(教學指導) 時 基態原子的核外電子排布Word版含解析

第2節 原子結構與元素周期表

第1課時 基態原子的核外電子排布

發 展 目 標 體 系 構 建

1.認識基態原子中核外電子的排布遵循能量最

低原理、泡利不相容原理和洪特規則等。

2.知道原子核外電子的能級高低順序，了解原

子核外電子排布的構造原理。

3.知道1～36號元素基態原子核外電子的排

布。

一、基態原子的核外電子排布規律

1．基態原子的核外電子排布原則

原則 含義

能量最低原子核外電子按軌道能量由低到高依次排列，使整個原子處于最低的

原理 能量狀態

泡利不相

容原理

一個原子軌道中最多只能容納兩個電子，并且這兩個電子的自旋狀態

不同，用↑↓表示，或者說，一個原子中不存在兩個完全相同的電

子

洪特規則

對于基態原子，核外電子在能量相同的軌道上排布時，將盡可能分占

不同的原子軌道并且自旋狀態相同

2.電子排布式與軌道表示式

(1)電子排布式：在ns、np、nd等各能級符號的右上角用數字表示出該能級

中的電子數目，如基態氧原子的電子排布式為1s2s2p。

224

(2)軌道表示式：用方框(或小圓圈、短線)表示一個原子軌道，用箭頭“↑”

或“↓”來區別自旋狀態不同的電子，如基態氯原子的軌道表示式為

。

3．構造原理

基態原子的“外層電子”在原子軌道上的排布順序是1s、2s、2p、3s、3p、

4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……這一規律稱為構造原理。

微點撥：①按構造原理填充電子的順序并不代表電子填充后在原子中各原子

軌道的能級高低順序。例如，對于ns和(n－1)d軌道都填有電子的原子，有許多

情況下(n－1)d軌道的電子能量更低。

②電子填充時按構造原理進行，書寫電子排布式時按電子層和能級順序書寫。

二、19～36號元素基態原子的核外電子排布

1．寫出以下幾種元素基態原子的電子排布式

(1)K：1s2s2p3s3p4s。

226261

(2)Sc：1s2s2p3s3p3d4s。

21

2262612

(3)Cr：1s2s2p3s3p3d4s。

24

2262651

(4)Cu：1s2s2p3s3p3d4s。

29

22626101

2．Cr、Cu基態原子的電子排布違反構造原理的解釋

能量相同的原子軌道在全充滿(如d)、半充滿(如d)和全空(如d)狀態時，體

1050

系的能量較低，原子較穩定。

1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)

(1)基態氧原子的電子排布式為1s2s2p。(√)

224

(2)鋁原子核外有1個未成對電子。(√)

(3)原子的價電子決定了其物理性質和化學性質。(×)

(4)()

基態氮原子電子排布式為。×

2．“各能級最多容納的電子數，是該能級原子軌道數的2倍”，支撐這一結

論的理論是( )

A．構造原理 B．泡利不相容原理

C．洪特規則 D．能量最低原理

B[構造原理決定了原子和離子中電子在各能級的排布，A錯誤；泡利不相容

原理是指每個軌道(例如1s軌道、2p能級中的p軌道)最多只能容納2個自旋方向

x

相反的電子，故各能級最多容納的電子數是該能級原子軌道數的2倍，B正確；

洪特規則是指核外電子在能量相同的原子軌道上排布時，將盡可能分占不同的軌

道，且自旋方向相同，C錯誤；能量最低原理是指核外電子排布時，先占據能量

最低的軌道，D錯誤。]

3．電子排布式為1s2s2p3s3p的原子是( )

22621

A．Mg B．Na

C．He D．Al

D[依據電子排布式可以得出該元素有三個電子層，最外層有三個電子，為鋁

元素。]

基態原子核外電子排布的規律

(素養養成——證據推理與模型認知)

多電子的基態原子核外電子在原子軌道上的排布順序可表示為

1．上述順序中各能級各軌道填充電子數是按照什么原理確定的？

提示：泡利不相容原理。

2．為什么原子核外最外層的電子不超過8個，次外層不超過18個？

提示：由于E(nd)>E[(n＋1)s]，當ns和np軌道電子排滿時，多余的電子不是

填入nd軌道，而是首先填入(n＋1)s軌道，因此最外層電子數不可能超過2＋6＝8。

同理次外層由(n－1)s(n－1)p(n－1)d組成，所容納的電子數不大于2＋6＋10＝18。

1．泡利不相容原理

泡利不相容原理可以簡單敘述：一個原子軌道中最多只能容納兩個電子，并

且這兩個電子的自旋方向必須相反。

說明：a.在核外電子的排布中，排在同一軌道上的兩個電子，自旋方向相反；

而自旋方向相同的電子，必然處于不同的軌道上。可以這樣理解：在同一原子中，

沒有運動狀態完全相同的兩個電子存在，原子核外有幾個電子，就有幾種運動狀

態。

b．根據泡利不相容原理我們可以推算出各電子層可以容納的最多電子數。具

體見下表：

電子層

(n)

能級 …

原子

軌道數

電子數

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，每個電子層最多可容納2n個電子，每個能級最多容納的電子數

2

是其所包含的原子軌道數的2倍。

2

．洪特規則

當電子排布在同一能級的不同軌道時，基態原子中的電子總是優先單獨占據

一個軌道，而且自旋狀態相同，這個規則稱為洪特規則。通俗地說，洪特規則可

以表述：電子總是先平行地分占能量相同的不同軌道即同一能級上的軌道。如碳

()

原子的軌道表示式為

，而不是，也不是

。

特別地，當同一能級上的電子排布為全充滿(s、p、d、f)、半充滿(s、p、

26101413

d、f)和全空狀態(p、d、f)時，具有較低的能量和較大的穩定性，這稱為洪特

57000

規則的特例。例如，鉻(Cr)的外圍電子排布式是3d4s(3d、4s能級均為半充滿)

24

51

而不是3d4s，銅(Cu)的外圍電子排布式是3d4s(3d全充滿、4s半充滿)而不是

42101

29

3d4s等。

92

核外電子在原子軌道上排布要遵循三個原則，即能量最低原理、泡利不相容

原理和洪特規則。這三個原則并不是孤立的，而是相互聯系、相互制約的。也就

是說核外電子在原子軌道上排布要同時遵循這三個原則。其中能量最低原理可敘

述為在不違反泡利不相容原理的前提下，核外電子在各個原子軌道上的排布方式

應使整個原子體系的能量最低。

【例】 在能級中電子排布成，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．基態原子核外電子在原子軌道上的排布順序

D．洪特規則

D[洪特規則表明，當電子排布在同一能級的不同軌道時，基態原子中的電子

總是優先單獨占據一個軌道，而且自旋方向相同。]

1．氣態中性基態原子的原子核外電子排布發生如下變化，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[能級軌道上電子處于半充滿、全充滿、全空狀態時，原子相對穩定，不易

失去電子，p能級最多容納6個電子，s能級最多容納2個電子，選項B中3p軌

道上有3個電子，處于半充滿狀態，相對穩定，不易失去電子，即失去電子時吸

收的能量較多，故B正確。]

2．下列原子或離子的電子排布式(或軌道表示式)正確的是________，違反能

量最低原理的是________，違反洪特規則的是________，違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

根據核外電子排布規律，中錯誤在于電子排完軌道后應排軌

道而不是軌道，正確的應為；中沒有遵循洪特規則電子在能量

3p1s2s2p——

226

③

相同的軌道上排布時，應盡可能分占不同的軌道并且自旋方向相同，正確的應為

；④

中忽略了能量相同的原子軌道在

半充滿狀態時，體系的能量較低，原子較穩定，正確的應為；

1s2s2p3s3p3d4s

2262651

⑦。

違反泡利不相容原理，正確的應為

[答案]①⑤⑥②③④⑦

核外電子排布的表示方法

(素養養成——宏觀辨識與微觀探析)

1．電子排布式和軌道表示式在描述核外電子運動狀態方面有什么區別？

提示：電子排布式能夠表示出每一個能級上的電子排布情況，軌道表示式除

了能夠表示出在每一個能級上電子的排布情況，還能表示出電子在該能級的原子

軌道上的排布情況，因此比電子排布式更加具體形象。

2．如何書寫簡單離子的電子排布式？

提示：先寫原子的電子排布式，然后再根據得失電子寫出離子的電子排布式。

例如：O的電子排布式，先寫氧原子的電子排布式為1s2s2p，再得2個電子得

2224

－

到O的電子排布式為1s2s2p。Fe的電子排布式，先寫鐵原子的電子排布式

22263

－＋

為[Ar]3d4s，再失3個電子(由外層向內層)得到Fe的電子排布式為[Ar]3d。

6235

＋

結構 意義 將每個電子層上的電子總數表示在原子核外的式子

示意

圖

電子

排布

式

簡化 為了避免電子排布式書寫過于煩瑣，把內層電子達到稀有

電子 意義 氣體結構的部分以相應稀有氣體的元素符號外加方括號

排布 表示

實例

用數字在能級符號右上角標明該能級上排布的電子數，這

就是電子排布式

K：1s2s2p3s3p4s 實例

226261

意義

式 實例 K：[Ar]4s

價電子

排布式

意義

實例 Al：3s3p

意義 每個方框代表一個原子軌道，每個箭頭代表一個電子

1

主族元素的價電子指最外層電子，價電子排布式即外圍電

子排布式

21

軌道表示

式

實例

微點撥：過渡元素的價電子不僅是最外層電子，次外層及某些元素的倒數第

三層電子也可成為價電子。

【例2】 下列有關核外電子排布的式子不正確的是( )

A．Cr的電子排布式：1s2s2p3s3p3d4s

24

2262651

B．K的簡化電子排布式：[Ar]4s

1

D[Cr1s2s2p3s3p3d4s

24

的電子排布式為，這樣排布可以滿足洪特規則特

2262651

AK19[Ar]4s

正確；原子核外有個電子，例，且能量最低，故其簡化電子排布式為，

1

BN7C

正確；原子核外有個電子，其軌道表示式為正確

Si3pD]

原子能級的電子排布遵循洪特規則，應該是，不正確。

，；

電子排布式書寫的易錯點在于電子填充順序與書寫順序在能級交錯時不一

致，當出現軌道時，雖然電子按、－、的順序填充，但在書寫電子

ds(1)dp

nnn

排布式時，仍把－放在前，如：正確，

(1)dsFe1s2s2p3s3p3d4s

nn

2262662

1s2s2p3s3p4s3d(

2262626

錯誤。軌道表示式的書寫易錯點有①違反

能量最低原理，②↑↑違反泡利不相容原理，③違反洪特規則，

)()()

④違反洪特規則。另外，還應注意原子核外電子排布式、簡化電子

()

排布式以及原子外圍電子排布式的區別與聯系，如的核外電子排布式為

Cu

1s2s2p3s3p3d4s [Ar]3d4s3d4s

22626101101101

，簡化電子排布式為，外圍電子排布式為。

1．下列表示式中錯誤的是( )

C．Na的電子排布式：1s2s2p3s

2261

D．Na的簡化電子排布式：[Ne]3s

1

A[A項違背了泡利不相容原理。]

2．下列原子中，單電子數最多的是( )

A．S B．Br

1635

C．Cr D．P

2415

C[寫出各項原子的價電子軌道表示式進行判斷。

1．在2p能級上最多只能排布6個電子，其依據的規律是( )

A．能量最低原理

B．泡利不相容原理

C．洪特規則

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電子排布先后順序，洪特規則指的是相同能級電子盡

可能占據不同軌道，泡利不相容原理說明一個原子軌道上最多容納2個電子且自

旋方向相反，2p能級共有3個軌道，最多容納6個電子。]

2．下列軌道表示式所表示的元素原子中，其能量處于最低狀態的是( )

D[能量處于最低狀態的原子為基態原子，其核外電子排布應遵循能量最低原

理、泡利不相容原理與洪特規則。A項不遵循能量最低原理，錯誤；B項不遵循能

量最低原理，錯誤；C項不遵循洪特規則，錯誤；D項遵循能量最低原理、泡利

不相容原理與洪特規則，正確。]

33s3p()

．下列關于價電子排布式為的粒子描述正確的是

24

AO

．它的元素符號為

B1s2s2p3s3p

．它的核外電子排布式為

22624

CH

．它可與生成液態化合物

2

D

．其軌道表示式為

B[A1s2s2p3s3p

項，根據價電子排布式可知該粒子的電子排布式為，故該

22624

元素為硫元素；項，與化合生成氣態氫化物；項，原子核外電子

CSHHSDS

22

軌道表示式應

。

]

4．(素養題)下面是第2周期部分元素基態原子的軌道表示式，據此下列說法

一定錯誤的是( )

A．每個原子軌道里最多只能容納2個電子

B．電子排在同一能級的不同軌道上時，總是優先單獨占據一個軌道

C．每個電子層所具有的能級數等于該電子層序數

D．若一個原子軌道里有2個電子，則其自旋狀態相同

D[由題給的四種元素原子的軌道表示式可知，在一個原子軌道里，最多只能

容納2個電子，A項正確。當電子排布在同一能級的不同軌道上時，總是優先單

獨占據一個軌道，即符合洪特規則，B項正確。任一電子層的能級總是從s能級開

始，而且能級數等于該電子層序數，C項正確。若一個原于軌道里有2個電子，

則它們自旋狀態相反，D項錯誤。]

5．某元素的激發態原子的電子排布式為1s2s2p3s3p4s，則該元素基態原

226231

子的電子排布式為________；元素符號為________；其最高價氧化物對應的水化

物的化學式是________。寫出周期表中24號元素的核外電子排布式

________________，這樣排布的理由是________________。

[解析]元素的激發態原子的電子排布式為1s2s2p3s3p4s，則該元素基態原

226231

子的電子排布式為1s2s2p3s3p；該原子核外電子數為16，核內質子數為16，

22624

是硫元素，元素符號為S；其最高價氧化物對應的水化物的化學式是HSO；24

24

號元素的核外電子排布式為1s2s2p3s3p3d4s，這樣排布的理由是遵循了洪特

2262651

規則(或能量最低原理)。

[答案]1s2s2p3s3p S HSO

22624

24

1s2s2p3s3p3d4s 洪特規則特例(或能量最低原理)

2262651