文档内容
【基础知识】原子结构与性质
考点二 电子排布
【必备知识】
一、能层与能级
核外电子按能量不同分成电子层（能层），同一电子层的电子，还被分成不同能级。
能层 一 二 三 四 …
符号 K L M N …
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f …
原子轨道数 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 …
2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 …
容纳电子数
2 8 18 32 2n2
二、电子云与原子轨道
电子云：核外电子的概率密度分布图。
电子云轮廓图：给出了电子在核外空间出现概率90%的空间区域。
原子轨道：电子在原子核外的一个空间运动状态。
原子轨道 电子云轮廓形状 轨道个数 取向 能量
s 球形 1 无 ——
p 哑铃形 3 相互垂直 np = np = np
x y z
三、基态与激发态 原子光谱
1、基态原子：处于最低能量状态的原子。
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。
2、原子光谱电子从低能级跃迁到高能级，吸收能量，形成吸收光谱。
电子从高能级跃迁到低能级，发射能量，形成发射光谱。
利用原子光谱上的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。
四、基态原子的核外电子排布
1、原则
①构造原理：构造原理呈现的能级交错源于光谱学事实。
即1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s…
②能量最低原理：在构建基态原子时电子将尽可能地占据能量电子最低的原子轨道，使整个原子的能量最
低。
③泡利不相容原理：一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋不同。
④洪特规则 （ 同向优先占轨 ） ：对于基态原子，核外电子在能量相同的原子轨道上排布时，将尽可能分占
不同的原子轨道并且自族状态相同。
注意 当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的
能量最低，如基态 Cr原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。
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例1、在书写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 (违反泡利不相容原理)；
③ (违反洪特规则)； ④ (违反洪特规则)。
例2、写出1~36号元素核外价电子排布式
元素 价电子排布式 元素 价电子排布式 元素 价电子排布式
H 1s1 Al 3s23p1 Mn 3d54s2
He 2s2 Si 3s23p2 Fe 3d64s2
Li 2s1 P 3s23p3 Co 3d74s2
Be 2s2 S 3s23p4 Ni 3d84s2
B 2s22p1 Cl 3s23p5 Cu 3d104s1
C 2s22p2 Ar 3s23p6 Zn 3d104s2
N 2s22p3 K 4s1 Ga 4s24p1
O 2s22p4 Ca 4s2 Ge 4s24p2
F 2s22p5 Sc 3d14s2 As 4s24p3
Ne 2s22p6 Ti 3d24s2 Se 4s24p4Na 3s1 V 3d34s2 Br 4s24p5
Mg 3s2 Cr 3d54s1 Kr 4s24p6
例3、写出Fe2+、Fe3+、Cu2+、Cu+的价电子排布式。（先失4s后3d。）
【答案】Fe2＋：3d6；Fe3＋：3d5；Cu+：3d10；Cu2+：3d9
例4、下列轨道表示式所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是( )
A. B.
C. D.
【答案】 D
2、写基态原子核外电子排布表示方法(以硫原子为例)
电子排布式 1s22s22p63s23p4
简化电子排布（表示）式 [Ne]3s23p4
价层电子排布 3s23p4
价电子排布图(或价电子轨道表示式)
3、常见电子状态的描述
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
轨道数为1+1+3+1+3=9，则有9种不同的空间运动状态
数
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
c．伸展方向看轨道类型
向，则共有4种不同的伸展方向
d．不同能量的电子看轨道
有5种不同能量的电子
数
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
【概念辨析】
1、p能级的能量一定比s能级的能量高。( )
2、同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。( )
3、2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等。( )
4、2p、2p、2p 的能量相等。( )
x y z
5、α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据。( )6、基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)＜E(2s)＜E(2p)＜E(2p)＜E(2p)。( )
x y z
7、从空间角度看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道。（ ）
8、N原子的电子有7种运动状态。（ ）
9、基态原子释放能量转化为激发态原子。（ ）
10、Fe的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6( )
11、 Ti的电子排布式1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理( )
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12、 表示的原子能量处于最低状态( )
13、1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布( )
14、某些金属及其化合物在燃烧时会产生特殊的颜色，是由于电子跃迁时能量以一定频率的光释放出来(
)
15、磷元素基态原子的电子排布图为 ，违背洪特规则。( )
16、所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理。( )
17、N电子层中有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。( )
18、在K电子层中，有自旋相反的两条轨道。( )
19、s电子绕核运动，其轨道为球面，而p电子在哑铃形曲面上运动。( )
20、电子云通常是用小黑点来表示电子的多少。( )
【答案】 1.× 2.× 3.× 4.√ 5.√ 6.× 7.× 8.√ 9.× 10.× 11.× 12.× 13.√ 14.√ 15.√ 16.×
17.√ 18.× 19.× 20.×
【跟踪练习】
1、按要求作答
(1) (2023 湖南卷)基态N原子的价层电子排布图：__________。
(2) (2023 北京卷)基态S原子价层电子排布式是__________。
(3) (2023 北京卷)基态 Cr原子的价层电子轨道表示式为__________
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(4) (2023 广东卷)基态Fe2＋的3d电子轨道表示式为___________。
(5) (2022·全国甲卷)基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为_____________。
(6) (2022·广东卷)Se与S同族，基态硒原子价电子排布式为_____________。
(7) (2022·山东卷)基态Ni原子的价电子排布式为_______，在元素周期表中位置为_____________。
(8) (2022·海南卷)基态O原子的电子排布式_______，其中未成对电子有_______个
(9) (2022·河北卷)基态S原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为_____________。
(10) (2021·全国甲卷)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的价电子层的电子排布式为________。
(11) (2021·河北卷)在KH PO 的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同的是_____(填离
2 4
子符号)
(12) (2021·山东卷)基态F原子核外电子的运动状态有________种
(13) (2021·天津卷)基态Fe原子的价层电子排布式为_________________。
(14) (2021·福建卷)基态C原子的成对电子数与未成对电子数之比为_____________。(15) (2020·全国I卷)基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对的电子数之比为______________。
(16) (2020·全国II卷)基态Ti原子的核外电子排布式为______________。
(17) (2019·全国II卷)Fe成为阳离子时首先失去______轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋价层电
子排布式为____________。
【答案】(1) (2)3s23p4 (3) (4) (5)
(6)4s24p4 (7)3d84s2 第四周期第VIII族 (8)1s22s22p4或[He]2s22p4 2 (9)1：2或2：1
(10)3s23p2 (11)P3－、K＋ (12)9 (13)3d64s2 (14)2∶1 (15)
(16)1s22s22p63s23p63d24s2 (17)4s 4f5
2、完成下列各小题
(1)Zn原子核外电子排布式为___________________，Sc的价电子排布式________________________，V的
价电子排布图_____________________。
(2)基态K原子中，核外电子占据的最高能层的符号是________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为
_____________。
(3)Co基态原子核外电子排布式为______________________。
(4)在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是___________，该元素基态原子核外M层电子的自旋
状态________(填“相同”或“相反”)。
(5)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_________________，基态S原子电子占据最高能级
的电子云轮廓图为________形。
(6)铜或铜盐的焰色试验为绿色，该光谱是________________(填“吸收光谱”或“发射光谱”)。
(7)基态O原子核外电子的运动状态有______种。
(8)基态钛原子的价电子排布式为________，其原子核外电子的空间运动状态有________种，共有________
种运动状态不同的电子。
(9)基态Si原子价电子的运动状态有________种，若其电子排布式表示为[Ne]3s23p违背了________。
(10)基态Cu原子核外电子的空间运动状态有________种。Cu2＋基态核外电子排布式为________。
(11)基态Ti3＋中未成对电子数有________个；与Ti同族相邻的元素Zr的基态原子价电子排布式为
________。与钛同周期元素的基态原子中，未成对电子数与钛相同的元素有________种。
(12)血红蛋白中的铁处于基态时，其最高能级中的单电子数为________。在空气中FeO稳定性小于Fe O，
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从电子排布的角度分析，其主要原因是_________________________。
(13)Cr与Ni的基态原子核外未成对电子数之比为________。
(14)第4周期中未成对电子数最多的基态原子的价电子轨道表示式为________。
(15)2020年12月17日，“嫦娥五号”首次成功实现地外天体采样返回，标志着我国航天向前迈出了一大
步。其制作材料中包含了Al、Cr、Cu、C、N、O、Si等多种元素。上述元素中基态原子未成对电子数与
Al相同的有________。
(16)氨硼烷(NH BH)的制备是当今科学研究的重要课题，可用反应B(OCH )＋NH Cl＋LiAlH ===NHBH
3 3 3 3 4 4 3 3＋Al(OCH )＋LiCl＋H↑进行制备。反应中涉及元素的基态原子中含1个未成对电子的有________种。
3 3 2
【答案】 (1)[Ar]3d104s2 3d14s2 (2)N 球形
(3)1s22s22p63s23p63d74s2(或[Ar]3d74s2) (4)Mg 相反
(5) (或 ) 哑铃(纺锤)
(6)发射光谱 (7) 8 (8)3d24s2 12 22 (9)4 洪特规则 (10)15 [Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9
(11)1 4d25s2 3 (12)4 Fe2＋价电子排布式为3d6，而Fe3＋的价电子排布式为3d5，为半充满稳定结构，故
FeO稳定性小于Fe O (13)3∶1 (14) (15)Cu (16)5
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【解析】(8)基态Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，价电子排布式为3d24s2；s轨道有一种空间
运动状态，p轨道有三种空间运动状态，d轨道有五种空间运动状态，3d轨道只有两个电子，有两种空间
运动状态，因此基态Ti原子的核外电子的空间运动状态有12种；核外有22个电子，就有22种运动状
态。
(10)基态Cu原子核外电子排布式为[Ar]3d104s1，基态Cu原子核外有几个轨道，其核外电子就有几种空间运
动状态，则基态Cu原子核外电子的空间运动状态有1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＝15种。
(11)Ti位于第4周期，Ti基态原子未成对电子数是2，与钛同周期的所有元素的基态原子中，未成对电子数
与钛相同的元素有Ni、Ge、Se。
(13)基态铬原子价电子排布式为3d54s1，核外有6个未成对电子，基态镍原子价电子排布式为3d84s2，核外
有2个未成对电子，则铬与镍的基态原子核外未成对电子数之比为3∶1。
(15)Al的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，有1个未成对电子，Cr、Cu、C、N、O、Si中只有Cu(价电子
排布：3d104s1)基态原子未成对电子数与Al相同
3、(2022·全国乙卷)氟原子激发态的电子排布式有_______，其中能量较高的是_____________。
a．1s22s22p43s1 b．1s22s22p43d2 c．1s22s12p2 d．1s22s22p33p2
【答案】ad d
4、(2021·全国乙卷)（多选）对于基态Cr原子，下列叙述正确的是______________。
A．轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为[Ar]3d54s1
B．4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动
C．电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大
【答案】AC
5、(2018·全国I卷)下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为______、______。
A． B．C． D．
【答案】D C
6、人们通常将在同一原子轨道上运动、自旋相反的2个电子，称为“电子对”，将在某一原子轨道上运动
的单个电子，称为“未成对电子”。下列基态原子的电子排布式中，未成对电子数最多的是( )
A．1s22s22p63s23p6 B．1s22s22p63s23p63d54s2
C．1s22s22p63s23p63d54s1 D．1s22s22p63s23p63d104s1
【答案】 C
【解析】 1s22s22p63s23p6 中未成对电子数为 0；1s22s22p63s23p63d54s2 中未成对电子数为 5；
1s22s22p63s23p63d54s1中未成对电子数为6；1s22s22p63s23p63d104s1中未成对电子数为1。
7、A、B、C、D、E均为36号以前的元素，请完成下列空白：
(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为________；其基态原子
价电子的轨道表示式为______________________________________________。
(2)B元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子且只有一个未成对电子，B的元素符号为________，
其基态原子的核外电子排布式为_____________________________________。
(3)C元素的正三价离子的3d能级为半充满，F的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为
_________，其原子的结构示意图为________________。
(4)D元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2，则n＝________；原子中能量最高的是________电子，核外
电子排布图为________________。
(5)E的基态原子4s和3d轨道电子半充满，则E的外围电子排布图为______________，未成对电子数为
______。
【答案】(1)N (2)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
(3)Fe [Ar]3d64s2 (4)2 2p (5) 6
8、A、B、C、D、E、F均为36号以前的元素，请完成下列空白：
（1）A元素基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为 。
（2）B元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1，其元素符号为 。
（3）元素C位于第4周期，其基态原子有4个未成对电子，基态X2＋的价电子排布式是_______；X3＋的价
电子排布式为________。
（4）D是第4周期元素，最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子，M元素基态原子的电
子排布式为________，M＋的价电子排布式为________________，M2＋的电子排布式为________。（5）E、F元素的基态原子都只有一个未成对电子；它们相互作用形成的离子的电子层结构相同，并且最
高能级的电子对数等于其最高能层的电子层数。EF的元素符号分别为 、 。
【答案】(1)C、O (2)N (3)3d6 3d5
(4)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) 3d10 1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9) (5)K、Cl
