第五章 第21讲 原子结构 原子核外电子排布（Word教参）-【百汇大课堂】2026年高考化学选考总复习上册·第1轮（浙江专用）

浙江高考命题统计 考点分布 三年考情统计 (1)原子结构与核外电子排布 2024年6月选考卷(3，17)，2024年1月选考卷(12，17)，2023年1月选考卷(3)，2022年1月选考卷(5，7)，2022年6月选考卷(5) (2)元素周期表和元素周期律 2024年6月选考卷(10，17)，2024年1月选考卷(12，14，17)，2023年1月选考卷(2，10)，2023年6月选考卷(11)，2022年1月选考卷(16)，2022年6月选考卷(16) (3)分子的空间结构与性质 2024年6月选考卷(10，14，17)，2024年1月选考卷(12，17)，2023年1月选考卷(12，17)，2023年6月选考卷(2，11，17) (4)晶体结构与性质 2024年6月选考卷(10，14，17)，2023年1月选考卷(17)，2023年6月选考卷(17)，2022年1月选考卷(26)，2022年6月选考卷(26) 第21讲　原子结构　原子核外电子排布 课标引领 1.知道元素、核素的含义，了解原子核外电子的排布。 2．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。 3．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。 4．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，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P101] 1．原子结构 (1)构成原子的粒子及作用 (2)粒子之间的数量关系 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)氢元素的三种核素 氢元素的原子核 原子名称 原子符号(X) 质子数(Z) 中子数(N) 1 0 氕 H 1 1 氘 H或D 1 2 氚 H或T (4)常见的重要核素及其应用 核素 U 6C H(D) H(T) 8O 用途 核燃料 用于考古断代 制氢弹 示踪原子 判断下列说法的正误：正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)(2021·浙江1月选考卷，节选)14N2和15N2互为同位素(　×　) (2)(2021·浙江6月选考卷，节选)C60和C70互为同位素(　×　) (3)(2022·浙江1月选考卷，节选)32S和34S互为同位素(　√　) 考向一　元素、核素和同位素及辨析 [例1] (2022·浙江6月选考卷)下列说法不正确的是(　　) A．乙醇和丙三醇互为同系物 B．35Cl和37Cl互为同位素 C．O2和O3互为同素异形体 D．丙酮()和环氧丙烷()互为同分异构体 A　解析：乙醇(CH3CH2OH)是饱和一元醇，丙三醇是饱和三元醇，两者所含官能团数目不同，不互为同系物，A错误；质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互为同位素，35Cl的质子数为17，中子数为18，37Cl的质子数为17，中子数为20，两者质子数相同而中子数不同，互为同位素，B正确；O2和O3是由氧元素形成的性质不同的单质，两者互为同素异形体，C正确；分子式相同、结构不同的化合物互为同分异构体，丙酮和环氧丙烷的分子式相同、结构不同，两者互为同分异构体，D正确。 “二看法”判断同位素 [练1] (2024·浙江5月份大联考)2023年12月，中国新一代人造太阳“中国环流三号”面向全球开放，标志着我国磁约束核聚变装置运行水平迈入国际前列。下列说法正确的是(　　) A．核聚变原料中的2H与3H互为同素异形体 B．钨属于过渡元素，可用作耐高温备选材料 C．核聚变属于化学变化 D．“中国环流三号”是将化学能转化为太阳能 B　解析：2H与3H是质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子，两者互为同位素，A错误；钨的价层电子数多，金属键强，其熔点很高，耐高温，可用作耐高温备选材料，B正确；核聚变时原子核发生了变化，不是化学变化，C错误；“中国环流三号”为原子核发生变化时产生能量，与太阳能无关，D错误。 考向二　粒子数的关系及计算 [例2] (2024·浙江衢州二中模拟)考古研究中利用C和N的测定，分析古代人类的食物结构。下列关于C和N的叙述正确的是(　　) A．C和N质子数不同 B．C和N互为同位素 C．C和N质量数相同 D．C和N中子数相同 A　解析：C和N的质子数分别为6、7，其质子数不同，A正确；C和N是两种元素形成的核素，不互为同位素，B错误；C和N的质量数分别为13、15，其质量数不同，C错误；C和N的中子数分别为7、8，其中子数不同，D错误。 [练2] 铋可改善钢的加工性能。周期表中铋与砷(As)同主族，其最稳定的同位素是Bi。下列说法不正确的是(　　) A．Bi的核外电子数是83 B．Bi的中子数是126 C．Bi的原子半径比As的小 D．Bi和Bi互为同位素 答案：C 考点二　原子核外电子的排布 [对应学生用书P103] 1．能层、能级和原子轨道 (1)能层(n) 核外电子按能量不同分成能层，电子的能层由内向外排序，通常用K、L、M、N……表示，能量依次升高。 (2)能级 同一能层里的电子按能量不同将其分成不同的能级，通常用s、p、d、f等表示；同一能层里，各能级的能量按ns、np、nd、nf……的顺序依次升高。 (3)能层与能级的关系 能层 一 二 三 四 五 符号 K L M N O 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p …… 最多 电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 …… 电子离 核远近 近→远 电子能 量高低 低→高 2.电子云与原子轨道 (1)电子云 (2)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，即电子在核外经常出现的区域。 原子轨道 轨道形状 轨道数目 s 球形 1 p 哑铃形 3 d — 5 f — 7 3.基态、激发态和原子光谱 (1)基本概念 (2)相互关系 4．基态原子的核外电子排布 (1)构造原理 如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的填充顺序图示。 (2)核外电子排布“三原则” [微点拨]所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。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。 (3)基态原子核外电子排布的表示方法(以硫原子为例) 表示方法 书写方法及注意问题 原子结构示意图 (1)每个电子层最多容纳的电子数为2n2个； (2)最外层不超过8个(若最外层为K层则不超过2个)；次外层不超过18个(若次外层为L层则不超过8个)；倒数第三层不超过32个 电子排布式1s22s22p63s23p4 按电子排入各电子层中各能级的先后顺序，用能级符号依次写出各能级中的电子数，同时注意洪特规则特例 简化电子排布式[Ne]3s23p4 用“[稀有气体]＋价电子”的形式表示 价层电子排布式3s23p4 价层电子排布式能反映基态原子的能层数和参与成键的电子数以及最外层电子数 轨道表示式 用方框表示原子轨道，用“↑”或“↓”表示自旋相反的电子，按排入各电子层中各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写 考向三　基态原子(离子)核外电子排布式 [例3] (1)(2024·安徽卷，改编)基态Ni原子价电子排布式为________。 (2)(2024·湖南卷)基态Cu原子的价电子排布式为________。 (3)(2024·河北卷)钒原子的价层电子排布式为________。 (4)(2024·湖北卷)基态Be2＋的轨道表示式为________。 (5)(2023·浙江6月选考卷，节选)基态N原子的价层电子排布式是 ________________________________________________________________________。 (6)(2023·全国乙卷，节选)基态Fe原子的价电子排布式为____________。 (7)(2022·海南卷，节选)基态O原子的电子排布式为____________，其中未成对电子有________个。 (8)(2022·全国甲卷，节选)基态F原子的价层电子排布图(轨道表示式)为 ________________________________________________________________________。 答案：(1)3d84s2　(2)3d104s1　(3)3d34s2 (4) 　(5)2s22p3　(6)3d64s2　(7)1s22s22p4　2 (8) 解析：(7)基态O原子核外有8个电子，电子排布式为1s22s22p4，其价层电子轨道表示式为，故未成对电子数为2。 (8)基态F原子核外有9个电子，其价层电子排布图(轨道表示式)为。 [练3] (1)(2022·湖南卷，节选)基态Se原子的核外电子排布式为[Ar]________。 (2)(2022·广东卷，节选)Se与S同族，基态硒原子价电子排布式为__________。 答案：(1)3d104s24p4　(2)4s24p4 考向四　核外电子的运动状态及描述 [例4] (1)(2022·河北卷，节选)基态S原子的价层电子中，两种自旋状态的电子数之比为__________。 (2)(经典高考题，节选)基态F原子核外电子的运动状态有________种。 (3)(经典高考题，节选)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，其价层电子自旋磁量子数的代数和为______。 答案：(1)1∶2或2∶1　(2)9　(3)＋或－ 解析：(1)基态硫原子的价层电子轨道表示式为，两种自旋状态的电子数分别为2个和4个，故其数目之比为1∶2或2∶1。 (2)基态氟原子核外有9个电子，不同电子的运动状态不同，故有9种运动状态。 (3)基态磷原子的价层电子轨道表示式为，故其价层电子自旋磁量子数的代数和为＋或－。 判断原子核外电子的运动状态和空间运动状态种类的方法 (1)核外电子的运动状态种类＝原子核外电子的总数： 描述原子核外电子运动状态有4个参数：能层、能级、原子轨道和自旋方向，因此同一原子核外各电子的运动状态均不相同。 (2)核外电子的空间运动状态种类＝电子占据的原子轨道总数： 描述原子核外电子的空间运动状态有3个参数：能层、能级和原子轨道，故根据核外电子排布占据的原子轨道总数判断原子的空间运动状态种类。 [练4] 最近我国科研人员发现了一种安全、高效的点击化学试剂——FSO2N3。下列有关元素F、S、O、N的说法不正确的是(　　) A．基态氟原子核外电子的运动状态有9种 B.基态硫原子价层电子轨道表示式： C．基态氧原子核外电子的空间运动状态有4种 D．基态氮原子核外未成对电子数最多 答案：C [对应学生用书P105] 1．(2024·浙南名校联盟联考)下列化学用语表示正确的是(　　) 答案：C 2．下列说法不正确的是(　　) A．甲胺和苯胺互为同系物 B．金刚石和C60互为同素异形体 C．邻氨基苯甲醛()和苯甲酰胺()互为同分异构体 D．18O和16O互为同位素 答案：A 3. 元素周期表中铅元素的单元格信息如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．铅原子6p能级有2个未成对电子 B．铅原子最外层有4个能量相同的电子 C．铅元素的相对原子质量是207.2 D．基态铅原子的价层电子排布式是6s26p2 答案：B 4．(2024·浙江慈溪中学适应考)用中子轰击X原子产生α粒子(即氦核He)的核反应为X＋n―→Y＋He。已知元素Y在化合物中呈＋1价。下列说法正确的是(　　) A．基态X原子核外有5种不同能量的电子 B．基态Y原子中电子占据的最高能级轨道呈球形 C．Y单质在空气中燃烧的产物是Y2O2 D．6Y和7Y互为同素异形体 答案：B 5．(2022·山东卷) 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＋Y。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 B　解析：根据质量守恒可知，X为He，Y为He。X为He，根据质量数等于质子数加中子数可知，该粒子的中子数为4，A错误；X为He，Y为He，两者是具有相同质子数、不同中子数的同一元素的不同原子，故互为同位素，B正确；O与O的半衰期很短，故不适宜用作示踪原子研究化学反应历程，C错误；自然界中不存在O2与O2并不是因其化学键不稳定，而是由于O与O的半衰期很短，很容易发生核变化，转化为其他原子，D错误。 6．(1)[2024·湖北卷，16(1)]基态Be2＋的轨道表示式为 ________________________________________________________________________。 (2)[2024·新课标理综卷，26(1)]Ni基态原子价电子的轨道表示式为 ________________________________________________________________________。 (3)(2023·北京卷，节选)基态S原子价层电子排布式是 ________________________________________________________________________。 (4)(2023·广东卷，节选)基态Fe2＋的3d电子轨道表示式为 ________________________________________________________________________。 (5)(2023·天津卷，节选)铜的价层电子排布式是 ________________________________________________________________________。 (6)(2022·重庆卷，节选)基态Zn2＋的电子排布式为 ________________________________________________________________________。 (7)(2022·天津卷，节选)基态Na原子的价层电子轨道表示式为 ________________________________________________________________________。 (8)(2022·山东卷，节选)基态镍原子的价层电子排布式为 ________________________________________________________________________。 答案： [课时提升训练(21)见P247] 学科网（北京）股份有限公司 $$