴原子的价层电子排布式：3d74s2 C．基态Fe2+的轨道表达式为： D．N原子核外电子有7种空间运动状态 【答案】B 【解析】A．镓（Ga）是31号元素，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，最后一个电子填充在4p轨道上，因此其最高能级是4p，而符号“N”代表的是第四电子层，A错误； B．钴（Co）是27号元素，其基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d74s2，价层电子排布式为3d74s2，B正确； C．铁（Fe）是26号元素，其基态原子的电子排布式为[Ar]3d64s2，Fe2+电子排布式为[Ar]3d6，轨道表达式为：，C错误； D．氮（N）是7号元素，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p3，一个原子轨道通常指一种空间运动状态。因此，氮原子核外电子共有1+1+3=5种空间运动状态，D错误； 故选B。 12．（2025-2026高二上·内蒙古·期末）按要求回答下列问题： (1)基态钒原子的电子排布式为____________，钒原子核外有______种能量不同的电子。 (2)Co在周期表中的位置为______________。基态Co原子的简化电子排布式为______________，其M层上有______种不同的空间运动状态的电子，第二周期中基态原子与基态Co原子具有相同未成对电子数的元素是______（填元素符号）。 (3)基态P原子价层电子排布式为__________。其最高能级的电子云形状是__________。 (4)画出Fe2+的结构示意图：__________。 (5)下列叙述中，正确的是__________（填字母）。 A．各电子层含有的原子轨道数为2n2 B．各电子层的能级都是从s能级开始，到f能级结束 C．焰色试验是金属原子的电子从基态跃迁到激发态时产生的光谱 D．s、p、d能级所含有的原子轨道数分别为1、3、5 【答案】(1) 1s22s22p63s23p63d34s2（或[Ar]3d34s2） 7 (2) 第四周期第Ⅷ族 [Ar]3d74s2 9 N (3) 3s23p3 哑铃形 (4) (5)D 【解析】（1）V的原子序数为23，根据构造原理，其基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2。电子占据1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s共7个能级，故有7种能量不同的电子； （2）Co的原子序数为27，基态简化电子排布式为[Ar]3d74s2，故位于第四周期第Ⅷ族。M层包括3s、3p、3d能级，共有1+3+5=9个被占据的原子轨道，即有9种不同的空间运动状态。Co的3d能级上有7个电子，根据洪特规则有3个未成对电子；第二周期N原子的2p能级上有3个电子，也有3个未成对电子； （3）P的原子序数为15，价层电子排布式为3s23p3，最高能级为3p，p电子云呈哑铃形； （4） Fe原子失去最外层4s能级上的2个电子形成亚铁离子，共有24个核外电子，分层排布为2、8、14，结构示意图为：； （5）A．第n电子层含有n2个原子轨道，最多容纳2n2个电子，原叙述把最多容纳电子数错作原子轨道数，A错误； B．第1电子层只有s能级，第2电子层只有s、p能级，并非各电子层都到f能级结束，B错误； C．焰色试验中，电子从基态跃迁到激发态时吸收能量，从较高能量状态跃迁到较低能量状态时才发出特征光谱，C错误； D．s、p、d能级分别含1、3、5个原子轨道，D正确； 故选D。 13．（2025-2026高二上·山东济南·阶段检测）按要求完成下列各题： (1)s电子的原子轨道呈___________形，每个s能级有___________个原子轨道；p电子的原子轨道呈___________形，每个p能级有___________个原子轨道。 (2)基态铝原子核外共有___________种不同能级的电子，有___________种不同运动状态的电子。 (3)基态原子的N层有1个未成对电子，M层未成对电子最多的元素是_______，其价电子排布式为_______。 (4)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是_______，其电子排布图为_______。 (5)Cu原子的结构示意图为_______。 (6)下列表示的为一激发态原子的是_______。 A．1s12s1 B．1s22s22p1 C．1s22p53s1 D．1s22s22p63s2 【答案】(1) 球 1 哑铃 3 (2) 5 13 (3) Cr 3d54s1 (4) O (5) (6)AC 【解析】（1）s轨道空间构型为球形，每个s能级仅含1个原子轨道；p轨道为哑铃形，每个p能级有3个空间伸展方向不同的等价轨道。 （2）基态Al电子排布式为1s22s22p63s23p1，共包含1s、2s、2p、3s、3p5个不同能级；根据泡利不相容原理，同一原子核外不存在运动状态完全相同的电子，Al核外共13个电子，因此有13种不同运动状态的电子。 （3）M层即第三能层，包含3s、3p、3d轨道，未成对电子最多时3d轨道为半满结构3d5（含5个未成对电子），此时N层（第四能层）有1个未成对电子即4s1，对应元素为Cr，其价电子包含参与成键的3d和4s电子，排布式为3d54s1。 （4）原子核外最外层电子数不超过8，因此次外层电子数只能为2，最外层电子数为2×3=6，总电子数为8，对应元素为O；根据洪特规则，电子排布时优先分占不同轨道且自旋平行，因此其2p轨道4个电子的排布为1个轨道充满，2个轨道各含1个单电子。 （5）Cu原子序数为29，属于洪特规则特例，电子排布式为[Ar]3d104s1，因此核外电子层从内到外电子数依次为2、8、18、1，结构示意图为。 （6）激发态原子的核外电子排布不符合能量最低原理，低能级轨道未填满时电子跃迁至高能级轨道： A．基态He应为1s2，该排布中1s电子跃迁至2s，为激发态，A符合题意； B．为基态B原子的电子排布，B不符合题意； C．总电子数为8，基态O应为1s22s22p4，该排布中2s电子分别跃迁至2p和3s轨道，为激发态，C符合题意； D．为基态Mg原子的电子排布，D不符合题意； 故选AC。 14．（2025-2026高二上·黑龙江牡丹江·阶段检测）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，其基态原子的电子排布图为_______。 (2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B−的结构示意图为_______，写出常温B的单质与C的最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式：_______。 (3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满状态，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，其基态原子的价层电子排布式为_______。 【答案】(1) (2) Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O (3)[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2 (4)3d104s1 【分析】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，则A为N元素；B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，因此B为Cl元素、C为K元素；D元素的正三价离子的3d能级为半充满状态，D的正三价离子的价层电子排布为3d5，D的基态原子的价层电子排布为3d64s2，因此D为Fe；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元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1，则E为Cu，由此解答； 【解析】（1）由分析可知，A为N，原子序数为7，其基态原子的电子排布为1s22s22p3，因此基态原子的电子排布图为； （2）由分析可知，B为Cl元素、C为K元素，B−为，有17个质子，18个电子，因此其结构示意图为；常温下Cl2和KOH反应生成KCl、KClO和水，因此化学方程式为Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O （3）由分析可知，D为Fe，原子序数为26，其基态原子的电子排布式为[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2； （4）由分析可知，E为Cu，原子序数为29，其基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1，因此基态原子的价层电子排布式为3d104s1。 15．（2024-2025高二下·湖北·期中）判断电子的运动状态 (1)基态K原子核外电子占据最高能层的符号是_______。 (2)基态钒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C原子价层电子的运动状态有_______种，若其电子排布式表示为1s22s22px2违背了_______。 (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_______。 【答案】(1)N (2) 3d34s2 13 23 (3) 4 洪特规则 (4) 【解析】（1）K是19号元素，基态电子排布为1s22s22p63s23p64s1，能层按能量由低到高为K、L、M、N，最高能层为N； （2）钒是23号元素，基态电子排布为1s22s22p63s23p63d34s2，过渡元素价层电子包含最外层s和次外层d，故价层排布为3d34s2；电子的空间运动状态数等于其占据的原子轨道数，基态钒原子占据的轨道数为1(1s)+1(2s)+3(2p)+1(3s)+3(3p)+3(3d)+1(4s)=13；根据泡利原理，一个原子中不存在运动状态完全相同的电子，钒共23个电子，因此运动状态不同的电子有23种； （3）C原子价层为最外层，共2s22p2即4个价电子，每个电子运动状态不同，因此有4种运动状态；洪特规则规定：同一能级不同轨道上排布电子时，电子优先分占不同轨道且自旋平行，该排布将2个2p电子都填入2px轨道，违背了洪特规则； （4）第四周期中，Cr（铬）的价电子排布为3d54s1，未成对电子数为6，是第四周期未成对电子数最多的原子，价层电子轨道表示式为： 。 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1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $