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第02 讲 原子结构与性质
目录
01 课标达标练
题型01 原子结构
题型02 同位素及应用
题型03 能层与能级
题型04 原子的基态、激发态和光谱
题型05 构造原理与电子排布式
题型06 泡利原理、洪特规则、能量最低原理
02 核心突破练
03 真题溯源练
01 原子结构
1．下列说法正确的是( )
A．CHCl=CH2分子中，C—Cl 键采用的成键轨道是sp2-p
B．
和
互为同系物
C．单晶硅和石英互为同素异形体
1
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D．2py的电子云图为
，其中的黑点代表核外电子的运动轨迹
2．核反应产生的能量可作为未来新能源，现有两个核反应：①
；②
，其中Y 的核外电子数等于(m+2)。下列说法错误的是( )
A．b=d+1 B．原子半径：M＞X＞Y
C．最高价含氧酸的酸性：X＞M D．M、X 都可与Y 形成多种化合物
3．1934 年，约里奥—居里夫妇在核反应中用α 粒子(氦核
)轰击金属铝，得到磷，开创了人工放
射性核素的先河，其核反应为
。下列化学用语正确的是( )
A．基态A1 原子的价层电子轨道表示式为
B．He 没有共价键，不是非极性分子
C．明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O
D．基态P 原子中p 能级的轨道总数为3
4．短周期主族元素W、X、Y、Q 的原子序数依次增大。W、X 原子的最外层电子数之和为6，且符
合核反应：
+
→
+
；Y 和Q 一样，其原子中s 电子与p 电子数目相同。下列说法正确的是(
)
A．Q 的最高价氧化物对应水化物易溶于水且完全电离
B．X 与Y 只能形成原子个数比为1：1 的化合物
C．原子半径：W>Y>Q
D．X 的最高价氧化物与单质Q 可以发生反应
5．新疆克孜尔石窟壁画上使用的矿物颜料群青，主要由Na、Al、Si、S、O 组成。下列说法正确的
是( )
A．5 种元素都属于p 区元素 B．5 种元素中，电负性最大的是S
C．基态氧原子核外电子的空间运动状态数为5 D．基态钠离子最高能级的轨道形状为球形
2
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02 同位素及应用
6．下列说法不正确的是
A．
和
互为同位素 B．石墨烯和丙烯互为同系物
C．氧气和臭氧互为同素异形体 D．乙酸甲酯和甲酸乙酯互为同分异构体
7．下列说法正确的是( )
A．
和
互为同位素
B．石墨烯和碳纳米管互为同素异形体
C．乙二醇和丙三醇互为同系物
D．
互为同分异构体
8．下列叙述错误的是( )
A．
和
互为同系物 B．
18
8O 和
16
8O 互为同位素
C．S2与S8互为同素异形体 D．丙酸和甲酸乙酯互为同分异构体
9．下列说法不正确的是( )
A．C6H6和C7H8互为同系物 B．金刚石和石墨烯互为同素异形体
C．H 和D 互为同位素 D．
丁醇和乙醚互为同分异构体
10．考古学上常利用
14
6C 测定一些文物年代，下列关于碳元素说法不正确的( )
A．碳元素有
12
6C、
13
6C 和
14
6C 等核素 B．
12
6C、
13
6C 和
14
6C 互为同位素
C．
12
6C、
13
6C 和
14
6C 含有不同的电子数 D．金刚石、石墨和C60都是碳元素的同素异形体
11．下列说法不正确的是( )
A．CH3COOCH3与HCOOCH3属于同系物 B．
1H、
2H 和
3H 是不同的核素
C．最简式为CH3的有机物存在多种同分异构体 D．金刚石、石墨互为同素异形体
12．下列说法不正确的是( )
A．C3H6和C4H8一定互为同系物 B．
16O 和
18O 互为同位素
C．乙醛和环氧乙烷互为同分异构体 D．S4和S8互为同素异形体
13．下列说法不正确的是( )
A．HCOOCH3与CH3CH2COOH 互为同系物 B．石墨烯与金刚石互为同素异形体
3
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C．乙醇与二甲醚互为同分异构体 D．干冰与二氧化碳为同一物质
03 能层与能级
14．下列有关原子轨道图的说法，错误的是( )
A．s 电子的原子轨道是球形的
B．能量大小：1s＜2s＜3s＜4s
C．p 能级有3 个原子轨道，相互垂直，分别以px、py、pz表示
D．2px、2py、2pz轨道的能量不相同
15．下列说法中，正确的是( )
A．p 能级能量一定比s 能级的能量高 B．2p、3p、4p 能级的轨道数依次增多
C．2s 轨道比1s 轨道大，其空间包含了1s 轨道 D．2px、2py、2pz轨道相互垂直，且能量不相等
16．下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是( )
A．s、p、d 能级所含原子轨道数分别为1，3，5
B．s 能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动
C．p 能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，p 能级原子轨道数也增多
D．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云
17．下列说法中正确的是( )
A．1s、2px、2py、2pz轨道都具有球对称性
B．因为p 轨道是“8”字形的，所以p 电子也是“8”字形
C．氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一个轨道
D．原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的
18．下列各项叙述中，正确的是( )
A．镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子释放能量，由基态转化成激发态
B．外围电子排布为5s25p1的元素位于第5 周期IA 族
C．基态氧原子核外电子的运动状态有8 种
D．所有p 轨道的形状相同，大小相等
19．下列有关原子结构与性质的叙述中，不正确的是( )
A．原子轨道和电子云可用来形象地描述电子的运动状态
4
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B．电子从激发态跃迁到基态时能产生发射光谱
C．2px、2py、2pz轨道相互平行、能量相等
D．3p 和4p 轨道形状均为哑铃形
20．下列叙述正确的是( )
A．可能存在核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s24p1的原子
B．当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相反
C．1 个原子轨道里最多容纳2 个电子，且自旋方向相同
D．基态原子的电子获得一定能量变为激发态原子，而激发态原子变为基态原子，则要放出能量
21．如图甲是氢原子的1s 电子云图(即概率密度分布图)，图乙、丙分别表示s、p 能级的电子云轮廓
图。下列有关说法正确的是( )
A．电子云图(即概率密度分布图)就是原子轨道图
B．3p2表示3p 能级中有两个原子轨道
C．由图乙可知，s 能级的电子云轮廓图呈圆形，有无数条对称轴
D．由图丙可知，p 能级的原子轨道图呈哑铃形，且有3 个伸展方向
22．构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低顺序。若以E 表示某能级的能量，下
列能量大小顺序中不正确的是( )
A．E(3d)>E(3p)>E(3s) B．E(3s)>E(2s)>E(1s) C．E(4f)>E(3d)>E(4s) D．E(5s)>E(3d)>E(4p)
23．甲醛(结构如图所示)的水溶液(又称福尔马林)具有杀菌、防腐性能，可用于消毒和制作生物标本，
下列说法正确的是( )
A．基态碳原子中，电子占据的最高能层符号为p B．基态碳原子中，1s、2s 电子的能量逐渐升高
C．氧元素位于元素周期表第二周期ⅣA 族 D．基态氧原子中，1s、2s 能级的轨道数依次增
多
5
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04 原子的基态、激发态和光谱
24．氯化钠在灼烧过程中，发出黄色的光，下列对此现象的描述正确的是( )
A.发射光谱，物理变化 B．发射光谱，化学变化
C．吸收光谱，物理变化 D．吸收光谱，化学变化
25．原子的吸收光谱是线状的而不是连续的，主要原因是( )
A．原子中电子的能量高低 B．外界条件的影响
C．仪器设备的工作原理 D．原子轨道的能量是量子化的
26．下列有关光谱的说法中不正确的是( )
A．原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产
生的原因
B．原子光谱只有发射光谱
C．通过原子光谱可以发现新的元素
D．通过光谱分析可以鉴定某些元素
27．
【生活知识与学科知识结合】对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这
一现象的主要原因是( )
A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量
B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线
C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质
D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应
28．下列有关构造原理的说法错误的是( )
A．原子核外电子填充3p、3d、4s 能级的顺序为3p→4s→3d
B．某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2
C．所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理
D．构造原理中的电子排布能级顺序，源于光谱学事实
29．下列说法或有关化学用语的表达正确的是( )
A．在基态多电子原子中，p 轨道电子能量一定高于s 轨道电子能量
B．基态Fe 原子的外围电子排布图为：
C．因氧元素电负性比氮元素大，故氧原子第一电离能比氮原子第一电离能大
D．根据原子核外电子排布的特点，Cu 在周期表中属于s 区元素
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05 构造原理与电子排布式
30．氮的化合物种类繁多，应用广泛，下列不同状态的氮原子能量最低的是( )
A．
B．
C．
D．
31．下列原子或离子的核外电子排布式，正确的是( )
A．16S2－：1s22s22p63s23p4 B．21Sc：1s22s22p63s23p64s23d1
C．18Ar：1s22s22p63s23p6 D．9F：2s22p5
32．下列关于钠元素的几种表达式错误的是( )
A．Na＋的电子排布图：
B．Na＋的结构示意图：
C．基态Na 原子的电子排布式：1s22s22p53s2
D．基态Na 原子的简化电子排布式：[Ne]3s1
33．某基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，下列说法中不正确的是( )
A．该元素基态原子中共有25 个电子 B．该元素原子核外有4 个电子层
C．该元素原子最外层共有2 个电子 D．该元素原子M 电子层共有8 个电子
34．下列关于价电子排布为3s23p4的原子描述正确的是( )
A．它的元素符号为O
B．它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4
C．可以与H2化合生成液态化合物
D．其轨道表示式为
35．下列说法或有关化学用语的表达正确的是( )
A．能级能量大小关系：
B．基态铜原子(29Cu)的价层电子排布式：3d94s2
C．Ca 处于激发态的电子排布式可能为：1s22s22p63s23p64s2
D．基态Na+的轨道表示式：
36．铝合金是目前用途广泛的合金之一，铝合金常含有Cu、Mn、Zn、Si 等元素，下列说法正确的是
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( )
A．第三周期元素中第一电离能介于Mg 和Si 之间的元素有1 种
B．上述元素位于d 区的有3 种
C．基态Zn 原子最外层电子的电子云轮廓图：
D．基态Cu 原子的价层电子轨道表示式为
37．下列关于原子结构的说法正确的是( )
A．基态砷(As)原子的价电子排布式为3d104s24p3
B．同一原子中，2p、3p、4p 能级的轨道数随电子层数增大依次增多
C．某基态原子3d 能级电子排布为
，违反了泡利不相容原理
D．前4 周期元素中，有5 种元素基态原子未成对电子数与其所在周期序数相同
38．按要求填空：
(1)根据构造原理写出下列基态原子或离子的核外电子排布式。
ⅰ.A 元素原子核外M 层电子数是L 层电子数的一半：________________________。
ⅱ.B 元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5 倍：_______________。
ⅲ.基态Ni2＋、Fe3＋、S2－的电子排布式分别为_______________、_______________、____________。
(2)某元素的最外层电子排布式是4s24p5，则其元素符号为________。
(3)基态Ti2＋中，电子占据的最高的能层符号是______，该能层有______个能级。
(4)写出基态砷原子的电子排布式_______________，砷位于元素周期表中第______周期______族。
06 泡利原理、洪特规则、能量最低原理
39．下列基态氮原子的轨道表示式违背了( )
A．洪特规则 B．泡利原理 C．能量最低原理 D．以上均不正确
40．20 世纪初，原子结构科学领域群星闪耀。可用以解释基态碳原子存在2 个自旋方向相同的单电子
的是( )
A．洪特规则 B．泡利原理 C．构造原理 D．玻尔原子模型
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41．下列说法正确的是( )
A．2px、2py、2pz轨道相互垂直，能量相等
B．同一族元素的价层电子排布一定相同
C．
符合泡利原理和能量最低原理
D．电子从3s 能级跃迁到3p 能级，产生的原子光谱为发射光谱
42．下列关于原子结构的叙述错误的是( )
A．稀有气体元素都在p 区
B．3s 电子能量较高，总是在比2s 电子离核更远的地方运动
C．若基态铬原子的价层电子轨道表示式写为
，违反了能量最低原理
D．Al 的第一电离能低于Mg，是因为Al 失去的3p 能级电子能量比Mg 失去的3s 能级电子的能量高
43．(1)N 的基态原子核外电子排布式为________；Cu 的基态原子最外层有________个电子。
(2) 钒(23V) 是我国的丰产元素，广泛用于催化及钢铁工业。钒在元素周期表中的位置为
________________，其价层电子的轨道表示式为________________。
(3)Na 位于元素周期表第________周期第________族；S 的基态原子核外有________个未成对电子；Si
的基态原子核外电子排布式为________。
(4)Cu＋基态核外电子排布式为________________。
(5)基态Fe 原子有________个未成对电子，Fe3＋的电子排布式为________________。
(6)31Ga 基态原子的核外电子排布式是________________。
(7)铝原子核外电子云有________种不同的伸展方向，有________种不同运动状态的电子。
(8)基态Mn2＋的核外电子排布式为________________。
(9)Se 原子序数为________，其核外M 层电子的排布式为________。
(10)可正确表示原子轨道的是________。
A．2s B．2d C．3pz D．3f
1．下列说法错误的是( )
A．根据构造原理，原子核外电子填充顺序为1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p…
B．1s22s12p1是激发态原子的电子排布式
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C．基态溴原子的简化电子排布式是[Ar]3d104s24p5
D．Mg 原子的电子排布式为1s22s22p63s2
2．下列有关叙述正确的是( )
A．
和
是同一种核素
B．
和
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．下列有关原子结构的说法正确的是( )
A．霓虹灯发光与原子核外电子跃迁释放能量有关
B．氖原子与钠离子两粒子的2p 能级上的电子离核的距离相同
C．M 能层中有3s、3p、3d、3f 四个能级，共16 个轨道
D．基态镁原子核外电子的轨道表示式为
4．下列化学用语的应用表示正确的是( )
A．
分子中C 原子杂化轨道示意图：
B．
的结构式(不考虑空间结构)：
C．
的电子云图：
，其中的黑点代表核外电子的运动轨迹
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D．
表示处于激发态的B 原子的电子排布图
5．新疆克孜尔石窟壁画上使用的矿物颜料群青，主要由Na、Al、Si、S、O 组成。下列说法正确的
是( )
A．5 种元素都属于p 区元素
B．5 种元素中，电负性最大的是S
C．基态氧原子核外电子的空间运动状态数为5
D．基态钠离子最高能级的轨道形状为球形
6．下列化学用语或图示表达正确的是( )
A．溴的简化电子排布式：
B．基态24Cr 原子的价层电子轨道表示式为
C．1-丁醇的键线式：
D．NH3分子的VSEPR 模型为
7．(2025·北京东城二模)已知X、Y、Z、W 是原子序数依次增大的前四周期元素，其基态原子的结构
信息如下。
元素
X
Y
Z
W
结构
信息
价层电子排布
为nsnnpn
2p 能级有3
个单电子
有16 个不同运
动状态的电子
最外层有1 个电子，内层
原子轨道全部排满电子
下列说法正确的是( )
A．电负性：X>Y B．第一电离能：Y>Z
C．X 和Z 的所有单质均为分子晶体 D．W 的最高价氧化物对应的水化物为强碱
8．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
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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
9．下表列出了核电荷数为21~25 的元素的最高正化合价。回答下列问题：
元素名称
钪
钛
钒
铬
锰
元素符号
V
核电荷数
21
22
23
24
25
最高正化合价
+3
+4
+5
+6
+7
(1)写出下列元素基态原子的电子排布式。
___________；
___________；V___________；
___________。
(2)已知基态铬原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，不符合构造原理。人们常常会碰到客观事实
与理论不相吻合的问题当你遇到这样的问题时，你的态度是___________。
(3)对比上述五种元素基态原子的核外电子排布式与元素的最高正化合价，你发现的规律是
___________；出现这一现象的原因是___________。
1．(2025·甘肃卷，2，3 分)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( )
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A．基态Si 原子的价层电子排布图：
B．
的同位素
可作为有机反应示踪原子
C．
的电子式为：
D．
的球棍模型为：
2．(2024·北京卷，1，3 分)我国科研人员利用激光操控方法，从Ca 原子束流中直接俘获
41Ca 原子，实
现了对同位素
41Ca 的灵敏检测。
的半衰期(放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间)长达10
万年，是
14C 的17 倍，可应用于地球科学与考古学。下列说法正确的是( )
20
钙
40.08
A．
41Ca 的原子核内有21 个中子
B．
41Ca 的半衰期长，说明
41Ca 难以失去电子
C．
41Ca 衰变一半所需的时间小于
14C 衰变一半所需的时间
D．从Ca 原子束流中直接俘获
41Ca 原子的过程属于化学变化
3．(2024·湖北卷，12，3 分) O2在超高压下转化为平行六面体的O8分子(如图)。下列说法错误的是(
)
A．O2和O8互为同素异形体 B．O8中存在不同的氧氧键
C．O2转化为O8是熵减反应 D．常压低温下O8能稳定存在
4．(2024·江苏卷，4，3 分)明矾[KAl(SO4)2·12H2O]可用作净水剂。下列说法正确的是( )
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A．半径：
B．电负性：
C．沸点：H2S＞H2O D．碱性：Al(OH)3＞KOH
5．(2024·甘肃卷，2，3 分)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
C．CH2=CHCH2CH2CH3的分子结构模型为
D．
12
6C、
13
6C 和
14
6C 互为同位素
6．(2024·山东卷，3，3 分)下列化学用语或图示正确的是( )
A．
的系统命名：2-甲基苯酚
B．O3分子的球棍模型：
C．激发态H 原子的轨道表示式：
D．
键形成的轨道重叠示意图：
7．(2024· 海南卷，11，4 分)某温控质子驱动反应如图所示，下列说法错误的是( )
14
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A．I 转化为Ⅱ后，N1-C2键长变短 B．基态N+离子的核外电子排式为1s22s22p3
C．I 具备在热敏指示剂方面的应用前景 D．加热时，Ⅰ的O1与H+结合，O1-C1键断开
8．(2024·河北卷，8，3 分)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
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
9．(2023•海南卷，4)下列有关元素单质或化合物的叙述正确的是( )
A．P4分子呈正四面体，键角为
B．NaCl 焰色试验为黄色，与Cl 电子跃迁有关
C．Cu 基态原子核外电子排布符合构造原理 D．OF2是由极性键构成的极性分子
10．(2023•江苏卷，5，3 分)氢元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。
1
1H、
2
1H、
3
1H 是
氢元素的3 种核素，基态H 原子1s1的核外电子排布，使得H 既可以形成H+又可以形成H-，还能形成
H2O、H2O2、NH3、N2H4、CaH2等重要化合物；水煤气法、电解水、光催化分解水都能获得H2，如水煤气
法制氢反应中，H2O(g)与足量C(s)反应生成1mol H2(g)和1mol CO(g)吸收131.3kJ 的热量。H2在金属冶炼、
新能源开发、碳中和等方面具有重要应用，如HCO3
-在催化剂作用下与H2反应可得到HCOO-。我国科学
家在氢气的制备和应用等方面都取得了重大成果。下列说法正确的是( )
A．
1
1H、
2
1H、
3
1H 都属于氢元素
B．NH4
+和H2O 的中心原子轨道杂化类型均为sp2
C．H2O2分子中的化学键均为极性共价键
D．CaH2晶体中存在Ca 与H2之间的强烈相互作用
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