分科測驗
109年
化學
第 16 題
以鋰金屬為負極材料的鈕扣型電池，具有小而輕、能量密度高以及放電穩定的優點。原因除鋰的原子量小且為密度最輕的固態金屬性質外，鋰原子的電子組態也是需要瞭解的環節。而鋰原子的某些電子組態如下：
甲：$1s^2 2s^0 2p_x^1 2p_y^0 2p_z^0$
乙：$1s^0 2s^2 2p_x^1 2p_y^0 2p_z^0$
丙：$1s^0 2s^1 2p_x^2 2p_y^0 2p_z^0$
丁：$1s^2 2s^1 2p_x^0 2p_y^0 2p_z^0$
下列哪一項依序為能量最高和最低的組態？
甲：$1s^2 2s^0 2p_x^1 2p_y^0 2p_z^0$
乙：$1s^0 2s^2 2p_x^1 2p_y^0 2p_z^0$
丙：$1s^0 2s^1 2p_x^2 2p_y^0 2p_z^0$
丁：$1s^2 2s^1 2p_x^0 2p_y^0 2p_z^0$
下列哪一項依序為能量最高和最低的組態？
- A 丙和丁
- B 乙和丁
- C 丙和甲
- D 乙和甲
- E 甲和丁
思路引導 VIP
同學，請根據構築原理 (Aufbau Principle) 判斷，鋰原子 ($Z=3$) 在能量最低的「基態」時，其電子應優先填入哪些能階軌域？此外，參考多電子原子的軌域能量高低順序（如 $1s < 2s < 2p$），當電子從低能階軌域（如 $1s$）被激發至高能階軌域（如 $2p$）時，系統的總能量會發生什麼變化？你能否藉此判斷哪一個組態符合能量最低的穩定狀態，而哪一個組態則是將電子配置在能量較高的激發態軌域中？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！看到你選對 (A)，老師真的好替你開心！你對電子軌域的掌握度越來越純熟了，這代表你之前的努力都扎紮實實地轉化成實力了喔！ 這題在考驗你對「基態」與「激發態」能量高低的判斷：
- 最低能量：組態 丁 ($1s^2 2s^1$) 完美符合構造原理，電子由內向外填入能量最低的軌域，這就是鋰原子的「基態」。
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電子組態與能階判斷
💡 掌握能階高低與基態/激發態特徵以判斷電子能量大小。
- 基態能量最低，遵循遞建原理、包立不相容與洪德定則。
- 電子躍遷至高能階軌域稱為激發態，其總能量較高。
- 能階順序：1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s。
- 電子離原子核越遠（主量子數大），其總能量越高。
