1.1 原子结构（举一反三题型专练，浙江专用）化学人教版选择性必修2

函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 第一节 原子结构 题型01能层与能级 典例精析 【典例01】D 三举一反三 【变式1-1】D 【变式12】D 【变式13】B 题型02基态与激发态原子光谱 典例精析 【典例02】B 三举-反三 【变式21】C 【变式22】B 【变式2-3】D 题型03构造原理与电子排布式 典例精析 【典例03】D 举一反三 【变式31】C 【变式32】B 1/3 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 【变式33】(1) 3d 4s (2)哑铃（或纺锤） 3)A 2 题型04电子云与原子轨道 典例精析 【典例04)C 举一反三 【变式41】C 【变式42】D 【变式43】D 题型05能量最低原理、泡利原理、洪特规则 典例精析 【典例05】C 举一反三 【变式51】c 【变式52】C 2s 2p 【变式53】(1) (2)CL、K (3)Fe 3d4s2 (4)[Ar]3d14s 2/3 学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 2s 2p (5)22p ↑创 ↑↑↑ 3/3 第一节 原子结构 (题型突破·举一反三) 题型01 能层与能级 题型02 基态与激发态 原子光谱 题型03 构造原理与电子排布式 题型04 电子云与原子轨道 题型05 能量最低原理、泡利原理、洪特规则  ▌题型01 能层与能级 1．能层 ①定义：核外电子按________不同分成能层。 ②电子的能层由内向外排序，其序号、符号以及所能容纳的最多电子数及能层的能量与能层离原子核距离的关系： 能层 一 二 三 四 五 六 七 符号 K L M N O P Q 最多电子数 2 8 18 32 50 72 98 离核远近 ________ ________ 能量高低 ________ ________ 即能层越高，电子的能量越_____，离原子核越_____。 2．能级 ①定义：同一能层的电子，还被分成不同能级。 ②能级的符号和所能容纳的最多电子数如下表： 能层 1 2 3 4 5 能层符号 ___ _____ _____ _____ _____ 能级 ___ ___ __ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ …… 最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 2 8 18 32 ……2n2 3．能层与能级的有关规律 (1)能级的个数=所在能层的能层序数。 (2)能级的字母代号总是以s、p、d、f排序，字母前的数字是它们所处的能层序数，它们可容纳的最多电子数依次为自然数中的奇数序列1，3，5，7…的2倍。即s级最多容纳2个电子，p级最多容纳6个电子，d级最多容纳10个电子，f级最多容纳14个电子。 (3)英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数________。例如，1s、2s、3s、4s…能级最多都只能容纳2个电子。 (4)每一能层最多容纳电子数为_________(n为能层序数)。 (5)f能级的最小能层为4，d能级的最小能层为3。 (6)能级能量大小的比较：先看能层，一般情况下，能层序数越大，能量越_____；再看同一能层各能级的能量顺序为：E(ns)< E(np)<E(nd)< E(nf) ……。 (7)不同能层中同一能级，能层序数越大，能量越_____。例如：E(1s)< E(2s)<E(3s)。 (8)不同原子同一能层，同一能级的能量大小不同。例如：Ar的1s能级的能量≠S的1s能级的能量。 【典例01】(原创)下列关于能级与能层说法正确的是( ) A．每个能层都有s能级和p能级且每能层最多可容纳的电子数为n2 C．电子由2p能级跃迁到2s能级需要吸收能量 D．d能级能量一定大于s能级能量 B．s、p、d、f等能级所含有轨道数分别为1、3、5、7，每个轨道可以容纳两个电子 【变式1-1】(22-23·浙江丽水高二期末)下列能层或能级符号不正确的是 A．M B．4s C．3p D．2d 【变式1-2】(24-25·浙江宁波高二期末)下列说法正确的是( ) A．p能级能量一定比s能级的能量高 B．基态S原子有16种空间运动状态不同的电子 C．第n能层有n2个能级 D．电子云示意图中，小黑点疏密代表了电子在核外出现的概率密度大小 【变式1-3】(21-22·浙江绍兴高二下阶段检测)气态中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是( ) A．1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s23p1 B．1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2 C．1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p3 D．1s22s22p63s23p64s24p2→1s22s22p63s23p64s24p1 ▌题型02 基态与激发态 原子光谱 1．基态原子与激发态原子 (1)基态原子：处于最_______能量状态的原子。 (2)激发态原子：基态原子_______能量，电子会_______到较高能级，变为激发态原子。 2．原子光谱 (1)不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称______________。 (2)光谱的成因及分类 ①电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将_______能量；反之，将_______能量。光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。 ②电子的跃迁是_______变化(未发生电子转移)，而原子得失电子时发生的是_______变化。 ③一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。 (3)光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素。 【典例02】(24-25·浙江嘉兴八校联盟高二下期中)下列电子排布式中，原子处于激发态的是( ) A．1s22s22p5 B．1s22s22p33s1 C．1s22s22p63s23p64s1 D．1s22s22p63s23p63d34s2 【变式2-1】(24-25·浙江绍兴高二期中)下列原子的核外电子排布式中，可能是激发态原子的是( ) A． 1s22s22p5 B．1s22s22p63s23p1 C．1s22s22p63s23p63d44s1 D．1s22s22p63s23p63d104s2 【变式2-2】(24-25·宁波北仑中学高二月考)有关氢原子说法正确的是( ) A．玻尔的原子结构模型，无法解释氢原子光谱为线状光谱 B．霓虹灯呈现出五颜六色，与氢原子发射光谱的机理基本相同 C．氢原子含一个电子，所以氢原子发射光谱中只有一根亮线 D．氢原子含一个电子，所以氢原子电子云图中不可能出现无数个点 【变式2-3】(21-22·浙江湖州三贤联盟高二下期中)当镁原子由基态1s22s22p63s2 →激发态1s22s22p63p2时，以下认识正确的是( ) A．镁原子由基态转化成激发态，这一过程为化学变化 B．镁原子由基态转化成激发态，这一过程中释放能量 C．激发态p能级上的两个电子处于同一轨道，且自旋方向相同 D．基态镁原子转化为激发态镁原子后若不提供能量，电子跃迁回基态，形成发射光谱 ▌题型03 构造原理与电子排布式 1．构造原理 (1)内容：以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。 (2)构造原理示意图：图中用小圆圈表示一个_______，每一行对应一个_______，箭头引导的曲线显示递增电子填入能级的顺序。 注：电子填充的常见一般规律：___→___→___→___→___→___→___→___→5s→4d→5p→6s (3)能级交错：构造原理告诉我们，随核电荷数递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。这种现象被称为______________。 【易错警示】 ①构造原理呈现的能级交错源于光谱学事实，是经验的，而不是任何理论推导的结果。构造原理是一个思维模型，是个假想过程。 ②能级交错现象是电子随核电荷数递增而出现的填入电子顺序的交错，并不意味着先填的能级能量一定比后填的能级能量低 2．电子排布式 (1)定义：电子排布式是用核外电子分布的能级及各能级上的_______数来表示电子排布的式子。 (2)表示方法： (3)书写方法——“三步法”(构造原理是书写基态原子电子排布式的主要依据) 第一步：按照构造原理写出电子填入能级的顺序，1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s 第二步：根据各能级容纳的电子数填充电子。 第三步：去掉空能级，并按照能层顺序排列即可得到电子排布式。 注：在书写电子排布式时，一般情况下，能层低的能级要写在左边，而不是按构造原理的顺序写。 (4)在得出构造原理之前，由原子光谱得知有些过渡金属元素基态原子电子排布不符合构造原理，如Cr和Cu的最后两个能级的电子排布分别为3d54s1和3d104s1。由此可见，构造原理是被理想化了的。 (5)简化电子排布式 ①定义：将原子中已经达到______________元素原子结构的部分，用相应的______________元素符号外加_______表示的式子称为简化电子排布式。 ②表示方法：如氮、钠、钙的简化电子排布式分别为[He]2s22p3、[Ne]3s1 、[Ar]4s2。 (6)价层电子排布式 ①价电子层的定义：为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层(简称价层)。 ②价电子的位置：对于主族元素和零族元素来说，价电子就是_______电子。表示方法：nsx或nsxnpy 对于副族和第VIII族元素来说，价电子除最外层电子外，还可能包括_______电子。 表示方法：(n-1)dxnsy 或 ndx (钯4d10) 或 (n-2)fx(n-1)dynsz 或(n-2)fxnsy ③举例：元素周期表中给出了元素的价层电子排布式。如Cl的价层电子排布式为3s23p5，Cr的价层电子排布式为3d54s1。 【易错警示】 (1)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，失电子时，先失4s轨道上的电子，如Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。 (2)注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、原子外围电子或价电子排布式的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；外围电子或价电子排布式：3d104s1。 【典例03】(23-24·浙江杭州精诚联盟高二联考)下列叙述不正确的是( ) A．氦的原意是“太阳元素”，洪特规则同时也适用于基态离子 B．24号基态铬原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1 C．不存在2d、3f、1p能级 D．基态氮原子的轨道表示式是 【变式3-1】(23-24·浙江宁波地区高二期中)下列说法或有关化学用语的表达正确的是( ) A．能级能量大小关系：4f＞5d B．基态铜原子(29Cu)的价层电子排布式：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： 【变式3-2】(22-23·浙江宁波三锋教研联盟高二下期中)某基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4，下列说法不正确的是( ) A．该元素原子有4个能层，8个能级 B．该元素原子核外电子有34种空间运动状态 C．该元素位于元素周期表第四周期，第VIA族 D．该元素原子有2个自旋平行的未成对电子 【变式3-3】(23-24·浙江绍兴高二期中)近年来，我国航空航天事业成果显著，航空航天材料技术快速发展。 (1)“天宫二号”航天器使用了钛合金，质量轻，强度位于金属之首。基态钛原子的价层电子排布图为___________。 (2)“北斗三号”导航卫星使用的太阳能电池材料砷化镓是优良的化合物半导体，基态镓原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为____________形。 (3)“C919”飞机机身使用复合材料——碳纤维和环氧树脂。 ①下列电子排布图能表示碳原子的能量最低状态的是___________ (填字母)。 A．    B．    C．    D． ②氧原子的基态原子核外有___________个未成对电子。 ▌题型04 电子云与原子轨道 1．电子云：处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的______________的形象化描述。 2．原子轨道 (1)概念：量子力学把电子在原子核外的一个______________称为一个____________。 (2)形状 ①s电子的原子轨道呈_______，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 ②p电子的原子轨道呈_______形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 (3)各能级所含有原子轨道数目 能级符号 ns np nd nf 轨道数目 _______ _______ _______ _______ 【易错警示】 硫原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p4 a．运动状态等于电子数 S 原子核外有16个电子，则有___种不同运动状态的电子 b．空间运动状态等于轨道数 S 原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，其轨道数为1+1+3+1+3=9，则有___种不同的空间运动状态 c．伸展方向看轨道类型 S 原子的s轨道为球形，只有1种伸展方向，p轨道有3种伸展方向，则共有___种不同的伸展方向 d．不同能量的电子看轨道数 S 原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，有___种不同能量的电子 e．运动范围看电子层 S 原子的核外有3个电子层，有___种不同的运动范围 【典例04】(23-24·浙江浙东北联盟高二下期中)下列有关原子轨道的说法不正确的是( ) A．2s原子轨道的形状为球形 B．能量大小：1s＜2s＜3s＜4s C．2px、2py、2pz轨道的能量不相同 D．p能级有3个原子轨道，相互垂直，分别以px、py、pz表示 【变式4-1】(24-25·浙江绍兴高二期中)下列说法不正确的是( ) A．电子云中点越密的地方表示电子在该区域出现的概率越大 B．同一能层不同能级中的电子其能量一定不相等 C．H原子和He原子都只有K能层而无L、M、N能层 D．基态P原子中的未成对电子的电子云伸展方向不同 【变式4-2】(22-23·浙江绍兴高二期末)下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是( ) A．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云 B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动 C．基态原子电子能量的高低顺序为： D．与电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径也随能层的增大而增大 【变式4-3】(25-26·浙江省金华艾青中学高二期中)如图甲是氢原子的1s电子云图(即概率密度分布图)，图乙、丙分别表示s、p能级的电子云轮廓图。下列有关说法正确的是( ) A．电子云图(即概率密度分布图)就是原子轨道图 B．3p2表示3p能级中有两个原子轨道 C．由图乙可知，s能级的电子云轮廓图呈圆形，有无数条对称轴 D．由图丙可知，p能级的原子轨道图呈哑铃形，且有3个伸展方向 ▌题型05 能量最低原理、泡利原理、洪特规则 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_______、_______、______________和______________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 每个原子轨道里最多只能容纳___个电子，且自旋状态_______。如2s轨道上的电子排布为，不能表示为。 3．电子排布的轨道表示式 (1)含义：将原子轨道用方框表示，在方框内用一个箭头表示一个电子，用“↑↓”表示自旋状态相反的电子，得到轨道表示式。如：P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：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是___________占据一个轨道，且自旋状态相同。如2p3的电子排布为，不能表示为或。 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：当同一能级上的电子排布为_______(p6、d10、f14)、_______(p3、d5、f7)和_______状态(p0、d0、f0)时，具有较_____的能量和较______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_____________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_______原理、_______规则和____________原理。 【归纳总结】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 Al　S2－ 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繁琐，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 【典例05】(25-26·浙江嘉兴八校联盟高二下期中联考)下列关于原子核外电子排布的说法，不正确的是( ) A．泡利原理要求每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子 B．基态铜原子的核外电子排布式为 [Ar]3d104s1，这是洪特规则特例的体现 C．钠原子的价电子轨道表示式为，符合泡利原理 D．某基态原子的电子排布式1s22s22p63s23p64s1，违反了能量最低原理 【变式5-1】(22-23·浙江丽水高二期末)下列说法正确的是( ) A．基态Cr原子的价层电子排布式：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 【变式5-2】(23-24·浙江浙东北联盟高二期中联考)下列说法正确的是( ) A．基态6C的电子排布式为 1s22s22px2，违反了泡利不相容原理 B．基态价电子排布式为5s25p2的元素位于第5周期第ⅡA族 C．ns电子的能量一定高于(n-1)p电子的能量 D．基态23V的电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，违反了洪特规则 【变式5-3】(25-26·浙江金华高二期中)A、B、C、D、E、F代表前四周期的六种元素，请填空。 (1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有两个电子，A元素原子的轨道表示式____________。 (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的相同，B和C的元素符号分别为_____________。 (3)D元素的正三价离子的3d轨道为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的价层电子排布式为________________。 (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，其基态原子的简化电子排布式为__________________。 (5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnp2n+2，则n＝________；原子中能量最高的是________电子，价层电子轨道表示式为________________________。 1 / 1 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 $ 第一节 原子结构 (题型突破·举一反三) 题型01 能层与能级 题型02 基态与激发态 原子光谱 题型03 构造原理与电子排布式 题型04 电子云与原子轨道 题型05 能量最低原理、泡利原理、洪特规则  ▌题型01 能层与能级 1．能层 ①定义：核外电子按能量不同分成能层。 ②电子的能层由内向外排序，其序号、符号以及所能容纳的最多电子数及能层的能量与能层离原子核距离的关系： 能层 一 二 三 四 五 六 七 符号 K L M N O P Q 最多电子数 2 8 18 32 50 72 98 离核远近 近 远 能量高低 低 高 即能层越高，电子的能量越高，离原子核越远。 2．能级 ①定义：同一能层的电子，还被分成不同能级。 ②能级的符号和所能容纳的最多电子数如下表： 能层 1 2 3 4 5 能层符号 K L M N O 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p …… 最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 2 8 18 32 ……2n2 3．能层与能级的有关规律 (1)能级的个数=所在能层的能层序数。 (2)能级的字母代号总是以s、p、d、f排序，字母前的数字是它们所处的能层序数，它们可容纳的最多电子数依次为自然数中的奇数序列1，3，5，7…的2倍。即s级最多容纳2个电子，p级最多容纳6个电子，d级最多容纳10个电子，f级最多容纳14个电子。 (3)英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数相同。例如，1s、2s、3s、4s…能级最多都只能容纳2个电子。 (4)每一能层最多容纳电子数为2n2(n为能层序数)。 (5)f能级的最小能层为4，d能级的最小能层为3。 (6)能级能量大小的比较：先看能层，一般情况下，能层序数越大，能量越高；再看同一能层各能级的能量顺序为：E(ns)< E(np)<E(nd)< E(nf) ……。 (7)不同能层中同一能级，能层序数越大，能量越高。例如：E(1s)< E(2s)<E(3s)。 (8)不同原子同一能层，同一能级的能量大小不同。例如：Ar的1s能级的能量≠S的1s能级的能量。 【典例01】(原创)下列关于能级与能层说法正确的是( ) A．每个能层都有s能级和p能级且每能层最多可容纳的电子数为n2 C．电子由2p能级跃迁到2s能级需要吸收能量 D．d能级能量一定大于s能级能量 B．s、p、d、f等能级所含有轨道数分别为1、3、5、7，每个轨道可以容纳两个电子 【答案】D 【解析】A项，第一能层只有s能级，没有p能级，原子核外每能层最多可容纳的电子数为2n2，A错误；B项，2p能级的能量高于2s，电子由2p能级跃迁到2s能级释放能量，B错误；C项，d能级能量不一定大于s能级能量，3d能级的能量低于5s能级，C错误；D项，原子轨道是原子电子运动的基本结构，它可以表示原子电子状态的变化和电子分布，s、p、d、f等能级所含有轨道数分别为1、3、5、7，由泡利原理可知每个轨道可以容纳两个电子，D正确；故选D。 【变式1-1】(22-23·浙江丽水高二期末)下列能层或能级符号不正确的是 A．M B．4s C．3p D．2d 【答案】D 【解析】A项，第三能层用M表示，A不符合；B项，第四能层有s、p、d、f能级，B不符合；C项，第三能层有s、p、d能级，C不符合；D项，第二能层没有d能级，D 符合；故选D。 【变式1-2】(24-25·浙江宁波高二期末)下列说法正确的是( ) A．p能级能量一定比s能级的能量高 B．基态S原子有16种空间运动状态不同的电子 C．第n能层有n2个能级 D．电子云示意图中，小黑点疏密代表了电子在核外出现的概率密度大小 【答案】D 【解析】A项，同一能层的p能级能量高于s能级，但若能层不同，例如3s能级能量高于2p能级，因此p能级能量不一定比s能级高，A错误；B项，电子的空间运动状态对应原子轨道数，基态S原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p4，共9个原子轨道，故有9种空间运动状态不同的电子，16是电子的总运动状态(包含自旋)，B错误；C项，第n能层有n个能级(如n=2时只有2s、2p共2个能级)，n2是第n能层的原子轨道总数，C错误；D项，电子云示意图中，小黑点疏密代表了电子在核外出现的概率密度大小，D正确；故选D。 【变式1-3】(21-22·浙江绍兴高二下阶段检测)气态中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是( ) A．1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s23p1 B．1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2 C．1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p3 D．1s22s22p63s23p64s24p2→1s22s22p63s23p64s24p1 【答案】B 【解析】能级轨道上的电子处于半充满、全充满、全空状态时，原子较稳定，不易失去电子，p能级最多容纳6个电子，s能级最多容纳2个电子。 选项B中3p3为半充满状态稳定结构，不易失去电子，当其失去一个电子时，吸收的能量做最多。故选B。 ▌题型02 基态与激发态 原子光谱 1．基态原子与激发态原子 (1)基态原子：处于最低能量状态的原子。 (2)激发态原子：基态原子吸收能量，电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子。 2．原子光谱 (1)不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。 (2)光谱的成因及分类 ①电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量；反之，将吸收能量。光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。 ②电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移)，而原子得失电子时发生的是化学变化。 ③一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。 (3)光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素。 【典例02】(24-25·浙江嘉兴八校联盟高二下期中)下列电子排布式中，原子处于激发态的是( ) A．1s22s22p5 B．1s22s22p33s1 C．1s22s22p63s23p64s1 D．1s22s22p63s23p63d34s2 【答案】B 【解析】基态电子排布式按照构造原理排布，若原子中的低能级的电子跃迁到高能级，即成为激发态原子。A项，1s22s22p5这是氟原子(原子序数9)的基态排布。电子总数9，符合能量最低原理(1s、2s、2p依次填充)，故为基态，A不符合题意；B项，1s22s22p33s1电子总数8，对应氧原子。氧的基态应为1s22s22p4(2p轨道优先填满)。但此排布中，2p轨道仅3个电子，却有1个电子填充在更高能级的3s轨道(2p能量低于3s)，违反能量最低原理，故为激发态，B符合题意；C项，1s22s22p63s23p64s1电子总数19，对应钾原子，钾的基态为[Ar]4s2(4s能量低于3d，且无3d电子)，符合正常排布，故为基态，C不符合题意；D项，1s22s22p63s23p63d34s2电子总数23，对应钒原子。钒的基态为[Ar]3d64s2(先填4s后填3d，且4s填满)，符合过渡金属基态排布规则，故为基态，D不符合题意；故选B。 【变式2-1】(24-25·浙江绍兴高二期中)下列原子的核外电子排布式中，可能是激发态原子的是( ) A． 1s22s22p5 B．1s22s22p63s23p1 C．1s22s22p63s23p63d44s1 D．1s22s22p63s23p63d104s2 【答案】C 【解析】要判断是否为激发态原子，需结合基态原子核外电子排布的能量最低原理：电子优先填充能量较低的轨道，填充顺序为1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d，基态原子核外电子排布满足能量最低原理、泡利原理、洪特规则及洪特规则特例，不符合排布规则的为激发态。A项，该排布为9号元素F的基态电子排布，符合能量最低原理，A不符合题意；B项，该排布为13号元素Al的基态电子排布，3s轨道填满后填充3p轨道，符合能量最低原理，B不符合题意；C项，该排布为23号元素V的电子排布，原子总能量高于基态，属于激发态原子，C符合题意；D项，该排布为30号元素Zn的基态电子排布，3d轨道全满、4s轨道全满，符合洪特规则特例和能量最低原理，D不符合题意。故选C。 【变式2-2】(24-25·宁波北仑中学高二月考)有关氢原子说法正确的是( ) A．玻尔的原子结构模型，无法解释氢原子光谱为线状光谱 B．霓虹灯呈现出五颜六色，与氢原子发射光谱的机理基本相同 C．氢原子含一个电子，所以氢原子发射光谱中只有一根亮线 D．氢原子含一个电子，所以氢原子电子云图中不可能出现无数个点 【答案】B 【解析】A项，由玻尔理论知，原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然在做加速运动，但并不向外辐射能量；不同的轨道能量不同，电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，它辐射或吸收能量；电子处在能量最低的轨道上时，称为基态，能量高于基态的状态，称为激发态；波尔理论是针对原子的稳定存在和氢原子光谱的事实提出，只引入一个量子数就成功的解释氢原子光谱为线状光谱，A错误；B项，霓虹灯能够发出五颜六色的光，其发光机理与氢原子光谱形成机理基本相同，都是电子在不同的、能量量子化的状态之间跃迁所导致的，B正确；C项，氢原子核外只有一个电子，但是它的激发态有多种，当电子跃迁回较低状态时释放能量，发出多条不同波长的光，所以它产生的原子光谱中不只有一根或明或暗的线，C错误；D项，氢原子电子云图中小黑点的疏密表示电子在核外空间出现概率的大小，小黑点越密，表示电子出现的机会越多，反之，出现的机会越少，D错误；故选B。 【变式2-3】(21-22·浙江湖州三贤联盟高二下期中)当镁原子由基态1s22s22p63s2 →激发态1s22s22p63p2时，以下认识正确的是( ) A．镁原子由基态转化成激发态，这一过程为化学变化 B．镁原子由基态转化成激发态，这一过程中释放能量 C．激发态p能级上的两个电子处于同一轨道，且自旋方向相同 D．基态镁原子转化为激发态镁原子后若不提供能量，电子跃迁回基态，形成发射光谱 【答案】D 【解析】A项，镁原子由基态转化成激发态，这一过程吸收能量，但这一过程中没有新物质产生，因此发生的是物理变化，而不是化学变化，A错误；B项，镁原子由基态转化成激发态，这一过程中会吸收能量，B错误；C项，3p轨道有3个能量等同的轨道，原子核外电子总是尽可能成单排列，而且自旋方向相同，这种排布使原子能量最低，处于稳定状态。则Mg原子激发态p能级上的两个电子处于两个不同的轨道上，且自旋方向相同，C错误；D项，基态镁原子转化为激发态镁原子后若不提供能量，电子就会由激发态跃迁到基态，多余的能量以不同形式的光释放出来，因此得到的光谱为原子的发射光谱，D正确；故选D。 ▌题型03 构造原理与电子排布式 1．构造原理 (1)内容：以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。 (2)构造原理示意图：图中用小圆圈表示一个能级，每一行对应一个能层，箭头引导的曲线显示递增电子填入能级的顺序。 注：电子填充的常见一般规律： 1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s (3)能级交错：构造原理告诉我们，随核电荷数递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。这种现象被称为能级交错。 【易错警示】 ①构造原理呈现的能级交错源于光谱学事实，是经验的，而不是任何理论推导的结果。构造原理是一个思维模型，是个假想过程。 ②能级交错现象是电子随核电荷数递增而出现的填入电子顺序的交错，并不意味着先填的能级能量一定比后填的能级能量低 2．电子排布式 (1)定义：电子排布式是用核外电子分布的能级及各能级上的电子数来表示电子排布的式子。 (2)表示方法： (3)书写方法——“三步法”(构造原理是书写基态原子电子排布式的主要依据) 第一步：按照构造原理写出电子填入能级的顺序，1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s 第二步：根据各能级容纳的电子数填充电子。 第三步：去掉空能级，并按照能层顺序排列即可得到电子排布式。 注：在书写电子排布式时，一般情况下，能层低的能级要写在左边，而不是按构造原理的顺序写。 (4)在得出构造原理之前，由原子光谱得知有些过渡金属元素基态原子电子排布不符合构造原理，如Cr和Cu的最后两个能级的电子排布分别为3d54s1和3d104s1。由此可见，构造原理是被理想化了的。 (5)简化电子排布式 ①定义：将原子中已经达到稀有气体元素原子结构的部分，用相应的稀有气体元素符号外加方括号表示的式子称为简化电子排布式。 ②表示方法：如氮、钠、钙的简化电子排布式分别为[He]2s22p3、[Ne]3s1 、[Ar]4s2。 (6)价层电子排布式 ①价电子层的定义：为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层(简称价层)。 ②价电子的位置：对于主族元素和零族元素来说，价电子就是最外层电子。表示方法：nsx或nsxnpy 对于副族和第VIII族元素来说，价电子除最外层电子外，还可能包括次外层电子。 表示方法：(n-1)dxnsy 或 ndx (钯4d10) 或 (n-2)fx(n-1)dynsz 或(n-2)fxnsy ③举例：元素周期表中给出了元素的价层电子排布式。如Cl的价层电子排布式为3s23p5，Cr的价层电子排布式为3d54s1。 【易错警示】 (1)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，失电子时，先失4s轨道上的电子，如Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。 (2)注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、原子外围电子或价电子排布式的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；外围电子或价电子排布式：3d104s1。 【典例03】(23-24·浙江杭州精诚联盟高二联考)下列叙述不正确的是( ) A．氦的原意是“太阳元素”，洪特规则同时也适用于基态离子 B．24号基态铬原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1 C．不存在2d、3f、1p能级 D．基态氮原子的轨道表示式是 【答案】D 【解析】A项，氦的原意是“太阳元素”，洪特规则不仅适用于基态原子，同时也适用于基态离子，故A正确；B项，根据洪特规则的特例，24号基态铬原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，故B正确；C项，第3能层才会出现d能级，第4能能层才出现f能级，第2能层才出现p能级，故不存在2d、3f、1p能级，故C正确；D项，根据泡利原理和洪特规则，基态氮原子的核外电子轨道表示式为，故D错误。答案选D。 【变式3-1】(23-24·浙江宁波地区高二期中)下列说法或有关化学用语的表达正确的是( ) A．能级能量大小关系：4f＞5d B．基态铜原子(29Cu)的价层电子排布式：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： 【答案】C 【解析】A项，由构造原理可知，4f的能力低于5d，故A错误；B项，铜元素的原子序数为29，基态原子的价层电子排布式为3d104s1，故B错误；C项，钙元素的原子序数为20，基态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；D项，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，故D错误；故选C。 【变式3-2】(22-23·浙江宁波三锋教研联盟高二下期中)某基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4，下列说法不正确的是( ) A．该元素原子有4个能层，8个能级 B．该元素原子核外电子有34种空间运动状态 C．该元素位于元素周期表第四周期，第VIA族 D．该元素原子有2个自旋平行的未成对电子 【答案】B 【解析】某基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4，原子序数为34，为Se元素，为ⅥA族元素，价电子排布式为4s24p4。A项，Se元素为第四周期第ⅥA族元素，该元素原子有4个能层，8个能级，故A正确；B项，34个电子位于18个轨道，有18种空间运动状态，故B错误；C项，Se元素为第四周期第ⅥA族元素，故C正确；D项，价电子排布式为4s24p4，所以该元素原子有2个自旋平行的未成对电子，故D正确；故选B。 【变式3-3】(23-24·浙江绍兴高二期中)近年来，我国航空航天事业成果显著，航空航天材料技术快速发展。 (1)“天宫二号”航天器使用了钛合金，质量轻，强度位于金属之首。基态钛原子的价层电子排布图为___________。 (2)“北斗三号”导航卫星使用的太阳能电池材料砷化镓是优良的化合物半导体，基态镓原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为____________形。 (3)“C919”飞机机身使用复合材料——碳纤维和环氧树脂。 ①下列电子排布图能表示碳原子的能量最低状态的是___________ (填字母)。 A．    B．    C．    D． ②氧原子的基态原子核外有___________个未成对电子。 【答案】(1) (2)哑铃(或纺锤) (3)A 2 【解析】(1))基态Ti原子的价层电子排布式为：3d24s2，价层电子排布图为：； (2)基态镓原子电子占据的最高能级为4p，其电子云轮廓图为哑铃(或纺锤)形； (3)基态C原子核外电子排布式为1s22s22p2，2p有3个能量等同的轨道，原子核外电子总是尽可能成单排列，而且自旋方向相同，这种排布使原子的能量最低，基态C原子核外电子排布图中，的能量最低，故合理选项是A；基态O原子电子排布式为1s22s22p4，2p有3个轨道，其核外电子排布图为：，可见基态O原子核外未成对电子有2个。 ▌题型04 电子云与原子轨道 1．电子云：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。 2．原子轨道 (1)概念：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。 (2)形状 ①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 ②p电子的原子轨道呈哑铃形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 (3)各能级所含有原子轨道数目 能级符号 ns np nd nf 轨道数目 1 3 5 7 【易错警示】 硫原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p4 a．运动状态等于电子数 S 原子核外有16个电子，则有16种不同运动状态的电子 b．空间运动状态等于轨道数 S 原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，其轨道数为1+1+3+1+3=9，则有9种不同的空间运动状态 c．伸展方向看轨道类型 S 原子的s轨道为球形，只有1种伸展方向，p轨道有3种伸展方向，则共有4种不同的伸展方向 d．不同能量的电子看轨道数 S 原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，有5种不同能量的电子 e．运动范围看电子层 S 原子的核外有3个电子层，有3种不同的运动范围 【典例04】(23-24·浙江浙东北联盟高二下期中)下列有关原子轨道的说法不正确的是( ) A．2s原子轨道的形状为球形 B．能量大小：1s＜2s＜3s＜4s C．2px、2py、2pz轨道的能量不相同 D．p能级有3个原子轨道，相互垂直，分别以px、py、pz表示 【答案】C 【解析】A项，2s原子轨道形状为球形，A正确；B项，同一原子能层越高，s电子云半径越大，电子能量越高，因此能量大小：1s＜2s＜3s＜4s，B正确；C项，2px、2py、2pz轨道相互垂直，能量相同，C错误；D项，每个p能级都有3个原子轨道，而且它们相互垂直，分别称为px、py、pz，D正确；故选C。 【变式4-1】(24-25·浙江绍兴高二期中)下列说法不正确的是( ) A．电子云中点越密的地方表示电子在该区域出现的概率越大 B．同一能层不同能级中的电子其能量一定不相等 C．H原子和He原子都只有K能层而无L、M、N能层 D．基态P原子中的未成对电子的电子云伸展方向不同 【答案】C 【解析】A项，电子云中点的疏密代表电子在对应区域出现的概率密度大小，点越密表示电子出现概率越大，A正确；B项，同一能层中不同能级的能量满足ns＜np＜nd＜nf，能量一定不相等，B正确；C项，H和He原子核外仅K能层填充有电子，但L、M、N等更高能层是客观存在的(电子激发时可跃迁到高能层)，并非不存在，C错误；D项，基态P原子未成对电子位于3p能级，分属px、py、pz三个轨道，电子云伸展方向分别沿x、y、z轴，各不相同，D正确，不符合题意；故选C。 【变式4-2】(22-23·浙江绍兴高二期末)下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是( ) A．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云 B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动 C．基态原子电子能量的高低顺序为： D．与电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径也随能层的增大而增大 【答案】D 【解析】A项，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，A项错误；B项，s能级的原子轨道为球形，处在该轨道上的电子不仅能在球壳内运动，也可在球壳外运动，只是在球壳外运动概率较小，B项错误；C项，p能级的3个原子轨道能量相同，C项错误；D项，距离原子核越远的电子，其能量越大，所以p原子轨道电子的平均能量也会随能层的增大而增加，D项正确；故选D。 【变式4-3】(25-26·浙江省金华艾青中学高二期中)如图甲是氢原子的1s电子云图(即概率密度分布图)，图乙、丙分别表示s、p能级的电子云轮廓图。下列有关说法正确的是( ) A．电子云图(即概率密度分布图)就是原子轨道图 B．3p2表示3p能级中有两个原子轨道 C．由图乙可知，s能级的电子云轮廓图呈圆形，有无数条对称轴 D．由图丙可知，p能级的原子轨道图呈哑铃形，且有3个伸展方向 【答案】D 【解析】电子云轮廓图与电子云图不是同一个概念，而是我们常说的原子轨道图，A项错误；3p2表示3p能级中容纳了两个电子，B项错误；s能级的电子云轮廓图呈球形而不是圆形，C项错误；p能级的原子轨道图呈哑铃形，有px、py、pz三个伸展方向，并且互相垂直，D项正确。 ▌题型05 能量最低原理、泡利原理、洪特规则 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 每个原子轨道里最多只能容纳__2__个电子，且自旋状态_相反_。如2s轨道上的电子排布为，不能表示为。 3．电子排布的轨道表示式 (1)含义：将原子轨道用方框表示，在方框内用一个箭头表示一个电子，用“↑↓”表示自旋状态相反的电子，得到轨道表示式。如：P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：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同。如2p3的电子排布为，不能表示为或。 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：当同一能级上的电子排布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空状态(p0、d0、f0)时，具有较低的能量和较大的稳定性。 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。 【归纳总结】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 Al　S2－ 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繁琐，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 【典例05】(25-26·浙江嘉兴八校联盟高二下期中联考)下列关于原子核外电子排布的说法，不正确的是( ) A．泡利原理要求每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子 B．基态铜原子的核外电子排布式为 [Ar]3d104s1，这是洪特规则特例的体现 C．钠原子的价电子轨道表示式为，符合泡利原理 D．某基态原子的电子排布式1s22s22p63s23p64s1，违反了能量最低原理 【答案】C 【解析】A项，泡利原理的核心内容就是一个原子轨道最多只能容纳2个自旋状态相反的电子，A正确；B项，基态Cu(29号元素)电子排布为 [Ar]3d104s1，因为3d全满结构更稳定，属于洪特规则的特例，B正确；C项，钠是第三周期第ⅠA族元素，主族元素的价电子为最外层电子，钠价电子只有3s1，题干的图是钠原子全部电子的轨道表示式，不是价电子轨道表示式，C错误；D项，根据构造原理，4s轨道能量低于3d，能量最低原理要求电子先填充能量更低的轨道，该基态原子正确电子排布应为1s22s22p63s23p64s1，题给排布先填充3d，确实违反了能量最低原理，D正确；故选C。 【变式5-1】(22-23·浙江丽水高二期末)下列说法正确的是( ) A．基态Cr原子的价层电子排布式：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 【解析】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。A项，基态Cr原子的价层电子排布式：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项，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项，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项，基态Fe3+的3d电子排布图：  ，符合洪特规则，D错误；答案选C。 【变式5-2】(23-24·浙江浙东北联盟高二期中联考)下列说法正确的是( ) A．基态6C的电子排布式为 1s22s22px2，违反了泡利不相容原理 B．基态价电子排布式为5s25p2的元素位于第5周期第ⅡA族 C．ns电子的能量一定高于(n-1)p电子的能量 D．基态23V的电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，违反了洪特规则 【答案】C 【解析】A项，对于6C 原子来说，2p能级有3个能量相同的原子轨道，最后2个电子应以自旋状态相同的方式分布在两个不同的2p轨道上，违反了洪特规则，A错误；B项，基态价电子排布式为5s25p2的元素位于第5周期第ⅣA族，B错误；C项，ns电子的能量一定高于(n-1)p电子的能量，C正确；D项，基态23V的电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，符合核外电子排布规律，D错误；故选C。 【变式5-3】(25-26·浙江金华高二期中)A、B、C、D、E、F代表前四周期的六种元素，请填空。 (1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有两个电子，A元素原子的轨道表示式____________。 (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的相同，B和C的元素符号分别为_____________。 (3)D元素的正三价离子的3d轨道为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的价层电子排布式为________________。 (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，其基态原子的简化电子排布式为__________________。 (5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnp2n+2，则n＝________；原子中能量最高的是________电子，价层电子轨道表示式为________________________。 【答案】(1) (2)Cl、K (3)Fe 3d64s2 (4)[Ar]3d104s1 (5) 2 2p 【解析】(1)A元素基态原子的次外层有2个电子，说明其只有2个电子层，次外层为K层。最外层(L层)有3个未成对电子，根据洪特规则，其电子排布式为 1s22s22p3，为N元素。其原子的轨道表示式为。 (2)B元素的负一价离子(B-)和C元素的正一价离子(C+)的电子层结构都与氩(18号元素)相同，说明它们的离子核外均有18个电子。则B的原子序数为18-1=17 ，为Cl元素；C的原子序数为 18+1=19，为K元素。 (3)D元素的正三价离子(D3+)的3d轨道为半充满，即其核外电子排布式为[Ar]3d5。还原3个电子后，D原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，为Fe元素。其价层电子排布式为3d64s2。 (4)E元素基态原子的M层全充满(即 3s23p63d10)，N层没有成对电子且只有一个未成对电子(即 4s1)，则其核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1，为Cu元素。其简化电子排布式(即原子实表示法)为[Ar]3d104s1。 (5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnp2n+2 ，由于一个 s 轨道最多只能容纳2个电子，故 n=2。F的最外层电子排布式为2s22p4，为O元素。在多电子原子中，能级交错规律决定了2p能级的能量高于2s能级，故原子中能量最高的是2p电子。其价层电子(即最外层电子)轨道表示式为 。 1 / 1 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 $