第02讲 原子结构与性质（复习讲义）（上海专用）2026年高考化学一轮复习讲练测

第02讲 原子结构与性质 目录 01 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 原子结构模型 知识点1 玻尔的原子结构模型 知识点2 能层与能级 知识点3 原子轨道 考向1基态与激发态 考向2 能层与能级 【思维建模】原子轨道的能量关系 考向3 原子轨道与电子云 考点二 原子光谱 知识点1原子光谱 知识点2原子光谱的形成和种类 知识点3原子光谱的应用 考向1电子跃迁与原子光谱 【思维建模】基态、激发态与原子光谱 考向2原子光谱的应用 04 考点要求 考查形式 2025年 2024年 原子结构模型 非选择题 上海卷T五，3 —— 原子光谱 非选择题 上海卷T四，1 —— 考情分析： 1．从命题题型和内容上看，自2024年以来上海高考化学试题采用新的命题形式，共五个大题，均为非选择题，对原子结构模型、光谱知识有所涉及。 2．从命题思路上看，预测新的一年高考，将以典型元素化合物、新材料、新技术为背景为载体，原子结构模型、光谱知识将嵌入元素及化合物、物质结构与性质、化学工艺流程、综合实验设计与评价等大题中进行考查，考查分析解决问题能力。 复习目标： 1．知道电子运动的能量状态具有量子化的特征； 2．知道电子的运动状态可通过原子轨道和电子云模型来描述； 3．知道原子光谱分析及应用。 ( ) 考点一 原子结构模型 知识点1 玻尔的原子结构模型 1．波尔原子结构模型的主要观点 (1)原子中的电子只能在某些确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，这些轨道称为定态________。电子在这些轨道上绕核运动时既不吸收________也不辐射________，这些轨道称为定态轨道。 (2)在不同定态轨道上运动的电子具有不同的能量(E)，而且能量是________化的，即轨道能量是“一份一份”地增加或减少的。轨道能量与n值有关。n的取值为正整数1、2、3、......、∞，n值越小，电子离核越________；反之能量就越________。 (3)一般把原子能量最低的电子状态称为________。对于氢原子而言，当核外的一个电子处于n = 1的轨道时能量最低，这个状态就称为氢原子的基态。当这个电子跃迁至n > 1的轨道上运动时，这些状态称为氢原子的________态。 (4)电子在不通过能量的两个轨道之间发生跃迁时，才会辐射或吸收________。如果电子从高能量的轨道跃回低能量轨道，就会以_______的形式释放出这些能量，光辐射的波长(λ)与两个轨道的能量差(ΔE)有关。 2．相关概念 (1)量子化：玻尔认为能量是_______化的，即能量是以一个微小单位的形式存在和转播的； (2)基态和激发态： ①基态：基态是指在正常状态下，原子处于_______轨道，这时电子在离核最近的轨道上运动的这种定态。 ②激发态：激发态一般是指电子激发态，原子或分子吸收一定的_______后，电子被激发到较高轨道但尚未离开原子的状态。 3．玻尔模型的局限性 (1)保留了经典粒子的概念，仍把电子的运动看作经典力学描述下的_______运动。 (2)对稍微复杂一点的原子(多电子原子)如氦原子，就无法解释他的_______现象。 得分速记 (1)科学家研究发现，微观粒子既具有波动性又具有粒子性，他的运动速度和空间位置无法同时准确测量，描述宏观物体的经典力学方法不适用于描述微观粒子。 (2)电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量；反之，将吸收能量。光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。 (3)电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移)，而原子得失电子时发生的是化学变化。一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。 知识点2 能层与能级 1．能层：根据多电子原子的核外电子的______________，将核外电子分成不同的能层，能层用_______表示。n值越_______，能量越_______。 2．能级 (1)根据多电子原子中同一能层电子_______的不同，将它们分成不同能级。 (2)能级用相应能层的序数和字母s、p、d、f组合在一起来表示，如n能层的能级按能量由低到高的顺序排列为_______、_______、_______、_______等。 (3)能层序数_______该能层所包含的能级数，如第三能层有______________能级。 (4)s、p、d、f能级可容纳的电子数为1、3、5、7的_______倍。 3．能层、能级与其容纳的最多电子数之间的关系 能层(n) 一 二 三 四 五 六 七 … 符号 K L M N O P Q … 能级 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ … … … … 容纳最多电子数　 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ … … … … __ _____ _____ _____ …… … … __ 得分速记 (1)能层数＝电子层数。 (2)第一能层(K)，只有s能级；第二能层(L)，有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三能层(M)，有s、p、d三种能级。 知识点3 原子轨道 1．电子云：电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的_______分布的形象化描述。小黑点越密，表示概率密度越大。由于核外电子的_______分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。 2．电子轮廓图： _____________________电子云图，s电子云轮廓图是_____形；p电子云轮廓图是_______形，p电子云有三种伸展方向(px，py，pz，它们相互垂直)，即p能级电子有_____个伸展方向；d能级电子有__个伸展方向；f能级电子有__个伸展方向。 3．原子轨道：量子力学把电子在原子核外的一个______________称为一个原子轨道，即电子云的伸展方向。 符号 s p d 电子云形状 _______ _______或_______ _______ 轨道个数 _______ _______ _______ 4．轨道能量 ①同能层的不同能级能量s<p<d<f。 ②不同能层相同能级的能量1s<2s<3s……，2p<3p<4p……，半径随能层增大而_______。 ③同能层同能级不同轨道能量_______，如2px＝2py＝2pz。 得分速记 各种特征的电子(以Mn为例，1s22s22p63s23p63d54s2) (1)不同运动状态的电子数：25 (2)不同空间运动状态的电子数：15 (3)形状不同的电子云种类：3 (4)不同能级(能量)的电子种类：7 (5)最高能级的电子数：5 (6)最高能层的电子数：2 考向1 基态与激发态 例1 (2025·上海市敬业中学高三月考)基态Mn原子的价电子构型是____________。 A．3d7 B．3d74s2 C．3d54s2 D．3d9 【变式训练1·变载体】下列说法正确的是____________。 A．自然界中的所有原子都处于基态 B．在一个基态多电子的原子中，可以有两个运动状态完全相同的电子 C．同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量 D．激发态原子的能量较高，极易失去电子，表现出较强的还原性 【变式训练2·变考法】(2025·上海师范大学附属外国语中学高三诊断)硫的下列4种微粒，若失去一个电子所需要能量最多的是____________。 A．[Ne]3s23p4 B．[Ne]3s23p2 C．[Ne]3s23p24s1 D．[Ne]3s23p34s1 【变式训练3·变考法】 (2025·上海市第二中学高三期中考试)关于铁元素基态下的原子或离子，下列说法错误的是____________。 A．核外的单电子数目为5个 B．原子核外有7种能量不同的电子 C．原子价电子的原子轨道有6种伸展方向 D．原子核外有26种不同运动状态的电子 考向2 能层与能级 例2(2025·上海长宁区二模)碳、硅及其化合物具有丰富的理化性质和用途。硅在元素周期表中的位置是_______，基态硅原子占据的最高能级的符号是_______。 思维建模 原子轨道的能量关系 (1)相同电子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：1s<2s<3s<4s…… (3)同一电子层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等，如npx、npy、npz轨道的能量相等。 【变式训练1·变考法】下列关于能层和能级的说法错误的是____________。 A．每个能层中的能级数都等于该能层序数 B．原子核外每个能层容纳的电子数都是n2(n表示能层序数) C．d能级最多能容纳10个电子 D．任一能层的能级总是从s能级开始 【变式训练2·变载体】列说法正确的是____________。 A．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小 B．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多 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．各能层含有的原子轨道数为n2(n为能层序数) 【最新科技前沿与科学建模】【变式训练3·变考法】(2025·上海市静安区高三一模调研)北京理工大学的研究团队利用理论计算和分子模拟的方法，经计算机辅助，设计出了具有棒棒糖结构的新型全氮含能材料——N8分子。 (1)基态N原子的价电子占据的最高能级符号为 ，价电子在该能级上排布所遵循的原则是 。 (2)设NA为阿伏加德罗常数的值。1molN8分子中，σ键的电子数为___________。 A．16NA B．8NA C．8mol D．4mol (3)氨气分子中有一对孤电子对，能够结合氢离子表现碱性。已知NF3碱性小于NH3碱性，其原因是： 。 考向3 原子轨道与电子云 例3如图是s能级和p能级的原子轨道图，下列说法正确的是____________。 A．每个p能级都有3个原子轨道 B．s能级和p能级的原子轨道形状相同 C．钠原子的电子在11个原子轨道上高速运动 D．s能级的原子轨道半径与能层序数无关 【变式训练1·变题型】(2025·上海市第二中学高三期中考试)P元素基态原子能量最高能级的电子云形状是____________。 A．哑铃形 B．球形 C．水滴形 D．花瓣形 【变式训练2·变载体】下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是____________。 A．s、p、d能级所含原子轨道数分别为1，3，5 B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动 C．p能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，p能级原子轨道数也增多 D．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云 【变式训练3·变考法】下列说法中正确的是____________。 A．1s电子云呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动 B．电子云图中的小黑点密度大，说明该原子核外空间电子数目多 C．ns能级的原子轨道图可表示为 D．3d3表示3d能级有3个轨道 ( ) 考点二 原子光谱 知识点1 原子光谱 1．光谱概念：光谱就是通过棱镜或光栅的分光作用，将一束复色光分解成各种波长的_______光，按照______________大小顺序排列起来形成的图案。 2．光谱分类 (1)连续光谱：得到的图案如果是一条连续的亮带，就是_______光谱，如阳光光谱； (2)线状光谱。得到的图案如果是不连续的亮线，就是_______光谱。如氢原子光谱： (3)原子光谱：不同原子的发光频率是不一样的，因此，每种原子都有自己的特征谱线，各元素原子的线状光谱就叫做_______光谱。如汞和锶的原子光谱： 知识点2 原子光谱的形成和种类 1．原子光谱的形成。由原子中电子运动状态发生变化时______________的能量形成的，与原子中电子的能量状态有最直接的关系。如图： 2．氢原子光谱 氢原子光谱在可见光区有 4 条明亮的谱线，它们的波长分别为：410.1 nm、434.1 nm、486.1 nm、656.3 nm.如图： 知识点3 原子光谱的应用 1．光谱分析：每种原子都有自己的_______谱线，用特征谱线可以鉴别物质和确定物质的组成成分。它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10-13 kg 时就可以被检测到。在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来_______元素，称为光谱分析。 2．生产生活：光(辐射)是电子释放_______的重要形式之一。焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED 灯光等都与核外电子跃迁释放能量有关。 考向1电子跃迁与原子光谱 例1 (2024·上海市南汇中学高三期中考试)下列关于原子光谱的说法错误的是____________。 A．氯化钠在灼烧过程中，发出黄色的光产生原子发射光谱，属于物理变化 B．波尔原子结构模型可以较好解释多电子原子光谱复杂现象 C．原子吸收光谱法被广泛应用与元素的定量分析中 D．波尔原子结构模型中轨道的含义与氢原子结构模型中原子轨道的含义不同 思维建模 基态、激发态与原子光谱 【变式训练1·变载体】 (2025·上海市华东师大附中高二检)钠在火焰上灼烧产生的黄光是一种____________。 A．原子吸收光谱 B．原子发射光谱 C．原子释放光谱 D．原子激发光谱 【变式训练2·变考法】下列有关光谱的说法中不正确的是____________。 A．原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因 B．原子光谱只有发射光谱 C．通过原子光谱可以发现新的元素 D．通过光谱分析可以鉴定某些元素 【变式训练3·变载体】对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是____________。 A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线 C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质 D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应 。 考向2 原子光谱及应用 例2下列图像中所发生的现象与电子的跃迁无关的是____________。 A．燃放烟花 B．霓虹灯广告 C．燃烧蜡烛 D．平面镜成像 【变式训练2·变载体】下列有关原子光谱的说法中，不正确的是____________。 A．霓虹灯能发出五颜六色的光，发光机理与氢原子光谱形成机理基本相同 B．铯和钕光谱图中有特征的蓝光和红光 C．夜空中五彩缤纷的烟花与原子核外电子的跃迁有关 D．利用光谱仪只能测得原子的发射光谱 【变式训练2·变考法】以下现象与核外电子跃迁有关的是____________。 ①棱镜分光 ②石油蒸馏 ③凸透镜聚光 ④日光灯通电发光 ⑤冷却结晶 A．①② B．③④ C．①⑤ D．④ 【变式训练3·变载体】激发态原子和基态原子可以通过电子跃迁的方式相互转换,跃迁过程中可得到光谱,下列说法正确的是____________。 A．元素K的焰色试验呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长约为700 nm B．以上实验装置测得的是氢元素的吸收光谱 C．电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 D．原子光谱可以用于定性鉴定元素 1．(2025·上海卷T四，1))验证矿石中的锗元素可使用的方法为 。 A．原子发射光谱法 B．红外光谱法 C．X射线衍射 2．(2025·上海卷T五，3)有关铁原子说法正确的是_______。(不定项) A．有4个不同能级的电子 B．有5个未成对电子 C．占据15个原子轨道 D．有26种能量不同的电子 9 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第02讲 原子结构与性质 目录 01 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 原子结构模型 知识点1 玻尔的原子结构模型 知识点2 能层与能级 知识点3 原子轨道 考向1基态与激发态 考向2 能层与能级 【思维建模】原子轨道的能量关系 考向3 原子轨道与电子云 考点二 原子光谱 知识点1原子光谱 知识点2原子光谱的形成和种类 知识点3原子光谱的应用 考向1电子跃迁与原子光谱 【思维建模】基态、激发态与原子光谱 考向2原子光谱的应用 04 考点要求 考查形式 2025年 2024年 原子结构模型 非选择题 上海卷T五，3 —— 原子光谱 非选择题 上海卷T四，1 —— 考情分析： 1．从命题题型和内容上看，自2024年以来上海高考化学试题采用新的命题形式，共五个大题，均为非选择题，对原子结构模型、光谱知识有所涉及。 2．从命题思路上看，预测新的一年高考，将以典型元素化合物、新材料、新技术为背景为载体，原子结构模型、光谱知识将嵌入元素及化合物、物质结构与性质、化学工艺流程、综合实验设计与评价等大题中进行考查，考查分析解决问题能力。 复习目标： 1．知道电子运动的能量状态具有量子化的特征； 2．知道电子的运动状态可通过原子轨道和电子云模型来描述； 3．知道原子光谱分析及应用。 ( ) 考点一 原子结构模型 知识点1 玻尔的原子结构模型 1．波尔原子结构模型的主要观点 (1)原子中的电子只能在某些确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，这些轨道称为定态轨道。电子在这些轨道上绕核运动时既不吸收能量也不辐射能量，这些轨道称为定态轨道。 (2)在不同定态轨道上运动的电子具有不同的能量(E)，而且能量是量子化的，即轨道能量是“一份一份”地增加或减少的。轨道能量与n值有关。n的取值为正整数1、2、3、......、∞，n值越小，电子离核越近；反之能量就越高。 (3)一般把原子能量最低的电子状态称为基态。对于氢原子而言，当核外的一个电子处于n = 1的轨道时能量最低，这个状态就称为氢原子的基态。当这个电子跃迁至n > 1的轨道上运动时，这些状态称为氢原子的激发态。 (4)电子在不通过能量的两个轨道之间发生跃迁时，才会辐射或吸收能量。如果电子从高能量的轨道跃回低能量轨道，就会以光的形式释放出这些能量，光辐射的波长(λ)与两个轨道的能量差(ΔE)有关。 2．相关概念 (1)量子化：玻尔认为能量是量子化的，即能量是以一个微小单位的形式存在和转播的； (2)基态和激发态： ①基态：基态是指在正常状态下，原子处于最低轨道，这时电子在离核最近的轨道上运动的这种定态。 ②激发态：激发态一般是指电子激发态，原子或分子吸收一定的能量后，电子被激发到较高轨道但尚未离开原子的状态。 3．玻尔模型的局限性 (1)保留了经典粒子的概念，仍把电子的运动看作经典力学描述下的轨道运动。 (2)对稍微复杂一点的原子(多电子原子)如氦原子，就无法解释他的光谱现象。 得分速记 (1)科学家研究发现，微观粒子既具有波动性又具有粒子性，他的运动速度和空间位置无法同时准确测量，描述宏观物体的经典力学方法不适用于描述微观粒子。 (2)电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量；反之，将吸收能量。光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。 (3)电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移)，而原子得失电子时发生的是化学变化。一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。 知识点2 能层与能级 1．能层：根据多电子原子的核外电子的能量差异，将核外电子分成不同的能层，能层用n表示。n值越大，能量越高。 2．能级 (1)根据多电子原子中同一能层电子能量的不同，将它们分成不同能级。 (2)能级用相应能层的序数和字母s、p、d、f组合在一起来表示，如n能层的能级按能量由低到高的顺序排列为ns、np、nd、nf等。 (3)能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有3s、3p、3d能级。 (4)s、p、d、f能级可容纳的电子数为1、3、5、7的二倍。 3．能层、能级与其容纳的最多电子数之间的关系 能层(n) 一 二 三 四 五 六 七 … 符号 K L M N O P Q … 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s … … … … 容纳最多电子数　 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 … … … … 2 8 18 32 …… … … 2n2 得分速记 (1)能层数＝电子层数。 (2)第一能层(K)，只有s能级；第二能层(L)，有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三能层(M)，有s、p、d三种能级。 知识点3 原子轨道 1．电子云：电子云是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。小黑点越密，表示概率密度越大。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．电子轮廓图： 概率密度为90%的电子云图，s电子云轮廓图是球形；p电子云轮廓图是哑铃形，p电子云有三种伸展方向(px，py，pz，它们相互垂直)，即p能级电子有3个伸展方向；d能级电子有5个伸展方向；f能级电子有7个伸展方向。 3．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，即电子云的伸展方向。 符号 s p d 电子云形状 球形 纺锤形或哑铃形 花瓣形 轨道个数 1 3 5 4．轨道能量 ①同能层的不同能级能量s<p<d<f。 ②不同能层相同能级的能量1s<2s<3s……，2p<3p<4p……，半径随能层增大而增大。 ③同能层同能级不同轨道能量相同，如2px＝2py＝2pz。 得分速记 各种特征的电子(以Mn为例，1s22s22p63s23p63d54s2) (1)不同运动状态的电子数：25 (2)不同空间运动状态的电子数：15 (3)形状不同的电子云种类：3 (4)不同能级(能量)的电子种类：7 (5)最高能级的电子数：5 (6)最高能层的电子数：2 考向1 基态与激发态 例1 (2025·上海市敬业中学高三月考)基态Mn原子的价电子构型是____________。 A．3d7 B．3d74s2 C．3d54s2 D．3d9 【答案】C 【解析】Mn为25号元素，其核外电子排布式为：[Ar]3d54s2，价电子构型为3d54s2，故C正确；故选C。 【变式训练1·变载体】下列说法正确的是____________。 A．自然界中的所有原子都处于基态 B．在一个基态多电子的原子中，可以有两个运动状态完全相同的电子 C．同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量 D．激发态原子的能量较高，极易失去电子，表现出较强的还原性 【答案】C 【解析】自然界中存在放射性元素，其原子处于激发态，A项错误；在一个基态多电子的原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子，B项错误；同一原子基态原子吸收能量变为激发态原子，因此同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量，C项正确；激发态原子的能量较高，是指其电子易跃迁到能量较低的轨道里，但不一定极易失去电子，不一定表现出较强的还原性，D项错误。 【变式训练2·变考法】(2025·上海师范大学附属外国语中学高三诊断)硫的下列4种微粒，若失去一个电子所需要能量最多的是____________。 A．[Ne]3s23p4 B．[Ne]3s23p2 C．[Ne]3s23p24s1 D．[Ne]3s23p34s1 【答案】B 【解析】A、B、C、D四项中的微粒分别对应基态S、S2+、激发态S+、激发态S，激发态上电子能量高，不稳定，易失去，故需要能量最多的是基态的S2+；故选B。 【变式训练3·变考法】 (2025·上海市第二中学高三期中考试)关于铁元素基态下的原子或离子，下列说法错误的是____________。 A．核外的单电子数目为5个 B．原子核外有7种能量不同的电子 C．原子价电子的原子轨道有6种伸展方向 D．原子核外有26种不同运动状态的电子 【答案】C 【解析】铁的原子序数为26，核外电子排布式为[Ar]3d64s2。A项，Fe3+的价电子排布为3d5，有五个单电子，A正确；B项，铁原子核外有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s七个不同能级，有七种不同能量的电子，B正确；C项，Fe的价电子排布为3d64s2，4s能级是球形，无所谓伸展方向，3d能级梅花瓣形，有5个轨道，有5种伸展方向，C错误；D项，铁有26个电子，原子核外有26种不同运动状态的电子，D正确；故选C。 考向2 能层与能级 例2(2025·上海长宁区二模)碳、硅及其化合物具有丰富的理化性质和用途。硅在元素周期表中的位置是_______，基态硅原子占据的最高能级的符号是_______。 【答案】第三周期ⅣA族 3p 【解析】硅原子序数14，位于元素周期表第三周期ⅣA族，核外电子排布：，基态硅原子占据的最高能级的符号是3p； 思维建模 原子轨道的能量关系 (1)相同电子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：1s<2s<3s<4s…… (3)同一电子层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等，如npx、npy、npz轨道的能量相等。 【变式训练1·变考法】下列关于能层和能级的说法错误的是____________。 A．每个能层中的能级数都等于该能层序数 B．原子核外每个能层容纳的电子数都是n2(n表示能层序数) C．d能级最多能容纳10个电子 D．任一能层的能级总是从s能级开始 【答案】B 【解析】任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数，即原子轨道类型数目等于该电子层序数，如第一层(K层)上只有1S亚层，第二电子层(L层)只有2s和2p亚层，第三电子层(M层)只有3s、3p和3d亚层，第四电子层(N层)只有4s、4p、4d和4f亚层，根据核外电子排布规律，各能层最多容纳电子数都是2n2(n为电子层数)。A．由分析可知，每个能层中的能级数都等于该能层序数，故A正确；B．由分析可知，原子核外每个能层最多容纳电子数都是2n2(n为电子层数)，故B错误；C．d能级有5个轨道，每个轨道最多能容纳2个电子，所以d能级最多能容纳10个电子，故C正确；D．由分析可知，任一能层的能级总是从s能级开始，故D正确；故选B。 【变式训练2·变载体】列说法正确的是____________。 A．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小 B．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多 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．各能层含有的原子轨道数为n2(n为能层序数) 【答案】D 【解析】英文字母相同的不同能级，能层越高，能级上的电子的能量越高，A项错误；同一原子中，不同能层的p能级的轨道数相等，都为3，B项错误；能量高的电子在离核远的区域运动，能量低的电子在离核近的区域运动，C项错误；第一能层上有1个能级，含有原子轨道数目为1，第二能层上有s、p2个能级，分别含有原子轨道数目为1、3，共含有原子轨道数目为4，第三能层上有s、p、d3个能级，分别含有原子轨道数目为1、3、5，共含有原子轨道数目为9，第四能层上有s、p、d、f4个能级，分别含有原子轨道数目为1、3、5、7，共含有原子轨道数目为16，D项正确。 【最新科技前沿与科学建模】【变式训练3·变考法】(2025·上海市静安区高三一模调研)北京理工大学的研究团队利用理论计算和分子模拟的方法，经计算机辅助，设计出了具有棒棒糖结构的新型全氮含能材料——N8分子。 (1)基态N原子的价电子占据的最高能级符号为 ，价电子在该能级上排布所遵循的原则是 。 (2)设NA为阿伏加德罗常数的值。1molN8分子中，σ键的电子数为___________。 A．16NA B．8NA C．8mol D．4mol (3)氨气分子中有一对孤电子对，能够结合氢离子表现碱性。已知NF3碱性小于NH3碱性，其原因是： 。 【答案】(1)2p 洪特规则 (2)A (3)F的电负性极大，对成键电子对的吸引力大，造成N原子对孤电子对的吸引力大，难以提供孤电子对与H+结合，故NF3碱性比NH3弱 【解析】新型全氮含能材料——N8分子结构为，所有原子共平面，则五元环上的N原子、与五元环相连的N原子(即红框内的N原子)发生sp2杂化；最左侧的2个N原子发生sp杂化。(1)基态N原子的价电子排布式为2s22p3，2p轨道的能量高于2s，则价电子占据的最高能级符号为2p，价电子在该能级上排布的轨道排布式为，所遵循的原则是洪特规则。(2)N8分子中，两个N原子间只能形成1个σ键，在N8分子中，8个N原子间形成8个N-Nσ键，所以1molN8分子中形成σ键的电子数为8mol×2×NA mol-1=16 NA，故选A。(3)NF3碱性小于NH3碱性，则表明NF3分子中N原子与H+间的吸引力比NH3中N原子与H+的吸引力弱，其原因是：F的电负性极大，对成键电子对的吸引力大，造成N原子对孤电子对的吸引力大，难以提供孤电子对与H+结合，故NF3碱性比NH3弱。 考向3 原子轨道与电子云 例3如图是s能级和p能级的原子轨道图，下列说法正确的是____________。 A．每个p能级都有3个原子轨道 B．s能级和p能级的原子轨道形状相同 C．钠原子的电子在11个原子轨道上高速运动 D．s能级的原子轨道半径与能层序数无关 【答案】A 【解析】A．每个p能级都有相互垂直的px、py、pz3个原子轨道，A正确；B．s能级的原子轨道形状为球形，而p能级的原子轨道形状为哑铃形，则不相同，B错误；C．已知Na是11号元素，其基态原子核外电子排布式为：1s22s22p63s1，故钠原子的电子在1s、2s、2p、3s等6个原子轨道上高速运动，C错误；D．s能级的原子轨道半径随着能层序数的递增而增大，形状保持不变，D错误；故选A。 【变式训练1·变题型】(2025·上海市第二中学高三期中考试)P元素基态原子能量最高能级的电子云形状是____________。 A．哑铃形 B．球形 C．水滴形 D．花瓣形 【答案】A 【解析】基态 P 原子核外占据最高能级的电子为 3p 能级电子，核外占据最高能级的电子云轮廓图为哑铃形，故选A。 【变式训练2·变载体】下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是____________。 A．s、p、d能级所含原子轨道数分别为1，3，5 B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动 C．p能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，p能级原子轨道数也增多 D．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云 【答案】A 【解析】A项，s、p、d能级所含原子轨道数分别为1，3，5，故A正确；B项，s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子不只能在球壳内运动，还在球壳外运动，只是在球壳外运动概率较小，故B错误；C项，p能级的原子轨道呈纺锤形，p能级原子轨道数为3，与电子层数无关，故C错误；D项，电子云表示电子出现的几率，即表示电子在核外单位体积的空间出现的机会多少，故D错误；故选A。 【变式训练3·变考法】下列说法中正确的是____________。 A．1s电子云呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动 B．电子云图中的小黑点密度大，说明该原子核外空间电子数目多 C．ns能级的原子轨道图可表示为 D．3d3表示3d能级有3个轨道 【答案】C 【解析】电子云是用小黑点表示电子在核外空间某处出现的概率，小黑点不代表电子，小黑点的疏密表示电子出现概率的大小，A、B项错误；3d3表示第三能层d能级有3个电子，d能级有5个轨道，D项错误。 ( ) 考点二 原子光谱 知识点1 原子光谱 1．光谱概念：光谱就是通过棱镜或光栅的分光作用，将一束复色光分解成各种波长的单色光，按照波长或频率大小顺序排列起来形成的图案。 2．光谱分类 (1)连续光谱：得到的图案如果是一条连续的亮带，就是连续光谱，如阳光光谱； (2)线状光谱。得到的图案如果是不连续的亮线，就是线状光谱。如氢原子光谱： (3)原子光谱：不同原子的发光频率是不一样的，因此，每种原子都有自己的特征谱线，各元素原子的线状光谱就叫做原子光谱。如汞和锶的原子光谱： 知识点2 原子光谱的形成和种类 1．原子光谱的形成。由原子中电子运动状态发生变化时释放或吸收的能量形成的，与原子中电子的能量状态有最直接的关系。如图： 2．氢原子光谱 氢原子光谱在可见光区有 4 条明亮的谱线，它们的波长分别为：410.1 nm、434.1 nm、486.1 nm、656.3 nm.如图： 知识点3 原子光谱的应用 1．光谱分析：每种原子都有自己的特征谱线，用特征谱线可以鉴别物质和确定物质的组成成分。它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10-13 kg 时就可以被检测到。在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。 2．生产生活：光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED 灯光等都与核外电子跃迁释放能量有关。 考向1电子跃迁与原子光谱 例1 (2024·上海市南汇中学高三期中考试)下列关于原子光谱的说法错误的是____________。 A．氯化钠在灼烧过程中，发出黄色的光产生原子发射光谱，属于物理变化 B．波尔原子结构模型可以较好解释多电子原子光谱复杂现象 C．原子吸收光谱法被广泛应用与元素的定量分析中 D．波尔原子结构模型中轨道的含义与氢原子结构模型中原子轨道的含义不同 【答案】B 【解析】A项，氯化钠在灼烧过程中，发出黄色的光，是由于处于激发态的电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态甚至是基态时，会以光的形式释放能量，故为发射光谱，该过程没有新物质生成，属于物理变化，A正确；B项，波尔原子结构模型主要适用于解释氢原子等单电子原子的光谱，对于多电子原子的光谱复杂现象解释不够完善，B错误； C项，原子吸收光谱法由特征谱线的特征性和谱线被减弱的程度对待测元素进行定性定量分析，C正确；D项，波尔模型中的轨道是指电子在原子核外的固定轨道，而氢原子结构模型中原子轨道是现代量子力学中的原子轨道，指电子云分布的区域，二者含义不同，D正确；故选B。 思维建模 基态、激发态与原子光谱 【变式训练1·变载体】 (2025·上海市华东师大附中高二检)钠在火焰上灼烧产生的黄光是一种____________。 A．原子吸收光谱 B．原子发射光谱 C．原子释放光谱 D．原子激发光谱 【答案】B 【解析】金属钠灼烧后吸收能量，电子由基态跃迁到高能级变为激发态，从激发态返回基态时释放能量，释放的能量以黄光(辐射)的形式体现，为发射光谱，故选B。 【变式训练2·变考法】下列有关光谱的说法中不正确的是____________。 A．原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因 B．原子光谱只有发射光谱 C．通过原子光谱可以发现新的元素 D．通过光谱分析可以鉴定某些元素 【答案】B 【解析】电子在基态和激发态之间的跃迁会引起能量的变化，主要以光(辐射)的形式体现。电子从基态跃迁到激发态时，会吸收能量，形成吸收光谱；电子从激发态跃迁到基态时，会放出能量，形成发射光谱，故B项错误。 【变式训练3·变载体】对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是____________。 A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线 C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质 D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应 【答案】A 【解析】氖原子中能量较高轨道上的电子以光的形式向外辐射能量跃迁到能量较低的轨道上，所发出的光的波长恰好位于可见光区域中的红色波段。 考向2 原子光谱及应用 例2下列图像中所发生的现象与电子的跃迁无关的是____________。 A．燃放烟花 B．霓虹灯广告 C．燃烧蜡烛 D．平面镜成像 【答案】D 【解析】平面镜成像是光线反射的结果，与电子跃迁无关，霓虹灯广告、燃烧蜡烛、节日里燃放的焰火是原子的发射光谱，与原子核外电子发生跃迁有关，故选D。 【变式训练2·变载体】下列有关原子光谱的说法中，不正确的是____________。 A．霓虹灯能发出五颜六色的光，发光机理与氢原子光谱形成机理基本相同 B．铯和钕光谱图中有特征的蓝光和红光 C．夜空中五彩缤纷的烟花与原子核外电子的跃迁有关 D．利用光谱仪只能测得原子的发射光谱 【答案】D 【解析】霓虹灯能发出五颜六色的光，发光机理与氢原子光谱形成机理基本相同，都是电子在不同的、能量量子化的状态之间跃迁所导致的，A项正确；铯和钕光谱图中有特征的蓝光和红光，B项正确；核外电子发生跃迁时会吸收或释放能量，主要体现为光(辐射)，不同原子发射的光谱不同，则夜空中五彩缤纷的烟花与原子核外电子的跃迁有关，C项正确；利用光谱仪既能测得原子的发射光谱，也能测得原子的吸收光谱，D项错误。 【变式训练2·变考法】以下现象与核外电子跃迁有关的是____________。 ①棱镜分光 ②石油蒸馏 ③凸透镜聚光 ④日光灯通电发光 ⑤冷却结晶 A．①② B．③④ C．①⑤ D．④ 【答案】D 【解析】①棱镜分光是由于不同色彩的光在玻璃中的折射率不同引起的，与电子跃迁无关，故①不符题意；②石油蒸馏是利用石油中各成分的沸点不同加以分离，与电子跃迁无关，故②不符题意；③凸透镜聚光是由光的折射形成的，与电子跃迁无关，故③不符题意；④日光灯通电发光，是因为电子发生能级跃迁时将多余的能量以光的形式放出，与电子跃迁有关，故④符合题意；⑤冷却结晶，是由于温度降低，溶液的溶解度减小析出溶质，与电子跃迁无关，故⑤不符题意；④符合题意，D正确；故选D。 【变式训练3·变载体】激发态原子和基态原子可以通过电子跃迁的方式相互转换,跃迁过程中可得到光谱,下列说法正确的是____________。 A．元素K的焰色试验呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长约为700 nm B．以上实验装置测得的是氢元素的吸收光谱 C．电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 D．原子光谱可以用于定性鉴定元素 【答案】D 【解析】元素K的焰色试验呈紫红色,紫色对应的辐射波长不是700 nm,A错误;该实验装置测得的是氢元素的发射光谱,B错误;原子光谱有吸收光谱和发射光谱两种,电子由激发态跃迁到基态时产生的原子光谱属于发射光谱,电子由基态跃迁到激发态时产生的原子光谱属于吸收光谱,C错误;原子光谱可以用于定性鉴定元素,D正确。 1．(2025·上海卷T四，1))验证矿石中的锗元素可使用的方法为 。 A．原子发射光谱法 B．红外光谱法 C．X射线衍射 【答案】(1)A 【解析】可以通过原子发射光谱法可检验物质中所含元素，故选A； 2．(2025·上海卷T五，3)有关铁原子说法正确的是_______。(不定项) A．有4个不同能级的电子 B．有5个未成对电子 C．占据15个原子轨道 D．有26种能量不同的电子 【答案】C 【解析】铁为26号元素原子，基态Fe原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2；A项，有7个不同能级的电子，错误；B项，有4个未成对电子，错误；C项，占据15个原子轨道，正确；D项，同一能级能量相同，有7种能量不同的电子，错误；故选C； 11 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$