D．E（5s）>E（4s）>E（4f）>E（3d）
答案 B
解析 原子核外电子排布的轨道能量顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p……可选出答案。
例2
判断下列说法正误（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）N：
1s22s22p
2p
违背了洪特规则（ ）
（2）Ca：
1s22s22p63s23p63d2违背了能量最低原理（ ）
（3）Ar：
1s22s22p63s23p44s2违背了泡利不相容原理（ ）
（4）Si：
1s22s22p63s33p1违背了泡利不相容原理（ ）
答案
（1）√
（2）√ （3）× （4）√
二、原子核外电子排布的表示方法
1．电子排布式
（1）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。
写出下列基态原子的电子排布式：
①16S：
1s22s22p63s23p4；
②20Ca：
1s22s22p63s23p64s2；
③26Fe：
1s22s22p63s23p63d64s2；
④29Cu：
1s22s22p63s23p63d104s1。
（2）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写成“原子实”，以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，得到简化的电子排布式。
上述四种原子的简化电子排布式为
①[Ne]3s23p4；②[Ar]4s2；③[Ar]3d64s2；④[Ar]3d104s1。
（3）在简化的电子排布式中，省去相应的稀有气体的元素符号后剩下的部分称为外围电子排布式。
上述四种原子的外围电子排布式为①3s23p4；②4s2；③3d64s2；④3d104s1。
2．轨道表示式
（1）将每一个原子轨道用一个方框表示，在方框内标明基态原子核外电子分布的式子称为轨道表示式。
以铝原子为例，轨道表示式中各符号、数字的意义为
（2）写出下列基态原子的轨道表示式：
①O：
；
②Na：
。
（3）在轨道表示式中也可以用圆圈表示一个原子轨道，如Na：
或写成[Ne]
。
3．原子结构示意图
（1）原子结构示意（简）图：
圆圈内数字表示质子数，弧线表示电子层，弧线内数字表示该电子层中的电子数。
（2）写出下列原子或离子的结构示意图：
①K：
；②Fe：
；
③Mg2＋：
；④Cl－：
。
1.电子排布式和轨道表示式反映的是基态原子即处于最低能量状态的原子的电子排布情况，它们相互关联，可以非常方便地相互转换。
2．虽然电子排布是遵循构造原理的，但书写电子排布式时应按照电子层的顺序书写。
如铁原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，而不写作1s22s22p63s23p64s23d6。
3．主族元素的最外层电子就是外围电子。
过渡元素的外围电子一般包括最外层的s电子和次外层的d电子，有的还包括倒数第三层的f电子。
4．简单离子是原子得失一定数目电子后的产物。
在表达阴、阳离子的核外电子排布情况时，务必注意离子与原子之间的电子数目的关系。
5．
（1）电子排布式的书写：
①元素符号；②轨道符号；③轨道顺序按电子层由里到外和s、p、d、f的顺序；④电子个数（右上角标出）。
注意电子排布式与外围电子排布式的区别。
（2）轨道表示式的书写格式：
①元素符号；②轨道框（一个轨道一个框，能量相同的轨道连在一起）；③电子自旋状态（用“↑”“↓”表示）；④轨道符号。
p、d等如有空轨道也要画出。
例3
下列表示式错误的是（ ）
A．Mg2＋的轨道表示式：
B．Na＋的结构示意图：
C．24Cr的外围电子排布式：
3d54s1
D．C的电子排布式：
1s22s12p3
答案 D
解析 Mg2＋含有10个核外电子，电子排布式为1s22s22p6，轨道表示式为
故A正确；钠离子核内有11个质子，核外有2个电子层，第一层上有2个电子、第二层上有8个电子，其结构示意图为
，故B正确；原子序数为24，说明原子核外电子数为24，根据构造原理、洪特规则特例得到电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，外围电子排布式为3d54s1，故C正确；D项违反能量最低原理，所以C的电子排布式为1s22s22p2，错误。
例4
根据锰原子的核外电子排布，回答下列问题。
（1）写出基态Mn2＋电子排布式_______________________________________________。
（2）画出锰原子的价层电子的轨道表示式：
_________________________________。
（3）在锰原子的核外电子中，有________种运动状态不同的电子；共有________对成对电子；有________个成单电子；最高化合价为________价。
答案
（1）1s22s22p63s23p63d5
（2）
（3）25 10 5 ＋7
易错警示
（1）电子排布式的书写顺序与核外电子进入轨道的顺序不同。
电子排布式的书写顺序按电子层由里到外和s、p、d、f的顺序，而核外电子进入轨道的顺序按照基态原子在原子轨道上的排布顺序。
（2）基态原子失电子时，由外层向里层，同层则按能级由高到低顺序失电子。
如Cr（[Ar]3d54s1）→Cr3＋（[Ar]3d3）
1．以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是（ ）
A．·He·B.
C．1s2D.
答案 D
解析 A项只能表示最外层电子数；B项只表示核外的电子分层排布情况；C项具体到各能层的电子数；而D项包含了能层数、原子轨道以及电子的自旋方向，故该项正确。
2．描述硅原子核外电子运动说法错误的是（ ）
A．有4种不同的伸展方向
B．有14种不同运动状态的电子
C．有5种不同能量的电子
D．有5种不同的运动区域
答案 D
解析 硅原子为14号元素，电子排布式为1s22s22p63s23p2，共2种轨道，s轨道为球形，只有1种伸展方向，p轨道有3种伸展方向，则有4种不同的伸展方向，故A正确；硅原子为14号元素，则核外有14种不同运动状态的电子，故B正确；硅原子电子排布式为1s22s22p63s23p2，所以有5种不同能量的电子，故C正确；硅原子核外有3个电子层，所以有3种不同的运动区域，故D错误。
3．以下电子排布式表示基态原子电子排布的是（ ）
A．1s22s22p63s13p3
B．1s22s22p63s23p63d104s14p1
C．1s22s22p63s23p63d24s1
D．1s22s22p63s23p63d104s24p1
答案 D
解析 基态核外电子排布应该是1s22s22p63s23p2，A错误；基态核外电子排布应该是1s22s22p63s23p63d104s2，B错误；基态核外电子排布应该是1s22s22p63s23p63d14s2，C错误；1s22s22p63s23p63d104s24p1符合原子核外电子排布规律，D正确。
4．（2018·深州中学期中）下列关于钠元素的几种表达式错误的是（ ）
A．Na＋的轨道表示式：
B．Na＋的结构示意图：
C．Na的电子排布式：
1s22s22p63s1
D．Na的简化电子排布式：
[Na]3s1
答案 D
解析 Na的简化电子排布式为[Ne]3s1。
即上一周期的稀有气体（元素符号）＋该原子的价电子排布。
5．已知元素X的原子最外层电子排布为nsn－1npn＋2，则X元素的原子序数为（ ）
A．9B．10C．17D．18
答案 C
解析 n－1＝2，则n＝3，即最外层电子排布为3s23p5，为氯元素。
6．回答下列问题
（1）如果在3p轨道上有3个电子，则它们应排布为（轨道表示式）________，而不能排布为
因为这违背了____________________，也不能排布成
因为这违背了__________________。
如果3p轨道上有4个电子，有人认为可以排布为
你认为是否正确，说明理由_______________________________
________________________________________________________________________。
（2）①氮原子价层电子的轨道表达式（电子排布图）为________________。
②Co基态原子核外电子排布式为__________。
③Fe3＋基态核外电子排布式为__________。
答案
（1）
泡利不相容原理和洪特规则 洪特规则 不正确，因为只有3个3p轨道
（2）①
②1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2
③1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
解析
（1）若3p轨道上有3个电子，则它们应排布为
不能排布为
因为这违背了泡利不相容原理（一个轨道最多只能容纳2个电子）和洪特规则（当电子排布在能量相同的各个轨道时，原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同）；若3p能级上有4个电子，则应排布成
（2）①氮是7号元素，其价层电子的轨道表达式为
②Co的原子序数为27，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。
③Fe3＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
[对点训练]
题组一 原子核外电子排布规律的理解与应用
1．（2018·乐山沫若中学月考）下列有关多电子原子的叙述中正确的是（ ）
A．在一个多电子原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子
B．在一个多电子原子中，不可能有两个能量相同的电子
C．在一个多电子原子中，N层上的电子能量肯定比M层上的电子能量高
D．某个多电子原子的3p轨道上仅有两个电子，它们的自旋状态必然相反
答案 A
解析 根据原子轨道理论，能量相同的电子排在相同的轨道，B错误；由原子核外电子排布的轨道能量顺序得：
3d轨道上电子的能量比4s轨道上的要高，C错误；在不同的3p轨道上，能量相同，电子在排布时总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，D错误。
2．以下是一些原子的2p轨道和3d轨道中电子排布的情况，其中违反了洪特规则的是（ ）
A．①B．①③C．②④⑤D．③④⑤
答案 C
解析 ①同一轨道自旋方向相同，违反泡利不相容原理；②不同轨道的单电子自旋方向不同，违反了洪特规则；③符合洪特规则；④应优先占据不同的轨道，每个轨道有1个电子，违反了洪特规则；⑤不同轨道的单电子自旋方向不同，违反了洪特规则；⑥符合洪特规则。
其中违反了洪特规则的是②④⑤，故选C。
3．（2018·扶余市第一中学期末）下列电子排布式中，不遵守能量最低原理的是（ ）
A．1s22s22p5
B．1s22s22p43s2
C．1s22s22p63s23p63d54s2
D．1s22s22p63s23p63d34s2
答案 B
解析 B项中原子核外电子没有填充到2p轨道，而填充到能量更高的3s轨道上，违背了能量最低原理。
4．下列说法错误的是（ ）
A．ns电子的能量可能低于（n－1）p电子的能量
B．6C的电子排布式1s22s22p
违反了洪特规则
C．电子排布式（21Sc）1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理
D．电子排布式（22Ti）1s22s22p63s23p10违反了泡利不相容原理
答案 A
解析 根据轨道能量顺序可知，ns电子的能量一定高于（n－1）p电子的能量，A错误；根据洪特规则知，2p能级上的两个电子应排在两个不同轨道上，B正确；根据能量最低原理知，电子先排能量低的轨道，后排能量高的轨道，故应先排4s轨道，即电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2，C正确；根据泡利不相容原理知，3p能级最多容纳6个电子，D正确。
5．某元素原子3d轨道上有5个电子，则该原子最外层电子排布可能是（ ）
A．4s1B．4s24p1
C．4s24p3D．3s23p63d5
答案 A
解析 最外层电子排布为4s24p1的元素为Ga,3d轨道上有10个电子，B错误；最外层电子排布为4s24p3的元素为As,3d轨道上有10个电子，C错误；4s能级能量小于3d，某元素原子3d轨道上有5个电子，则4s能级上肯定有电子，D错误。
题组二 原子核外电子排布的表示方法
6．下列各原子或离子的电子排布式错误的是（ ）
A．Na＋ 1s22s22p6B．F－ 1s22s22p6
C．N3＋ 1s22s22p6D．O2－ 1s22s22p6
答案 C
解析 本题的关键是判断所给的电子数与元素符号是否相符。
Na＋、F－、O2－都含有10个电子，A、B、D均正确；N3＋含有4个电子，故C项错误。
7．下面是一些原子的2p轨道和3d轨道中电子排布的情况，其中正确的是（ ）
答案 D
解析 A项，同一轨道自旋方向相同，违反泡利不相容原理，错误；B项，2p轨道有3个电子，应分占3个不同的轨道，不符合洪特规则，错误；C项，不同轨道的单电子自旋方向不同，违反了洪特规则，错误；D项，符合洪特规则、泡利不相容原理，正确。
8．下列离子中外层d轨道达半充满状态的是（ ）
A．Cr3＋B．Cu＋C．Co3＋D．Fe3＋
答案 D
解析 Cr3＋的外围电子排布式为3d3，d轨道不是半充满状态，故A错误；Cu＋的外围电子排布式为3d10，d轨道处于全充满状态，故B错误；Co3＋的外围电子排布式为3d6，d轨道不是半充满状态，故C错误；Fe3＋的外围电子排布式为3d5，d轨道达半充满状态，故D正确。
题组三 由原子核外电子排布确定元素
9．某元素的3p轨道上有两个未成对电子，因此其（ ）
A．第三电子层上有4个电子
B．最高正价为＋2
C．最高正价为＋4
D．第二电子层没有未成对电子
答案 D
解析 由于3p轨道上有两个未成对电子，所以该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2或者1s22s22p63s23p4。
10．若某元素原子处于能量最低状态时，外围电子排布式为4d15s2，则下列说法正确的是（ ）
A．该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有3个未成对电子
B．该元素原子核外共有5个电子层
C．该元素原子的N层共有8个电子
D．该元素原子最外层有3个电子
答案 B
解析 该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，该元素原子处于能量最低状态时，原子中只有4d1中的一个未成对电子，A项错误；由核外电子排布式可知该元素原子有5个电子层，N层共有9个电子，最外层有2个电子，C、D项错误，B项正确。
11．某主族元素的原子，M层上有一个半充满的原子轨道，这种原子的质子数（ ）
A．只能是7B．只能是15
C．是11或15D．是11或13
答案 C
解析 主族元素的M电子层中d轨道上的电子为全充满或全空状态，故满足题中条件的M电子层中的电子排布为3s1或3s23p3，原子核外电子总数分别为11或15，故C项正确。
12．下列各组表述中，两个微粒一定不属于同种元素原子的是（ ）
A．3p轨道有一个空轨道的基态原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p2的原子
B．M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2的原子
C．最外层电子数是核外电子总数的
的原子和外围电子排布为4s24p5的原子
D．2p轨道有一个未成对电子的基态原子和外围电子排布为2s22p5的原子
答案 B
解析 3p轨道有一个空轨道，说明3p上有2个电子，外围电子排布为3s23p2，两微粒相同，A选项不符合题意；M层全充满而N层为4s2，M层上有d轨道，即：
3s23p63d10，是锌元素，外围电子排布为3d64s2的元素是铁元素，B选项符合题意；外围电子排布为4s24p5，则3d上已排满10个电子，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p5，最外层电子数是核外电子总数的
的原子，可按下述方法讨论：
若最外层电子数为1，核外电子总数为5不可能，最外层电子数为2，核外电子总数为10不可能，只有最外层电子数为7，核外电子总数为35时合理，其电子排布也是1s22s22p63s23p63d104s24p5，二者是同种元素的原子，C选项不符合题意；2p轨道有一个未成对电子，可以是2p1，也可以是2p5，因此二者不一定属于同种元素的原子，D项不符合题意。
[综合强化]
13．下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是________________，违反洪特规则的是__________，违反泡利不相容原理的是____________。
①Ca2＋：
1s22s22p63s23p6
②F－：
1s22s23p6
④Cr：
1s22s22p63s23p63d44s2
⑤Fe：
1s22s22p63s23p63d64s2
⑥Mg2＋：
1s22s22p6
答案 ①⑤⑥ ③④ ⑦
14．五种元素原子的电子层结构如下：
A．1s22s22p63s23p63d54s2；
B．1s22s22p63s2；
C．1s22s22p6；
D．1s22s22p63s23p2；
E．[Ar]4s1。
请回答：
（1）________元素是稀有气体。
含未成对电子数最多的元素是__________。
（2）A的元素符号是______________，其核外电子共有________种运动状态。
（3）D元素原子核外电子轨道表示式是____________________________________。
答案
（1）C（Ne） A（Mn）
（2）Mn 25
解析 由原子的电子排布式可知A～E元素分别为Mn、Mg、Ne、Si、K，其中A、D、E元素的原子轨道中排布有未成对电子，其未成对电子的轨道表示式分别为
故A中含未成对电子数最多。
任何多电子原子中不会存在两个运动状态完全相同的电子，即A中共有25种运动状态不同的电子。
15．A、B、C、D、E代表5种元素。
请填空：
（1）A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，其外围电子的轨道表示式为____________。
（2）B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元素的原子结构示意图为______，C的元素符号为________。
（3）D元素的正三价离子的3d轨道为半充满，D的元素符号为____________，其基态原子的电子排布式为__________________________________________________________。
（4）E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，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__________。
答案
（2）
K
（3）Fe 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
（4）Cu 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
解析 本题考查由电子排布推断元素符号，解决这类题一般先推出电子排布式，求出核电荷数。
（1）A元素基态原子的轨道表示式由题意可写成：
（2）B－、C＋的电子层结构都与Ar相同，即核外都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素K。
（3）D元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2即26号元素铁。
（4）根据题意要求，首先写出电子排布式：
1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素Cu。
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