(教学指导) 时 基态原子的核外电子排布Word版含解析

第2节 原子结构与元素周期表

第1课时 基态原子的核外电子排布

发 展 目 标 体 系 构 建

1.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。

2.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。

3.知道1～36号元素基态原子核外电子的排

布。

一、基态原子的核外电子排布规律

1．基态原子的核外电子排布原则

原则 含义

能量最低原子核外电子按轨道能量由低到高依次排列，使整个原子处于最低的

原理 能量状态

泡利不相

容原理

一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的自旋状态

不同，用↑↓表示，或者说，一个原子中不存在两个完全相同的电

子

洪特规则

对于基态原子，核外电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占

不同的原子轨道并且自旋状态相同

2.电子排布式与轨道表示式

(1)电子排布式：在ns、np、nd等各能级符号的右上角用数字表示出该能级

中的电子数目，如基态氧原子的电子排布式为1s2s2p。

224

(2)轨道表示式：用方框(或小圆圈、短线)表示一个原子轨道，用箭头“↑”

或“↓”来区别自旋状态不同的电子，如基态氯原子的轨道表示式为

。

3．构造原理

基态原子的“外层电子”在原子轨道上的排布顺序是1s、2s、2p、3s、3p、

4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……这一规律称为构造原理。

微点拨：①按构造原理填充电子的顺序并不代表电子填充后在原子中各原子

轨道的能级高低顺序。例如，对于ns和(n－1)d轨道都填有电子的原子，有许多

情况下(n－1)d轨道的电子能量更低。

②电子填充时按构造原理进行，书写电子排布式时按电子层和能级顺序书写。

二、19～36号元素基态原子的核外电子排布

1．写出以下几种元素基态原子的电子排布式

(1)K：1s2s2p3s3p4s。

226261

(2)Sc：1s2s2p3s3p3d4s。

21

2262612

(3)Cr：1s2s2p3s3p3d4s。

24

2262651

(4)Cu：1s2s2p3s3p3d4s。

29

22626101

2．Cr、Cu基态原子的电子排布违反构造原理的解释

能量相同的原子轨道在全充满(如d)、半充满(如d)和全空(如d)状态时，体

1050

系的能量较低，原子较稳定。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)基态氧原子的电子排布式为1s2s2p。(√)

224

(2)铝原子核外有1个未成对电子。(√)

(3)原子的价电子决定了其物理性质和化学性质。(×)

(4)()

基态氮原子电子排布式为。×

2．“各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的2倍”，支撑这一结

论的理论是( )

A．构造原理 B．泡利不相容原理

C．洪特规则 D．能量最低原理

B[构造原理决定了原子和离子中电子在各能级的排布，A错误；泡利不相容

原理是指每个轨道(例如1s轨道、2p能级中的p轨道)最多只能容纳2个自旋方向

x

相反的电子，故各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍，B正确；

洪特规则是指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轨

道，且自旋方向相同，C错误；能量最低原理是指核外电子排布时，先占据能量

最低的轨道，D错误。]

3．电子排布式为1s2s2p3s3p的原子是( )

22621

A．Mg B．Na

C．He D．Al

D[依据电子排布式可以得出该元素有三个电子层，最外层有三个电子，为铝

元素。]

基态原子核外电子排布的规律

(素养养成——证据推理与模型认知)

多电子的基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序可表示为

1．上述顺序中各能级各轨道填充电子数是按照什么原理确定的？

提示：泡利不相容原理。

2．为什么原子核外最外层的电子不超过8个，次外层不超过18个？

提示：由于E(nd)>E[(n＋1)s]，当ns和np轨道电子排满时，多余的电子不是

填入nd轨道，而是首先填入(n＋1)s轨道，因此最外层电子数不可能超过2＋6＝8。

同理次外层由(n－1)s(n－1)p(n－1)d组成，所容纳的电子数不大于2＋6＋10＝18。

1．泡利不相容原理

泡利不相容原理可以简单叙述：一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并

且这两个电子的自旋方向必须相反。

说明：a.在核外电子的排布中，排在同一轨道上的两个电子，自旋方向相反；

而自旋方向相同的电子，必然处于不同的轨道上。可以这样理解：在同一原子中，

没有运动状态完全相同的两个电子存在，原子核外有几个电子，就有几种运动状

态。

b．根据泡利不相容原理我们可以推算出各电子层可以容纳的最多电子数。具

体见下表：

电子层

(n)

能级 …

原子

轨道数

电子数

K L M N

1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f

1 1 3 1 3 5 1 3 5 7

1 4 9 16

2 8 18 32

2×1 2×2 2×3 2×4

2222

…

…

…

…

在原子中，每个电子层最多可容纳2n个电子，每个能级最多容纳的电子数

2

是其所包含的原子轨道数的2倍。

2

．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，而且自旋状态相同，这个规则称为洪特规则。通俗地说，洪特规则可

以表述：电子总是先平行地分占能量相同的不同轨道即同一能级上的轨道。如碳

()

原子的轨道表示式为

，而不是，也不是

。

特别地，当同一能级上的电子排布为全充满(s、p、d、f)、半充满(s、p、

26101413

d、f)和全空状态(p、d、f)时，具有较低的能量和较大的稳定性，这称为洪特

57000

规则的特例。例如，铬(Cr)的外围电子排布式是3d4s(3d、4s能级均为半充满)

24

51

而不是3d4s，铜(Cu)的外围电子排布式是3d4s(3d全充满、4s半充满)而不是

42101

29

3d4s等。

92

核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则，即能量最低原理、泡利不相容

原理和洪特规则。这三个原则并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的。也就

是说核外电子在原子轨道上排布要同时遵循这三个原则。其中能量最低原理可叙

述为在不违反泡利不相容原理的前提下，核外电子在各个原子轨道上的排布方式

应使整个原子体系的能量最低。

【例】 在能级中电子排布成，而不排布成

1d

，遵循的是

()

A．能量最低原理

B．泡利不相容原理

C．基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序

D．洪特规则

D[洪特规则表明，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，而且自旋方向相同。]

1．气态中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是

( )

A．1s2s2p3s3p→1s2s2p3s3p

2262222621

B．1s2s2p3s3p→1s2s2p3s3p

2262322622

C．1s2s2p3s3p→1s2s2p3s3p

2262422623

D．1s2s2p3s3p3d4s4p→1s2s2p3s3p3d4s

22626102122626102

B[能级轨道上电子处于半充满、全充满、全空状态时，原子相对稳定，不易

失去电子，p能级最多容纳6个电子，s能级最多容纳2个电子，选项B中3p轨

道上有3个电子，处于半充满状态，相对稳定，不易失去电子，即失去电子时吸

收的能量较多，故B正确。]

2．下列原子或离子的电子排布式(或轨道表示式)正确的是________，违反能

量最低原理的是________，违反洪特规则的是________，违反泡利不相容原理的

是________。

①Ca：1s2s2p3s3p

222626

＋

②F：1s2s3p

－

226

④Cr：1s2s2p3s3p3d4s

2262642

⑤Fe：1s2s2p3s3p3d4s

2262662

⑥Mg：1s2s2p

2226

＋

[]2s2p

解析②

根据核外电子排布规律，中错误在于电子排完轨道后应排轨

道而不是轨道，正确的应为；中没有遵循洪特规则电子在能量

3p1s2s2p——

226

③

相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同，正确的应为

；④

中忽略了能量相同的原子轨道在

半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，正确的应为；

1s2s2p3s3p3d4s

2262651

⑦。

违反泡利不相容原理，正确的应为

[答案]①⑤⑥②③④⑦

核外电子排布的表示方法

(素养养成——宏观辨识与微观探析)

1．电子排布式和轨道表示式在描述核外电子运动状态方面有什么区别？

提示：电子排布式能够表示出每一个能级上的电子排布情况，轨道表示式除

了能够表示出在每一个能级上电子的排布情况，还能表示出电子在该能级的原子

轨道上的排布情况，因此比电子排布式更加具体形象。

2．如何书写简单离子的电子排布式？

提示：先写原子的电子排布式，然后再根据得失电子写出离子的电子排布式。

例如：O的电子排布式，先写氧原子的电子排布式为1s2s2p，再得2个电子得

2224

－

到O的电子排布式为1s2s2p。Fe的电子排布式，先写铁原子的电子排布式

22263

－＋

为[Ar]3d4s，再失3个电子(由外层向内层)得到Fe的电子排布式为[Ar]3d。

6235

＋

结构 意义 将每个电子层上的电子总数表示在原子核外的式子

示意

图

电子

排布

式

简化 为了避免电子排布式书写过于烦琐，把内层电子达到稀有

电子 意义 气体结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号

排布 表示

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

就是电子排布式

K：1s2s2p3s3p4s 实例

226261

意义

式 实例 K：[Ar]4s

价电子

排布式

意义

实例 Al：3s3p

意义 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子

1

主族元素的价电子指最外层电子，价电子排布式即外围电

子排布式

21

轨道表示

式

实例

微点拨：过渡元素的价电子不仅是最外层电子，次外层及某些元素的倒数第

三层电子也可成为价电子。

【例2】 下列有关核外电子排布的式子不正确的是( )

A．Cr的电子排布式：1s2s2p3s3p3d4s

24

2262651

B．K的简化电子排布式：[Ar]4s

1

D[Cr1s2s2p3s3p3d4s

24

的电子排布式为，这样排布可以满足洪特规则特

2262651

AK19[Ar]4s

正确；原子核外有个电子，例，且能量最低，故其简化电子排布式为，

1

BN7C

正确；原子核外有个电子，其轨道表示式为正确

Si3pD]

原子能级的电子排布遵循洪特规则，应该是，不正确。

，；

电子排布式书写的易错点在于电子填充顺序与书写顺序在能级交错时不一

致，当出现轨道时，虽然电子按、－、的顺序填充，但在书写电子

ds(1)dp

nnn

排布式时，仍把－放在前，如：正确，

(1)dsFe1s2s2p3s3p3d4s

nn

2262662

1s2s2p3s3p4s3d(

2262626

错误。轨道表示式的书写易错点有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。另外，还应注意原子核外电子排布式、简化电子

()

排布式以及原子外围电子排布式的区别与联系，如的核外电子排布式为

Cu

1s2s2p3s3p3d4s [Ar]3d4s3d4s

22626101101101

，简化电子排布式为，外围电子排布式为。

1．下列表示式中错误的是( )

C．Na的电子排布式：1s2s2p3s

2261

D．Na的简化电子排布式：[Ne]3s

1

A[A项违背了泡利不相容原理。]

2．下列原子中，单电子数最多的是( )

A．S B．Br

1635

C．Cr D．P

2415

C[写出各项原子的价电子轨道表示式进行判断。

1．在2p能级上最多只能排布6个电子，其依据的规律是( )

A．能量最低原理

B．泡利不相容原理

C．洪特规则

D．能量最低原理和泡利不相容原理

B[能量最低原理主要是电子排布先后顺序，洪特规则指的是相同能级电子尽

可能占据不同轨道，泡利不相容原理说明一个原子轨道上最多容纳2个电子且自

旋方向相反，2p能级共有3个轨道，最多容纳6个电子。]

2．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( )

D[能量处于最低状态的原子为基态原子，其核外电子排布应遵循能量最低原

理、泡利不相容原理与洪特规则。A项不遵循能量最低原理，错误；B项不遵循能

量最低原理，错误；C项不遵循洪特规则，错误；D项遵循能量最低原理、泡利

不相容原理与洪特规则，正确。]

33s3p()

．下列关于价电子排布式为的粒子描述正确的是

24

AO

．它的元素符号为

B1s2s2p3s3p

．它的核外电子排布式为

22624

CH

．它可与生成液态化合物

2

D

．其轨道表示式为

B[A1s2s2p3s3p

项，根据价电子排布式可知该粒子的电子排布式为，故该

22624

元素为硫元素；项，与化合生成气态氢化物；项，原子核外电子

CSHHSDS

22

轨道表示式应

。

]

4．(素养题)下面是第2周期部分元素基态原子的轨道表示式，据此下列说法

一定错误的是( )

A．每个原子轨道里最多只能容纳2个电子

B．电子排在同一能级的不同轨道上时，总是优先单独占据一个轨道

C．每个电子层所具有的能级数等于该电子层序数

D．若一个原子轨道里有2个电子，则其自旋状态相同

D[由题给的四种元素原子的轨道表示式可知，在一个原子轨道里，最多只能

容纳2个电子，A项正确。当电子排布在同一能级的不同轨道上时，总是优先单

独占据一个轨道，即符合洪特规则，B项正确。任一电子层的能级总是从s能级开

始，而且能级数等于该电子层序数，C项正确。若一个原于轨道里有2个电子，

则它们自旋状态相反，D项错误。]

5．某元素的激发态原子的电子排布式为1s2s2p3s3p4s，则该元素基态原

226231

子的电子排布式为________；元素符号为________；其最高价氧化物对应的水化

物的化学式是________。写出周期表中24号元素的核外电子排布式

________________，这样排布的理由是________________。

[解析]元素的激发态原子的电子排布式为1s2s2p3s3p4s，则该元素基态原

226231

子的电子排布式为1s2s2p3s3p；该原子核外电子数为16，核内质子数为16，

22624

是硫元素，元素符号为S；其最高价氧化物对应的水化物的化学式是HSO；24

24

号元素的核外电子排布式为1s2s2p3s3p3d4s，这样排布的理由是遵循了洪特

2262651

规则(或能量最低原理)。

[答案]1s2s2p3s3p S HSO

22624

24

1s2s2p3s3p3d4s 洪特规则特例(或能量最低原理)

2262651