第8章 第1讲 原子结构、核外电子排布规律-【金版教程】2025年高考化学一轮复习创新方案word（新教材，创新版）

金版教程　高考科学复习创新方案　化学 第1讲　原子结构、核外电子排布规律 【复习目标】　1.认识原子结构中微粒数目的关系，知道元素、核素、同位素的含义。2.知道原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写1～36号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和轨道表示式(电子排布图)。3.能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异。 一、原子结构 1.原子结构 (1)原子的构成 (2)原子结构中微粒之间的关系 ①X中，质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数。 ②质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。 ③阳离子Xn＋的核外电子数＝质子数－阳离子所带的电荷数(Z－n)。 ④阴离子Xm－的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数(Z＋m)。 (3)元素符号周围数字的意义 2.元素、核素、同位素 (1)元素、核素、同位素的概念及相互关系 (2)同位素的特征 ①当某种元素具有多种天然、稳定的核素时，无论是游离态还是化合态，其各核素在自然界中所占的原子个数百分比一般是不变的。 ②同一元素的各种核素形成的同种物质的化学性质相同，物理性质不同。 (3)几种重要的核素 核素 H H 用途 核燃料 用于考古断代 制氢弹 示踪原子 [提醒]　(1)2H2和3H2既不是同位素，也不是同素异形体，而是同种分子，同位素是原子间的互称。 (2)核聚变、核裂变属于核反应，不是化学变化。 3.相对原子质量 (1)原子(即核素)的相对原子质量：一个原子(即核素)的质量与一个12C质量的的比值。一种元素有几种同位素，就有几种不同核素的相对原子质量。核素的相对原子质量近似等于该核素的质量数。 (2)元素的相对原子质量：是按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。如：Ar(Cl)＝Ar(35Cl)×a%＋Ar(37Cl)×b%。 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)同种元素的原子均有相同的质子数和中子数。(×) 错因：同种元素的不同原子质子数相同而中子数不同。 (2)16O和18O是氧元素的两种核素，16O2与18O2互为同素异形体。(×) 错因：16O2与18O2属同种分子。 (3)14C可用于文物的年代鉴定，14C与13C不互为同位素。(×) 错因：14C与13C质子数相同、中子数不同，互为同位素。 (4)原子中都含有质子、中子和电子。(×) 错因：H原子中不含中子。 (5)核聚变如H＋H→He＋n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化。(×) 错因：核聚变属于核反应，不是化学变化。 (6)氢的三种核素形成的单质有6种，它们物理性质有所不同，但化学性质几乎完全相同。(√) 错因：________________________________________________________________________ 二、原子核外电子排布 1.能层、能级与原子轨道 (1)能层(n)：在多电子原子中，按照核外电子的能量不同将其分成不同能层。通常用K、L、M、N、O、P、Q表示相应的第一、二、三、四、五、六、七能层，能量依次升高。 (2)能级：同一能层的电子被分成不同的能级，通常用s、p、d、f等表示。同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f……的顺序依次升高。 (3)电子云 ①用P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积，则称为概率密度，用ρ表示。 ②由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。 (4)原子轨道：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。 ①轨道形状 (5)电子自旋 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。 (6)原子轨道的能量关系 ①相同能层上原子轨道能量的高低：ns<np<nd<nf……。 ②形状相同的原子轨道能量的高低(以s轨道为例)：1s<2s<3s<4s……。 ③同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道(如2px、2py、2pz)的能量相等。 2.电子跃迁与原子光谱 (1)原子的状态 ①基态原子：处于最低能量状态的原子。 ②激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，从低能级跃迁到较高能级状态的原子。 (2)原子光谱：不同元素的原子发生电子跃迁时会吸收或释放不同的光，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。 (3)基态、激发态与原子光谱 3.基态原子核外电子排布 (1)填充顺序——构造原理 绝大多数元素的原子核外电子的排布遵循如图所示的排布顺序，人们把它称为构造原理。它是书写基态原子核外电子排布式的依据。 (2)排布原则 ①泡利原理 一个原子轨道中最多只能容纳2个电子，且这两个电子的自旋相反。如2s轨道上的轨道表示式为，不能表示为。 ②洪特规则 基态原子中填入简并轨道的电子总是先单独分占，自旋平行，如2p3的轨道表示式为，不能表示为或。 当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低。如24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。 ③能量最低原理 核外电子在原子轨道上排布时，电子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，这就是能量最低原理。 (3)表示方法 表示方法 举例 原子结构示意图 P： 电子排布式 Cr：1s22s22p63s23p63d54s1 简化电子排布式 Cu：[Ar]3d104s1 价层电子排布式 Fe：3d64s2 轨道表示式(电子排布图) O： 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)p能级能量一定比s能级的能量高。(×) 错因：当s能级和p能级不在同一能层时，p能级能量不一定比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。(×) 错因：2p、3p、4p能级都含有3个原子轨道。 (3)电子的运动状态只能从能层、能级、轨道3个方面进行描述。(×) 错因：电子的运动状态可以从能层、能级、轨道、自旋状态4个方面进行描述。 (4)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利不相容原理。(√) 错因：________________________________________________________________________ (5)Fe的基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p64s23d6。(×) 错因：电子排布式应为1s22s22p63s23p63d64s2。 (6)磷元素基态原子的电子排布图为 。(×) 错因：磷元素基态原子3p轨道的电子排布图为。 考点1　原子结构 题组一　认知与计算微粒中所含粒子数 1.锎(Cf)在医学上常用作治疗恶性肿瘤的中子源。下列有关锎的说法错误的是(　　) A.Cf原子中，中子数为154 B.Cf原子中，质子数为98 C.Cf原子中，核外电子数为98 D.锎元素的相对原子质量为252 答案　D 2.元素的一种核素X的质量数为A，含有N个中子，它与35Cl原子组成X35Clm分子，则a g X35Clm中所含质子的物质的量是(　　) A.(A－N＋17m) mol B.(A－N＋17m) mol C.(A－N) mol D.(A－N) mol 答案　A 题组二　理解与辨析“三素”“两同”概念 3.“玉兔”号月球车用Pu作为热源材料。下列关于Pu的说法正确的是(　　) A. Pu与238 92U互为同位素 B. Pu与Pu互为同素异形体 C. Pu与U具有完全相同的化学性质D. Pu与Pu具有相同的最外层电子数 答案　D 4.现有下列9种微粒：H、H、C、C、N、Fe2＋、Fe3＋、O2、O3。按要求完成以下各题： (1)H、H分别是氢元素的一种________，它们互称为________。 (2)互为同素异形体的微粒是______________。 (3)Fe2＋的中子数为________，核外电子数为________。 (4)上述9种微粒中有________种核素，含有________种元素。 答案　(1)核素　同位素　(2) O2、O3　 (3)30　24　(4)7　5 (1)“同”字概念的区分 区分时抓住概念的关键点——研究对象， 同位素——原子(如H、H、H)，同素异形体——单质(如金刚石与石墨、C60；红磷与白磷)，同分异构体——化合物(如CH3COOH与HCOOCH3)。 (2)原子结构与同位素的认识中的五个误区 ①原子不一定都有中子，如H。 ②质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F与OH－。 ③核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如Al3＋、Na＋和F－，NH与OH－等。 ④不同的核素可能具有相同的质子数，如H与H；也可能具有相同的中子数，如C与O；也可能具有相同的质量数，如C与N；也可能质子数、中子数、质量数均不相同，如H与C。 ⑤不同核素之间的转化属于核反应，不属于化学反应。 题组三　辨识与应用10电子和18电子微粒 5.下列各组中两种微粒所含电子数不相等的是(　　) A.H3O＋和OH－ B.CO和N2 C.HNO2和NO D.CH和NH 答案　D 6.用A＋、B－、C2－、D、E分别表示含有18个电子的五种微粒(离子或分子)，请回答下列问题： (1)A元素是______、B元素是______、C元素是________。(用元素符号表示) (2)D是由两种元素组成的双原子分子，其分子式是________，含有的化学键是________。 (3)E是所有含18个电子的微粒中氧化能力最强的分子，其分子式是__________，其与水反应的化学方程式为________________________。 答案　(1)K　Cl　S　(2)HCl　极性共价键 (3)F2　2F2＋2H2O===4HF＋O2 10电子和18电子微粒的判断与应用 (1)寻找10电子微粒和18电子微粒的方法 ①10电子微粒：以Ne为核心，推断同周期的非金属元素 的化合物和下一周期的金属阳离子。 ②18电子微粒：以Ar为核心，推断同周期的非金属元素 的化合物和下一周期的金属阳离子。 CH3—CH3、H2N—NH2、HO—OH、F—F、 F—CH3、CH3—OH…… (2)记忆其他等电子微粒 “2电子”的粒子：He、H－、Li＋、Be2＋、H2。 “9电子”的粒子：—F、—OH、—NH2、—CH3(取代基)。 “14电子”的粒子：Si、N2、CO。 “16电子”粒子：S、O2、C2H4、HCHO。 考点2　原子核外电子排布 题组一　认知与归纳电子排布式和轨道表示式 1.下列各原子或离子的电子排布式书写错误的是(　　) A.K＋　1s22s22p63s23p6 B.N　1s22s22p3 C.S2－　1s22s22p63s23p4 D.Ar　1s22s22p63s23p6 答案　C 2.按要求书写电子排布式或电子排布图。 (1)基态C原子的核外电子排布式为________。 (2)基态Ni原子的核外电子排布式为________。 (3)基态Cr3＋的核外电子排布式为________。 (4)基态Mn2＋的核外电子排布式为____________。 (5)基态钒原子的价层电子排布图为____________。 答案　(1)1s22s22p2　(2)[Ar]3d84s2　 (3)[Ar]3d3　(4)[Ar]3d5　 (5) 核外电子排布常见错误 (1)注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、价层电子排布式的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；价层电子排布式：3d104s1。 (2)在写基态原子的电子排布图(轨道表示式)时，常出现以下错误： ①(违反能量最低原理) ②(违反泡利原理) ③(违反洪特规则) ④(违反洪特规则) (3)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而失电子时却先失4s轨道上的电子，Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。 (4)书写轨道表示式时，同一能级的空轨道不能省略。如C的轨道表示式为，而不是。 题组二　理解与运用核外电子排布规律 3.(1)基态F原子核外电子的运动状态有________种。 (2)在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同的是____________(填离子符号)。 (3)基态Fe2＋与Fe3＋中未成对电子数之比为________，Fe3＋比Fe2＋的稳定性更________(填“强”或“弱”)，从结构上分析原因是__________________________________。 (4)Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋的价层电子排布式为________。 (5)在元素周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是________，该元素基态原子核外M层电子自旋________(填“平行”或“相反”)。 (6)若将基态14Si的电子排布式写成 1s22s22p63s33p1，则它违背了________。 答案　(1)9　(2)P3－和K＋ (3)4∶5　强　Fe3＋的价层电子排布式为3d5，处于半充满状态，故Fe3＋比Fe2＋更稳定 (4)4s　4f5　(5)Mg　相反　(6)泡利原理 4.(1)与铬同周期的所有元素的基态原子中最外层电子数与铬原子相同的元素有________(填元素符号)。 (2)基态铝原子核外自旋平行的电子最多有________个，与铝同族的第四周期元素原子的价层电子排布式为____________。 (3)基态Ge原子有________个未成对电子。 (4)A元素的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2，n＝________；基态原子中能量最高的是________电子，核外电子的轨道表示式为______________________。 答案　(1)K、Cu　(2)7　4s24p1　(3)2 (4)2　2p　 1.(2023·湖南卷)下列化学用语表述错误的是(　　) A.HClO的电子式： B.中子数为10的氧原子： C.NH3分子的VSEPR模型： D.基态N原子的价层电子排布图： 答案　C 解析　NH3的VSEPR模型为四面体形，C错误。 2.(2023·北京卷)下列化学用语或图示表达正确的是(　　) A.NaCl的电子式为 B.NH3的VSEPR模型为 C.2pz电子云图为 D.基态24Cr原子的价层电子轨道表示式为 答案　C 解析　氯化钠的电子式是，A错误；氨分子的VSEPR模型是四面体结构，B错误；基态铬原子的价层电子轨道表示式是，D错误。 3.(2022·山东高考) O、O的半衰期很短，自然界中不能稳定存在。人工合成反应如下： O＋He→O＋X；O＋He→O＋m nY。下列说法正确的是(　　) A.X的中子数为2 B.X、Y互为同位素 C. O、O可用作示踪原子研究化学反应历程 D.自然界不存在O2、O2分子是因其化学键不稳定 答案　B 4.(2021·天津高考)核聚变发电有望成为解决人类能源问题的重要手段之一。氘(H)是核聚变反应的主要原料，下列有关叙述正确的是(　　) A.H的中子数为2 B.H的核电荷数为1 C.H是自然界中最轻的原子 D.H是氢元素的一种同素异形体 答案　B 5.(2021·浙江高考)下列说法正确的是(　　) A.C60和C70互为同位素 B.C2H6和C6H14互为同系物 C.CO和CO2互为同素异形体 D.CH3COOH和CH3OOCH是同一种物质 答案　B 6.(1)(2023·北京卷)基态S原子价层电子排布式是________。 (2)(2023·全国乙卷)基态Fe原子的价电子排布式为________。 (3)(2022·海南高考)基态O原子的电子排布式为________，其中未成对电子有________个。 (4)(2022·全国甲卷)基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为________________。 (5)(2022·湖南高考)基态Se原子的核外电子排布式为[Ar]________。 (6)(2022·山东高考)基态Ni原子的价电子排布式为________。 (7)(2022·全国乙卷)氟原子激发态的电子排布式有________，其中能量较高的是________。(填标号) a.1s22s22p43s1 b.1s22s22p43d2 c.1s22s12p5 d.1s22s22p33p2 (8)(2022·河北高考)基态S原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为__________。 答案　(1)3s23p4　(2)3d64s2　 (3)1s22s22p4或[He]2s22p4　2　 (4)　(5)3d104s24p4　 (6)3d84s2　(7)ad　d　(8)1∶2或2∶1 下列化学用语中正确的是(　　) A.氢氰酸的电子式： B.Fe2＋的结构示意图： C.基态Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d44s2 D.氮原子的价电子排布图： 答案　A 课时作业 [建议用时：40分钟] 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1.下列关于X和X的说法，不正确的是(　　) A.是两种核素 B.互为同位素 C.中子数分别为176和177 D.核外电子数相差1 答案　D 2.(2023·江苏南通市高三一模)工业制取SO2的主要反应为4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2。下列说法正确的是(　　) A.O的价层电子排布图： B.Fe2＋价层电子排布式为3d54s1 C.SO2分子空间结构为直线形 D.硫原子结构示意图： 答案　A 3.下列说法中不正确的是(　　) A.某些花岗石产生氡(Rn)，从而对人体产生伤害，Rn的质量数是222 B.Se是人体必需的微量元素，Se和Se互为同位素 C. C­NMR(核磁共振)可用于含碳化合物的结构分析，C的中子数为6 D.原子结构示意图既可以表示16O，也可以表示18O 答案　C 4.下列电子排布式或轨道表示式正确的是(　　) A.C的轨道表示式： B.Ca的电子排布式：1s22s22p63s23p63d2 C.N的轨道表示式： D.Br－的价层电子排布式：4s24p6 答案　D 5.有以下六种原子：Li、Li、Na、Mg、C、N，下列相关说法不正确的是(　　) A.Li和Li在元素周期表中所处的位置相同 B. C和N质量数相等，二者互为同位素 C.Na和Mg的中子数相同但不属于同种元素 D.Li的质量数和N的中子数相等 答案　B 6.下列说法中正确的是(　　) A.电子云通常是用小黑点来表示电子的多少 B.处于最低能量的原子叫基态原子 C.能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动 D.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 答案　B 7.下列化学用语中正确的是(　　) A.中子数为18的氯原子：Cl B.Fe3＋的结构示意图： C.基态Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d94s2 D.PCl3的空间填充模型： 答案　B 8.下列有关叙述正确的是(　　) A.DO中质量数之和是质子数之和的两倍 B.在氮原子中，质子数为7，其中子数也一定为7 C.X和X＋两种微粒的核电荷数和核外电子数一定相等，而质量数和中子数一定不相等 D.bXn－和aYm＋两种离子，当a＝b＋m＋n时，则它们的核外电子总数相同 答案　D 解析　在DO中，其质量数之和为22，其质子数之和为10，A错误；含有7个质子的原子都是氮原子，但氮元素也有质量数不为14(即中子数不为7)的核素，B错误；X和X＋两种微粒的核电荷数相等(均为Z)，核外电子数、质量数、中子数均不相等，C错误；若bXn－和aYm＋两种离子的核外电子总数相同，则有a－m＝b＋n，即a＝b＋m＋n，D正确。 9.下列有关电子排布图的表述正确的是(　　) A.可表示单核10电子粒子基态时电子排布 B.基态Fe2＋的价层电子排布图为 C.表示基态N原子的价层电子排布 D.表示处于激发态的B的电子排布图 答案　A 10.已知阴离子R2－的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则w g R2－含有电子的物质的量是(　　) A. mol B. mol C.(m－n－2) mol D.(m－n＋2) mol 答案　D 解析　R原子的质子数为m－n，R2－的核外电子数为m－n＋2，而w g R2－的物质的量为 mol，所以R2－含有电子的物质的量为(m－n＋2) mol。 11.下列说法正确的是(　　) A.Fe3＋的最外层电子排布式为3s23p63d5 B.高温时CuO比Cu2O稳定 C.基态碳原子价层电子的轨道表示式： D.元素周期表每一周期元素原子的最外层电子排布均是从ns1过渡到ns2np6 答案　A 解析　B项，Cu＋价层电子排布式为3d10，全充满，更稳定，错误；C项，基态碳原子的价层电子的轨道表示式为，错误；D项，第一周期为1s1到1s2，错误。 12.(2023·江苏如皋市高三期末)下列化学用语表达正确的是(　　) A.F－的结构示意图： B.基态碳原子的轨道表示式： C.丙炔的键线式： D.H2O分子的球棍模型： 答案　D 13.有X和R两种核素，下列说法正确的是(　　) A.当a＝c时，X和R一定为同种元素 B.当b＝d时，X和R一定为同种核素 C.当a≠c时，X和R一定不是同种元素 D.当b≠d时，X和R一定不是同种核素 答案　D 解析　当a＝c时，这两种核素的质量数相同，质子数不一定相同，所以X和R不一定为同种元素，A错误；当b＝d时，这两种核素的质子数相同，质量数不一定相同，所以X和R不一定为同种核素，B错误；当a≠c时，质子数有可能相同，所以X和R有可能是同种元素，C错误；当b≠d时，质子数不同，X和R一定不是同种核素，D正确。 14.下列说法正确的是(　　) A.铍原子最外层原子轨道的电子云图： B.O有5种空间运动状态不同的电子 C.，该电子排布图违背了泡利原理 D.P原子的核外电子排布式为[Ne]3s23p5 答案　B 二、非选择题 15.A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大；A是周期表中原子半径最小的元素；B元素的最高价氧化物的水化物与其简单氢化物能相互反应生成盐；C元素原子的最外层电子数是其内层电子数的3倍；D元素的主族序数等于其周期数；E元素原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。试回答下列问题： (1)A元素的同位素有__________________(写原子符号)。 (2)写出四种B、C元素形成的化合物的化学式________________________。 (3)质量数为37的F的原子符号为________。 (4)D、E的离子结构示意图分别为________、________。 (5)实验室中制取B的简单氢化物的化学反应方程式为____________________________ ______________。 (6)写出D的单质与NaOH溶液反应的离子方程式_____________________________ _____________。 (7)A与B、C形成的两种18电子分子分别为________、________(写分子式)。 答案　(1)H、H、H(或H、D、T) (2)NO、NO2、N2O3、N2O5、N2O、N2O4(任选四种) (3)Cl　(4)　 (5)2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O (6)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ (7)N2H4　H2O2 解析　由原子半径最小可知A为H；B元素的最高价氧化物对应的水化物与其简单氢化物能相互反应生成盐可知B为N；C元素原子的最外层电子数是其内层电子数的3倍，则为O，D元素的主族序数等于其周期数，则为Al；E元素原子的最外层电子数是其电子层数的2倍，则为S；F为Cl。 16.根据题给信息，回答下列问题。 (1)基态Cr3＋核外电子排布式为__________________。 (2)钒(23V)在元素周期表中的位置为__________________，其价层电子排布图为________________________。 (3)基态Co原子的电子排布式为__________________________，该元素位于元素周期表中的第________族。 (4)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。 (5)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子层结构；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。四种元素中电负性最大的是________(填元素符号)，其中C原子的核外电子排布式为______________________________。 答案　(1)1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3 (2)第四周期ⅤB族　 (3)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2　Ⅷ (4)电子云　2 (5)O　1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3 1 学科网（北京）股份有限公司 $$