2026届高三化学一轮复习 讲义 - 原子结构　原子核外电子排布

原子结构　原子核外电子排布 课前学习任务 一、课标解读 1.知道元素、核素的含义,了解原子核外电子的排布。2.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。3.知道1~36号元素基态原子核外电子的排布。。 二、必备知识 考点一 原子结构　核素与同位素 1.原子构成 (1)构成微粒及作用 (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=　　　　　。  ②质量数(A)=　　　(Z)+　　　　(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　　　　不同,　　　　相同,化学性质　　　　　　　　,物理性质　　　　　　;  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)常见的重要核素及其应用 核素 U H(D) H(T) 用途 核燃料 用于考古断代 制　　  示踪原子 研教材·链高考 研点1原子的构成及表示 [研教材](必修第一册·P92)原子由原子核和核外电子构成,原子核由质子和中子构成X代表质量数为A、质子数为Z的X原子。 [链高考]判断正误:对的打“√”,错的打“×”。 (1)(2024·江苏卷)S2-的结构示意图为 +16。 (　　) (2)(2024·黑吉辽卷)中子数为1的氦核素He。 (　　) (3)(2024·浙江1月选考卷)中子数为10的氧原子O。 (　　) (4)(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。 (　　) 研点2同位素及其判断 [链高考]判断正误:对的打“√”,错的打“×”。 (1)(2024·甘肃卷C和C互为同位素。 (　　) (2)(2023·江苏卷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。 (　　) 考点二 原子核外电子的排布 1.核外电子运动状态 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。 (1)填写下表,熟悉原子核外能层、能级、原子轨道之间的关系。 能层(n) 一 二 三 四 能层符号 能级符号 各能级原 子轨道数 各能层原 子轨道数 最多容纳 电子数 (2)常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向。s电子云轮廓图呈　　　形、p电子云轮廓图呈　　　　形。p电子云有　　种伸展方向。  2.基态、激发态和原子光谱 (1)基态、激发态和原子光谱的关系 (2)原子光谱 不同元素原子的电子发生跃迁时会　　　　或　　　　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 ①　　　　　　　　　　:在构建基态原子时,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。  ②　　　　　　:在一个原子轨道里,最多只能容纳　　个电子,它们的自旋　　　　。  ③　　　　　　: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。  (2)填充顺序——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。 研教材·链高考 研点1核外电子的运动状态 [链高考]根据题目要求,回答问题: (1)(2022·河北卷节选)基态S原子的价电子中,两种自旋状态的电子数之比为　　　　　　。  (2)(2021·山东卷节选)基态F原子核外电子的运动状态有　　种。  (3)(2021·河北卷节选)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,其价电子自旋磁量子数的代数和为　　　　　　　　。  研点2核外电子排布的表示 [链高考1]判断正误:对的打“√”,错的打“×”。 (1)(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。 (　　) (2)(2024·甘肃卷)Ca2+和Cl-的最外层电子排布图均为。 (　　) (3)(2024·山东卷)激发态H原子的轨道表示式:。 (　　) (4)(2023·湖南卷)基态N原子的价电子排布图:。 (　　) [链高考2]根据题目要求,回答相关问题: (1)(2024·北京卷节选)Sn位于元素周期表的第五周期第ⅣA族。Sn的基态原子最外层轨道表示式:　　　　　。  (2)(2024·湖北卷节选)基态Be2+的轨道表示式为　　　　　　。  (3)(2023·全国乙卷节选)基态Fe原子的价层电子排布式为　　　　　　。  (4)(2023·天津卷节选)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　　　　　。  课堂核心考点 考点一 原子结构　核素与同位素 考向1原子的构成 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 考向2元素、核素和同位素的辨析 2.（2024·广东茂名检测)2023年8月,我国在可控核聚变领域取得了突破性进展,成功在100万安培的高约束模式下产生了30秒左右的核聚变反应,该核聚变的基础原料是海水中提取的氘和氚。下列叙述正确的是(　　) A.氚原子内中子数和核外电子数之差为2 B.氕、氘、氚三种核素互为同位素 C.H元素的相对原子质量是由三种氢原子的相对原子质量的平均值得到 D.海水中的H2O与D2O互为同素异形体 考点二 原子核外电子的排布 考向1基态原子(或离子)核外电子排布的规范表示 1.根据题中要求,回答相关问题: (1)(2024·全国新课标卷节选)Ni基态原子价层电子的轨道表示式为　　　　　　　　。  (2)(2024·全国甲卷节选)第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·湖南卷节选)Cu属于　　　　　区元素,其基态原子的价层电子排布式为　　　　　　。  2.根据题目的具体要求,回答相关问题: (1)(2024·山东卷节选)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月选考卷节选)基态N原子的价层电子排布式是　　　　　　。  (3)(2022·全国甲卷节选)基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为　　　　　　　　。  (4)(2022·全国乙卷节选)氟原子激发态的电子排布式有　　　　　(填字母,下同),其中能量较高的是　　　　　。  　　　　　　　　　　　　　　 a.1s22s22p43s1 b.1s22s22p43d2 c.1s22s12p5 d.1s22s22p33p2 考向2核外电子的能量、运动状态和空间运动状态 3.钠离子电池是一种二次电池,主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作。下列说法不正确的是(　　) A.钠原子核外有11种不同运动状态的电子 B.基态钠原子核外电子的空间运动状态有11种 C.原子具有的能量:1s22s22p63s1<1s22s22p53s2 D.基态钠原子的内层电子中,两种自旋状态的电子数之比为1∶1 4.(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]3s23违背了　　　　　　。  (3)基态Cu原子核外电子的空间运动状态有　　　　种。  课后提升训练 进阶1　迁移·模拟演练 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。  (4)镍元素基态原子的电子排布式为  　,  3d能级上的未成对电子数为　　　　　　。  2.(2024·重庆主城区七校联考)某种具有高效率电子传输性能的有机发光材料的结构简式如图所示。下列关于该材料组成元素的说法错误的是(　　) A.基态碳原子核外电子的空间运动状态有4种 B.基态N原子核外有7种运动状态不同的电子 C.基态原子中未成对电子数:Al>C>N>O>H D.基态O原子的价层电子轨道表示式: 进阶2　对标·高考真题 3.(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 4.(1)(2024·广东卷)基态N原子价层电子的轨道表示式为　　　　　。  (2)(2023·广东卷)基态Fe2+的3d电子轨道表示式为　　　　　。  (3)(2022·广东卷)Se与S同族,基态硒原子价层电子排布式为　　　　　。  (4)(2021·广东卷)基态硫原子的价层电子排布式为　　　　　　　　 答案解析 考点一　原子结构　核素与同位素 必备知识·梳理 1.(1)核素　(2)①核外电子数　②质子数　中子数 2.(1)质子数　质子　中子X　质子数　中子数　(2)①中子数　质子数　几乎完全相同　差异较大　(3O　氢弹 研点1 [链高考](1)×　(2)×　(3)√　(4)√ 研点2 [链高考](1)√　(2)√　(3)√　(4)√ 关键能力·提升 典题1 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。 典题2 B　解析 氚原子内中子数为2,核外电子数为1,氚原子内中子数与核外电子数之差为1,A错误;氕原子、氘原子和氚原子的质子数均为1,中子数分别是0、1和2,氕、氘、氚三种原子互为同位素,B正确;H元素的相对原子质量=H元素中各同位素原子的相对原子质量×其所占的原子个数比之和,C错误;海水中的H2O与D2O都是化合物,不是同种元素组成的单质,不能互为同素异形体,D错误。 考点二　原子核外电子的排布 必备知识·梳理 1.(1)K　L　M　N　1s　2s　2p　3s　3p　3d　4s　4p　4d　4f　1　1　3　1　3　5　1　3　5　7　1　4　9　16　2　8　18　32　(2)球　哑铃　3 2.(2)吸收　释放 3.(1)①能量最低原理　②泡利原理　2　相反　③洪特规则　(2)能层　能级 研点1 [链高考](1)1∶2或2∶1　(2)9　(3)+或- 研点2 [链高考1](1)√　(2)√　(3)×　(4)√ [链高考2](1)　(2)　(3)3d64s2　(4)3d104s1　Cu+ 关键能力·提升 典题1 答案 (1) (2)2　+4　(3)ds　3d104s1 典题2 答案 (1)Cr　(2)2s22p3　(3) (4)a、d　d 典题3 B　解析 钠原子核外有11个电子,不同电子的运动状态不同,A正确;基态钠原子的核外电子排布式为1s22s22p63s1,电子占据了1s、2s、2p和3s轨道,故基态钠原子核外电子的空间运动状态有6种,B错误;1s22s22p63s1表示基态Na原子,1s22s22p53s2表示激发态Na原子,故能量:1s22s22p63s1<1s22s22p53s2,C正确;基态钠原子的内层电子排布式为1s22s22p6,每个轨道均有1对自旋状态相反的电子,故两种自旋状态的电子数之比为1∶1,D正确。 典题4 答案 (1)3d24s2　12　22　(2)4　洪特规则　(3)15 课后提升训练 1.答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3 (2)　(3)3d104s24p2　2 (4)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2　2 2.C　解析 基态碳原子核外电子占据1s、2s轨道和2个2p轨道,故基态碳原子核外电子的空间运动状态有4种,A正确;基态N原子核外有7个电子,其运动状态均不相同,故核外有7种运动状态不同的电子,B正确;基态原子中未成对电子数:N>C=O>Al=H,C错误。 3.D　解析 18F是质子数为9、电子数为9、中子数为9的一种核素,19F是质子数为9、电子数为9、中子数为10的另一种核素,18F和19F互为同位素,D项正确。 4.答案 (1) (2) (3)4s24p4　(4)3s23p4 学科网（北京）股份有限公司 $$