1.1 原子结构 第3课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理（培优讲义）化学人教版选择性必修2

第一章 原子结构与性质 第一节 原子结构 第3课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 考点 1 电子自旋与泡利原理、电子排布的轨道表示式 1．电子自旋与泡利原理 （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 。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 时针和 时针两种取向。常用方向相反的箭头“↑”和“↓”表示自旋状态相 的电子。 教材延伸 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 个电子，它们的自旋 。 2．电子排布的轨道表示式 （1）含义：轨道表示式(又称 )用方框(也可用 )表示 ，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连，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)。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 ，通常在方框的下方或上方标记 。 ②不同能层及能级的原子轨道的方框必须 表示，能量相同（同一能层相同能级）的原子轨道( )的方框 。 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 ，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 。 ⑤轨道表示式中能级符号右上方不能标记 （3）轨道表示式中各部分代表的意义(以Si为例) 3.基态原子（离子）核外电子排布的表示方法 原子(离子)结构示意图 含义 将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子 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，这就是电子排布式 实例 K：1s22s22p63s23p64s1 简化电子排布式 含义 为了避免电子排布式书写过于烦琐，把内层电子达到稀有气体原子结构的部分以相应稀有气体元素符号外加方括号表示 实例 K：[Ar]4s1 价层电子排布式 含义 主族元素的价层电子指最外层电子，价层电子排布式即最外层电子排布式 实例 Al：3s23p1 轨道表示式 含义 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子 实例 电子式 含义 化学中常在元素符号周围用“·”或“×”来表示元素原子的最外层电子，相应的式子叫做电子式 实例 易错提醒 通常应在方框下方或上方标记能级符号，有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。 【进阶典例】 （25-26高二上·安徽合肥·期中）钛(Ti)是一种机械强度大、容易加工的耐高温金属，常用于制造合金。下列有关的化学用语中错误的是 A．原子结构示意图： B．简化电子排布式： C．轨道表示式： D．电子排布式： 【拔高典例】（26-27高二上·江西宜春·阶段检测）氮原子的下列原子轨道表示式中，能量最高的为 A． B． C． D． 【对点练1】（25-26高三上·甘肃兰州·阶段检测）下列有关电子排布图的表述不正确的是 A．可表示单核10电子粒子基态时的电子排布图 B．违背了洪特规则 C．表示基态N原子的价层电子排布图 D．表示处于激发态的B原子的电子排布图 【对点练2】（25-26高二上·安徽·期中）按要求回答下列问题： （1）试写出价层电子的轨道表示式： 。 （2）写出的核外电子排布式 。 （3）基态S原子核外电子共有 种空间运动状态。 考点 2 洪特规则、能量最低原理 1.洪特规则 （1）概念：基态原子中，填入简并轨道的电子总是 ，且 ，称为洪特规则。 （2）适用范围：不仅适用于基态原子，也适用于 。 ①洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的，并不适用于电子填入 的轨道。 ②当电子填入简并轨道时，先以自旋平行依次分占 ，剩余的电子再以 依次填入各轨道。 （3）特例 在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 的能量和 的稳定性。 相对稳定的状态 如24Cr的电子排布式为 ，为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。 又如29Cu的电子排布式为 ，易错写为1s22s22p63s23p63d94s2。 2.能量最低原理 （1）概念：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量 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）影响整个原子的能量因素 整个原子的能量是由 、 和 三个因素共同决定的。 （3）相邻能级能量差的大小对电子填充的影响 ①相邻能级能量相差很大时，电子填入 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)。 ②相邻能级能量相差不太大时，有1～2个电子占据能量 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)。 3.三原理的应用 1.三大原理各自的应用 原理 应用落点 举例 能量最低原理 ①确定电子填充顺序（构造原理依据）；②解释原子处于基态而非激发态 基态C为1s²2s²2p²，而非1s²2s¹2p³ 泡利原理 ①限制每轨道电子数≤2；②判断某能级/轨道最多容纳电子数（2n²） 3p能级最多6个电子（3个轨道 ×2） 洪特规则 ①确定同能级电子分占方式（先占后配）；②解释半充满/全充满稳定性 N 为2p³（三个分占），而非2p²2p¹ 2.综合应用——由原理判断排布正误 （1）判定步骤（解题通法）： ①看能级顺序→是否违反能量最低原理； ②看单轨道电子数→是否违反泡利原理； ③看同能级占位→是否违反洪特规则。 （2）典型正误判断（易错辨析）： 轨道表示式 违反的原理 正确写法 2p⁴ 中两个电子挤同一轨道 洪特规则 分占4个方向后剩1对配对 同一轨道 2 电子自旋相同 泡利原理 自旋相反（↑↓） 先填 3d 再填 4s 能量最低原理 填按能量：先4s后3d 3.拓展应用 （1）解释洪特规则特例（最高频） ①实例 a.Cr：3d54s1而非3d44s2—— 半充满d5使能量更低、更稳定； b.Cu：3d104s1而非3d94s2—— 全充满d10更稳定。 ②答题模板：符合能量最低原理，半充满 / 全充满的电子排布使原子能量更低、体系更稳定。 （2）由排布推断元素：根据"3d半充满"、"4s2"、"2p3" 等特征排布反推元素符号、周期族、价电子数、化学性质。 （3）与离子、激发态结合 ①写出离子电子排布（先失去最外层，如Fe2+：…3d6）； ②判断激发态与基态（电子跃迁后能量升高，如C的1s22s12p3为激发态）。 （4）与元素周期律综合：结合第一电离能、电负性解释"半满/全满稳定" 带来的性质差异（如N第一电离能反常高于O）。 教材延伸 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。 【进阶典例】（25-26高二上·河北沧州·期末）下列有关原子核外电子排布的说法错误的是 A．基态的电子排布式为 B．Si原子的价电子轨道表示式写成，违反了洪特规则 C．O原子的电子轨道表示式写成，违反了泡利不相容原理 D．基态的电子排布式写成，违反了能量最低原理 【拔高典例】制作紫砂壶所用的紫砂泥主要含有O、Si、Al和Fe，还含有少量的Mg、Ca、Mn和P等元素。下列说法正确的是 A．若将基态Fe原子的核外电子排布式写为，遵循了能量最低原理 B．若将基态Si原子的核外电子排布图写为，违反了泡利原理 C．若将基态Mg原子的电子排布式写为，违反了能量最低原理 D．若将基态O原子价层电子的轨道表示式写为，违背了洪特规则 【对点练1】（25-26高二上·陕西渭南·期末）有机金属氯化物由原子序数依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、M、N组成，部分结构如图所示，基态M原子核外电子所占据原子轨道全充满，基态N原子的价层电子排布式为nsn-1np2n-1。下列说法错误的是 A．YX4分子的空间结构为正四面体形 B．Z元素的第一电离能比同周期相邻元素的大 C．基态M原子最高能级的原子轨道呈哑铃形 D．原子半径：M>N>Y>Z>X 【对点练2】（25-26高二上·吉林四平·期末）元素有两种常见离子，高温下比稳定的原因是_______。 1．下列能层的能量由低到高的顺序是 A．K、L、Q、O B．P、Q、N、L C．K、L、M、N D．M、K、P、Q 2．的最外层电子排布式为，下列说法中正确的是 A．M可能为稀有气体元素 B．M原子的核外电子排布式为 C．M原子的价层电子排布为 D．M元素的最高正化合价为价 3．根据硅原子的结构示意图可知，在硅原子的核外电子层中，在硅原子的核外电子层中，电子没有出现的电子层为 A．K层 B．L层 C．M层 D．N层 4．下列叙述中正确的是 A．核外电子排布完全相同的两种微粒，其化学性质一定相同 B．凡单原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布 C．核外电子排布相同的两原子一定属于同种元素 D．阴离子的核外电子排布一定与上一周期稀有气体元素原子的核外电子排布相同 5．下列图示或化学用语表示不正确的是 A．的电子式 B．基态的价层电子轨道表示式 C．轨道的电子云轮廓图 D．的离子结构示意图 6．下列说法正确的是 A．基态原子吸收能量只能变成一种激发态 B．某原子的电子排布式为，其表示的是基态原子的电子排布 C．日常生活中我们看到的许多可见光，如霓虹灯光、节日焰火，是因为原子核外电子发生跃迁吸收能量导致的 D．电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 7．下列各原子或离子的电子排布式中，错误的是 A．K：1s22s22p63s23p64s2 B．F-：1s22s22p6 C．S：1s22s22p63s23p4 D．Ar：1s22s22p63s23p6 8．在核电荷数为24的Cr的价层电子排布中，处于基态的是 A． B． C． D． 9．2023年12月22日晚，随着朱令的去世，历时29年的“清华铊中毒事件”告一段落。健全品格，珍爱生命应当是每一个公民的基本素养。铊，符号为Tl，81号元素，位于元素周期表第六周期第IIIA族。下列有关说法错误的是 A．铊原子的原子结构示意图： B．基态铊原子的价层电子排布式： C．基态铊原子价层电子的轨道表示式 D．基态铊原子最高能层符号为P 10．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，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 。试根据原子核外电子排布所遵循的原理解释D的二价阳离子具有较强的还原性，易被氧化为正三价离子的原因： 。 （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 。 11.（25-26高二上·河南周口·期末）下列关于元素电子排布的说法正确的是 A．基态Si原子的价层电子排布式可表示为 B．基态Cr原子中3d能级中的5个电子分别占据5个不同的轨道，且自旋方向相同 C．某同学将基态K原子的电子排布式写成，违背了能量最低原理 D．某同学将基态O原子的核外电子轨道表示式写成，违背了洪特规则 12.（25-26高二上·陕西渭南·期末）下列说法或有关化学用语的表达错误的是 A．电子排布式（）：违反了能量最低原理 B．的电子式为   C．在电子云图中，用小点表示绕核做高速圆周运动的电子 D．违反了泡利不相容原理 13.（25-26高二下·江苏连云港·期末）月壤钛铁矿(FeTiO3)存在亚纳米孔道，吸附并储存了大量来自太阳风的氢原子。下列基态原子电子排布中最外层电子数最多的是 A．O B．Ti C．Fe D．H 14.（25-26高二下·新疆·期中）下列说法错误的是 A．ns能级电子的能量可能低于(n-1)p能级电子的能量 B．6C的电子排布式为，违反了洪特规则 C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理 D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理 15.（25-26高二上·广西柳州·阶段检测）节日里燃放的烟花，一般用黑火药（主要成分为、、等）作起爆药剂，烟花颜色是各种金属（如等）的焰色。下列说法错误的是 A．基态氧原子的价层电子中，自旋方向相反的电子数之比为2∶1或1∶2 B．元素能形成多种单质，其中金刚石晶体中原子的杂化方式为 C．基态原子的核外电子排布式写成，违背了能量最低原理 D．金属的焰色试验利用了原子核外电子跃迁吸收能量的原理 16.（25-26高二下·安徽阜阳·质量检测）按要求完成下列问题： （1）基态核外电子排布式为___________。 （2）元素Mn与O中，基态原子核外未成对电子数较多的是___________。 （3）Co基态原子核外电子排布式为___________。 （4）基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]___________。Ge原子有___________个未成对电子。 （5）镍元素基态原子的电子排布式为___________。3d能级上的未成对电子数为___________。 （6）P原子的核外电子排布式为___________。 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 / 10 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3课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 考点 1 电子自旋与泡利原理、电子排布的轨道表示式 1．电子自旋与泡利原理 （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。 教材延伸 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。 2．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)用方框(也可用圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连，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)。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）轨道表示式中各部分代表的意义(以Si为例) 3.基态原子（离子）核外电子排布的表示方法 原子(离子)结构示意图 含义 将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子 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，这就是电子排布式 实例 K：1s22s22p63s23p64s1 简化电子排布式 含义 为了避免电子排布式书写过于烦琐，把内层电子达到稀有气体原子结构的部分以相应稀有气体元素符号外加方括号表示 实例 K：[Ar]4s1 价层电子排布式 含义 主族元素的价层电子指最外层电子，价层电子排布式即最外层电子排布式 实例 Al：3s23p1 轨道表示式 含义 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子 实例 电子式 含义 化学中常在元素符号周围用“·”或“×”来表示元素原子的最外层电子，相应的式子叫做电子式 实例 易错提醒 通常应在方框下方或上方标记能级符号，有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。 【进阶典例】 （25-26高二上·安徽合肥·期中）钛(Ti)是一种机械强度大、容易加工的耐高温金属，常用于制造合金。下列有关的化学用语中错误的是 A．原子结构示意图： B．简化电子排布式： C．轨道表示式： D．电子排布式： 【解析】A．Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，因此原子结构示意图：，故A项正确；B．Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，因此简化电子排布式为，故B项正确；C．根据洪特规则[电子在能量相同的轨道(即等价轨道)上排布时，总是尽可能分占不同的轨道且自旋方向同向]可知，图示3d轨道电子排布错误，故C项错误；D．由A项分析可知，D项正确；综上所述，错误的是C项。 【答案】C 解题点睛 1.常见表示：电子排布式、轨道表示式、价电子排布式、结构示意图。原子核对应基态排布，离子先写原子排布再得失最外层电子。 2.轨道式要兼顾泡利、洪特规则，看清设问要求的表达形式，注意价电子范围，避免离子电子得失顺序出错 【拔高典例】（26-27高二上·江西宜春·阶段检测）氮原子的下列原子轨道表示式中，能量最高的为 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】氮原子的相关能级能量由低到高依次为。根据各轨道中的电子数，A、B、C、D对应的电子排布式依次为、、、。A的电子排布符合能量最低原理和洪特规则，表示基态氮原子，能量最低。由B所示排布变为D所示排布，相当于将1个电子激发到能量更高的能级；由C所示排布变为D所示排布，相当于将1个电子激发到能量更高的能级。这两种变化均需要吸收能量，因此D所示状态的能量高于B和C，四种状态中D的能量最高。故选D。 【对点练1】（25-26高三上·甘肃兰州·阶段检测）下列有关电子排布图的表述不正确的是 A．可表示单核10电子粒子基态时的电子排布图 B．违背了洪特规则 C．表示基态N原子的价层电子排布图 D．表示处于激发态的B原子的电子排布图 【答案】D 【解析】A．该电子排布为，符合单核10电子基态粒子（如、等）的核外电子排布规律，A正确；B．洪特规则要求电子在简并轨道排布时，优先分占不同轨道且自旋方向相同，该排布中2轨道的3个单电子自旋方向不全部相同，违背洪特规则，B正确；C．基态原子价层电子为，价层电子排布图应包含2轨道的2个电子和2轨道的3个电子，能表示基态原子的价层电子排布图，C正确；D．基态原子的电子排布为，该排布符合基态的电子排布特征，无电子跃迁到更高能级的情况，不属于激发态，D错误；故选D。 【对点练2】（25-26高二上·安徽·期中）按要求回答下列问题： （1）试写出价层电子的轨道表示式： 。 （2）写出的核外电子排布式 。 （3）基态S原子核外电子共有 种空间运动状态。 【答案】（1） （2）或 （3）9 【解析】（1）价层电子排布式为，轨道表示式为； （2）是24号元素，核外电子排布式为：或； （3）基态S原子电子排布式为，电子共占据9个原子轨道，因此有9种空间运动状态； 考点 2 洪特规则、能量最低原理 1.洪特规则 （1）概念：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。 （2）适用范围：不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。 ①洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的，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。 （3）特例 在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强的稳定性。 相对稳定的状态 如24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。 又如29Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，易错写为1s22s22p63s23p63d94s2。 2.能量最低原理 （1）概念：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）影响整个原子的能量因素 整个原子的能量是由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定的。 （3）相邻能级能量差的大小对电子填充的影响 ①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)。 ②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)。 3.三原理的应用 1.三大原理各自的应用 原理 应用落点 举例 能量最低原理 ①确定电子填充顺序（构造原理依据）；②解释原子处于基态而非激发态 基态C为1s²2s²2p²，而非1s²2s¹2p³ 泡利原理 ①限制每轨道电子数≤2；②判断某能级/轨道最多容纳电子数（2n²） 3p能级最多6个电子（3个轨道 ×2） 洪特规则 ①确定同能级电子分占方式（先占后配）；②解释半充满/全充满稳定性 N 为2p³（三个分占），而非2p²2p¹ 2.综合应用——由原理判断排布正误 （1）判定步骤（解题通法）： ①看能级顺序→是否违反能量最低原理； ②看单轨道电子数→是否违反泡利原理； ③看同能级占位→是否违反洪特规则。 （2）典型正误判断（易错辨析）： 轨道表示式 违反的原理 正确写法 2p⁴ 中两个电子挤同一轨道 洪特规则 分占4个方向后剩1对配对 同一轨道 2 电子自旋相同 泡利原理 自旋相反（↑↓） 先填 3d 再填 4s 能量最低原理 填按能量：先4s后3d 3.拓展应用 （1）解释洪特规则特例（最高频） ①实例 a.Cr：3d54s1而非3d44s2—— 半充满d5使能量更低、更稳定； b.Cu：3d104s1而非3d94s2—— 全充满d10更稳定。 ②答题模板：符合能量最低原理，半充满 / 全充满的电子排布使原子能量更低、体系更稳定。 （2）由排布推断元素：根据"3d半充满"、"4s2"、"2p3" 等特征排布反推元素符号、周期族、价电子数、化学性质。 （3）与离子、激发态结合 ①写出离子电子排布（先失去最外层，如Fe2+：…3d6）； ②判断激发态与基态（电子跃迁后能量升高，如C的1s22s12p3为激发态）。 （4）与元素周期律综合：结合第一电离能、电负性解释"半满/全满稳定" 带来的性质差异（如N第一电离能反常高于O）。 教材延伸 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。 【进阶典例】（25-26高二上·河北沧州·期末）下列有关原子核外电子排布的说法错误的是 A．基态的电子排布式为 B．Si原子的价电子轨道表示式写成，违反了洪特规则 C．O原子的电子轨道表示式写成，违反了泡利不相容原理 D．基态的电子排布式写成，违反了能量最低原理 【答案】D 【解析】A．24号Cr的基态电子排布满足洪特规则的半满稳定结构，电子排布式为，A不符合题意；B．Si的价电子为，根据洪特规则，同一能级不同轨道的电子会优先分占不同轨道且自旋平行，B不符合题意；C．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；题干O的排布中，2p的一个轨道里有2个自旋方向相同的电子，违反泡利不相容原理，C不符合题意；D． 的基态电子排布式为 ，p能级只有3个原子轨道，最多容纳6个电子，不可能排布10个电子，该排布违反的是泡利不相容原理，D符合题意；故选D。 解题点睛 1.能量最低原理是总原则，电子优先填充能量低的轨道；泡利原理限定单个轨道最多容纳 2 个自旋相反电子；洪特规则针对简并轨道，电子优先分占且自旋平行，熟记 Cr、Cu 特例。 2.解题先看排布是否能量最低，再核查轨道电子数与自旋状态，三者不可混淆。 【拔高典例】制作紫砂壶所用的紫砂泥主要含有O、Si、Al和Fe，还含有少量的Mg、Ca、Mn和P等元素。下列说法正确的是 A．若将基态Fe原子的核外电子排布式写为，遵循了能量最低原理 B．若将基态Si原子的核外电子排布图写为，违反了泡利原理 C．若将基态Mg原子的电子排布式写为，违反了能量最低原理 D．若将基态O原子价层电子的轨道表示式写为，违背了洪特规则 【答案】C 【解析】A．的原子序数为26，依据基态原子核外电子排布规律和能量最低原理，基态原子的核外电子排布式为，违背了能量最低原理，A错误；B．泡利原理是指一个原子轨道最多填入2个电子，且自旋方向相反，故若将基态原子核外电子排布图写为，违背了洪特规则，B错误；C．若将基态原子的核外电子排布式写为，则违背了能量最低原理，应先排轨道，再排轨道，C正确；D．O是8号元素，基态O原子的价层电子的轨道表示式为，没有违背洪特规则，D错误；故选C。 【对点练1】（25-26高二上·陕西渭南·期末）有机金属氯化物由原子序数依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、M、N组成，部分结构如图所示，基态M原子核外电子所占据原子轨道全充满，基态N原子的价层电子排布式为nsn-1np2n-1。下列说法错误的是 A．YX4分子的空间结构为正四面体形 B．Z元素的第一电离能比同周期相邻元素的大 C．基态M原子最高能级的原子轨道呈哑铃形 D．原子半径：M>N>Y>Z>X 【答案】C 【分析】首先推断元素：由N的价层电子排布式，s轨道最多容纳2个电子，故，，N的价层电子排布为，N为；基态M核外所有轨道全充满，原子序数小于，为短周期元素，故M电子排布为，M为；结合结构，X只形成1个共价键，原子序数最小，X为；Y形成4个共价键，原子序数大于，Y为；Z形成3个共价键，原子序数介于和之间，Z为。 【解析】A．为，中心原子价层电子对数为4，无孤电子对，空间结构为正四面体形，A正确；B．Z为，价层电子排布为，轨道为半满稳定结构，第一电离能大于同周期相邻的和，B正确；C．M为，基态原子最高能级为，轨道的电子云轮廓图呈球形，哑铃形是轨道的形状，C错误；D．同周期主族元素原子半径从左到右逐渐减小，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，故原子半径，即，D正确；故选C。 【对点练2】（25-26高二上·吉林四平·期末）元素有两种常见离子，高温下比稳定的原因是_______。 【答案】的价层电子排布式为，的价层电子排布式为，的价层电子处于全充满状态，故比稳定。 【解析】的价层电子排布式为，的价层电子排布式为，的价层电子处于全充满结构，故比更稳定； 1．下列能层的能量由低到高的顺序是 A．K、L、Q、O B．P、Q、N、L C．K、L、M、N D．M、K、P、Q 【答案】C 【解析】能层的能量由低到高的顺序是K、L、M、N、O、P、Q，故C符合题意；故选C。 2．的最外层电子排布式为，下列说法中正确的是 A．M可能为稀有气体元素 B．M原子的核外电子排布式为 C．M原子的价层电子排布为 D．M元素的最高正化合价为价 【答案】D 【分析】的最外层电子排布式为，则是，据此作答。 【解析】A．M是氯元素，不是稀有气体元素，故A错误；B．M原子的核外电子排布式为，故B错误；C．M原子的价层电子排布为，故C错误；D．M元素的最外层有7个电子，最高正化合价为价，故D正确；故选D。 3．根据硅原子的结构示意图可知，在硅原子的核外电子层中，在硅原子的核外电子层中，电子没有出现的电子层为 A．K层 B．L层 C．M层 D．N层 【答案】D 【解析】从内到外，电子层依次为K层、L层、M层、N层、O层、P层、Q层，所以硅原子的核外电子层只有K层、L层、M层，答案选D。 4．下列叙述中正确的是 A．核外电子排布完全相同的两种微粒，其化学性质一定相同 B．凡单原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布 C．核外电子排布相同的两原子一定属于同种元素 D．阴离子的核外电子排布一定与上一周期稀有气体元素原子的核外电子排布相同 【答案】C 【解析】A．核外电子排布完全相同的两种微粒，化学性质不一定相同，如K+和Cl-，故A错误；B．H+核外没有电子，不具有稀有气体元素原子的核外电子排布，故B错误；C．两原子核外电子数相同，则质子数相同，两原子是同一元素，互为同位素，故C正确；D．原子获得电子形成阴离子，最外层呈稳定结构，电子层数目不变，阴离子的核外电子排布一定与本周期的稀有气体原子的核外电子排布相同，不是“上一周期”，故D错误；故选C。 5．下列图示或化学用语表示不正确的是 A．的电子式 B．基态的价层电子轨道表示式 C．轨道的电子云轮廓图 D．的离子结构示意图 【答案】C 【解析】A．HCl为共价化合物，其电子式为，故A正确；B．基态原子的价层电数为8，价层电子轨道表示式为，故B正确；C．轨道的电子云轮廓图为纺锤形，s轨道呈球形，故C错误；D．核外18个电子，其离子结构示意图，故D正确；故选C。 6．下列说法正确的是 A．基态原子吸收能量只能变成一种激发态 B．某原子的电子排布式为，其表示的是基态原子的电子排布 C．日常生活中我们看到的许多可见光，如霓虹灯光、节日焰火，是因为原子核外电子发生跃迁吸收能量导致的 D．电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 【答案】B 【解析】A．基态原子吸收不同的能量能变成不同的激发态，A错误； B．根据构造原理，原子的电子排布式为，其表示的是基态K原子的电子排布，B正确；C．光是电子跃迁释放能量的重要形式，不同元素的原子中电子发生跃迁时吸收或放出的能量是不同的，霓虹灯光、节日焰火等都与原子核外电子跃迁释放能量有关，而不是吸收能量导致的，C错误；D．原子光谱有两种，电子从基态跃迁到激发态时产生吸收光谱，电子从较高能级跃迁到较低能级时产生发射光谱，D错误；故选B。 7．下列各原子或离子的电子排布式中，错误的是 A．K：1s22s22p63s23p64s2 B．F-：1s22s22p6 C．S：1s22s22p63s23p4 D．Ar：1s22s22p63s23p6 【答案】A 【解析】A．K：1s22s22p63s23p64s1，A错误；B．F-：1s22s22p6，B正确；C．S：1s22s22p63s23p4，C正确；D．Ar：1s22s22p63s23p6，D正确；故选A。 8．在核电荷数为24的Cr的价层电子排布中，处于基态的是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】24号Cr元素的基态原子价层电子排布3d54s1，根据电子排布规律可知其轨道排布式为，答案选B； 9．2023年12月22日晚，随着朱令的去世，历时29年的“清华铊中毒事件”告一段落。健全品格，珍爱生命应当是每一个公民的基本素养。铊，符号为Tl，81号元素，位于元素周期表第六周期第IIIA族。下列有关说法错误的是 A．铊原子的原子结构示意图： B．基态铊原子的价层电子排布式： C．基态铊原子价层电子的轨道表示式 D．基态铊原子最高能层符号为P 【答案】B 【解析】A．根据铊，为81号元素，位于元素周期表第六周期第IIIA族，可知铊原子核内质子数为81，核外有81个电子，有6个电子层，最外层有3个电子，A正确；B．铊与铝元素位于同主族，基态原子的价层电子排布式相似，基态铊原子的价层电子排布式为，B错误；C．根据基态铊原子价层电子排布式为，其中s能级只有1个原子轨道，2个电子自旋运动方向相反，p能级3个原子轨道，只有1个电子，其轨道表示式是正确的，C正确；D．基态铊原子最高能层为第6层，符号为P，D正确；答案选B。 10．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，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 。试根据原子核外电子排布所遵循的原理解释D的二价阳离子具有较强的还原性，易被氧化为正三价离子的原因： 。 （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） （3）或 的价层电子排布式为，容易失去一个电子形成轨道变为半充满稳定结构，故容易失去一个电子被氧化为 （4） 【解析】（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，则为N元素，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，则B为Cl元素，C为K元素，的结构示意图。常温下与C的最高价氧化物对应水化物反应，即与KOH反应的化学方程式为。 （3）D元素的正三价离子的3d能级为半充满状态，则D为Fe元素，其基态原子的电子排布式为[Ar或。的价层电子排布式为，容易失去一个电子形成轨道变为半充满稳定结构，故容易失去一个电子被氧化为。 （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，E元素基态原子的电子排布式为，则E为Cu元素，其基态原子的价层电子排布式为。 11.（25-26高二上·河南周口·期末）下列关于元素电子排布的说法正确的是 A．基态Si原子的价层电子排布式可表示为 B．基态Cr原子中3d能级中的5个电子分别占据5个不同的轨道，且自旋方向相同 C．某同学将基态K原子的电子排布式写成，违背了能量最低原理 D．某同学将基态O原子的核外电子轨道表示式写成，违背了洪特规则 【答案】B 【解析】A．基态原子3p能级的2个电子应遵循洪特规则，分占2个不同的p轨道，价层电子排布应为，A错误；B．基态原子价电子排布为，3d能级的5个电子分占5个简并轨道且自旋方向相同，符合洪特规则半满稳定的特例，B正确；C．4s能级能量低于3d能级，基态原子电子排布式符合能量最低原理，C错误；D．该轨道表示式中2s轨道的2个电子自旋方向相同，违背了泡利不相容原理，而非洪特规则，D错误；故答案选B。 12.（25-26高二上·陕西渭南·期末）下列说法或有关化学用语的表达错误的是 A．电子排布式（）：违反了能量最低原理 B．的电子式为   C．在电子云图中，用小点表示绕核做高速圆周运动的电子 D．违反了泡利不相容原理 【答案】C 【解析】A．钒的原子序数为23，基态钒原子核外有23个电子，按照能量最低原理，电子填充3d能级前先填充4s能级，基态钒原子的电子排布式为，原式将本应占据4s能级的2个电子排入3d能级，违反了能量最低原理，A正确；B．为共价化合物，其电子式为，B正确；C．电子云图用小点的疏密表示电子在核外空间出现的概率大小，小点越密，电子在该区域出现的概率越大，小点不代表一个电子，电子在核外也没有确定的运动轨迹，不能将其描述为绕核做高速圆周运动，C错误；D．根据泡利不相容原理，同一原子轨道最多容纳2个电子，且这2个电子的自旋方向必须相反，原图中1s轨道和2s轨道内的两个箭头均同向，表示同一轨道内两个电子的自旋方向相同，违反了泡利不相容原理，正确的电子排布图为，D正确；故选C。 13.（25-26高二下·江苏连云港·期末）月壤钛铁矿(FeTiO3)存在亚纳米孔道，吸附并储存了大量来自太阳风的氢原子。下列基态原子电子排布中最外层电子数最多的是 A．O B．Ti C．Fe D．H 【答案】A 【解析】A．基态原子的电子排布式为，最外层（第2能层）电子数为6，是四个选项中最外层电子数最多的，A正确；B．基态原子的电子排布式为，最外层（第4能层）电子数为2，少于的最外层电子数，B错误；C．基态原子的电子排布式为，最外层（第4能层）电子数为2，少于的最外层电子数，C错误；D．基态原子的电子排布式为，最外层（第1能层）电子数为1，少于的最外层电子数，D错误；故答案选A。 14.（25-26高二下·新疆·期中）下列说法错误的是 A．ns能级电子的能量可能低于(n-1)p能级电子的能量 B．6C的电子排布式为，违反了洪特规则 C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理 D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理 【答案】A 【解析】A．根据构造原理，能级电子的能量一定高于能级电子的能量，不存在能量低于的情况，A错误；B．洪特规则要求简并轨道上的电子优先分占不同轨道且自旋平行，的轨道的2个电子挤在同一轨道，违反洪特规则，B正确；C．能级能量低于能级，的电子应先填充轨道再填充轨道，该排布式未填充就填充，违反能量最低原理，C正确；D．能级共有3个轨道，根据泡利原理最多容纳6个电子，该排布式中能级填了10个电子，违反泡利原理，D正确；答案选A。 15.（25-26高二上·广西柳州·阶段检测）节日里燃放的烟花，一般用黑火药（主要成分为、、等）作起爆药剂，烟花颜色是各种金属（如等）的焰色。下列说法错误的是 A．基态氧原子的价层电子中，自旋方向相反的电子数之比为2∶1或1∶2 B．元素能形成多种单质，其中金刚石晶体中原子的杂化方式为 C．基态原子的核外电子排布式写成，违背了能量最低原理 D．金属的焰色试验利用了原子核外电子跃迁吸收能量的原理 【答案】D 【解析】A．基态氧原子价电子排布为，轨道有2个自旋相反的电子，轨道有3个自旋同向电子、1个自旋反向电子，自旋方向相反的电子总数为4和2，比例为或，A正确；B．金刚石中每个原子与周围4个原子形成键，无孤电子对，杂化方式为，B正确；C．基态原子的能级能量低于能级，电子应优先填充轨道，题给排布式违背能量最低原理，C正确；D．金属焰色试验的原理是原子核外电子吸收能量跃迁到高能级后，再跃迁回低能级时以光的形式释放能量，利用的是电子跃迁释放能量的原理，而非吸收能量的原理，D错误；故选D。 16.（25-26高二下·安徽阜阳·质量检测）按要求完成下列问题： （1）基态核外电子排布式为___________。 （2）元素Mn与O中，基态原子核外未成对电子数较多的是___________。 （3）Co基态原子核外电子排布式为___________。 （4）基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]___________。Ge原子有___________个未成对电子。 （5）镍元素基态原子的电子排布式为___________。3d能级上的未成对电子数为___________。 （6）P原子的核外电子排布式为___________。 【答案】（1）(或) （2）Mn （3）(或) （4）2 （5）(或) 2 （6）(或) 【解析】（1）铜是29号元素，则基态核外电子排布式为(或)； （2）锰的价层电子排布式为3d54s2，未成对电子数是5，氧的价层电子排布式为2s22p4，未成对电子数是2，则基态原子核外未成对电子数较多的是Mn； （3）Co是27号元素，则基态原子核外电子排布式为(或)； （4）Ge是32号元素，则该原子的核外电子排布式为[Ar]；有2个未成对电子； （5）镍是28号元素，则该元素基态原子的电子排布式为(或)；3d能级上的未成对电子数为2； （6）P是15号元素，则该原子的核外电子排布式为(或)。 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 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $