2018

核外电子分布与元素周期表

适用学适用年级

科

适用区课时时长（分

域 钟）

人教版

高中化学 高中二年级

2课时

知识点

基态原子的核外电子排布原则及其表示方法、核外电子排布与元素周期表、原子

半径的关系

1．了解基态原子的核外电子在原子轨道上的排布顺序。

2．掌握基态原子的核外电子排布规律，会书写常见元素(1～36号)原子的核外电

子排布。

教学目

标

3．学会利用电子排布式、轨道表示式正确表示核外电子排布。

4.了解核外电子的排布规律与元素周期表中周期、族划分的关系，并能解释它们

之间的变化规律。

5.了解元素周期表的应用价值。

教学重

点

1.掌握基态原子的核外电子排布规律，会书写常见元素(1～36号)原子的核外电

子排布。

2.了解核外电子的排布规律与元素周期表中周期、族划分的关系，并能解释它们

之间的变化规律。

教学难

点

学会利用电子排布式、轨道表示式正确表示核外电子排布。

教学过程

一、 课堂导入

为什么第一层最多只能容纳两个电子，第二层最多只能容纳八个电子而不能

容纳更多的电子呢？第三、四、五层及其他电子层最多可以容纳多少个电子？原

子核外电子的排布与原子轨道有什么关系？

二、复习预习

通过上一节的学习，我们知道：电子在原子核外是按能量高低分层排布的，

同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级(s、p、d、f)，就

好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。各能层上的能级是不一样的。原子中的电

子在各原子轨道上按能级分层排布，在化学上我们称为构造原理。下面我们要通

过探究知道基态原子的核外电子的排布。

三、知识讲解

考点1：基态原子的核外电子排布原则

1

．能量最低原则

(1)

基态原子的核外电子排布使整个原子体系的能量最低。

(2)

基态原子的核外电子在原子轨道上的排列顺序：

1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s

，，，，，，，，，，，……

2

．泡利不相容原理

(1)

一个原子轨道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；或者说，一个原子中不存在两个完全相同的电子。

(2)2n

在原子中，每个电子层最多能容纳个电子。

2

3

．洪特规则

(1)

对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同轨

道并且自旋方向相同。

(2)(d)(d)(d)

能量相同的原子轨道在全充满如、半充满如和全空如状态时，

1050

体系的能量较低，原子较稳定。如基态铬原子的核外电子排布式为

1s2s2p3s3p3d4s1s2s2p3s3p3d4s

226265122626101

，基态铜原子的核外电子排布式为。

注意：核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则，对三条原则不能孤立地

理解，要综合应用。其中，能量最低原则又可叙述为：在不违背泡利不相容原理

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。

4

．电子数与电子层和能级的关系

在原子中，每个电子层最多容纳个电子，每个能级最多能容纳的电子数

2n

2

为其所包含的原子轨道数的倍。

2

5.

多电子的基态原子核外电子排布遵循的排布顺序可表示为

考点2：基态原子中核外电子排布的表示方法

1

．电子排布式

按照能量最低原则对能级进行排序，进而在、、等能级符号的右上

nsnpnd

角用数字表示出电子的数目。

如基态氧原子的电子排布式可表示为。

1s2s2p

224

2

．轨道表示式

一般用小圆圈或方框表示一个原子轨道。用“↑”或“↓”来区别自旋状

()

态不同的电子。如基态氧原子的轨道表示式可表示为 。

3

．价电子

(1)

与化学性质密切相关的外层原子轨道上的电子，称为价电子。

(2)

为了便于研究元素化学性质与核外电子间的关系，人们常常只表示出原

子的价电子排布。如基态铁原子的价电子排布式为。

3d4s

62

核外电子排布的表示方法

原子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

实例

电子排布

意义

式

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：

K1s2s2p3s3p4s

226261

为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体

结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示

简化电子

意义

排布式

实例：

K[Ar]4s

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

价电子排

意义

布式

实例：

Al3s3p

21

意义

每个圆圈（或方框）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

考点：核外电子排布与元素周期表

3

1

．核外电子排布与周期的划分

1.

周期与能级组、原子轨道的对应关系

期序数。

分别对应

7――→7

个能级组个周期

等于

能级组最多容纳电子数本周期所包含元素的种数

――→

3

．周期数与电子层数的关系

周期数＝最外层电子所在轨道的主量子数。

4.

每一周期元素原子的价电子排布和元素种数的关系

周期族族最外层最多容纳电子数

A 0

1 s 1s 2 1s 2

2 s 2s2p 8 8

3 s 3s3p 8 8

4 s 4s4p 8 18

5 s 5s5p 8 18

6 s 6s6p 8 32

7 s 8

12

126

126

126

126

126

1

价电子排布

对应能级组元素种数

2s2p

、

3s3p

、

4s3d4p

、、

5s4d5p

、、

6s4f5d6p

、、、

7s5f6d() 26()

、、未完未完

2.

核外电子排布与族的划分

1

．划分依据

取决于原子的价电子数目和价电子排布。

2

．特点

同族元素的价电子数目和价电子排布相同。

3

．规律

①进入，除外为Ⅰ族、Ⅱ族。

ns(ns1s)AA

12

～

15

～



a.npAA

为Ⅲ族～Ⅶ族

6

np

②进入





b.np0

为族元素

③进入－

(n1)d



族数＝（－）＋电子数

[n1dns]



b.n1dPdPt

（－）（、除外）为Ⅷ族



c.n1dBBns

（－）为Ⅰ族、Ⅱ族⇒族数＝的电子数

68

～

10

a.n1dBB

（－）为Ⅲ族～Ⅶ族⇒

15

～



a.4f——

镧系元素



Ⅲ族④进入－

B (n2)f

b.5f——

锕系元素



由上可知：①主族元素的最外层电子数，即价电子数，为其族序数；②副族

元素中Ⅲ～Ⅶ族元素价电子数为其族序数；③稀有气体单独列为族。

BB0

考点：核外电子排布与原子半径

4

1

．影响因素

2

．变化规律

(1)

主族元素

(2)

过渡元素：同一周期自左到右原子半径逐渐减小，但变化幅度不大。

3.

判断微粒半径大小

(1)

同周期，从左到右，原子半径依次减小。

(2)

同主族，从上到下，原子或同价态离子半径均增大。

(3)

阳离子半径小于对应的原子半径，阴离子半径大于对应的原子半径，如

r(Na)r(Na)r(S)r(S)

＋－

＜，＜。

2

(4)r(N)r(O

电子层结构相同的离子，随核电荷数增大，离子半径减小，如＞

32

－

－－＋＋＋－－＋＋

)r(F)r(Na)r(Mg)r(Al)r(S)r(Cl)r(K)r(Ca)

＞＞＞＞，＞＞＞。

2322

(5)r(Fe)r(Fe)

不同价态的同种元素的离子，核外电子多的半径大，如＞，

23

＋＋

r(Cu)r(Cu)

＋＋

＞。

2

四、例题精析

【例题】在能级上最多只能排布个电子，其依据的规律是

1

2p6()

A

．能量最低原则

B

．泡利不相容原理

C

．洪特规则

D

．能量最低原则和泡利不相容原理

【答案】

B

【解析】中能量最低原则主要是电子排布先后顺序，洪特规则指的是相同能级

A

电子尽量占据不同轨道，只有选项泡利不相容原理说明一个轨道上最多容纳

B2

个电子且自旋方向相反，能级共有个轨道，最多容纳个电子。

2p36

【例题】下列原子中，单电子数最多的是（ ）

2

A.SB.BrC.CrD.P

16352415

【答案】

C

【解析】写出各项原子的价电子轨道表示式进行判断。

【例题3】价电子排布为5s5p的元素，在周期表中的位置是( )

21

A4A B5A

．第周期第Ⅴ族．第周期第Ⅲ族

C5A D4A

．第周期第Ⅰ族．第周期第Ⅲ族

【答案】

B

【解析】＝，故应位于第周期；价电子中有电子，该元素属于主族元素；

n55p

价电子数是，属于第Ⅲ族。

3A

【例题4】(1)砷原子的最外层电子排布式是4s

23

4p，在元素周期表中，砷元素位

于第________周期________族；最高价氧化物的化学式为________，砷酸钠的化

学式是________。

(2)

已知下列元素在周期表中的位置，写出它们价电子排布式和元素符号：

①第周期Ⅳ族；

4B______________________________________________

②第周期Ⅶ族。

5A_____________________________________________

1

．了解基态原子的核外电子在原子轨道上的排布顺序。

2(136)

．掌握基态原子的核外电子排布规律，会书写常见元素～号原子的核外电

子排布。

3

．学会利用电子排布式、轨道表示式正确表示核外电子排布。

4.

了解核外电子的排布规律与元素周期表中周期、族划分的关系，并能解释它们

之间的变化规律。

5.

学会判断原子半径大小。

【答案】 Ⅴ ① ②

(1)4AAsONaAsO(2)3d4sTi5s5pI

2534

2225

【解析】砷原子最外层电子排布式是，可知砷原子有个电子层，价电

(1)4s4p4

23

子数为，由电子层数＝周期序数可知，砷元素在第周期，由主族序数＝价电

54

子数＝最高正价可知，砷元素位于Ⅴ族，最高价氧化物为，砷酸钠的化

AAsO

25

学式为。

NaAsO

34

(2)

根据元素在周期表中的位置与核外电子排布的关系分析。

【例题】下列微粒半径依次增大的是

5

()

A

．同一主族元素随着原子序数的递增

B

．同一周期的元素随着原子序数的递增

CNaMgAlF

．、、、

＋＋＋－

23

DPSSCl

．、、、

2

－－

【答案】

A

【解析】依据比较微粒半径大小的规律进行分析，同一主族，随着原子序数的递

增，原子的电子层数依次增加，原子半径依次增大，项正确；同一周期，随着

A

原子序数的递增，原子半径逐渐减小，项错误；项中各微粒的电子层结构相

BC

同，核电荷数越大，半径越小，故半径最大，最小，项错误；项中的

FAlCD

－＋

3

微粒半径＞，＞，项错误。

PSSClD

2

－－

五、

课程小结

六、课堂运用

14s3d()

．价电子排布满足半充满而为全充满的元素是

ACa BV CCrDCu

．．． ．

【答案】

D

【解析】由题意可知其价电子排布为为。

3d4sCu

101

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________，违反泡利原理的是

________。

①：

Ca1s2s2p3s3p

222626

＋

②：

F1s2s3p

－

226

③：

P

④：

Cr1s2s2p3s3p3d4s

2262642

⑤：

Fe1s2s2p3s3p3d4s

2262662

⑥：

Mg1s2s2p

2226

＋

⑦：。

C

【答案】①⑤⑥ ② ③④ ⑦

【解析】根据核外电子排布规律，②中错误在于电子排完轨道后应排轨道

2s2p

而不是轨道，正确的应为；③中没有遵循洪特规则电子在能量

3p1s2s2p——

226

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：

3

．按要求填空：

(1)Cu____________________________________

的原子结构示意图为。

(2)P____________________________________

的价电子排布式为。

(3)Fe____________________________________

的电子排布式为。

(4)N____________________________________

的轨道表示式为。

(5)X4s4pX________

元素的价电子排布式是，元素的符号是。

25

【答案】

(1)

(2)3s3p

23

(3)1s2s2p3s3p3d4s

2262662

(4) (5)Br

【解析】的电子排布式是，所以其原子结构示意图是

Cu1s2s2p3s3p3d4s

22626101

；的价电子排布式为；的电子排布式为

P3s3pFe

23

1s2s2p3s3p3d4sN1s2s2p

2262662223

；的电子排布式为，所以其轨道表示式是

。元素出现了能级，说明能级已经排满，其电子

X4p3d

排布式为，原子序数是，为溴元素。

1s2s2p3s3p3d4s4p35

226261025

4118WXYZ

．已知～号元素的离子、、、都具有相同的电子层结

abcd

32

＋＋－－

构，下列关系正确的是

()

Ac>d

．质子数：

BY

．离子的还原性：

2

－－

CHY>HZ

．氢化物的稳定性：

2

DX>W

．原子半径：

【答案】

D

【解析】因四种离子的电子层结构相同，所以质子数、、、的大小关

abcd

系应为，所以氢化物稳定性应为，离子的还原性。

a>b>d>cHZ>HYY>Z

2

2

－－

5. CaBrMg________

下列原子和离子：、、，其半径由小到大的顺序是；

22

＋－＋

在同一周期中，元素的原子半径一般随原子序数的增大而，这是因为

________

______________________________________________________________

_____________________________________________________________

。

【答案】 减小 原子的电子层数相同，作用在外

r(Mg)<r(Ca)<r(Br)

22

＋＋－

层电子的有效核电荷数随原子序数的增大而增大，电子与正电荷之间的吸引作用

大于电子之间的排斥作用。

【解析】 可找参照离子Sr，Br与Sr电子层结构相同，原子序数Br，

22

＋－＋

根据径大序小的规律判定Br半径大于Sr半径；Mg、Ca、Sr是同族元素

－＋＋＋＋

2222

的同类离子，从上至下离子半径增大，可得半径由小到大的顺序是r(Mg)<r(Ca

22

＋

＋－

)<r(Br)