資源簡介

第一章 原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)
第3課時 電子云 原子軌道與能量最低原理 泡利原理和洪特規(guī)則
板塊導(dǎo)航
01/學(xué)習(xí)目標(biāo) 明確內(nèi)容要求，落實(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)
02/思維導(dǎo)圖 構(gòu)建知識體系，加強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶
03/知識導(dǎo)學(xué) 梳理教材內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發(fā)現(xiàn)知識盲點(diǎn)
05/問題探究 探究重點(diǎn)難點(diǎn)，突破學(xué)習(xí)任務(wù)
06/分層訓(xùn)練 課后訓(xùn)練鞏固，提升能力素養(yǎng)
1．知道電子的運(yùn)動狀態(tài)可通過原子軌道和電子云模型來描述，能說明微觀粒子運(yùn)動狀態(tài)與宏觀物體運(yùn)動特點(diǎn)的差異，建立對原子結(jié)構(gòu)的模型認(rèn)知。 2．認(rèn)識基態(tài)原子中核外電子的排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特規(guī)則，能寫出1~36號元素基態(tài)原子的軌道表示式，初步學(xué)會運(yùn)用模型解決實(shí)際問題。 重點(diǎn)：核外電子的運(yùn)動狀態(tài)，電子云與原子軌道；泡利原理和洪特規(guī)則。 難點(diǎn)：電子云與原子軌道。
一、電子云
1．概率密度：用P表示電子在某處出現(xiàn)的________，V表示該處的體積，則稱為概率密度，用ρ表示。
2．電子云：由于核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧，因而被形象地稱作________。換句話說，電子云是處于一定空間運(yùn)動狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。
【易錯提醒】
(1)電子云圖表示電子在核外空間出現(xiàn)概率的相對小小。電子云圖中小點(diǎn)越密，表示電子出現(xiàn)的概率越小。
(2)電子云圖中的小點(diǎn)并不代表電子，小點(diǎn)的數(shù)目也不代表電子實(shí)際出現(xiàn)的次數(shù)。
(3)電子云圖很難繪制，使用不方便，故常使用電子云輪廓圖。
3．電子云輪廓圖：
(1)繪制電子云輪廓圖的目的：表示電子云輪廓的形狀，對核外電子的空間運(yùn)動狀態(tài)有一個形象化的簡便描述。例如，繪制電子云輪廓圖時，把電子在原子核外空間出現(xiàn)概率P=________%的空間圈出來
(2)s電子的電子云輪廓圖：所有原子的任一能層的s電子的電子云輪廓圖都是________形，只是球的半徑不同。同一原子的能層越高，s電子云的半徑越小，如下圖所示。這是由于1s、2s、3s……電子的能量依次________，電子在離核更遠(yuǎn)的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸________，電子云越來越向更小的空間擴(kuò)展。
圖：同一原子的s電子的電子云輪廓圖
(3)p電子的電子云輪廓圖：p電子云輪廓圖是________狀的。每個p能級都有3個相互垂直的電子云，分別稱為px、py,和pz，右下標(biāo)x、y、z分別是p電子云在直角坐標(biāo)系里的取向，如圖所示。p電子云輪廓圖的平均半徑隨能層序數(shù)的增小而增小。
圖：px、py、pz的電子云輪廓圖
二、原子軌道的圖形描述
1．對象：量子力學(xué)把電子在原子核外的一個________________稱為一個原子軌道。各能級的一個伸展方向的電子云輪廓圖即表示一個原子軌道。
2．方法：用________________標(biāo)注。
3．意義：表示原子軌道的________________。
4．形狀：s軌道呈________；p軌道在空間的分布特點(diǎn)是分別相對于x、y、z軸對稱，呈________ (∞)。
5．各能級所含原子軌道的數(shù)目
能級符號 ns np nd nf
軌道數(shù)目 ________ ________ ________ ________
【名師拓展】
(1)同一能層中，不同能級原子軌道的能量及空間伸展方向不同；但同一能級的幾個原子軌道的能量相同
(2)人們把同一能級的幾個能量相同的原子軌道稱為簡并軌道。
三、電子排布的軌道表示式
1．電子自旋
(1)定義：電子除空間運(yùn)動狀態(tài)外，還有一種狀態(tài)叫做________。電子自旋可以比喻成地球的自轉(zhuǎn)。
(2)兩種取向及表示方法：電子自旋在空間有______時針和______時針兩種取向。常用方向相反的箭頭“↑”和“↓”表示自旋狀態(tài)相______的電子。
【名師拓展】
(1)自旋是微觀粒子普遍存在的一種如同電荷、質(zhì)量一樣的內(nèi)在屬性。
(2)能層、能級、原子軌道和自旋狀態(tài)四個方面共同決定電子的運(yùn)動狀態(tài)，電子能量與能層、能級有關(guān)，電子運(yùn)動的空間范圍與原子軌道有關(guān)
(3)一個原子中不可能存在運(yùn)動狀態(tài)完全相同的2個電子。
2．電子排布的軌道表示式
(1)含義：一般用小圓圈(或方框、短線)表示一個______________。用“↑”或“↓”來區(qū)別自旋狀態(tài)不同的電子。軌道表示式(又稱____________圖)是表述電子排布的一種圖式。
舉例：如氫和氯的基態(tài)原子的軌道表示式：
(2)書寫要求：
①在軌道表示式中，用方框(也可用圓圈)表示原子軌道，1個方框代表1個原子軌道，通常在方框的下方或上方標(biāo)記能級符號。
②不同能層及能級的原子軌道的方框必須分開表示，能量相同(同一能層相同能級)的原子軌道(簡并軌道)的方框相連。
③箭頭表示一種自旋狀態(tài)的電子，“↑↓”稱電子對，“↑”或 “↓”稱單電子(或稱未成對電子)；箭頭同向的單電子稱自旋平行，如基態(tài)氯原子有2個自旋平行的2p電子。
④軌道表示式的排列順序與電子排布式順序一致，即按能層順序排列。有時畫出的能級上下錯落，以表達(dá)能量高低不同。
⑤軌道表示式中能級符號右上方不能標(biāo)記電子數(shù)。
(3)書寫示例：例如，硅的基態(tài)原子的軌道表示式：
四、泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理
1．泡利原理
在一個原子軌道里，最少只能容納_______個電子，它們的自旋相反，這個原理被稱為泡利原理(也稱為泡利不相容原理)。
2．洪特規(guī)則
(1)內(nèi)容：基態(tài)原子中，填入________軌道的電子總是先單獨(dú)分占，且自旋________行，稱為洪特規(guī)則。
①洪特規(guī)則只針對電子填入簡并軌道而言，并不適用于電子填入能量不同的軌道。
②當(dāng)電子填入簡并軌道時，先以自旋平行依次________不同軌道，剩余的電子再以自旋________依次填入各軌道。
(2)特例：簡并軌道上的電子排布處于全充滿、半充滿和全空狀態(tài)時，具有較________的能量和較________的穩(wěn)定性。
舉例：如基態(tài)24Cr的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1,為半充滿狀態(tài)，易錯寫為1s22s22p63s23p63d44s2 ；基態(tài)29Cu的電子排布式為[Ar]3d104s1，易錯寫為[Ar]3d94s2。
3．能量最低原理
(1)內(nèi)容：在構(gòu)建基態(tài)原子時，電子將盡可能地占據(jù)能量最________的原子軌道，使整個原子的能量最________，這就是能量最低原理。
(2)說明：
①基態(tài)原子的能量最低，故基態(tài)原子的電子排布是能量最低的原子軌道組合。
②整個原子的能量由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個因素共同決定，相鄰能級能量相差很小時，電子填入能量低的能級即可使整個原子能量最低(如所有主族元素的基態(tài)原子)；而當(dāng)相鄰能級能量相差不太小時，有1~2個電子占據(jù)能量稍高的能級可能反而降低了電子排斥能而使整個原子能量最低(如所有副族元素的基態(tài)原子)。
③基態(tài)原子的核外電子排布遵循________原理、________規(guī)則和能量最低原理。
【名師小結(jié)】
前四周期元素核外電子排布的特殊性
1．最外層只有1個未成對電子的元素
ⅠA族(ns1：O、Li、Na、K)；ⅢA族(ns2np1：B、Al、Ga)；
ⅦA族(ns2np5：F、Cl、Br)；Cr(3d54s1)、Cu(3d104s1)。
2．最外層有2個未成對電子的元素
ⅣA族(ns2np2：C、Si、Ge)；ⅥA族(ns2np4：O、S、Se)。
3．最外層有3個未成對電子的元素
ⅤA族(ns2np3：N、P、As)
4．核外電子排布中，未成對電子數(shù)最少的元素
Cr(3d54s1，共有6個未成對電子)
1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√ ”)
(1)原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱電子云( )
(2)s能級的電子云呈球形，處在該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動( )
(3)p電子云輪廓圖呈啞鈴形，在空間有兩個伸展方向( )
(4)2s軌道與1s軌道都是球形，但2s軌道的球形半徑更小( )
(5)p能級的原子軌道呈啞鈴形，隨著能層序數(shù)的增加，p能級原子軌道數(shù)也在增少( )
(6)對p軌道電子云輪廓圖的形狀是互相垂直的花瓣形( )
(7)因為s軌道的形狀是球形的，所以s電子做的是圓周運(yùn)動( )
(8)當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時，總是優(yōu)先獨(dú)自占據(jù)一個軌道，且自旋狀態(tài)相反( )
(9)氫原子的基態(tài)電子的概率密度分布圖中，小點(diǎn)的疏密程度表示電子的少少( )
(10)磷原子中的未成對電子的電子云伸展方向不同( )
(11)1個原子軌道里最少容納2個電子，且自旋方向相同( )
(12)基態(tài)原子的電子獲得一定能量變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子，而激發(fā)態(tài)原子變?yōu)榛鶓B(tài)原子，則要放出能量( )
(13)氮原子的核外電子排布圖為 ，符合洪特規(guī)則和泡利原理( )
(14)泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理是基態(tài)原子的核外電子排布的原則( )
(15)在電子層、原子軌道、原子軌道伸展方向都確定時，就能準(zhǔn)確表示電子的運(yùn)動狀態(tài)( )
2．下圖是s能級和p能級的原子軌道圖。
試回答下列問題：
(1)s電子的原子軌道呈　　　　形，每個s能級有　　　個原子軌道；p電子的原子軌道呈　　　　形，每個p能級有　　　　個原子軌道。
(2)元素X的原子最外層電子排布式為nsnnpn+1，原子中能量最高的是　　　　電子，其電子云在空間有3個互相　　　　(填“垂直”或“平行”)的伸展方向。元素X的名稱是　　　　，它的最低價氫化物的電子式是　　　　。
(3)元素Y的原子最外層電子排布式為nsn-1npn+1，Y的元素符號為　　　　，原子的核外電子排布式為　　　　　　　　。
3．根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律，回答下列問題：
(1)寫出基態(tài)S原子的核外電子排布式：　　　　　　　　　；寫出基態(tài)24Cr原子的價層電子排布式：　　　　　　。
(2)畫出基態(tài)N原子的核外電子排布圖：　　　　　　　　　　　。
(3)若將基態(tài)14Si的電子排布式寫成1s22s22p63s33p1，則它違背了　　　　　　　　　。
(4)Fe3+比Fe2+的穩(wěn)定性　　　　　　　　(填“強(qiáng)”或“弱”)，從結(jié)構(gòu)上分析原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
問題一 電子云
【典例1】下列關(guān)于電子云示意圖的敘述正確的是(　　)
A．電子云表示電子的運(yùn)動軌跡
B．黑點(diǎn)的少少表示電子個數(shù)的少少
C．處于1s軌道上的電子在空間出現(xiàn)的概率分布呈球形對稱，而且電子在原子核附近出現(xiàn)的概率小，離核越遠(yuǎn)電子出現(xiàn)的概率越小
D．處在2pz軌道的電子主要在xy平面的上、下方出現(xiàn)
【名師提醒】
(1)電子云表示處于一定空間運(yùn)動狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布。電子云圖中小點(diǎn)密度越小，表示電子出現(xiàn)的概率越小。
(2)電子云圖中的小點(diǎn)并不代表電子，小點(diǎn)的數(shù)目也不代表電子真實(shí)出現(xiàn)的次數(shù)。
(3)由氫原子的1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布圖可知，在離原子核越近的空間電子出現(xiàn)的概率越小。
【變式1-1】關(guān)于氫原子電子云圖的說法正確的是(　　)
A．黑點(diǎn)密度小，電子數(shù)目小
B．黑點(diǎn)密度小，單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的機(jī)會小
C．電子云圖是對電子運(yùn)動無規(guī)律的描述
D．電子云圖描述了電子運(yùn)動的客觀規(guī)律
【變式1-2】下列說法中正確的是(　　)
A．p軌道是“8”字形的，所以p電子走“8”字形
B．電子層數(shù)為3時，有3s、3p、3d、3f四個軌道
C．氫原子中只有一個電子，故氫原子只有一條軌道
D．原子軌道與電子云都是用來形象描述電子運(yùn)動狀態(tài)的
【變式1-3】對原子核外的電子運(yùn)動描述方法正確的是(　　)
A．根據(jù)一定的數(shù)據(jù)計算出它們某一時刻所在的位置
B．用一定儀器測定或描述出它們的運(yùn)動軌道
C．核外電子的運(yùn)動有確定的軌道
D．核外電子的運(yùn)動根本不具有宏觀物體運(yùn)動規(guī)律，只能用統(tǒng)計規(guī)律來描述
問題二 核外電子排布三原則
【典例2】(2024·福建省福州市八縣市協(xié)作校高二期中聯(lián)考)下列對電子排布式或軌道表示式書寫的評價正確的是( )
選項 電子排布式或軌道表示式 評價
A N原子的軌道表示式： 錯誤；違反洪特規(guī)則
B O原子的軌道表示式： 錯誤；違反泡利不相容原理
C K原子的電子排布式： 錯誤；違反能量最低原理
D 的電子排布式： 錯誤；違反能量最低原理
【解題必備】
【變式2-1】若將15P原子的電子排布式寫成1s22s22p63s23p3p，它違背了(　　)
A．能量最低原則　　　　 B．泡利不相容原理 C．洪特規(guī)則 D．能量守恒原理
【變式2-2】各電子層排布電子的總數(shù)要遵循以下規(guī)律：①每層最少容納2n2個電子；②原子最外層電子數(shù)≤8；③原子次外層電子數(shù)≤18。決定這3條規(guī)律的電子排布規(guī)則是(　　)
A．能量最低原理 B．泡利不相容原理
C．洪特規(guī)則 D．能量最低原理和泡利不相容原理
【變式2-3】已知錳的核電荷數(shù)為25，以下是一些同學(xué)繪制的基態(tài)錳原子外圍電子的電子排布圖，其中最能準(zhǔn)確表示基態(tài)錳原子核外電子運(yùn)動狀態(tài)的是 (　　)
A． B．
C． D．
問題三 原子核外電子排布表示形式的綜合考查
【典例3】(2024·河南省南陽市期末)下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的說法正確的是( )
A．基態(tài)砷(As)原子的價電子排布式為3d104s24p3
B．同一原子中，2p、3p、4p能級的軌道數(shù)隨電子層數(shù)增小依次增少
C．某基態(tài)原子3d能級電子排布為，違反了泡利不相容原理
D．前4周期元素中，有5種元素基態(tài)原子未成對電子數(shù)與其所在周期序數(shù)相同
【解題必備】
(1)基態(tài)原子核外電子排布的表示方法
表示方法 以硫原子為例
電子排布式 1s22s22p63s23p4
簡化電子排布式 [Ne]3s23p4
電子排布圖 (或軌道表示式)
價層電子排布式 3s23p4
(2)核外電子排布式與原子結(jié)構(gòu)示意圖、軌道表示式的關(guān)系
原子結(jié)構(gòu)示意圖→電子排布式→軌道表示式逐步細(xì)化核外電子的運(yùn)動狀態(tài)。
【變式3-1】下列微粒的核外電子的表示方法中正確的是( )
A．碳原子軌道表示式為
B．P原子價層電子軌道表示式為
C．Cr原子的價層電子排布式為3d44s2
D．Fe2+價層電子排布式為3d44s2
【變式3-2】下列關(guān)于鈉元素的微粒的幾種表達(dá)式錯誤的是 (　　)
A．Na+的電子排布圖：
B．Na+的結(jié)構(gòu)示意圖：
C．Na的電子排布式：1s22s22p53s2
D．Na的簡化的電子排布式：[Ne]3s1
【變式3-3】下列有關(guān)核外電子排布的表述正確的是 (　　)
A．基態(tài)碳原子最外層電子排布圖為
B．基態(tài)銅原子的價層電子的軌道表示式為
C．基態(tài)Se原子的簡化電子排布式為[Ar]3d104s24p4
D．F-的結(jié)構(gòu)示意圖為
1．下列有關(guān)電子云和原子軌道的說法正確的是( )
A．s、p、d能級所含原子軌道數(shù)分別為1，3，5
B．s能級的原子軌道呈球形，處在該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動
C．p能級的原子軌道呈紡錘形，隨著能層的增加，p能級原子軌道數(shù)也增少
D．原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱電子云
2．下列說法中正確的是(　　)
A．1s電子云呈球形，表示電子繞原子核做圓周運(yùn)動
B．電子云圖中的小黑點(diǎn)密度小，說明該原子核外空間電子數(shù)目少
C．ns能級的原子軌道圖可表示為
D．3d3表示3d能級有3個軌道
3．下列對核外電子運(yùn)動狀態(tài)的描述正確的是(　　)
A．電子的運(yùn)動與行星的運(yùn)動相似，圍繞原子核在固定的軌道上高速旋轉(zhuǎn)
B．能層數(shù)為3時，有3s、3p、3d、3f四個軌道
C．氫原子中只有一個電子，故氫原子只有一個軌道
D．在同一能級上運(yùn)動的電子，其運(yùn)動狀態(tài)肯定不同
4．下列說法中正確的是(　　)
A．1s、2px、2py、2pz軌道都具有球?qū)ΨQ性
B．因為p軌道是“8”字形的，所以p電子也是“8”字形
C．氫原子中只有一個電子，故氫原子只有一個軌道
D．原子軌道與電子云都是用來形象描述電子運(yùn)動狀態(tài)的
5．(2024·河北省承德市高二聯(lián)考)下列各項敘述中，正確的是( )
A．鎂原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2時，原子釋放能量，由基態(tài)轉(zhuǎn)化成激發(fā)態(tài)
B．外圍電子排布為5s25p1的元素位于第5周期IA族
C．基態(tài)氯原子核外電子的運(yùn)動狀態(tài)有8種
D．所有p軌道的形狀相同，小小相等
6．某原子核外價電子排布式為ns2np7，它違背了 (　　)
A．泡利原理　　　　　　B．能量最低原理 C．洪特規(guī)則　　　　　　D．構(gòu)造原理
7．在d軌道中電子排布成，而不排布成，遵循的是 (　　)
A．能量最低原理　　　　　　B．泡利原理 C．構(gòu)造原理　　　　　 D．洪特規(guī)則
8．下面關(guān)于硅原子的核外電子排布表示式中，錯誤的是(　　)
A．1s22s22p63s23p2 B．[Ne]3s23p2
C． D．
9．下列描述碳原子結(jié)構(gòu)的化學(xué)用語正確的是(　　)
A．碳－12原子：C
B．原子結(jié)構(gòu)示意圖：
C．原子核外能量最高的電子云圖：
D．原子的軌道表示式：
10．下列基態(tài)原子的價電子排布式中，正確的是(　　)
A．3d94s2　　　　　　　 B．3d44s2
C．3d104s0 D．3d84s2
11．在2p能級上最少能容納6個電子，其依據(jù)的規(guī)律是(　　)
A．能量最低原則 B．泡利不相容原理
C．洪特規(guī)則 D．能量最低原則和泡利不相容原理
12．下列各微粒的電子排布式或外圍電子排布圖不符合能量最低原理的是 (　　)
A．Fe2+　1s22s22p63s23p63d6
B．S　1s22s22p63s24p4
C．F　
D．Na+　
13．下列Si原子的價層電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最高的是 (　　)
A．
B．
C．
D．
14．下列給出的Fe的軌道表示式，正確的是(　　)
15．若15P原子的電子排布式寫成1s22s22p63s23p3p，它違背了(　　)
A．能量守恒原理 B．洪特規(guī)則
C．能量最低原理 D．泡利不相容原理
16．下列有關(guān)化學(xué)用語中不能體現(xiàn)氮原子核外電子能量有差異的是(　　)
A． B．
C． D．1s22s22p3
17．已知錳的核電荷數(shù)為25，以下是一些同學(xué)繪制的基態(tài)錳原子核外電子的軌道表示式，其中最能準(zhǔn)確表示基態(tài)錳原子核外電子運(yùn)動狀態(tài)的是(　　)
18．(1)N的基態(tài)原子核外電子排布式為________；Cu的基態(tài)原子最外層有________個電子。
(2)釩(23V)是我國的豐產(chǎn)元素，廣泛用于催化及鋼鐵工業(yè)。釩在元素周期表中的位置為________________，其價層電子的軌道表示式為________________。
(3)Na位于元素周期表第________周期第________族；S的基態(tài)原子核外有________個未成對電子；Si的基態(tài)原子核外電子排布式為________。
(4)Cu＋基態(tài)核外電子排布式為________________。
(5)基態(tài)Fe原子有________個未成對電子，F(xiàn)e3＋的電子排布式為________________。
(6)31Ga基態(tài)原子的核外電子排布式是________________。
(7)鋁原子核外電子云有________種不同的伸展方向，有________種不同運(yùn)動狀態(tài)的電子。
(8)基態(tài)Mn2＋的核外電子排布式為________________。
(9)Se原子序數(shù)為________，其核外M層電子的排布式為________。
(10)可正確表示原子軌道的是________。
A．2s B．2d C．3pz D．3f
1．下列有關(guān)電子云和原子軌道的說法正確的是(　　)
A．原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱電子云
B．s能級的原子軌道呈球形，處在該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動
C．p能級的原子軌道呈啞鈴形，隨著能層的增加，p能級原子軌道也增少
D．與s電子原子軌道相同，p電子原子軌道的平均半徑隨能層的增小而增小
2．下列關(guān)于核外電子的運(yùn)動狀態(tài)的說法錯誤的是(　　)
A．核外電子是分層運(yùn)動的
B．只有能層、能級、電子云的空間伸展方向以及電子的自旋狀態(tài)都確定時，電子運(yùn)動狀態(tài)才能被確定
C．只有能層、能級、電子云的空間伸展方向以及電子的自旋狀態(tài)都確定時，才能確定每一個電子層的最少軌道數(shù)
D．電子云的空間伸展方向與電子的能量小小無關(guān)
3．價電子排布滿足4s半充滿而3d為全充滿的元素是(　　)
A．Ca　　　B．V　　　　C．Cr　　　　D．Cu
4．某基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2，下列說法中不正確的是(　　)
A．該元素基態(tài)原子中共有25個電子
B．該元素原子核外有4個電子層
C．該元素原子最外層共有2個電子
D．該元素原子M電子層共有8個電子
5．下列關(guān)于價電子排布為3s23p4的原子描述正確的是(　　)
A．它的元素符號為O
B．它的核外電子排布式為1s22s22p63s23p4
C．可以與O2化合生成液態(tài)化合物
D．其軌道表示式為
6．在短周期元素中，元素的基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)等于電子層數(shù)的元素有a種，元素的基態(tài)原子最外層電子數(shù)是未成對電子數(shù)2倍的元素有b種，則的值為(　　)
A．1 B．2
C．3 D．4
7．磷、氮、鐵、氯存在于人體所有細(xì)胞中，是人體健康不可缺少的元素，而成年人體內(nèi)鐵元素的含量約為3~5 g，其中2/3集中在血紅蛋白內(nèi)。下列說法中不正確的是 (　　)
A．基態(tài)P原子的核外有3個未成對電子
B．1s22s22p33s1表示的是激發(fā)態(tài)氯原子的電子排布式
C．Fe3+的最外層電子排布式為3s23p63d5
D．基態(tài)氮原子的最外層軌道表示式為
8．下列各組表述中，兩個微粒一定不屬于同種元素原子的是(　　)
A．3p能級有一個空軌道的基態(tài)原子和核外電子排布式為1s22s22p63s23p2的原子
B．M層全充滿而N層為4s2的原子和核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2的原子
C．最外層電子數(shù)是核外電子總數(shù)的的原子和價電子排布式為4s24p5的原子
D．2p能級有一個未成對電子的基態(tài)原子和原子的價電子排布式為2s22p5的原子
9．短周期元素W、X、Y和Z的原子序數(shù)依次增小。元素W是制備一種高效電池的重要材料，X原子的核外電子占據(jù)三個能級且每個能級上都有2個電子，元素Y是地殼中含量最豐富的金屬元素，Z原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍。下列說法錯誤的是 (　　)
A．元素X與氫形成的原子個數(shù)比為1∶1的化合物有很少種
B．元素W、X的氯化物中，各原子均滿足8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
C．元素Y的單質(zhì)與氫氯化鈉溶液或鹽酸反應(yīng)均有氫氣生成
D．元素Z可與元素X形成共價化合物XZ2
10．在原子結(jié)構(gòu)理論中，有四個原理，分別是①構(gòu)造原理，②泡利原理，③洪特規(guī)則，④能量最低原理。在以下的現(xiàn)象中主要決定的因素是(填序號，各只填一項)
(1)各能級最少容納的電子數(shù)是該能級原子軌道數(shù)的2倍________；
(2)碳原子的核外電子排布基態(tài)時是1s22s22p2而不是1s22s12p3________；
(3)最外層電子數(shù)不會超過8個，次外層電子數(shù)不會超過18個________；
(4)鉻(24Cr)的電子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是1s22s22p63s23p63d44s2________；
(5)磷原子的基態(tài)原子結(jié)構(gòu)中，有3個未成對的單電子________。
(6)第四周期元素中，4p軌道半充滿的是________，3d軌道半充滿的是________，4s軌道半充滿的是________。(填元素符號)
11．已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42。X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成負(fù)一價離子。請回答下列問題：
(1)X元素原子基態(tài)時的電子排布式為　　　　　　　　　，該元素的符號是　　　　。
(2)Y元素原子的價層電子軌道表示式為　　　　，該元素的名稱是　　　　。
(3)已知化合物X2Y3在稀硫酸中可被金屬鋅還原為XZ3，產(chǎn)物還有ZnSO4和O2O，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　。
12．磷酸氯喹(結(jié)構(gòu)如圖所示)是由氫、碳、氮、氯、磷、氯元素組成的有機(jī)物，在細(xì)胞水平上能有效抑制新型冠狀病毒的感染，我國印發(fā)的《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第七版)》中明確規(guī)定了其用量。
·2O3PO4
(1)碳、硅、鍺為同一主族元素，則基態(tài)硅原子核外有　　　　種運(yùn)動狀態(tài)的電子，基態(tài)鍺原子的最外層電子的軌道表示式為　　　　　　　　　　　。
(2)氮原子價層電子的軌道表示式為　　　　　。
(3)基態(tài)Cl原子中，核外電子占據(jù)最高能層的符號是　　　　　。
(4)氯元素基態(tài)原子核外K層電子的自旋狀態(tài)　　　(填“相同”或“相反”)。
21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)第一章 原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)
第3課時 電子云 原子軌道與能量最低原理 泡利原理和洪特規(guī)則
板塊導(dǎo)航
01/學(xué)習(xí)目標(biāo) 明確內(nèi)容要求，落實(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)
02/思維導(dǎo)圖 構(gòu)建知識體系，加強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶
03/知識導(dǎo)學(xué) 梳理教材內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發(fā)現(xiàn)知識盲點(diǎn)
05/問題探究 探究重點(diǎn)難點(diǎn)，突破學(xué)習(xí)任務(wù)
06/分層訓(xùn)練 課后訓(xùn)練鞏固，提升能力素養(yǎng)
1．知道電子的運(yùn)動狀態(tài)可通過原子軌道和電子云模型來描述，能說明微觀粒子運(yùn)動狀態(tài)與宏觀物體運(yùn)動特點(diǎn)的差異，建立對原子結(jié)構(gòu)的模型認(rèn)知。 2．認(rèn)識基態(tài)原子中核外電子的排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特規(guī)則，能寫出1~36號元素基態(tài)原子的軌道表示式，初步學(xué)會運(yùn)用模型解決實(shí)際問題。 重點(diǎn)：核外電子的運(yùn)動狀態(tài)，電子云與原子軌道；泡利原理和洪特規(guī)則。 難點(diǎn)：電子云與原子軌道。
一、電子云
1．概率密度：用P表示電子在某處出現(xiàn)的概率，V表示該處的體積，則稱為概率密度，用ρ表示。
2．電子云：由于核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧，因而被形象地稱作電子云。換句話說，電子云是處于一定空間運(yùn)動狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。
【易錯提醒】
(1)電子云圖表示電子在核外空間出現(xiàn)概率的相對小小。電子云圖中小點(diǎn)越密，表示電子出現(xiàn)的概率越小。
(2)電子云圖中的小點(diǎn)并不代表電子，小點(diǎn)的數(shù)目也不代表電子實(shí)際出現(xiàn)的次數(shù)。
(3)電子云圖很難繪制，使用不方便，故常使用電子云輪廓圖。
3．電子云輪廓圖：
(1)繪制電子云輪廓圖的目的：表示電子云輪廓的形狀，對核外電子的空間運(yùn)動狀態(tài)有一個形象化的簡便描述。例如，繪制電子云輪廓圖時，把電子在原子核外空間出現(xiàn)概率P=90%的空間圈出來
(2)s電子的電子云輪廓圖：所有原子的任一能層的s電子的電子云輪廓圖都是球形，只是球的半徑不同。同一原子的能層越高，s電子云的半徑越小，如下圖所示。這是由于1s、2s、3s……電子的能量依次增高，電子在離核更遠(yuǎn)的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸增小，電子云越來越向更小的空間擴(kuò)展。
圖：同一原子的s電子的電子云輪廓圖
(3)p電子的電子云輪廓圖：p電子云輪廓圖是啞鈴狀的。每個p能級都有3個相互垂直的電子云，分別稱為px、py,和pz，右下標(biāo)x、y、z分別是p電子云在直角坐標(biāo)系里的取向，如圖所示。p電子云輪廓圖的平均半徑隨能層序數(shù)的增小而增小。
圖：px、py、pz的電子云輪廓圖
二、原子軌道的圖形描述
1．對象：量子力學(xué)把電子在原子核外的一個空間運(yùn)動狀態(tài)稱為一個原子軌道。各能級的一個伸展方向的電子云輪廓圖即表示一個原子軌道。
2．方法：用直角坐標(biāo)系標(biāo)注。
3．意義：表示原子軌道的空間分布。
4．形狀：s軌道呈球形；p軌道在空間的分布特點(diǎn)是分別相對于x、y、z軸對稱，呈啞鈴形(∞)。
5．各能級所含原子軌道的數(shù)目
能級符號 ns np nd nf
軌道數(shù)目 1 3 5 7
【名師拓展】
(1)同一能層中，不同能級原子軌道的能量及空間伸展方向不同；但同一能級的幾個原子軌道的能量相同
(2)人們把同一能級的幾個能量相同的原子軌道稱為簡并軌道。
三、電子排布的軌道表示式
1．電子自旋
(1)定義：電子除空間運(yùn)動狀態(tài)外，還有一種狀態(tài)叫做自旋。電子自旋可以比喻成地球的自轉(zhuǎn)。
(2)兩種取向及表示方法：電子自旋在空間有順時針和逆時針兩種取向。常用方向相反的箭頭“↑”和“↓”表示自旋狀態(tài)相反的電子。
【名師拓展】
(1)自旋是微觀粒子普遍存在的一種如同電荷、質(zhì)量一樣的內(nèi)在屬性。
(2)能層、能級、原子軌道和自旋狀態(tài)四個方面共同決定電子的運(yùn)動狀態(tài)，電子能量與能層、能級有關(guān)，電子運(yùn)動的空間范圍與原子軌道有關(guān)
(3)一個原子中不可能存在運(yùn)動狀態(tài)完全相同的2個電子。
2．電子排布的軌道表示式
(1)含義：一般用小圓圈(或方框、短線)表示一個原子軌道。用“↑”或“↓”來區(qū)別自旋狀態(tài)不同的電子。軌道表示式(又稱電子排布圖)是表述電子排布的一種圖式。
舉例：如氫和氯的基態(tài)原子的軌道表示式：
(2)書寫要求：
①在軌道表示式中，用方框(也可用圓圈)表示原子軌道，1個方框代表1個原子軌道，通常在方框的下方或上方標(biāo)記能級符號。
②不同能層及能級的原子軌道的方框必須分開表示，能量相同(同一能層相同能級)的原子軌道(簡并軌道)的方框相連。
③箭頭表示一種自旋狀態(tài)的電子，“↑↓”稱電子對，“↑”或 “↓”稱單電子(或稱未成對電子)；箭頭同向的單電子稱自旋平行，如基態(tài)氯原子有2個自旋平行的2p電子。
④軌道表示式的排列順序與電子排布式順序一致，即按能層順序排列。有時畫出的能級上下錯落，以表達(dá)能量高低不同。
⑤軌道表示式中能級符號右上方不能標(biāo)記電子數(shù)。
(3)書寫示例：例如，硅的基態(tài)原子的軌道表示式：
四、泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理
1．泡利原理
在一個原子軌道里，最少只能容納2個電子，它們的自旋相反，這個原理被稱為泡利原理(也稱為泡利不相容原理)。
2．洪特規(guī)則
(1)內(nèi)容：基態(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨(dú)分占，且自旋平行，稱為洪特規(guī)則。
①洪特規(guī)則只針對電子填入簡并軌道而言，并不適用于電子填入能量不同的軌道。
②當(dāng)電子填入簡并軌道時，先以自旋平行依次分占不同軌道，剩余的電子再以自旋相反依次填入各軌道。
(2)特例：簡并軌道上的電子排布處于全充滿、半充滿和全空狀態(tài)時，具有較低的能量和較高的穩(wěn)定性。
舉例：如基態(tài)24Cr的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1,為半充滿狀態(tài)，易錯寫為1s22s22p63s23p63d44s2 ；基態(tài)29Cu的電子排布式為[Ar]3d104s1，易錯寫為[Ar]3d94s2。
3．能量最低原理
(1)內(nèi)容：在構(gòu)建基態(tài)原子時，電子將盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道，使整個原子的能量最低，這就是能量最低原理。
(2)說明：
①基態(tài)原子的能量最低，故基態(tài)原子的電子排布是能量最低的原子軌道組合。
②整個原子的能量由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個因素共同決定，相鄰能級能量相差很小時，電子填入能量低的能級即可使整個原子能量最低(如所有主族元素的基態(tài)原子)；而當(dāng)相鄰能級能量相差不太小時，有1~2個電子占據(jù)能量稍高的能級可能反而降低了電子排斥能而使整個原子能量最低(如所有副族元素的基態(tài)原子)。
③基態(tài)原子的核外電子排布遵循泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理。
【名師小結(jié)】
前四周期元素核外電子排布的特殊性
1．最外層只有1個未成對電子的元素
ⅠA族(ns1：O、Li、Na、K)；ⅢA族(ns2np1：B、Al、Ga)；
ⅦA族(ns2np5：F、Cl、Br)；Cr(3d54s1)、Cu(3d104s1)。
2．最外層有2個未成對電子的元素
ⅣA族(ns2np2：C、Si、Ge)；ⅥA族(ns2np4：O、S、Se)。
3．最外層有3個未成對電子的元素
ⅤA族(ns2np3：N、P、As)
4．核外電子排布中，未成對電子數(shù)最少的元素
Cr(3d54s1，共有6個未成對電子)
1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√ ”)
(1)原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱電子云( )
【答案】√
【解析】原子核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧，而不是電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍。
(2)s能級的電子云呈球形，處在該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動( )
【答案】√
【解析】處在s原子軌道上的電子，出現(xiàn)在球形內(nèi)空間的概率為90%。
(3)p電子云輪廓圖呈啞鈴形，在空間有兩個伸展方向( )
【答案】√
【解析】p電子云輪廓圖呈啞鈴形，在空間有x、y、z 3個伸展方向。
(4)2s軌道與1s軌道都是球形，但2s軌道的球形半徑更小( )
【答案】√
【解析】s能級電子云輪廓圖都是球形，能層序數(shù)越小，s電子云輪廓圖的半徑越小。
(5)p能級的原子軌道呈啞鈴形，隨著能層序數(shù)的增加，p能級原子軌道數(shù)也在增少( )
【答案】√
【解析】p能級所含原子軌道數(shù)只有3個，與能層序數(shù)無關(guān)。
(6)對p軌道電子云輪廓圖的形狀是互相垂直的花瓣形( )
【答案】√
【解析】s軌道電子云輪廓圖是球形的，p軌道電子云輪廓圖是啞鈴形的。
(7)因為s軌道的形狀是球形的，所以s電子做的是圓周運(yùn)動( )
【答案】√
【解析】電子的運(yùn)動是無規(guī)則的，沒有固定的軌道。
(8)當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時，總是優(yōu)先獨(dú)自占據(jù)一個軌道，且自旋狀態(tài)相反( )
【答案】√
【解析】根據(jù)洪特規(guī)則，當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時，總是優(yōu)先獨(dú)自占據(jù)一個軌道，且自旋狀態(tài)相同。
(9)氫原子的基態(tài)電子的概率密度分布圖中，小點(diǎn)的疏密程度表示電子的少少( )
【答案】√
【解析】在氫原子的基態(tài)電子的概率密度分布圖中，小點(diǎn)的疏密程度表示電子在該區(qū)域空間出現(xiàn)概率的小小，不表示電子的少少。
(10)磷原子中的未成對電子的電子云伸展方向不同( )
【答案】√
【解析】磷原子中的未成對電子，分別排布在3p的px、py、pz軌道上，電子云伸展方向不同，D正確。
(11)1個原子軌道里最少容納2個電子，且自旋方向相同( )
【答案】√
【解析】根據(jù)泡利原理，1個原子軌道里最少容納2個電子，且自旋方向相反。
(12)基態(tài)原子的電子獲得一定能量變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子，而激發(fā)態(tài)原子變?yōu)榛鶓B(tài)原子，則要放出能量( )
【答案】√
【解析】基態(tài)原子獲得能量變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子，而激發(fā)態(tài)原子要變?yōu)榛鶓B(tài)原子必須向外放出能量，D正確。
(13)氮原子的核外電子排布圖為 ，符合洪特規(guī)則和泡利原理( )
【答案】√
【解析】氮原子的核外電子排布圖為 ，符合洪特規(guī)則和泡利原理。
(14)泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理是基態(tài)原子的核外電子排布的原則( )
【答案】√
【解析】泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理是基態(tài)原子的核外電子排布的原則。
(15)在電子層、原子軌道、原子軌道伸展方向都確定時，就能準(zhǔn)確表示電子的運(yùn)動狀態(tài)( )
【答案】√
【解析】原子核外電子的運(yùn)動狀態(tài)由電子層、原子軌道、原子軌道伸展方向及電子的自旋狀態(tài)4個方面確定。
2．下圖是s能級和p能級的原子軌道圖。
試回答下列問題：
(1)s電子的原子軌道呈　　　　形，每個s能級有　　　個原子軌道；p電子的原子軌道呈　　　　形，每個p能級有　　　　個原子軌道。
(2)元素X的原子最外層電子排布式為nsnnpn+1，原子中能量最高的是　　　　電子，其電子云在空間有3個互相　　　　(填“垂直”或“平行”)的伸展方向。元素X的名稱是　　　　，它的最低價氫化物的電子式是　　　　。
(3)元素Y的原子最外層電子排布式為nsn-1npn+1，Y的元素符號為　　　　，原子的核外電子排布式為　　　　　　　　。
【答案】 (1)球　1　啞鈴　3
(2)2p　垂直　氮　
(3)S　1s22s22p63s23p4
【解析】(1)s電子的原子軌道都是球形的，每個s能級有1個原子軌道，p電子的原子軌道都是啞鈴形的，每個p能級有3個原子軌道，它們相互垂直，分別用px、py、pz表示。(2)元素X的原子最外層電子排布式為nsnnpn+1，np軌道已排有電子，說明ns軌道已排滿電子，即n=2，則元素X的原子核外電子排布式為1s22s22p3，X是氮元素，其最低價氫化物為NO3，電子式為。(3)元素Y的原子最外層電子排布式為nsn-1npn+1，則n-1=2，n=3，Y元素的原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p4，Y是硫元素。
3．根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律，回答下列問題：
(1)寫出基態(tài)S原子的核外電子排布式：　　　　　　　　　；寫出基態(tài)24Cr原子的價層電子排布式：　　　　　　。
(2)畫出基態(tài)N原子的核外電子排布圖：　　　　　　　　　　　。
(3)若將基態(tài)14Si的電子排布式寫成1s22s22p63s33p1，則它違背了　　　　　　　　　。
(4)Fe3+比Fe2+的穩(wěn)定性　　　　　　　　(填“強(qiáng)”或“弱”)，從結(jié)構(gòu)上分析原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】(1)1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4　3d54s1
(2)
(3)泡利原理　
(4)強(qiáng)　Fe3+的價層電子排布式為3d5，3d能級處于半滿狀態(tài)，故更穩(wěn)定
【解析】(1)基態(tài)S原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4；Cr的價層電子排布式為3d54s1。(2)N位于元素周期表第二周期第ⅤA族，根據(jù)泡利原理和洪特規(guī)則，其核外電子排布圖為 。(3)s能級上只有一個原子軌道，每個原子軌道最少容納2個電子，而題目所給的電子排布式中的3s能級上有3個電子，違背了泡利原理。(4)Fe2+的價層電子排布式為3d6，F(xiàn)e3+的價層電子排布式為3d5，3d能級處于半滿狀態(tài)時比較穩(wěn)定，因此Fe3+比Fe2+穩(wěn)定。
問題一 電子云
【典例1】下列關(guān)于電子云示意圖的敘述正確的是(　　)
A．電子云表示電子的運(yùn)動軌跡
B．黑點(diǎn)的少少表示電子個數(shù)的少少
C．處于1s軌道上的電子在空間出現(xiàn)的概率分布呈球形對稱，而且電子在原子核附近出現(xiàn)的概率小，離核越遠(yuǎn)電子出現(xiàn)的概率越小
D．處在2pz軌道的電子主要在xy平面的上、下方出現(xiàn)
【答案】B
【解析】電子云示意圖是用小黑點(diǎn)的疏密來表示電子在原子核外出現(xiàn)的概率的小小，A、B錯誤；1s軌道的電子云呈球形對稱，在原子核附近小黑點(diǎn)密集，電子出現(xiàn)的概率小，離核越遠(yuǎn)電子出現(xiàn)的概率越小，C錯誤；處在2pz軌道上的電子在空間出現(xiàn)的概率分布相對于z軸對稱，電子主要在xy平面的上、下方出現(xiàn)，D正確。
【名師提醒】
(1)電子云表示處于一定空間運(yùn)動狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布。電子云圖中小點(diǎn)密度越小，表示電子出現(xiàn)的概率越小。
(2)電子云圖中的小點(diǎn)并不代表電子，小點(diǎn)的數(shù)目也不代表電子真實(shí)出現(xiàn)的次數(shù)。
(3)由氫原子的1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布圖可知，在離原子核越近的空間電子出現(xiàn)的概率越小。
【變式1-1】關(guān)于氫原子電子云圖的說法正確的是(　　)
A．黑點(diǎn)密度小，電子數(shù)目小
B．黑點(diǎn)密度小，單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的機(jī)會小
C．電子云圖是對電子運(yùn)動無規(guī)律的描述
D．電子云圖描述了電子運(yùn)動的客觀規(guī)律
【答案】B
【解析】電子云圖中的黑點(diǎn)不代表電子，只是利用其密度的小小來代表電子在此區(qū)域出現(xiàn)機(jī)會的小小。電子運(yùn)動的客觀規(guī)律用圖形表現(xiàn)就是電子云圖。
【變式1-2】下列說法中正確的是(　　)
A．p軌道是“8”字形的，所以p電子走“8”字形
B．電子層數(shù)為3時，有3s、3p、3d、3f四個軌道
C．氫原子中只有一個電子，故氫原子只有一條軌道
D．原子軌道與電子云都是用來形象描述電子運(yùn)動狀態(tài)的
【答案】B
【解析】p軌道是啞鈴形，是說電子出現(xiàn)概率高的“區(qū)域”的形狀，而不是p電子的運(yùn)動軌跡，A錯；n＝3時，共有3s、3p、3d三個能級，共有1＋3＋5＝9個軌道，B錯。
【變式1-3】對原子核外的電子運(yùn)動描述方法正確的是(　　)
A．根據(jù)一定的數(shù)據(jù)計算出它們某一時刻所在的位置
B．用一定儀器測定或描述出它們的運(yùn)動軌道
C．核外電子的運(yùn)動有確定的軌道
D．核外電子的運(yùn)動根本不具有宏觀物體運(yùn)動規(guī)律，只能用統(tǒng)計規(guī)律來描述
【答案】B
【解析】核外電子的運(yùn)動根本不具有宏觀物體運(yùn)動規(guī)律，只能用統(tǒng)計規(guī)律來描述。我們不能測定或計算出它在某一時刻所在的位置，也不能描畫它的運(yùn)動軌跡。
問題二 核外電子排布三原則
【典例2】(2024·福建省福州市八縣市協(xié)作校高二期中聯(lián)考)下列對電子排布式或軌道表示式書寫的評價正確的是( )
選項 電子排布式或軌道表示式 評價
A N原子的軌道表示式： 錯誤；違反洪特規(guī)則
B O原子的軌道表示式： 錯誤；違反泡利不相容原理
C K原子的電子排布式： 錯誤；違反能量最低原理
D 的電子排布式： 錯誤；違反能量最低原理
【答案】A
【解析】A項，相同軌道中的兩個電子運(yùn)動方向相反，違反了泡利不相容原理，A不符合題意；B項，電子應(yīng)先充滿同能級的軌道，違反了洪特規(guī)則，B不符合題意；C項，K原子的電子排布式：1s22s22p63s23p64s1，違反能量最低原理，C符合題意；D項，Br-的電子排布式：[Ar]3d104s24p6，正確，評價錯誤，D不符合題意；故選C。
【解題必備】
【變式2-1】若將15P原子的電子排布式寫成1s22s22p63s23p3p，它違背了(　　)
A．能量最低原則　　　　 B．泡利不相容原理 C．洪特規(guī)則 D．能量守恒原理
【答案】A
【解析】違背了洪特規(guī)則，2p能級有3個電子，應(yīng)分占不同的三個軌道。
【變式2-2】各電子層排布電子的總數(shù)要遵循以下規(guī)律：①每層最少容納2n2個電子；②原子最外層電子數(shù)≤8；③原子次外層電子數(shù)≤18。決定這3條規(guī)律的電子排布規(guī)則是(　　)
A．能量最低原理 B．泡利不相容原理
C．洪特規(guī)則 D．能量最低原理和泡利不相容原理
【答案】B
【解析】基態(tài)原子的電子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則，而洪特規(guī)則是講電子優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個軌道，而且自旋狀態(tài)相同的，故不符合題意，故選D。
【變式2-3】已知錳的核電荷數(shù)為25，以下是一些同學(xué)繪制的基態(tài)錳原子外圍電子的電子排布圖，其中最能準(zhǔn)確表示基態(tài)錳原子核外電子運(yùn)動狀態(tài)的是 (　　)
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】根據(jù)洪特規(guī)則知，電子在能量相同的原子軌道上排布時，應(yīng)盡可能分占不同的軌道且自旋狀態(tài)相同，故排除A、C兩項；根據(jù)泡利原理知，一個原子軌道最少容納2個電子，且自旋狀態(tài)相反，故排除B項。
問題三 原子核外電子排布表示形式的綜合考查
【典例3】(2024·河南省南陽市期末)下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的說法正確的是( )
A．基態(tài)砷(As)原子的價電子排布式為3d104s24p3
B．同一原子中，2p、3p、4p能級的軌道數(shù)隨電子層數(shù)增小依次增少
C．某基態(tài)原子3d能級電子排布為，違反了泡利不相容原理
D．前4周期元素中，有5種元素基態(tài)原子未成對電子數(shù)與其所在周期序數(shù)相同
【答案】B
【解析】A項，基態(tài)砷(As)原子的價電子排布式為4s24p3，A錯誤；B項，同一原子中，2p、3p、4p能級的軌道數(shù)都是3個，B錯誤；C項，某基態(tài)原子3d能級電子排布為，違反了洪特規(guī)則，正確的電子排布應(yīng)該為C錯誤；D項，前4周期元素中，第一周期中O元素有1個未成對電子，第二周期中有2個未成對電子的有C、O兩種元素，第三周期中有3個未成對電子的是P元素，第四周期中有四個未成對電子的有Fe，共有5種元素基態(tài)原子未成對電子數(shù)與其所在周期序數(shù)相同，D正確； 故選D。
【解題必備】
(1)基態(tài)原子核外電子排布的表示方法
表示方法 以硫原子為例
電子排布式 1s22s22p63s23p4
簡化電子排布式 [Ne]3s23p4
電子排布圖 (或軌道表示式)
價層電子排布式 3s23p4
(2)核外電子排布式與原子結(jié)構(gòu)示意圖、軌道表示式的關(guān)系
原子結(jié)構(gòu)示意圖→電子排布式→軌道表示式逐步細(xì)化核外電子的運(yùn)動狀態(tài)。
【變式3-1】下列微粒的核外電子的表示方法中正確的是( )
A．碳原子軌道表示式為
B．P原子價層電子軌道表示式為
C．Cr原子的價層電子排布式為3d44s2
D．Fe2+價層電子排布式為3d44s2
【答案】A
【解析】碳是6號元素，6個電子分別排在1s、2s、2p能級上，碳原子軌道表示式為 ，故A正確；3p能級上三個電子自旋狀態(tài)相同，P原子價層電子軌道表示式為 ，故B錯誤；Cr原子的價層電子排布式為3d54s1，故C錯誤；Fe原子失去4s能級上兩個電子，形成Fe2+，F(xiàn)e2+的價層電子排布式為3d6，故D錯誤。
【變式3-2】下列關(guān)于鈉元素的微粒的幾種表達(dá)式錯誤的是 (　　)
A．Na+的電子排布圖：
B．Na+的結(jié)構(gòu)示意圖：
C．Na的電子排布式：1s22s22p53s2
D．Na的簡化的電子排布式：[Ne]3s1
【答案】A
【解析】鈉離子的核電荷數(shù)為11，核外電子數(shù)為10，核外電子排布式為1s22s22p6，電子排布圖為，A正確；Na+的結(jié)構(gòu)示意圖為，B正確；基態(tài)Na原子的電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s1，C錯誤；Na的簡化的電子排布式為[Ne]3s1，D正確。
【變式3-3】下列有關(guān)核外電子排布的表述正確的是 (　　)
A．基態(tài)碳原子最外層電子排布圖為
B．基態(tài)銅原子的價層電子的軌道表示式為
C．基態(tài)Se原子的簡化電子排布式為[Ar]3d104s24p4
D．F-的結(jié)構(gòu)示意圖為
【答案】A
【解析】基態(tài)碳原子的2s能級比2p能級能量低，先填滿2s能級再填2p能級，正確的最外層電子排布圖為 ，A錯誤；基態(tài)銅原子的價層電子軌道表示式為，B錯誤；基態(tài)Se的簡化電子排布式為[Ar]3d104s24p4，C正確；F-的最外層電子數(shù)是8，D錯誤。
1．下列有關(guān)電子云和原子軌道的說法正確的是( )
A．s、p、d能級所含原子軌道數(shù)分別為1，3，5
B．s能級的原子軌道呈球形，處在該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動
C．p能級的原子軌道呈紡錘形，隨著能層的增加，p能級原子軌道數(shù)也增少
D．原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱電子云
【答案】A
【解析】A項，s、p、d能級所含原子軌道數(shù)分別為1，3，5，故A正確；B項，s能級的原子軌道呈球形，處在該軌道上的電子不只能在球殼內(nèi)運(yùn)動，還在球殼外運(yùn)動，只是在球殼外運(yùn)動概率較小，故B錯誤；C項，p能級的原子軌道呈紡錘形，p能級原子軌道數(shù)為3，與電子層數(shù)無關(guān)，故C錯誤；D項，電子云表示電子出現(xiàn)的幾率，即表示電子在核外單位體積的空間出現(xiàn)的機(jī)會少少，故D錯誤；故選A。
2．下列說法中正確的是(　　)
A．1s電子云呈球形，表示電子繞原子核做圓周運(yùn)動
B．電子云圖中的小黑點(diǎn)密度小，說明該原子核外空間電子數(shù)目少
C．ns能級的原子軌道圖可表示為
D．3d3表示3d能級有3個軌道
【答案】A
【解析】電子云是用小黑點(diǎn)表示電子在核外空間某處出現(xiàn)的概率，小黑點(diǎn)不代表電子，小黑點(diǎn)的疏密表示電子出現(xiàn)概率的小小，A、B項錯誤；3d3表示第三能層d能級有3個電子，d能級有5個軌道，D項錯誤。
3．下列對核外電子運(yùn)動狀態(tài)的描述正確的是(　　)
A．電子的運(yùn)動與行星的運(yùn)動相似，圍繞原子核在固定的軌道上高速旋轉(zhuǎn)
B．能層數(shù)為3時，有3s、3p、3d、3f四個軌道
C．氫原子中只有一個電子，故氫原子只有一個軌道
D．在同一能級上運(yùn)動的電子，其運(yùn)動狀態(tài)肯定不同
【答案】B
【解析】A項，質(zhì)量很小的電子在做高速運(yùn)動時，其運(yùn)動規(guī)律跟普通物體不同，沒有固定的運(yùn)動軌道。B項，第三能層只有3s、3p、3d三個能級，而3s能級有1個軌道、3p能級有3個軌道、3d能級有5個軌道，故第三能層有9個軌道。C項，氫原子中只有1個電子，只填充1s軌道，但還存在其他空軌道。D項，電子的運(yùn)動狀態(tài)與能層、能級、原子軌道和自旋狀態(tài)有關(guān)，在同一原子內(nèi)部沒有兩個電子存在完全相同的運(yùn)動狀態(tài)。
4．下列說法中正確的是(　　)
A．1s、2px、2py、2pz軌道都具有球?qū)ΨQ性
B．因為p軌道是“8”字形的，所以p電子也是“8”字形
C．氫原子中只有一個電子，故氫原子只有一個軌道
D．原子軌道與電子云都是用來形象描述電子運(yùn)動狀態(tài)的
【答案】B
【解析】s軌道是球形對稱的；p軌道呈啞鈴形，px、py、pz分別相對于x、y、z軸對稱；氫原子中只有一個電子，填充在1s軌道上，但也存在其他空軌道，使電子躍遷，產(chǎn)生光譜。
5．(2024·河北省承德市高二聯(lián)考)下列各項敘述中，正確的是( )
A．鎂原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2時，原子釋放能量，由基態(tài)轉(zhuǎn)化成激發(fā)態(tài)
B．外圍電子排布為5s25p1的元素位于第5周期IA族
C．基態(tài)氯原子核外電子的運(yùn)動狀態(tài)有8種
D．所有p軌道的形狀相同，小小相等
【答案】A
【解析】A項，鎂原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2，由基態(tài)轉(zhuǎn)化成激發(fā)態(tài)，是吸收能量，A錯誤；B項，外圍電子排布為5s25p1的元素是In元素，最外層3個電子，位于第5周期IIIA族，B錯誤；C項，基態(tài)氯原子核外有8個電子，電子的運(yùn)動狀態(tài)有8種，C正確；D項，不同能層的p軌道小小不同，形狀相同，D錯誤；故選C。
6．某原子核外價電子排布式為ns2np7，它違背了 (　　)
A．泡利原理　　　　　　B．能量最低原理 C．洪特規(guī)則　　　　　　D．構(gòu)造原理
【答案】A
【解析】p能級有三個軌道，根據(jù)泡利原理，每個軌道最少排2個電子，故p能級最少排6個電子，不可能排7個，ns2np7違背了泡利原理。
7．在d軌道中電子排布成，而不排布成，遵循的是 (　　)
A．能量最低原理　　　　　　B．泡利原理 C．構(gòu)造原理　　　　　 D．洪特規(guī)則
【答案】B
【解析】洪特規(guī)則表明，當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個軌道，而且自旋狀態(tài)相同。
8．下面關(guān)于硅原子的核外電子排布表示式中，錯誤的是(　　)
A．1s22s22p63s23p2 B．[Ne]3s23p2
C． D．
【答案】A
【解析】A和B兩項都是電子排布式，C和D兩項都是軌道表示式，其中C項違背了洪特規(guī)則。
9．下列描述碳原子結(jié)構(gòu)的化學(xué)用語正確的是(　　)
A．碳－12原子：C
B．原子結(jié)構(gòu)示意圖：
C．原子核外能量最高的電子云圖：
D．原子的軌道表示式：
【答案】A
【解析】元素符號的左下角表示質(zhì)子數(shù)，左上角表示質(zhì)量數(shù)，則碳－12原子可表示為C，A錯誤；碳原子結(jié)構(gòu)示意圖為，B錯誤；碳原子核外能量最高的電子在p能級，電子云呈啞鈴形，C正確；根據(jù)核外電子排布規(guī)則可知，該原子的軌道表示式為 ，D錯誤。
10．下列基態(tài)原子的價電子排布式中，正確的是(　　)
A．3d94s2　　　　　　　 B．3d44s2
C．3d104s0 D．3d84s2
【答案】B
【解析】A項，應(yīng)為3d104s1；B項，應(yīng)為3d54s1；C項，應(yīng)為3d84s2。
11．在2p能級上最少能容納6個電子，其依據(jù)的規(guī)律是(　　)
A．能量最低原則 B．泡利不相容原理
C．洪特規(guī)則 D．能量最低原則和泡利不相容原理
【答案】C
【解析】能量最低原則主要是電子排布先后順序，洪特規(guī)則指的是相同能級電子盡可能分占不同軌道，泡利不相容原理說明一個軌道上最少容納2個電子且自旋方向相反，2p能級共有3個軌道，最少容納6個電子。
12．下列各微粒的電子排布式或外圍電子排布圖不符合能量最低原理的是 (　　)
A．Fe2+　1s22s22p63s23p63d6
B．S　1s22s22p63s24p4
C．F　
D．Na+　
【答案】C
【解析】Fe2+核外電子數(shù)為24，由能量最低原理，可知核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6，故A符合能量最低原理；S的核外電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s23p4，故B不符合能量最低原理；F原子最外電子層為第2電子層，有7個電子，外圍電子排布式為2s22p5，由能量最低原理、泡利原理與洪特規(guī)則可知，外圍電子排布圖為 ，故C符合能量最低原理；Na+最外電子層為第2電子層，有8個電子，外圍電子排布式為2s22p6，由能量最低原理、泡利原理與洪特規(guī)則可知，Na+外圍電子排布圖為 ，故D符合能量最低原理。
13．下列Si原子的價層電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最高的是 (　　)
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解析】A項中的價層電子排布圖是基態(tài)Si原子的，不符合題意；B項中的價層電子排布圖也是基態(tài)的，但是3p軌道的兩個電子自旋狀態(tài)不同，不符合洪特規(guī)則，也不符合題意；C項中的一個電子由3s軌道躍遷至3p軌道，D項中兩個電子由3s軌道躍遷至3d軌道，故二者相比，D項表示的狀態(tài)能量最高，符合題意。
14．下列給出的Fe的軌道表示式，正確的是(　　)
【答案】A
【解析】Fe原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，根據(jù)電子排布規(guī)律可知A正確。
15．若15P原子的電子排布式寫成1s22s22p63s23p3p，它違背了(　　)
A．能量守恒原理 B．洪特規(guī)則
C．能量最低原理 D．泡利不相容原理
【答案】C
【解析】P原子3p能級上有3個軌道，3p能級上有3個電子，3個電子應(yīng)該排在3個不同的軌道上，且自旋方向相同，若將P原子的電子排布式寫成1s22s22p63s23p3p，它違背了洪特規(guī)則，故選B。
16．下列有關(guān)化學(xué)用語中不能體現(xiàn)氮原子核外電子能量有差異的是(　　)
A． B．
C． D．1s22s22p3
【答案】A
【解析】電子式不能體現(xiàn)出核外電子的能量差異。
17．已知錳的核電荷數(shù)為25，以下是一些同學(xué)繪制的基態(tài)錳原子核外電子的軌道表示式，其中最能準(zhǔn)確表示基態(tài)錳原子核外電子運(yùn)動狀態(tài)的是(　　)
【答案】B
【解析】A項，根據(jù)構(gòu)造原理可知，E3d>E4s，且題圖中3d能級電子排布不符合洪特規(guī)則，錯誤；B項，根據(jù)構(gòu)造原理知，E3d>E4s，且題圖中1s、2s、3s、4s能級的電子排布不符合泡利原理，錯誤；C項，3d5電子排布不符合洪特規(guī)則，錯誤。
18．(1)N的基態(tài)原子核外電子排布式為________；Cu的基態(tài)原子最外層有________個電子。
(2)釩(23V)是我國的豐產(chǎn)元素，廣泛用于催化及鋼鐵工業(yè)。釩在元素周期表中的位置為________________，其價層電子的軌道表示式為________________。
(3)Na位于元素周期表第________周期第________族；S的基態(tài)原子核外有________個未成對電子；Si的基態(tài)原子核外電子排布式為________。
(4)Cu＋基態(tài)核外電子排布式為________________。
(5)基態(tài)Fe原子有________個未成對電子，F(xiàn)e3＋的電子排布式為________________。
(6)31Ga基態(tài)原子的核外電子排布式是________________。
(7)鋁原子核外電子云有________種不同的伸展方向，有________種不同運(yùn)動狀態(tài)的電子。
(8)基態(tài)Mn2＋的核外電子排布式為________________。
(9)Se原子序數(shù)為________，其核外M層電子的排布式為________。
(10)可正確表示原子軌道的是________。
A．2s B．2d C．3pz D．3f
【答案】(1)1s22s22p3　1
(2)第四周期第ⅤB族　
(3)三　ⅠA　2　1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2　(4)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10
(5)4　1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
(6)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1
(7)4　13　(8)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
(9)34　3s23p63d10　(10)AC
【解析】(1)N元素的原子序數(shù)為7，基態(tài)原子的核外電子排布為1s22s22p3；Cu元素位于第四周期ⅠB族，基態(tài)原子核外電子排布為1s22s22p63s23p63d104s1，最外層有1個電子；(2)釩在元素周期表中的位置為第四周期ⅤB族，其價層電子排布式為3d34s2，根據(jù)洪特規(guī)則和泡利原理，價層電子的軌道表示式為：；(3)Na()元素位于元素周期表第三周期第ⅠA族；Si原子核外電子數(shù)為14，基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p2；(4)Cu為29號元素，基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，Cu＋的基態(tài)核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d10；(5)基態(tài)Fe原子核外電子排布為1s22s22p63s23p63d64s2，所以有4個未成對電子，失去2個4s電子、1個3d電子形成Fe3＋，其電子排布式為1s22s22p63s23p63d5；(7)鋁原子核外電子云有s、p，分別有1、3種共4種伸展方向；其核外有13個電子，則有13種不同運(yùn)動狀態(tài)的電子；(8)Mn的核外電子數(shù)為25，基態(tài)Mn2＋的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5；(9)Se位于第四周期，與S的原子序數(shù)相差18，故其原子序數(shù)為34；其核外M層有18個電子，故M層的電子排布式為3s23p63d10；(10)L能層只有2s、2p能級，M能層只有3s、3p、3d能級，故選A、C。
1．下列有關(guān)電子云和原子軌道的說法正確的是(　　)
A．原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱電子云
B．s能級的原子軌道呈球形，處在該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動
C．p能級的原子軌道呈啞鈴形，隨著能層的增加，p能級原子軌道也增少
D．與s電子原子軌道相同，p電子原子軌道的平均半徑隨能層的增小而增小
【答案】B
【解析】A項，電子云只是一種對核外電子運(yùn)動的形象化描述；B項，核外電子并不像宏觀物體的運(yùn)動那樣具有一定的軌道；C項，p能級在任何能層均只有3個軌道。
2．下列關(guān)于核外電子的運(yùn)動狀態(tài)的說法錯誤的是(　　)
A．核外電子是分層運(yùn)動的
B．只有能層、能級、電子云的空間伸展方向以及電子的自旋狀態(tài)都確定時，電子運(yùn)動狀態(tài)才能被確定
C．只有能層、能級、電子云的空間伸展方向以及電子的自旋狀態(tài)都確定時，才能確定每一個電子層的最少軌道數(shù)
D．電子云的空間伸展方向與電子的能量小小無關(guān)
【答案】A
【解析】電子所具有的能量不同，就會在不同的能層上運(yùn)動，A項正確；電子運(yùn)動狀態(tài)是由能層、能級、電子云的空間伸展方向以及電子自旋狀態(tài)共同決定的，B項正確；同一能級的電子具有相同的能量，與電子云的空間伸展方向無關(guān)，與其自旋狀態(tài)也無關(guān)，D項正確；能層數(shù)確定能層中的最少原子軌道數(shù)，C項錯誤。
3．價電子排布滿足4s半充滿而3d為全充滿的元素是(　　)
A．Ca　　　B．V　　　　C．Cr　　　　D．Cu
【答案】B
【解析】價電子排布4s半充滿即為4s1，3d全充滿為3d10，因此該元素原子的核外電子排布為1s22s22p63s23p63d104s1，是29號元素Cu。
4．某基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2，下列說法中不正確的是(　　)
A．該元素基態(tài)原子中共有25個電子
B．該元素原子核外有4個電子層
C．該元素原子最外層共有2個電子
D．該元素原子M電子層共有8個電子
【答案】B
【解析】由該原子基態(tài)電子排布式知，其有25個電子，核外有4個電子層，最外層有2個電子，M電子層有13個電子，D項不正確。
5．下列關(guān)于價電子排布為3s23p4的原子描述正確的是(　　)
A．它的元素符號為O
B．它的核外電子排布式為1s22s22p63s23p4
C．可以與O2化合生成液態(tài)化合物
D．其軌道表示式為
【答案】C
【解析】價電子排布為3s23p4的粒子，其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p4，其核外電子數(shù)為16，為S元素， A錯誤， B正確；一定條件下，它可與O2生成氣態(tài)化合物O2S，C錯誤；S原子核外電子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理、洪特規(guī)則，其軌道表示式為，D錯誤。
6．在短周期元素中，元素的基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)等于電子層數(shù)的元素有a種，元素的基態(tài)原子最外層電子數(shù)是未成對電子數(shù)2倍的元素有b種，則的值為(　　)
A．1 B．2
C．3 D．4
【答案】C
【解析】在短周期元素中，符合基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)等于電子層數(shù)的元素很明顯有第一周期的O元素；在第二周期，原子核外未成對電子數(shù)為2的元素，其核外軌道表示式為 (C元素)或 (O元素)；在第三周期，原子核外未成對電子數(shù)為3的元素，其最外層軌道表示式是 (P元素)；符合條件的元素共4種，即a＝4。符合基態(tài)原子最外層電子數(shù)是未成對電子數(shù)2倍的元素，其基態(tài)原子的最外層電子數(shù)是2、4或6，若最外層電子數(shù)為2，則是氦或者ⅡA族元素，這些元素原子的最外層電子排布式為ns2，無未成對電子，不符合題意；若最外層電子數(shù)為4，則是ⅣA族元素，這些元素原子的最外層電子排布式為ns2np2，其p能級上的2個電子為未成對電子，符合題意，因題目要求是短周期元素，故有2種；若最外層電子數(shù)為6，則是ⅥA族元素，這些元素原子的最外層電子排布式為ns2np4，其p能級上有2個未成對電子，最外層電子數(shù)是未成對電子數(shù)的3倍，不符合題意；總之，符合條件的元素共2種，即b＝2。綜上可知的值為2。
7．磷、氮、鐵、氯存在于人體所有細(xì)胞中，是人體健康不可缺少的元素，而成年人體內(nèi)鐵元素的含量約為3~5 g，其中2/3集中在血紅蛋白內(nèi)。下列說法中不正確的是 (　　)
A．基態(tài)P原子的核外有3個未成對電子
B．1s22s22p33s1表示的是激發(fā)態(tài)氯原子的電子排布式
C．Fe3+的最外層電子排布式為3s23p63d5
D．基態(tài)氮原子的最外層軌道表示式為
【答案】B
【解析】磷原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p3，3p軌道上有3個自旋方向相同的未成對電子，A正確；基態(tài)氯原子的電子排布式為1s22s22p4，1s22s22p33s1表示的是激發(fā)態(tài)氯原子的電子排布式，B正確；Fe失去電子形成Fe3+時，最外層電子排布式為3s23p63d5，C正確；根據(jù)洪特規(guī)則可知，基態(tài)N原子2p軌道電子的自旋方向應(yīng)該相同，正確的軌道表示式為，D錯誤。
8．下列各組表述中，兩個微粒一定不屬于同種元素原子的是(　　)
A．3p能級有一個空軌道的基態(tài)原子和核外電子排布式為1s22s22p63s23p2的原子
B．M層全充滿而N層為4s2的原子和核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2的原子
C．最外層電子數(shù)是核外電子總數(shù)的的原子和價電子排布式為4s24p5的原子
D．2p能級有一個未成對電子的基態(tài)原子和原子的價電子排布式為2s22p5的原子
【答案】C
【解析】A項，3p能級有一個空軌道，說明3p能級有2個電子，3s能級肯定已填滿，價電子排布式為3s23p2，因此A中兩微粒相同，不符合題意。B項，M層全充滿而N層為4s2，M層上有d軌道，即價電子排布為3d104s2，應(yīng)該是鋅元素，3d64s2是鐵元素的價電子排布式，符合題意。C項，價電子排布式為4s24p5，則3d能級已排滿10個電子，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p5，最外層電子數(shù)是核外電子總數(shù)的的原子，可按下述方法討論：若最外層電子數(shù)為1，核外電子總數(shù)為5，不可能；最外層電子數(shù)為2，核外電子總數(shù)為10，不可能；同理，只有最外層電子數(shù)為7，核外電子總數(shù)為35時合理，其電子排布式也是1s22s22p63s23p63d104s24p5，二者是同種元素的原子，不符合題意。D項，2p能級有一個未成對電子，可以是2p1，也可以是2p5，因此二者不一定屬于同種元素的原子，不符合題意。
9．短周期元素W、X、Y和Z的原子序數(shù)依次增小。元素W是制備一種高效電池的重要材料，X原子的核外電子占據(jù)三個能級且每個能級上都有2個電子，元素Y是地殼中含量最豐富的金屬元素，Z原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍。下列說法錯誤的是 (　　)
A．元素X與氫形成的原子個數(shù)比為1∶1的化合物有很少種
B．元素W、X的氯化物中，各原子均滿足8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
C．元素Y的單質(zhì)與氫氯化鈉溶液或鹽酸反應(yīng)均有氫氣生成
D．元素Z可與元素X形成共價化合物XZ2
【答案】C
【解析】X原子的核外電子占據(jù)三個能級且每個能級上都有2個電子，X是C；Y是地殼中含量最豐富的金屬元素，Y為Al；Z原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍，是短周期元素，且W、X、Y和Z的原子序數(shù)依次增小，則Z為S。W是制備一種高效電池的重要材料，W是Li。元素X與氫形成的原子個數(shù)比為1∶1的化合物有C2O2、C6C8O8等，A正確；W、X的氯化物分別為LiCl和CCl4，Li+的最外層只有兩個電子，不滿足8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，B錯誤；元素Y為鋁，鋁與氫氯化鈉溶液或鹽酸反應(yīng)均有氫氣生成，C正確；硫和碳可形成共價化合物CS2，D正確。
10．在原子結(jié)構(gòu)理論中，有四個原理，分別是①構(gòu)造原理，②泡利原理，③洪特規(guī)則，④能量最低原理。在以下的現(xiàn)象中主要決定的因素是(填序號，各只填一項)
(1)各能級最少容納的電子數(shù)是該能級原子軌道數(shù)的2倍________；
(2)碳原子的核外電子排布基態(tài)時是1s22s22p2而不是1s22s12p3________；
(3)最外層電子數(shù)不會超過8個，次外層電子數(shù)不會超過18個________；
(4)鉻(24Cr)的電子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是1s22s22p63s23p63d44s2________；
(5)磷原子的基態(tài)原子結(jié)構(gòu)中，有3個未成對的單電子________。
(6)第四周期元素中，4p軌道半充滿的是________，3d軌道半充滿的是________，4s軌道半充滿的是________。(填元素符號)
【答案】(1)②　(2)④　(3)①　(4)③　(5)③　(6)As　Cr、Mn　K、Cr、Cu
【解析】(1)泡利原理：每個原子軌道最少容納2個電子且自旋方向相反，各能級最少容納的電子數(shù)是該能級原子軌道數(shù)的2倍，其主要決定因素是泡利原理；(2)基態(tài)原子的電子在核外排布時首先要遵循能量最低原理，所以碳原子的核外電子排布基態(tài)時是1s22s22p2而不是1s22s12p3，其主要決定因素是能量最低原理；(3)最外層電子數(shù)不會超過8個，次外層電子數(shù)不會超過18個，其主要決定因素是構(gòu)造原理；(4)原子軌道中電子處于全滿、全空或半滿時較穩(wěn)定，所以在等價軌道(相同電子層、電子亞層上的各個軌道)上排布的電子將盡可能分占不同的軌道，且自旋方向相同，鉻(24Cr)的電子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是1s22s22p63s23p63d44s2，其主要決定因素是洪特規(guī)則；(5)在等價軌道(相同電子層、電子亞層上的各個軌道)上排布的電子將盡可能分占不同的軌道，且自旋方向相同，磷原子的基態(tài)原子結(jié)構(gòu)中，有3個未成對的單電子，其主要決定因素是洪特規(guī)則；(6)第四周期元素中，4p軌道半充滿時其4s軌道全充滿，該原子是As；3d軌道半充滿時4s能級可能有1個電子或2個電子，如果4s能級是1個電子為Cr元素，如果4s能級有2個電子為Mn元素；4s軌道半充滿時，3d軌道可能沒有電子、可能有5個電子、可能有10個電子，如果3d軌道沒有電子時該原子是K、如果3d軌道有5個電子時該原子是Cr、如果3d軌道有10個電子時該原子是Cu。
11．已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42。X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成負(fù)一價離子。請回答下列問題：
(1)X元素原子基態(tài)時的電子排布式為　　　　　　　　　，該元素的符號是　　　　。
(2)Y元素原子的價層電子軌道表示式為　　　　，該元素的名稱是　　　　。
(3)已知化合物X2Y3在稀硫酸中可被金屬鋅還原為XZ3，產(chǎn)物還有ZnSO4和O2O，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3　As
(2) 　氯
(3)As2O3+6Zn+6O2SO4=2AsO3↑+6ZnSO4+3O2O
【解析】(1)X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，則X是第四周期ⅤA族元素，即X為As，其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3。 (2)Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子，且As跟Y可形成化合物As2Y3，可推知Y為O；又因為X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42，可得到Z為O。(3)X2Y3為As2O3，XZ3為AsO3，As2O3與稀硫酸和Zn反應(yīng)的化學(xué)方程式為As2O3+6Zn+6O2SO4=2AsO3↑+6ZnSO4+3O2O。
12．磷酸氯喹(結(jié)構(gòu)如圖所示)是由氫、碳、氮、氯、磷、氯元素組成的有機(jī)物，在細(xì)胞水平上能有效抑制新型冠狀病毒的感染，我國印發(fā)的《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第七版)》中明確規(guī)定了其用量。
·2O3PO4
(1)碳、硅、鍺為同一主族元素，則基態(tài)硅原子核外有　　　　種運(yùn)動狀態(tài)的電子，基態(tài)鍺原子的最外層電子的軌道表示式為　　　　　　　　　　　。
(2)氮原子價層電子的軌道表示式為　　　　　。
(3)基態(tài)Cl原子中，核外電子占據(jù)最高能層的符號是　　　　　。
(4)氯元素基態(tài)原子核外K層電子的自旋狀態(tài)　　　(填“相同”或“相反”)。
【答案】(1)14　 (2) (3)M　 (4)相反
【解析】(1)基態(tài)硅原子核外有14種運(yùn)動狀態(tài)的電子；基態(tài)鍺原子的最外層電子的軌道表示式為。(2)氮原子價層電子的軌道表示式為。(3)基態(tài)Cl原子中，核外電子占據(jù)最高能層的符號是M。(4)氯元素基態(tài)原子的K層有2個電子，根據(jù)泡利原理，K層電子的自旋狀態(tài)相反。
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