主题4 第1讲 原子结构 核外电子排布(Word教参)-【新高考方案】2027年高考化学一轮总复习

该高中化学高考复习讲义聚焦原子结构与核外电子排布核心考点，涵盖原子构成、核素同位素、电子排布规律及1-36号元素表示等内容，按“微粒关系-核素辨析-电子运动状态-排布表示”逻辑分层梳理，通过逐点清梳理考点、归纳拓展提炼方法、真题讲评强化应用，助力学生构建系统知识网络。 讲义采用“基础落实+题点突破”双轨设计，创新设置电子运动状态辨析、价层电子排布对比等探究活动，培养科学思维与模型建构能力。精选高考真题（如2025江苏卷核素题）与分层练习，即时反馈学情，帮助学生高效掌握高频考点，为教师精准把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。

主题四|原子结构　元素周期律 第一讲　原子结构　核外电子排布 |内|容|与|目|标| 1.了解原子的构成粒子和核素、同位素的概念与判断。 2.了解核外电子排布规律和电子排布的表示方法(电子排布式和轨道表示式)。 3.了解电子的跃迁和原子光谱。 4.熟练掌握1~36号元素的基态核外电子排布的表示。 逐点清(一)　原子结构与核素 (一)原子结构 1.构成原子的微粒及作用 (1)有质子的微粒不一定有中子,如H;有质子的微粒不一定有电子,如H+。 (2)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素,如F与OH-。 2.微粒之间的数量关系 (1)质量关系:质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。 (2)电性关系 3.微粒符号周围数字的含义 核外电子数相同的微粒,其质子数不一定相同,如Na+和M。 (二)元素、核素、同位素 1.元素、核素、同位素的概念及相互关系 2.元素、核素、同位素的理解 (1)同位素的特征 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;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。 (2)同位素之间的转化,既不是物理变化也不是化学变化,是核反应。 3.氢元素的三种核素 H名称为氕,不含中子H用字母D表示,名称为氘或重氢H用字母T表示,名称为氚或超重氢。 4.几种重要核素的用途 核素 U C H H O 用途 核燃料 用于考古断代 制氢弹 示踪原子 核反应 　　核反应是指原子核与原子核,或原子核与各种粒子(如质子、中子、光子等)之间相互作用而导致原子核结构发生改变,产生新原子核的过程。 核反应主要分为两大类: (1)核裂变:重原子核(如铀⁃235)在吸收一个中子后,分裂成两个或多个质量较小的原子核,并释放出大量能量和中子的过程,常用于核电站和原子弹。 (2)核聚变:轻原子核(如氢的同位素氘和氚)在极高温度和压力下,聚合成一个较重的原子核(如氦),同时释放出远超核裂变的能量,太阳发光发热及氢弹爆炸均基于此原理。 |基|础|落|实|小|练| 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)所有原子核内一定有中子 (×) (2)质子数相同的微粒一定属于同一种元素 (×) (3)(2024·甘肃卷)CC和C互为同位素 (√) (4)(2025·山东卷)Yb的中子数与质子数之差为104 (×) 2.(苏教必修1 P52 T7改编)在自然界中许多元素有多种核素,如氧元素存在O、O、O三种核素,氢元素有HHH三种核素。 (1)OOHH四种核素最多可以组成　　　　种水分子。  (2)1 mol H2 O分子中含有　　　　 mol中子。  (3)科学研究发现H+在水中实际以水合氢离子(H3O+)的形式存在,在0.5 mol H3O+中含有　　　　个质子。  答案:(1)6　(2)12　(3)5.5NA 3.元素、原子、核素、同位素都是重要的化学基本概念,原子的构成是重要的化学基本理论。根据下列8种化学符号H2H2CLiNa、NLiMg,回答下列问题: (1)表示核素的符号共　　　　　种。   (2)互为同位素的是　　　　和　　　　。   (3)质量数相等,但不能互称为同位素的是　　　　和　　　　　。  答案:(1)6　(2LiLi　(3CN 题点、考法讲评 1.(2025·江苏卷)科学家通过核反应n+HHe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 解析:选Cn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错误Li的基态原子核外电子排布式为1s22s1,B错误;质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素H与H质子数相同、中子数不同,二者互为同位素,C正确He原子核外只有2个电子,原子结构示意图为,D错误。 2.某元素的一个原子形成的离子可表示为Xn-,下列说法正确的是 (　　) AXn-含有的中子数为a+b BXn-含有的电子数为a-n C.该X原子的质量数为a+b+n D.1个该X原子的质量约为 g 解析:选D　A项,中子数为b-a;B项,电子数为a+n;C项,质量数为b。 3.我国科学家成功合成出新核素Lr⁃251,熔合反应为TiTlLr+n。下列叙述正确的是 (　　) A.Lr⁃251和Lr⁃253的物理性质完全相同 B.上述熔合反应为氧化还原反应 C.上述熔合反应中a=203、b=103 D.Lr⁃251核内中子数和质子数之差为47 解析:选C　Lr⁃251和Lr⁃253互为同位素,物理性质因中子数不同而不同,A错误;该熔合反应为核反应,不属于化学反应,B错误;根据质子数守恒:22(Ti)+81(Tl)=b(Lr),解得b=103;质量数守恒:50(Ti)+a(Tl)=251(Lr)+2×1(n),解得a=203,C正确;Lr⁃251中子数=251-103=148,中子数与质子数之差为148-103=45,D错误。 4.某元素的一种同位素X原子的质量数为A,含N个中子,它与1H原子构成HmX分子,在a g HmX中所含原子的物质的量为　　　　　,所含中子的物质的量为　　　　　,所含质子数为　　　　,所含电子数为　　　　。  答案:(m+1)mol　 mol　(m+A-N)NA　(m+A-N)NA |归纳拓展|核反应中的两大守恒 如卢瑟福发现质子的核反应: NHeOH “质量数守恒”→14+4=17+1; “质子数守恒”→7+2=8+1。 逐点清(二)　核外电子排布 (一)核外电子运动状态 1.相关概念 (1)空间运动状态 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。 (2)自旋状态 电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向,简称自旋相反,常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子。 (3)电子的运动状态 核外电子的运动状态包括空间运动状态和自旋状态。 (4)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 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 1.两种运动状态 (1)电子的运动状态 核外有多少个电子就有多少种电子运动状态,如基态氮原子核外电子运动状态有7种。 (2)电子的空间运动状态 核外电子的空间运动状态=电子所占据的原子轨道数目,如基态氮原子核外电子空间运动状态有5种。 2.成对电子与未成对电子 1个原子轨道若有2个电子且自旋状态相反,这2个电子称为成对电子,即电子对;若有1个电子,这个电子称为未成对电子,即单电子。 3.原子轨道的形状和能量 (1)s电子云呈球形,能层序数越大,原子轨道的半径越大。 轨道 形状 能量 比较 形状相同的原子轨道能量的高低: 1s<2s<3s<4s…… (2)p电子云呈哑铃形,能层序数越大,原子轨道的半径越大。 轨道形状 能量比较 同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等,即npx=npy=npz (二)基态与激发态　原子光谱 1.基态与激发态 基态原子 处于最低能量状态的原子 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。利用原子光谱上的特征谱线可以鉴定元素,称为光谱分析。 (三)原子核外电子排布规律与表示方法 1.电子排布原则 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 泡利原理 在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子,它们的自旋相反 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 2.核外电子的填充顺序遵循构造原理 电子排布式书写顺序与电子排布顺序 电子进入能级的顺序是按照构造原理中能级的能量递增的顺序,而电子排布式的书写规则是按照能层的顺序,能层中的能级按s、p、d、f的顺序排布。 3.基态原子核外电子排布的表示方法(以S原子为例) 电子排布式 1s22s22p63s23p4 简化电子排布式 [Ne]3s23p4 价层电子排布 3s23p4 价层电子轨道表示式 (电子排布图) 思考:价层电子排布式与最外层电子排布式相同吗?试举例说明。 提示:价电子是原子在参与化学反应时能够用于成键的电子,是原子核外跟元素化合价有关的电子。在主族元素中,价电子数就是最外层电子数;副族元素原子的价电子,除最外层电子外,还可包括次外层电子。例如,Mn的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,价层电子排布式为3d54s2。 |基|础|落|实|小|练| 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)2p和3p轨道形状均为哑铃状,能量也相等 (×) (2)电子发生跃迁可形成吸收光谱或发射光谱 (√) (3)22Ti的电子排布式1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理 (×) (4)(2024·浙江6月)Ar的基态原子电子排布方式只有一种 (√) (5)(2024·河北卷)原子光谱是不连续的线状谱线可以说明原子的能级是量子化的 (√) (6)(2024·湖北卷)泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子 (√) (7)(2025·山东卷)镱(Yb)的基态原子价电子排布式为4f146s2,基态Yb原子核外共有10个d电子 (×) 2.如图是s能级和p能级的原子轨道示意图。 试回答下列问题: (1)s电子的原子轨道呈　　　　形,每个s能级有　　　　　个原子轨道;p电子的原子轨道呈　　　　　形,每个p能级有　　　　个原子轨道。  (2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1,原子中能量最高的是　　　　 能级电子,其电子云在空间有3个互相　　　　 (填“垂直”或“平行”)的伸展方向。元素X的名称是　　　　。  答案:(1)球　1　哑铃　3　(2)2p　垂直　氮 题点、考法讲评 一、核外电子排布规律的应用 1.按要求填空。 (1)基态Ti3+中未成对电子数有　　　个;与钛同族相邻的元素锆的基态原子价层电子排布式为　　　　。与钛同周期元素的基态原子中,未成对电子数与钛相同的元素有　　　种。  (2)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。  (3)基态Cu原子核外电子的空间运动状态有　　　　种。  解析:(1)Ti位于第四周期,钛基态原子未成对电子数是2,与钛同周期的所有元素的基态原子中,未成对电子数与钛相同的元素有Ni、Ge、Se。(2)基态Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,价层电子排布式为3d24s2;s轨道有一种空间运动状态,p轨道有三种空间运动状态,d轨道有五种空间运动状态,3d轨道只有两个电子,有两种空间运动状态,因此基态Ti原子的核外电子的空间运动状态有12种;核外有22个电子,就有22种运动状态。(3)基态Cu原子核外电子排布式为[Ar]3d104s1,基态Cu原子核外有几个轨道,其核外电子就有几种空间运动状态,则基态Cu原子核外电子的空间运动状态有1+1+3+1+3+5+1=15种。 答案:(1)1　4d25s2　3　(2)3d24s2　12　22　(3)15 2.按要求填空。 (1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子,次外层有2个电子,其元素符号为　　;其基态原子价层电子的轨道表示式为　　　　　　　　。  (2)E元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子且只有一个未成对电子,E的元素符号为　　　,其基态原子的核外电子排布式为　　　　　　　　。  (3)元素D的正三价离子的3d能级为半充满结构,D的元素符号为　　,其基态原子的核外电子排布式为　　　　　　　　　　　　　　　　。  解析:(1)A元素基态原子次外层有2个电子,说明A元素是第二周期元素,其最外层有3个未成对电子,故A元素是氮元素。(2)E元素基态原子的M层全充满,为3d10,N层没有成对电子且只有一个未成对电子,即E元素基态原子的价层电子排布式为3d104s1,故E元素为铜元素。(3)元素D的正三价离子的3d能级为半充满结构,该三价阳离子的价层电子排布式为3d5,故D元素为铁元素。 答案:(1)N　 (2)Cu　1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) (3)Fe　1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) 二、化学用语 3.(2025·四川卷)下列化学用语或图示正确的是 (　　) A.中子数为21的钾核素:K B.CaC2的电子式: C.基态Fe3+价层电子的轨道表示式: D.PCl3分子的球棍模型: 解析:选B　中子数为21的钾核素应为K,故A错误;CaC2为离子化合物,电子式为,故B正确;基态Fe3+价层电子排布式为3d5,轨道表示式为,故C错误;PCl3分子的价层电子对数为3+=4,球棍模型为三角锥形,故D错误。 4.(2025·甘肃卷)马家窑文化遗址出土了大量新石器时代陶制文物,陶制文物的主要成分为硅酸盐,下列有关表述错误的是 (　　) A.基态Si原子的价层电子排布图: BO的同位素O可作为有机反应示踪原子 C.SiCl4的电子式为︰︰ D.SiO2的球棍模型为 解析:选D　Si为14号元素,其基态原子的价层电子排布式为3s23p2,故其基态原子的价层电子排布图为,A项正确;16O和18O为氧元素的两种同位素,18O常用作有机反应的示踪原子,B项正确;SiCl4为分子晶体,Si与Cl形成一对共用电子对,故SiCl4的电子式为︰︰,C项正确;SiO2为共价晶体,其球棍模型应为立体网状结构,D项错误。 5.按要求填写下列空白: (1)(2025·重庆卷)Al元素基态原子的电子排布式为　　　　　　　　。  (2)(2025·湖南卷)基态Ni的价层电子排布式为　　　　。  (3)(2025·湖北卷)基态氟离子的电子排布式为　　　　。  (4)(2024·全国甲卷)第ⅣA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　　。  (5)(2024·山东卷)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)。  (6)(2024·新课标卷)Ni基态原子价电子的轨道表示式为　　　　　　。  (7)(2024·北京卷)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: 。 答案:(1)1s22s22p63s23p1　(2)3d84s2 (3)1s22s22p6　(4)2　+4　(5)Cr (6) (7) 55 / 62 $