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第02 讲 原子的结构与性质
目录
01 课标达标练
题型01 考查“五同”概念辨析
题型02 核外电子的排布规律
题型03 电子排布表达式的规范书写
题型04 电子跃迁与原子光谱
02 核心突破练
03 真题溯源练
01 考查“五同”概念辨析
1．（24-25 高三上·广东·阶段练习）中国“人造太阳”首先实现100 万安培等离子体电流下的高约束模式
运行，还实现了第一个采用氦-3 等离子体作为燃料的“人造太阳”，不断刷新世界纪录。下列相关说法不
正确的是
A．等离子体中有电子、阳离子和电中性粒子，整体呈电中性
B．氦-3 原子中有3 个电子
C．“人造太阳”中的常用原料
2H 和
3H 互为同位素
D．氚可以在反应堆中通过锂再生，基态锂原子最高能级的电子云轮廓图为球形
【答案】B
【解析】A．由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体叫等离子体，A 正确；
B．氦-3 是He 的一种同位素，原子中只有2 个电子，B 错误；
C．
2H 和
3H 质子数相同，中子数不同，同一元素的不同原子，互为同位素，C 正确；
D．基态锂原子最高能级为2s，电子云轮廓图为球形，D 正确；
故选B。
2．中国科学院近代物理研究所利用电子束辐照但转换靶，使钼-100 靶片发生光中子反应产生医用同位素
钼-99。已知钼元素位于第五周期第ⅥB 族，钽(Ta)与钒位于同族。下列说法正确的是
1
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A．钼-99 和钼-100 互为同素异形体
B．光中子反应(
)属于化学变化
C．基态钼原子的价电子排布式为
D．钽(Ta)元素在元素周期表中位于第ⅥA 族
【答案】C
【解析】A．钼-99 和钼-100 是同位素（质子数相同，中子数不同），而同素异形体是同种元素组成的不同
单质，A 错误；
B．光中子反应是核反应（原子核结构改变），而化学变化仅涉及原子间化学键的断裂与形成，B 错误；
C．钼位于第ⅥB 族，基态原子的价电子排布遵循能级交错规律，与Cr 类似，应为4d55s1，C 正确；
D．钒位于第VB 族，钽与钒同族，因此钽也属于VB 族，而非第ⅥA 族，D 错误；
故选C。
02 核外电子排布规律
3．（24-25 高三上·福建厦门·期中）
、
、
、
、
、
、
、
是元素周期表前四周期元素，且原
子序数依次增大，其相关信息如表：
元
素
相关信息
原子核外有6 种不同运动状态的电子
基态原子中电子总数与
电子总数相等
原子半径在同周期元素中最大
逐级电离能(
)依次为578、1817、2745、11575、14830、18376
基态原子的最外层
轨道上有两个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反
基态原子核外有7 个能级且能量最高的能级上有6 个电子
基态原子核外有四个电子层，最外层只有一个电子，其它电子层均排满电子
请用化学用语填空：
（1）
元素在元素周期表的位置： ，
、
互称为
元素的 (填“同位素”或“同素
异形体”)。
（2）
原子的核外电子空间运动状态有 种；不能作为比较
与
的非金属性强弱依据的是
(填标号)。
A．
原子得电子个数多于
原子得电子个数
B．
的简单氢化物的稳定性弱于
的简单氢化物
C．单质分别与
反应：
的单质比
的单质更难
2
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D．最高价氧化物水化物的酸性：
比
弱
（3）请写出
元素基态原子核外电子排布式： 。
（4）
、
、
、
四种元素的简单离子半径由大到小的顺序是 (用元素符号表示)，写出
、
形成原子个数比
的化合物的电子式 。
（5）
元素可形成
和
，其中较稳定的是
，原因是 。工业上冶炼
常用的方法是
(填字母)。
a.电解法 b.还原法 c.热分解法 d.物理方法
（6）已知
元素和
元素的电负性分别为
和
，则它们形成的化合物是 (填“离子化合物”或
“共价化合物”)。
（7）
的基态原子价电子轨道表示式为 ；在周期表中该原子排在 区。
【答案】（1）第2 周期第ⅣA 族 同位素
（2）5 AD
（3）
（4）
（5）
的价层电子排布为
，
能级处于半充满状态，能量低更稳定
（6）共价化合物
（7）
【分析】X、Y、Z、M、Q、R 是元素周期表前四周期元素，且原子序数依次增大；X 原子核外有6 种不同
运动状态的电子，则X 为C；Y 的基态原子中s 电子总数与p 电子总数相等，则其核外电子排布式为
1s22s22p4或1s22s22p63s2，即Y 为O 或Mg；M 的第四电离能远远大于第三电离能，说明M 易形成+3 价化合
物，故M 为Al；原子序数：M＞Z＞Y，且Z 的原子半径在同周期元素中最大，则Z 为Na，Y 为O；R 基
态原子核外有7 个能级且能量最高的能级上有6 个电子，则R 的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，R
为Fe；Q 的基态原子的最外层p 轨道上有两个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反，说明其最外层
p 轨道上共有5 个电子，则其最外层电子排布式为ns2np5，由于Q 的原子序数小于R(Fe)，故Q 为Cl；L 基
态原子核外有四个电子层，最外层只有一个电子，其它电子层均排满电子，则L 的核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s1，L 为Cu；综上所述，X 为C，Y 为O，Z 为Na，M 为Al，Q 为Cl，R 为Fe，L 为
Cu。
【解析】（1）X 为C，位于第2 周期第ⅣA 族；
12C、
14C 为碳的两种不同原子，互为同位素；
（2）Y 为O，核外电子排布式为1s22s22p4；原子的核外电子空间运动状态有5 种；
非金属性的强弱与得电子的难以程度有关，而与得电子数目无关，故A 错误；
简单氢化物越稳定，对应元素的非金属性越强，故B 正确；
单质与氢气化合的难以程度可判断非金属性强弱，越容易化合则对应元素的非金属性越强，故C 正确；
O 元素存在最高价氧化物的水化物，因此不能通过最高价氧化物水化物的酸性强弱比较C、O 的非金属性
3
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强弱，故D 错误；
（3）Q 为Cl，基态原子核外电子排布式：
；
（4）
离子半径比较，先看电子层数，层数相同再看核电荷数，核电荷数越大离子半径越小，则离子半径：
；Na 和O 形成原子个数比
的化合物为
，其电子式为：
；
（5）
的价层电子排布为
，
能级处于半充满状态，能量低更稳定，因此Fe3+比Fe2+更稳定；工业
炼铁常采用热还原法；
（6）电负性差小于1.7 时形成共价化合物；
（7）
Cu 的基态原子价电子轨道表示式为
；在周期表中该原子排在ds 区。
03 电子排布表达式的规范书写
4．（24-25·浙江宁波·期末）下列说法错误的是
A．ns 能级电子的能量可能低于(n-1)p 能级电子的能量
B．6C 的电子排布式为
，违反了洪特规则
C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理
D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理
【答案】A
【解析】A．电子的能量与能层、能级有关，根据构造原理，ns 能级电子的能量一定高于(n－1)p 能级电子
的能量，A 错误；
B．根据洪特规则知，2p 能级上的两个电子应排在两个不同的原子轨道上，
违反
了洪特规则，B 正确；
C．根据能量最低原理知，电子先排能量低的轨道，后排能量高的原子轨道，故应先排4s 轨道，电子排布
式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理，C 正确；
D．根据泡利原理知，3p 能级最多容纳6 个电子，电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理，D 正
确；
故选A。
5．（24-25·福建福州·期中节选）根据要求回答下列问题：
（3）下列属于氧原子激发态的轨道表示式的有 (填字母)。
4
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a．
b．
c．
d．
（4）Cu 的外围电子排布式为 。
（5）基态Si 原子中，电子占据的最高能层符号为 。
（6）基态S 原子的原子核外电子有 种空间运动状态，其能量最高的电子电子云轮廓图为
形。
【答案】
（3）bc
（4）3d104s1
（5）M
（6）9 哑铃
【解析】
（3）a．基态氧原子的电子排布式为1s22s22p4，
为基态氧原子轨道表示
式，故a 不符合题意；
b．2p 轨道上的一个电子跃迁到3s 轨道，
属于激发态，故b 符合题
意；
c．2s 轨道上的一个电跃迁到2p 轨道，属
于激发态，故c 符合题意；
d．
为基态氧原子轨道表示式，故d 不符合题意；
故答案为：bc。
（4）Cu 的原子序数为29，外围电子排布式为3d104s1。
（5）基态Si 原子的电子排布式1s22s22p63s23p2，电子占据的最高能层符号为：M。
（6）基态S 原子的电子排布式1s22s22p63s23p4，它的原子核外电子有9 种空间运动状态，其能量最高的电
子电子云轮廓图为哑铃形。
5
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04 电子跃迁与原子光谱
6．（2023·北京东城·模拟预测）中国科学家经过光谱分析发现一颗锂元素含量极高的恒星。下列说法不正
确的是
A．LiOH 的碱性强于Be(OH)2
B．在第ⅠA 族的元素中，锂元素的第一电离能最大
C．依据对角线规则，锂元素和镁元素的有些性质相似
D．原子光谱的产生与电子跃迁有关，可利用原子光谱中的特征谱线来鉴定元素
【答案】B
【解析】A．同周期元素，从左到右元素的金属性依次减弱，最高价氧化物对应水化物的碱性减弱，则氢
氧化锂的碱性强于氢氧化铍，故A 正确；
B．同主族元素，从上到下的第一电离能依次减小，在第ⅠA 族的元素中，氢元素的第一电离能最大，故
B 错误；
C．依据对角线规则可知，元素周期表中位于对角线上的锂元素和镁元素的有些性质相似，故C 正确；
D．用光谱仪器摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱总称原子光谱，原子光谱的产生与电子跃迁有
关，不同元素原子的吸收光谱或发射光谱不同，所以可以利用原子光谱中的特征谱线来鉴定元素，故D 正
确；
故选B。
1.
【结合元素周期律考查核外电子的排布规律】（24-25 高三上·福建泉州·阶段练习）短周期主族
元素W、X、Y、Z 的原子序数依次增大，W 的最高正价与最低负价代数和为0，W、X、Y 形成的化合物
甲的结构如图所示，Z 原子M 层上有2 个未成对电子且此能级无空轨道。下列说法正确的是
A．与 Z 同周期且第一电离能大于Z 的主族元素有2 种B．简单氢化物的沸点：Z>X
C．X、Y 形成的化合物只含离子键
D．化合物甲中阴离子的空间构型为三角锥形
【答案】A
【分析】短周期主族元素W、X、Y、Z 的原子序数依次增大，W 的最高正价与最低负价代数和为0，则W
为C 或Si；结合化合物甲的结构，X 是O，Y 是Na；Z 原子M 层上有2 个未成对电子且此能级无空轨道，
Z 是S，根据上述分析，W 是C。
6
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【解析】A．Z 是S，同周期第一电离能比S 大的主族元素有P、Cl，A 项正确；
B．X 是O，Z 是S，水分子间存在氢键，沸点反常，简单氢化物的沸点：H2O＞H2S，B 项错误；
C．X、Y 形成的化合物可以是氧化钠或过氧化钠，过氧化钠中含有共价键，C 项错误；
D．化合物甲中的阴离子是碳酸根离子，C 原子形成3 个σ 键，价层电子对数为
=3，发生sp2杂化，没
有孤对电子，空间构型为平面三角形，D 项错误；
故选A。
2．
【结合结构式考查电子排布表达式的规范书写】（24-25 高三上·福建·期中节选）
（6）分子中含有两个或两个以上中心原子(离子)的配合物称为多核配合物，如图为Co(Ⅱ)双核配合物的内
界。
①配合物中每个中心离子的配位数为 。
Co
②
2+的最高能层电子排布式为 。
③下列状态的钴中，电离最外层一个电子所需能量最大的是 (填标号)
A．
B．
C．
D．
【答案】（6）6
A
【解析】
（6）①根据配合物结构可知，中心离子为钴离子，配位数为6；
Co
②
原子序数为27，则
最高能层电子排布式：
；
A
③．
为基态
，由于Co 第二电离能比第一电离能大，再失去一个电子所需能量较高；
B．
为基态Co 原子，失去一个电子变为基态
的能量为第一电离能；
C．
为激发态的Co 原子，失去一个电子所需能量低于基态Co 原子；
D．
为激发态
，失去一个电子所需能量低于基态
；
综上，电离最外层一个电子所需能量最大的是
，答案选A。
3．
【结合信息提示考查原子的结构】（23-24·福建漳州·阶段练习节选）回答下列问题：
（1）基态Zn 原子核外占据最高能层电子的电子云轮廓图形状为 ；
元素原子中最外层电子有
7
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种空间运动状态；元素周期表中第4 周期ⅣB 族元素基态原子的核外电子排布式为 。
（2）三醋酸锰
中阳离子的价层电子排布式中电子的自旋状态 （填“相同”或
“相反”）。阴离子中电负性最大的元素，其基态原子中的核外电子有 种不同的运动状态。
（3）下列硼原子电子排布图表示的状态中，能量最高的为 （填选项字母）。状态A 变为状态B
所得原子光谱为 光谱（填“发射”或“吸收”）
A．
B．
C．
D．
（6）原子核外运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用
表示，与之相反的用
表示，
即称为电子的自旋磁量子数。对于基态Ni 原子，其价电子的自旋磁量子数的代数和为 。
【答案】（1）球形 4 1s22s22p63s23p63d24s2
（2）相同 8
（3）D 发射
（6）+1 或-1
【解析】（1）基态Zn 原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s2，最高能层电子为4s2，其电子的电子云
轮廓图形状为球形；元素
为第六周期ⅤA 族，其价电子排布式为6s26p3，则原子中最外层电子有4 种
空间运动状态；元素周期表中第4 周期IVB 族元素是22 号Ti，基态原子的核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d24s2，故答案为：球形；4；1s22s22p63s23p63d24s2；
（2）三醋酸锰
中阳离子是Mn3+离子，其价层电子排布式为3d4，d 能级轨道数为5，根据
洪特规则，则其电子的自旋状态为相同；阴离子中电负性最大的元素是O 元素，其原子核外有8 个电子，
每个电子的运动状态都是不相同的，则其基态原子中的核外电子8 有种不同的运动状态，故答案为：相
同；8；
（3）基态原子的电子能量最低，按能量最低原理排列，原子受到激发，电子从低能级会跳到高能级，处
在高能级轨道的电子数越多，能量越高，故能量最高的是D；状态A 变为状态B，根据电子所处的能级轨
道，是能量高转变为能量低，向外释放能量，故所得原子光谱为发射光谱；故答案为：D；发射；
（6）对于基态Ni 原子，其价层电子轨道表示式为
，其价电子的自旋磁量子数的
代数和为+1 或-1，故答案为：+1 或-1。
8
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1．（2025·山东卷）第70 号元素镱
的基态原子价电子排布式为
。下列说法正确的是
A.
的中子数与质子数之差为104
B.
与
是同一种核素
C. 基态
原子核外共有10 个d 电子
D.
位于元素周期表中第6 周期
【答案】D
【解析】A．中子数=174-70=104，与质子数70 的差为104-70=34，而非104，A 错误；
B．同位素之间质子数相同，但中子数不同，两者属于不同核素，B 错误；
C．根据构造原理可知，Yb 的电子排布为[Xe]4f146s2，在3d 和4d 轨道上有电子，共20 个d 电子，C 错
误；
D．根据Yb 的价电子排布式可知，其有6s 轨道，说明其有6 个电子层，其位于第6 周期，D 正确；
故选D。
2．（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
【答案】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。
3．（2025·浙江1 月）(多选)关于ⅤA 族元素原子结构的描述，下列说法正确的是_______。
A. 基态P 原子
轨道上的电子自旋方向相同
B.
的最外层电子数为18
C.
的半径小于
的半径
D. 电子排布为
的P 原子处于激发态
【答案】AD
【解析】A．基态P 原子价电子排布式为3s23p3，根据洪特规则，
轨道上的3 个电子自旋方向相同，故
A 正确；
B．基态As 原子价电子排布式为4s24p3，
的价电子排布式为4s2，最外层电子数为2，故B 错误；
C．
比
多一个电子层，所以
的半径大于
的半径，故C 错误；
D．基态P 原子的电子排布式为
的，电子排布为
的P 原子处于激发态，故D 正确；
选AD。
4．按要求填空：
9
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（1）请按要求书写下列电子排布式：
①(2025·广东卷)基态Ti 原子的价层电子排布式为_______。
②(2025·安徽卷)锶位于元素周期表第五周期第ⅡA 族。基态原子价电子排布式为_______。
③(2025·河北卷)基态铬原子的价层电子排布式：_______。
④(2025·湖北卷)基态氟离子的电子排布式为_______。
⑤(2025·云南卷)基态Cu 原子的价层电子排布式为_______。
⑥(2023·北京)基态
原子价层电子排布式是__________；
⑦(2024·河北)钒原子的价层电子排布式为_______；
⑧(2022·福建)基态
原子的价电子排布式为_______；
⑨(2023·重庆)O2—的核外电子排布式为_______。
【答案】①
；②
；③
；④
；⑤
；①3s23p4；③3d34s2；④4s24p3；
⑤1s22s22p6
【解析】①Ti 为22 号元素，基态Ti 原子的价层电子排布式为
，故答案为：
；②锶位于元
素周期表第五周期第ⅡA 族，基态原子价电子排布式为
； ③Cr 为24 号元素，基态铬原子的价层电子
排布式：
；④氟的原子序数为9，基态氟离子电子排布为
；⑤Cu 为29 号元素，基态Cu
原子的核外电子排布属于洪物规则的特例，其价电子数为11，其价层电子排布式为
；⑥S 是第三
周期ⅥA 族元素，基态S 原子价层电子排布式为3s23p4。答案为3s23p4；⑦钒是23 号元素，其价层电子排
布式为3d34s2；⑧As 位于元素周期表中第四周期VA 族，原子序数为33，由构造原理写出其价电子排布式
为4s24p3；⑨O2—为氧原子得到2 个电子形成的，核外电子排布式为1s22s22p6；
（2）请按要求书写下列轨道表示式：
①(2025·北京卷)将
基态原子最外层轨道表示式补充完整：
②(2024·广东)基态N 原子价层电子的轨道表示式为_______；
③(2024·新课标卷)Ni 基态原子价电子的轨道表示式为_______；
④(2024·北京)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(2024·湖北)基态Be2＋的轨道表示式为_______；
⑥(2023·乙卷)基态Fe2＋的3d 电子轨道表示式为___________。
【答案】①
；②
；③
10
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；④
；⑤
；⑥
【解析】①Mg 是第12 号元素，其基态最外层电子的电子排布式为3s2，故其基态原子最外层轨道表示式
为：
；②N 的原子序数为7，位于第二周期第ⅤA 族，基态N 原子价层电子的轨道表
示式为
；③Ni 为28 号元素，其基态原子的核外电子排布式为
，则其价电子轨道表示式为
；④
加位于元素周期表的第5 周期
ⅣA 族，其基态原子的价电子排布式为
，所以其轨道表示式为
；⑤基态
Be2+的电子排布式为1s2，其轨道表达式为
；⑥基态
的
电子轨道表示式为
。
11
