新教材适用2024版高考化学一轮总复习第5章物质结构与性质元素周期律第13讲原子结构原子核外电子排布课件

第五章物质结构与性质元素周期律第13讲原子结构原子核外电子排布1.知道元素、核素的含义，了解原子核外电子的排布。认识原子结构呈周期性变化的规律。2．了解有关核外电子运动模型的历史发展过程，认识核外电子的运动特点。3．知道电子运动的能量状态具有量子化的特征(能量不连续)，电子可以处于不同的能级，在一定条件下会发生激发与跃迁。4．知道电子的运动状态(空间分布及能量)可通过原子轨道和电子云模型来描述。5．知道原子核外电子的能级高低顺序，了解原子核外电子排布的构造原理。6．认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等，知道1～36号元素基态原子核外电子的排布。考点一考点二考点一原子结构、核素和同位素必备知识·梳理夯实1.原子的构成①决定元素种类的是______________________②决定元素化学性质的是________________③决定原子种类的是__________________④决定原子相对质量的是__________________质子数(核电荷数)最外层电子数质子数和中子数质子数和中子数(2)原子结构中微粒之间的关系2.元素、核素、同位素、同素异形体(1)同素异形体同种元素组成的不同________，比如白磷与红磷，石墨、金刚石与C60，O2与O3等。(2)元素、核素、同位素①关系图示：单质②同位素的特征：“六同三不同”。氕D氘

T

氚④几种常见的重要核素及其应用。146C

氢弹[微点拨]

(1)由于同位素的存在，核素的种数远大于元素的种类。现行元素周期表已发现的元素有118种，核素的种数远大于118种。(2)同一元素的各种核素的中子数不同，质子数相同，化学性质几乎完全相同，物理性质差异较大；同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分数(丰度)不变。(6)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素。(7)同位素之间的转化，既不是物理变化也不是化学变化，是核反应。(8)同位素是指同一元素的不同核素之间的关系，同素异形体是指同一元素的不同单质之间的关系，同分异构体是具有同分异构现象的化合物之间的关系。区分时抓住概念的关键点——研究对象：同位素——原子，同素异形体——单质，同分异构体——化合物。(9)只有核素才有质量数，质量数不适用于元素。质量数可以视为核素的近似相对原子质量。(10)不同核素之间的转化属于核反应，原子核发生了变化，该过程不属于化学反应。

3.“四量”比较126C原子质量质子数中子数

原子质量原子的相对原子质量元素的相对原子质量质量数实例一个168O原子的质量是2.657×10－26kg168O的相对原子质量约为16Ar＝Ar1a%＋Ar2b%＋…(其中a%＋b%＋…＝1)188O的质量数为18备注某核素的质量数可视为该核素的近似相对原子质量4.核反应方程示例5.核反应遵循的两守恒(1)反应前后质量数之和不变。(2)反应前后质子数之和不变。1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)22.4L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA。(

)(2)1mol重水和1mol水中，中子数之比为2∶1。(

)(4)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子。(

)[提示]

一种元素可以存在质子数相同、中子数不同、质量数不同的同位素，是不同的核素，所以一种元素可以有多种核素，有几种核素就有几种原子。√×××[提示]

化学变化指的是有新物质生成，但原子种类不变；从微观上讲，既有化学键的断裂，也有化学键的生成，所以核聚变不是化学变化。√××[提示]

原子最外层电子数决定元素的化学性质。(12)一种核素只有一种质量数。(

)[提示]

核素是指具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子，因此一种核素只有一种质量数。√√×××(13)H2、D2、HD三者互为同素异形体。(

)[提示]

同素异形体是同种元素原子构成的不同单质，H2、D2、HD为氢元素不同核素构成的同种单质，不互为同素异形体。√×核素同位素3024

75

相同183氢元素质子数

8

3同位素相同的质子数和不同的中子数(7)质子数相同的微粒一定属于同一种元素吗？[提示]

不一定。质子数相同的粒子不一定属于同种元素，如Ne和H2O。考点突破·训练提升典例1CDDDA(3)某元素的一种同位素X原子的质量数为A，含N个中子，它与1H原子构成HmX分子，在agHmX中所含原子的物质的量为___________________，所含中子的物质的量为______________，所含质子数为____________________，所含电子数为_________________。[微点拨]

求一定质量的某物质中粒子数的思维模板mol(m＋A－N)NA典例

2D(2)(2023·广东高三检测)“神丹七号”的燃料是氢化锂——LiH、LiD、LiT。其中Li的质量数为7，对这三种物质的下列说法正确的是(

)A．质子数之比为1∶2∶3B．中子数之比为1∶1∶1C．相对分子质量之比为8∶9∶10D．化学性质不相同[解析]

H、D、T互为同位素，因此LiH、LiD、LiT的质子数都是4，A错误；LiH、LiD、LiT的中子数分别是4、5、6，B错误；LiH、LiD、LiT的相对分子质量分别是8、9、10，C正确；该三种物质的化学性质相同，D错误。C归纳拓展判断不同核素是否互为同位素时，要抓住“两看”〔对点集训2〕

(1)(2023·河北石家庄模拟)230Th和232Th是钍的两种同位素，232Th可以转化成233U。下列有关Th的说法正确的是(

)A．Th元素的质量数是232B．Th元素的相对原子质量是231C．232Th转化成233U是化学变化D．230Th和232Th的化学性质相同[解析]

Th有质量数为230、232的两种同位素，因此无法确定Th的质量数，A错误；不知230Th与232Th的丰度(即各自在自然界钍元素中所占的百分比)，无法确定Th元素的相对原子质量，B错误；化学变化过程中原子种类不变，而232Th转化为233U原子种类发生变化，C错误；230Th与232Th互为同位素，二者化学性质相同，D正确。D(2)(2023·山东济南检测)16O和18O是氧元素的两种核素，NA表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是(

)A．16O与18O互为同素异形体B．16O与18O核外电子排布方式不同C．通过化学变化可以实现16O与18O间的相互转化D．标准状况下，11.2L16O2和11.2L18O2均含NA个氧原子[解析]

16O与18O互为同位素，A错误；16O与18O是氧元素的不同核素，核外电子排布方式相同，B错误；16O与18O间的相互转化是原子核发生变化，不能通过化学变化实现，C错误；标准状况下，11.2L16O2和11.2L18O2的物质的量均为0.5mol，均含NA个氧原子，D正确。D归纳拓展1(2)一种元素可有若干种不同的核素，也可只有一种核素，因此，核素的种类大于元素的种类。(3)HD、HT、DT、2H2和3H2既不是同位素，也不是同素异形体，而是同位素之间形成的不同单质，它们的物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全相同。

“三同”比较

同位素同素异形体同分异构体研究对象核素单质化合物“同”含义质子数相同元素相同分子式相同“异”含义中子数不同性质不同结构不同2典例

3ABAD考点二原子核外电子的排布及应用必备知识·梳理夯实1.能层和能级、电子云和原子轨道(1)能层(用n表示能层序数)核外电子按能量不同分成能层，电子的能层由内向外排序，通常用K、L、M、N……表示，能量依次升高。每层最多容纳电子数为____，最外层电子不超过______个(K层为最外层时不超过2个)，次外层不超过________个。2n2818

(2)能级同一能层里的电子按能量不同将其分成不同的能级，通常用__________等表示；同一能层里，各能级的能量按________的顺序依次升高。能层(n)一二三四五六七……符号KLMNOPQ……能级______3s_______________……………………容纳最多电子数22626102610142……………………____________………………____s

pd

f

spdf

1s2s2p3p3d4s4p4d4f

5s2818322n2[微点拨]

各能级所在能层的取值ns(n≥1)，如1s、2s、…；np(n≥2)，如2p、3p、…；nd(n≥3)，如3d、4d、…；nf(n≥4)，如4f、5f、…。(3)电子云①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____________分布的形象化描述。②同一原子的能层越高，s电子云半径________，是由于电子的能量依次________，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐________，电子云越来越向更大空间扩展。概率密度越大增大增大(4)原子轨道量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态(空间运动状态种类＝原子轨道数目)称为一个原子轨道，即电子在核外经常出现的区域，其中电子云轮廓图就是这种区域的描述，故这种电子云轮廓图就是____________形象化的描述。原子轨道轨道形状轨道数目s球形1p哑铃形3d—5f—7原子轨道[微点拨]

原子轨道与能层、能级的关系解读①第一能层(K层)只有s能级，有1个原子轨道；第二能层(L层)有s、p两种能级，有4个原子轨道；第三能层(M层)有s、p、d三种能级，共有9个原子轨道。②同一能级的不同原子轨道具有相同的能量(如2px、2py、2pz的能量相同)。③不同能层的形状相同的原子轨道具有的能量随能层序数(n)增大而升高，如能量：1s<2s<3s等。2.基态和激发态原子光谱(1)基态和激发态①基态原子：处于____________状态的原子。②激发态原子：基态原子吸收能量后，它的电子会跃迁到________能级，变为激发态原子。(2)原子光谱不同元素原子的________________时会________或________不同的光，用光谱仪摄取各种元素原子的____________或____________，总称原子光谱。利用原子光谱上的____________来鉴定元素，称为光谱分析。最低能量较高电子发生跃迁吸收释放吸收光谱发射光谱特征谱线(3)基态、激发态和原子光谱的关系3.基态原子的核外电子排布规律(1)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________的原子轨道，使整个原子的能量________，这就是能量最低原理。(2)泡利原理(也称泡利不相容原理)在一个原子轨道里，最多只能容纳______个电子，它们的自旋________，这个原理被称为泡利原理。电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，常用“↑和↓”表示自旋相反的电子，例如，2s2的电子排布为

不能表示为

最低最低2相反(3)洪特规则(适用于基态原子和基态离子)基态原子中，填入简并轨道的电子总是先________分占，且自旋________，称为洪特规则。例如，2p3的轨道表示式(又称电子排布图)为

不能表示为

单独平行(4)核外电子排布规律的解读①能量最低原理：能量最低的原子轨道指的是电子填入后使整个原子能量达到最低的轨道。②洪特规则特例：当能量相同的原子轨道(简并轨道)在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)状态时，体系较稳定，体系的能量最低。例如，24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,29Cu的电子排布式为1s22s22p63s33p63d104s1。4.基态原子核外电子排布的表示(1)构造原理与电子排布式①构造原理以光谱学事实为基础，从氢开始，随____________递增，新增电子填入________的顺序称为构造原理，如图所示：核电荷数能级[微点拨]

由构造原理可知，从第三能层开始，不同能层的能级出现“交错现象”，如E(3d)>E(4s)、E(4f)>E(5p)、E(4f)>E(6s)等，即E(ns)<E[(n－2)f]<E[(n－1)d]<E(np)，其中n表示能层序数。②电子排布式(书写时，能层低的能级写在左侧，不能完全按构造原理顺序书写)电子排布式是表示原子核外电子排布的一种式子。根据______________按能级进行排序，进而在ns、np、nd等符号的右上角用数字表示出该能级的________的数目。例如，基态Cu原子：__________________，其简化电子排布式：_____________________。③价层电子排布式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________的能级称为价电子层(简称价层)。Fe的简化电子排布式为______________，价层电子排布式为__________。能量最低原

理电子1s22s22p63s23p63d104s1[Ar]3d104s1变动[Ar]3d64s23d64s2

(2)电子排布的轨道表示式(又称电子排布图)轨道表示式是表述电子排布的一种图式，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________(或未成对电子)。箭头同向的单电子称自旋______。原子轨道电子对单电子平行[微点拨]

三类电子排布式的比较项目表示方法应用示例(以磷原子为例)电子排布式用能级符号右上角数字表示该能级的电子数1s22s22p63s23p3简化电子排布式用稀有气体结构代替已充满的能层(电子层)[Ne]3s23p3价层电子排布式原子在参与化学反应时能够用于成键的电子排布，主族元素价电子排布就是最外层电子排布3s23p3(2)常见18电子微粒1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)某原子M层上的电子数一定比L层上的电子数多。(

)(2)原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称为电子云。(

)(3)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等。(

)(4)电子发生跃迁可形成吸收光谱或发射光谱。(

)(5)基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)<E(2s)<E(2px)<E(2py)<E(2pz)。(

)×

×

×

×

√(6)N的价层电子轨道表示式

违反了泡利不相容原理。(

)(7)铁元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6。(

)(8)p能级能量一定比s能级的能量高。(

)[提示]

因为没有指明能层，如2p的能量比3s的要低。只有同能层时，np的能量大于ns。×

×

×

[提示]

6C原子2p能级有3个能量相同的原子轨道，最后2个电子应该以自旋状态相同的方式分布在两个不同的2p轨道上，违反了洪特规则。(10)基态磷原子的电子排布图为

(

)×

√(11)1～36号元素中，基态原子未成对电子数最多的是Cr元素。(

)(12)基态Zn原子的电子排布式为[Ar]4s23d10。(

)(13)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理。(

)[提示]

22Ti的3p能级共有3个轨道，最多可以排6个电子，如果排10个电子，则违反了泡利原理。(14)基态砷原子的核外电子排布式为[Ar]4s24p3。(

)[提示]

基态砷原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3。用简化的电子排布式书写过渡元素右侧的主族时一定要注意3d上的电子不能丢。×

×

×

√(15)

3s表示的原子能量处于最低状态。(

) [提示]

因为2p轨道中的电子排布不遵循洪特规则，故不符合能量最低原理。

×

2.(1)已知某粒子的结构示意图为

。试回答：

①当x－y＝10时，该粒子为________(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。

②当y＝8时，粒子可能为(填粒子符号)________、________、______、______、________。(合理即可) ③写出y＝3与y＝7的元素最高价氧化物对应水化物间发生反应的离子方程式：______________________________。

原子

Ar

Cl－

S2－K＋Ca2＋Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O(2)如图是s能级和p能级的原子轨道图，试回答下列问题：

①s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。

球1哑铃

3

2p

三个互相垂直的伸展氮

S(3)某元素的基态原子价电子排布式为3d104s1，该元素符号是________，原子中所有电子占有________个轨道，核外共有________个不同运动状态的电子。

[提示]

某元素的基态原子价电子排布式为3d104s1，基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，原子核外电子数为29，是29号Cu元素；原子中所有电子占有15个轨道，核外共有29个不同运动状态的电子。

Cu

15

29

考点突破·训练提升典例1微考点1核外电子排布规律的理解与应用

(1)(2021·全国甲卷，11)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z的最外层电子数是W和X的最外层电子数之和，也是Y的最外层电子数的2倍。W和X的单质常温下均为气体。下列叙述正确的是(

) A.原子半径：Z>Y>X>W B.W与X只能形成一种化合物

C.Y的氧化物为碱性氧化物，不与强碱反应

D.W、X和Z可形成既含有离子键又含有共价键的化合物

D[解析]

短周期主族元素形成的常温下为气体的单质有：H2、N2、O2、F2、Cl2，由Z的最外层电子数是W和X最外层电子数之和并且是Y最外层电子数的2倍，可以推知W为H元素，X为N元素，Z为S元素，则Y为Al元素。四种元素的原子半径Al(Y)>S(Z)>N(X)>H(W)，A项说法错误；W(H)与X(N)可以形成NH3、N2H4等多种化合物，B项说法错误；Y(Al)的氧化物Al2O3是两性氧化物，能与强碱反应，C项说法错误；W(H)、X(N)、Z(S)可以形成既含有离子键又含有共价键的化合物如(NH4)2S、NH4HS，D项说法正确。

(2)(2023·山东济宁一模)W、X、Y、Z均为短周期元素，原子序数依次增加，W原子的最外层电子数是次外层的3倍，X－、Y＋具有相同的电子层结构，Z的阴离子不能发生水解反应。下列说法不正确的是(

)A.简单离子半径：Z>W>X>Y B.简单氢化物的沸点：W>X>Z C.最高价氧化物对应的水化物的酸性：X>Z D.Z元素不同核素的基态原子核外电子排布式、基态原子轨道表示式均相同

C[解析]

短周期元素W原子的最外层电子数是次外层的3倍，则W是O元素；X－、Y＋具有相同的电子层结构，且X、Y原子序数大于W(O)，则X是F元素，Y是Na元素；Z的阴离子不能发生水解反应，则Z是Cl元素。简单离子半径：Cl－>O2－>F－>Na＋，A正确；H2O和HF都形成分子间氢键，HCl分子间只存在范德华力，常温下H2O呈液态，HF呈气态，则沸点：H2O>HF>HCl，B正确；X是F元素，非金属性最强，但不存在最高价氧化物对应水化物，C错误；Z是Cl，通常有35Cl、37Cl两种核素，其核外均有17个电子，基态原子的核外电子排布相同，D正确。

归纳拓展123

简单离子的结构特点——“阴上阳下稀居中”

根据短周期主族元素原子结构特征推断未知元素

结构特征元素主族序数等于周期序数的元素H、Be、Al主族序数等于周期序数2倍的元素C、S主族序数等于周期序数3倍的元素O周期序数是主族序数2倍的元素Li周期序数是主族序数3倍的元素Na最高正价与最低负价代数和为零的元素H、C、Si最高正价是最低负价绝对值3倍的元素S除H外，原子半径最小的元素F〔对点集训1〕

(1)(2023·河南信阳调研)现有部分元素的原子结构特点如表：

XL层电子数是K层电子数的3倍Y核外电子层数等于原子序数ZL层电子数是K层和M层电子数之和W共用三对电子形成双原子分子，常温下为气体单质下列叙述中正确的是(

) A.W原子结构示意图为

B.元素X和Y只能形成原子个数比为1∶2的化合物

C.元素X比元素Z的非金属性强

D.X、Y、Z、W四种元素不能形成离子化合物

C[解析]

L层电子数是K层电子数的3倍，X为O；核外电子层数等于原子序数，Y为H；L层电子数是K层和M层电子数之和，即K、L、M层分别含有2、8、6个电子，则Z为S；共用三对电子形成双原子分子，常温下为气体的单质是N2，则W为N。氮原子的结构示意图为

，A错误；O和H能形成H2O和H2O2两种化合物，B错误；O的非金属性强于S，C正确；四种元素可以形成NH4HSO4等离子化合物，D错误。

(2)(2023·湖南湘豫名校联考)短周期主族元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大。A原子的最外层电子数是内层电子数的2倍；B、D同主族且质子数之比为1∶2；元素C是地壳中含量最丰富的金属元素。下列说法不正确的是(

) A.简单离子半径：D>E>B>C B.元素B与元素C形成的化合物可作耐火材料

C.氢化物的沸点：B>A D.元素A与元素D的单质均存在多种同素异形体

C[解析]

A原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，则A为碳元素；B、D同主族且质子数之比为1∶2，则B为氧元素，D为硫元素；D、E原子序数依次增大且都为短周期主族元素，所以E为氯元素；元素C是地壳中含量最丰富的金属元素，则C为铝元素。电子层数越多，离子半径越大，电子层数相同，质子数越少，半径越大，所以简单离子半径：S2－>Cl－>O2－>Al3＋，A正确；氧化铝熔点高，可作耐火材料，B正确；碳元素氢化物种类繁多，沸点不一，不具有可比性，C错误；碳元素有金刚石、石墨等同素异形体，硫有S2、S6等同素异形体，D正确。

(3)(2022·山东青岛二中模拟)核电荷数小于18的某元素X，其原子核外电子层数为a，最外层电子数为(2a＋1)。下列有关元素X的说法不正确的是(

) A.元素X的原子核内质子数为(2a2－1) B.元素X的原子半径一定小于钠的原子半径

C.由元素X形成的某些化合物，可能具有杀菌消毒的作用

D.元素X形成的简单离子，各电子层的电子数均达到2n2个(n表示电子层序数) D[解析]

若a＝2，则X为氮元素，氮原子核内质子数为7；若a＝3，则X为氯元素，氯原子核内质子数为17，A正确；元素N和Cl的原子半径均小于钠的原子半径，B正确；元素Cl形成的次氯酸具有杀菌消毒的作用，C正确；氯离子最外层电子数未达到2n2个，D错误。

典例

2微考点2基态原子核外电子排布及表示方法

(1)下列电子排布式或轨道表示式正确的是(

) ①基态C原子的轨道表示式：

②基态Cr原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d44s2

③基态O原子的轨道表示式：

D④基态Br原子的价层电子排布式：3d104s24p5

⑤基态B原子的轨道表示式：

A．①②③

B．②③④

C．①②④⑤

D．只有③

[解析]

①违背了能量最低原理，电子优先填满能量低的轨道；②违背了洪特规则特例；④基态Br原子的最外层电子为第四能层的7个电子，不包括3d能级上的电子；⑤每个原子轨道里只能容纳两个自旋方向相反的电子，违背了泡利原理。

(2)按要求填写

①

(2021·天津卷，13节选)基态Fe原子的价层电子排布式为______。②

(2021·广东卷，20节选)基态硫原子价层电子排布式为_______。③

(2021·湖南卷，18节选)基态硅原子最外层的电子排布图(轨道表示式)为_______________。3d64s23s23p4[考题点睛]

[解析]

①基态Fe原子核外有26个电子，核外电子排布式为[Ar]3d64s2，则其价层电子排布式为3d64s2。②基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，则基态硫原子的价层电子排布式为3s23p4。③基态Si原子的价层电子排布式为3s23p2，根据泡利原理、洪特规则和能量最低原理推知，Si的最外层的电子排布图(轨道表示式)为

[易错易混]

书写原子核外电子排布时的注意事项

(1)分清核外电子排布的两类化学用语

(2)化学用语应注意是原子还是离子，对于阳离子，先失去最外层电子再失去次外层电子，如Fe2＋的电子排布式为[Ar]3d6。

(3)准确理解“两原理，一规则”，常出现的错误如下：

〔对点集训2〕

(1)(2022·山东日照模拟)下列叙述正确的是(

)A.可能存在核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s24p1的原子

B.当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相反

C.1个原子轨道里最多容纳2个电子，且自旋方向相同

D.基态原子的电子获得一定能量变为激发态原子，而激发态原子变为基态原子，则要放出能量

D[解析]

按照各能级能量的大小顺序，原子中电子排满4s轨道后应排布3d轨道，A项错误；根据洪特规则，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，而且自旋方向相同，B项错误；根据泡利不相容原理，同一轨道上的2个电子自旋方向相反，C项错误。

(2)(2023·广西北海模拟)下列电子排布式或轨道表示式正确的是(

) D[解析]

2p上的两个电子不符合洪特规则，两个电子应分别占据2p的两个能量相近的轨道，且自旋方向相同，正确的应是

A错误；4s能级的能量小于3d能级的能量，所以最后两个电子应排在4s上，正确的应为1s22s22p63s23p64s2，B错误；根据泡利原理可知：同一轨道上的两个电子自旋方向相反，正确的应是

C错误；Br－核外有36个电子，按照电子排布规律，其电子排布式为[Ar]3d104s24p6，D正确。

(3)(2023·经典习题选萃)C、N及第四周期过渡元素不仅能生产传统材料，也是很多新材料的关键元素。回答下列问题：

①

(2023·广东汕头模拟)光刻胶常含C、N等元素，在基态C原子中，核外存在______对自旋方向相反的电子，N的3个2p轨道的取向为____________。

②

(2023·河北唐山模拟)基态Sc原子的核外电子排布式为___________________________________；其价电子中未成对电子数与成对电子数之比为__________。

2

相互垂直1s22s22p63s23p63d14s2(或[Ar]3d14s2)1∶2③

(2023·河北张家口模拟)写出基态锰原子的价电子排图：

_______________________。

④

(2023·山东济南模拟)铁及其化合物具有广泛的应用，其形成的离子常见的有Fe2＋和Fe3＋，基态Fe2＋的价电子排布式为________，相同条件下，Fe3＋比Fe2＋稳定，原因是____________________________________________________________。

3d6

基态Fe3＋的价电子排布为3d5的半充满结构，能量更低，结构稳定⑤

(2023·河北邯郸模拟)氧原子价电子层上的电子可以进行重排以便提供一个空轨道与氮原子形成配位键，该氧原子重排后的价电子排布图为________________，电子重排后的氧原子能量有所升高，原因是不符合____________(填“泡利原理”或“洪特规则”)。

洪特规则[解析]

①基态C原子的电子排布式为1s22s22p2，同一轨道内两个电子自旋方向相反，故1s和2s轨道中电子自旋方向相反，2p能级有3个原子轨道，两个电子分别填充在2个轨道上且自旋方向相同，则在基态C原子中，核外存在2对自旋方向相反的电子；2p能级有3个原子轨道，可表示为2px、2py、2pz，三个等价轨道取向相互垂直。

②Sc是21号元素，基态Sc原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2(或[Ar]3d14s2)；其价电子排布式为3d14s2故价电子中未成对电子数与成对电子数之比为1∶2。

③锰是25号元素，基态锰原子的价电子排布式为3d54s2，则价电子排布图为

④铁为26号元素，在元素周期表中的位置为第四周期第Ⅷ族，基态Fe原子的价电子排布式为3d64s2，则基态Fe2＋的价电子排布式为3d6；由于基态Fe3＋的价电子排布为3d5的半充满结构，能量更低，故Fe3＋比Fe2＋稳定。

⑤O是8号元素，氧原子核外电子排布式是1s22s22p4，价层电子排布式是2s22p4，氧原子价电子层上的电子可以进行重排以便提供一个空轨道与氮原子形成配位键，该氧原子重排后的价电子排布图为

其核外电子排布没有优先单独占据一个轨道，所以不符合洪特规则。

归纳拓展： 1

基态原子电子排布式的书写方法

(1)知道原子序数书写核外电子排布式的方法。

①常规方法：常根据构造原理(1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p……)，各能级最多容纳的电子数及能量最低原理，依次由低能级向高能级排列，如31号元素镓，首先排满1s2，依次2s2、2p6、3s2、3p6、4s2、3d10最后4p1。

②原子序数大于18的方法：如31号元素，我们也可以用31－18＝13，然后在[Ar]的基础上再填充13个电子，如[Ar]3d104s24p1。

(2)知道元素名称书写核外电子排布式的方法。

①前三周期主族元素可以根据最外层电子数书写，如S的最外层电子数为6，其排布式为[Ne]3s23p4。

②第四周期的元素，要熟记元素名称，然后从K开始数，数到几，就可以写成“[Ar]＋几个电子”。如Fe，从钾开始数到铁为8，其排布式为[Ar]3d64s2；Se，从钾开始数到Se为16，其排布式为[Ar]3d104s24p4。(3)注意事项。

基态原子失电子生成金属阳离子时，应先失去最外层上的电子，如Fe原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2，失电子变为Fe2＋，失去的不是能量高的3d轨道上的电子，而是能量低的4s轨道上的电子。所以Fe2＋的基态核外电子排布式正确的为[Ar]3d6，其他[Ar]3d44s2、[Ar]3d54s1均错误。

价电子的位置及表示

(1)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。

(2)对于过渡元素来说，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)dyns2或(n－2)fxnsy。

2典例

3

微考点3电子跃迁与原子光谱基态与激发态

(1)(2023·山东实验中学检测)下列有关原子光谱的说法不正确的是(

) A.原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因

B.原子光谱只有发射光谱

C.通过原子光谱可以发现新的元素

D.通过光谱分析可以鉴定某些元素

B[解析]

电子在基态和激发态之间的跃迁会引起能量的变化，并以光的形式体现，用光谱仪摄取得到光谱。电子从基态向激发态的跃迁会吸收能量，形成吸收光谱；电子从激发态向基态的跃迁会放出能量，形成发射光谱。原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因，选项A正确；原子光谱既有发射光谱又有吸收光谱，选项B不正确；通过原子光谱可以发现新的元素，选项C正确；通过光谱分析可以鉴定某些元素，选项D正确。(2)(2023·河北家口模拟)下列碳原子轨道表示式表示的状态中能量关系正确的是(

) A．①＝②＝③＝④

B．③>④>①>②C．④>③>①＝②

D．②>①>④>③[解析]

电子能量为1s<2s<2p，则2p轨道上电子越多，1s、2s轨道上电子越少，其能量越高，则能量由高到低的顺序是②>①>④>③，故合理选项是D。D(3)(2023·广东北江中学模拟)①A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______；其价层电子的电子排布图为_________。

②B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为______，C离子的结构示意图为_______。③D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D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______________。N

Cl

Fe

1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2④E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，E的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为________________________________。⑤F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，其基态原子核外电子的电子排布图为________________。

Cu1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s12

2p〔对点集训3〕

(1)(2023·内蒙古赤峰模拟)A、B属于短周期不同主族的元素，A、B原子的最外层电子中，成对电子和未成对电子占据的轨道数相等，若A元素的原子序数为a，则B元素的原子序数不可能为(

)A．a＋3 B．a－5C．a＋8 D．a＋11[解析]

A、B属于短周期不同主族的元素，A、B原子的最外层电子中，成对电子和未成对电子占据的轨道数相等，A、B的价电子排布式为ns2np1、ns2np4，可能元素为B、O、Al、S；若A元素的原子序数为a，B与A属于不同主族，则B的原子序数可能为a＋3、a＋11、a－3、a＋5、a－5、a－11，不可能为a＋8，答案选C。C(2)(2023·云南玉溪模拟)元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的外围电子排布式为nsn－1npn＋1，则下列说法不正确的是(

)A．Y元素原子的价电子排布式为4s24p4B．Y元素在元素周期表的第三周期第ⅥA族C．X元素所在周期中所含非金属元素最多D．Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3A[解析]

Y元素原子的外围电子排布式为nsn－1npn＋1，s能级最多容纳2个电子，故n－1＝2，解得n＝3，故Y元素原子的外围电子排布式为3s23p4，Y为S元素，由X、Y、Z在周期表中的位置可知，X为F元素，Z为As元素。Y元素原子的外围电子排布式为3s23p4，故A错误；Y为S元素，处于第三周期第ⅥA族，故B正确；X为F元素，处于第二周期，只有2种金属元素，含有6种非金属元素，含非金属元素最多，故C正确；Z为As元素，是33号元素，其元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，故D正确。(3)①M基态原子L层中p轨道电子数是s电子的2倍，Z的基态原子4s和3d轨道半充满。则M基态原子的电子排布式是_______________，Z为_______(填元素符号)，Z的基态原子的价电子排布图为

___________。②X是第四周期元素，最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子。元素Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。元素X为________(填元素符号)，Y基态原子的核外电子排布式为_____________。1s22s22p4

Cr

Cu1s22s22p63s23p5③某质量数为32，核内有16个中子的原子，其电子排布式是________________，该原子中有______个未成对电子，这些未成对电子具有________(填“相同”或“相反”)的自旋状态。1s22s22p63s23p42

相同微考点4等电子粒子的判断与应用

(1)(2023·天津十二重点中学高三联考)短周期主族元素R、X、Y、Z的原子序数依次增大，由这些元素组成的物质之间的转化关系如图所示，其中c、d为单质，a、b、g为二元化合物。b是10电子分子，g是18电子分子。下列说法正确的是(

)A．同温同浓度的e和f溶液，后者pH较大B．含X、R、Z三种元素的化合物只有一种C．0.1mol的d与足量的e溶液反应转移电子数约为1.204×1023D．e和f所含化学键类型相同典例

3D[解析]

由题中转化关系和条件可知，a应为氯化钠，b是10电子分子，则b为H2O；题中通电过程实际是电解饱和氯化钠溶液生成H2、Cl2和NaOH，c、d为单质，且两者能反应生成18电子的物质g，g应为HCl；d还可以与e反应，由此推出d应是Cl2，c是H2；Cl2可与NaOH反应生成NaCl、NaClO和H2O，所以f为NaClO；则短周期主族元素R、X、Y、Z分别是H、O、Na、Cl。e为NaOH，其水溶液呈强碱性，而f为NaClO，水解使溶液显碱性，则同温同浓度的两种溶液中，前者pH大，A项错误；含O、H、Cl三种元素的化合物有很多，如HClO、HClO3、HClO4等，B项错误；Cl2与NaOH反应生成NaCl、NaClO和H2O，则0.1mol的Cl2参加反应时，转移电子数为0.1NA，即6.02×1022个电子，C项错误；e为NaOH，f为NaClO，两者所含化学键均为离子键与极性共价键，D项正确。(2)(2023·河北衡水高三检测)用A＋、B－、C2－、D、E分别表示含有18个电子的五种微粒(离子或分子)，请回答下列问题：①A元素是______、B元素是________、C元素是______。(用元素符号表示)②D是由两种元素组成的双原子分子，其分子式是__________，含有的化学键是______________。③E是所有含18个电子的微粒中氧化能力最强的分子，其分子式是_____，其与水反应的化学方程式为________________________。K

Cl

S

HCl极性共价键F2

2F2＋2H2O===4HF＋O2

[解析]

18电子微粒来源大体分为三个部分：一是第三周期的气态氢化物及失去H＋对应的离子；二是第四周期的金属阳离子；三是由第二周期气态氢化物去掉一个氢原子后，两两结合得到的分子。阴离子有P3－、S2－、HS－、Cl－等；阳离子有K＋、Ca2＋；分子有HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、C2H6、CH3OH、N2H4等，结合题目所给条件，可确定所需答案。〔对点集训