第16讲 原子结构 核外电子排布规律-【勤径学升】2026年高考化学一轮总复习教师用书Word

第五章　物质结构与性质　元素周期律 第16讲　原子结构　核外电子排布规律 1.结合有关数据和实验事实认识原子结构，知道元素、核素的含义。 2.了解原子核外电子的排布，能画出1～20号元素的原子结构示意图。 3.知道原子核外电子的能级高低顺序，了解原子核外电子排布的构造原理，能结合能量最低原理、泡利原理、洪特规则书写1～36号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式。 4.能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异。 考点1 原子结构与核素、同位素 ➢ 对应学生用书P90 1.原子的构成 （1）构成微粒及作用 （2）微粒间的数量关系 ①阳离子的核外电子数＝质子数－所带电荷数。 ②阴离子的核外电子数＝质子数＋所带电荷数。 （3）微粒符号周围数字的含义 （4）两种相对原子质量 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。 ②元素的相对原子质量：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。例如，Ar（Cl）＝Ar（35Cl）×a%＋Ar（37Cl）×b%。 2.元素、核素、同位素 （1）元素、核素、同位素的概念及关系 （2）同位素的特征 ①相同存在形态的同位素，化学性质几乎完全相同，物理性质不同。 ②天然存在的同一元素的各核素所占的原子百分数一般不变。 （3）常见的重要核素及其应用 核素 U C H H O 用途 核燃料 用于考古断代 制氢弹 示踪原子 易丨错丨易丨混 判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。 1.一种元素可能有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子。 ( √ ) 2.所有原子核内一定都有中子。 ( × ) 3.质量数就是元素的相对原子质量。 ( × ) 4.质子数相同的微粒一定属于同一种元素。( × ) 5.核外电子数相同的微粒，其质子数一定相同。( × ) 6.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。 ( × ) 7.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。 ( √ ) 题组一　同位素、核素的概念辨析 1．(2025·吉林白城一中高三期末)下列关于O和O的说法中，错误的是(　　) A．O和O的核电荷数相等 B．O和O是O的两种核素 C．等物质的量的O和O所形成的O2分子的平均相对分子质量为32 D．O和O的中子数相差2 解析　A．O和O的核电荷数均为8，数值相等，A正确；B. O和O质子数相同、中子数不同，是O的两种核素，B正确；C.等物质的量的O和O所形成的O2分子的平均相对分子质量为16＋18＝34，C错误；D. O和O的中子数相差18－16＝2，D正确。故选C。 答案　C 2.(2023·山东济宁期末统考)核废水入海会直接对海洋环境和生物造成无法预估的后果。研究表明核废水中含有Cs、I、C和放射性H等物质，下列说法错误的是(　　) A.C和C互为同位素 B.Cs和I都位于周期表的第六周期 C.Cs原子中含有的中子数与质子数之差为27 D.H和H用来制造氢弹 解析　A.两种核素质子数均为6，中子数分别为8、6，因此两者互为同位素，故A说法正确；B.Cs位于第六周期，I位于第五周期，故B说法错误；C.质子数为55，中子数为137－55＝82，因此中子数与质子数的差值为82－55＝27，故C说法正确；D.2H、3H具有放射性，用于制造氢弹，故D说法正确。故选B。 答案　B 抓住描述对象突破“四同”判断 （1）同位素——原子，如H、H。 （2）同素异形体——单质，如O2、O3。 （3）同系物——化合物，如CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3。 （4）同分异构体——化合物，如正戊烷、新戊烷。 题组二　分子或离子中微粒数目关系的判断与计算 3．(2024·忻州名校联考)我国科学家成功合成出新核素Lr­251，熔合反应为Ti＋2n＋Tl——→Lr＋He。下列叙述正确的是(　　) A．Lr­251和Lr­253的物理性质完全相同 B．上述熔合反应为氧化还原反应 C．上述熔合反应中a＝203、b＝103 D．Lr­251核内中子数和质子数之差为47 解析　A．铹的两种核素中质子数相等，中子数不同，物理性质不完全相同，A项错误；B.该反应中没有元素发生化合价变化，不属于氧化还原反应，B项错误；C.由质子数守恒可得24＋81＝b＋2，解得b＝103，由质量数守恒可得50＋2＋a＝251＋4，解得a＝203，C项正确；D.Lr­251的中子数为251－103＝148，148－103＝45，D项错误。 答案　C 4.（2022·辽宁模拟）某元素的一种同位素X原子的质量数为A，它与2H原子组成2HmX分子，此分子含N个中子，在ag2HmX中所含电子的物质的量是 （　　） A.（A－N＋m）mol B.（A－N）mol C.（A－N＋m）mol D.（A－N＋2m）mol 解析　2HmX分子含N个中子，则X原子含中子数为N－m，由X原子的质量数为A可知，质子数为A－N＋m，则每个2HmX分子含有质子数为A－N＋2m，ag2HmX的物质的量为 mol，因电中性分子中质子数等于电子数，则ag2HmX中所含电子的物质的量是（A－N＋2m）mol。故选D。 答案　D 考点2 原子核外电子排布 ➢ 对应学生用书P92 1.能层（电子层）与能级的关系 （1）能层：原子核外电子是分层排布的，根据电子的能量不同，可将核外电子分成不同的能层。 （2）能级：同一能层电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用s、p、d、f表示。 2.电子云和原子轨道 （1）电子云：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。 （2）原子轨道——电子云轮廓图 能级符号 ns np nd nf 轨道形状 球形 哑铃形 — — 轨道数目 1 3 5 7 轨道能量 ①相同能层上的原子轨道：ns＜np＜nd＜nf ②形状相同的原子轨道：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：px＝py＝pz 3.基态原子的核外电子排布 （1）排布原则 能量最低原理 在构建基态原子时，原子核外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 泡利（不相容）原理 在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，且它们的自旋相反 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，且自旋平行 [注意]　当能量相同的原子轨道在全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）、全空（p0、d0、f0）时原子的能量最低，如24Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1，29Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1。 （2）填充顺序——构造原理 以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。 （3）表示方法 表示方法 举例 原子结构示意图 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 （又称电子排布图） 4.电子的跃迁与原子光谱 （1）电子的跃迁 （2）不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。 易丨错丨易丨混 判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。 1.某原子M层上的电子数一定比L层上的电子数多。 ( × ) 2.p能级能量一定比s能级的能量高。 ( × ) 3.2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等。 ( × ) 4.铁元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6。 ( × ) 5.磷元素基态原子的轨道表示式为 ( × ) 6.电子排布式1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理。 ( × ) 7. 表示的原子处于能量最低状态。 ( × ) 题组一　原子核外电子排布 1．(2023·重庆长寿中学期中改编)下列化学用语表达正确的是(　　) A．基态硅原子的轨道表示式： B．基态Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d44s2 C．NCl3的电子式： D．C原子的核外能量最高的电子云图像如图： 解析　A．基态硅原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2，轨道表示式： ，故A错误；B.Cr元素为24号元素，原子核外有24个电子，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，故B错误；C.NCl3是共价化合物，电子式为∶，故C错误；D.C原子的核外能量最高的轨道为2p，电子云图像如图：，故D正确。 答案　D 2．(2025·辽宁高三期末五校联考)下列化学用语或表述正确的是(　　) A．乙醚的结构简式为CH3OCH3 B．轨道表示式违背了洪特规则 C．气态二聚氟化氢分子[(HF)2]表示为 D．《易经》所载“泽中有火”描述沼气燃烧，沼气的危险品标识如图所示 解析　A．乙醚的结构简式为CH3CH2OCH2CH3，A错误；B.泡利原理的内容是在一个原子轨道里最多只能容纳两个电子，它们的自旋方向相反；2s轨道上的两个电子应该自旋方向相反，选项中的轨道表示式违背了泡利原理，B错误；C.F的电负性很大，HF之间可以形成氢键，则气态二聚氟化氢分子[(HF)2]表示为，C正确；D.沼气主要成分是甲烷，属于易燃易爆物品，不是有毒气体，D错误。故选C。 答案　C 3.按要求填空： (1)基态F原子核外电子的运动状态有________种。 (2)基态钛原子的价层电子排布式为____________，其原子核外电子的空间运动状态有________种，共有________种运动状态不同的电子。 (3)基态Si原子价层电子的运动状态有________种，若其电子排布式表示为[Ne]3s23p，违背了________。 (4)基态Cu原子核外电子的空间运动状态有________种。 解析　(1)基态F原子共有9个核外电子，则每个电子都有对应的轨道和自旋状态，所以核外电子的运动状态有9种。(2)基态Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，价层电子排布式为3d24s2；s轨道有一种空间运动状态，p轨道有三种空间运动状态，d轨道有五种空间运动状态，3d轨道只有两个电子，有两种空间运动状态，因此基态Ti原子的核外电子的空间运动状态有12种；核外有22个电子，就有22种运动状态。(4)基态Cu原子核外电子排布式为[Ar]3d104s1，基态原子核外有几个轨道，其核外电子就有几种空间运动状态，则基态Cu原子核外电子的空间运动状态有1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＝15种。 答案　(1)9　(2)3d24s2　12　22　(3)4　洪特规则　(4)15 题组二　等电子微粒 4.下列各组微粒：①H3O＋、N、Na＋；②OH－、N、F－；③O2－、Na＋、Mg2＋；④CH4、NH3、H2O。具有相同质子数和电子数的是 （　　） A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④ 解析　第③组中，质子数分别为8、11、12，电子数均为10。 答案　B 5．已知A、B、C、D四种物质均是由短周期元素原子组成的，它们之间有如图所示的转化关系，且A是一种含有18电子的微粒，C是一种含有10电子的微粒。请完成下列各题： (1)若A、D均是气态单质分子，写出A与B反应的化学反应方程式：_________________________________________________________。 (2)若B、D属同主族元素的单质分子，写出C的电子式：________________。 (3)若B是一种四核含18电子的分子，D是一种气态单质分子，则A的化学式为________________，B的结构式为________________________________________________________________________。 (4)若A、B均是含2个原子核的微粒，其中B中含有10个电子，D中含有18个电子，则A、B之间发生的离子反应方程式为________________________________。 (5)若D是一种含有22电子的分子，则符合如图关系的A的物质有____________(写物质的化学式，若是有机物则写相应的结构简式)。 解析　(1)18电子的气态单质分子为F2，则C为HF、B为H2O、D为O2，反应方程式为2F2＋2H2O===4HF＋O2。(2)B、D为同主族元素的单质，且A含有18电子，C含有10个电子时，则B为O2、A为H2S、C为H2O、D为S。(3)一种四核含18电子的分子为H2O2，C是一种含有10电子的微粒，则C为H2O。D是一种气态单质分子，则D可能为N2，那么A为N2H4。(4)含2个原子核的18电子的微粒为HS－，10电子的微粒为OH－，离子反应方程式为HS－＋OH－===S2－＋H2O。(5)含22电子的分子为CO2，则A为含18电子的含C、H或C、H、O的化合物，可能为CH3CH3和CH3OH。 答案　(1)2F2＋2H2O===4HF＋O2 (2) (3)N2H4　H—O—O—H (4)HS－＋OH－===S2－＋H2O (5)CH3CH3、CH3OH （1）“10电子”微粒 （2）“18电子”微粒 （3）质子数和核外电子数分别相等的两种微粒关系 ①可以是两种原子，如同位素原子。 ②可以是两种分子，如CH4、NH3等。 ③可以是两种带电荷数相同的阳离子，如N、H3O＋。 ④可以是两种带电荷数相同的阴离子，如OH－、F－。 [对应学生用书P94] 1.(2023·高考湖南卷)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：O C.NH3分子的VSEPR模型： D.基态N原子的价层电子排布图： 解析　C项，NH3的中心原子N上有1个孤电子对，加上中心原子上的σ键电子对，N上的价层电子对数为4，VSEPR模型应为四面体形，题图为NH3分子的空间结构球棍模型，错误。故选C。 答案　C 2．(2024·高考浙江6月选考)下列表示不正确的是(　　) A．CO2的电子式： B．Cl2中共价键的电子云图： C．NH3的空间填充模型： D．3，3­二甲基戊烷的键线式： 解析　A．CO2的电子式为，故A错误；B.Cl2中的共价键是由2个氯原子各提供1个未成对电子的3p原子轨道重叠形成的，共价键电子云图为，故B正确；C.NH3的中心原子N形成3个σ键和1个孤电子对，为sp3杂化，NH3为三角锥形，空间填充模型，故C正确；D.3，3­二甲基戊烷的主链上有5个C，3号碳上连接有2个甲基，键线式为，故D正确。故选A。 答案　A 3．(2024·高考山东卷)下列化学用语或图示正确的是(　　) A．的系统命名：2­甲基苯酚 B．O3分子的球棍模型： C．激发态H原子的轨道表示式： D.p­p π键形成的轨道重叠示意图： 解析　A．含有的官能团为羟基，甲基与羟基相邻，系统命名为2­甲基苯酚，故A正确；B.臭氧中心O原子的价层电子对数为2＋＝3，属于sp2杂化，有1个孤电子对，臭氧为V形分子，球棍模型为，故B错误；C.K能层只有1个能级1s，不存在1p能级，故C错误；D.p­p π键形成的轨道重叠示意图为 ，故D错误。 答案　A 4．(2024·高考湖北卷)化学用语可以表达化学过程，下列化学用语表达错误的是(　　) A．用电子式表示Cl2的形成：＋——→ B．亚铜氨溶液除去合成氨原料气中的CO：[Cu(NH3)2]2＋＋CO＋NH3[Cu(NH3)3CO]2＋ C．用电子云轮廓图示意p­p π键的形成： D．制备芳纶纤维凯芙拉：＋(2n－1)H2O 解析　A．氯元素为ⅦA族元素，最外层电子数为7，Cl原子与Cl原子共用1对电子形成Cl2，用电子式表示Cl2的形成过程为＋—→，故A正确；B.亚铜氨中铜元素的化合价为＋1价，而[Cu(NH3)2]2＋中铜元素为＋2价，亚铜氨溶液除去合成氨原料气中的CO的原理为[Cu(NH3)2]＋＋CO＋NH3[Cu(NH3)3CO]＋，故B错误；C.π键是由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的，用电子云轮廓图表示p­p π键的形成为 ，故C正确；D. 的氨基和的羧基发生缩聚反应生成高聚物和水，其反应的化学方程式为＋(2n－1)H2O，故D正确。故选B。 答案　B 5.(1)(2022·高考山东卷)基态Ni原子的价电子排布式为____________。 (2)(2022·高考湖南卷)基态Se原子的核外电子排布式为[Ar]____________________。 (3)(2022·高考海南卷)基态O原子的电子排布式为____________________，其中未成对电子有________个。 (4)(2022·高考全国乙卷)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.1s22s12p2 d.1s22s22p33p2 (5)(2022·高考全国甲卷)基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为____________________。 (6)(2022·高考北京卷)Fe2＋价层电子排布式为________。 (7)(2022·高考河北卷)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)3d84s2　(2)3d104s24p4　(3)1s22s22p4(或[He]2s22p4)　2　(4)ad　d (5) 　(6)3d6　(7)1∶2(或2∶1) 学科网（北京）股份有限公司 $$