第5部分 第2讲 原子结构与性质-【名师带你过关】2026-2027学年高考化学一轮复习

第二讲　原子结构与性质 知识点清单 考点一　原子结构、核素、同位素 (1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√ 考点二　核外电子运动状态与排布原理 (1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√ 考点三　电离能、电负性 (1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× 模拟训练 1.B　【解析】 Li的基态原子电子排布式为1s22s1,Li位于周期表s区,A错误;Fe的价电子排布式为3d64s2,4s能级上电子的能量高于3d,Fe失去4s能级上的两个电子后得到Fe2+,故基态Fe2+的价电子排布式为3d6,B正确;P的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p3,含有3个未成对电子,C错误;O的基态原子核外电子排布式为1s22s22p4,占据的最高能级为2p,电子云轮廓图是哑铃形,D错误。 2.B　【解析】 AU和的质子数均为92、但中子数不等,是U元素的不同核素,故A错误;B.O2和O3是氧元素形成的不同的单质,互为同素异形体,故B正确;C.氢键只能影响物质的物理性质,H2O的稳定性强于H2S,是因为O-H键的键能高于S-H键的键能,故C错误;D.硫原子核外电子轨道表示式为,故D错误;故答案为B。 3.A　【解析】 结合物质结构和各元素形成的化学键,X为C、Y为N、Z为O、W为H,据此解答。 A.根据分析,X为C,Y为N,Z为O,W为H,氨气为三角锥形,二氧化碳为直线形,键角:NH3<CO2,A项错误;B.非金属性越强,电负性越大,电负性:H<C<N<O,B项正确;C.根据层多径大,核大径小原则,原子半径:C>N>O>H,C项正确;D.H价电子数为1,C、N、O分别为4、5、6,故价电子数:H<C<N<O,D项正确;故选A。 4.D　【解析】 根据分析,X为H,Q为C,Z为N,Y为O,W为NaA.H2O和H2O2的正负电荷的重心不重合,均为极性分子,A正确;B.同一周期从左到右元素的第一电离能呈增大趋势,ⅡA和ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素,因此第一电离能:N>O>C,即Z>Y>Q,B正确;C.同一周期从左到右原子半径逐渐减小,因此原子半径:C>N>O,即Q>Z>Y,C正确;D.W与Y形成的化合物可能为Na2O或Na2O2,Na2O只含离子键,但Na2O2中既含离子键又含共价键,D错误;故答案为D。 5.A　【解析】 A.激发态Mg原子不稳定,容易失去电子,且基态Mg原子失去一个电子是镁的第二电离能,第二电离能大于第一电离能,故电离所需能量[Ne]3s1大于[Ne]3s13p1,A正确;B.基态氟原子未成对电子数有1个,成对电子数大于1,故B错误;C.在H2O与H3O+中,中心原子都采用sp3杂化。H2O分子中有两对孤电子对,而H3O+中只有一对孤电子对。由于孤电子对之间的排斥力随着孤电子对数量的减少而减小,因此H3O+中的H—O—H键角会比H2O中的H—O—H键角大,C错误;D.白磷分子的构型是正四面体,四个磷原子位于正四面体的四个顶点上,这种结构是对称的,分子是非极性分子,HCN是极性分子,D错误;故选A。 6.C　【解析】 A.NH4Cl为离子化合物,电子式为 H∶∶H+[∶∶]-,A错误;B.同一周期随着原子序数变大,第一电离能变大,N的2p轨道为半充满稳定状态,第一电离能大于同周期相邻元素,故C、N、O的第一电离能大小:N>O>C,B错误;C.氰酸铵(NH4OCN)和尿素[CO(NH2)2]的分子式相同,结构不同,互为同分异构体,C正确;D.电子排布式为1s22s12p4的激发态N原子的能量低于电子排布式为1S22S'2P33S'的激发态N原子的能量,D错误;故选C。 7.【答案】(1)B　(2)B　D　(3)22　球形　　3d54s1(或3d104s1) (4)Z　N原子价电子排布式为2s22p3,N与O相比,2p轨道处于半充满的稳定结构,故失去第一个电子较难,I1较大　(5)Fe3+的3d5半满状态更稳定 【解析】 (1)钠在火焰上灼烧时,原子中电子吸收了能量,从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道,但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的,很快又跃迁到能量较低的轨道,这时就将多余的能量以黄光的形式放出,故属于发射光谱。(2)基态原子的电子得到能量后,电子会发生跃迁,电子从低轨道跃迁到高能级的轨道会吸收能量,本题中跃迁电子最多,即能量最高的是B;基态原子电子排布遵循能量最低原理,具有的能量最低,能量最低的是D。 (3)Ti元素原子核外有22个电子,所以原子中运动状态不同的电子共有22种;钛原子的电子排布式:1s22s22p63s23p63d24s2;最高能级为4s能级,电子云轮廓形状为球形;其价层电子排布为3d24s2,即价层电子排布图:;钛元素的最外层电子数为2,与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中,最外层电子数与钛不同,即最外层电子数为1,符合条件的元素为Cr和Cu,Cr原子的价电子排布式为3d54s1、Cu原子的价电子排布式为3d104s1。 (4)N、O、Mg三种元素中,金属元素第一电离能I1小于非金属元素,所以第一电离能I1最小的X为Mg元素,N原子价电子排布式为2s22p3,O原子价电子排布式为2s22p4,N与O相比,N原子2p轨道处于半充满的稳定结构,故失去第一个电子较难,I1较大,则I1较大的Y为N元素,故答案为Z;N原子2p轨道处于半充满的稳定结构,故失去第一个电子较难,I1较大。(5)Fe2+价电子排布式为3d6,失去1个电子形成更稳定的3d5半充满状态的Fe3+,导致Fe2+易被氧化成Fe3+。 8.【答案】 (1)c　d　(2)S>P>Si　P>S>Si (3)sp2　化合物A与水分子间存在氢键　BCD 【解析】 (1)发射光谱是电子从高能量的能级跃迁到低能量的能级,以光的形式释放能量,a.是基态N原子电子排布式,能量最低,有3个未成对电子;b.是基态N3+的电子排布式,能量最低,无未成对电子;c.2s上的1个电子跃迁到2p上,该电子排布式是激发态的N原子,跃迁到基态,可捕捉到发射光谱,有3个未成对电子;d.2s上失去1个电子,有4个未成对电子;综上所述,用光谱仪可捕捉到发射光谱的是c;未成对电子最多的是d;答案为c;d; (2)同周期从左向右电负性逐渐增大,即电负性强弱顺序是S>P>Si;根据第一电离能规律:同周期元素从左到右第一电离能有增大的趋势,但ⅤA族中p轨道处于半充满状态,第一电离能大于ⅥA族,第一电离能由大到小顺序是P>S>Si,故答案为S>P>Si;P>S>Si; (3)从化合物A结构示意图知,分子内N形成碳氮双键(吡啶中六元环为平面结构),N的杂化类型为sp2,化合物A中含有N原子和羟基,能与水分子形成分子间氢键,增加A在水中的溶解度;根据结构简式,含Zn有机物B含有单键、双键、N→Zn、O→Zn配位键,含有配位键、π、σ键,选项BCD符合题意;答案为sp2;化合物A与水分子间存在氢键;BCD。 真题突破 1.C　【解析】 n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1s22sl,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.【答案】(1)3d24s2　(2)1s22s22p63s23p6 　(3)2 1s22s22p63s23p1 3.C　【解析】 A.制作日晷圆盘的石材主要为大理石,属于无机非金属材料,A正确;B.由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的混合物称为合金,机械表中由钼钴镍铬等元素组成的发条,其材质属于合金,B正确;C.基于石英晶体振荡特性计时的石英表,其中石英的成分为SiO2,C错误;D.目前“北京时间”授时以铯原子钟为基准Cs的质量数为135,质子数为55,D正确;故选C。 4.D　【解析】 A.18F与19F质子数相同、中子数不同,因此两者是不同种核素,A错误;B.同素异形体指的是同种元素的不同单质;18F与19F是两种不同的原子,不是单质,因此两者不是同素异形体,B错误;C.同位素之间质子数和电子数均相同,19F比18F多一个中子,C错误;D.19F的中子数是10,18F只有9个中子,19F比18F多一个中子,D正确。本题选D。 5.B　【解析】 A.原子光谱是不连续的线状谱线,说明原子的能级是不连续的,即原子能级是量子化的,故A正确;B.CO2中心C原子为sp杂化,键角为180°,CH2O中心C原子为sp2杂化,键角大约为120°,CH4中心C原子为sp3杂化,键角为109°28',三种物质中心C原子都没有孤电子对,三者键角大小与孤电子对无关,故B错误;C.离子晶体的配位数取决于阴、阳离子半径的相对大小,离子半径比越大,配位数越大,Cs+周围最多能排布8个Cl-,Na+周围最多能排布6个Cl-,说明Cs+比Na+半径大,故C正确;D.断开第一个键时,碳原子周围的共用电子对多,原子核对共用电子对的吸引力较弱,需要能量较小,断开C—H键越多,碳原子周围共用电子对越少,原子核对共用电子对的吸引力越大,需要的能量变大,所以各步中的C—H键所处化学环境不同,每步所需能量不同,故D正确;故选B。 6.B　【解析】 A.Ca2+和Cl-的核外电子数都是18,最外层电子排布图均为,故A正确;B.PH3中磷原子和每个氢原子共用一对电子,中心原子P原子价层电子对数为3+×(5-3×1)=4,孤电子对数为1,PH3的电子式为H∶∶H,故B错误;C.CH2CHCH2CH2CH3分子中存在1个碳碳双键,位于1号碳原子与2号碳原子之间,存在3个碳碳单键,无支链,且氢原子半径小于碳原子半径,其分子结构模型表示为,故C正确;DCC和C是质子数相同、中子数不同的碳原子,是碳元素的不同核素,互为同位素,故D正确;故选B。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二讲　原子结构与性质 考点一　原子结构、核素、同位素 　　1.原子结构 (1)构成微粒及作用 (2)微粒间的数量关系 ①阳离子的核外电子数=质子数-所带电荷数。 ②阴离子的核外电子数=质子数+所带电荷数。 (3)微粒符号周围数字代表的信息 2.元素、核素、同位素 (1)元素、核素、同位素的概念及相互关系 (2)同位素的特征 ①同一元素的不同核素,其质子数保持一致,但中子数各异,因此它们的化学性质几乎完全相同,而物理性质则存在显著差异。 ②同一元素的各种稳定核素在自然界中的原子百分数(丰度)保持恒定。 (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 考点二　核外电子运动状态与排布原理 　　1.核外电子运动状态 核外电子根据能量差异被划分为不同的能层,而在同一能层中的电子,进一步细分为不同的能级。量子力学将电子在原子核外特定空间中的运动状态定义为原子轨道。 (1)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 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)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。  (3)预测第五电子层上原子轨道总数是25,最多能容纳的电子数是50。 (4)基态原子能级或原子轨道的能量高低。 ①1s<2s<2p<3s<3p<3d; ②2s<2px=2py=2pz。 2.基态与激发态　原子光谱 (1)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,用光谱仪记录这些光,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.原子核外电子排布的规范书写 (1)排布原则 ①能量最低原理:在构建基态原子时,电子将优先占据能量最低的原子轨道,以使整个原子的能量降至最低。 ②泡利原理:在一个原子轨道内,最多只能容纳2个电子,且它们的自旋相反。例如,2s轨道上的电子排布为,不能表示为。 ③洪特规则:在基态原子中,电子填入简并轨道时,总是先单独占据各轨道,且自旋方向平行。例如,2p3的电子排布为,不能表示为或。 【注意】 当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时,体系的能量最低,如基态24Cr原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,而不是1s22s22p63s23p63d44s2。 (2)填充顺序——构造原理 (3)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 1s22s22p63s23p4 简化电子排布式 [Ne]3s23p4 价层电子排布式 3s23p4 价层电子轨道表示式 (电子排布图) 考点三　电离能、电负性 　　1.电离能 (1)第一电离能:气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量。符号:I1,单位:kJ·mol-1。 (2)变化规律 ①同周期元素:自左向右,其第一电离能呈现递增趋势。这是因为随着核电荷数的增加,原子半径逐渐缩小,导致原子失去电子的难度也随之加大。 其中第ⅡA族、第VA族元素的第一电离能出现反常。 ②同一主族元素:从上到下,元素第一电离能逐渐减小。同种原子逐级电离能越来越大(即I1<I2<I3…)。 元素 X Y Z 电离能/ (kJ· mol-1) I1 738 578 496 I2 1 415 1 817 4 562 I3 7 733 2 745 6 912 I4 10 540 11 575 9 543 I5 13 630 14 830 13 353 I6 17 995 18 376 16 610 I7 21 703 23 293 20 114 　　(3)电离能的应用 判断元素的金属性和非金属性强弱 一般来说,I1越大,元素的非金属性越强;I1越小,元素的金属性越强。 判断元素核外电子的分层排布情况 如Li:I1≪I2<I3表明Li原子核外的三个电子排布在两个能层(K、L)上,且最外层上只有一个电子 判断元素在化合物中的化合价 如K:I1≪I2<I3表明K原子易失去1个电子形成+1价阳离子 　　2.电负性 (1)电负性是衡量元素原子吸引键合电子能力的一种标度。元素的电负性越高,表明其原子吸引键合电子的能力越强。 (2)以最活泼的非金属元素氟的电负性4.0为相对基准,计算得出其他元素的电负性(稀有气体除外)。 (3)变化规律 ①金属元素的电负性通常小于1.8,非金属元素的电负性通常大于1.8,而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则接近1.8。 ②在元素周期表中,同一周期从左至右,元素的电负性逐渐增大;同一主族从上至下,元素的电负性逐渐减小。 (4)电负性的三大应用 其水溶液的酸性越强,还原性越弱 (　　) (4)元素的原子得电子越多,非金属性越强,失电子越多,金属性越强 (　　) (5)同周期元素,从左到右,原子半径逐渐减小,离子半径也逐渐减小 (　　) 1. (2025·重庆市期中)磷酸亚铁锂(LiFePO4)可做锂离子电池的正极材料。下列说法正确的是 (　　) A.Li位于周期表p区 B.基态Fe2+的价电子排布式为3d6 C.基态P原子的未成对电子数为5 D.基态O原子核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图是球形的 2.(2024·天津河北·一模)下列有关叙述正确的是 (　　) AU和U是同一种核素 B.O2和O3互为同素异形体 C.由于氢键的作用,H2O的稳定性强于H2S D.硫原子核外电子轨道表示式为 3.(2025·广东茂名高州质检)X、Y、Z与W形成的某种化合物是蛋白质代谢分解的终产物,结构如图所示,工业上常用YW3和XZ2在一定条件下合成。下列判断错误的是 (　　) A.键角:YW3>XZ2 B.电负性:W<X<Y<Z C.原子半径:X>Y>Z>W D.价电子数:W<X<Y<Z 4.(2025·广东佛山南海月考)一种工业洗涤剂中间体结构式如图所示,其中短周期元素X、Q、Z、Y、W原子序数依次增大,X和W同主族但不相邻,Q、Z、Y为相邻元素,Y和Q最外层电子数之和是Z原子L层电子数的二倍,下列说法错误的是 (　　) A.X2Y和X2Y2均为极性分子 B.第一电离能:Z>Y>Q C.原子半径:Q>Z>Y D.W与Y形成的化合物中只含离子键 5.(2024·湖北·三模)下列比较中前者大于后者的是 (　　) A.由镁原子核形成的微粒电离一个电子所需最低能量:[Ne]3s1与[Ne]3s13p1 B.基态氟原子:未成对电子数与成对电子数 C.H-O-H键角:H2O与H3O+ D.分子的极性:P4与HCN 6.(2024·湖北武汉·一模)十九世纪初,科学家用氰酸银(AgOCN)与NH4Cl在一定条件下反应制得尿素[CO(NH2)2],实现了无机物到有机物的合成。下列有关说法正确的是 (　　) A.NH4Cl的电子式为 B.第一电离能:C<N<O C.氰酸铵与尿素互为同分异构体 D.能量最低的激发态N原子的电子排布式:1s22s12p33s1 7.(2025·山东省聊城市开学考试)Ti、Na、Mg、C、N、O、Fe等元素的研究一直在进行中,其单质及化合物在诸多领域都有广泛的应用。回答下列问题: (1)钠在火焰上灼烧的黄光是一种　(填字母)。  A.吸收光谱　　　　B.发射光谱 (2)下列Mg原子的核外电子排布式中,能量最高的是　　　　,能量最低的是　　　　　　　(填序号)。  A.1s22s22p43s1333 B.1s22s22p33s2333 C.1s22s22p63s13 D.1s22s22p63s2 (3)Ti原子核外共有　　　　种运动状态不同的电子,最高能层电子的电子云轮廓形状为　　　　　　　,其价电子排布图为　　　　　　　。与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中,写出任意一种最外层电子数与钛不同的元素价电子排布式:　　　　　　　　　。  (4)N、O、Mg元素的前3级电离能如表所示: 元素 I1/(kJ· mol-1) I2/(kJ· mol-1) I3/(kJ· mol-1) X 737.7 14 50.7 7 732.7 Y 1 313.9 3 388.3 5 300.5 Z 1 402.3 2 856.0 4 578.1 X、Y、Z中为N元素的是　　　　　　　,判断理由是　　　　　　　。  (5)琥珀酸亚铁片是用于缺铁性贫血的预防和治疗的常见药物,临床建议服用维生素C促进“亚铁”的吸收,避免生成Fe3+,从结构角度来看,Fe2+易被氧化成Fe3+的原因是  　。  8.(2024·山东潍坊·模拟预测)N、P、As均为氮族元素,这些元素与人们的生活息息相关。回答下列问题: (1)下列状态的N原子或离子在跃迁时,用光谱仪可捕捉到发射光谱的是　　　　(填序号,下同),未成对电子最多的是　　　　。  a.ls22s22p3　　　　b.1s22s2 c.1s22s12p4 d.1s22s12p3 (2)Si、P与S是同周期中相邻的元素,Si、P、S的电负性由大到小的顺序是　　　　,第一电离能由大到小的顺序是　　　　。  (3)吡啶为含N有机物。这类物质是合成医药农药的重要原料。下列吡啶类化合物A与Zn(CH3CH2)2(即ZnEt2)反应生成有机化合物B,B具有优异的催化性能。 吡啶类化合物A中N原子的杂化类型是　　　　,化合物A易溶于水,原因是　  　　　　　　　　　　,含Zn有机物B的分子结构中含　　　　(填序号)。  A.离子键　　B.配位键　　C.π键 D.σ键　　　 E.氢键 1.(2025·江苏卷)科学家通过核反应nLi → H+ He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1s'2s2 CH与H互为同位素 DHe的原子结构示意图为 2.(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)(2025·重庆卷)真空焙烧时生成的主要产物为Al2Se3,其中Se的化合价为　　　　,Al元素基态原子的电子排布式为　　　　。  3.(2024·广东卷)嘀嗒嘀嗒,时间都去哪儿了!计时器的发展史铭刻着化学的贡献。下列说法不正确的是 (　　) A.制作日晷圆盘的石材,属于无机非金属材料 B.机械表中由钼钴镍铬等元素组成的发条,其材质属于合金 C.基于石英晶体振荡特性计时的石英表,其中石英的成分为SiC D.目前“北京时间”授时以铯原子钟为基准Cs的质子数为55 4.(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 5.(2024·河北卷)从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不符的是 (　　) 选项 实例 解释 A 原子光谱是不连续的线状谱线 原子的能级是量子化的 B CO2、CH2O、CCl4键角依次减小 孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力 C CsCl晶体中Cs+与8个Cl-配位,而NaCl晶体中Na+与6个Cl-配位 Cs+比Na+的半径大 D 逐个断开CH4中的C—H键,每步所需能量不同 各步中的C—H键所处化学环境不同 6.(2024·甘肃卷)下列化学用语表述错误的是 (　　) A.Ca2+和Cl-的最外层电子排布图均为 B.PH3和H2S的电子式分别为和H∶∶H和H∶∶H C.的分子结构模型为 DCC和C互为同位素 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $