第22讲原子结构 原子核外电子排布-【衡中学案】2027年高考化学一轮总复习学案

(6)×水晶、玛瑙的主要成分是二氧化硅 :【易错辨析】 (7)√二者均为新型无机非金属材料。 :(1)V (8)V(9)W (2)×同位素间的转化属于核反应，不是化学变化。 (10)√水泥的原料为黏土、石灰石，玻璃的原料为石灰石、石英砂、纯碱。(3)× 化学研究的最小微粒是原子，原子核裂变不属于化学变化。 考点突破·能力提升 :(4)×氕(H)有质子，但是无中子。 微考点1 (5)×质子数决定元素种类，质子数相同的原子一定属于同一种元素。 1.A陶瓷是良好的绝缘体，传统陶瓷是典型的绝缘材料，常用于高压变压(6)× 不一定是同一种原子，如互为同位素的各原子」 器的开关外包装和器件，A正确；陶瓷的主要成分为硅酸盐，而不是S0, (7)VH2180与D20相对分子质量均为20，所含中子数均为10，故2.0g 和Mg0,B错误；陶瓷烧制过程发生复杂的化学反应，有新物质生成，属 二者的混合物中所含中子数为N。 于化学变化，C错误；由于F®2+、，Fe3*和铁的氧化物均有颜色，故陶瓷中含(8)×核聚变，核裂变不属于化学变化 铁量越多，陶瓷的颜色越深，白瓷的白色是因为铁含量较低甚至几乎不(9)×同位素的不同核素化学性质几乎完全相同，物理性质差异较大。 含，D错误。 考点突破·能力提升 2.D现代信息社会用于传递信号的光纤的主要成分为二氧化硅，而不是微考点1 硅，D错误。 :1.A 1Ca的质量数为41，质子数为20，则中子数为41-20=21，A正 3.A简牍主要成分为纤维素，纤维素为有机高分子化合物，不是硅酸盐， 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4Ca 故A正确；陶彩绘女舞俑的主要成分为硅酸盐，故B错误；霁红釉瓷碗， 衰变一半所需的时间要大于4C衰变一半所需的时间，C错误；从Ca原 材料为陶瓷，陶器主要成分为硅酸盐，故C错误；梅瓶成分为陶瓷，陶瓷 子束流中直接俘获Ca原子的过程没有新物质产生，不属于化学变化，D 成分为硅酸盐，故D错误。 错误。 4.(1)2Al+2Na0H+6H202Na[Al(0H)4]+3H2↑Si02+4HF SiF4↑+2H,0 2.D1的质子数为53，A正确：1的电子数为53，B正确；影1的中子 数为131-53=78，C正确；I的质量数为131，D错误 (2)石灰石si0,+Na,C0,商腿Na,5i0,+C0,↑（或s0,+CaC0,商温 微考点2 CaSi03+C02↑）》 3.D两者的中子数不同，质量数不同，属于不同的核素，故A错误；He的 (3)Si02(4)D 质量数是3He的质量数是4，二者质量数不同，故B错误：He和He [解析](4)普通玻璃坩埚和石英玻璃坩埚中的二氧化硅能够与熔融 质子数相同，中子数不同，互为同位素，故C错误，D正确。 的氢氧化钠反应，故A、B不选；氧化铝能够与容融的氢氧化钠反应，故C 4.BT的中子数为26，”Ti的中子数为28，A错误；Ti和2Ti的质子数 不选；铁与熔融的氢氧化钠不反应，故D选。 相同而中子数不同，二者互为同位素，在元素周期表中的位置相同，B正 微考点2 确：T和9Ti的核外电子排布相同，化学性质几乎相同，C错误；8T 5.D石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，具有电阻率低、热导 和”T的中子数不同，为不同的核素，D错误。 率高、强度高等特性，在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等领域 5.DH、D、T是三种不同的核素，故A错误：02和03之间的转化有新物 应用较广。 6.C同素异形体是同种元素组成的单质，石墨烯和碳纳米管互为同素异 质生成，属于化学变化，故B错误；14C中有8个中子而4N中有7个中 形体，A正确；石墨烯中只存在碳碳键，属于非极性键，B正确；碳纳米管 子，中子数不同，故C错误；C0和石墨二者都是碳元素形成的不同单质， 是碳单质，为纯净物，不是胶体，C错误；石墨烯的电阻率低，热导率高 互为同素异形体，故D正确。 具有很高的强度，可用于制造超级电容、电池等，D正确。 微考点3 7.B晶体硅属于新型无机非金属材料，A不符合题意：橡胶属于有机高分 !6.DR0中共有x个电子，R原子的质量数为A,则R0的摩尔质量为 子材料，B符合题意；碳化硅是新型陶瓷，属于新型无机非金属材料，C不 (A+48)g/mol,1个R05的质子数等于x-n,则agR05中含有质子的 符合题意；光导纤维的主要成分是SO2,D不符合题意 8.(1)Si02+2Na0H-Na2Si03+H20 物质的量为A+48)g/mx(x-n)=A+48*(x-m）mml,故选D。 (2)①② 7.AR2+带2个单位正电荷，所以其氧化物的化学式为0，该氧化物的摩 (3)SiaNa 尔质量为(A+16)g·ml',Wg该氧化物的物质的量为4中16mo:核内 W (4)3SiCl4+2N2+6H2 高温si,N4+12HC [解析](2)反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应，反应②是硅单 中子数为N的R2+的质量数为A,所以质子数为A-V,1mol该氧化物中 质与C2发生氧化还原反应。(3)氮化硅的化学式可通过题目信息运用 含有(A-W+8)mol质子，所以Wg该氧化物中所含质子的物质的量为 元素守恒定律推得3Si(NH,),商温s1,N,+8NH,↑。(4)结合题给信息 W (A-N+8)mole 4+16 推知，SiCl4与V2、H2反应可得到Si,N4和HCl。 8.C某元素的一种同位素X的质量数为A,含V个中子，则其质子数为 第五章 物质结构与性质 A-N,该同位素与H构成HmX分子的摩尔质量为(A+m)g/mol,HmX分 第22讲原子结构原子核外电子排布 子的质子数为4-N+mag,X的物质的量为nm,其所含质子的物 考点一 质的量为A+m4-N+m)mol,故选C。 微考点4 必备知识·梳理夯实 9.CL的两种核素中质子数相等，中子数不同，物理性质不完全相同，A 1.(1)核素 项错误；该反应中没有元素化合价发生变化，不属于氧化还原反应，B项 (2)中子数质子数 错误；由质子数守恒可得24+81=b+2,解得b=103,由质量数守恒可得 (3)质子数（核电荷数）最外层电子数质子数和中子数质子数和 50+2+a=251+4,解得a=203,C项正确：Lr-251的中子数为251-103= 中子数 148.148-103=45,D项错误。 【微思考1】 10.B核反应为2X+。n→Y+He,结合元素Y在化合物中呈+1价，说 (1)HH(2)F-OH厂（其他合理也可） 明Y处于第IA族，而Y的质量数为7，可推知Y为Li,则X的质子数 (3)A3+Na(其他合理也可) Z=3+2=5,质量数A=7+4-1=10,X为B。X是B,质子数是5，质量数 2.(1)单质 A为10，原子核内中子数为10-5=5，原子核外电子数是5，则原子核内 (2)质子数质子中子质子数中子数氕D氘T氚C 中子数与核外电子数之差为0，故A错误；°Y和Y的质子数相同，都是 氢弹 3,而中子数不同，分别是3、4，二者是同一种元素的不同核素，互为同位 【微思考2】 素，故B正确：Y是山，L的核素种类由其质子数和中子数共同决定，故 (1)核素同位素(2)802、803(3)3024(4)75 C错误；X是B,属于非金属元素，Y是，属于金属元素，所以元素的金 3.C原子质量质子数中子数 属性X<Y,故D错误。 604 11.(1)4(2)同位素(3)26(4)1H2He> :微考点2 [解析](1)根据人工合成反应可知，a=16+3-13=6,b=8+2-8=2 ,;4.B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 则X的中子数为4。(2)根据计算可知X中a为6，b为2，Y中m=16+ 原子的核外电子排布式为1s22s2p°3s,电子占据了1s、2s、2p和3s轨 3-15=4,n=8+2-8=2,两者质子数相同，中子数不同，互为同位素 道，故基态钠原子核外电子的空间运动状态有6种，B错误；1s22s22p63s (3)上述人工合成反应中涉及0、He2种元素，0、l0、10、3He、He 表示基态Na原子，1s22s22p3s2表示激发态Na原子，故能量 He共6种核素。(4)a+7=8+1,则a=2,则X为H,Y为He,0元素 1s22s22p3s<1s22s22p3s2,C正确；基态钠原子的内层电子排布式为 的电负性大于N元素，电负性？0>N。 12222p,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 考点二 电子数之比为1：1，D正确。 5.(1)9(2)3d24s21222(3)15 必备知识·梳理夯实 [解析](1)基态F原子共有9个核外电子，则每个电子都有对应的轨 1.(1)电子层能量K、L、M、N、0、P、Q 道和自旋状态，所以核外电子的运动状态有9种。(2)基态钛原子核外 (2)能量s、p、d、fs、p、d、f 电子排布式为1s22s22p3s23p63d24s2,价层电子排布式为3d24s2;s轨道 (3)概率密度越大增大增大 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 (4)核外经常出现球形1哑铃31357n2 ns<np<nd< 动状态，3轨道只有两个电子，有两种空间运动状态，因此基态T原子 nf1s<2s<3s<4s…相等 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 2.(1)最低能量较高 状态。(3)基态Cu原子核外电子排布式为[Ar]3d4s,基态Cu原子核 (2)电子发生跃迁吸收释放吸收光谱发射光谱特征谱线 外有几个轨道，其核外电子就有几种空间运动状态，则基态C山原子核外 3.(1)最低2相反相同 电子的空间运动状态有1+1+3+1+3+5+1=15种。 (2)核电荷数能级能层能级能量最低原理电子 6.(1)N(2)C1K 1s22s22p63s23p63d104s[Ar]3d104s变动[Ar]3d64s23d64s2 (3)Fe1s22s22p63s23p3d4s2(或[Ar]3d4s2) (3)原子轨道电子对单电子平行 【微思考】 (4)Cu1s22s22p3s23p3d4s'(或[Ar]3d04s) (1)能量最低原理 [解析](1)A元素原子核外共有7个电子，则其核内有7个质子，因此 (2)泡利原理。洪特规则 A元素为N。(2)B、C分别为17、19号元素，即分别为C1、K。(3)D+的 (3)1s22s22p3s23p3d4s强fe+的价层电子排布式为3d5,处于 电子排布式为1s22s22p3s23p3d5,可知D为26号元素，即Fe,其基态原 “半充满状态”，故Fe3+比Fe2+更稳定 子的电子排布式为1s22s22p3s23p3d4s2或[Ar]3d4s2。(4)E元素原 【易错辨析】 子核外共有29个电子，第29号元素为C,其基态原子的电子排布式为 (1)×2p能级中的3个电子分占不同的原子轨道，且自旋平行时能量 1s22s22p63s23p63d104s或[Ar]3d104s. 最低。 微考点3 (2)×2p、3p、4p能级的轨道数均为3。 7.C短周期主族元素组成的气体单质中，氢气的密度最小，则R为H:根 (3)×3p轨道能量高于2p轨道能量。 据电子排布规则，可知n=2,基态X原子的价层电子排布式为2s22p2,X (4)×电子云为处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密 为C;短周期主族元素R、X、Y、Z的原子序数依次增大，基态Z原子最外 度分布的形象化描述。 层电子数和K层电子数相等，故Z为Mg;Y的简单氢化物可与其最高价 (5)×电子云图中的一个小点并不代表一个电子，也不表示电子在此位 氧化物对应的水化物反应，且Y的原子序数小于Mg、大于C,Y为N。原 置出现过一次，电子云图中小点的疏密程度表示电子在原子核外出现 子半径：Mg>C>N>H,A错误：HNO2是强酸，H,C03是弱酸，B错误；由 的概率大小。 H、C、N组成的化合物NH4CN中既含有离子键，又含有共价键，D错误。 (6)V如2p=2p,=2p.轨道能量相同. 8.(1)B(2)N哑铃(3)b(4)613(5)B (7)V6C原子2p能级有3个能量相同的原子轨道，最后2个电子应该 [解析](1)激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道， 以自旋状态相同的方式分布在两个不同的2印轨道上，违反了洪特 规则。 以光的形式释放出能量，属于发射光谱。(2)基态K原子核外电子占据 (8)×2T的3p能级共有3个轨道，最多可以排6个电子，如果排10个 最高能层的符号是N;基态K最高能级的电子所占据原子轨道为哑铃 电子，则违反了泡利原理。 形。(3)a.1s22s22p3s'3p3p3p即2个2p上的电子跃迁到3p上，1个 (9)×基态砷原子的核外电子排布式为[A]3d04s24p3。用简化的电子 3s的电子跃迁到3p上；b.1s2222p3s23p3p3p:是2p上的3个电子跃 排布式书写过渡元素右侧的主族时一定要注意3d上的电子不能丢。 迁到3p上；c.1s22s22p°3s3p为3s上的1个电子跃迁到3p上； (10)×同能层p能级的能量比s能级的能量高；若是不同能层，p能级的！ d.12222p63s2为基态原子；故能量最高的为b。(4)基态Mg原子的电 能量不一定比s能级的能量高，如2p<3s 子排布式为1s22s22p3s2,故有6种空间运动状态；基态A1原子核外电 考点突破·能力提升 子数为13，核外电子的运动状态有13种。(5)根据能级构造原理可知： 微考点1 不同能层的相同能级的能量大小为(n-1)s<ns<(n+1)s,(n-1)p<p< 1.CN为第7号元素，基态N的价层电子排布式为2s22p3,其价层电子的 (n+1)p,(n-1)d<nd<(n+1)d,故2p<3p,故①不正确；4s>2s,故②正确； 2s 2p 4d>3d,故④正确；相同电子层上原子轨道能量的高低：ns<np<nd<n,所 轨道表示式为1个个A错误：e为第34号元素，其简化的 以4p<4f,故③不正确；故①③不正确」 电子排布式为[Ar]3d4s24p4,B错误；基态fe2+的电子排布式为 第23讲元素周期表 元素周期律 [A]3d,所以其价层电子排布式为3d,C正确：Cr是第24号元素，基态 3d 4s 考点一 C的价层电子的轨道表示式为↑↑↑↑↑↑，D错误。 :必备知识·梳理夯实 2.D基态Fe+的简化电子排布式为[Ar]3d5,A错误：基态碳原子核外有6 ：1.门捷列夫由小到大化学性质化学元素核电荷数 个电子，根据能量最低原理，先排满2s轨道，再排2p轨道，其轨道表示式 2.(1)周期表 1s 2s 2p (2)核电荷数核外电子数 为↑↑↑↑，B错误；基态®2+的电子排布式为3.电子层数原子序数递增最外层电子数电子层数 12222p3s23p3°，其价层电子不包括3s、3p能级，故价层电子轨道表4.短周期288长周期18183232短周期元素和长周期元 3d 素7A8B18 示式为↑↑↑↑↑，C错误；基态N原子核外电子排布式为 【微思考1】 (1)0Ⅷ(2)第ⅢB32 1s22s22p3,则其价层电子排布式为2s22p3,D正确 3d (3)主族主族的族序数 (4)n=m+5或n=m+15或n=m+29 3.1t1t▣ (5)x+2或x+8或x+18或x+32 (2)2+4(3)d3d104s (6)y=x+m或y=x+n 605-第五章 物质结构与性质 第22讲 原子结构 原子核外电子排布 1.知道元素、核素、同位素的含义，了解原子核外电子的排布，掌握原子结构示意图。 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 复习目标 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。 考点一 原子结构与核素、同位素 y备知识·梳理夯实 【微思考1】(1)有质子的微粒不一定有中子，如 ,有质子的微粒不一定有电子，如 0 1.原子结构 (2)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素， (1)构成原子的粒子及作用 如 与 ”决定元素的种类 (3)核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相 质子 原 原 一个质子带一个单位正电荷 同 同，如 和 等。 43 子 子 →共同决定 种类 位 呈 2.元素、核素、同位素、同素异形体 原子 核 中子 不带电 电 (2X) (1)同素异形体 个电子带一个单位负电荷 中 核外电子 最外层电子数，决定主族元素的 性 同种元素组成的不同 比如白磷与红磷， 化学性质 石墨、金刚石与C0,02与03等。 (2)粒子之间的数量关系 (2)元素、核素、同位素 质量数= + ①关系图示 对于原子：质子数=原子序数=核电荷数=原子核 具有相同 的同一类原子的总称 外电子数 一种元素可有多种不同的核素 具有一定数日的 和一定数目 (3)①决定元素种类的是 的一种原子 ②决定元素化学性质的是 核素) 一种核素可形成多种单质（互为同素 甲异形体) ③决定原子种类的是 同位素 相同 不同的同一元 ④决定原子相对质量的是 素的不同核素的互称 [微点归纳]①对于阳离子X+:核外电子数= ②同位素的特征：“六同三不同”。 质子数-阳离子所带的电荷数=Z-n； 质子数相同 同一元素 中子数不同 ②对于阴离子X”:核外电子数=质子数+阴离子 核电荷数相同 六同〉一位置相同 质量数不同 核外电子数相同 化学性质几乎 物理性质不同 所带的电荷数=Z+mo 完全相同 ③微粒符号周国数字的含义 同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子 元素化合价 百分数（丰度）不变。 质量数 ,离子所带电荷数 ③氢元素的三种核素 H:名称为 ,不含中子； H:用字母 表示，名称为 或 质子数原子个数 重氢； H:用字母 表示，名称为 或超 3.“四量”比较 重氢。 原子的相对 元素的相对 ④常见的重要核素及其应用 原子质量 质量数 原子质量 原子质量 核素 u H(D) H(T) 80 个原子的 该元素各种核素 一个原 用于制造 用于考古断代 示踪 用途 核燃料 制 (测定文物年代) 原子 一个原子 真实质量与 原子的相对原子 子核内 一个 质量与其在自然 的真实质 [微点归纳](1)由于同位素的存在，核素的种 义 量 的2 界中所占原子个 与 数远大于元素的种类。现行元素周期表已发现的元素 数百分比的乘积 有118种，核素的种数远大于118种。 的比值 之和 之和 (2)同一元素的各种核素的中子数不同，质子数 一个0原 相同，化学性质几乎完全相同，物理性质差异较大；同 0的相对原 A,=A1a%+ 180的 实 子的质量 一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分数 例是2.657× 子质量约 A,b%+…(其中 质量数 (丰度)不变。 为16 a%+b%+…=1) 为18 1026kg (3)原子不一定都有中子，如H。 (4)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素， 某核素的质量数可视为该核素的近似相对原子质量 注 如F与OH。 (5)不同核素可能具有相同的质子数，如H、H; 【易错辨析】 也可能具有相同的中子数，如C、0;也可能具有相同(1)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素， 的质量数，如C、N。 有多少种核素就有多少种原子。 () (6)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种 (2)通过化学变化可以实现60与80间的相互转化。 核素。 () 44 (7)同位素之间的转化，既不是物理变化也不是 (3)破坏原子结构的核裂变属于化学变化。 化学变化，是核反应。 (4)所有的原子中都含有质子和中子。 ( (8)同位素是指同一元素的不同核素之间的关 (5)质子数相同的原子不一定属于同一种元素。 系，同素异形体是指同一元素的不同单质之间的关系， 同分异构体是具有同分异构现象的化合物之间的 (6)电子排布式完全相同的原子一定是同一种原子。 关系。 () 区分时抓住概念的关键点—研究对象：同位 (7)2.0gH280与D20的混合物中所含中子数为NA 素—原子，同素异形体—单质，同分异构体—化 ( 合物。 (8)核聚变如H+H一→He+n,因为有新微粒生成， (9)只有核素才有质量数，质量数不适用于元素。 所以该变化是化学变化。 质量数可以视为核素的近似相对原子质量。 (9)同位素的不同核素物理、化学性质完全相同： (10)不同核素之间的转化属于核反应，原子核发 生了变化，该过程不属于化学反应。 【微思考2】现有下列9种微粒：H、H、C、C 考点突破·能力提升 1N、Fe2+Fe3、02、0。按要求完成以下各题： 微考点1原子的构成 (1)H、H分别是氢元素的一种 ,它们互1.(2024·北京卷)我国科研人员利用激 20 Ca 称为 光操控方法，从Ca原子束流中直接俘 钙 (2)互为同素异形体的微粒是 获"Ca原子，实现了对同位素Ca的灵 (3)6Fe2+的中子数为 ,核外电子数 敏检测。4Ca的半衰期（放射性元素的 40.08 为 原子核有半数发生衰变所需的时间)长达10万年， (4)上述9种微粒中有 种核素，含有 是4C的17倍，可应用于地球科学与考古学。下列 种元素。 说法正确的是 () A.1Ca的原子核内有21个中子 微考点3微粒中各粒子数的关系及计算 B.Ca的半衰期长，说明Ca难以失去电子 6.(2026·山东滨州高三检测)R0中共有x个电子， C."Ca衰变一半所需的时间小于4C衰变一半所需 R原子的质量数为A,则a g RO中含有质子的物 的时间 质的量为 D.从Ca原子束流中直接俘获"Ca原子的过程属于 +48(x+24-n)mol A. B. 化学变化 +48x-24-n)mol 2.(2026·湖南株洲模拟)1可用于治疗甲状腺功能 C.(x-n)mol D.m 亢进疾病，下列有关I的说法错误的是( )7.(2026·湖北武汉检测)质子数和中子数之和为A, A.质子数为53 B.电子数为53 核内中子数为N的R2+与6O所形成的Wg氧化物 C.中子数为78 D.质量数为184 中所含质子的物质的量为 () 微考点2元素、核素和同位素的辨析 A.、 (A-N+8)mol (A-N+10)mol A+16 A+16 3.(2026·湖南岳阳一中高三模拟)据科学家推测，月 C.(A-N+8)mol D.、 球的土壤吸附着数百万吨的He,在地球上氦元素主 A+16(4-N+6)mol 要以He的形式存在，下列有关He和He的说法正 8.(2026·经典习题选萃)某元素的一种同位素X的 确的是 质量数为A,含N个中子，它与H构成HmX分子。 在a g H X中所含质子的物质的量是 () A属于同一种核素 B.质量数相同 A. a(A-N)）mol A+m &7(Ay C.He与He互为同素异形体 C. -(A-N+m)mol 145 D.He和He互为同位素 A+ D只4-Nmjn 4.(2026·江西宜春模拟)金属钛有“生物金属”之称。 归纳拓展： 下列有关Ti和2Ti的说法正确的是 ( 求一定质量的某物质中粒子数的思维模板 A.8Ti和2Ti中均含有22个中子 物质的质量 ÷摩尔质量（数值近似等于质量数），物质的 ×一个分子或离子中含某粒子个数 B.8Ti和i互为同位素，在元素周期表中的位置 量 →指定粒子的物质的量 相同 N,粒子教 C.8Ti和2Ti的化学性质不同 微考点4核反应方程式 D.8Ti和Ti为同一核素 9.(2026·山西忻州名校联考)我国科学家成功合成 5.下列说法正确的是 出新核素Lr-251,熔合反应为9Ti+2。n+1T一→25Lr A.H、D、T是同一种核素 +He。下列叙述正确的是 () B.02和03之间的转化属于物理变化 A.Lr-251和Lr-253的物理性质完全相同 C.14C与4N中含有相同的中子数 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.Co和石墨互为同素异形体 D.Lr-251核内中子数和质子数之差为47 归纳拓展： 归纳拓展： 抓住描述对象突破“四同”判断 核反应方程 1同位素—原子，如H、H ①卢瑟福发现质子：N+He一→0+H。 ☑同素异形体—单质，如02、03。 ☑查德威克发现中子：Be+H一→C+n。 ③同系物一—化合物，如CH,CH3、CH,CH2CH3。 目铀核裂变反应：2U+n一一→”Kr+'Ba+30n。 ④同分异构体一一化合物，如正戊烷、新戊烷。 ④氘核与氚核聚变反应：H+H一→He+n。 10.用中子轰击2X原子产生α粒子（即氦核H)的核11.0、0的半衰期很短，自然界中不能稳定存在。 反应为X+。n一一Y+He。已知元素Y在化合物 人工合成反应如下：0+He一→0+X;0+He 50+mY。 中呈+1价。下列说法正确的是 ( (1)X的中子数为 A.2X原子核内中子数与核外电子数之差为5 (2)X、Y互为 B.6Y和Y属于同种元素 (3)上述人工合成反应中涉及 种元素， C.Y的核素种类由p决定 种核素。 (4)已知：N+Y一→0+X,则X为 D.金属性：X>Y Y为 ,电负性0 N。 考点二 原子核外电子的排布及应用 必备知识·梳理夯实 2.基态和激发态原子光谱 (1)基态和激发态 1.能层和能级、电子云和原子轨道 ①基态原子：处于 状态的原子。 (1)能层(n):(又称： ②激发态原子：基态原子吸收能量后，它的电子会 ①分层依据：按照电子的 差异。 跃迁到 能级，变为激发态原子。 ②表示符号： (2)原子光谱 (2)能级：在多电子原子中，同一能层里电子的 不同元素原子的 时会 也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用 不同的光，用光谱仪摄取各种元素原子的 等表示，同一能层里，各能级的能量按 或 ,总称原子光谱。利用原子光谱 的顺序依次升高。 上的 来鉴定元素，称为光谱分析。 (3)电子云 (3)基态、激发态和原子光谱的关系 ①电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子 基态原子 核外空间的 分布的形象化描述。 46 ②同一原子的能层越高，s电子云半径 形成 吸收光谱一吸收能量 释放能量 形成，发射光谱 是由于电子的能量依次 ,电子在离核更远的 区域出现的概率逐渐 电子云越来越向更大 激发态原子 空间扩展。 (4)原子轨道 激发态原子释放能量不一定变成基态原子，可能变 成能量箱低的激发态原子 电子云轮廓图给出了电子在 的 3.基态原子的核外电子排布 区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。 (1)核外电子排布“三原则” ①原子轨道形状和个数 s轨道：电子云形状为 ,轨道个数 能量 电子先占有能量低的轨道，然后进 最低 入能量高的轨道，使整个原子的能 个；P轨道：电子云形状为 形，轨道个数 原理 量处于 状态 个 ②各能级、能层所含有原子轨道数目 在一个原子轨道里最多只能容纳 能级符号 ns np nd nf 排 个电子，而且它们的自旋状 布 泡利 态 轨道数目 ,如2s轨道上的电子排布 原理 则 2s 2s 2s 原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数 图为，不能表示为或 ③能量关系 当电子排布在同一能级的不同轨 A.相同能层上原子轨道能量的高低： 道时，基态原子中的电子总是优先 单独占据一个轨道，而且自旋状态 B.形状相同的原子轨道能量的高低： 洪特 ,如2p的电子排布图为 规则 2p C.同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨 不能表示为 道的能量相等，如2p.、2p,、2p.轨道的能量 2p 2p D.不同能级具有交错现象：ns<(n-2)f<(n-1)d 或↑↑↓ <np [微点归纳]核外电子排布规律的解读 的原子轨道（简并轨道）的方框相连，箭头表示一种自 (1)能量最低原理：能量最低的原子轨道指的是旋状态的电子，“↑↓”称 ,“↑”或“↓”称 电子填入后使整个原子能量达到最低的轨道。 (或未成对电子)。箭头同向的单电子称自 (2)洪特规则特例：当能量相同的原子轨道（简并 旋 轨道)在全满(p、d、f4)、半满(p3、d、)或全空(p° [微点归纳] 基态原子核外电子排布表示方法 °、)状态时，体系较稳定，体系的能量最低。例如， (以硫原子为例) 24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p3d4s,2gCu的电 电子排布式 1s22s22p3s23p 子排布式为1s22s22p3s23p3d4s。 简化电子排布式 [Ne]3s23p' (2)构造原理与电子排布式 价电子排布式 3s23p ①构造原理 3s 3p 以光谱学事实为基础，从氢开始，随 递 价电子轨道表示式 增，新增电子填入 的顺序称为构造原理，如图 所示： 【微思考】 核外电子排布式的书写注意事项。 (1)↑↑↑违背 0 @@O @@@ ○每一行对应一个 (2)若将基态4Si的电子排布式写成3s33p,则它 违背了 ,若表示为1s22s22p3s23p2违背了 0,西、@@① ④⑨@@@ 每个小圈表示一个 (3)当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d、 M國@@ 各圆圈间连接线的方向表示随核电荷 数递增而增加的电子填入能级的顺序 4)、半充满(p、d、f)和全空(p°、d°、)状态时，体系 1@国 的能量最低，如基态24Cr原子的核外电子排布式不应 K 写为1s22s22p3s23p3d44s2正确的是 47 Fe3+比Fe2+的稳定性更 (填“强” 注意：整个原子的能量由核电荷数、电子数和电子 或“弱”)，从结构上分析原因是 状态三个因素共同决定。 [微点归纳]由构造原理可知，从第三能层开 始，不同能层的能级出现“交错现象”，如E(3d)> 【易错辨析】 E(4s)、E(4f)>E(5p)、E(4f)>E(6s)等，即E(ns)< 1s 2s 2p 3s E[(n-2)f]<E[(n-1)d]<E(np),其中n表示能层 (1) 表示的原子能量处于 序数。 最低状态。 () ②电子排布式（书写时，能层低的能级写在左侧，(2）同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。 不能完全按构造原理顺序书写) 电子排布式是表示原子核外电子排布的一种式(3)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等。 子。根据 按能级进行排序，进而在s、 ( p、nd等符号的右上角用数字表示出该能级的 (4)原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围， 的数目。例如，基态Cu原子： 故称为电子云。 () 其简化电子排布式： (5)电子云图中的一个小点就是一个电子。( ③价层电子排布式 (6)同能层同能级不同轨道能量相同。 为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应(7)。C的电子排布式1s22s22p2违反了洪特规则。 中可能发生 的能级称为价电子层（简称价 层)。Fe的简化电子排布式为 ,价层(8)电子排布式(2Ti)1s22s22p3s23p°违反了能量最 电子排布式为 低原理。 (3)电子排布的轨道表示式（又称电子排布图） (9)基态砷原子的核外电子排布式为[Ar]4s24p3。 轨道表示式是表述电子排布的一种图式，在轨道 () 表示式中，用方框（或圆圈）表示 ;能量相同(10)p能级的能量一定比s能级的能量高。() ☑核外电子排布的常见错误 考点突破·能力提升 (1)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n-1)d 微考点1原子核外电子排布的规范表示 仰的顺序填充电子，但在书写电子排布式时， 常见 仍把(n-1)d放在ns前，如Fe1s22s22p3s23p3d4s 1.(2026·山东济南模拟)下列说法正确的是( 错误 (2)写基态原子的轨道表示式时，常见错误： 2s 2p 个个个☐（违反能量最低原理：州（违反 A.基态N的价层电子的轨道表示式个个 泡利不相容原理州■☐个山☐（违反洪 特规则) B.基态Se的电子排布式：[Ar]4s24p C.基态Fe2+的价层电子排布式：3d 微考点2核外电子的能量、运动状态和空间运 D.基态Cr的价层电子的轨道表示式： 动状态 3d 4s 4.(2025·山东实验中学检测)钠离子电池是一种二 ↑↑↑↑个 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 (） 2.(2025·湖南长沙检测)实验室常用铁氰化钾溶液 A.钠原子核外有11种不同运动状态的电子 来检验Fe2+,反应的离子方程式为K++Fe2++ B.基态钠原子核外电子的空间运动状态有11种 [Fe(CN)6]3=KFe[Fe(CN)6]↓（蓝色）。下列i C.原子具有的能量：1s22s22p63s<1s22s22p33s2 化学用语表示正确的是 D.基态钠原子的内层电子中，两种自旋状态的电子 A.基态Fe+的简化电子排布式：[Ne]3d 数之比为1：1 1s 2s 20 5.判断电子的运动状态（按要求填空）。 B.基态碳原子的轨道表示式可个个↑个 (1)基态F原子核外电子的运动状态有 种。 C.Fe2+的价层电子轨道表示式为 (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， 148 3s 3p 3d 四四↑↑ 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 D.基态N原子的价层电子排布式：2s22p 种。 3.根据题中要求，回答相关问题： 6.核外电子排布与元素推断（按要求填空）。 (1)(2024·全国新课标卷，节选)Ni基态原子价层 (1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次 电子的轨道表示式为 外层有2个电子，其元素符号为 (2)(2024·全国甲卷，节选)第VA族元素具有丰 (2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的 富的化学性质，该族元素基态原子核外未成对 电子层结构都与氩相同，B的元素符号 电子数为 在与其他元素形成化合物 为 ,C的元素符号为 时，呈现的最高化合价为 (3)D元素的正三价离子的3d轨道为半充满，D的 元素符号为 ,其基态原子的电子排布 (3)(2024·湖南卷，节选)Cu属于 区元 式为 素，其基态原子的价层电子排布式为 (4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对 令归纳拓展： 电子，只有一个未成对电子，E的元素符号 ①基态原子核外电子排布的表示方法（以基态磷 多 ,其基态原子的电子排布式为 原子为例) 0 电子排布式 1s22s22p3s23p3 归纳拓展： 口判断核外电子的运动状态和空间运动状态 简化电子排布式 [Ne13s23p 空间运 核外电子的空间运动状态种类数=原子核外电子 价层电子排布式 3s23p 动状态 占据的原子轨道数 轨道表示式 Is 2s 2p 3s 3p 州州州州州州个1 电子运 核外电子的运动状态种类数=原子核外电子的总 (或电子排布图 动状态 数（核外不同电子的运动状态不同】 ☑核外电子具有能量高低的比较 (5)下列各组多电子原子的能级能量比较不正确的 r①相同能层中原子轨道能量的高低：ns<np<nd 是 <nf ①2p=3p ②4s>2s ③4p>4f④4d>3d ②形状相同的原子轨道能量的高低：1s<2s<3s A.①④ B.①3 能 <4s… C.③④ D.②③ 量 ③同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子 乳本讲要点速记： 关 轨道的能量相等，如2p,、2p,、2p.轨道的能量 1.牢记一种符号：。A表示质量数，Z表示质 系 相等 子数，X表示元素符号，m表示化合价数，a表示电荷 ④同一种原子处于激发态时能量高于基态，且 数，b表示粒子中所含的原子数。 激发态中离核越远的轨道上排布电子越多， 2.熟记“两素”“三同”：元素、核素；同位素、同素 其能量越高 异形体、同分异构体。 3.书写基态原子核外电子排布式的三条原理 微考点3根据核外电子排布特点推断元素 (1)能量最低原理 7.(2026·广西南宁调研)短周期主族元素R、X、Y、Z (2)泡利原理 的原子序数依次增大，气体中R单质的密度最小，基 (3)洪特规则 态X原子价层电子排布式为ns”np”,Y的简单氢化 4.掌握原子中的两种关系 物可与其最高价氧化物对应的水化物反应，基态Z (1)质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数 原子最外层电子数等于K层电子数。下列叙述正确 (2)质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N) 的是 5.基态原子核外电子排布的顺序 A.原子半径：Z>Y>X>R 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5 p6s4f5d6p7s5f6d7p 149 B.最高价氧化物对应水化物的酸性：X>Y 6.熟记3种最外层电子的排布特征 (1)最外层有3个未成对电子的为ns2np3.1~36 C.电负性：Y>X>R 号元素中分别为N、P、As D.由R、X、Y组成的化合物一定只含共价键 (2)最外层有2个未成对电子的可能是ns2p2、 8.Cu,Na,Mg、K,Al,C、N,0,Fe等元素的研究-直在nsnp。短周期元素中分别为C、Si和0，S。 进行中，其单质及化合物在诸多领域都有广泛的应 (3)最外层有一个未成对电子的可能是ns、 用。回答下列问题： ns2np、(n-1)dns、(n-1)dns、ns2np。第四周期 (1)钠在火焰上灼烧的黄光是一种 (填字 中的对应元素有K、Ga、Cr、Cu、Br。 母)。 7.“两原理，一规则”的正确理解 A.吸收光谱 B.发射光谱 (1)原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特 (2)基态K原子核外电子占据最高能层的符号 规则和泡利原理，若违背其一，则原子能量不处于最低 是 ;基态K*最高能级的电子所占据原状态。 子轨道为 形。 (2)半充满、全充满状态的原子结构稳定，即s2、 (3)下列Mg原子的核外电子排布式中，能量最高的 np、np、nd、nd等处于相对稳定结构状态。如Cr: [Ar]3d4s、Mn:[Ar]3d4s2、Cu:[Ar]3d4s、Zn: 是 (填序号)。 [Ar]3d4s2。 a.1s22s22p43s'3p3p,3p (3)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n-1)d、np b.1s22s22p33s23p3p3p 的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n-1)d放 c.1s22s22p3s'3p 在ns前，如Fe:1s22s22p3s23p3d4s2,而失电子时，却 d.1s22s22p63s2 先失4s轨道上的电子，如Fe3+:1s22s22p3s23p63d5。 (4)基态Mg原子核外电子的空间运动状态有 温馨提示：复习至此，请完成练案「22 种；基态A!原子核外电子的运动状态 有 种。