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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 （教师版）-2022-2023学年高二化学同步精品讲义（人教2019选择性必修2 ）
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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
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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。
【答案】概率密度分布
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。
【答案】空间运动状态 90%
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
【答案】一个空间运动状态 球 大 哑铃 1 3 5 7
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px、py、pz表示。在同一能层中px、py、pz的能量相同。
【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
【答案】A
【解析】A．一个原子轨道中可以容纳2个自旋方向相反的电子，但是其电子云是相同的，A正确；
B．电子云中的黑点本身没有意义，不代表1个电子，也不代表出现次数，小黑点的疏密表示出现机会的多少，B错误；
C．能级s的电子云是球形的，其他不是，C错误；
D．核外电子的运动是没有规律的，但是可用电子云来反映电子在核外无规则运动时某点出现的概率，D错误；
答案选A。
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
【答案】A
【解析】A．s、p、d能级所含原子轨道数分别为1，3，5，故A正确；
B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子不只能在球壳内运动，还在球壳外运动，只是在球壳外运动概率较小，故B错误；
C．p能级的原子轨道呈纺锤形，p能级原子轨道数为3，与电子层数无关，故C错误；
D．电子云表示电子出现的几率，即表示电子在核外单位体积的空间出现的机会多少，故D错误；
选A。
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
【答案】D
【解析】A．电子云图中的小点不表示电子，而是电子在原子核外出现的概率密度的形象描述，A错误；
B．电子云不代表电子的运动轨迹，B错误；
C．小点越密，表明概率密度越大，C错误；
D．ns能级的轨道呈球形，有无数对称轴，D正确；
故选：D。
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
【答案】D
【解析】A．原子核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，而不是电子像云雾一样笼罩在原子核周围，A错误；
B．处在s原子轨道上的电子，出现在球形内空间的概率为90%，B错误；
C．p电子云轮廓图呈哑铃形，在空间有x、y、z3个伸展方向，C错误；
D．s能级电子云轮廓图都是球形，能层序数越大，s电子云轮廓图的半径越大，D正确；
故选：D。
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 。
【答案】顺时针 逆时针 2 相反
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
【答案】原子轨道 电子对
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24Cr的电子排布式为 ，为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。
【答案】平行 1s22s22p63s23p63d54s1
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．
【答案】B
【解析】A．中，电子先排布在能量最低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，并且遵循洪特规则，A不符合题意；
B．中，电子虽然占据2p能级中的3个轨道，但自旋方向不完全相同，违反了洪特规则，B符合题意；
C．中，电子没有排满1s、2s轨道，就进入2p轨道，违反了能量最低原理，但没有违反洪特规则，C不符合题意；
D．中，电子没有排满2s轨道，就进入2p轨道，只违反能量最低原理，D不符合题意；
故选B。
2．下列轨道按能量由高到低排列正确的是
A．3d >3p>3s B．2px>2py>2pz
C．1s>2s>3s D．5s> 4f >4d
【答案】A
【解析】相同能层上，不同原子轨道能量的高低顺序：ns＜np＜nd＜nf；不同能层上形状相同的原子轨道能量的高低顺序：1s＜2s＜3s＜4s…；能层、能级均相同的原子轨道能量相等如3px=3py=3pz；能层、能级均不同，原子轨道能量的高低顺序：1s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d＜4p＜5s＜4d＜5p＜6s＜4f…
A．由分析可知3s＜3p＜3d，故A正确；
B．由分析可知2px=2py=2pz，故B错误；
C．由分析可知1s＜2s＜3s，故C错误；
D．由分析可知4f＞4d＞5s，故D错误；
故选：A。
3．下列对电子排布式或电子排布图书写的评价正确的是
选项
化学用语
评价
A
O原子：
错误；违反泡利不相容原理
B
N原子：
错误；违反洪特规则
C
原子：
错误；违反能量最低原理
D
正确
A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【解析】A．电子应先充满同能级的轨道，违反了洪特规则，不符合题意，A错误；
B．相同轨道中的两个电子运动方向相反，违反了泡利不相容原理，不符合题意，B错误；
C．Ca原子的电子排布式:1s22s22p63s23p64s2，违反能量最低原理，符合题意，C正确；
D．Fe3+的电子排布式，错误，评价错误，D错误；
答案为C。
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(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理
D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理
【答案】A
【解析】A．电子能量与能层和能级都有关，ns电子的能量一定高于电子的能量，故A错误；
B．根据洪特规则知，2p轨道上的两个电子应排在不同轨道上，故B正确；
C．根据能量最低原理知，电子先排能量低的轨道后排能量高的轨道，故C正确；
D．根据泡利不相容原理知，3p轨道最多排6个电子，故D正确；
答案选A。
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】
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。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，不代表电子的实际运动轨迹，小点的疏密表示电子在核外空间出现的概率密度的大小，小点越密，表示电子出现的概率密度越大。
2．电子在原子核外出现的概率有什么规律？
【细剖精析】
离核越近，电子出现的概率越大，电子云越密集。如2s电子云比1s电子云疏散。
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】
不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，但不完全相同。只是原子轨道的半径不同，能级序数n越大，电子的能量越大，原子轨道的半径越大。例如1s、2s、3s原子轨道均为球形，原子轨道半径：r(1s)＜r(2s)＜r(3s)。
4．泡利原理和洪特规则有何区别？
【细剖精析】
泡利原理：在一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋相反；
洪特规则：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，而且自旋平行。
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】
①②③⑤违背了洪特规则，当电子排布在同一能级的不同轨道时，原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋平行。④违背了泡利原理，一个原子轨道最多只容纳2个电子，而且这2个电子的自旋相反。
6．基态原子的电子排布式有什么特点？举例说明。
【细剖精析】
基态原子的电子排布式就是按三大规则写出来的最稳定的电子排布，如24Cr原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1。
7．电子排布式书写需要注意什么问题？
【细剖精析】
核外电子将尽可能地按能量最低原理排布；遵守泡利不相容原理；洪特规则。
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
相同点
①均以原子核为对称中心
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
能层
能级
原子
轨道数
原子轨道名称
原子轨道的形状和取向
形状
取向
K
1s
1
1s
球形
—
L
2s
1
2s
球形
—
2p
3
2px、2py、2pz
哑铃形
相互垂直
M
3s
1
3s
球形
—
3p
3
3px、3py、3pz
哑铃形
相互垂直
3d
5
……①
……
……
N
4s
1
4s
球形
—
4p
3
4px、4py、4pz
哑铃形
相互垂直
4d
5
……
……
……
4f
7
……
……
……
……
……
……
……
……
……
4．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
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烦琐，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
价层电子排布式
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
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24Cr的价层电子排布式为3d54s1(半充满)，易错写为3d44s2。
①全充满：p6；d10；f14，
②半充满：p3；d5；f7，
③全空：p0；d0；f0。
如24Cr：[Ar]3d44s2……3d54s1(较稳定)，
29Cu：[Ar]3d94s2……3d104s1(较稳定)。
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24Cr原子的电子排布式： 1s22s22p63s23p63d54s1不是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
【答案】A
【解析】A．一个原子轨道中可以容纳2个自旋方向相反的电子，但是其电子云是相同的，A正确；
B．电子云中的黑点本身没有意义，不代表1个电子，也不代表出现次数，小黑点的疏密表示出现机会的多少，B错误；
C．能级s的电子云是球形的，其他不是，C错误；
D．核外电子的运动是没有规律的，但是可用电子云来反映电子在核外无规则运动时某点出现的概率，D错误；
答案选A。
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
【答案】A
【解析】A．s、p、d能级所含原子轨道数分别为1，3，5，故A正确；
B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子不只能在球壳内运动，还在球壳外运动，只是在球壳外运动概率较小，故B错误；
C．p能级的原子轨道呈纺锤形，p能级原子轨道数为3，与电子层数无关，故C错误；
D．电子云表示电子出现的几率，即表示电子在核外单位体积的空间出现的机会多少，故D错误；
选A。
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
【答案】D
【解析】A．原子核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，而不是电子像云雾一样笼罩在原子核周围，A错误；
B．处在s原子轨道上的电子，出现在球形内空间的概率为90%，B错误；
C．p电子云轮廓图呈哑铃形，在空间有x、y、z3个伸展方向，C错误；
D．s能级电子云轮廓图都是球形，能层序数越大，s电子云轮廓图的半径越大，D正确；
故选：D。
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
【答案】C
【解析】A．2pz轨道为电子云示意图中哑铃型，电子在空间出现的概率分布相对于z轴对称，故A正确；
B．电子云中的小点疏密程度代表电子出现的概率大小，所以点密集的地方表明电子出现的机会大，故B正确；
C．电子运动是无规则的，小点并不是电子的真实运动轨迹，故C错误；
D．轨道电子云示意图为纺锤形，故D正确；
故选D选项。
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
【答案】A
【解析】依据洪特规则可知，多个电子排布在同一个能级，先分占不同的轨道且自旋方向相同，d轨道中电子排布成而不是排布成最直接的依据是洪特规则，故答案选A。
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． 1s22s12px02py12px1违背了洪特规则，是激发态原子的电子排布
D．22Ti电子排布式1s22s22p63s23p10违反了泡利原理
【答案】D
【解析】A．在多电子的原子中，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，故A错误；
B．基态原子的电子排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则，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，故B错误；
C．电子优先排布在能量低的能级，应为1s22s22p1，违背能量最低原理，故C错误；
D．根据泡利不相容原理知，3p轨道最多排6个电子，故D正确；
故选：D
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
【答案】C
【解析】A．M电子层有3s、3p、3d共3个能级，最多能容纳18个电子，A错误；
B．根据能量最低原理知，4p能级能量高于3d能级，电子先填充能量较低的能级，所以电子先填充4s能级后填充3d能级，B错误；
C．s能级容纳电子数最多为2，无论哪一电子层的s能级最多容纳的电子数均为2，C正确；
D．K电子层只有s能级，不含p能级，D错误；
故选C。
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
【答案】A
【解析】A．如果硫原子的轨道表示式为，则违反了洪特规则，A错误；
B．25号元素的基态原子电子排布式为，如果Mn元素的基态原子电子排布式为，则违反了能量最低原理，B正确；
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，C正确；
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，D正确；
故选A。
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
【答案】A
【解析】A．s、p、d能级所含原子轨道数分别为1，3，5，故A正确；
B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子不只能在球壳内运动，还在球壳外运动，只是在球壳外运动概率较小，故B错误；
C．p能级的原子轨道呈纺锤形，p能级原子轨道数为3，与电子层数无关，故C错误；
D．电子云表示电子出现的几率，即表示电子在核外单位体积的空间出现的机会多少，故D错误；
选A。
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
【答案】D
【解析】A．原子核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，而不是电子像云雾一样笼罩在原子核周围，A错误；
B．处在s原子轨道上的电子，出现在球形内空间的概率为90%，B错误；
C．p电子云轮廓图呈哑铃形，在空间有x、y、z3个伸展方向，C错误；
D．s能级电子云轮廓图都是球形，能层序数越大，s电子云轮廓图的半径越大，D正确；
故选：D。
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
【答案】B
【解析】A．电子在原子核外的运动没有规律，可用小黑点表示出现的几率大小，A正确；
B．在基态多电子原子中，p轨道电子能量不一定高于s轨道电子能量，如4s电子比2p电子能量高，B错误；
C．在多电子的原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子，C正确；
D．原子轨道空间伸展方向与能量大小无关，D正确；
故选B。
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
【答案】A
【解析】A．s能级有1个原子轨道，p能级有3个原子轨道，d能级有5个原子轨道，f能级有7个原子轨道，A项正确；
B．基态Se的价电子排布式：，B项错误；
C．基态铍的价电子排布式：，则基态铍原子最外层电子的电子云图轮廓为球形，C项错误；
D．原子光谱有两种：吸收光谱和发射光谱，电子由基态跃迁到激发态，或由激发态跃迁到基态，都会产生原子光谱，D项错误；
答案选A。
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
【答案】C
【解析】A．基态原子的核外电子填充在6个轨道中的元素的核外电子排布为1s22s22p63s1和1s22s22p63s2，为Na和Mg，共2种元素，A错误；
B．图示为基态碳原子的核外电子排布图，B错误；
C．基态钾离子的核外电子排布为 1s22s22p63s23p6，电子占据的最高能级为3p能级，共有3个原子轨道，其形状是哑铃形，C正确；
D．基态铜原子的核外电子排布为 1s22s22p63s23p63d104s1，电子占有7种能量不同的原子轨道，D错误；
故选C。
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．6C的电子排布式为，违背了洪特规则
C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3，违背了能量最低原理
D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10，违背了泡利原理
【答案】A
【解析】A．电子能量与能层和能级都有关，ns电子的能量一定高于（n-1）p电子的能量，故A错误；
B．p能级有3个轨道，2p能级有2个电子，电子应优先占据1轨道，且自旋方向相同，2px填充2个电子，违反了洪特规则，故B正确；
C．3d能级的能量高于4s能级，没有填充4s能级，就填充3d能级，违背能量最低原理，故C正确；
D．p能级有3个轨道，每个轨道最多容纳2个电子，且自旋方向相反，3p能级最多填充6个电子，而填充10个电子违反了泡利原理，故D正确；
故选A。
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_______。
【答案】(1) L 球形和纺锤形(或哑铃形)
(2)Si或S
(3)硒
(4) 3d64s2 d
(5)1s22s22p63s23p63d10
【解析】(1)N是7号元素，根据构造原理，可知基态N原子核外电子排布式是1s22s22p3，价层电子排布式是2s22p3，则其核外电子占据的最高能层的符号是L；占据该能层电子为s电子和p电子，s能级电子云轮廓图为球形，占据p能级电子的电子云轮廓图形状为纺锤形(或哑铃形)；
(2)3p轨道上有2个未成对电子的核外电子排布式可能是1s22s22p63s23p2或1s22s22p63s23p4，前者是14号Si元素，后者是16号S元素；
(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，基态原子核外电子数是2+8+18+6=34，该元素是第四周期第ⅥA族元素，该元素是硒元素；
(4)已知铁是26号元素，根据构造原理，可知基态Fe原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2简写为[Ar]3d64s2，则Fe的价层电子排布式为3d64s2，位于元素周期表的d区；
(5)Zn是30号元素，根据构造原理可知基态Zn原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s2。Zn2+是Zn原子失去最外层的2个4s电子形成的离子，则Zn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。
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．
C． D．
【答案】(1) 球 1 哑铃 3
(2) 2p 垂直 氮
(3) S 1s22s22p63s23p4
(4)D
【解析】(1)根据s轨道和p轨道的原子轨道图可知：s电子的原子轨道呈球形，每个s能级有1个原子轨道；p电子的原子轨道呈哑铃形(或纺锤形)，每个p能级有3个原子轨道，它们相互垂直，分别以px、py、pz表示；
(2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，s轨道最多可容纳2个电子，p轨道容纳了电子，则s轨道已经充满，则X的原子最外层电子排布式为2s22p3，X是7号N元素，元素名称是氮，N元素最低化合价为-3价，该氢化物是NH3，电子式为；
(3)元素Y的原子最外层电子排布式为nsn-1npn＋1，n-1=2，则n=3，则Y元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，所以Y是16号S元素，元素名称为硫；
(4)A．根据原子核外电子排布原则：电子优先单独占据1个轨道，且自旋方向相同时能量最低，2p轨道应为，A错误；
B．简并轨道中电子优先单独占据1个轨道，且自旋方向相同，能量最低，2p轨道应为，B错误；
C．2s能级的能量比2p能量低，电子尽可能占据能量最低的轨道，所以2s中应容纳2个自旋方向相反的电子，C错误；
D．能级能量由低到高的顺序为：1s、2s、2p，每个轨道最多只能容纳两个电子，且自旋相反，简并轨道(能级相同的轨道)中电子优先单独占据1个轨道，且自旋方向相同，能量最低，所以正确的电子排布式为：，D正确；
故合理选项是D。
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。
【答案】概率密度分布
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。
【答案】空间运动状态 90%
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
【答案】一个空间运动状态 球 大 哑铃 1 3 5 7
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px、py、pz表示。在同一能层中px、py、pz的能量相同。
【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
【答案】A
【解析】A．一个原子轨道中可以容纳2个自旋方向相反的电子，但是其电子云是相同的，A正确；
B．电子云中的黑点本身没有意义，不代表1个电子，也不代表出现次数，小黑点的疏密表示出现机会的多少，B错误；
C．能级s的电子云是球形的，其他不是，C错误；
D．核外电子的运动是没有规律的，但是可用电子云来反映电子在核外无规则运动时某点出现的概率，D错误；
答案选A。
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
【答案】A
【解析】A．s、p、d能级所含原子轨道数分别为1，3，5，故A正确；
B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子不只能在球壳内运动，还在球壳外运动，只是在球壳外运动概率较小，故B错误；
C．p能级的原子轨道呈纺锤形，p能级原子轨道数为3，与电子层数无关，故C错误；
D．电子云表示电子出现的几率，即表示电子在核外单位体积的空间出现的机会多少，故D错误；
选A。
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
【答案】D
【解析】A．电子云图中的小点不表示电子，而是电子在原子核外出现的概率密度的形象描述，A错误；
B．电子云不代表电子的运动轨迹，B错误；
C．小点越密，表明概率密度越大，C错误；
D．ns能级的轨道呈球形，有无数对称轴，D正确；
故选：D。
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
【答案】D
【解析】A．原子核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，而不是电子像云雾一样笼罩在原子核周围，A错误；
B．处在s原子轨道上的电子，出现在球形内空间的概率为90%，B错误；
C．p电子云轮廓图呈哑铃形，在空间有x、y、z3个伸展方向，C错误；
D．s能级电子云轮廓图都是球形，能层序数越大，s电子云轮廓图的半径越大，D正确；
故选：D。
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 。
【答案】顺时针 逆时针 2 相反
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
【答案】原子轨道 电子对
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24Cr的电子排布式为 ，为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。
【答案】平行 1s22s22p63s23p63d54s1
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．
【答案】B
【解析】A．中，电子先排布在能量最低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，并且遵循洪特规则，A不符合题意；
B．中，电子虽然占据2p能级中的3个轨道，但自旋方向不完全相同，违反了洪特规则，B符合题意；
C．中，电子没有排满1s、2s轨道，就进入2p轨道，违反了能量最低原理，但没有违反洪特规则，C不符合题意；
D．中，电子没有排满2s轨道，就进入2p轨道，只违反能量最低原理，D不符合题意；
故选B。
2．下列轨道按能量由高到低排列正确的是
A．3d >3p>3s B．2px>2py>2pz
C．1s>2s>3s D．5s> 4f >4d
【答案】A
【解析】相同能层上，不同原子轨道能量的高低顺序：ns＜np＜nd＜nf；不同能层上形状相同的原子轨道能量的高低顺序：1s＜2s＜3s＜4s…；能层、能级均相同的原子轨道能量相等如3px=3py=3pz；能层、能级均不同，原子轨道能量的高低顺序：1s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d＜4p＜5s＜4d＜5p＜6s＜4f…
A．由分析可知3s＜3p＜3d，故A正确；
B．由分析可知2px=2py=2pz，故B错误；
C．由分析可知1s＜2s＜3s，故C错误；
D．由分析可知4f＞4d＞5s，故D错误；
故选：A。
3．下列对电子排布式或电子排布图书写的评价正确的是
选项
化学用语
评价
A
O原子：
错误；违反泡利不相容原理
B
N原子：
错误；违反洪特规则
C
原子：
错误；违反能量最低原理
D
正确
A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【解析】A．电子应先充满同能级的轨道，违反了洪特规则，不符合题意，A错误；
B．相同轨道中的两个电子运动方向相反，违反了泡利不相容原理，不符合题意，B错误；
C．Ca原子的电子排布式:1s22s22p63s23p64s2，违反能量最低原理，符合题意，C正确；
D．Fe3+的电子排布式，错误，评价错误，D错误；
答案为C。
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(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理
D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理
【答案】A
【解析】A．电子能量与能层和能级都有关，ns电子的能量一定高于电子的能量，故A错误；
B．根据洪特规则知，2p轨道上的两个电子应排在不同轨道上，故B正确；
C．根据能量最低原理知，电子先排能量低的轨道后排能量高的轨道，故C正确；
D．根据泡利不相容原理知，3p轨道最多排6个电子，故D正确；
答案选A。
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】
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。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，不代表电子的实际运动轨迹，小点的疏密表示电子在核外空间出现的概率密度的大小，小点越密，表示电子出现的概率密度越大。
2．电子在原子核外出现的概率有什么规律？
【细剖精析】
离核越近，电子出现的概率越大，电子云越密集。如2s电子云比1s电子云疏散。
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】
不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，但不完全相同。只是原子轨道的半径不同，能级序数n越大，电子的能量越大，原子轨道的半径越大。例如1s、2s、3s原子轨道均为球形，原子轨道半径：r(1s)＜r(2s)＜r(3s)。
4．泡利原理和洪特规则有何区别？
【细剖精析】
泡利原理：在一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋相反；
洪特规则：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，而且自旋平行。
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】
①②③⑤违背了洪特规则，当电子排布在同一能级的不同轨道时，原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋平行。④违背了泡利原理，一个原子轨道最多只容纳2个电子，而且这2个电子的自旋相反。
6．基态原子的电子排布式有什么特点？举例说明。
【细剖精析】
基态原子的电子排布式就是按三大规则写出来的最稳定的电子排布，如24Cr原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1。
7．电子排布式书写需要注意什么问题？
【细剖精析】
核外电子将尽可能地按能量最低原理排布；遵守泡利不相容原理；洪特规则。
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
相同点
①均以原子核为对称中心
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
能层
能级
原子
轨道数
原子轨道名称
原子轨道的形状和取向
形状
取向
K
1s
1
1s
球形
—
L
2s
1
2s
球形
—
2p
3
2px、2py、2pz
哑铃形
相互垂直
M
3s
1
3s
球形
—
3p
3
3px、3py、3pz
哑铃形
相互垂直
3d
5
……①
……
……
N
4s
1
4s
球形
—
4p
3
4px、4py、4pz
哑铃形
相互垂直
4d
5
……
……
……
4f
7
……
……
……
……
……
……
……
……
……
4．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
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烦琐，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
价层电子排布式
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
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24Cr的价层电子排布式为3d54s1(半充满)，易错写为3d44s2。
①全充满：p6；d10；f14，
②半充满：p3；d5；f7，
③全空：p0；d0；f0。
如24Cr：[Ar]3d44s2……3d54s1(较稳定)，
29Cu：[Ar]3d94s2……3d104s1(较稳定)。
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24Cr原子的电子排布式： 1s22s22p63s23p63d54s1不是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
【答案】A
【解析】A．一个原子轨道中可以容纳2个自旋方向相反的电子，但是其电子云是相同的，A正确；
B．电子云中的黑点本身没有意义，不代表1个电子，也不代表出现次数，小黑点的疏密表示出现机会的多少，B错误；
C．能级s的电子云是球形的，其他不是，C错误；
D．核外电子的运动是没有规律的，但是可用电子云来反映电子在核外无规则运动时某点出现的概率，D错误；
答案选A。
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
【答案】A
【解析】A．s、p、d能级所含原子轨道数分别为1，3，5，故A正确；
B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子不只能在球壳内运动，还在球壳外运动，只是在球壳外运动概率较小，故B错误；
C．p能级的原子轨道呈纺锤形，p能级原子轨道数为3，与电子层数无关，故C错误；
D．电子云表示电子出现的几率，即表示电子在核外单位体积的空间出现的机会多少，故D错误；
选A。
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
【答案】D
【解析】A．原子核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，而不是电子像云雾一样笼罩在原子核周围，A错误；
B．处在s原子轨道上的电子，出现在球形内空间的概率为90%，B错误；
C．p电子云轮廓图呈哑铃形，在空间有x、y、z3个伸展方向，C错误；
D．s能级电子云轮廓图都是球形，能层序数越大，s电子云轮廓图的半径越大，D正确；
故选：D。
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
【答案】C
【解析】A．2pz轨道为电子云示意图中哑铃型，电子在空间出现的概率分布相对于z轴对称，故A正确；
B．电子云中的小点疏密程度代表电子出现的概率大小，所以点密集的地方表明电子出现的机会大，故B正确；
C．电子运动是无规则的，小点并不是电子的真实运动轨迹，故C错误；
D．轨道电子云示意图为纺锤形，故D正确；
故选D选项。
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
【答案】A
【解析】依据洪特规则可知，多个电子排布在同一个能级，先分占不同的轨道且自旋方向相同，d轨道中电子排布成而不是排布成最直接的依据是洪特规则，故答案选A。
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． 1s22s12px02py12px1违背了洪特规则，是激发态原子的电子排布
D．22Ti电子排布式1s22s22p63s23p10违反了泡利原理
【答案】D
【解析】A．在多电子的原子中，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，故A错误；
B．基态原子的电子排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则，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，故B错误；
C．电子优先排布在能量低的能级，应为1s22s22p1，违背能量最低原理，故C错误；
D．根据泡利不相容原理知，3p轨道最多排6个电子，故D正确；
故选：D
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
【答案】C
【解析】A．M电子层有3s、3p、3d共3个能级，最多能容纳18个电子，A错误；
B．根据能量最低原理知，4p能级能量高于3d能级，电子先填充能量较低的能级，所以电子先填充4s能级后填充3d能级，B错误；
C．s能级容纳电子数最多为2，无论哪一电子层的s能级最多容纳的电子数均为2，C正确；
D．K电子层只有s能级，不含p能级，D错误；
故选C。
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
【答案】A
【解析】A．如果硫原子的轨道表示式为，则违反了洪特规则，A错误；
B．25号元素的基态原子电子排布式为，如果Mn元素的基态原子电子排布式为，则违反了能量最低原理，B正确；
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，C正确；
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，D正确；
故选A。
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
【答案】A
【解析】A．s、p、d能级所含原子轨道数分别为1，3，5，故A正确；
B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子不只能在球壳内运动，还在球壳外运动，只是在球壳外运动概率较小，故B错误；
C．p能级的原子轨道呈纺锤形，p能级原子轨道数为3，与电子层数无关，故C错误；
D．电子云表示电子出现的几率，即表示电子在核外单位体积的空间出现的机会多少，故D错误；
选A。
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
【答案】D
【解析】A．原子核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，而不是电子像云雾一样笼罩在原子核周围，A错误；
B．处在s原子轨道上的电子，出现在球形内空间的概率为90%，B错误；
C．p电子云轮廓图呈哑铃形，在空间有x、y、z3个伸展方向，C错误；
D．s能级电子云轮廓图都是球形，能层序数越大，s电子云轮廓图的半径越大，D正确；
故选：D。
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
【答案】B
【解析】A．电子在原子核外的运动没有规律，可用小黑点表示出现的几率大小，A正确；
B．在基态多电子原子中，p轨道电子能量不一定高于s轨道电子能量，如4s电子比2p电子能量高，B错误；
C．在多电子的原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子，C正确；
D．原子轨道空间伸展方向与能量大小无关，D正确；
故选B。
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
【答案】A
【解析】A．s能级有1个原子轨道，p能级有3个原子轨道，d能级有5个原子轨道，f能级有7个原子轨道，A项正确；
B．基态Se的价电子排布式：，B项错误；
C．基态铍的价电子排布式：，则基态铍原子最外层电子的电子云图轮廓为球形，C项错误；
D．原子光谱有两种：吸收光谱和发射光谱，电子由基态跃迁到激发态，或由激发态跃迁到基态，都会产生原子光谱，D项错误；
答案选A。
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
【答案】C
【解析】A．基态原子的核外电子填充在6个轨道中的元素的核外电子排布为1s22s22p63s1和1s22s22p63s2，为Na和Mg，共2种元素，A错误；
B．图示为基态碳原子的核外电子排布图，B错误；
C．基态钾离子的核外电子排布为 1s22s22p63s23p6，电子占据的最高能级为3p能级，共有3个原子轨道，其形状是哑铃形，C正确；
D．基态铜原子的核外电子排布为 1s22s22p63s23p63d104s1，电子占有7种能量不同的原子轨道，D错误；
故选C。
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．6C的电子排布式为，违背了洪特规则
C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3，违背了能量最低原理
D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10，违背了泡利原理
【答案】A
【解析】A．电子能量与能层和能级都有关，ns电子的能量一定高于（n-1）p电子的能量，故A错误；
B．p能级有3个轨道，2p能级有2个电子，电子应优先占据1轨道，且自旋方向相同，2px填充2个电子，违反了洪特规则，故B正确；
C．3d能级的能量高于4s能级，没有填充4s能级，就填充3d能级，违背能量最低原理，故C正确；
D．p能级有3个轨道，每个轨道最多容纳2个电子，且自旋方向相反，3p能级最多填充6个电子，而填充10个电子违反了泡利原理，故D正确；
故选A。
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_______。
【答案】(1) L 球形和纺锤形(或哑铃形)
(2)Si或S
(3)硒
(4) 3d64s2 d
(5)1s22s22p63s23p63d10
【解析】(1)N是7号元素，根据构造原理，可知基态N原子核外电子排布式是1s22s22p3，价层电子排布式是2s22p3，则其核外电子占据的最高能层的符号是L；占据该能层电子为s电子和p电子，s能级电子云轮廓图为球形，占据p能级电子的电子云轮廓图形状为纺锤形(或哑铃形)；
(2)3p轨道上有2个未成对电子的核外电子排布式可能是1s22s22p63s23p2或1s22s22p63s23p4，前者是14号Si元素，后者是16号S元素；
(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，基态原子核外电子数是2+8+18+6=34，该元素是第四周期第ⅥA族元素，该元素是硒元素；
(4)已知铁是26号元素，根据构造原理，可知基态Fe原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2简写为[Ar]3d64s2，则Fe的价层电子排布式为3d64s2，位于元素周期表的d区；
(5)Zn是30号元素，根据构造原理可知基态Zn原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s2。Zn2+是Zn原子失去最外层的2个4s电子形成的离子，则Zn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。
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．
C． D．
【答案】(1) 球 1 哑铃 3
(2) 2p 垂直 氮
(3) S 1s22s22p63s23p4
(4)D
【解析】(1)根据s轨道和p轨道的原子轨道图可知：s电子的原子轨道呈球形，每个s能级有1个原子轨道；p电子的原子轨道呈哑铃形(或纺锤形)，每个p能级有3个原子轨道，它们相互垂直，分别以px、py、pz表示；
(2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，s轨道最多可容纳2个电子，p轨道容纳了电子，则s轨道已经充满，则X的原子最外层电子排布式为2s22p3，X是7号N元素，元素名称是氮，N元素最低化合价为-3价，该氢化物是NH3，电子式为；
(3)元素Y的原子最外层电子排布式为nsn-1npn＋1，n-1=2，则n=3，则Y元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，所以Y是16号S元素，元素名称为硫；
(4)A．根据原子核外电子排布原则：电子优先单独占据1个轨道，且自旋方向相同时能量最低，2p轨道应为，A错误；
B．简并轨道中电子优先单独占据1个轨道，且自旋方向相同，能量最低，2p轨道应为，B错误；
C．2s能级的能量比2p能量低，电子尽可能占据能量最低的轨道，所以2s中应容纳2个自旋方向相反的电子，C错误；
D．能级能量由低到高的顺序为：1s、2s、2p，每个轨道最多只能容纳两个电子，且自旋相反，简并轨道(能级相同的轨道)中电子优先单独占据1个轨道，且自旋方向相同，能量最低，所以正确的电子排布式为：，D正确；
故合理选项是D。
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