35第24讲　原子结构　原子核外电子排布-【优化指导】2026年化学一轮复习高中总复习·第1轮（人教单选版）

第24讲　原子结构　原子核外电子排布 1.知道电子运动的能量状态具有量子化的特征(能量不连续)，电子可以处于不同的能级，在一定条件下会发生激发与跃迁。 2.知道电子的运动状态(空间分布及能量)可通过原子轨道和电子云模型来描述。 3.了解原子核外电子排布的构造原理，认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等。知道1～36号元素基态原子核外电子的排布。 考点一　原子结构　核素与同位素 [对应学生用书P144] 1.原子的构成 (1)构成粒子及作用 (2)微粒之间的数量关系 对于中性原子：①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)。 2.元素、核素和同位素 (1)概念及相互关系 (2)同位素的特征 ①同一元素的各种核素的中子数不同，质子数相同，化学性质几乎完全相同，物理性质差异较大。 ②同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分数(丰度)不变。 (3)五种重要核素的用途 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 1.原子的构成和核素 [辨析明理1] 结合左栏中“原子的构成”和“核素”判断，对的打“√”，错的打“×”。 (1)(2024·吉林卷)中子数为1的氦核素：He(　　×　　) (2)(2024·江苏卷)S2－的结构示意图为(　　×　　) (3)(2024·广东卷)目前“北京时间”授时以铯原子钟为基准，Cs的质子数为55 (　　√　　) (4)(2024·浙江1月选考卷)中子数为10的氧原子：O(　　√　　) 2.同位素 [辨析明理2] 结合左栏中“原子的构成”和“同位素”判断，对的打“√”，错的打“×”。 (1)(2024·甘肃卷)C、C和C互为同位素(　　√　　) (2)(2023·江苏卷)H、H、H都属于氢元素(　　√　　) (3)(2023·广东卷)创造了可控核聚变运行纪录的“人造太阳”，其原料中的H与H互为同位素(　　√　　) (4)(2022·广东卷)核电站反应堆所用铀棒中含有的U与U互为同位素(　　√　　) [考题对接] (浙江选考卷组编)下列说法不正确的是(　　) A.32S和34S互为同位素 B.C70和纳米碳管互为同素异形体 C.14N2和15N2互为同位素 D.O2和O3互为同素异形体 答案：C 同位素之间的转化是核反应，既不是物理变化也不是化学变化。 [对应学生用书P145] 考向1　原子的构成 [例1] (2024·北京卷)我国科研人员利用激光操控方法，从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子，实现了对同位素41Ca的灵敏检测。41Ca的半衰期(放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间)长达10万年，是14C的17倍，可应用于地球科学与考古学。下列说法正确的是(　　) A.41Ca的原子核内有21个中子 B.41Ca的半衰期长，说明41Ca难以失去电子 C.41Ca衰变一半所需的时间小于14C衰变一半所需的时间 D.从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程属于化学变化 A　解析：41Ca的质量数为41，质子数为20，则中子数为41－20＝21，A正确；41Ca的半衰期长短与得失电子能力没有关系，B错误；根据题意41Ca衰变一半所需的时间要大于14C衰变一半所需的时间，C错误；从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程没有新物质产生，不属于化学变化，D错误。 [对点训练1] (2024·山西忻州名校联考)我国科学家成功合成出新核素Lr­251，熔合反应为Ti＋2n＋ a81Tl―→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 C　解析：Lr的两种核素质子数相等，中子数不同，物理性质不完全相同，A错误；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错误；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正确；Lr­251的中子数为251－103＝148，148－103＝45，D错误。 考向2　“四同”概念的理解及判断 [例2] (2025·浙江金华十校联考)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 B　解析：同一元素的不同核素互称为同位素，C60和C70为C元素的两种不同单质，不能互称同位素，A错误；由同种元素组成的不同种单质互称同素异形体，CO和CO2为C元素的两种不同氧化物，二者不是单质，不能互称同素异形体，C错误；两种物质的结构不同，不是同一种物质，二者互称同分异构体，D错误。 抓住研究对象，突破“四同”概念的理解及判断 (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CH3CH3、CH3CH2CH3。 (4)同分异构体——化合物，如正戊烷、新戊烷。 [对点训练2] (2024·浙江精诚联盟联考)下列说法正确的是(　　) A.35Cl和 37Cl是两种不同的元素 B.单晶硅和石英互为同素异形体 C.HCOOH和HOCH2CHO互为同系物 D.H与Na在元素周期表中处于同一主族 D　解析：35Cl和 37Cl互为同位素，属于同一种元素，A错误；同素异形体是由同种元素组成的不同种单质，石英是SiO2，B错误；HCOOH和HOCH2CHO的结构不相似，不互为同系物，C错误；H与Na均位于元素周期表的第ⅠA族，D正确。 考点二　原子核外电子的排布 [对应学生用书P146] 1.核外电子的运动状态 (1)电子云 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。 (2)核外电子的运动状态 核外电子按能量不同分成能层，同一能层的电子，还被分成不同能级。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。 (3)能层、能级和原子轨道之间的关系 能层(n) 一 二 三 四 能层符号 K L M N 能级符号 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 各能级原子轨道数 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 各能层原子轨道数 1 4 9 16 最多容纳电子数 2 8 18 32 2.基态、激发态和原子光谱 (1)基态和激发态 ①基态原子：处于最低能量状态的原子。 ②激发态原子：基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子。 (2)原子光谱 不同元素原子的电子发生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。利用原子光谱上的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。 3.基态原子的核外电子排布 (1)排布原则 (2)填充顺序——构造原理 1.核外电子的运动状态 [考题对接1] (2022·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∶2或2∶1 [考题对接2] (经典高考题)基态F原子核外电子的运动状态有________种。 答案：9 [考题对接3] (经典高考题)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用＋表示，与之相反的用－表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态的磷原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为________。 答案：＋或－ (1)核外电子的运动状态种类数＝核外电子总数(不同电子的运动状态不同)。 (2)核外电子的空间运动状态种类数＝核外电子占据的原子轨道总数。 2.核外电子排布的表示 [辨析明理] 结合左栏中“基态原子的核外电子排布”判断，对的打“√”，错的打“×”。 (1)(2024·甘肃卷)Ca2＋和Cl－的最外层电子排布图均为 (　　√　　) (2)(2024·山东卷)激发态H原子的轨道表示式： (　　×　　) (3)(2024·贵州卷)锑(Sb)位于第五周期第ⅤA族，则其基态原子价层电子排布式是5s25p3 (　　√　　) (4)(2023·湖南卷)基态N原子的价电子排布图： (　　√　　) [考题对接4] 根据题目要求，回答相关问题： (1)(2024·北京卷)Sn位于元素周期表的第5周期第ⅣA族。将Sn的基态原子最外层轨道表示式补充完整：。 (2)(2024·湖北卷)基态Be2＋的轨道表示式为____________________。 (3)(2023·全国乙卷)基态Fe原子的价电子排布式为____________。 (4)(2023· 天津卷)基态Cu原子的价层电子排布式是____________，Cu＋与Cu2＋相比较，离子半径较大的是________。 答案：(1) 　(2) (3)3d64s2　 (4)3d104s1　Cu＋ [对应学生用书P147] 考向　基态原子(或离子)核外电子排布的表示 [例] 根据题中要求，回答相关问题： (1)(2024·全国新课标卷)Ni基态原子价电子的轨道表示式为________________。 (2)(2024·全国甲卷)ⅣA族元素具有丰富的化学性质，该族元素基态原子核外未成对电子数为________，在与其他元素形成化合物时，呈现的最高化合价为________。 (3)(2024·湖南卷)Cu属于________区元素，其基态原子的价电子排布式为________。 (4)(2024·广东卷)基态N原子价层电子的轨道表示式为________。 答案：(1) (2)2　＋4 (3)ds　3d104s1 (4) [对点训练] 根据题中要求，回答相关问题： (1)(2024·山东卷)同周期中，基态原子未成对电子数比Mn多的元素是________(填元素符号)。 (2)(2023·浙江6月选考卷)基态N原子的价层电子排布式是________。 (3)(2022·广东卷)Se与S同族，基态硒原子价电子排布式为__________。 (4)(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 答案：(1)Cr　(2)2s22p3　(3)4s24p4　(4)a、d　d [对应学生用书P147] 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(核外电子排布的表示) (1)写出基态As原子的核外电子排布式：____________________________________。 (2)基态硅原子最外层的电子排布图为________________________________。 (3)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________，有________个未成对电子。 答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3 (2) (3)3d104s24p2　2 2.(判断原子中未成对电子数) (1)基态Ti3＋中未成对电子数有________个；与Ti同族相邻的元素Zr的基态原子价层电子排布式为________________。与钛同周期元素的基态原子中，未成对电子数与钛相同的元素有________种。 (2)Cr与Ni的基态原子核外未成对电子数之比为________。 (3)第四周期中未成对电子数最多的基态原子的价层电子轨道表示式为______________。 答案：(1)1　4d25s2　3　(2)3∶1 (3) 3.(判断电子的运动状态和空间运动状态) (1)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。 (2)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________。 (3)基态Cu原子核外电子的空间运动状态有________种。 答案：(1)3d24s2　12　22　(2)4　洪特规则　(3)15 4.(2024·上海卷)下列关于18F与19F说法正确的是(　　) A.是同种核素 B.是同素异形体 C.19F比18F多一个电子 D.19F比18F多一个中子 D　解析：18F与19F的质子数相同、中子数不同，故是不同种核素，A错误；同素异形体指的是同种元素组成的不同种单质，18F与19F是两种不同的原子，不是单质，故不是同素异形体，B错误；同位素之间质子数和电子数均相同，19F比18F多1个中子，C错误；19F的中子数是10，18F只有9个中子，19F比18F多一个中子，D正确。 5.(2023·浙江1月选考卷，节选)由硅原子核形成的三种微粒，电子排布式分别为：①[Ne]3s23p2、②[Ne]3s23p1、③[Ne]3s23p14s1，有关这些微粒的叙述，正确的是________。 A.微粒半径：③>①>② B.电子排布属于基态原子(或离子)的是：①② C.电离一个电子所需最低能量：①>②>③ D.得电子能力：①>② AB　解析：电子排布式分别为①[Ne]3s23p2、②[Ne]3s23p1、③[Ne]3s23p14s1，可推知分别为基态Si原子、基态Si＋、激发态Si原子。激发态Si原子有四层电子，基态Si＋失去了一个电子，根据微粒电子层数及各层电子数多少可推知，微粒半径：③>①>②，A正确；根据上述分析可知，电子排布属于基态原子(或离子)的是：①②，B正确；激发态Si原子不稳定，容易失去电子；基态Si原子失去一个电子是硅的第一电离能，基态Si＋失去一个电子是硅的第二电离能，由于I2>I1，可以得出电离一个电子所需最低能量：②>①>③，C错误；②比①更难失电子，则②比①更容易得电子，即得电子能力：②>①，D错误。 [课时训练(24)见P498] 学科网（北京）股份有限公司 $$