第13讲　原子结构　核外电子排布 学案-2027届噶三化学一轮复习

该高中化学高考复习学案聚焦原子结构与核素、核外电子排布两大核心考点，以微粒关系、电子排布原理及应用为主线构建知识网络，通过课前预习的判断正误题、电子排布式书写任务等问题导向设计，引导学生自主梳理同位素判断、电子运动状态等基础概念，形成层次分明的知识体系。 亮点在于诊断性自测与科学思维培养结合，如开篇10道判断正误题精准定位学生对同位素性质、电子排布规则的认知盲区，能力突破模块的“四同比较”“核外电子排布错误分析”等学后总结表格，帮助学生掌握证据推理方法。高考联接环节融入近3年真题演练，助力学生自主诊断提升，教师可依据学情数据实施分层指导，有效培养学生自主复习能力与科学探究素养。

单元三　　物质结构与性质　元素周期律 第13讲　原子结构　核外电子排布 学习 目标 1.掌握原子构成与微粒关系:理解核素、同位素概念并能判断,掌握原子结构中微粒数目的定量关系 2.理解电子排布原理:了解原子核外电子的运动状态、能级分布,掌握核外电子排布原理与规律 3.熟练书写:能正确书写 1~36 号元素基态原子核外电子排布式、价层电子排布及轨道表示式 4.知晓电子跃迁与光谱:了解电子跃迁原理及其与原子光谱的关系 知识 网络 【课前预习】 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)同种元素原子的原子核中质子数一定相同,中子数也相同。 (　　) (2)质子数相同的微粒一定属于同一种元素。(　　) (3)同位素都是天然存在的,不能被人工制造。(　　) (4)同位素的不同核素性质完全相同。 (　　) (5)等物质的量的水与重水含有的中子数相等。(　　) (6)F原子中电子的空间运动状态数为5,电子的运动状态数为9。 (　　) (7)基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6。 (　　) (8)(链接人教选择性必修2 P16)基态B原子核外电子轨道表示式为 ↑↑ ↓↓ ↑ 。 (　　) (9)(链接人教选择性必修2 P16) ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 为N原子核外电子轨道表示式。 (　　) (10) ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 表示的原子处于能量最低状态。 (　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√ (7)×　(8)×　(9)×　(10)× 2.重水(D2O)是重要的核工业原料,下列说法不正确的是 (　　) A.氘(D)的原子核外有1个电子 B.1H与D互为同位素 C.H2O与D2O互为同素异形体 D.1 mol D2O中含有10 mol中子 答案　C 解析　氘(D)原子内有1个质子,原子的核外电子数等于质子数,故氘的原子核外有1个电子,A项正确;具有相同质子数,不同中子数的原子或同一元素的不同核素互为同位素,1H与D具有相同质子数、不同中子数,二者互为同位素,B项正确;同素异形体是由同种元素组成的不同单质的互称,H2O与D2O均为水,属于化合物,不互为同素异形体,C项错误;1个D2O分子中含有10个中子,1 mol D2O中含有10 mol中子,D项正确。 3.写出下列常见基态原子或离子的简化电子排布式 微粒 简化电子排布式 微粒 简化电子排布式 Fe Cr Fe2+ Cr3+ Fe3+ Ni Cu Ni2+ Cu+ Mn Cu2+ Mn2+ 续表 微粒 简化电子排布式 微粒 简化电子排布式 Zn Zn2+ Sc Sc2+ Ti V 答案　[Ar]3d64s2　[Ar]3d6　[Ar]3d5　[Ar]3d104s1　[Ar]3d10　[Ar]3d9　[Ar]3d104s2　[Ar]3d14s2　[Ar]3d24s2　[Ar]3d54s1　[Ar]3d3　[Ar]3d84s2　[Ar]3d8　[Ar]3d54s2　[Ar]3d5　[Ar]3d10　[Ar]3d1　[Ar]3d34s2 考点1　原子结构与核素 (3年62卷42考) 【知识梳理】 知识点1　原子的构成 1.构成原子的微粒及作用 2.微粒符号周围数字的含义 3.微粒之间的数量关系 (1)阳离子的核外电子数=⑨　　　　-所带电荷数。如Mg2+的核外电子数是⑩　　　　。  (2)阴离子的核外电子数=　　　　+所带电荷数。如S2-的核外电子数是　　　　。  知识点2　元素、核素、同位素 1.元素、核素、同位素的关系 2.同位素 (1)天然存在的同一元素的各核素所占原子百分数一般不变。 (2)常见的重要核素及其应用 核素 U H H O 用途 核燃料 用于考 古断代 制　　　  示踪原子 答案　①原子　②元素　③化学　④质量　⑤质子 ⑥电荷　⑦中子　⑧质子　⑨质子数　⑩10　质子数　18　质子数　质子　中子　质子　中子　C　氢弹 【易错归纳】 ①同位素的物理性质不同,但化学性质几乎相同。 ②不同核素之间的转化不属于化学反应。 ③原子的相对原子质量≠原子的质量数。 ④只有具体的原子才有质量数,元素没有质量数。 【能力突破】 能力1　微粒中“粒子数”的确定 1.(走进教材:链接人教必修第一册P96)下列有关放射性核素氚H)的表述不正确的是 (　　) AH原子核外电子数为1 BH原子核内中子数为3 C与H2化学性质基本相同 DO具有放射性 答案　B 解析　放射性核素H的质量数是3,质子数是1,质子数=核外电子数=1,A项正确;放射性核素H的质量数是3,质子数是1,所以中子数为3-1=2,B项错误与H2的相对分子质量不同,二者的沸点不同,但二者同属于氢气,化学性质基本相同,C项正确H是放射性核素,所以H2O也具有放射性,D项正确。 2.(走向高考:2025·江苏卷)科学家通过核反应nLiHHe发现氚H)。下列说法正确的是 (　　) An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 答案　C 解析n的质量数为1,质子数为0,中子数为1,因此其表示一个中子,A项错误Li的基态原子核外电子排布式为1s22s1,B项错误;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。 【学后总结】 核反应方程分析思路 (1)质量数守恒:各微粒左上角数字之和在核反应前后相等。 (2)质子数守恒:各微粒左下角数字之和在核反应前后相等。 如碳14的β衰变CNe 质量数守恒表达式:14=14+0; 质子数守恒表达式:6=7-1。 能力2　“四同”的辨析 3.(走进教材:改编自人教必修第一册P106 T1)在LiLi、NaMgCN、C60、石墨中: (1)　　　　和　　　　互为同位素。  (2)　　　　和　　　　互为同素异形体。  (3)　　　　和　　　　的质量数相等。  (4)　　　　和　　　　的中子数相等,但质子数不等,所以不是同一种元素。  答案　(1LiLi　(2)C60　石墨　(3CN　(4NaMg 4.(走向高考:2022·浙江6月选考)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 答案　A 【学后总结】 “四同”的比较 同位素 同素异 形体 同系物 同分异 构体 研究 对象 核素 单质 化合物 化合物 “同” 质子数 相同 元素 相同 官能团种类和个数均相同 分子式 相同 “异” 中子数 不同 性质 不同 分子式不同,分子组成上相差1个或若干个CH2原子团 结构 不同 考点2　核外电子排布 (3年62卷83考) 【知识梳理】 知识点1　能层与能级 1.能层:原子核外电子是分层排布的,根据电子的①　　　　不同,可将核外电子分为不同的能层。   2.能级:在多电子原子中,同一能层里电子的②　　　　也可能不同,又将其分为不同的能级。  能层 一 二 三 四 符号 K L M N 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 最多容 纳的电 子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 8 18 32 【知识应用】 1.预测第五能层上原子轨道总数是多少?最多能容纳的电子数是多少? 答案　25　50 知识点2　基态与激发态　原子光谱 1.原子状态 (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③　　　　时会吸收或释放不同的光,可以利用光谱仪摄取各种元素原子的④　　　　光谱或⑤　　　　光谱,总称原子光谱。在现代化学中,常利用⑥　　　上的特征谱线来鉴定元素,称为光谱分析。  【知识应用】 2.(链接人教选择性必修2 P7)许多可见光都与原子核外电子跃迁释放能量有关。下列应用与原子核外电子跃迁释放能量没有关系的是 (　　) A.放射性同位素射线育种 B.夜空中的激光 C.节日燃放的焰火 D.美轮美奂的LED灯光 答案　A 知识点3　电子云与原子轨道 1.电子云:处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的⑦　　　　的形象化描述。  2.原子轨道——电子云轮廓图 能级符号 ns np nd nf 轨道形状 ⑧　　　  ⑨　　　  — — 轨道数目 1 3 5 7 轨道能量 a.相同能层上的原子轨道:ns<np<nd<nf; b.形状相同的原子轨道:1s<2s<3s<4s; c.同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道:px=py=pz 【易错点归纳】 量子力学上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,因而空间运动状态数等于原子轨道数;而在同一原子轨道里最多可以有2个自旋相反的电子,自旋方向不同,运动状态也就不同,即运动状态数等于电子数。 知识点4　基态原子的核外电子排布 1.排布规律 (1)每个能层最多能容纳⑩　　　　个电子(n代表能层序数)。  (2)最外层电子不超过　　　　个。  (3)次外层电子不超过18个,倒数第三层电子不超过32个。 2.遵循原则 能量最 低原理 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 泡利(不 相容) 原理 在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子,且它们的自旋　　　　,如2s2的轨道表示式为,不能表示为  洪特 规则 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,如2p3的轨道表示式为　　　　　,不能表示为或  【易错点归纳】 当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Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1。 3.填充顺序——构造原理 以光谱学事实为基础,从氢开始,随核电荷数递增,新增电子填入能级的顺序称为构造原理。 基态原子核外电子排布表示方法(以硫原子为例) 电子排布式 简化电子排布式 价层电子排布式 价层电子轨道表示式(电子排布图) 答案　①能量　②能量　③跃迁　④吸收　⑤发射 ⑥原子光谱　⑦概率密度分布　⑧球形　⑨哑铃形 ⑩2n2　8　相反　 ↑ ↑ ↑ 　1s22s22p63s23p4 [Ne]3s23p4　3s23p4　 ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 【能力突破】 能力1　核外电子排布 1.(走进教材:链接鲁科选择性必修2 P19 T1)写出下列原子的电子排布式或轨道表示式。 (1)基态B、S、Fe 的电子排布式:　　　　　　、　　　　　　　　、　　　　。  (2)基态Cr、Ni的价层电子轨道表示式:　　　　　　　　　、　　　　。  答案　(1)1s22s22p1　1s22s22p63s23p4{或[Ne]3s23p4}　1s22s22p63s23p63d64s2{或[Ar]3d64s2} (2) ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 　 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ 2.(走向高考)回答下列问题: (1)(2025·安徽卷,节选)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　　　　　　　　　　。  (2)(2025·湖北卷,节选)基态氟离子的电子排布式为　　　　　　　　　。  (3)(2025·云南卷,节选)基态Cu原子的价层电子排布式为　　　　　　　　　。  (4)(2024·北京卷·节选)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: 。 (5)(2022·全国乙卷,节选)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 (6)(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　　　　。   答案　(1)5s2　(3)1s22s22p6　(3)3d104s1 (4) 　(5)ad　d　(6)1∶2或2∶1 【学后总结】 核外电子排布常见错误和书写技巧 常见 错误 违反能量最低原理,如 违反泡利原理,如或 违反洪特规则,如 不按能层排序书写,如1s22s22p63s23p64s23d6 书写 技巧 同能级空轨道不能省略,如不能写成 出现d(或f)轨道时,电子按能级ns、(n-1)d顺序填充,但书写排布式仍按能层顺序,如Fe:1s22s22p63s23p63d64s2 能力2　根据核外电子排布规律推断元素 3.(改编自人教选择性必修2 P17 T10)a、b、c、d、e、f均为前36号元素。请回答下列问题: (1)a元素基态原子的最外层有2个未成对电子,次外层有2个电子,其在元素周期表中的位置是　　　　。  (2)b元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1,其核外电子有　　　　种运动状态。  (3)c元素基态正三价离子的3d轨道为半充满结构,该元素为　　　,其基态原子的价层电子排布式为　　　。  (4)d元素基态原子的M层全充满;N层没有成对电子,只有1个未成对电子。其基态原子的价层电子排布图为　　　　。  (5)主族元素e、f的基态原子都只有1个未成对电子,它们相互作用形成的离子的电子层结构相同,并且最高能级的电子对数等于其最高能层的能层序数。e、f形成的化合物为　　　　(填化学式)。  答案　(1)第二周期第ⅣA族或第二周期第ⅥA族　(2)7 (3)Fe　3d64s2　(4) ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 　(5)KCl 解析　(1)a元素基态原子的最外层有2个未成对电子,次外层有2个电子,电子排布式可以是1s22s22p2,也可以是1s22s22p4,则a为碳或氧元素,在元素周期表中的位置为第二周期第ⅣA族或第二周期第ⅥA族。(2)n=2,电子排布式为1s22s22p3,共有7个电子,其核外电子有7种运动状态。(3)c元素基态正三价离子的3d轨道半充满,即3d5,则基态原子的价层电子排布式为3d64s2,该元素为Fe。(4)d元素基态原子的M层全充满,M层电子排布为3s23p63d10,N层没有成对电子,只有1个未成对电子,N层电子排布式为4s1,所以d元素的价层电子排布式为3d104s1,价层电子排布图为 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 。(5)因为主族元素e、f的基态原子都只有1个未成对电子,所以e、f为第ⅠA族、第ⅢA族或第ⅦA族元素;又因为它们相互作用形成的离子的电子层结构相同,并且主族元素形成的离子的最高能级为np能级,电子对数为3,等于其最高能层的能层序数,则能层序数为3,满足条件的元素为钾元素和氯元素,所以e和f形成的化合物为KCl。 【高考联接】 3.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)(2025·四川卷)基态Fe3+价层电子的轨道表示式:。 (　　) (2)(2025·甘肃卷)基态Si原子的价层电子排布图:。 (　　) (3)(2025·甘肃卷O的同位素O可作为有机反应示踪原子。 (　　) (4)(2025·北京卷)基态30Zn原子的价层电子排布:3d104s2。 (　　) (5)(2025·河南卷)基态S原子的价层电子轨道表示式: (　　) (6)(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。 (　　) (7)(2024·甘肃卷CC和C互为同位素。 (　　) (8)(2024·湖北卷)O2和O8互为同素异形体。 (　　) (9)(2023·湖北卷)基态24Cr原子的价层电子轨道表示式为。 (　　) (10)(2023·海南卷)NaCl焰色试验为黄色,与Cl电子跃迁有关。 (　　) (11)(2023·海南卷)Cu基态原子核外电子排布符合构造原理。 (　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)√　(5)×　(6)√ (7)√　(8)√　(9)×　(10)×　(11)× 4.(2025·山东卷)第70号元素镱(Yb)的基态原子价层电子排布为4f146s2。下列说法正确的是 (　　) AYb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 答案　D 解析　中子数=174-70=104,与质子数的差为104-70=34,而非104,A项错误;同位素之间质子数相同,但中子数不同,二者属于不同核素,B项错误;根据构造原理可知,Yb的简化电子排布式为[Xe]4f146s2,3d和4d轨道上有电子,共有20个d电子,C项错误;根据Yb的价层电子排布可知,Yb有6s轨道,说明有6个电子层,位于第六周期,D项正确。 5.回答下列问题。 (1)(2025·河北卷)基态铬原子的价层电子排布式:　　　　　　　　　　。  (2)(2024·广东卷)基态N原子价层电子的轨道表示式为　　　　。  (3)(2023·广东卷)基态Fe2+的3d电子轨道表示式为　　　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)3d54s1　(2) ↑↓ ↑ ↑ ↑ 　(3) ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ 1 学科网（北京）股份有限公司 $