第20讲　原子结构　元素周期表-2027年高考化学一轮复习课件

该高中化学高考复习课件聚焦“原子结构 元素周期表”核心模块，依据高考评价体系梳理了原子结构表示、核素同位素、核外电子排布、周期表结构与分区等关键考点，通过近五年真题分析明确核外电子排布（占比35%）、周期表位置判断（占比30%）等高频考查维度，归纳结构示意图辨析、轨道表示式书写等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题训练+科学思维培养”，如以2025年浙江选考卷核素判断真题为例，运用科学思维中的证据推理分析同位素概念，结合化学观念中“物质结构决定性质”，指导学生掌握“质子数-中子数-质量数”计算技巧。特设“易错警示”（如电子排布违反泡利原理），帮助学生规避陷阱，教师可借此精准突破考点，助力学生高效冲刺。

第20讲　原子结构　元素周期表 考点一　原子结构　核外电子排布 四个高考关键点 关键点1原子结构及表示 1.(高考题组编)下列说法不正确的是　　　。[命题点❶] A.(2025·云南卷)Cl的原子结构示意图: B.(2025·北京卷)S的原子结构示意图: C.(2024·江苏卷)S2-的结构示意图为 D.(2022·浙江1月选考卷)氯离子的结构示意图: ABC 解析 氯原子核外有17个电子,Cl的原子结构示意图为 ,A项错误。S的原子结构示意图为 ,B项错误。S2-的结构示意图为 ,C项错误。 关键点2核素和同位素 2.(高考题组编)下列说法正确的是　　　　　。[命题点❷] A.(2025·浙江1月选考卷)质量数为14的碳原子C B.(2024·黑吉辽卷)中子数为1的氦核素He C.(2025·河北卷)中子数为12的氖核素Ne D.(2025·甘肃卷O的同位素O可作为有机反应示踪原子 E.(2025·安徽卷)用14C断代法测定竹简的年代 F.(2024·甘肃卷C和C互为同位素 ADEF 解析 中子数为1的氦核素表示为He,B项错误。中子数为12的氖核素的质量数为12+10=22,表示为Ne,C项错误。 3.(2024·上海卷)下列关于18F与19F说法正确的是(　　)[命题点❷] 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质子数相同、中子数不同,因此两者是不同种核素,A项错误。同素异形体指的是同种元素组成的不同单质,18F与19F是两种不同的原子,不是单质,B项错误。同位素之间质子数和电子数均相同,19F比18F多一个中子,C项错误,D项正确。 关键点3能层、能级和原子轨道 4.(高考题组编)下列说法正确的是　　　　。 [命题点❸❹] A.(2023·北京卷)2pz电子云图为 B.(2024·河北卷)原子的能级是量子化的,故原子光谱是不连续的线状谱线 AB 关键点4核外电子排布及表示 5.(高考题组编)下列说法正确的是　　　　　。[命题点❺] A.(2025·浙江6月选考卷)基态氧原子的轨道表示式: B.(2025·四川卷)基态Fe3+价层电子的轨道表示式: C.(2025·陕晋青宁卷)基态Be原子的价层电子排布式为2s22p2 D.(2025·浙江1月选考卷)基态S原子的电子排布式:2s22p4 E.(2025·河南卷)基态S原子的价层电子轨道表示式: A 解析 基态Fe3+价层电子排布式为3d5,轨道表示式为 , B项错误。基态Be原子的价层电子排布式为2s2,C项错误。基态S原子的价层电子排布式为3s23p4,D项错误。基态S原子的价层电子轨道表示式 为 ,E错误。 6.(高考题组编)下列说法正确的是　　　　　。 [命题点❹❺] A.(2025·甘肃卷)基态Si原子的价层电子排布图: B.(2025·北京卷)基态30Zn原子的价层电子排布式:3d104s2 C.(2024·山东卷)激发态H原子的轨道表示式: D.(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 E.(2024·甘肃卷)Ca2+和Cl-的最外层轨道表示式均为 ABDE 解析 激发态H原子不存在1p轨道,C项错误。 7.(2025·浙江1月选考卷)关于第ⅤA族元素原子结构的描述,下列说法正确的是　　　　　　　。 A.基态P原子3p轨道上的电子自旋方向相同 B.As3+的最外层电子数为18 C.P3+的半径小于P5+的半径 D.电子排布为[Ne]3s13p4的P原子处于激发态 [命题点❹❺] AD 解析 As3+的核外电子排布为[Ar]3d104s2,最外层电子数为2,B项错误。P3+的核外电子数比P5+多,电子之间排斥力大,离子半径大,C项错误。 8.(高考题组编)(1)(2025·重庆卷)焙烧产物为Al2Se3,其中Se的化合价为　　, 铝元素基态原子的电子排布式为　　　　　　 　。 [命题点❺] (2)(2025·山东卷)基态Fe原子与基态Fe3+未成对电子数之比为　　　　。  (3)(2025·安徽卷)锶位于元素周期表第五周期第ⅡA族,基态原子价层电子排布式为　　　　　　。  (4)(2025·北京卷)将Mg的基态原子最外层轨道表示式补充完整: 。 -2价 1s22s22p63s23p1(或[Ne]3s23p1)　 4∶5　 5s2　 回归基础·考教衔接 1.原子结构[❶] (1)原子结构 (2)微粒之间的数量关系 质量数=质子数+中子数 对于原子:质子数=原子序数=核电荷数=原子核外电子数 2.元素、核素与同位素[❷] (1)概念及相互关系 [注意]同位素之间的转化是核反应,不是化学变化。 (2)核素的表示 (3)重要核素及其应用 核素 U C H(D) H(T) O 用途 核燃料 用于考古断代 制氢弹 示踪原子 3.能层、能级和原子轨道[❸] (1)能层和能级 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)电子云和原子轨道 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。 空间运动状态种类=电子占据的原子轨道总数 ③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电子云轮廓图呈球形、p电子云轮廓图呈哑铃形。p电子云有3种伸展方向。 4.基态、激发态和原子光谱[❹] (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吸收或释放不同的光,用光谱仪记录下来便得到原子光谱。 (3)利用原子光谱上的特征谱线可以鉴定元素,称为光谱分析。 5.原子核外电子排布规律及表示[❺] (1)构造原理 (2)核外电子排布“三原则” 命题角度 1 原子结构、核素和同位素的判断 [例1](2025·江苏卷)科学家通过核反应LiHe发现氚H)。下列说法正确的是(　　) A.n表示一个质子 BLi的基态原子核外电子排布式为1s12s2 CH与H互为同位素 DHe的原子结构示意图为 C 解析n质量数为1,质子数为0,中子数为1,因此表示一个中子,A项错误。 Li的基态原子核外电子排布式为1s22s1,B项错误H与H质子数相同、中子数不同,二者互为同位素,C项正确He原子核外只有2个电子,其原子结构示意图为 ,D项错误。 [例2](2025·山东卷)第70号元素镱(Yb)的基态原子价层电子排布式为4f146s2。下列说法正确的是(　　) A.Yb的中子数与质子数之差为104 BYb与Yb是同一种核素 C.基态Yb原子核外共有10个d电子 D.Yb位于元素周期表中第六周期 D Yb的质子数为70,质量数为174,则中子数为174-70=104,故其中子数与质子数之差为104-70=34,A项错误Yb与Yb的质量数不同,是Yb元素的两种不同核素,二者互为同位素,B项错误。基态Yb原子核外的3d、4d轨道排满电子,共有20个d电子,C项错误。由基态Yb原子价层电子排布式4f146s2可知,6s能级排布2个电子,故有6个电子层,则Yb位于元素周期表中第六周期,D项正确。 命题角度 2 核外电子排布规律及应用 [例3](高考题组编)(1)(2025·广东卷)基态Ti原子的价层电子排布式为　　　　　　　　　。  (2)(2025·湖北卷)基态氟离子的电子排布式为　　　　　　　　　　　。  (3)(2024·全国新课标卷)Ni基态原子价层电子的轨道表示式 为　 　　　　　　　。  (4)(2024·全国甲卷)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　　　。  3d24s2 1s22s22p6 2　 +4价 能力要语 1.不同核素之间的转化是核反应,由于原子种类发生变化,故不是化学变化。 2.质子数相同的微粒不一定属于同一种元素,如F与OH-。 3.核外电子数相同的微粒,其质子数不一定相同,如Al3+与Na+、F-等,N与OH-等。 考点二　 元素周期表 两个高考关键点 关键点1元素周期表的结构 1.(高考题组编)下列说法正确的是　　　　。[命题点❶❷] A.(2023·重庆卷)Y(钇,原子序数比Fe大13)位于元素周期表的第ⅢB族 B.(2023·广东卷)“天舟六号”为我国空间站送去推进剂Xe气,Xe是第ⅠA族元素 C.(2022·海南卷)钠元素与钾元素的原子序数相差18 D.(2022·北京卷)Sr位于元素周期表中第六周期第ⅡA族 E.同一周期中,第ⅡA族与第ⅢA族元素原子的核电荷数都相差1 F.H与Na在元素周期表中处于同一主族 AF 解析 Xe是稀有气体,位于元素周期表的0族,B项错误。钠元素与钾元素的原子序数分别为11、19,二者相差8,C项错误。Sr位于元素周期表中第五周期第ⅡA族,D项错误。同一周期中,第二、三周期中第ⅡA族与第ⅢA族元素原子的核电荷数都相差1,其余周期则不是,E项错误。 2.(2024·江苏卷)我国探月工程取得重大进展。月壤中含有Ca、Fe等元素的磷酸盐,下列元素位于元素周期表第二周期的是(　　)[命题点❷] A.O　　　　 B.P C.Ca D.Fe A 解析 P处于第三周期,Ca、Fe均处于第四周期。 3.(高考题组编)(1)(2025·山东卷)在元素周期表中,Fe位于第　　　周期第 　　　族。  (2)(2024·安徽卷)Cu位于元素周期表第　　周期第　　族。  (3)(2024·山东卷)Mn在元素周期表中位于第　　周期第　　族。  (4)(2024·重庆卷)已知基态Ru的核外电子排布式为[Kr]4d75s1,则Ru在元素周期表中位于第　　　周期第　　　族。  (5)(2023·湖北卷)Co位于元素周期表第　　周期第　　族。  (6)(2022·山东卷)基态Ni原子的价层电子排布式为　　　　　　　　,在元素周期表中的位置为　　　　　　　　　　　　　。[命题点❷] 四 Ⅷ 四 ⅠB 四 ⅦB 五 Ⅷ 四 Ⅷ 3d84s2 第四周期第Ⅷ族 关键点2元素周期表的分区 4.(高考题组编)下列说法正确的是　　　　。[命题点❸] A.(2024·重庆卷)Mn和Cu均为d区元素 B.(2023·海南卷)“嫦娥石”(Ca8Y)Fe(PO4)7是我国科学家首次在月壤中发现的新型静态矿物,该矿物中的Fe位于元素周期表中的ds区 C.(2022·辽宁卷)Na位于元素周期表p区 D.S位于元素周期表p区 D 解析 Cu在周期表中处于ds区,A项错误。Fe位于元素周期表中的d区,B项错误。Na处于第ⅠA族,位于元素周期表s区,C项错误。S处于第ⅥA族,位于元素周期表p区,D项正确。 5.(1)(2025·河南卷)Ca位于元素周期表中　　　　　　　区。  (2)(2024·湖南卷)Cu属于　　　区元素,其基态原子的价层电子排布式为　　　　　　　。  (3)(2025·四川成都二模)锡(Sn)在元素周期表的分区中属于　　　区。  (4)(2025·河南周口四校联考)[Al(OH)4]-中Al属于　　　区元素。  (5)(2025·四川巴中二模)Fe元素属于元素周期表的　　　区。[命题点❸] s　 ds　 3d104s1　 p　 p　 d 回归基础·考教衔接 1.元素周期表的编排与结构[❶] 化学家门捷列夫编制了第一张元素周期表 (1)编排原则 (2)基本结构 2.原子结构与周期、族的关系[❷] (1)原子结构与周期的关系 周期 能层数(n) 每周期中各元素原子价层电子排布特点 二 2 2s1→2s22p6 三 3 3s1→3s23p6 四 4   五 5   六 6   (2)原子结构与族的关系 ①主族 价层电子总数=主族序数 主族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 排布 特点 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 ②0族:ns2np6(其中He为1s2)。 ③副族元素:(n-1)d1~10ns1~2(Pd、镧系和锕系元素除外)。 3.元素周期表的分区[❸] (1)按元素的种类分区 (2)按价层电子排布分区 命题角度 1 元素周期表的结构及应用 [例1](2026·浙江温州十校联考改编)四种短周期元素X、Y、Z和M在周期表中的位置如图所示,其中Z原子的K层与M层的电子数之和等于L层电子数。下列说法不正确的是(　　)   X     Y   Z M A.X与氧元素能组成多种氧化物 B.基态Z原子的价层电子轨道表示式为 C.Y的单质是应用广泛的半导体材料 D.Y和M可形成离子化合物YM4 D 解析 Z原子的K层与M层的电子数之和等于L层电子数,则Z为原子序数16的S元素;根据短周期元素X、Y、Z和M在周期表中的相对位置可知,则X为N元素,Y为Si元素,M为Cl元素。X为N元素,可与氧元素组成NO、NO2等多种氧化物,A项正确。Z是S,基态硫原子价层电子排布式为3s23p4,其价层 电子轨道表示式为 ,B项正确。Y为Si元素,单晶硅是应用 广泛的半导体材料,C项正确。Y和M可形成化合物SiCl4,属于共价化合物,D项错误。 命题角度 2 基于电子排布确定元素在周期表中位置 [例2](2025·上海卷)钨在周期表中的位置是(　　) A.第五周期第ⅡB族 B.第五周期第ⅣB族 C.第六周期第ⅡB族 D.第六周期第ⅥB族 D 解析 由图可知,钨的最高能级是6s,最高能层是第六层,则W处于第六周期;W的价层电子排布为5d46s2,推测处于周期表的第ⅥB族。 能力要语 1.同主族元素原子序数差的关系 (1)第ⅠA族元素,随电子层数的增加,原子序数依次相差2、8、8、18、18、32。 (2)第ⅡA族元素,随电子层数的增加,原子序数依次相差8、8、18、18、32。 (3)第ⅢA~ⅦA族元素,随电子层数的增加,原子序数依次相差8、18、18、32、32。 (4)0族元素,随电子层数的增加,原子序数依次相差8、8、18、18、32、32。 2.根据核外电子排布确定元素在周期表中位置 判断依据:电子层(能层)数=周期序数;价层电子排布与族序数关系如下。 价层电子排布 族序数 ns1~2 族序数=最外层电子数 ns2np1~5 族序数=最外层s+p电子总数 (n-1)d1~9ns1~2 族序数=(n-1)d+ns电子总数(若总数≥8,则为第Ⅷ族) (n-1)d10ns1~2 族序数=ns电子数 命题点 1 原子核外电子排布及应用 1.(跨学科融通)2025年,我国科学家利用重离子加速器成功合成新核素镤-210(210Pa),该核素是已知最缺中子的镤同位素。已知镤(Pa)的原子序数为91。下列说法正确的是(　　) A.镤-210的核素符号可表示为Pa,其质子数为119 B.镤-210与镤-231(231Pa)互为同位素,二者化学性质不同 C.基态Pa原子核外电子排布中,电子占据最高能级是6s D.镤-210的半衰期极短(微秒量级),说明其原子核不稳定,易发生α衰变 D 解析 镤-210的核素符号可表示为Pa,其质子数为91,A项错误。镤-210与镤-231(231Pa)互为同位素,其化学性质相似,物理性质不同,B项错误。镤(Pa)的原子序数为91,其基态原子的电子排布式为[Rn]5f26d17s2,其电子占据最高能级是7s,C项错误。 命题点 2 元素周期表的结构与应用 2.(原创+跨模块融通)近年来,机器学习技术被应用于探索元素间的新型关系。一项基于K-means聚类算法对元素多方面(如原子半径、电负性、电离能等)的分析发现,传统周期表中的某些d区元素(如Sc、Ti、V、Cr)与s区的碱土金属(如Mg、Ca)表现出意想不到的物理、化学性质相似性。已知钪(Sc)是21号元素。下列有关说法正确的是(　　) A.Sc位于周期表第四周期第ⅢB族,属于d区元素 B.短周期主族元素中,有两种元素与Sc位于同一分区 C.Sc的原子核外有4个电子层,最高能级是4p D.此类研究有助于发现新材料,但与传统周期表的分区矛盾 A 解析 钪(Sc)的原子序数为21,其基态原子的电子排布式为[Ar]3d14s2,在周期表中位于第四周期第ⅢB族,属于d区元素,A项正确。短周期元素分布在s区、p区,不可能与Sc位于同一分区,B项错误。Sc的原子核外有4个电子层,最高能级是4s,C项错误。该类研究并不否定传统周期表基于原子序数和电子排布的分区,D项错误。 $