文档内容
第 02 讲 电子云与原子轨道 泡利原理、洪特规则、能量最低原理
考点导航
知识精讲
知识点一：
一、电子云与原子轨道
1．电子云
由于核外电子的 看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。
2．电子云轮廓图
为了表示电子云轮廓的形状，对核外电子的 有一个形象化的简便描述。把电子在原子
核外空间出现概率P＝ 的空间圈出来，即电子云轮廓图。
3．原子轨道
(1)定义：量子力学把电子在原子核外的 称为一个原子轨道。
(2)形状
①s电子的原子轨道呈 形，能层序数越大，原子轨道的半径越 。
②除s电子云外，其他电子云轮廓图都不是球形的。例如，p电子云轮廓图是呈 状的。(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
微点拨
原子轨道与能层序数的关系
①不同能层的同种能级的原子轨道形状相同，只是半径不同。能层序数 n越大，原子轨道的半径越
大。如：
同一原子的s电子的电子云轮廓图
②s能级只有1个原子轨道。p能级有3个原子轨道，它们互相垂直，分别以 p、p、p 表示。在同
x y z
一能层中p、p、p 的能量相同。
x y z
【即学即练1】
1．以下关于原子核外电子的叙述正确的是
A．在同一原子轨道上的不同电子的电子云是相同的
B．电子云的小黑点表示电子曾在该处出现过一次
C．所有原子的电子云都是球形的
D．原子核外电子的运动无法作规律性描述
2．下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是
A．s、p、d能级所含原子轨道数分别为1，3，5
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．p能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，p能级原子轨道数也增多
D．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
3．下列关于电子云和原子轨道的说法中正确的是
A．电子云图中一个小点表示1个自由运动的电子
B．s电子云呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动
C．电子云图中的小点密度大，说明该原子核外空间电子数目多
D．ns能级的轨道呈球形，有无数对称轴4．下列说法正确的是
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能级的电子云呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动
C．p电子云轮廓图呈哑铃形，在空间有两个伸展方向
D．2s轨道与1s轨道都是球形，但2s轨道的球形半径更大
知识点二：
二、泡利原理、洪特规则、能量最低原理
1．电子自旋与泡利原理
(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，电子自旋在空间有 和 两
种取向，简称自旋相反，常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子。
(2)泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳 个电子，它们的自旋 。
2．电子排布的轨道表示式
(1)在轨道表示式中，用方框(或圆圈)表示 ，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连，箭头
表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称 ，“↑”或“↓”称单电子(或称未成对电子)。
(2)表示方法：以铝原子为例，轨道表示式中各符号、数字的意义为
微点拨
通常应在方框下方或上方标记能级符号，有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。
3．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 。
(2)特例
在简并轨道(同一能级)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大的稳定性。
相对稳定的状态
如 Cr的电子排布式为 ，为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。
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微点拨
洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。
4．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最低的原子轨道，使整个原子的能量最低。微点拨
能级的能量高低顺序如构造原理所示 (对于 1～36 号元素来说，应重点掌握和记忆
“1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p”这一顺序)。
【即学即练2】
1．下列有关氮原子的轨道表示式中违反洪特规则的是
A． B．
C． D．
2．下列轨道按能量由高到低排列正确的是
A．3d >3p>3s B．2p>2p >2p
x y z
C．1s>2s>3s D．5s> 4f >4d
3．下列对电子排布式或电子排布图书写的评价正确的是
选
化学用语 评价
项
A 错误；违反泡利不相容原理
O原子：
B 错误；违反洪特规则
N原子：
C 原子： 错误；违反能量最低原理
D 正确
A．A B．B C．C D．D
4．下列说法错误的是
A．ns电子的能量不一定高于(n-1)p电子的能量
B．基态C原子的电子排布式1s22s22p2
C．电子排布式( Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理
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D．电子排布式( Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理
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易错精析1．电子云图中的小点是否代表电子？电子云是否代表电子的运动轨迹？
【细剖精析】
2．电子在原子核外出现的概率有什么规律？
【细剖精析】
3．不同能层的同种能级的原子轨道形状是否完全相同？
【细剖精析】
4．泡利原理和洪特规则有何区别？
【细剖精析】
5．指出下列核外轨道表示式的书写分别违背了什么原则？
①2p轨道上有3个电子的原子：
②2p轨道上有2个电子的原子：
③基态P原子：1s22s22p63s23p3p
④4s轨道上有2个电子的原子：
⑤3d轨道上有8个电子的原子：
【细剖精析】
6．基态原子的电子排布式有什么特点？举例说明。
【细剖精析】
7．电子排布式书写需要注意什么问题？
【细剖精析】
能力拓展
1．宏观物体的运动与微观电子的运动对比
(1)宏观物体的运动有确定的运动轨迹，可以准确测出其在某一时刻所处的位置及运行的速度，描绘出其运
动轨迹。
(2)由于微观粒子质量小、运动空间小、运动速度快，不能同时准确测出其位置与速度，所以对于核外电子
只能确定其在原子核外各处出现的概率。
①电子云图表示电子在核外空间出现概率密度的相对大小。电子云图中小点密度越大，表示电子出现的概
率密度越大。
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真实出现的次数。
③由氢原子的1s电子在原子核外出现的概率密度分布图可知，离原子核越近的空间电子出现的概率越大；
电子云的外围形状具有不规则性。④电子云图很难绘制，使用不方便，故常使用电子云轮廓图。
2．s能级和p能级的原子轨道的对比
能级 s p
轨道图形
轨道形状 球形 哑铃形
轨道数目 1 3(空间相互垂直)
最多容纳电子数 2 6
①均以原子核为对称中心
相同点 ②原子轨道的平均半径分别随能层数增大而增大，且同种能级符号
的原子轨道形状相似
3．不同能层的能级、原子轨道
原子 原子轨道名 原子轨道的形状和取向
能层 能级
轨道数 称 形状 取向
K 1s 1 1s 球形 —
2s 1 2s 球形 —
L
2p 3 2p、2p、2p 哑铃形 相互垂直
x y z
3s 1 3s 球形 —
M 3p 3 3p、3p、3p 哑铃形 相互垂直
x y z
3d 5 ……① …… ……
4s 1 4s 球形 —
4p 3 4p、4p、4p 哑铃形 相互垂直
x y z
N
4d 5 …… …… ……
4f 7 …… …… ……
…… …… …… …… …… ……
4．核外电子排布的表示方法
含义 将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子
原子(离子)
结构示意图 实例
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
电子排布式 含义
布式实例 K：1s22s22p63s23p64s1
为了避免电子排布式书写过于烦琐，把内层电子达到稀有气体原子结
简化电子排 含义
构的部分以相应稀有气体元素符号外加方括号表示
布式
实例 K：[Ar]4s1
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
价层电子排 含义
布式
布式
实例 Al：3s23p1
含义 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子
轨道表示式
实例
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，
含义
相应的式子叫做电子式
电子式
实例
5．书写轨道表示式时的“五”注意
(1)一个方框表示一个原子轨道，一个箭头表示一个电子。
(2)不同能级中的 要分开，同一能级中的 要连接。
(3)整个轨道表示式中各能级的排列顺序要与相应的电子排布式一致。
(4)当 中有2个电子时，它们的自旋状态必须相反。
(5)洪特规则的特例：在能量相同的轨道(同一能级)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。如 Cr的价层电子排布式为3d54s1(半充满)，易错写为3d44s2。
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①全充满：p6；d10；f14，
②半充满：p3；d5；f7，
③全空：p0；d0；f0。
如 Cr：[Ar]3d44s2……3d54s1(较稳定)，
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Cu：[Ar]3d94s2……3d104s1(较稳定)。
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6．能量最低原理表述的是“整个原子处于能量最低状态”，而不是说电子填充到能量最低的轨道中去，泡利
原理和洪特规则都使“整个原子处于能量最低状态”，如 Cr原子的电子排布式： 1s22s22p63s23p63d54s1不是
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3d44s2。
①绝大多数原子的电子排布式只要遵循构造原理就能符合能量最低原理。
②Cr、Cu、Ag、Au等少数原子的电子排布式虽不遵循构造原理，但符合能量最低原理。③具有不同能量，自旋方向不同的电子，其运动状态不同，即某多电子原子中不可能存在 2个运动状态完
全相同的电子。
分层提分
题组A 基础过关练
1．以下关于原子核外电子的叙述正确的是
A．在同一原子轨道上的不同电子的电子云是相同的
B．电子云的小黑点表示电子曾在该处出现过一次
C．所有原子的电子云都是球形的
D．原子核外电子的运动无法作规律性描述
2．下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是
A．s、p、d能级所含原子轨道数分别为1，3，5
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．p能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，p能级原子轨道数也增多
D．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
3．下列说法正确的是
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能级的电子云呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动
C．p电子云轮廓图呈哑铃形，在空间有两个伸展方向
D．2s轨道与1s轨道都是球形，但2s轨道的球形半径更大
4．下列关于 轨道电子云示意图的说法中，错误的是
A． 轨道上的电子在空间出现的概率分布呈z轴对称
B．点密集的地方表明电子出现的机会大
C．电子先沿z轴正半轴运动，然后沿负半轴运动
D． 轨道电子云示意图的形状为纺锤形
5．d轨道中电子排布成 而不是排布成 其最直接的根据是
A．洪特规则 B．泡利不相容原理 C．能量最低原则 D．能量守恒原理6．下列叙述正确的是
A．在一个基态多电子原子中，可以有两个运动状态相同的电子
B．处于激发态的原子都能遵守能量最低原理、泡利原理和洪特规则
C． 1s22s12p02p 12p1违背了洪特规则，是激发态原子的电子排布
x y x
D． Ti电子排布式1s22s22p63s23p10违反了泡利原理
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7．下列叙述正确的是
A．M电子层有s、p共2个能级，最多能容纳8个电子
B．可能存在核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s24p1的基态原子
C．无论哪一电子层的s能级最多容纳的电子数均为2
D．任一电子层都有s、p能级，但不一定有d能级
8．下列各项叙述错误的是
A．如果硫原子的轨道表示式为 ，则违反了泡利不相容原理
B．如果25号Mn元素的基态原子电子排布式为 ，则违反了能量最低原理
C．氮原子的轨道表示式为 ，符合洪特规则和泡利不相容原理
D．泡利不相容原理、洪特规则、能量最低原理是基态原子的核外电子排布的原则
题组B 能力提升练
1．下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是
A．s、p、d能级所含原子轨道数分别为1，3，5
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．p能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，p能级原子轨道数也增多
D．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
2．下列说法正确的是
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能级的电子云呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动
C．p电子云轮廓图呈哑铃形，在空间有两个伸展方向
D．2s轨道与1s轨道都是球形，但2s轨道的球形半径更大
3．关于电子在核外运动状态的描述，下列说法错误的是A．电子在原子核外的运动是无规律的
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．原子核外不可能有两个电子的运动状态是完全相同的
D．原子轨道空间伸展方向与能量大小无关
4．下列表述正确的是
A．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7
B．基态Se的价电子排布式：3d104s24p4
C．基态铍原子最外层电子的电子云图为：
D．电子仅在激发态跃进到基态时才会产生原子光谱
5．下列说法正确的是
A．基态原子的核外电子填充在6个轨道中的元素只有一种
B．某激发态碳原子的核外电子排布图：
C．基态钾离子，电子占据的最高能级共有3个原子轨道，其形状是哑铃形
D．基态铜原子的电子占有5种能量不同的原子轨道
6．下列说法错误的是
A．ns电子的能量可能低于(n-1)p电子的能量
B． C的电子排布式为 ，违背了洪特规则
6
C．电子排布式( Sc)1s22s22p63s23p63d3，违背了能量最低原理
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D．电子排布式( Ti)1s22s22p63s23p10，违背了泡利原理
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7．根据已学知识，请回答下列问题：
(1)基态N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
_______。
(2)写出3p轨道上有2个未成对电子的元素的符号：_______。
(3)某元素被科学家称之为人体微量元素中的“防癌之王”，其原子的外围电子排布式为4s24p4，该元素的名
称是_______。
(4)已知铁是26号元素，写出Fe的价层电子排布式_______；在元素周期表中，该元素在_______填“s”“p”“d”“f”或“ds”)区。
(5)Zn2+的核外电子排布式为_______。
8．如图是s能级和p能级的原子轨道图。
试回答下列问题：
(1)s电子的原子轨道呈_______形，每个s能级有_______个原子轨道；p电子的原子轨道呈_______形，每个
p能级有_______个原子轨道。
(2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，原子中能量最高的是_______电子，其电子云在空间有3
个互相_______(填“垂直”或“平行”)的伸展方向。元素X的名称是_______，它的最低价氢化物的电子式是
_______。
(3)元素Y的原子最外层电子排布式为nsn-1npn＋1，Y的元素符号为_______，原子的核外电子排布式为
_______。
(4)下列电子排布图中，能正确表示元素X的原子处于最低能量状态的是_______。
A． B．
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