文档文本内容
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第02 讲 原子结构与性质
目录
01
考情解码·命题预警
02 体系构建·思维可视...........................................................................................................................
03 核心突破·靶向攻坚...........................................................................................................................
考点一 原子结构 核素与同位素........................................................................................................
知识点1 原子的构成........................................................................................................................................
知识点2 元素、核素与同位素......................................................................................................................
考向1 考查微观粒子中各粒子数的关系及计算.....................................................................................
考向2 考查元素、核素、同位素辨析........................................................................................................
【思维建模】“五同”概念的比较
考向3 考查核反应方程的简单分析..............................................................................................
【思维建模】核反应方程分析思路
考点二 原子核外电子的排布..............................................................................................................
知识点1 原子核外电子的运动状态............................................................................................................
知识点2 基态、激发态和原子光谱............................................................................................................
知识点3 原子的核外电子排布规律............................................................................................................
考向1 考查能层、能级与原子轨道.............................................................................................................
考向2 考查基态、激发态与原子光谱........................................................................................................
【思维建模】电子的空间运动状态与电子的运动状态
考向3 考查核外电子的排布规律..................................................................................................................
04 真题溯源·考向感知............................................................................................................................
1
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考点要求
考察形式
2025 年
2024 年
2023 年
原子结构
选择题
非选择题
江苏卷T2，3 分
山东卷T2，3 分
江苏卷T5，3 分
广东卷T2，2 分
湖北卷T12，3 分
河北卷T8，3 分
湖南卷T2，3 分
江苏卷T5，3 分
原子核外电子
的运动状态
选择题
非选择题
安徽卷T2，3 分
北京卷T2，3 分
广东T13，3 分
江苏卷T4，3 分
山东卷T3，3 分
海南卷T11，4 分
北京卷T2，3 分
辽宁卷T2，3 分
海南卷T4，3 分
考情分析：
1．从命题题型和内容上看，高考命题以选择题为主，非选择题偶而也呈现，考查内容主要有原子结构
及原子中质量数、质子数、中子数、核外电子数之间的相互关系及计算；元素、核素、同位素、同素异
形体概念的辨析；根据原子核外电子排布推断元素及性质、书写电子排布式和电子排布图等。
2．从命题思路上看：选择题以最新的科技成果、新闻事件为背景，考查原子结构、同位素、核素知
识，核外电子排布表达式的正误判断等。非选择题中直接考查电子排布式和电子排布图的书写，利用核
外电子排布推断元素及性质等。
预测2026 年四川高考将仍会以最新科技成果、新闻事件为背景等为背景材料，考查原子结构中各微粒
数的关系及计算、原子（离子）核外电子排布规律及电子排布式或电子排布图的书写等知识。因此，复
习时应强化原子构成微粒之间的关系、原子结构及核外电子排布特性、规范化学术语的书写，重点掌握
长周期主族元素和第四周期过渡元素的电子排布式和轨道表示式等知识。
复习目标：
1．知道元素、核素和同位素的含义，会判断同位素、同素异形体、同分异构体及同系物。
2．了解电子云概念，能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异。
3．理解原子核外电子排布的规律，能正确书写1～36 号元素的电子排布式、价层电子排布式。
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考点一 原子结构 核素与同位素
知识点1 原子的构成
1．原子的构成
2．微粒间的关系
（1）原子：质子数＝核电荷数＝ ＝核外电子数
（2）阳离子的核外电子数＝质子数－ ，如Mg2＋的核外电子数是10。
（3）阴离子的核外电子数＝质子数＋ ，如Cl－的核外电子数是18。
3．微粒符号及数字含义
得分速记
①原子中 都含有中子，如H 中没有中子。
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②电子排布完全相同的原子 是同一种原子，如互为同位素的各原子。
③易失去1 个电子形成＋1 价阳离子的 是金属原子，如氢原子失去1 个电子形成H＋。
④形成稳定结构的离子最外层 是8 个电子，如Li＋为2 个电子稳定结构。
⑤破坏原子结构的核裂变 化学变化也不属于 ，属于 。
⑥质子数相同的微粒 属于同一种元素，如F－和OH－。
知识点2 元素、核素与同位素
1．元素、核素、同位素的概念及相互关系
2．同位素的特征
（1）相同存在形态的同位素，化学性质几乎完全 ，物理性质 。
（2）天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数(丰度)一般 。
3．常见的重要核素及其应用
核素
U
C
H
H
O
用途
得分速记
①现行元素周期表已发现的元素有118 种，由于同位素的存在，故核素的种数 118 种。
②不同核素可能具有相同的 数，如H、H；也可能具有相同的 数，如C、O；也可能具有相同的
数，如C、N。
③同位素之间的转化，既不是 变化也不是 变化，是 反应。
④同位素之间可形成不同的同位素单质。如氢的三种同位素形成的单质有六种：H2、D2、T2、HD、HT、
DT，他们的物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全 。
⑤同位素之间可形成不同的同位素化合物。如水分子有H2O(普通水)、D2O(重水)、T2O(超重水)等。他们的
相对分子质量不同，物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全 。
4．核反应
（1）含义：核聚变、核裂变属于核反应，核反应既 化学变化，也 物理变化。
（2）常见核反应：
碳14 的β 衰变
C→N＋e
钋209 的α 衰变
Po→Pb＋He
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卢瑟福发现质子
N＋He→O＋H
查德威克发现中子
Be＋He→C＋n
铀核裂变反应
U＋n→Kr＋Ba＋3n
（3）特点：①反应前后质量数之和 ；②反应前后质子数之和 。
5．相对原子质量
（1）原子(即核素)的相对原子质量：一个原子(即核素)的质量与一个______质量的的比值，即：
M(核素)＝，取该值的正整数即为该核素的 数。一种元素有几种同位素，就有几种不同核素的相对
原子质量。
（2）元素的相对原子质量：是按该元素各种天然同位素原子所占的 算出的平均值。
如：Ar(Cl)＝Ar(35Cl)×a%＋Ar(37Cl)×b%。
（3）核素的近似相对原子质量＝该核素的 。
考向1 考查微观粒子中各粒子数的关系及计算
例1 （2025·四川·八省联考卷）O3和HI 发生反应：O3+2HI=O2+I2+H2O，NA是阿伏加德罗常数的值。下列
说法错误的是( )
A．O3是非极性键形成的极性分子 B．
的电子式是
C．O3和O2互为同素异形体 D．
含有的中子数是8NA
【变式训练1·变载体】
（2025·四川·八省押题预测卷）氮化镓（GaN）是一种第三代半导体材
料，有良好的电学特性，近年智能手机的快速充电器就使用了氮化镓材料，镓的原子结构示意图如下。下
列说法不正确的是
A．
的结构式为
B．
和
互为同素异形体
C．一个
原子中含有39 个中子
D．镓位于元素周期表的第四周期第ⅢA 族
【变式训练2·变考法】（2025·安徽皖北协作区·一模）设
是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.
由
和
组成的混合气体中原子总数为
B.
中含质子总数为
C. 在某真空密闭容器中充入
气体，容器中的分子总数小于
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D.
和
的反应中每生成
时，生成
键的数目为
【变式训练3·变考法】（2025·四川广安·模拟）
是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．常温下，
中含有的价电子总数为
B．IL NaCl 溶液中，阴、阳离子总数为
C．当制备反应生成22.4L(换算成标准状况下)混合气体时，混合气体中的原子总数为
D．当制备
时，转移电子数为
考向2 考查元素、核素、同位素辨析
例2 宇宙中含量最丰富的元素氢有3 种核素(H、D、T)。工业上利用反应堆的中子(n)，采用含Li 的化合物
作靶材生产氚(T)。下列说法正确的是
A．H、D、T 互为同位素
B．H、D、T 的物理和化学性质明显不同
C．H、D、T 都具有放射性，都可用于制造氢弹
D．上述生产氚的过程中同时有3He 生成
思维建模 “五同”概念的比较
\s\up11(
比较)
定义
比较对象
分子式
结构
性质
同位素
质子数相同、中子数
不同的核素(原子)互
称
核素(原
子)
符号表示不同，
如：H、H、H
电子排布相
同，原子核
结构不同
物理性质不相
同，化学性质
相同
同素异形体
同一元素组成的不同
单质
单质
元素符号表示相
同，分子式可不
同，如：金刚石
和石墨、O2和O3
单质的组成
或结构不同
物理性质不
同，化学性质
相似
同分异构体
分子式相同，结构不
同的化合物互称
化合物
相同
不同
物理性质不
同，化学性质
不一定相同
同种物质
分子式和结构式都相
同的物质
－
相同
相同
相同
同系物
结构相似，分子组成
上相差若干个CH2原
子团的有机物
化合物
不相同
相似
物理性质不
同，化学性质
相似
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【变式训练1·变考法】（2025·四川·八省押题预测卷）光照时，纳米
能使水产生羟基自由基
，可
用于处理废水。下列表述正确的是
A．基态Ti 的价电子排布式：3d2
B．—OH 的电子式：
C．
的VSEPR 模型：
D．O 的一种核素：
【变式训练2·变载体】（2025·四川南充·预测）利用宇宙射线产生的放射性同位素碳-14 来测定含碳物质的
年龄，叫碳-14 测年。下列关于
的叙述不正确的是
A．
原子核外电子数为6 B．
原子核外中子数为14
C．
具有放射性 D．
与
化学性质基本相同
【变式训练3·变题型】（2025·北京房山区·一模）用放射性同位素
标记酪氨酸，可达到诊断疾病的目
的。标记过程如下：
下列说法不正确的是
A．I 元素位于周期表p 区
B．
和
互为同位素
C．酪氨酸苯环上的一碘代物有4 种
D．标记过程发生了取代反应
考向3 考查核反应方程的简单分析
例3 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
思维建模 核反应方程分析思路
①质量数守恒：各微粒左上角数字之和在核反应前后相等；
②电荷数守恒：各微粒左下角数字之和(正电荷数)在核反应前后相等.
例：碳14 的β 衰变：C→N＋e
质量数守恒表达式：14＝14＋0；电荷数守恒表达式：6＝7－1。
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【变式训练1·变考法】（2025·四川成都实验中学·月考）用
粒子轰击
可得到一个中子和一种放
射性核素
，即
。已知基态X 原子中s 能级电子总数是p 能级电子总数的4 倍。下列
说法错误的是
A．
B．最高价含氧酸的酸性：X<Y
C．XF3与YF3中X 与Y 的杂化方式相同 D．单质的沸点：X>Y
【变式训练2·变载体】（2025·四川内江市·一模）卢瑟福用
粒子（即氦核
）轰击X 原子的核反应为
，其中A=2N，
不含中子。下列说法正确的是
A. XY 属于酸性氧化物 B. Z2Y2为非极性分子
C. 简单氢化物的沸点：X>Y D. 第一电离能：X>Y
考点二 原子核外电子的排布
知识点1 原子核外电子的运动状态
1．电子的运动特征
电子是质量轻、带 的微观粒子，并具有 性。电子可以在原子内部进行 ，运动速
度很 ，接近 ，与宏观物体的运动有极大不同：不能同时确定 ，不能描绘
。
2．能层与能级
（1）能层：根据多电子原子的核外电子的 ，将核外电子分成不同的能层，能层用 表示。
n 值越 ，能量越 。
（2）能级：多电子原子中同一能层电子 的不同，将它们分成不同能级，符号s、p、d、f......。如n
能层的能级按能量由低到高的顺序排列为 、 、 、 等。
（3）关系：能层序数 该能层所包含的能级数，如第三能层有 能级。s、p、d、f 能
级可容纳的电子数为1、3、5、7 的 倍。
3．能层、能级与其容纳的最多电子数之间的关系
能层(n)
一
二
三
四
五
六
七
…
符号
K
L
M
N
O
P
Q
…
能级
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
…
…
…
…
容纳最多
电子数
…
…
…
…
……
…
…
4．原子轨道
（1）电子云：电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的 分布的形象化描
述。
（2）电子轮廓图： 的电子云图，s 电子云是 形；p 电子云是 形，有 个伸展
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方向(px，py，pz，它们相互垂直)；d 有 个伸展方向；f 有 个伸展方向。
（3）原子轨道：量子力学把电子在原子核外的一个 称为一个原子轨道，即电子云的伸展方
向。
轨道符号
s
p
d
f
电子云形状
（轨道形状）
或
形状较复杂
轨道个数
空间伸展方向个数
5．轨道能量
（1）同能层的不同能级能量s<p<d<f。
（2）不同能层相同能级的能量1s<2s<3s……，2p<3p<4p……，半径随能层增大而 。
（3）同能层同能级不同轨道能量 ，如2px＝2py＝2pz。
知识点2 基态、激发态和原子光谱
1．基态与激发态
（1）基态原子：处于 的原子。
（2）激发态原子：基态原子的电子 能量后，电子跃迁到 能级，变成激发态原子。
2．原子光谱
（1）定义：不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的 ，可以用光谱仪摄取各种元素原
子的 光谱或 光谱，总称原子光谱。
（2）光谱分析的应用：
①在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为 分析。
②生产生活：光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED 灯光等都与
核外电子跃迁释放 有关。
得分速记
①可见光中， 的波长最长， 光的波长最短。
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②焰色反应是电子跃迁的结果，故金属的焰色反应是 变化过程，不属于 变化。
知识点3 原子的核外电子排布规律
1．构造原理：随着原子核电荷数的 ，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电
子大多是按如图所示的能级顺序填充的，填满一个能级再填一个新能级。
2．核外电子排布的三个规律
能量最低原理
原子的电子排布遵循 能使整个原子的能量处于 状态
泡利原理
每个原子轨道里最多只能容纳 自旋状态 的电子
洪特规则
当电子排布在同一能级的不同 轨道时，基态原子中的电子总是
占据一个轨道，而且自旋状态
3. 洪特规则特例
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29Cu 的基态原子电子排布式为 ，而不是1s22s22p63s23p63d94s2。24Cr 的
基态原子电子排布式为 ，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。
得分速记 核外电子排布表示方法小结
表示方法
以硫原子为例
原子结构示意图
电子排布式
简化电子排布式
电子排布图(轨道表示式)
价电子排布式
得分速记
①在书写过渡元素电子排布式时，应先写 亚层，后写ns 亚层。
②过渡元素失电子生成离子时，先失 亚层上的电子，再失 亚层上的电子。
③当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)、全空(p0、d0、f0)时原子的能量最低，如
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24Cr 的电子排布式为 ，29Cu 的电子排布式为 。
考向1 考查能层、能级和原子轨道
例1 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
【变式训练1·变考法】（2025·四川攀枝花市·一诊）下列化学用语或图示表达正确的是
A. CO2的电子式为：
B. 甲烷分子的空间填充模型为
C. Cl2中两个氯原子形成共价键，轨道重叠示意图为
D. Fe2+基态价层电子轨道表示式为
【变式训练2·变载体】（2025·四川眉山实验中学·月考）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
D．2py的电子云图为
，其中的黑点代表核外电子的运动轨迹
【变式训练3·变题型】（2025·四川泸县五中·模拟）某化合物
是分析化学中重要的基准物质，其中X、Y、Z、R 分别位于三个短周期，原子序数依次增加，R 与Z 同主
族；常温下，YZ2为气体，其分子的总电子数为奇数；Q 为常见的金属元素，在该化合物中Q 离子的价层
电子排布式为3d6。该物质在稀有气体氛围中的热重曲线如图所示。下列说法错误的是
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A. 简单氢化物的沸点：Z>R
B. 基态Q 原子的核外电子有15 种不同的空间运动状态
C. 简单气态氢化物的还原性：Z>Y
D. 580℃热分解后得到的固体化合物是Q2Z3
考向2 考查基态、激发态和原子光谱
例2（2025·四川巴中市·一诊）
、
等均可作锂离子电池的电极材料，关于其组成元素说
法错误的是
A. Li 的焰色试验形成发射光谱 B. 第二周期第一电离能介于Li 和O 之间的元素有4 种
C. Fe 和Co 都位于周期表中d 区 D. 基态p 原子核外电子有9 种空间运动状态
【变式训练1·变考法】（2024·安徽安庆模拟）下列说法正确的是
A. 基态原子的能量一定比激发态原子的能量低
B. 基态Fe3+的最外层电子排布式为3s
23p
63d
5
C. 基态碳原子的价层电子轨道表示式：
D. 基态多电子原子中，p轨道电子能量一定比s轨道电子能量高
【变式训练2·变载体】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．硅原子核外电子排布式由3s23p2转变为3s13p3的过程会释放能量
【变式训练3·变题型】（2025·四川德阳市·质量监测二）下列有关物质结构或性质的解释合理的是
选项
实例
解释
A
某些金属灼烧时有特征焰色
核外电子受热吸收能量跃迁至较高能级
B
稳定性：HF>HCl
HF 分子间能形成氢键
C
酸性：
—CF3为吸电子基团，—CH3为推电子基团，导
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致羧基中的羟基极性不同
D
活泼性：
碳碳双键的键能小于碳碳单键，更容易断裂
A. A
B. B
C. C
D. D
考向3 考查原子核外电子排布规律
例3（2025·四川泸州市·一诊）赤血盐{K3[Fe(CN)6}可用于检验Fe2+，也可用于蓝图印刷术等。下列说法正
确的是
A. 电负性：
B. K+核外有9 种不同空间运动状态的电子
C. Fe2+的价电子排布式为
D. 4 种元素分布在元素周期表的s、p、ds 区
思维建模 建立电子排布式书写虚拟模拟图：
【变式训练1·变考法】（2025·四川内江市·一模）下列化学用语或表述正确的是
A. 基态Cr 原子的价层电子排布图：
B. SO3的空间结构：三角锥形
C. 聚丙烯的结构简式：
D. 顺-2-丁烯的分子结构模型：
【变式训练2·变载体】（2025·四川南充一中·二模）药物异博定(盐酸维拉帕米)能有效控制血压升高、促
进血液循环，其合成路线中有如图转化过程，已知NaH 晶体属NaCl 晶型，则下列说法正确的是
A. Z 分子中C、H、O 第一电离能大小顺序为O>H>C
B. Y 分子中基态Br 原子电子排布式为
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C. X 的沸点高于其同分异构体
D. NaH 晶体中，与Na+最近的
有12 个
【变式训练3·变题型】（2025·四川攀枝花市·一诊）X、Y、Z、W 是原子序数依次增大的短周期主族元
素，X 原子有两个单电子且电负性是四种元素中最大的，Y 原子的最外层电子数是X 原子内层电子数的2
倍，Z 原子s 能级上电子数与p 能级上电子数之比为2：3，W 第一电离能大于Z。下列说法正确的是
A. 电负性：Y<Z<W
B. 原子半径：X<Z<W<Y
C. 四种元素基态原子
未成对电子数：Y<Z<W
D. 简单氢化物的键角：Y<Z
1．（2025·安徽·高考真题）以下研究文物的方法达不到目的的是
A．用
断代法测定竹简的
B．用X 射线衍射法分析玉器的晶体结构
C．用原子光谱法鉴定漆器表层的元素种类
D．用红外光谱法测定古酒中有机分子的相对分子质量
2．（2025·安徽·高考真题）某化合物的结构如图所示。W、X、Y、Z 是原子序数依次增大的短周期元素，
其中X、Z 位于同一主族。下列说法错误的是
A．元素电负性：
B．该物质中Y 和Z 均采取即
杂化
C．基态原子未成对电子数：
D．基态原子的第一电离能：
3．（2025·江苏卷）科学家通过核反应
发现氚
。下列说法正确的是
A．
表示一个质子
B．
的基态原子核外电子排布式为
C．
与
互为同位素
D．
的原子结构示意图为
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4．（2025·浙江1 月卷）根据元素周期律，下列说法不正确的是
A．第一电离能：N＞O＞S B．化合物中键的极性：SiCl4＞PCl3
C．碱性：LiOH＞KOH D．化合物中离子键百分数：MgO＞Al2O3
5．（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
6．(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
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：
7．（2025·湖南卷）
浓溶液中含有的
具有酸性，能溶解金属氧化物。元素X、Y、Z、M
的原子序数依次增大，分别位于不同的前四周期。Y 的最外层电子数是内层的3 倍，X 和Y 的最外层电子
数之和等于Z 的最外层电子数，M 的价层电子排布是
。下列说法正确的是
A．电负性：X>Y B．Y 形成的两种单质均为非极性分子
C．由X、Y、Z 形成的化合物均为强电解质 D．铁管上镶嵌M，铁管不易被腐蚀
8．（2024·湖北卷）主族元素W、X、Y、Z 原子序数依次增大，X、Y 的价电子数相等，Z 的价电子所在
能层有16 个轨道，4 种元素形成的化合物如图。下列说法正确的是
A．电负性：
B．酸性：
C．基态原子的未成对电子数：
D．氧化物溶于水所得溶液的
9．（2024·贵州卷）我国科学家首次合成了化合物[K(2，2，2-crypt)]5[K@Au12Sb20]。其阴离子
[K@Au12Sb20]5-为全金属富勒烯(结构如图)，具有与富勒烯C60相似的高对称性。下列说法错误的是
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A．富勒烯C60是分子晶体
B．图示中的K+位于Au 形成的二十面体笼内
C．全金属富勒烯和富勒烯C60互为同素异形体
D．锑(Sb)位于第五周期第ⅤA 族，则其基态原子价层电子排布式是5s25p3
10．（2024·新课标卷）
(四羰合镍，沸点43℃)可用于制备高纯镍，也是有机化合物羰基化反应
的催化剂。回答下列问题：
（1）Ni 基态原子价电子的轨道表示式为_______。镍的晶胞结构类型与铜的相同，晶胞体积为
，镍原
子半径为_______。
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