1.1.2电子云与原子轨道泡利原理洪特规则能量最低原理高二化学必备讲与练（人教版2019选择性必修2）（原卷版）

1.1.2电子云与原子轨道、泡利原理、洪特规则、能量最低原理学习目标1.了解电子云轮廓图和核外电子运动的状态。2.能从原子的微观层面理解原子的组成、结构等，能根据核外电子的排布规则熟知核外电子排布的表示方法，并能根据电子排布的轨道表示式、结构示意图等推导出对应的原子或离子。考点梳理考点梳理一、电子云与原子轨道1．概率密度1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行。量子力学指出，一定空间运动状态的电子在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝eq\f(P,V)(P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积)。2．电子云(1)定义：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。由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云。(2)含义：用单位体积内小点的疏密程度表示电子在原子核外出现的概率大小，小点越密，表示概率密度越大。(3)电子云轮廓图为了表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态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＝90%的空间圈出来，即电子云轮廓图。3．原子轨道(1)概念：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。(2)形状①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。②p电子的原子轨道呈哑铃形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。(3)各能级所含有的原子轨道数目能级符号nsnpndnf轨道数目1357原子轨道与能层序数的关系(1)不同能层的相同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：(2)s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。(3)在同一能层，原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数目＝n2。二、原子核外电子的排布规则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，电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，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2个电子，它们的自旋相反。2．电子排布的轨道表示式(电子排布图)(1)在轨道表示式中，用方框(或圆圈)表示原子轨道，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，“↑↓”称电子对，“↑”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、数字的意义为注意：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。名词解释：(1)简并轨道：能量相同的原子轨道。(2)电子对：同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子。(3)单电子(或未成对电子)：一个原子轨道中若只有一个电子，则该电子称为单电子。(4)自旋平行：箭头同向的单电子称为自旋平行。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，且自旋平行。(2)特例在简并轨道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eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(全充满：p6、d10、f14,全空：p0、d0、f0,半充满：p3、d5、f7))如24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。4．能量最低原理(1)内容：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。(2)因素：整个原子的能量由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定。注意书写轨道表示式时，常出现的错误及正确书写二、核外电子的表示方法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，并按照能层从左到右的顺序排列的式子意义能直观反映出核外的能层、能级及各能级上的电子数实例K：1s22s22p63s23p64s1简化电子排布式含义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意义避免书写电子排布式过于繁琐实例K：[Ar]4s1轨道表示式(电子排布图)含义每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子意义能直观反映出电子的排布情况及电子的自旋状态实例Al：即学即练即学即练一、单选题1.下列描述中正确的是(

)A.氮原子的价电子排布图：

B.价电子排布为4s24p3的元素位于第四周期ⅤA族，是p区元素

C.2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等2.下列有关原子核外电子排布的说法，正确的是(

)A.电子排布为[Ar]3d44s2的中性原子是基态原子

B.1s22s123.下列说法正确的是A.CH4分子的球棍模型为

B.铍原子最外层的电子云图为

C.基态Fe原子的价电子轨道表示式为

D.，该轨道表示式违背了泡利不相容原理4.下列说法正确的是A.某激发态碳原子的电子排布图：

B.在元素周期表中，非金属元素都在p区

C.原子由激发态转化成基态时获得的光谱为发射光谱

D.在第三能层中自旋状态相同的电子最多有4个5.下列化学用语表达正确的是(

)A.F原子的核外电子排布式：

B.O2−的电子排布图：

C.基态Cu原子的价层电子排布式：3d104s1

二、填空题6.(1)元素Cu基态原子的核外电子排布式为____________。(2)基态氧原子的电子排布式为______________。(3)基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为________、电子数为________。(4)Ni(5)Br原子序数为________，其核外M层电子的排布式为________。7.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)p能级的能量一定比s能级的能量高。

(2)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。

(3)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等。

(4)2s能级和2p能级所具有的原子轨道数目之比为1：3。

(5)Fe的基态原子的电子排布式为1s2(6)1∼36号元素中，基态原子未成对电子数最多的是Cr。

(7)基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)<E(2s)<E(2px(8)电子排布式(22Ti)1s分层训练分层训练夯实基础一、单选题1.下列说法中正确的是(

)A.3d3表示3d能级有3个轨道

B.np能级全满时的电子排布图为：

C.核外电子运动的概率密度分布图(电子云)就是原子轨道

D.电子的运动状态可从能层、能级、轨道32.我国对铜的认识年代久远，下列关于铜的几种表述正确的是A.基态Cu原子的电子排布式：[Ar]4s1 B.基态Cu原子的最高能层符号为N

C.基态Cu原子的价电子排布图为 D.基态Cu3.下列有关化学用语表达正确的是(

)A.CS2的空间填充模型：

B.铍原子最外层原子轨道的电子云图：

C.Na2S的电子式：Na:4.下列说法正确的是(

)A.CH4分子的球棍模型为

B.铍原子最外层的电子云轮廓图为

C.基态Fe原子的价电子轨道表示式为

D.，该轨道表示式违背了泡利不相容原理二、简答题5.(1)硫的基态原子核外有_____个未成对电子，溴的基态原子价层电子排布图为_________(2)基态铁原子有________个未成对电子，请利用电子排布的相关知识解释三价铁比二价铁稳定的原因_________________________________________________________(3)写出基态铜原子的M能层的电子排布式__________，铜元素同周期的元素中，与铜原子最外层电子数相等的元素还有___________________(4)铝原子核外电子云有________种不同的伸展方向，有________种不同运动状态的电子。6.(1)以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况。试判断，违反了泡利原理的是______，违反了洪特规则的是________。

①

②

③

④

⑤

(2)某元素的激发态(不稳定状态)原子的电子排布式为1s22s22p63s13p33d2，则该元素基态原子的电子排布式为_________；其最高价氧化物对应水化物的化学式是____________。

(3)用符号“>”“<”或“=”表示下列各项关系。

①第一电离能：Na________Mg，Mg________Ca。

②电负性：O________F，F________Cl。

③能量高低：ns三、推断题7.现有六种元素，其中A、B、C、D为短周期主族元素，E、F为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。

A元素原子的核外p电子数比s电子数少3B元素形成的物质种类繁多，其形成的一种固体单质工业上常用作切割工具C元素基态原子p轨道有3个未成对电子D原子核外所有p轨道全满或半满E在该周期中未成对电子数最多F能形成红色(或砖红色)和黑色的两种氧化物根据上述信息，推断(1)画出A基态原子的核外电子排布图____________________。(2)C基态原子的核外电子排布图，该同学所画的电子排布图违背了____________________________________。(3)D基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有____________个方向，原子轨道呈____________形。(4)写出C原子的电子排布式____________；写出E原子的电子简化排布式____________。(5)请写出F元素价电子排布式________________________。能力提升单选题1.下列描述原子结构的化学用语正确的是(

)A.S原子的结构示意图：

B.基态Mn原子的价电子排布图：

C.O原子核外能量最高的电子云的形状：

D.基态Cr原子的电子排布式：1s222.下列说法或有关化学用语的表达正确的是(

)A.1s电子云呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动

B.钠原子由1s22s22p63.1817年，瑞典的贝采利乌斯从硫酸厂的铅室底部的红色粉状物质中制得硒。硒是氧族元素，下列关于硒的基态原子说法正确的有

(

)

①位于周期表p区；

②电子占据17个原子轨道；

③有34种不同运动状态的电子；

④占据8个能级；

⑤电子占据的最高能层符号是4p；

⑥价电子为3d10A.3项 B.4项 C.5项 D.6项4.下列化学用语正确的是(

)A. 29Cu的价电子排布式为：4s1

B.钾(K)原子基态的原子结构示意图为：

C.食盐的分子式为：NaCl5.下列有关原子核外电子排布的说法，正确的是

(

)A.电子排布为[Ar]3d44s2的中性原子是基态原子

B.1s22s12p6.下列叙述错误的是(

)A.氯原子的价电子能级排布图为

B.第四周期元素中基态原子未成对电子有一个单电子的元素种数为5

C.光气COCl2和甲醛HCHO分子中：键角∠H−C−H>∠Cl−C−Cl

D.某元素基态原子4s轨道上有2个电子，则该基态原子价电子排布一定是7.下列化学用语表示正确的是A.基态氮原子价电子的轨道表示式为

B.NaCl的电子式为

C.px电子云轮廓图为

D.2−丁烯的反式结构为培优专练一、单选题1.下列说法中正确的是(

)A.2p2表示2p能级有两个轨道

B.在CS2分子中σ键与π键的数目之比是2︰1

C.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱

2.化学科学需要借助化学专用语言来描述，下列化学用语的书写正确的是(

)A.基态Mg原子的核外电子排布图：

B.过氧化氢的电子式：

C.As原子的简化电子排布式：Ar4s24p3

3.某基态原子的价层电子的轨道表示式为，下列关于该原子的说法正确的是A.s电子的电子云轮廓图是圆形 B.有5种空间运动状态不同的电子

C.最外层有4个电子 D.有2种能量不同的电子4.下列基态原子的外围电子排布式中，正确的是(

)A.3d94s2 B.3d5.下列关于核外电子的运动状态的说法错误的是(

)A.核外电子是分层运动的

B.只有能层、能级、电子云的空间伸展方向以及电子的自旋状态都确定时，电子运动状态才能被确定

C.只有能层、能级