专题03 原子核外电子的运动状态及未成对电子数的判断（重难点讲义）化学人教版选择性必修2

专题03 原子核外电子的运动状态及未成对电子数的判断 1.通过对电子云、原子轨道模型的认识，理解原子核外电子运动区别于宏观物体的特征，能区分电子的运动状态、原子轨道、自旋方向三个核心概念，掌握一个原子有多少个电子就有多少种电子运动状态这一结论，在辨析概念、书写电子排布式、轨道表示式的过程中，建立微观粒子的量子化思维，感受人类对原子结构的认知是不断修正、逐步深入的科学探究历程。 2.能依据构造原理熟练书写基态原子、简单离子的电子排布式与轨道表示式，借助轨道表示式直观分析简并轨道的洪特规则，学会分步判断基态微粒的未成对电子数目，在对比、归类、纠错的练习活动中，归纳未成对电子数的判断模板，形成证据推理能力，体会用模型表征微观结构的化学独特方法，养成严谨规范的化学用语书写习惯。 3.能结合元素周期表，关联未成对电子数与元素分区、元素性质的联系，解决 “未成对电子数最多的元素、特定未成对电子数对应的元素推断” 类问题，在迁移应用、变式辨析中厘清泡利不相容原理、洪特规则、能量最低原理的适用边界，认同原子结构理论对解释元素性质、开发新材料的价值，激发对物质结构微观奥秘的探究兴趣。 一、原子核外电子的运动状态 1. 电子运动的核心特征 （1）量子化：电子的能量(如不同电子层、亚层的能量)和轨道角动量不连续，只能取特定数值(如 能量量子化表现为电子在固定能级间跃迁，吸收/释放特定频率光子)。 （2）波粒二象性：电子既具有粒子性(有质量、动量),又具有波动性(能发生衍射现象),可用德 布罗意关系式λ=h/p(λ为波长，h为普朗克常数，p为动量)描述其波动性。 （3）无确定轨迹：受海森堡不确定性原理(△z·△p≥h/(4π),△z为位置不确定量，△p为动量 不确定量)限制，无法同时精确测定电子的位置和动量，故用“电子云”(电子出现概率较高的区域)描述其运动分布。 2.描述电子运动的四大量子数 量子数 符号 物理意义 取值规则 关键关联 主量子数 n 决定电子层（能量主要来源），n越大，电子离核越远、能量越高 正整数（1,2,3,...），对应电子层K、L、M、N... n决定l的取值范围 角量子数 l 决定电子亚层（轨道形状），l越大，亚层能量越高（同一n下） 0 到n-1的整数，对应亚层s、p(、d、f(l=3)... l决定m的取值范围和轨道形状（如l=0为球形，l=1为哑铃形） 磁量子数 m 决定原子轨道的空间取向 -l到+l的整数（含 0），共2l+1个值 每个m对应 1 个轨道，如l=1（p亚层）有 3 个m值，对应 3 个p轨道 自旋量子数 ms 决定电子自旋方向 仅+1/2（自旋向上）或-1/2（自旋向下） 同一轨道中 2 个电子的m_s必相反（泡利不相容原理） 3.电子层、亚层与原子轨道的关系 （1）层级结构：电子层(n)包含多个亚层(l),每个亚层包含多个原子轨道(m),每个轨道最多容纳2个自旋相反的电子(ms不同)。 （2）轨道特征：s亚层(1个轨道，球形)、p亚层(3个轨道，哑铃形，相互垂直)、d亚层(5个轨道)、f亚层(7个轨道)。 （3）能量差异：同一电子层中，亚层能量：s<p<d<f;不同电子层间存在能级交错(如E4s<E3d),源于屏蔽效应(内层电子对外层电子的斥力)和钻穿效应(外层电子进入内层空间的概率)。 4.电子运动状态及电子的空间运动状态 （1）电子运动状态——描述电子的完整运动特征（即核外电子数目） ①概念定义：电子运动状态是对原子核外单个电子运动的全面描述，需涵盖电子的能量、轨道形状、轨道空间取向及自旋方向，体现电子运动的 “量子化”“波粒二象性” 等核心特征，是区分不同电子的唯一依据（同一原子中，不存在运动状态完全相同的两个电子）。 ②核心构成要素：四大量子数的组合 电子运动状态由主量子数(n)、角量子数(l)、磁量子数(m)、自旋量子数(ms)共同决定，四者的不同组合对应不同的电子运动状态，具体关联如下： A.主量子数(n):决定电子所在电子层，影响电子能量高低(n越大，能量通常越高); B.角量子数(l):决定电子所在亚层及轨道形状(如l=0为s轨道，球形),同—n下，l 越大，亚层能量越高； C.磁量子数(m):决定原子轨道的空间取向(如l=1时，m可取-1an0a+1,对应3个 相互垂直的p轨道)； D.自旋量子数(ms):决定电子自旋方向(仅+1/2或-1/2,即自旋向上或向下),是区分同 一轨道内两个电子的关键。 ③实例分析：以氧原子(核外8个电子)为例，其价电子层(2s2p)中电子的运动状态差异如下：2s轨道的2个电子：n=2,l=0,m=0相同(空间运动状态一致),但ms分别为+1/2和-1/2,故对应2种不同的电子运动状态；2p轨道的4个电子：n=2,l=1相同，m可取-1、O、+1(3种空间运动状态),其中1个m值对应2个电子(ms不同),另外2个m值各对应1个电子(ms为+1/2),故2p轨道对应4种不同的电子运动状态；综上所述，氧原子8个电子对应8种不同的电子运动状态，符合“同一原子中电子运动状态唯一”的规律。 （2）电子的空间运动状态——描述电子的轨道分布特征（即核外轨道数目） ①概念定义：电子的空间运动状态是对电子在原子核外空间分布区域的描述，仅关注电子所处的原子轨道（即电子出现概率较高的空间区域），不涉及电子的自旋方向，核心反映 “轨道的能量、形状、空间取向” 三大特征。 ②核心构成要素：三大量子数的组合 电子的空间运动状态由主量子数(n)、角量子数(l)、磁量子数(m)共同决定，三者的不同组合对应不同的原子轨道，即不同的空间运动状态，具体规则如下： A.同一n(电子层)、l(亚层)、m(轨道取向)的组合，对应1种空间运动状态(1个原子 轨道); B.空间运动状态的数量=原子轨道的总数，例如： a.n=1(K层):l=0(s亚层),m=0,仅1种空间运动状态(1s轨道); b.n=2(L层):l=0(s亚层，1种)、l=1(p亚层，m=-1,O,+1,3种),共4种空间运动状态； c.n=3(M层):l=0(1种)、l=1(3种)、l=2(d亚层，m=-2,-l,O,+l,+2,5种),共9种空间运动状态。 ③实例分析 以铁原子(电子排布式[Ar]3d⁶4s²)为例，其核外电子的空间运动状态数量计算如下：内层([Ar]):对应氩原子的电子层结构，n=1(1种)、n=2(4种)、n=3(3s3p,共1+3=4种),合计1+4+4=9种；外层(3d4s):4s亚层(l=0,1种)、3d亚层(l=2,5种),合计1+5=6种；综上所述，铁原子核外电子的空间运动状态共9+6=15种，与“各电子层轨道总数之和”(1+4+9=14?此处需修正：[Ar]为18电子，轨道总数为1s（1）+2s（1）+2p（3）+3s（1）+3p（3）=9,3d（5）+4s（1）=6,总计15种，正确)一致，体现空间运动状态与原子轨道的——对应关系。 二、原子核外电子排布规律 1.三大排布原理（判断未成对电子的依据） （1）能量最低原理：基态电子优先排布在能量低的轨道； （2）泡利不相容原理：1个轨道最多容纳2个电子，自旋方向相反； （3）洪特规则：电子优先分占等价（简并）轨道，自旋平行；洪特特例：全满、半满、全空结构更稳定（Cr、Cu）。 2.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 3. 特殊元素的电子排布 第四周期过渡元素中，Cr([Ar]3d⁵4s¹)、Cu([Ar]3a⁰4s¹)因洪特规则特例(半满、全满更稳定),电子排布偏离常规顺序。 三、未成对电子数的判断与规律 1.未成对电子数的判断方法——写出轨道表示式，看单独占据轨道、没有配对的电子；成对电子：同一轨道里自旋相反的两个电子。 （1）基于电子排布式：分析价电子层中未配对的电子(即单独占据1个轨道的电子),如O(2s²2p4):2p轨道有4个电子，3个轨道中1个轨道填2个(成对),2个轨道各填1个(未成对),故未成对电子数为2。 （2）基于价电子轨道表示式：直接数“单独箭头”的数量，如Fe(3d64s2):4s轨道电子成对，3d 轨道5个轨道中，1个轨道填2个(成对),4个轨道各填1个(未成对),故未成对电子数为4。 （3）基于离子的电子得失规律：金属原子失电子先失最外层8电子，再失d电子；非金属原子得电子 填充最外层p轨道。如Fe3+(Fe失2个4s电子和1个3d电子，排布为[Ar]3d⁵):3d轨道5个电子分占5个轨道，未成对电子数为5。 2.未成对电子数的周期性规律 （1）同周期(以第二周期为例):从Li(2s¹,1个未成对)→Be(2s²,0个)→B(2s²2p¹,1 个)→C(2s²2p²,2个)→N(2s²2p³,3个)→0(2s²2p⁴,2个)→F(2s²2p⁵,1个)→Ne(2s²2p⁶,0个),未成对电子数呈现“0→1→2→3→2→1→0”的变化，核心原因是2s、2p轨道按洪特规则逐步填充。 （2）同主族(以第VA族为例):N(2s²2p³)、P(3s²3p³)、As(48²4p³),价电子构型均 为ns²np³,np轨道3个电子分占3个轨道，未成对电子数均为3,规律源于同主族元素价电子构型相似。 （3）过渡元素(以第四周期d区为例):从Sc(3d¹4s²,1个)→Ti(3d²4s²,2个)→…→Mn(3d4s²,5个)→…→Zn(3d104s²,0个),未成对电子数随3d轨道电子填充先增后减，最大值出现在d⁵(半满)结构。 （4）离子的未成对电子判断 ①阳离子：先失最外层 ns 电子，再失内层 d 电子（非常易错），不能直接在原子排布基础上加/减电子； ②阴离子：得电子填充到价层空轨道，遵循洪特规则。 四、高频易错点 1.误区：一个能级就是一个轨道；纠正：np是3个简并轨道； 2.误区：未成对电子数=价电子数；纠正：价电子可能成对； 3.误区：阳离子失电子顺序：先失d再失s；纠正：先失ns； 4.误区：洪特规则任何情况都优先分占轨道，忘记泡利原理限制； 5.混淆：“轨道数目”、“最多容纳电子数”、“电子运动状态数” 三者计算。 题型01 考查概念辨析：电子运动状态、轨道、容纳电子数判断 【典例】（原创）基态Ti原子有22个电子，下列说法正确的是（） A. 共有22个原子轨道 B. 共有22种电子运动状态 C. 3d能级有4个原子轨道 D. 4s能级最多容纳1个电子 【变式】（原创）下列关于能层、能级、轨道叙述正确的是（） A. n=3的能层共有3个能级、9个原子轨道 B. 一个原子轨道中电子运动状态一定相同 C. p 能级最多容纳 3 个电子 D. 基态O原子，s能级上一共有2种运动状态 题型02 考查核外电子排布中未成对电子数判断 【典例】（原创）基态Cr原子、基态 Fe2+的未成对电子数依次是（） A. 4、4 B. 6、4 C. 6、6 D. 4、6 【变式】（原创）下列微粒未成对电子数为 1 的是（） A. N B. Cu+ C. Cu2+ D. P 题型03 考查电子排布式、轨道表示式规范书写及正误辨析 【典例】（25-26高二上·山西晋城·期末）以下列出的是一些基态原子轨道中电子的排布情况，既违背泡利原理又违背洪特规则的是 A． B． C． D． 【变式】（25-26高二上·河南商丘·期末）关于下列微粒的电子排布情况评价正确的是 选项 排布情况 评价 A 基态Ca原子的电子排布式： 正确 B 基态P原子价层电子轨道表示式： 违反了洪特规则 C 基态C原子轨道表示式： 违反了泡利原理 D 基态的电子排布式： 违反了能量最低原理 题型04 考查限定未成对电子数的元素推断 【典例】（25-26高二上·福建莆田·期末）下列选项中，X、Y肯定属于同族元素且性质相似的是 A．原子核外电子排布式：X为1s22s2，Y为1s2 B．最外层都只有一个电子的X、Y原子 C．X原子基态时2p轨道上有一对成对电子，Y原子基态时3p轨道上也有一对成对电子 D．X原子基态时2p轨道上有1个未成对电子，Y原子基态时3p轨道上也有1个未成对电子 【变式】（25-26高二下·河南郑州·期末）X、Y、Z、W是元素周期表中前四周期的元素，它们的原子序数依次增大。X原子的基态只有一种形状的轨道填充电子；Y的基态原子的核外电子所有电子层共有3个不同的能级，各能级中电子数相等；Z与Y同周期，其第一电离能高于同周期与之相邻的元素；W的基态原子在前四周期中未成对电子数最多。下列说法正确的是 A．氢化物的沸点： B．最高价含氧酸根的键角： C．基态W原子的核外电子有15种空间运动状态 D．X、Y、Z组成的化合物中不可能含离子键 【巩固训练】 1.（25-26高二上·广东汕头·期末）下列说法正确的是 A．能层中有、、三个能级，共9个轨道，可容纳18种运动状态的电子 B．元素周期表中从第Ⅲ族到第Ⅱ族共8个纵列的元素都是金属元素 C．根据共价键的极性可推知O3为非极性分子 D．所有非金属元素都分布在区 2.（25-26高二下·贵州·开学考试）下列关于原子核外电子排布与元素周期表的说法正确的是 A．基态N原子的价电子排布式为2s22p4 B．s轨道与p轨道的电子云形状完全相同 C．基态O原子有6种不同运动状态的电子 D．Si原子的最高能层为M层 3.（25-26高二上·四川·期末）下列说法错误的是 A．2p和3p轨道的形状和能量均相同 B．激发态硼原子有5种不同运动状态的电子 C．原子光谱上的特征谱线可鉴定元素的种类 D．Na、K的焰色不同是因为原子结构不同，电子跃迁时释放的能量不同 4.（25-26高二上·河北邢台·阶段检测）新型光催化剂具有较高的催化活性。下列说法错误的是 A．Zn处于元素周期表中的ds区 B．Ge与Si位于同一主族 C．和互为同素异形体 D．基态原子的未成对电子数： 5.（26-27高二上·陕西·阶段检测）下列关于价电子排布式为的粒子描述正确的是 A．它的元素符号为O B．其核外电子的空间运动状态共有9种 C．它可与生成常温下的液态化合物 D．其电子排布图为： 6.（25-26高二上·江苏宿迁·阶段检测）下列说法不正确的是 A．通过原子光谱的特征谱线可进行元素鉴定，称为光谱分析 B．基态氮原子的电子的空间运动状态有5种 C．基态硫原子的电子运动状态有16种 D．原子的轨道表示式：违背了洪特规则 7.（25-26高二上·甘肃兰州·阶段检测）由多元素组成的化合物Fe-Sm-As-F-O是我国科学家近年来发现的一种重要的铁系超导材料。下列说法不正确的是 A．基态O原子核外电子的空间运动状态有5种 B．基态F原子核外电子排布式为1s22s22p5 C．基态As原子的简化电子排布式为[Ar]4s24p3 D．基态Mn原子的电子运动状态有25种 8.（25-26高三上·河北沧州·开学考试）下列说法错误的是 A．钠原子的核外电子有11种运动状态 B．电子仅从激发态跃迁到基态才产生原子光谱 C．1个原子轨道里最多容纳2个电子，且自旋状态相反 D．基态Ti原子核外有7种能量不同的电子 9.（25-26高二上·河南周口·期末）化学组成为的某种晶体是一种高温超导母体。关于Na、As、Ti、O这四种元素，下列叙述正确的是 A．基态Na原子有11种空间运动状态的电子 B．基态As原子简化核外电子排布式为 C．基态Ti原子与基态Ni原子的3d能级未成对电子数相同 D．除Na元素外，其余元素均位于p区 10.（26-27高二上·陕西·阶段检测）已知X、Y、Z、M、Q、R六种元素均位于元素周期表的前四周期，且原子序数依次增大。元素X是周期表中原子半径最小的元素；Y的基态原子中电子占据了三种能量不同的原子轨道，且这三种轨道中的电子数相同；M位于第2周期，其原子核外成对电子数是未成对电子数的3倍；Q与Y同族；R是第4周期中未成对电子最多的元素。回答下列问题： （1）Y为________（填元素符号）。 （2）基态Q原子电子排布式为________。 （3）基态Z原子的电子排布图为________。 （4）M原子中共有________种不同运动状态的电子。 （5）X原子能量最高能级的电子云形状为________。 （6）R原子的原子结构示意图为________，价电子排布式为________。 （7）基态铁原子中未成对电子数为_____，基态铁离子的稳定性_____基态亚铁离子（填“大于”“小于”）。 （8）下列现象和应用与电子跃迁无关的是________。 A．激光 B．焰色反应 C． 原子光谱 D．燃烧放热 E. 石墨导电 【强化训练】 1.（25-26高二上·湖南衡阳·阶段检测）下列关于原子结构的说法错误的是 A．基态S原子核外有9种不同空间运动状态的电子 B．基态C原子的电子排布式写作，违反了洪特规则 C．原子核外电子排布由变为时产生发射光谱 D．基态原子的能级只有1个电子且位于d区的元素只有1种 2.（25-26高二下·广西河池·期末）短周期主族元素X、Y、Z、W、E，原子序数依次增大。已知：X原子的核外电子只有一种运动状态；W、Y、Z位于同一周期，Z元素原子中p轨道所含电子数与s轨道相等；E与W同主族。由X、W、Y三种元素组成的分子YX3W的空间结构为四面体形。下列说法正确的是 A．第一电离能：W＞Y＞Z B．键角：YX4＜ C．YX3W的沸点高于X2Z D．基态E原子核外电子有17种不同的空间运动状态 3.（25-26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．原子的电子排布式为，违反了洪特规则 C．基态Br的简化电子排布式为 D．基态、、原子的电子空间运动状态数相同 4.（25-26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、、和等组成的合金，下列有关说法错误的是 A．基态原子核外有12种运动状态不同的电子 B．基态原子的核外电子排布式为 C．基态原子核外有11种能量不同的电子 D．基态原子和基态原子的价电子数相等 5.（25-26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： C．基态的轨道表达式为： D．N原子核外电子有7种空间运动状态 6.（25-26高二上·山东日照·期末）下列说法错误的是 A．基态C原子的价电子轨道表示式为 B．基态N原子轨道上的电子空间运动状态相同 C．稀有气体处于元素周期表的p区 D．基态H原子的电子云轮廓图是球形 7.（25-26高二上·福建莆田·期末）下列选项中，X、Y肯定属于同族元素且性质相似的是 A．原子核外电子排布式：X为1s22s2，Y为1s2 B．最外层都只有一个电子的X、Y原子 C．X原子基态时2p轨道上有一对成对电子，Y原子基态时3p轨道上也有一对成对电子 D．X原子基态时2p轨道上有1个未成对电子，Y原子基态时3p轨道上也有1个未成对电子 8.（25-26高二上·河北唐山·期末）已知①、②、③三种元素在周期表中的位置如图。则下列有关比较中正确的是 A．未成对电子数：①>③>② B．第一电离能：①>③>② C．电负性：①>②>③ D．原子半径：②>③>① 9.（25-26高二上·河南郑州·期末）下列有关化学用语和说法正确的是 A．基态氟原子核外电子的空间运动状态有9种 B．基态钠原子电子占据的最高能级的电子云轮廓图： C．基态氧原子的价电子轨道表示式： D．基态氯原子的价层电子排布式为1s22s22p63s23p5 10.（25-26高二下·安徽亳州·期中）铁是人体必需的微量元素之一，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用。回答下列问题： （1）①铁元素在周期表中的位置属于_____区元素。 ②基态Fe原子的价电子轨道表示式为_________，成为阳离子时首先失去的是_____轨道的电子。 （2）LiFePO4常用作锂离子电池的正极材料。基态磷原子核外共有_____种不同运动状态的电子，其中占据的最高能层符号为_____。 （3）富马酸亚铁(FeC4H2O4)是一种补铁剂。 ①富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为(写元素符号)_____。 ②试从稳定性角度分析Fe2+易被氧化成Fe3+的原因是_____________________。 ③Fe2+与Fe3+离子中未成对电子数之比为_____。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 原子核外电子的运动状态及未成对电子数的判断 1.通过对电子云、原子轨道模型的认识，理解原子核外电子运动区别于宏观物体的特征，能区分电子的运动状态、原子轨道、自旋方向三个核心概念，掌握一个原子有多少个电子就有多少种电子运动状态这一结论，在辨析概念、书写电子排布式、轨道表示式的过程中，建立微观粒子的量子化思维，感受人类对原子结构的认知是不断修正、逐步深入的科学探究历程。 2.能依据构造原理熟练书写基态原子、简单离子的电子排布式与轨道表示式，借助轨道表示式直观分析简并轨道的洪特规则，学会分步判断基态微粒的未成对电子数目，在对比、归类、纠错的练习活动中，归纳未成对电子数的判断模板，形成证据推理能力，体会用模型表征微观结构的化学独特方法，养成严谨规范的化学用语书写习惯。 3.能结合元素周期表，关联未成对电子数与元素分区、元素性质的联系，解决 “未成对电子数最多的元素、特定未成对电子数对应的元素推断” 类问题，在迁移应用、变式辨析中厘清泡利不相容原理、洪特规则、能量最低原理的适用边界，认同原子结构理论对解释元素性质、开发新材料的价值，激发对物质结构微观奥秘的探究兴趣。。 一、原子核外电子的运动状态 1. 电子运动的核心特征 （1）量子化：电子的能量(如不同电子层、亚层的能量)和轨道角动量不连续，只能取特定数值(如 能量量子化表现为电子在固定能级间跃迁，吸收/释放特定频率光子)。 （2）波粒二象性：电子既具有粒子性(有质量、动量),又具有波动性(能发生衍射现象),可用德 布罗意关系式λ=h/p(λ为波长，h为普朗克常数，p为动量)描述其波动性。 （3）无确定轨迹：受海森堡不确定性原理(△z·△p≥h/(4π),△z为位置不确定量，△p为动量 不确定量)限制，无法同时精确测定电子的位置和动量，故用“电子云”(电子出现概率较高的区域)描述其运动分布。 2.描述电子运动的四大量子数 量子数 符号 物理意义 取值规则 关键关联 主量子数 n 决定电子层（能量主要来源），n越大，电子离核越远、能量越高 正整数（1,2,3,...），对应电子层K、L、M、N... n决定l的取值范围 角量子数 l 决定电子亚层（轨道形状），l越大，亚层能量越高（同一n下） 0 到n-1的整数，对应亚层s、p(、d、f(l=3)... l决定m的取值范围和轨道形状（如l=0为球形，l=1为哑铃形） 磁量子数 m 决定原子轨道的空间取向 -l到+l的整数（含 0），共2l+1个值 每个m对应 1 个轨道，如l=1（p亚层）有 3 个m值，对应 3 个p轨道 自旋量子数 ms 决定电子自旋方向 仅+1/2（自旋向上）或-1/2（自旋向下） 同一轨道中 2 个电子的m_s必相反（泡利不相容原理） 3.电子层、亚层与原子轨道的关系 （1）层级结构：电子层(n)包含多个亚层(l),每个亚层包含多个原子轨道(m),每个轨道最多容纳2个自旋相反的电子(ms不同)。 （2）轨道特征：s亚层(1个轨道，球形)、p亚层(3个轨道，哑铃形，相互垂直)、d亚层(5个轨道)、f亚层(7个轨道)。 （3）能量差异：同一电子层中，亚层能量：s<p<d<f;不同电子层间存在能级交错(如E4s<E3d),源于屏蔽效应(内层电子对外层电子的斥力)和钻穿效应(外层电子进入内层空间的概率)。 4.电子运动状态及电子的空间运动状态 （1）电子运动状态——描述电子的完整运动特征（即核外电子数目） ①概念定义：电子运动状态是对原子核外单个电子运动的全面描述，需涵盖电子的能量、轨道形状、轨道空间取向及自旋方向，体现电子运动的 “量子化”“波粒二象性” 等核心特征，是区分不同电子的唯一依据（同一原子中，不存在运动状态完全相同的两个电子）。 ②核心构成要素：四大量子数的组合 电子运动状态由主量子数(n)、角量子数(l)、磁量子数(m)、自旋量子数(ms)共同决定，四者的不同组合对应不同的电子运动状态，具体关联如下： A.主量子数(n):决定电子所在电子层，影响电子能量高低(n越大，能量通常越高); B.角量子数(l):决定电子所在亚层及轨道形状(如l=0为s轨道，球形),同—n下，l 越大，亚层能量越高； C.磁量子数(m):决定原子轨道的空间取向(如l=1时，m可取-1an0a+1,对应3个 相互垂直的p轨道)； D.自旋量子数(ms):决定电子自旋方向(仅+1/2或-1/2,即自旋向上或向下),是区分同 一轨道内两个电子的关键。 ③实例分析：以氧原子(核外8个电子)为例，其价电子层(2s2p)中电子的运动状态差异如下：2s轨道的2个电子：n=2,l=0,m=0相同(空间运动状态一致),但ms分别为+1/2和-1/2,故对应2种不同的电子运动状态；2p轨道的4个电子：n=2,l=1相同，m可取-1、O、+1(3种空间运动状态),其中1个m值对应2个电子(ms不同),另外2个m值各对应1个电子(ms为+1/2),故2p轨道对应4种不同的电子运动状态；综上所述，氧原子8个电子对应8种不同的电子运动状态，符合“同一原子中电子运动状态唯一”的规律。 （2）电子的空间运动状态——描述电子的轨道分布特征（即核外轨道数目） ①概念定义：电子的空间运动状态是对电子在原子核外空间分布区域的描述，仅关注电子所处的原子轨道（即电子出现概率较高的空间区域），不涉及电子的自旋方向，核心反映 “轨道的能量、形状、空间取向” 三大特征。 ②核心构成要素：三大量子数的组合 电子的空间运动状态由主量子数(n)、角量子数(l)、磁量子数(m)共同决定，三者的不同组合对应不同的原子轨道，即不同的空间运动状态，具体规则如下： A.同一n(电子层)、l(亚层)、m(轨道取向)的组合，对应1种空间运动状态(1个原子 轨道); B.空间运动状态的数量=原子轨道的总数，例如： a.n=1(K层):l=0(s亚层),m=0,仅1种空间运动状态(1s轨道); b.n=2(L层):l=0(s亚层，1种)、l=1(p亚层，m=-1,O,+1,3种),共4种空间运动状态； c.n=3(M层):l=0(1种)、l=1(3种)、l=2(d亚层，m=-2,-l,O,+l,+2,5种),共9种空间运动状态。 ③实例分析 以铁原子(电子排布式[Ar]3d⁶4s²)为例，其核外电子的空间运动状态数量计算如下：内层([Ar]):对应氩原子的电子层结构，n=1(1种)、n=2(4种)、n=3(3s3p,共1+3=4种),合计1+4+4=9种；外层(3d4s):4s亚层(l=0,1种)、3d亚层(l=2,5种),合计1+5=6种；综上所述，铁原子核外电子的空间运动状态共9+6=15种，与“各电子层轨道总数之和”(1+4+9=14?此处需修正：[Ar]为18电子，轨道总数为1s（1）+2s（1）+2p（3）+3s（1）+3p（3）=9,3d（5）+4s（1）=6,总计15种，正确)一致，体现空间运动状态与原子轨道的——对应关系。 二、原子核外电子排布规律 1.三大排布原理（判断未成对电子的依据） （1）能量最低原理：基态电子优先排布在能量低的轨道； （2）泡利不相容原理：1个轨道最多容纳2个电子，自旋方向相反； （3）洪特规则：电子优先分占等价（简并）轨道，自旋平行；洪特特例：全满、半满、全空结构更稳定（Cr、Cu）。 2.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 3. 特殊元素的电子排布 第四周期过渡元素中，Cr([Ar]3d⁵4s¹)、Cu([Ar]3a⁰4s¹)因洪特规则特例(半满、全满更稳定),电子排布偏离常规顺序。 三、未成对电子数的判断与规律 1.未成对电子数的判断方法——写出轨道表示式，看单独占据轨道、没有配对的电子；成对电子：同一轨道里自旋相反的两个电子。 （1）基于电子排布式：分析价电子层中未配对的电子(即单独占据1个轨道的电子),如O(2s²2p4):2p轨道有4个电子，3个轨道中1个轨道填2个(成对),2个轨道各填1个(未成对),故未成对电子数为2。 （2）基于价电子轨道表示式：直接数“单独箭头”的数量，如Fe(3d64s2):4s轨道电子成对，3d 轨道5个轨道中，1个轨道填2个(成对),4个轨道各填1个(未成对),故未成对电子数为4。 （3）基于离子的电子得失规律：金属原子失电子先失最外层8电子，再失d电子；非金属原子得电子 填充最外层p轨道。如Fe3+(Fe失2个4s电子和1个3d电子，排布为[Ar]3d⁵):3d轨道5个电子分占5个轨道，未成对电子数为5。 2.未成对电子数的周期性规律 （1）同周期(以第二周期为例):从Li(2s¹,1个未成对)→Be(2s²,0个)→B(2s²2p¹,1 个)→C(2s²2p²,2个)→N(2s²2p³,3个)→0(2s²2p⁴,2个)→F(2s²2p⁵,1个)→Ne(2s²2p⁶,0个),未成对电子数呈现“0→1→2→3→2→1→0”的变化，核心原因是2s、2p轨道按洪特规则逐步填充。 （2）同主族(以第VA族为例):N(2s²2p³)、P(3s²3p³)、As(48²4p³),价电子构型均 为ns²np³,np轨道3个电子分占3个轨道，未成对电子数均为3,规律源于同主族元素价电子构型相似。 （3）过渡元素(以第四周期d区为例):从Sc(3d¹4s²,1个)→Ti(3d²4s²,2个)→…→Mn(3d4s²,5个)→…→Zn(3d104s²,0个),未成对电子数随3d轨道电子填充先增后减，最大值出现在d⁵(半满)结构。 （4）离子的未成对电子判断 ①阳离子：先失最外层 ns 电子，再失内层 d 电子（非常易错），不能直接在原子排布基础上加/减电子； ②阴离子：得电子填充到价层空轨道，遵循洪特规则。 四、高频易错点 1.误区：一个能级就是一个轨道；纠正：np是3个简并轨道； 2.误区：未成对电子数=价电子数；纠正：价电子可能成对； 3.误区：阳离子失电子顺序：先失d再失s；纠正：先失ns； 4.误区：洪特规则任何情况都优先分占轨道，忘记泡利原理限制； 5.混淆：“轨道数目”、“最多容纳电子数”、“电子运动状态数” 三者计算。 题型01 考查概念辨析：电子运动状态、轨道、容纳电子数判断 【典例】（原创）基态Ti原子有22个电子，下列说法正确的是（） A. 共有22个原子轨道 B. 共有22种电子运动状态 C. 3d能级有4个原子轨道 D. 4s能级最多容纳1个电子 【答案】B 【解析】有多少电子就有多少种运动状态，Ti有22 e-，22种运动状态，B正确；ns1、np3、nd5，3d有5个轨道，C错误；4s能级最多容纳2e-，D 错误；Ti原子轨道总数远小于22，A错误，答案选B。 【变式】（原创）下列关于能层、能级、轨道叙述正确的是（） A. n=3的能层共有3个能级、9个原子轨道 B. 一个原子轨道中电子运动状态一定相同 C. p 能级最多容纳 3 个电子 D. 基态O原子，s能级上一共有2种运动状态 【答案】A 【解析】n=3，含 3s、3p、3d；轨道数 = 1+3+5=9，A正确；同一轨道 2 个电子自旋相反，运动状态不同，B错误；p 能级 3 个轨道，最多 6e⁻，C错误；O 的 1s²2s²，共 4 个 s 电子，4 种运动状态，D错误。答案选A。 题型02 考查核外电子排布中未成对电子数判断 【典例】（原创）基态Cr原子、基态 Fe2+的未成对电子数依次是（） A. 4、4 B. 6、4 C. 6、6 D. 4、6 【答案】A 【解析】Cr：[Ar] 3d54s1，3d5个单电子+4s1 个，共6个未成对；Fe：[Ar] 3d64s2，Fe2+失去 4s 的2个电子，排布[Ar]3d6，3d 轨道：，未成对电子4个，答案选A。 【变式】（原创）下列微粒未成对电子数为 1 的是（） A. N B. Cu+ C. Cu2+ D. P 【答案】C 【解析】N：2p3，3 个未成对；Cu+：[Ar] 3d10，全成对，0个；Cu2+：[Ar] 3d9，3d 有1个未成对；P：3p3，3个未成对，答案选C。 题型03 考查电子排布式、轨道表示式规范书写及正误辨析 【典例】（25-26高二上·山西晋城·期末）以下列出的是一些基态原子轨道中电子的排布情况，既违背泡利原理又违背洪特规则的是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】A．该电子排布图中，在2s轨道未全部充满的情况下，一个电子填充在2p轨道，违背能量最低原理，A不符合题意；B．在一个原子轨道里，最多只能容纳两个电子且自旋相反，违背泡利原理；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，违背洪特规则，B符合题意；C．三个2p轨道中电子未先单独分占且自旋平行，只违背洪特规则，C不符合题意；D．符合洪特规则和泡利原理，D不符合题意；故答案选B。 【变式】（25-26高二上·河南商丘·期末）关于下列微粒的电子排布情况评价正确的是 选项 排布情况 评价 A 基态Ca原子的电子排布式： 正确 B 基态P原子价层电子轨道表示式： 违反了洪特规则 C 基态C原子轨道表示式： 违反了泡利原理 D 基态的电子排布式： 违反了能量最低原理 【答案】D 【解析】A．基态Ca原子的电子排布式：，A错误；B．泡利原理是指每个轨道最多只能容纳两个自旋相反的电子；该轨道表示式违反了泡利原理，基态P原子价层电子轨道表示式：，B错误；C．基态C原子轨道表示式：，该轨道表示式正确，C错误；D．基态的电子排布式为，违反了能量最低原理，D正确；故选D。 题型04 考查限定未成对电子数的元素推断 【典例】（25-26高二上·福建莆田·期末）下列选项中，X、Y肯定属于同族元素且性质相似的是 A．原子核外电子排布式：X为1s22s2，Y为1s2 B．最外层都只有一个电子的X、Y原子 C．X原子基态时2p轨道上有一对成对电子，Y原子基态时3p轨道上也有一对成对电子 D．X原子基态时2p轨道上有1个未成对电子，Y原子基态时3p轨道上也有1个未成对电子 【答案】C 【解析】A．X的核外电子排布式为，X是Be（第族）；Y的排布式为，Y是He（0族），二者不同族，A不符合题意；B．最外层只有1个电子的原子不一定同族，如第族的Na和族的Cu，最外层都是1个电子，但不同族、性质差异大，B不符合题意；C．X的2p轨道有一对成对电子，根据洪特规则，电子排布为，X是O（第族）；Y的3p轨道有一对成对电子，价电子排布为，Y是S（第族），二者属于同主族元素，性质相似，C符合题意；D．2p轨道有1个未成对电子，对应X可能是（B，第族）或（F，第族）；3p轨道有1个未成对电子，对应Y可能是（Al，第族）或（Cl，第族），二者不一定同族，D不符合题意；故选C。 【变式】（25-26高二下·河南郑州·期末）X、Y、Z、W是元素周期表中前四周期的元素，它们的原子序数依次增大。X原子的基态只有一种形状的轨道填充电子；Y的基态原子的核外电子所有电子层共有3个不同的能级，各能级中电子数相等；Z与Y同周期，其第一电离能高于同周期与之相邻的元素；W的基态原子在前四周期中未成对电子数最多。下列说法正确的是 A．氢化物的沸点： B．最高价含氧酸根的键角： C．基态W原子的核外电子有15种空间运动状态 D．X、Y、Z组成的化合物中不可能含离子键 【答案】C 【分析】X原子的基态只有一种形状的轨道填充电子，则X为H；Y的基态原子的核外电子所有电子层共有3个不同的能级，各能级中电子数相等，电子排布为1s22s22p2，则Y为C；Z与Y同周期，其第一电离能高于同周期与之相邻的元素，则Z为N；W的基态原子在前四周期中未成对电子数最多，电子排布式为[Ar]3d54s1，则W为Cr，据此回答。 【解析】A．Y（碳）的氢化物为烃类，相对分子质量较大的烃沸点远高于N的氢化物（如、），未说明为最简单氢化物时无法比较沸点，A错误；B．Y的最高价含氧酸根为，Z的最高价含氧酸根为，二者为等电子体，中心原子均为杂化且无孤电子对，均为平面正三角形结构，键角均为，键角相等，B错误；C．核外电子的空间运动状态数等于原子轨道总数，基态的电子排布为，原子轨道总数为，故有15种空间运动状态，C正确；D．、C、可组成等离子化合物，含有离子键，D错误；故选C。 【巩固训练】 1.（25-26高二上·广东汕头·期末）下列说法正确的是 A．能层中有、、三个能级，共9个轨道，可容纳18种运动状态的电子 B．元素周期表中从第Ⅲ族到第Ⅱ族共8个纵列的元素都是金属元素 C．根据共价键的极性可推知O3为非极性分子 D．所有非金属元素都分布在区 【答案】A 【解析】A．M能层为第三能层，包含（1个轨道）、（3个轨道）、（5个轨道），共9个轨道，每个轨道最多容纳2个电子，共可容纳18个电子，因每个电子的运动状态均不相同，即可容纳18种运动状态的电子，A正确；B．元素周期表中从第Ⅲ族到第Ⅱ族共10个纵列的元素为过渡元素，都是金属元素，B错误；C．分子的空间结构与水分子相似，为V形结构，分子中正、负电荷中心不重合，属于极性分子，C错误；D．元素属于非金属元素，位于s区，并非所有非金属元素都分布在p区，D错误；故选A。 2.（25-26高二下·贵州·开学考试）下列关于原子核外电子排布与元素周期表的说法正确的是 A．基态N原子的价电子排布式为2s22p4 B．s轨道与p轨道的电子云形状完全相同 C．基态O原子有6种不同运动状态的电子 D．Si原子的最高能层为M层 【答案】D 【解析】A．基态为7号元素，价电子排布式为，选项给出的是原子的价电子排布式，A错误；B．轨道电子云为球形，轨道电子云为哑铃形，二者形状不同，B错误；C．原子核外每个电子的运动状态均不相同，基态原子核外有8个电子，对应8种不同运动状态的电子，C错误；D．原子的电子排布式为，最高能层为第三层即层，D正确；故选D。 3.（25-26高二上·四川·期末）下列说法错误的是 A．2p和3p轨道的形状和能量均相同 B．激发态硼原子有5种不同运动状态的电子 C．原子光谱上的特征谱线可鉴定元素的种类 D．Na、K的焰色不同是因为原子结构不同，电子跃迁时释放的能量不同 【答案】A 【解析】A．和轨道形状均为哑铃形，形状相同，但能层序数越大轨道能量越高，轨道能量高于，二者能量不相同，A错误；B．硼原子的核外电子总数为5，原子核外每个电子的运动状态均不相同，激发态硼原子电子数不变，故有5种不同运动状态的电子，B正确；C．不同元素的原子光谱具有特征谱线，因此可利用原子光谱的特征谱线鉴定元素种类，C正确；D．、的原子结构不同，电子跃迁时的能级差不同，释放的光子能量不同，因此焰色不同，D正确；故选A。 4.（25-26高二上·河北邢台·阶段检测）新型光催化剂具有较高的催化活性。下列说法错误的是 A．Zn处于元素周期表中的ds区 B．Ge与Si位于同一主族 C．和互为同素异形体 D．基态原子的未成对电子数： 【答案】D 【解析】A．Zn的价电子构型为，属于第ⅡB族元素，处于元素周期表ds区，A正确；B．Ge位于第四周期第ⅣA族，Si位于第三周期第ⅣA族，二者位于同一主族，B正确；C．和是氧元素形成的不同单质，互为同素异形体，C正确；D．基态Zn原子的核外电子排布为，未成对电子数为0；基态O原子的核外电子排布为，未成对电子数为2，故未成对电子数，D错误；故选D。 5.（26-27高二上·陕西·阶段检测）下列关于价电子排布式为的粒子描述正确的是 A．它的元素符号为O B．其核外电子的空间运动状态共有9种 C．它可与生成常温下的液态化合物 D．其电子排布图为： 【答案】B 【解析】A．价电子排布为的元素是第三周期第ⅥA族的，的价电子排布为，A错误；B．核外电子的空间运动状态种类等于原子轨道数目，该元素核外电子排布为，轨道总数为，故空间运动状态共9种，B正确；C．与反应生成，常温下为气态化合物，C错误；D．根据洪特规则，能级的4个电子应优先分占不同轨道，正确的电子排布为两个轨道各1个电子、一个轨道2个电子，选项中第三个轨道为空，违反洪特规则，D错误；故选B。 6.（25-26高二上·江苏宿迁·阶段检测）下列说法不正确的是 A．通过原子光谱的特征谱线可进行元素鉴定，称为光谱分析 B．基态氮原子的电子的空间运动状态有5种 C．基态硫原子的电子运动状态有16种 D．原子的轨道表示式：违背了洪特规则 【答案】D 【解析】A．不同元素的原子光谱存在特征谱线，利用特征谱线鉴定元素的方法为光谱分析，A正确；B．基态原子的核外电子排布式为，电子的空间运动状态数等于核外轨道总数，共种，B正确；C．原子核外每个电子的运动状态均不相同，基态原子核外有16个电子，共16种电子运动状态，C正确；D．该轨道表示式中轨道的两个电子自旋方向相同，违背了泡利不相容原理，洪特规则是针对简并轨道的电子排布规则，与该情况不符，D错误；故选D。 7.（25-26高二上·甘肃兰州·阶段检测）由多元素组成的化合物Fe-Sm-As-F-O是我国科学家近年来发现的一种重要的铁系超导材料。下列说法不正确的是 A．基态O原子核外电子的空间运动状态有5种 B．基态F原子核外电子排布式为1s22s22p5 C．基态As原子的简化电子排布式为[Ar]4s24p3 D．基态Mn原子的电子运动状态有25种 【答案】C 【解析】A．基态原子的核外电子排布为，电子的空间运动状态数等于原子轨道数，、轨道各1个，轨道有3个，共5种，A正确；B．是9号元素，基态原子核外有9个电子，排布式为，B正确；C．是33号元素，属于第四周期元素，简化电子排布式应为，选项漏写了轨道的10个电子，C错误；D．是25号元素，基态原子核外有25个电子，每个电子的运动状态均不相同，故电子运动状态共有25种，D正确；故选C。 8.（25-26高三上·河北沧州·开学考试）下列说法错误的是 A．钠原子的核外电子有11种运动状态 B．电子仅从激发态跃迁到基态才产生原子光谱 C．1个原子轨道里最多容纳2个电子，且自旋状态相反 D．基态Ti原子核外有7种能量不同的电子 【答案】B 【解析】A．钠原子核外有11个电子，根据泡利不相容原理，每个电子的运动状态均不相同，因此有11种运动状态，A正确；B．原子光谱分为吸收光谱和发射光谱两类，电子从低能级向高能级跃迁时会产生吸收光谱，从高能级向低能级（包括基态）跃迁时会产生发射光谱，二者都属于原子光谱，并非仅从激发态跃迁到基态才产生原子光谱，B错误；C．该内容为泡利不相容原理的核心表述，1个原子轨道里最多容纳2个电子，且自旋状态相反，C正确；D．基态Ti原子核外电子排布式为，共占据7个能量不同的能级，因此有7种能量不同的电子，D正确；故选B。 9.（25-26高二上·河南周口·期末）化学组成为的某种晶体是一种高温超导母体。关于Na、As、Ti、O这四种元素，下列叙述正确的是 A．基态Na原子有11种空间运动状态的电子 B．基态As原子简化核外电子排布式为 C．基态Ti原子与基态Ni原子的3d能级未成对电子数相同 D．除Na元素外，其余元素均位于p区 【答案】C 【解析】A．基态Na原子的核外电子排布式为。每个原子轨道对应一种电子的空间运动状态，1s、2s、2p、3s能级分别有1、1、3、1个被电子占据的轨道，故基态Na原子的电子共有6种空间运动状态，A错误；B．As的原子序数为33，[Ar]代表18个电子，其余15个电子分别排布在3d、4s、4p能级，电子数依次为10、2、3。原式漏写了3d能级上的10个电子，正确的简化核外电子排布式为，B错误；C．基态Ti原子与基态Ni原子的核外电子排布式分别为、。根据洪特规则，电子在能量相同的轨道上排布时，尽可能分占不同轨道且自旋方向相同。Ti原子的2个3d电子分别占据不同轨道，均未成对；Ni原子的8个3d电子中，5个电子先分占5个轨道，其余3个电子分别与其中3个轨道中的电子配对，仍有2个未成对电子。因此，两者的3d能级未成对电子数均为2，C正确；D．根据元素原子的电子排布与元素周期表分区的关系，Na位于s区，As和O位于p区，Ti位于d区，因此除Na外，其余三种元素并非均位于p区，D错误；故选C。 10.（26-27高二上·陕西·阶段检测）已知X、Y、Z、M、Q、R六种元素均位于元素周期表的前四周期，且原子序数依次增大。元素X是周期表中原子半径最小的元素；Y的基态原子中电子占据了三种能量不同的原子轨道，且这三种轨道中的电子数相同；M位于第2周期，其原子核外成对电子数是未成对电子数的3倍；Q与Y同族；R是第4周期中未成对电子最多的元素。回答下列问题： （1）Y为________（填元素符号）。 （2）基态Q原子电子排布式为________。 （3）基态Z原子的电子排布图为________。 （4）M原子中共有________种不同运动状态的电子。 （5）X原子能量最高能级的电子云形状为________。 （6）R原子的原子结构示意图为________，价电子排布式为________。 （7）基态铁原子中未成对电子数为________，基态铁离子的稳定性________基态亚铁离子（填“大于”“小于”）。 （8）下列现象和应用与电子跃迁无关的是________。 A．激光 B．焰色反应 C． 原子光谱 D．燃烧放热 E. 石墨导电 【答案】（1）C （2）（或） （3） （4）8 （5）球形 （6） （7）4 大于 （8）DE 【分析】由原子半径最小可确定X为元素，Y的基态原子中电子占据、、三种能量不同的轨道，且各有2个电子，故Y为元素；M位于第2周期，成对电子数是未成对电子数的3倍，氧原子的电子排布为，有6个成对电子和2个未成对电子，故M为元素；Z的原子序数介于碳与氧之间，故Z为元素；第4周期中基态铬原子的价电子排布为，有6个未成对电子，故R为元素；Q与碳同族，且原子序数介于氧与铬之间，故Q为元素。 【解析】（1）Y的基态原子电子排布为，三种能量不同的轨道中均有2个电子，原子序数为6，元素符号为； （2）Q为硅，其原子序数为14，基态原子电子排布式为，也可写为； （3）Z为氮，其基态原子电子排布为，根据洪特规则，三个电子分别占据三个轨道且自旋平行，电子排布图为； （4）M为氧，原子核外有8个电子，每个电子的运动状态均不同，故有8种不同运动状态的电子； （5）X为氢，基态原子的电子占据能级，该能级的电子云呈球形； （6）R为铬，核电荷数为24，核外各电子层的电子数依次为2、8、13、1，原子结构示意图为，价电子排布式为； （7）基态铁原子的电子排布为，能级有4个未成对电子，与的电子排布分别为和，前者的能级处于半充满状态，稳定性较大； （8）A．激光的产生涉及受激辐射，电子由高能级跃迁至低能级并发出光，与电子跃迁有关，A有关；B．焰色反应中，电子受热跃迁至较高能级，再跃迁至较低能级时发出特征颜色的光，与电子跃迁有关，B有关；C．原子光谱由电子在不同能级间跃迁时吸收或发射特定频率的光形成，与电子跃迁有关，C有关；D．燃烧放热源于反应物与生成物的化学能差异，不属于原子能级间电子跃迁的应用，D无关；E．石墨导电依靠自由电子定向移动，与电子在原子能级间的跃迁无关，E无关；故选DE。 【强化训练】 1.（25-26高二上·湖南衡阳·阶段检测）下列关于原子结构的说法错误的是 A．基态S原子核外有9种不同空间运动状态的电子 B．基态C原子的电子排布式写作，违反了洪特规则 C．原子核外电子排布由变为时产生发射光谱 D．基态原子的能级只有1个电子且位于d区的元素只有1种 【答案】C 【解析】A．基态S原子核外电子排布为，电子的空间运动状态数等于原子轨道总数，共1+1+3+1+3=9种，A正确；B．洪特规则规定，简并轨道上排布电子时优先分占不同轨道且自旋平行，基态C原子2p能级的2个电子应分占2个p轨道，题给排布将2个电子都填充在轨道，违反洪特规则，B正确；C．Mg原子的3s能级能量低于3p能级，电子从3s跃迁到3p需要吸收能量，产生吸收光谱而非发射光谱，C错误；D．基态原子4s能级只有1个电子的元素有K（s区）、Cr（d区）、Cu（ds区），属于d区的只有Cr这1种元素，D正确；故选C。 2.（25-26高二下·广西河池·期末）短周期主族元素X、Y、Z、W、E，原子序数依次增大。已知：X原子的核外电子只有一种运动状态；W、Y、Z位于同一周期，Z元素原子中p轨道所含电子数与s轨道相等；E与W同主族。由X、W、Y三种元素组成的分子YX3W的空间结构为四面体形。下列说法正确的是 A．第一电离能：W＞Y＞Z B．键角：YX4＜ C．YX3W的沸点高于X2Z D．基态E原子核外电子有17种不同的空间运动状态 【答案】B 【分析】首先推断元素：X核外只有1种运动状态的电子，故X为；短周期主族元素原子序数依次增大，同周期，的p轨道电子数等于s轨道总电子数，电子排布为，故为；为四面体形分子，由组成，可推知为、为（为四面体形分子）；与同主族且为短周期元素，故为。据此分析各选项； 【解析】A．同周期第一电离能从左到右呈增大趋势，故第一电离能，即，A错误；B．为，杂化，键角为；为，杂化，平面三角形，键角约为，故键角，B正确；C．为，常温下为气态，为，常温下为液态且存在氢键，沸点远高于，C错误；D．电子的空间运动状态数等于原子轨道数，基态Cl的电子排布为，共9个原子轨道，即9种空间运动状态，17是电子的总运动状态数，D错误；故选B。 3.（25-26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．原子的电子排布式为，违反了洪特规则 C．基态Br的简化电子排布式为 D．基态、、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 ，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，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，简化电子排布式为 ，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：，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：，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：，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。 4.（25-26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、、和等组成的合金，下列有关说法错误的是 A．基态原子核外有12种运动状态不同的电子 B．基态原子的核外电子排布式为 C．基态原子核外有11种能量不同的电子 D．基态原子和基态原子的价电子数相等 【答案】A 【解析】A．基态原子核外有 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 原子的核外电子排布式为 ，可简写为 ， B 正确；C．基态原子的电子排布为 ，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． 基态原子价电子排布为，价电子数为 4；基 态原子价电子排布为 ，价电子数为 4，两者相等，D 正确；故选A。 5.（25-26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： C．基态的轨道表达式为： 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，最后一个电子填充在轨道上，因此其最高能级是，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，价层电子排布式为，B正确；C．铁（Fe）是26号元素，其基态原子的电子排布式为，电子排布式为，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，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种空间运动状态，D错误；故选B。 6.（25-26高二上·山东日照·期末）下列说法错误的是 A．基态C原子的价电子轨道表示式为 B．基态N原子轨道上的电子空间运动状态相同 C．稀有气体处于元素周期表的p区 D．基态H原子的电子云轮廓图是球形 【答案】C 【解析】A．基态C原子的核外电子排布为，价电子为最外层的，根据洪特规则，2p轨道的2个电子分占不同轨道、自旋平行，轨道表示式：，A正确；B．洪特规则指出，在等价轨道上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋平行，轨道表示式为：，基态N原子轨道上的电子空间运动状态相同，B正确；C．稀有气体核外电子排布为，属于s区，C错误；D．s轨道的电子云轮廓图为球形，D正确；故选C。 7.（25-26高二上·福建莆田·期末）下列选项中，X、Y肯定属于同族元素且性质相似的是 A．原子核外电子排布式：X为1s22s2，Y为1s2 B．最外层都只有一个电子的X、Y原子 C．X原子基态时2p轨道上有一对成对电子，Y原子基态时3p轨道上也有一对成对电子 D．X原子基态时2p轨道上有1个未成对电子，Y原子基态时3p轨道上也有1个未成对电子 【答案】C 【解析】A．X的核外电子排布式为，X是Be（第族）；Y的排布式为，Y是He（0族），二者不同族，A不符合题意；B．最外层只有1个电子的原子不一定同族，如第族的Na和族的Cu，最外层都是1个电子，但不同族、性质差异大，B不符合题意；C．X的2p轨道有一对成对电子，根据洪特规则，电子排布为，X是O（第族）；Y的3p轨道有一对成对电子，价电子排布为，Y是S（第族），二者属于同主族元素，性质相似，C符合题意；D．2p轨道有1个未成对电子，对应X可能是（B，第族）或（F，第族）；3p轨道有1个未成对电子，对应Y可能是（Al，第族）或（Cl，第族），二者不一定同族，D不符合题意；故选C。 8.（25-26高二上·河北唐山·期末）已知①、②、③三种元素在周期表中的位置如图。则下列有关比较中正确的是 A．未成对电子数：①>③>② B．第一电离能：①>③>② C．电负性：①>②>③ D．原子半径：②>③>① 【答案】D 【分析】由图示位置关系，可将①、②、③分别看作P、As、Se元素，据此分析； 【解析】A．①P：价电子排布，未成对电子数为3；③Se：价电子排布，未成对电子数为2；②As：价电子排布，未成对电子数为3； 顺序为，A错误；B．第一电离能规律：同族从上到下减小，同周期中ⅤA族因p轨道半满稳定，第一电离能大于相邻ⅥA族。 数值顺序：，即①>②>③，B错误；C．电负性规律：同周期从左到右增大，同族从上到下减小，电负性顺序：，电负性：③>①>②，C错误；D．②与①同主族，电子层数多，半径大，故r(②)>r(①)；②与③同周期，核电荷数小，半径大，故r(②)>r(③)；③比①多一个电子层，半径大，故r(③)>r(①)。综上，原子半径：②>③>①，D正确；故选D。 9.（25-26高二上·河南郑州·期末）下列有关化学用语和说法正确的是 A．基态氟原子核外电子的空间运动状态有9种 B．基态钠原子电子占据的最高能级的电子云轮廓图： C．基态氧原子的价电子轨道表示式： D．基态氯原子的价层电子排布式为1s22s22p63s23p5 【答案】C 【解析】A．基态氟原子核外有9个电子，其排布式为1s22s22p5，共占据5个原子轨道，故核外电子空间运动状态有5种，A错误；B．基态钠原子电子占据的最高能级为3s，其电子云轮廓图为，B错误；C．基态氧原子的价电子轨道表示式为 　，C正确；D．基态氯原子最外层有7个电子，所以价层电子排布式为3s23p5，D错误；故选C。 10.（25-26高二下·安徽亳州·期中）铁是人体必需的微量元素之一，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用。回答下列问题： （1）①铁元素在周期表中的位置属于_____区元素。 ②基态Fe原子的价电子轨道表示式为_________，成为阳离子时首先失去的是_____轨道的电子。 （2）LiFePO4常用作锂离子电池的正极材料。基态磷原子核外共有_____种不同运动状态的电子，其中占据的最高能层符号为_____。 （3）富马酸亚铁(FeC4H2O4)是一种补铁剂。 ①富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为(写元素符号)_____。 ②试从稳定性角度分析Fe2+易被氧化成Fe3+的原因是_____________________。 ③Fe2+与Fe3+离子中未成对电子数之比为_____。 【答案】（1）d （2）15 M （3）的半满状态更稳定 【解析】（1）① 铁是26号元素，基态原子的电子排布式为，最后填入的电子在能级，因此在元素周期表中属于d区元素； ② 基态Fe原子的价电子排布式为，根据洪特规则和泡利不相容原理，其价电子轨道表示式为，当铁原子失去电子成为阳离子时，首先失去的是最外层能层最高的轨道电子； （2）磷是15号元素，核外共有15个电子。根据泡利不相容原理，同一个原子中没有两个电子的运动状态是完全相同的，因此共有15种不同运动状态的电子。其基态电子排布式为，电子占据的最高能层为第三层，对应的能层符号为M； （3）① 富马酸亚铁中含有四种元素。金属元素的电负性通常小于非金属元素，故的电负性最小；在非金属元素中，的非金属性最强，电负性最大，且的电负性大于，因此，各元素的电负性由大到小的顺序为 ； ② 的价电子排布式为，的价电子排布式为，由于的轨道处于半充满状态（），这种对称结构能量较低，更加稳定，因此容易失去一个电子被氧化成； ③ 的价电子排布式为，根据洪特规则，其轨道上有4个未成对电子；的价电子排布式为，其轨道上有5个未成对电子。因此，与离子中未成对电子数之比为。 / 学科网（北京）股份有限公司 $