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高中人教版 (2019)第一节 原子结构优质导学案
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这是一份高中人教版 (2019)第一节 原子结构优质导学案，文件包含第01讲11原子结构教师版-2024年高中化学同步精品讲义选择性必修二docx、第01讲11原子结构学生版-2024年高中化学同步精品讲义选择性必修二docx等2份学案配套教学资源，其中学案共40页， 欢迎下载使用。
一、原子结构模型的演变
1.1869年，俄国化学家门捷列夫发现了元素周期表
2.19世纪初，道尔顿提出了近代原子学说
3.1913年，丹麦科学家玻尔提出了氢原子模型
4.1920年，丹麦科学家波尔提出了构造原理
5.1925年，丹麦科学家波尔的“壳层”落实为“能层”与“能级”厘清了核外电子的可能状态
6.1936年，德国科学家马德隆发表了以原子光谱事实为依据的完整的构造理论
二、能层与能级
1.能层（相当于必修中的电子层）
（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：
即能层越高，电子的能量越高，离原子核越远
（3）能层数量规律: ①每一层最多容纳的电子数：2n2个。②最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。③次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个。
（4）能层能量规律: ①原子核外电子总是尽可能先排布在能量较低的能层上，然后由内向外依次排布在能量逐渐升高的能层。②能层越高，电子的能量越高。③能量的高低顺序为E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。
2.能级
(1)定义：同一能层的电子，还被分成不同能级。
(2)表示方法：分别用相应能层的序数和字母s、p、d、f 等表示。
(3)能级的符号和所能容纳的最多电子数如下表：
(4)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各能级所在能层的取值：ns(n≥1)；np(n≥2)；nd(n≥3)；nf(n≥4)。
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)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)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
【思考与讨论p7】参考答案：
(1)能级数=能层序数(n)；一个能层最多容纳的电子数为2n2。
(2)s、p、d、f能级最多容纳的电子数依次为2、6、10、14；不管哪个能层，d能织最多容纳的电子数均相同（均为10）。
(3)第五能层最多容纳的电子数为2n2=2×52=50；电子分列容纳在s、p、d、f……能级中，各能级最多容纳的电子数依次为2、6、10、14……。
三、基态与激发态 原子光谱
1.基态与激发态
(1)基态原子：处于最低能量状态的原子叫做基态原子。
(2)激发态原子：基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子
(3)基态原子与激发态原子的关系
【特别提醒】①电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移),而原子得失电子发生的是化学变化。
②电子可以从基态跃迁到激发态，相反也可以从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态，释放能量。光（辐射）是电子跃迁释放能量的重要形式。举例：焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED灯光等
③激发态原子不稳定，易释放能量变为基态原子。
④一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。如1s22s22p2 表示基态碳原子，1s22s12p3为激发态碳原子（电子数不变）。
2.原子光谱
(1)定义：不同元素原子的电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原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。
(2)形成原因：
(3)分类及其特征：
吸收光谱：明亮背景的暗色谱线
发射光谱：暗色背景的明亮谱线
(4)原子光谱的应用——光谱分析
①在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
②生产生活：光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED 灯光等都与核外电子跃迁释放能量有关。
四、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。
注：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：(1)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。
【思考与讨论p11】参考答案：
(1)氦：1s2 氖：2s22p6 氩：3s23p6 氪：4s24p6 氙：5s25p6 氡：6s26p6 ：7s27p6
除氦外的通式：ns2np6(n为周期数)。
(2)方括号里的符号表示内层电子排布达到稀有气体结构的部分(如钠的电子排布式中的[Ne]表示1s22s22p6)。氧的简化电子排布式为[He]2s22p4,硅的简化电子排布式为[Ne]3s23p2,铜的简化电子排布式为[Ar]3d104s1。
(3)价层电子排布：Na :3s1 Al :3s23p1 Cl: 3s23p5 Mn:3d54s2 Br: 4s24p5。
五、电子云与原子轨道
1.电子云
(1)概率密度：用P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积，则称为概率密度，用ρ表示。
(2)电子云：由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。换句话说，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。
注：①电子云图表示电子在核外空间出现概率的相对大小。电子云图中小点越密，表示电子出现的概率越大。
②电子云图中的小点并不代表电子，小点的数目也不代表电子实际出现的次数。
③电子云图很难绘制，使用不方便，故常使用电子云轮廓图。
(3)电子云轮廓图：
①绘制电子云轮廓图的目的：表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。例如，绘制电子云轮廓图时，把电子在原子核外空间出现概率P=90%的空间圈出来
②s电子、p电子的电子云轮廓图
s电子的电子云轮廓图：所有原子的任一能层的s电子的电子云轮廓图都是球形，只是球的半径不同。
同一原子的能层越高，s电子云的半径越大，如下图所示。这是由于1s、2s、3s……电子的能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展。
图：同一原子的s电子的电子云轮廓图
p电子的电子云轮廓图：p电子云轮廓图是哑铃状的。每个p能级都有3个相互垂直的电子云，分别称为px、py,和pz，右下标x、y、z分别是p电子云在直角坐标系里的取向，如图所示。p电子云轮廓图的平均半径随能层序数的增大而增大。
图：px、py、pz的电子云轮廓图
2.原子轨道
(1)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。各能级的一个伸展方向的电子云轮廓图即表示一个原子轨道。
(2)不同能层的能级、原子轨道及电子云轮廓图
注：①同一能层中，不同能级原子轨道的能量及空间伸展方向不同；但同一能级的几个原子轨道的能量相同
②人们把同一能级的几个能量相同的原子轨道称为简并轨道。
(3)各能级所含原子轨道的数目
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。
【思考与讨论p16】参考答案：
(1)电子排布要满足能量最低原理，能量1s<2s,即应先排满能量低的1s能级，再排2s能级。
(2)电子排布要满足泡利原理：在同一原子轨道中的电子自旋状态相反。还要满足洪特规则：填入简
并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。
(3)根据构造原理，电子按照3p→4s→3d的顺序填充，Sc的电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2,4s能级最多排2个电子。
►问题一 能层、能级与原子轨道的关系
【典例1】（2023春·云南保山·高二云南省昌宁第一中学校考期末）下列叙述正确的是
A．各能层的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7
B．各能层的能级都是从s能级开始到f能级结束
C．钾的M层有8个电子，所以钾的M层有4个轨道
D．各能层含有的原子轨道数为2n2
【解析】A．各能层的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7，故A正确；B．各能层的能级都是从s能级开始，但不一定到f能级结束，第一能层只有s能级，第二能层只有s、p两个能级，第三能层有s、p、d三个能级，都不存在f能级，故B错误；C．M能层共有8个轨道，其中3s上有2个电子，3p上有6个电子，3d轨道是空轨道，没有电子，故C错误；D．各能层含有的原子轨道数为n2，各能层最多容纳的电子数为2n2，D错误；答案选A。
【答案】A
【解题必备】1.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各能级所在能层的取值：ns(n≥1)；np(n≥2)；nd(n≥3)；nf(n≥4)。
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)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)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
2.能层、能级与原子轨道的关系
①同一能层中，不同能级原子轨道的能量及空间伸展方向不同；但同一能级的几个原子轨道的能量相同
②人们把同一能级的几个能量相同的原子轨道称为简并轨道。
③各能级所含原子轨道的数目
3.判断能级能量高低的方法
(1)首先看能层,一般能层序数越大,能量越高。
(2)再看能级,同一能层中的各能级,能量由低到高的顺序是ns(3)还要注意能级交错现象,即高能层的s、p能级的能量可能会小于低能层的d、f能级,如4s<3d,6p<5f等。
【变式1-1】（2023春·四川自贡·高二统考期末）玻尔理论、量子力学理论都是对核外电子运动的描述方法，下列叙述中正确的是
A．因为s轨道的形状是球形的，所以s电子做的是圆周运动
B．任何一个能层最多只有s、p、d、f四个能级
C．不同能层中s电子的原子轨道半径相同
D．原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的
【解析】A．s轨道的形状是球形的，表示电子出现在原子核外各个区域概率大小相同，而不表示电子运动轨迹，A错误；B．能层序数与该能层具有的能级数目相等，K能层只有s能级，L能层有s、p两个能级，M能层有3个能级等等，可见不同能层具有的能级数目是不同的，B错误；C．原子核外电子的能量不同，围绕原子核作高速运动时离核的远近不同，故不同能层中s电子的原子轨道半径不相同，C错误；D．原子轨道和电子云都是用来描述电子运动状态而不是表示电子运动轨迹的，D正确；故合理选项是D。
【答案】D
【变式1-2】（2023秋·宁夏吴忠·高二吴忠中学校考期末）下列说法不正确的是
A．表示3p能级有两个电子
B．在基态多电子原子中，p轨道电子的能量一定高于s轨道电子的能量
C．能层序数越大，s原子轨道的半径越大
D．相同能层的同一能级上的电子，其能量相同
【解析】A．3p2表示3p能级上填充了2个电子，A正确；B．电子的能量高低，不仅与能级有关，还与能层有关，比如2p能级电子的能量就比3s能级电子能量低，B错误；C．不同能层s轨道形状均为球形，只是半径不同，能层序数越大，s原子轨道半径越大，C正确；D．同一能级上的电子能量是相同的，比如3s2能级上的2个电子能量相同，D正确；故答案选B。
【答案】B
►问题二 电子能量与原子光谱的关系
【典例2】（2023秋·河北石家庄·高二河北新乐市第一中学校考期末）下列说法正确的是
A．激光的产生、LED灯发光都与电子跃迁有关
B．2d能级最多容纳10个电子
C．电子从激发态跃迁到基态时可形成吸收光谱
D．3d原子轨道的能量一定大于4s原子轨道的能量
【解析】A．激光的产生、LED灯发光、节日焰火等日常生活中看见的许多可见光都与电子跃迁有关，故A正确；B．第2电子层只包含2s、2p原子轨道，没有2d轨道，故B错误；C．电子从激发态跃迁到基态时是高能态变为低能态，可形成发射光谱，故C错误；D．出现能级交错现象的轨道，能量高低不是一成不变的，不能因为电子是按3p→4s→3d的顺序填充的，就认为3d轨道的能量一定大于4s轨道能量，只是电子按照这样的顺序填充之后，能使整个原子处于能量最低的状态，故D错误。
综上所述，答案为A。
【答案】A
【解题必备】1.原子光谱的形成原因：
2.原子光谱的应用——光谱分析
①在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
②生产生活：光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED 灯光等都与核外电子跃迁释放能量有关。
【变式2-1】（2023春·新疆巴音郭楞·高二八一中学校考期中）下列说法正确的是
A．基态原子的2s电子的能量较高，其一定在比1s电子离核更远的区域运动
B．已知某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，该元素位于周期表中的d区
C．处于最低能量的原子叫做基态原子，→过程中形成的是吸收光谱
D．最外层电子数为ns2的元素都在元素周期表第2列或第12列
【解析】A．能级和能层只是表示电子在该处出现的概率大小，并不代表电子运动的位置，故基态原子的2s电子的能量较高，不一定在比1s电子离核更远的区域运动，A错误；B．某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，离子的核外电子数是23，所以原子序数是26，即是铁元素，位于第四周期第Ⅷ族，属于d区，B 正确；C．1s22s22px1→1s22s22py1，2P轨道上的能量一样，两者之间没有能量变化，也就没有光谱，C错误；D．最外层电子数为ns2的元素在元素周期表第2列或第12列，还有第18列的He，还有一些过渡元素最外层电子数也为ns2，D错误；故选B。
【答案】B
【变式2-2】（2023春·黑龙江大庆·高二肇州县第二中学校考开学考试）对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是
A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量
B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线
C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质
D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应
【解析】霓虹灯发红光是因为电子吸收能量后跃迁到能量较高的轨道，能量较高轨道上的电子会跃迁回能量较低的轨道而以光的形式释放能量。综上所述故选A。
【答案】A
►问题三 构造原理与能级交错的关系
【典例3】（2023春·云南文山·高二马关县第一中学校校考期末）根据泡利的原子轨道能级图和“能级交错”现象，原子轨道的能量高低顺序是：ns＜(n－3)g＜(n－2)f＜(n－1)d＜np(n为能层序数，g能级中有9个轨道)。则未来的第八周期应包括的元素的种类是
A．128B．64C．50D．32
【解析】第七周期排满时，最后一种元素的价电子排布为7s27p6，第八周期排满时最后一种元素的价电子排布为8s28p6，从8s1到8s28p6，其中间增排了8s25g1~186f147d108p6，核电荷数增加了50，故第八周期元素有50种，故C正确。
【答案】C
【解题必备】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。
【变式3-1】（2023·高二期中）核外电子排布中，能级会发生交错现象。以下表示的各能级能量大小关系，不符合客观事实的是
A．4s>3d>3p>3s
B．6s>5p>4d>3d
C．5f>4d>3p>2s
D．7d>6d>5d>4d
【解析】原子核外电子排布按照能量由低到高的各能级顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f ，A不符合事实，故答案选A。
【答案】A
【变式3-2】（2023秋·安徽滁州·高二校联考期末）下列有关构造原理的说法错误的是
A．原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d
B．某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2
C．所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理
D．构造原理中的电子排布能级顺序，实质是各能级能量由低到高的顺序
【解析】A．根据构造原理ns＜(n−2)f＜(n−1)d＜np，可判断原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d，故A正确；B．根据构造原理ns＜(n−2)f＜(n−1)d＜np，某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2，故B正确；C．绝大多数基态原子的核外电子排布都遵循构造原理，但也有少数例外，如Cu，故C错误；D．构造原理中电子填入能级的顺序即各能级能量由低到高的顺序，故D正确。
综上所述，答案为C。
【答案】C
►问题四 原子核电子排布的表示方法
【典例3】（2023春·全国·高二期中）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
【解题必备】1.基态原子（离子）核外电子排布的表示方法
2.核外电子排布式与原子结构示意图、轨道表示式的关系
原子结构示意图→电子排布式→轨道表示式逐步细化核外电子的运动状态。
3.电子排布式书写的易错点
(1)电子排布式的书写:
①要依据构造原理来完成;
②对于副族元素要注意能级交错;
③要注意“价电子排布”“核外电子排布”的区别;④关注原子电子排布式与离子电子排布式的区别。
(2)并不是所有的原子核外电子的排布都遵循构造原理。Cr原子和Cu原子具有特殊性Cr:[Ar]3d54s1,Cu:[Ar]3d104s1。
(3)与化合价有关的电子叫价层电子,价层电子并不都是指原子的最外层电子,主族元素的价层电子就是最外层电子,但过渡元素的价层电子包括最外层s电子,次外层d电子,有的还包括倒数第三层f电子。
(4)书写电子排布式时,同一能层按能级由低到高顺序连在一起。如基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,而不能写成1s22s22p63s23p64s23d6。
(5)在原子失去价电子时,并不都是按照填充的相反顺序失去,而是按电子排布式顺序从外层向内层失去。如基态Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,即Fe→Fe3+是失去4s能级上的两个电子和3d能级上的一个电子。
(6)在画基态原子的轨道表示式时,常出现以下错误:
①(违反能量最低原理);
②(违反泡利原理);
③(违反洪特规则);
④(违反洪特规则);
⑤画轨道表示式时,不能省略空轨道。如C的轨道表示式应为,而不是。
【变式4-1】（2023春·黑龙江牡丹江·高二牡丹江市第三高级中学校考期中）基态铜原子的核外电子排布式为
A．B．
C．D．
【解析】按照洪特规则，基态铜原子核外电子排布式为或[Ar]3d104s1，故B正确；答案为B。
【答案】B
【变式4-2】（2023春·吉林·高二校联考期中）下列轨道表示式所表示的元素原子中，能量处于最低状态的是
A． B．
C． D．
【解析】A． 表示基态碳原子中有1个2s电子激发到2p轨道上，原子处于能量较高的状态，A不符合题意；B． 中，电子排布没有遵循洪特规则，原子处于能量较高的状态，B不符合题意；C． 中，电子的排布满足能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则，原子的能量处于最低状态，C符合题意；D． 表示氮原子的1个2p电子激发到3s轨道，原子处于能量较高的状态，D不符合题意；故选C。
【答案】C
1．下列说法中正确的是
A．同一原子处于激发态时的能量一定大于其处于基态时的能量
B．基态碳原子的电子排布式为1s22s12p3
C．焰色反应是化学变化
D．某些金属元素的特殊焰色是金属原子的电子从基态跃迁到激发态时产生的
【答案】A
【解析】A．基态原子吸收能量变为激发态原子，所以激发态原子能量大于基态原子能量的，故A正确；B．基态C原子核外有6个电子，根据构造原理知C元素基态原子核外电子排布式为1s22s22p2，故B错误；C．焰色反应为元素的性质，过程中没有新物质生成，属于物理变化，故C错误；D．电子由基态跃迁到激发态需要吸收光子，获得能量，从由激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态以光能形式释放能量，产生焰色反应，故D错误；故选A。
2．（2023春·陕西宝鸡·高二统考期中）硒元素能促进人体脑组织发育，预防脑神经疾病。中国富硒地区有湖北恩施，陕西安康等。硒元素原子序数为34，下列说法中正确的有项。
①硒位于周期表第四周期 ②硒在第ⅣA族 ③硒原子有34种不同运动状态的电子 ④基态原子电子占据8个能级 ⑤电子占据的最高能级符号是4p ⑥价电子排布式为3d104s24p4 ⑦电子占据17个原子轨道
A．3项B．4项C．5项D．6项
【答案】B
【解析】①硒元素原子序数为34，硒位于周期表第四周期，正确；②硒在第VIA族，错误；③硒元素原子序数为34，没有运动状态一样的电子，故硒原子有34种不同运动状态的电子，正确；④硒元素原子序数为34，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4，故基态原子电子占据8个能级，正确；⑤As核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4，电子占据的最高能级符号是4p，正确；⑥主族元素的价电子为最外层电子，故价电子排布式为4s24p4 ，错误；⑦As核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4，电子占据1+1+3+1+3+5+1+3=18个原子轨道，错误；综上所述，共4项正确，故B正确；故选B。
3．（2023秋·浙江台州·高二统考期末）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。
4．（2023春·黑龙江牡丹江·高二牡丹江市第二高级中学校考期中）下列各原子或离子的电子排布式错误的是
A．：B．：
C．Fe：D．Cr：
【答案】B
【解析】A．Ca的原子序数为20，基态核外电子排布式为：，A正确；B．O的原子序数为8，得2个电子形成，核外有10个电子，的电子排布式为：1s22s22p6，B错误；C．Fe的原子序数为26，其基态原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，C正确；D．Cr的原子序数为24，其基态原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d54s1，D正确；故选：B。
5．（22·23上·潍坊·期末）下列各项叙述中，错误的是
A．原子的量子力学模型是根据量子力学理论和原子光谱建构的原子模型
B．单个电子的空间运动状态用原子轨道来描述
C．基态原子中，内层各能级中电子的能量一定低于各外层能级的电子
D．基态原子中处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态一定不同
【答案】C
【解析】A．根据量子力学理论和原子光谱，可知核外电子能量不同，是按能量差异进行分层排布的，是原子的量子力学模型的依据，故A正确；B．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，单个电子的空间运动状态用原子轨道来描述，故B正确；C．由于电子屏蔽效应，内层各能级中电子的能量不一定低于各外层能级的电子，如基态原子中3d能级中电子的能量不一定高于4s能级的电子，故C错误；D．根据泡利原理，一个原子轨道最多容纳2个电子且自旋方向相反，故D正确；故选C。
6．（22·23下·楚雄·期末）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。
7．（22·23上·丽水·期末）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。
8．（22·23下·赣州·期末）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。
9．（22·23下·拉萨·期末）现有四种元素的基态原子的价电子电子排布式如下：①；②；③；④。则下列有关比较中正确的是
A．第一电离能：④③②①B．原子半径：④③②①
C．电负性：④③②①D．最高正化合价：④①③②
【答案】A
【分析】价电子电子排布式四种元素分别是硫、磷、氮、氟。
【解析】A．一般地，元素非金属性越强，第一电离能越大，非金属性：④＞③＞②＞①，但是由于磷的3p轨道处于半充满的较稳定状态，致使磷的第一电离能大于硫，所以第一电离能：④＞②＞③＞①，A正确；B．同周期元素原子半径随着原子序数增大而减小，所以原子半径：②①③④，B错误；C．元素非金属性越强，电负性越大，非金属性：④＞①＞③＞②，所以电负性：④＞①＞③＞②，C错误；D．般地，元素的最高正化合价等于原子的最外层电子数，但是氟由于非金属性最强而没有正化合价，所以最高正化合价：①＞②=③，D错误；故选A。
10．（22·23下·海淀·期中）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。
1．（2023春·新疆巴音郭楞·高二八一中学校考期末）下列说法错误的是
A．所有非金属元素都分布在p区
B．同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增大
C．元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族的10个纵列的元素都是金属元素
D．N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，共16个轨道，可容纳32种运动状态的电子
【答案】A
【解析】A．H元素位于s区，A错误；B．能级符号相同，能层越大，能量越高，B正确；C．从ⅢB族到ⅡB族十个纵列的元素为过渡元素，都是金属元素，C正确；D．N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，s能级1个轨道，p能级3个轨道，d能级5个轨道，f能级7个轨道，共16个轨道，每个轨道最多容纳2个电子，可容纳32种运动状态的电子，D正确；故答案为：A。
2．（2023秋·江西萍乡·高二统考期末）下列说法正确的是
A．24Cr原子的核外电子排布式是：
B．最外层电子排布式为的基态原子所对应元素一定是金属元素
C．原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d
D．3px、3py、3pz轨道能量不相同
【答案】C
【解析】A．24Cr原子根据半充满稳定性更好，其核外电子排布式是：，A错误；B．最外层电子排布式为的基态原子可能是氢元素，也可能是金属元素，B错误；C．根据能量最低原理，原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d，C正确；D．3px、3py、3pz轨道为简并轨道，能量相同，只是伸展方向不同，D错误；故选C。
3．（2023春·广东佛山·高二统考期末）人类对核外电子运动的认知不断进步。下列说法正确的是
A．电子在线性轨道上绕核运行
B．电子从激发态跃迁到基态时能产生吸收光谱
C．、、轨道相互平行、能量相等
D．轨道比轨道大，其空间包含了轨道
【答案】D
【解析】A．电子在核外是在一个有形状的轨道空间内运动，A错误；B．电子从激发态跃迁到基态时能产生发射光谱，B错误；C．、、轨道相互垂直、能量相等，C错误；D．轨道比轨道大，其空间包含了轨道，D正确；故选D。
4．（2022春·新疆昌吉·高二校考期中）下列化学用语的表达正确的是
A．的外围电子排布式：
B．氯原子的结构示意图：
C．氮原子的最外层电子排布图：
D．基态铜原子的价层电子排布图：
【答案】A
【解析】A．Mn为25号元素，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，失去最外层两个电子形成Mn2+，所以Mn2+的外围电子排布式3d5，A正确；B．氯原子是17号元素，核外有17个电子，其结构示意图为，B错误；C．氮元素是7号元素，根据核外电子排布规律可知N的价层电子排布为2s22p3,电子排布图为，C错误；D．Cu元素为29号元素，根据核外电子排布规律可知Cu的价层电子排布式为3d104s1，电子排布图为，D错误；故选A。
5．（22·23下·广元·期中）下列基态原子的电子排布图中，违反了泡利原理的是
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】A．2p轨道违背洪特规则，A不符合题意；B．2s轨道违背泡利不相容原理，即同一个轨道中，两个电子应自旋相反，B符合题意；C．电子排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则，C不符合题意；D．2s轨道没有填充满，违背能量最低原理，D不符合题意，选B。
6．（22·23下·成都·期中）锗元素在元素周期表中的信息如图所示。下列有关锗元素的说法错误的是
A．锗原子最外层有4个能量相同的电子
B．位于第四周期族
C．锗原子有2个未成对电子
D．锗原子M层有18个电子
【答案】A
【解析】A．4s轨道和4p轨道上的电子能量不相同，A错误；B．该元素的原子核电荷数为32，位于第四周期，最后一个电子填入4p轨道，属于p区元素，故位于第四周期 IVA 族，B正确；C．4p轨道上有两个电子，根据洪特规则可知，这个电子各占据一个简并轨道，故锗原子有2个未成对电子，C正确；D．根据构造原理，基态锗原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p2，锗原子M层，也就是第三能层，共有18个电子，D正确；故答案选A。
7．（22·23下·长寿·期中）下列化学用语表达正确的是。
A．基态硅原子的轨道表示式：
B．基态Cr的电子排布式：
C．的电子式：
D．C原子的核外能量最高的电子云图像如图：
【答案】D
【解析】A．基态硅原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2，轨道表示式：，故A错误；B．Cr元素为24号元素，原子核外有24个电子，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，故B错误；C．是共价化合物，电子式为：，故C错误；D．C原子的核外能量最高的轨道为2p，电子云图像如图：，故D正确；故选D。
8．（22·23下·运城·期中）人们对原子结构的认识为元素周期律找到了理论依据。下列关于原子结构的说法正确的是
A．光是电子跃迁吸收能量的重要形式
B．基态原子的电子排布式遵循构造原理
C．轨道表示式 违背了洪特规则
D．某种基态原子中可能存在运动状态完全相同的电子
【答案】C
【解析】A．光是电子跃迁释放能量的重要形式，A错误；B．根据构造原理，电子应优先填充4s能级，然后填充3d能级，基态原子的电子排布式中，4s能级还未填满，不遵循构造原理，B错误；C．违背了洪特规则，应为，C正确；D．电子填充在不同的能层，能层又分不同的能级，同一能级又有不同的原子轨道，每个轨道中最多可以填充两个电子，自旋相反，在一个基态多电子的原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子，D错误；故选C。
9．（22·23下·郑州·期中）符号“3px”没有给出的信息是
A．能层
B．能级
C．电子云在空间的伸展方向
D．电子的自旋方向
【答案】D
【解析】3px中3代表第三能层，p表示p能级，x表示电子云在三维坐标沿x轴的伸展方向，唯独没有表示出电子的自旋方向；答案选D。
10．（22·23上·浦东新·期末）化学的符号表征是化学交流与传承的基础。关于C、N、O、Cl等元素有关的问题，完成下列填空。
(1)可以正确描述碳原子结构的是_______
A．原子结构示意图：
B．原子核外能量最高的电子云图像：
C．碳-12原子：
D．原子的轨道表示式：
(2)下列有关微粒的描述正确的是_______
A．羟基的电子式：B．乙炔的分子式：
C．的球棍模型：D．乙烯的结构简式：
(3)写出N、Cl元素的气态氢化物常温下相互反应的化学方程式 ，其生成物的电子式为 。
(4)Cl元素基态原子的电子排布式为 ，其最高能级是 。
(5)在第四周期元素中，基态原子的未成对电子数最多的是 (填元素符号)，其价电子轨道表示式为 。
【答案】(1)AB
(2)D
(3)NH3+HCl=
(4)1s22s22p63s23p5 3p
(5)Cr
【解析】（1）A．C原子是6号元素，电子结构示意图为 ，A正确；B．原子核外能量最高的电子为2p轨道电子，p轨道上排布了2个电子，电子云呈哑铃型，其电子云图形为，B正确；C．碳-12原子的质子数为6，质量数为12，该原子的正确表示为，C错误；D．2p轨道上的两个电子应该优先占据2个轨道，碳原子正确的轨道表示式为，D错误；故答案为：AB；
（2）A．羟基中氧原子上有一个未成对电子，故其电子式为，A错误；B．乙炔的分子式为C2H4，B错误 ；C．的比例模型为，C错误；D．乙烯的结构简式：，D正确；故答案为：D；
（3）N、Cl元素的气态氢化物分别为NH3和HCl，常温下相互反应的化学方程式为NH3+HCl=；为离子化合物，其电子式为；
（4）Cl元素是17号元素，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p5，其最高能级是3p；
（5）在第四周期元素中，基态原子的未成对电子数最多的原子的外围电子排布式为3d54s1，该元素是Cr，其价电子轨道表示式为。
1、根据构造原理写出1～36号元素原子的电子排布式
2、核外电子的运动状态，电子云与原子轨道，基态、激发态和光谱
3、泡利原理、洪特规则
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
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
能级符号
ns
np
nd
nf
轨道数目
1
3
5
7
能级符号
ns
np
nd
nf
轨道数目
1
3
5
7
表示方法
以硫原子为例
电子排布式
1s22s22p63s23p4
简化电子排布式
[Ne]3s23p4
电子排布图（或轨道表示式）
价电子排布式或轨道表示式
3s23p4
离子（S2-）的电子、价电子排布式
1s22s22p63s23p6 3s23p6
一、原子结构模型的演变
1.1869年，俄国化学家门捷列夫发现了元素周期表
2.19世纪初，道尔顿提出了近代原子学说
3.1913年，丹麦科学家玻尔提出了氢原子模型
4.1920年，丹麦科学家波尔提出了构造原理
5.1925年，丹麦科学家波尔的“壳层”落实为“能层”与“能级”厘清了核外电子的可能状态
6.1936年，德国科学家马德隆发表了以原子光谱事实为依据的完整的构造理论
二、能层与能级
1.能层（相当于必修中的电子层）
（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：
即能层越高，电子的能量越高，离原子核越远
（3）能层数量规律: ①每一层最多容纳的电子数：2n2个。②最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。③次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个。
（4）能层能量规律: ①原子核外电子总是尽可能先排布在能量较低的能层上，然后由内向外依次排布在能量逐渐升高的能层。②能层越高，电子的能量越高。③能量的高低顺序为E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。
2.能级
(1)定义：同一能层的电子，还被分成不同能级。
(2)表示方法：分别用相应能层的序数和字母s、p、d、f 等表示。
(3)能级的符号和所能容纳的最多电子数如下表：
(4)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各能级所在能层的取值：ns(n≥1)；np(n≥2)；nd(n≥3)；nf(n≥4)。
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)
【思考与讨论p7】参考答案：
(1)能级数=能层序数(n)；一个能层最多容纳的电子数为2n2。
(2)s、p、d、f能级最多容纳的电子数依次为2、6、10、14；不管哪个能层，d能织最多容纳的电子数均相同（均为10）。
(3)第五能层最多容纳的电子数为2n2=2×52=50；电子分列容纳在s、p、d、f……能级中，各能级最多容纳的电子数依次为2、6、10、14……。
三、基态与激发态 原子光谱
1.基态与激发态
(1)基态原子：处于最低能量状态的原子叫做基态原子。
(2)激发态原子：基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子
(3)基态原子与激发态原子的关系
【特别提醒】①电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移),而原子得失电子发生的是化学变化。
②电子可以从基态跃迁到激发态，相反也可以从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态，释放能量。光（辐射）是电子跃迁释放能量的重要形式。举例：焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED灯光等
③激发态原子不稳定，易释放能量变为基态原子。
④一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。如1s22s22p2 表示基态碳原子，1s22s12p3为激发态碳原子（电子数不变）。
2.原子光谱
(1)定义：不同元素原子的电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原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。
(2)形成原因：
(3)分类及其特征：
吸收光谱：明亮背景的暗色谱线
发射光谱：暗色背景的明亮谱线
(4)原子光谱的应用——光谱分析
①在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
②生产生活：光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED 灯光等都与核外电子跃迁释放能量有关。
四、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。
注：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：(1)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。
【思考与讨论p11】参考答案：
(1)氦：1s2 氖：2s22p6 氩：3s23p6 氪：4s24p6 氙：5s25p6 氡：6s26p6 ：7s27p6
除氦外的通式：ns2np6(n为周期数)。
(2)方括号里的符号表示内层电子排布达到稀有气体结构的部分(如钠的电子排布式中的[Ne]表示1s22s22p6)。氧的简化电子排布式为[He]2s22p4,硅的简化电子排布式为[Ne]3s23p2,铜的简化电子排布式为[Ar]3d104s1。
(3)价层电子排布：Na :3s1 Al :3s23p1 Cl: 3s23p5 Mn:3d54s2 Br: 4s24p5。
五、电子云与原子轨道
1.电子云
(1)概率密度：用P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积，则称为概率密度，用ρ表示。
(2)电子云：由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。换句话说，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。
注：①电子云图表示电子在核外空间出现概率的相对大小。电子云图中小点越密，表示电子出现的概率越大。
②电子云图中的小点并不代表电子，小点的数目也不代表电子实际出现的次数。
③电子云图很难绘制，使用不方便，故常使用电子云轮廓图。
(3)电子云轮廓图：
①绘制电子云轮廓图的目的：表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。例如，绘制电子云轮廓图时，把电子在原子核外空间出现概率P=90%的空间圈出来
②s电子、p电子的电子云轮廓图
s电子的电子云轮廓图：所有原子的任一能层的s电子的电子云轮廓图都是球形，只是球的半径不同。
同一原子的能层越高，s电子云的半径越大，如下图所示。这是由于1s、2s、3s……电子的能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展。
图：同一原子的s电子的电子云轮廓图
p电子的电子云轮廓图：p电子云轮廓图是哑铃状的。每个p能级都有3个相互垂直的电子云，分别称为px、py,和pz，右下标x、y、z分别是p电子云在直角坐标系里的取向，如图所示。p电子云轮廓图的平均半径随能层序数的增大而增大。
图：px、py、pz的电子云轮廓图
2.原子轨道
(1)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。各能级的一个伸展方向的电子云轮廓图即表示一个原子轨道。
(2)不同能层的能级、原子轨道及电子云轮廓图
注：①同一能层中，不同能级原子轨道的能量及空间伸展方向不同；但同一能级的几个原子轨道的能量相同
②人们把同一能级的几个能量相同的原子轨道称为简并轨道。
(3)各能级所含原子轨道的数目
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。
【思考与讨论p16】参考答案：
(1)电子排布要满足能量最低原理，能量1s<2s,即应先排满能量低的1s能级，再排2s能级。
(2)电子排布要满足泡利原理：在同一原子轨道中的电子自旋状态相反。还要满足洪特规则：填入简
并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。
(3)根据构造原理，电子按照3p→4s→3d的顺序填充，Sc的电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2,4s能级最多排2个电子。
►问题一 能层、能级与原子轨道的关系
【典例1】（2023春·云南保山·高二云南省昌宁第一中学校考期末）下列叙述正确的是
A．各能层的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7
B．各能层的能级都是从s能级开始到f能级结束
C．钾的M层有8个电子，所以钾的M层有4个轨道
D．各能层含有的原子轨道数为2n2
【解析】A．各能层的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7，故A正确；B．各能层的能级都是从s能级开始，但不一定到f能级结束，第一能层只有s能级，第二能层只有s、p两个能级，第三能层有s、p、d三个能级，都不存在f能级，故B错误；C．M能层共有8个轨道，其中3s上有2个电子，3p上有6个电子，3d轨道是空轨道，没有电子，故C错误；D．各能层含有的原子轨道数为n2，各能层最多容纳的电子数为2n2，D错误；答案选A。
【答案】A
【解题必备】1.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各能级所在能层的取值：ns(n≥1)；np(n≥2)；nd(n≥3)；nf(n≥4)。
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)
2.能层、能级与原子轨道的关系
①同一能层中，不同能级原子轨道的能量及空间伸展方向不同；但同一能级的几个原子轨道的能量相同
②人们把同一能级的几个能量相同的原子轨道称为简并轨道。
③各能级所含原子轨道的数目
3.判断能级能量高低的方法
(1)首先看能层,一般能层序数越大,能量越高。
(2)再看能级,同一能层中的各能级,能量由低到高的顺序是ns
【变式1-1】（2023春·四川自贡·高二统考期末）玻尔理论、量子力学理论都是对核外电子运动的描述方法，下列叙述中正确的是
A．因为s轨道的形状是球形的，所以s电子做的是圆周运动
B．任何一个能层最多只有s、p、d、f四个能级
C．不同能层中s电子的原子轨道半径相同
D．原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的
【解析】A．s轨道的形状是球形的，表示电子出现在原子核外各个区域概率大小相同，而不表示电子运动轨迹，A错误；B．能层序数与该能层具有的能级数目相等，K能层只有s能级，L能层有s、p两个能级，M能层有3个能级等等，可见不同能层具有的能级数目是不同的，B错误；C．原子核外电子的能量不同，围绕原子核作高速运动时离核的远近不同，故不同能层中s电子的原子轨道半径不相同，C错误；D．原子轨道和电子云都是用来描述电子运动状态而不是表示电子运动轨迹的，D正确；故合理选项是D。
【答案】D
【变式1-2】（2023秋·宁夏吴忠·高二吴忠中学校考期末）下列说法不正确的是
A．表示3p能级有两个电子
B．在基态多电子原子中，p轨道电子的能量一定高于s轨道电子的能量
C．能层序数越大，s原子轨道的半径越大
D．相同能层的同一能级上的电子，其能量相同
【解析】A．3p2表示3p能级上填充了2个电子，A正确；B．电子的能量高低，不仅与能级有关，还与能层有关，比如2p能级电子的能量就比3s能级电子能量低，B错误；C．不同能层s轨道形状均为球形，只是半径不同，能层序数越大，s原子轨道半径越大，C正确；D．同一能级上的电子能量是相同的，比如3s2能级上的2个电子能量相同，D正确；故答案选B。
【答案】B
►问题二 电子能量与原子光谱的关系
【典例2】（2023秋·河北石家庄·高二河北新乐市第一中学校考期末）下列说法正确的是
A．激光的产生、LED灯发光都与电子跃迁有关
B．2d能级最多容纳10个电子
C．电子从激发态跃迁到基态时可形成吸收光谱
D．3d原子轨道的能量一定大于4s原子轨道的能量
【解析】A．激光的产生、LED灯发光、节日焰火等日常生活中看见的许多可见光都与电子跃迁有关，故A正确；B．第2电子层只包含2s、2p原子轨道，没有2d轨道，故B错误；C．电子从激发态跃迁到基态时是高能态变为低能态，可形成发射光谱，故C错误；D．出现能级交错现象的轨道，能量高低不是一成不变的，不能因为电子是按3p→4s→3d的顺序填充的，就认为3d轨道的能量一定大于4s轨道能量，只是电子按照这样的顺序填充之后，能使整个原子处于能量最低的状态，故D错误。
综上所述，答案为A。
【答案】A
【解题必备】1.原子光谱的形成原因：
2.原子光谱的应用——光谱分析
①在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
②生产生活：光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED 灯光等都与核外电子跃迁释放能量有关。
【变式2-1】（2023春·新疆巴音郭楞·高二八一中学校考期中）下列说法正确的是
A．基态原子的2s电子的能量较高，其一定在比1s电子离核更远的区域运动
B．已知某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，该元素位于周期表中的d区
C．处于最低能量的原子叫做基态原子，→过程中形成的是吸收光谱
D．最外层电子数为ns2的元素都在元素周期表第2列或第12列
【解析】A．能级和能层只是表示电子在该处出现的概率大小，并不代表电子运动的位置，故基态原子的2s电子的能量较高，不一定在比1s电子离核更远的区域运动，A错误；B．某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，离子的核外电子数是23，所以原子序数是26，即是铁元素，位于第四周期第Ⅷ族，属于d区，B 正确；C．1s22s22px1→1s22s22py1，2P轨道上的能量一样，两者之间没有能量变化，也就没有光谱，C错误；D．最外层电子数为ns2的元素在元素周期表第2列或第12列，还有第18列的He，还有一些过渡元素最外层电子数也为ns2，D错误；故选B。
【答案】B
【变式2-2】（2023春·黑龙江大庆·高二肇州县第二中学校考开学考试）对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是
A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量
B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线
C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质
D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应
【解析】霓虹灯发红光是因为电子吸收能量后跃迁到能量较高的轨道，能量较高轨道上的电子会跃迁回能量较低的轨道而以光的形式释放能量。综上所述故选A。
【答案】A
►问题三 构造原理与能级交错的关系
【典例3】（2023春·云南文山·高二马关县第一中学校校考期末）根据泡利的原子轨道能级图和“能级交错”现象，原子轨道的能量高低顺序是：ns＜(n－3)g＜(n－2)f＜(n－1)d＜np(n为能层序数，g能级中有9个轨道)。则未来的第八周期应包括的元素的种类是
A．128B．64C．50D．32
【解析】第七周期排满时，最后一种元素的价电子排布为7s27p6，第八周期排满时最后一种元素的价电子排布为8s28p6，从8s1到8s28p6，其中间增排了8s25g1~186f147d108p6，核电荷数增加了50，故第八周期元素有50种，故C正确。
【答案】C
【解题必备】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。
【变式3-1】（2023·高二期中）核外电子排布中，能级会发生交错现象。以下表示的各能级能量大小关系，不符合客观事实的是
A．4s>3d>3p>3s
B．6s>5p>4d>3d
C．5f>4d>3p>2s
D．7d>6d>5d>4d
【解析】原子核外电子排布按照能量由低到高的各能级顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f ，A不符合事实，故答案选A。
【答案】A
【变式3-2】（2023秋·安徽滁州·高二校联考期末）下列有关构造原理的说法错误的是
A．原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d
B．某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2
C．所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理
D．构造原理中的电子排布能级顺序，实质是各能级能量由低到高的顺序
【解析】A．根据构造原理ns＜(n−2)f＜(n−1)d＜np，可判断原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d，故A正确；B．根据构造原理ns＜(n−2)f＜(n−1)d＜np，某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2，故B正确；C．绝大多数基态原子的核外电子排布都遵循构造原理，但也有少数例外，如Cu，故C错误；D．构造原理中电子填入能级的顺序即各能级能量由低到高的顺序，故D正确。
综上所述，答案为C。
【答案】C
►问题四 原子核电子排布的表示方法
【典例3】（2023春·全国·高二期中）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
【解题必备】1.基态原子（离子）核外电子排布的表示方法
2.核外电子排布式与原子结构示意图、轨道表示式的关系
原子结构示意图→电子排布式→轨道表示式逐步细化核外电子的运动状态。
3.电子排布式书写的易错点
(1)电子排布式的书写:
①要依据构造原理来完成;
②对于副族元素要注意能级交错;
③要注意“价电子排布”“核外电子排布”的区别;④关注原子电子排布式与离子电子排布式的区别。
(2)并不是所有的原子核外电子的排布都遵循构造原理。Cr原子和Cu原子具有特殊性Cr:[Ar]3d54s1,Cu:[Ar]3d104s1。
(3)与化合价有关的电子叫价层电子,价层电子并不都是指原子的最外层电子,主族元素的价层电子就是最外层电子,但过渡元素的价层电子包括最外层s电子,次外层d电子,有的还包括倒数第三层f电子。
(4)书写电子排布式时,同一能层按能级由低到高顺序连在一起。如基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,而不能写成1s22s22p63s23p64s23d6。
(5)在原子失去价电子时,并不都是按照填充的相反顺序失去,而是按电子排布式顺序从外层向内层失去。如基态Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,即Fe→Fe3+是失去4s能级上的两个电子和3d能级上的一个电子。
(6)在画基态原子的轨道表示式时,常出现以下错误:
①(违反能量最低原理);
②(违反泡利原理);
③(违反洪特规则);
④(违反洪特规则);
⑤画轨道表示式时,不能省略空轨道。如C的轨道表示式应为,而不是。
【变式4-1】（2023春·黑龙江牡丹江·高二牡丹江市第三高级中学校考期中）基态铜原子的核外电子排布式为
A．B．
C．D．
【解析】按照洪特规则，基态铜原子核外电子排布式为或[Ar]3d104s1，故B正确；答案为B。
【答案】B
【变式4-2】（2023春·吉林·高二校联考期中）下列轨道表示式所表示的元素原子中，能量处于最低状态的是
A． B．
C． D．
【解析】A． 表示基态碳原子中有1个2s电子激发到2p轨道上，原子处于能量较高的状态，A不符合题意；B． 中，电子排布没有遵循洪特规则，原子处于能量较高的状态，B不符合题意；C． 中，电子的排布满足能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则，原子的能量处于最低状态，C符合题意；D． 表示氮原子的1个2p电子激发到3s轨道，原子处于能量较高的状态，D不符合题意；故选C。
【答案】C
1．下列说法中正确的是
A．同一原子处于激发态时的能量一定大于其处于基态时的能量
B．基态碳原子的电子排布式为1s22s12p3
C．焰色反应是化学变化
D．某些金属元素的特殊焰色是金属原子的电子从基态跃迁到激发态时产生的
【答案】A
【解析】A．基态原子吸收能量变为激发态原子，所以激发态原子能量大于基态原子能量的，故A正确；B．基态C原子核外有6个电子，根据构造原理知C元素基态原子核外电子排布式为1s22s22p2，故B错误；C．焰色反应为元素的性质，过程中没有新物质生成，属于物理变化，故C错误；D．电子由基态跃迁到激发态需要吸收光子，获得能量，从由激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态以光能形式释放能量，产生焰色反应，故D错误；故选A。
2．（2023春·陕西宝鸡·高二统考期中）硒元素能促进人体脑组织发育，预防脑神经疾病。中国富硒地区有湖北恩施，陕西安康等。硒元素原子序数为34，下列说法中正确的有项。
①硒位于周期表第四周期 ②硒在第ⅣA族 ③硒原子有34种不同运动状态的电子 ④基态原子电子占据8个能级 ⑤电子占据的最高能级符号是4p ⑥价电子排布式为3d104s24p4 ⑦电子占据17个原子轨道
A．3项B．4项C．5项D．6项
【答案】B
【解析】①硒元素原子序数为34，硒位于周期表第四周期，正确；②硒在第VIA族，错误；③硒元素原子序数为34，没有运动状态一样的电子，故硒原子有34种不同运动状态的电子，正确；④硒元素原子序数为34，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4，故基态原子电子占据8个能级，正确；⑤As核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4，电子占据的最高能级符号是4p，正确；⑥主族元素的价电子为最外层电子，故价电子排布式为4s24p4 ，错误；⑦As核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4，电子占据1+1+3+1+3+5+1+3=18个原子轨道，错误；综上所述，共4项正确，故B正确；故选B。
3．（2023秋·浙江台州·高二统考期末）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。
4．（2023春·黑龙江牡丹江·高二牡丹江市第二高级中学校考期中）下列各原子或离子的电子排布式错误的是
A．：B．：
C．Fe：D．Cr：
【答案】B
【解析】A．Ca的原子序数为20，基态核外电子排布式为：，A正确；B．O的原子序数为8，得2个电子形成，核外有10个电子，的电子排布式为：1s22s22p6，B错误；C．Fe的原子序数为26，其基态原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，C正确；D．Cr的原子序数为24，其基态原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d54s1，D正确；故选：B。
5．（22·23上·潍坊·期末）下列各项叙述中，错误的是
A．原子的量子力学模型是根据量子力学理论和原子光谱建构的原子模型
B．单个电子的空间运动状态用原子轨道来描述
C．基态原子中，内层各能级中电子的能量一定低于各外层能级的电子
D．基态原子中处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态一定不同
【答案】C
【解析】A．根据量子力学理论和原子光谱，可知核外电子能量不同，是按能量差异进行分层排布的，是原子的量子力学模型的依据，故A正确；B．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，单个电子的空间运动状态用原子轨道来描述，故B正确；C．由于电子屏蔽效应，内层各能级中电子的能量不一定低于各外层能级的电子，如基态原子中3d能级中电子的能量不一定高于4s能级的电子，故C错误；D．根据泡利原理，一个原子轨道最多容纳2个电子且自旋方向相反，故D正确；故选C。
6．（22·23下·楚雄·期末）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。
7．（22·23上·丽水·期末）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。
8．（22·23下·赣州·期末）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。
9．（22·23下·拉萨·期末）现有四种元素的基态原子的价电子电子排布式如下：①；②；③；④。则下列有关比较中正确的是
A．第一电离能：④③②①B．原子半径：④③②①
C．电负性：④③②①D．最高正化合价：④①③②
【答案】A
【分析】价电子电子排布式四种元素分别是硫、磷、氮、氟。
【解析】A．一般地，元素非金属性越强，第一电离能越大，非金属性：④＞③＞②＞①，但是由于磷的3p轨道处于半充满的较稳定状态，致使磷的第一电离能大于硫，所以第一电离能：④＞②＞③＞①，A正确；B．同周期元素原子半径随着原子序数增大而减小，所以原子半径：②①③④，B错误；C．元素非金属性越强，电负性越大，非金属性：④＞①＞③＞②，所以电负性：④＞①＞③＞②，C错误；D．般地，元素的最高正化合价等于原子的最外层电子数，但是氟由于非金属性最强而没有正化合价，所以最高正化合价：①＞②=③，D错误；故选A。
10．（22·23下·海淀·期中）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。
1．（2023春·新疆巴音郭楞·高二八一中学校考期末）下列说法错误的是
A．所有非金属元素都分布在p区
B．同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增大
C．元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族的10个纵列的元素都是金属元素
D．N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，共16个轨道，可容纳32种运动状态的电子
【答案】A
【解析】A．H元素位于s区，A错误；B．能级符号相同，能层越大，能量越高，B正确；C．从ⅢB族到ⅡB族十个纵列的元素为过渡元素，都是金属元素，C正确；D．N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，s能级1个轨道，p能级3个轨道，d能级5个轨道，f能级7个轨道，共16个轨道，每个轨道最多容纳2个电子，可容纳32种运动状态的电子，D正确；故答案为：A。
2．（2023秋·江西萍乡·高二统考期末）下列说法正确的是
A．24Cr原子的核外电子排布式是：
B．最外层电子排布式为的基态原子所对应元素一定是金属元素
C．原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d
D．3px、3py、3pz轨道能量不相同
【答案】C
【解析】A．24Cr原子根据半充满稳定性更好，其核外电子排布式是：，A错误；B．最外层电子排布式为的基态原子可能是氢元素，也可能是金属元素，B错误；C．根据能量最低原理，原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d，C正确；D．3px、3py、3pz轨道为简并轨道，能量相同，只是伸展方向不同，D错误；故选C。
3．（2023春·广东佛山·高二统考期末）人类对核外电子运动的认知不断进步。下列说法正确的是
A．电子在线性轨道上绕核运行
B．电子从激发态跃迁到基态时能产生吸收光谱
C．、、轨道相互平行、能量相等
D．轨道比轨道大，其空间包含了轨道
【答案】D
【解析】A．电子在核外是在一个有形状的轨道空间内运动，A错误；B．电子从激发态跃迁到基态时能产生发射光谱，B错误；C．、、轨道相互垂直、能量相等，C错误；D．轨道比轨道大，其空间包含了轨道，D正确；故选D。
4．（2022春·新疆昌吉·高二校考期中）下列化学用语的表达正确的是
A．的外围电子排布式：
B．氯原子的结构示意图：
C．氮原子的最外层电子排布图：
D．基态铜原子的价层电子排布图：
【答案】A
【解析】A．Mn为25号元素，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，失去最外层两个电子形成Mn2+，所以Mn2+的外围电子排布式3d5，A正确；B．氯原子是17号元素，核外有17个电子，其结构示意图为，B错误；C．氮元素是7号元素，根据核外电子排布规律可知N的价层电子排布为2s22p3,电子排布图为，C错误；D．Cu元素为29号元素，根据核外电子排布规律可知Cu的价层电子排布式为3d104s1，电子排布图为，D错误；故选A。
5．（22·23下·广元·期中）下列基态原子的电子排布图中，违反了泡利原理的是
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】A．2p轨道违背洪特规则，A不符合题意；B．2s轨道违背泡利不相容原理，即同一个轨道中，两个电子应自旋相反，B符合题意；C．电子排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则，C不符合题意；D．2s轨道没有填充满，违背能量最低原理，D不符合题意，选B。
6．（22·23下·成都·期中）锗元素在元素周期表中的信息如图所示。下列有关锗元素的说法错误的是
A．锗原子最外层有4个能量相同的电子
B．位于第四周期族
C．锗原子有2个未成对电子
D．锗原子M层有18个电子
【答案】A
【解析】A．4s轨道和4p轨道上的电子能量不相同，A错误；B．该元素的原子核电荷数为32，位于第四周期，最后一个电子填入4p轨道，属于p区元素，故位于第四周期 IVA 族，B正确；C．4p轨道上有两个电子，根据洪特规则可知，这个电子各占据一个简并轨道，故锗原子有2个未成对电子，C正确；D．根据构造原理，基态锗原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p2，锗原子M层，也就是第三能层，共有18个电子，D正确；故答案选A。
7．（22·23下·长寿·期中）下列化学用语表达正确的是。
A．基态硅原子的轨道表示式：
B．基态Cr的电子排布式：
C．的电子式：
D．C原子的核外能量最高的电子云图像如图：
【答案】D
【解析】A．基态硅原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2，轨道表示式：，故A错误；B．Cr元素为24号元素，原子核外有24个电子，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，故B错误；C．是共价化合物，电子式为：，故C错误；D．C原子的核外能量最高的轨道为2p，电子云图像如图：，故D正确；故选D。
8．（22·23下·运城·期中）人们对原子结构的认识为元素周期律找到了理论依据。下列关于原子结构的说法正确的是
A．光是电子跃迁吸收能量的重要形式
B．基态原子的电子排布式遵循构造原理
C．轨道表示式 违背了洪特规则
D．某种基态原子中可能存在运动状态完全相同的电子
【答案】C
【解析】A．光是电子跃迁释放能量的重要形式，A错误；B．根据构造原理，电子应优先填充4s能级，然后填充3d能级，基态原子的电子排布式中，4s能级还未填满，不遵循构造原理，B错误；C．违背了洪特规则，应为，C正确；D．电子填充在不同的能层，能层又分不同的能级，同一能级又有不同的原子轨道，每个轨道中最多可以填充两个电子，自旋相反，在一个基态多电子的原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子，D错误；故选C。
9．（22·23下·郑州·期中）符号“3px”没有给出的信息是
A．能层
B．能级
C．电子云在空间的伸展方向
D．电子的自旋方向
【答案】D
【解析】3px中3代表第三能层，p表示p能级，x表示电子云在三维坐标沿x轴的伸展方向，唯独没有表示出电子的自旋方向；答案选D。
10．（22·23上·浦东新·期末）化学的符号表征是化学交流与传承的基础。关于C、N、O、Cl等元素有关的问题，完成下列填空。
(1)可以正确描述碳原子结构的是_______
A．原子结构示意图：
B．原子核外能量最高的电子云图像：
C．碳-12原子：
D．原子的轨道表示式：
(2)下列有关微粒的描述正确的是_______
A．羟基的电子式：B．乙炔的分子式：
C．的球棍模型：D．乙烯的结构简式：
(3)写出N、Cl元素的气态氢化物常温下相互反应的化学方程式 ，其生成物的电子式为 。
(4)Cl元素基态原子的电子排布式为 ，其最高能级是 。
(5)在第四周期元素中，基态原子的未成对电子数最多的是 (填元素符号)，其价电子轨道表示式为 。
【答案】(1)AB
(2)D
(3)NH3+HCl=
(4)1s22s22p63s23p5 3p
(5)Cr
【解析】（1）A．C原子是6号元素，电子结构示意图为 ，A正确；B．原子核外能量最高的电子为2p轨道电子，p轨道上排布了2个电子，电子云呈哑铃型，其电子云图形为，B正确；C．碳-12原子的质子数为6，质量数为12，该原子的正确表示为，C错误；D．2p轨道上的两个电子应该优先占据2个轨道，碳原子正确的轨道表示式为，D错误；故答案为：AB；
（2）A．羟基中氧原子上有一个未成对电子，故其电子式为，A错误；B．乙炔的分子式为C2H4，B错误 ；C．的比例模型为，C错误；D．乙烯的结构简式：，D正确；故答案为：D；
（3）N、Cl元素的气态氢化物分别为NH3和HCl，常温下相互反应的化学方程式为NH3+HCl=；为离子化合物，其电子式为；
（4）Cl元素是17号元素，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p5，其最高能级是3p；
（5）在第四周期元素中，基态原子的未成对电子数最多的原子的外围电子排布式为3d54s1，该元素是Cr，其价电子轨道表示式为。
1、根据构造原理写出1～36号元素原子的电子排布式
2、核外电子的运动状态，电子云与原子轨道，基态、激发态和光谱
3、泡利原理、洪特规则
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
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
能级符号
ns
np
nd
nf
轨道数目
1
3
5
7
能级符号
ns
np
nd
nf
轨道数目
1
3
5
7
表示方法
以硫原子为例
电子排布式
1s22s22p63s23p4
简化电子排布式
[Ne]3s23p4
电子排布图（或轨道表示式）
价电子排布式或轨道表示式
3s23p4
离子（S2-）的电子、价电子排布式
1s22s22p63s23p6 3s23p6
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