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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2
02 体系构建·思维可视.........................................................................................................................3
03 核心突破·靶向攻坚......................................................................................................................... 4
考点一 原子结构.............................................................................................................................4
知识点1 原子的构成..................................................................................................................................4
知识点2 元素、核素、同位素...................................................................................................................5
考向1 考查微粒中“粒子数”的确定......................................................................................................6
考向2 考查核反应方程的简单分析..........................................................................................................7
【思维建模】核反应方程分析思路
考向3 考查“五同”概念辨析..................................................................................................................8
考点二 核外电子运动状态与排布原理......................................................................................8
知识点1 电子的运动特征..........................................................................................................................8
知识点2 能层、能级与原子轨道..............................................................................................................8
知识点3 电子云与原子轨道的形状和能量..............................................................................................9
知识点4 基态原子核外电子排布............................................................................................................10
知识点5 原子状态与原子光谱................................................................................................................12
考向1 考查电子排布式和轨道表示式.....................................................................................................12
【思维建模】建立电子排布式书写虚拟模拟图
考向2 考查原子核外未成对电子数判断.................................................................................................14
考向3 考查电子云轮廓图和电子运动状态的判断.................................................................................15
【思维建模】 电子的空间运动状态与电子的运动状态
考
向
4
考
查
电
子
跃
迁
与
原
子
光
谱.............................................................................................................17
04 真题溯源·考向感知........................................................................................................................17
1
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考点要求
考查形式
2025 年
2024 年
原子结构
选择题
非选择题
安徽卷T7，3 分
安徽卷T15（1 项），1 分
核外电子运动状
态与排布原理
选择题
非选择题
安徽卷T9，3 分
安徽卷T15（1 项），1 分
安徽卷T2，3 分
安徽卷T6，3 分
考情分析
分析2024、2025 年安徽高考试题，高考命题在本讲有以下规律：
1．从考查题型和内容上看，高考命题以选择题、非选择题呈现，考查内容主要有以下2 个方面：
（1）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。
（2）根据原子核外电子排布判断元素种类、书写电子排布式和电子排布图。
2．从命题思路上看，主要以选择题的形式为主。
（1）选择题 以阅读材料为背景，考查原子结构、核外电子排布的正误判断。
（2）非选择题 以工艺流程为情境，直接考查电子排布式的书写等。
3.根据高考命题的特点和规律，复习时要注意以下几个方面：
（1）原子构成微粒之间的关系。
（2）原子结构及核外电子排布特性。
（3）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。
复习目标
1.掌握原子中微粒数目的关系；
2.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理；
3.能正确书写1-36 号元素原子核外电子排布式、价层电子排布式和轨道表示式。
2
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3
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考点一 原子结构
知识点1 原子的构成
1. 构成原子的微粒及作用
2.微粒符号周围数字的含义
3.微粒之间的等式关系
①原子中：
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。
得分速记
①原子中 有中子，如 中没有中子。
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 价阳离子的不一定是金属原子，如氢原子失去1 个电子形成H＋。
4
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④形成稳定结构的离子最外层不一定是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质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F－和OH－。
知识点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.同位素的“六同三不同”
4.常见的重要核素及其应用
核素
U
C
H(D)
H(T)
O
用途
5.元素、核素、同位素的联系与区别
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 。
5
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6.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
12C 质量的 的比值。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：是根据该元素各种天然同位素的 按该元素各种天然同位素原子所占的
原子百分比算出的平均值。即：Ar(E)＝Ar1×a%＋Ar2×b%＋Ar3×c%＋…，其中a%＋b%＋c%＋…=1。
（3）核素的近似相对原子质量＝该核素的质量数。
（4）元素的近似相对原子质量：是根据该元素各种天然同位素的 按该元素各种天然同位素原子所占的
原子百分比算出的平均值。即：Ar(E)＝A1×a%＋A2×b%＋A3×c%＋…，其中a%＋b%＋c%＋…=1。
易错提醒
①不同核素之间的转化不属于化学反应，也是核变化。
②原子的相对原子质量≠原子的质量数。
③只有具体的原子才有质量数，元素没有质量数。
考向1 考查微粒中“粒子数”的确定
例1 （2025·皖江名校·高三下联考）
是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.
中所含孤电子对数为
B. 标准状况下，
中N 原子数为
C. 上述转化过程涉及的
、
、
中所含电子数均为
D. 上述过程中，将1mol NO 和
完全转化成
时，转移电子数为
【变式训练1·变载体】（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
D.
和
的反应中每生成
时，生成
键的数目为
【变式训练2】 某元素的一个原子形成的离子可表示为❑a
b X
n−，下列说法正确的是( )
A. ❑a
b X
n−含有的中子数为a+b B. ❑a
b X
n−含有的电子数为a−n
C. X原子的质量数为a+b+n D. 1 个X原子的质量约为
b
6.02×10
23 g
考向2 考查核反应方程的简单分析
6
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例2 （2025·北京二中·一模）某点击化学试剂由原子序数依次增大的X、Y、M、Z 四种短周期元素组成，
其中基态Y 原子的电子总数是其最高能级电子数的2 倍，Z 的原子序数是Y 的两倍，
衰变方程：
。下列说法错误的是
A．元素Y 的第一电离能小于同周期相邻的两种元素
B．简单氢化物还原性：Z>X>M
C．简单氢化物的沸点：M>X
D．
和
互为同位素
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。
【变式训练1】（2023·山东模拟）用α 粒子(❑2
4 He)分别轰击❑a
11 X和❑c
dY ，发生核反应：
❑a
11 X +❑2
4 He
1
0
→n+❑u
m Z和❑c
dY +❑2
4 He
1
1
→H +❑10
22 Ne，其中基态❑u
m Z原子的能级数与未成对电子数相
等。下列说法正确的是
A. 用α 粒子轰击❑a
11 X发生的是化学变化
B. X、Y 、Z的单质均为分子晶体
C. 基态X和Y 原子核外未成对电子数之比为1:1
D. Y 、Z简单氢化物的还原性:Z <Y
【变式训练2·变考法】（2024·河北石家庄·阶段考试）卢瑟福发现质子的核反应为
；卢瑟
福的学生查德威克发现中子的核反应为
。下列说法错误的是
A．Y 元素的第一电离能高于同周期相邻元素的
B．元素的电负性：
C．
和
的简单氢化物中中心原子的价层电子对数目相同
D．
的空间结构为直线形
考向3 考查“五同”概念辨析
例2（2025·北京房山区·一模化学）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：
7
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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
【变式训练1】
230Th 和
232Th 是钍的两种同位素，
232Th 可以转化成
233U。下列有关Th 的说法正确的是(
)
A．Th 元素的质量数是232
B．Th 元素的相对原子质量是231
C．
232Th 转化成
233U 是化学变化
D．
230Th 和
232Th 的化学性质相同
考点二 核外电子运动状态与排布原理
知识点1 电子的运动特征
电子是 、带 的微观粒子，并具有 。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 。
知识点2 能层和能级
1．能层、能级与原子轨道
8
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2.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
能级符号
各能级原子轨道数
各能层原子轨道数
最多容纳电子数
知识点3 电子云与原子轨道的形状和能量
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
度
分布的形象化描述。小黑点越密，表示概
率密度越大。由于核外电子的 分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。
2.电子轮廓图
电子云图，s 电子云轮廓图是 形；p 电子云轮廓图是 形，p 电子云有三种伸展方向（px，py，
pz，它们相互垂直），即p 能级电子有 个伸展方向；d 能级电子有 个伸展方向；f 能级电子有 个伸展方
向。
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3.原子轨道的形状和能量
轨道形状
能量比较
s 电子云轮廓图呈 ， 越大，原子轨道的半径 。
形状相同的原子轨道能量的高
低：
1s<2s<3s<4s……
p 电子云轮廓图呈 ，能层序数越大，原子轨道的半径越大
同一能层内形状相同而伸展方
向不同的原子轨道的 相等，
即
npx= npy=npz
知识点4 基态原子核外电子排布
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。
特别提醒
所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循构造原理。顺序如
上图。构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。从中可以看出，不同能层的能级有能级交错现象。构造
原理是书写基态原子电子核外排布式的依据，也是绘制基态原子核外电子排布图（即轨道表示式）的主要
依据之一。
2.核外电子排布的三个规律
能量最低原理
在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量 的原子轨道，使整个原子的能
量
泡利（不相
容）原理
在一个原子轨道里，最多只能容纳2 个电子，且它们的自旋 ，如2s 的轨道表
10
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示式为
，不能表示为
洪特规则
基态原子中，填入简并轨道的电子总是先 ，且自旋平行，如2p3的轨道表
示式为
，不能表示为
或
得分速记
洪特规则特例
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24Cr
的电子排布式为[Ar]3d54s1，29Cu 的电子排布式为[Ar]3d104s1。
3.核外电子排布表示方法
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
价电子排布式
轨道表示式(电子排布图)
特别提醒 书写电子排布式的技巧与常见错误
知识点5 原子状态与原子光谱
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1．原子状态
2.原子光谱
①当电子从较高能量的激发态跃迁到 能量的激发态乃至基态时， 一定频率的光子，这是产生原子 光
谱的原因；当电子从较低能量的激发态乃至基态跃迁到 能量的激发态时，需 一定频率的光子，这是产
生原子 光谱的原因。
②不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发
射光谱，总称 光谱。利用原子光谱的特征谱线来 元素的分析方法，称为光谱分析。
③光谱分析的应用： 。
考向1 考查电子排布式和轨道表示式
例1 (2025·皖南八校·三模)研究表明，改性纳米多孔钴催化剂在低温下催化CO 加氢制甲醇方面表现出
色。例如，添加Cr 作为改性元素可以显著提高催化剂性能，增强CO 与活性位点之间的强相互作用，促进
CO 低温活化。改性纳米多孔钴催化剂制备流程如下：
下列说法错误的是
A. 在上述流程中加入铝粉的目的：在①②步中与钴粉形成合金粉，再在步骤③中Al 与NaOH 反应溶解从
而形成纳米多孔钴
B. 流程⑤中可以用水代替甲醇作溶剂
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C. 基态铬原子的价电子排布式为
D. “焙烧”过程需在稀有气体氛围中进行
【变式训练1】（2025·安徽黄山·模拟）钛白粉(
)是一种性能优良、应用广泛的白色颜料，工业上以
钛铁矿精矿(主要成分为
，含少量
、
和
)为原料冶炼钛白粉的流程如图所示。
已知：酸解后，钛主要以
形式存在。室温条件下，在
的溶液中
会完全水解生成
沉淀。
回答下列问题：
（1）基态
原子核外价层电子排布式为___________。
思维建模 建立电子排布式书写虚拟模拟图：
【变式训练2】（2025·皖江名校·高三联考）钙钛矿型甲脒铅碘(
)因具有高吸光系数和电荷迁移率
等优点成为国际新能源领域的研究热点。甲脒铅碘的晶胞如图所示，晶胞参数为
。设
表示阿伏
加德罗常数的值。下列说法不正确的是
A. 图中①处原子的原子分数坐标为
B. Pb 元素基态原子电子排布式为
C.
之间最短距离为
D.
位于
构成的正八面体空隙中
【变式训练3】（2025·六安一中练习）下列化学用语或表述正确的是
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A. H2S 的电子式：
B. 乙醇分子间的氢键：
C. 基态锰原子的价电子排布图：
D. H2O2的球棍模型为
考向2 考查原子核外未成对电子数判断
例2（1）[C2F5B(CN)3]-是可以用来合成稳定的全氟硼烷室温离子液体的阴离子，其元素对应基态原子的未
成对电子数大小顺序为 。
（2）基态锗(Ge)原子有 个未成对电子。
（3）基态镍原子的3d 能级上的未成对电子数为 。
（4）我国科技工作者利用计算机技术，预测了超硬钨氮化合物（h—WN6） 并进行合成，这对扩充超硬
材料家族以及研究硬度起源都有重要的科学意义。已知基态钨原子的价层电子排布式为5d46s2，基态钨原
子与基态铬原子的未成对电子数之比为 。
【变式训练1】（2025·皖江名校·高三联考）以
为代表的新型可充电钠离子电池的放电工作
原理如图所示。下列说法错误的是
A. 充电时，阳极反应为
B. 离子交换膜允许
通过
C. Fe 元素位于元素周期表d 区，
中Fe(Ⅲ)的未成对电子数为5
D. 放电时，外电路中转移0.2mol 电子，两电极室物质(含电极)质量变化的差值为4.6g
【变式训练2】(2025·安徽蚌埠·二模)下列有关物质结构或性质的比较中正确的是
A．键角：
B．熔点：
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C．第一电离能：
D．基态原子未成对电子数：
【变式训练3】(2025·安徽池州·模拟)某种物质广泛应用于硅橡胶、硅树脂的交联剂，其分子结构如下，其
中
、
、
、
为原子序数依次增大的短周期元素，
、
同主族。下列有关说法正确的是
A．氢化物沸点
B．电负性：
C．该分子为非极性分子
D．
、
元素基态原子核外均有2 个未成对电子
【变式训练4】(2025·安徽蚌埠·二模)X、Y、Z 为原子序数依次增大的短周期主族元素，基态Y 原子核外电
子的运动状态有5 种，Z 的核外成对电子数与未成对电子数之比为
。由X、Y、Z 组成的某分子的结构
模型如图甲，由
、
组成的化合物晶胞结构如图乙(球的相对大小不代表原子半径的相对大小)。下列说
法正确的是
A．该分子中不含有配位键
B．同周期电负性在Y 与Z 之间的元素有3 种
C．晶胞中Y 原子与Z 原子的杂化方式均为
D．若晶胞参数为acm，则Y 与Z 的最短核间距为
考向3 考查电子云轮廓图和电子运动状态的判断
例3（2025·安徽宣城·二模）下列化学用语表示正确的是
A. BCl3的电子式为：
B. 乙醇中C-O 键的类型：sp3-sp3 σ 键
C. HF 分子间的氢键结构：
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D. p-pπ 键形成的轨道重叠示意图：
【变式训练1】(2025·安徽蚌埠·二模)由10 个或14 个碳原子组成的芳香性环形纯碳分子材料的
合成方法如图所示。下列说法错误的是
A．环形
的熔点低于金刚石
B．
分子属于极性分子
C．
分子中含有的
键类型为
键和
键
D．基态
原子核外电子的空间运动状态有9 种
【变式训练2】（1）(2024 山东菏泽模拟)硒(Se)是人体必需微量元素之一，基态硒原子核外电子有
种空间运动状态不同的电子。
（2）(2024 广西模拟)萤石的主要成分为CaF2 基态钙原子的核外电子共有 种运动状态，
种空间运动状态。
（3）基态锌原子核外占据最高能层电子的电子云轮廓图形状为 。83Bi 元素原子中最外层电子有
种空间运动状态。
【变式训练3】(2025·河南五市联考·一模)电池中一种常用电解质的阴离子，结构如下图所示。M、W、
X、Y、Z 为原子序数依次增大的短周期元素，
和
同族。下列说法正确的是
A．Y 的最外层电子有3 种不同的空间运动状态
B．该离子中Z、W、Z 三原子共线
C．第一电离能：
D．简单氢化物沸点：
思维建模 电子的空间运动状态与电子的运动状态
①电子的空间运动状态数=电子占据的原子轨道数
②电子的运动状态数 =原子核外电子数
③电子的空间运动状态和电子运动状态的区别：是否包含电子的自旋状态。电子的空间运动状态不包含电
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子的自旋状态，电子的运动状态包含电子的自旋状态。
考向4 考查电子跃迁与原子光谱
例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
【变式训练1】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
【变式训练2】化学之美，美在结构，美在变化，下列说法不正确的是
A．天然钻石在打磨过程中，共价键断裂
B．霓虹灯发光是由于电子从基态跃迁到激发态产生
C．红墙灰瓦是中国传统建筑，墙的红色来源于氧化铁
D．清晨山顶光束如瀑布般倾泻而下，是丁达尔效应带了的美景
1.（2025·安徽卷·2）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·安徽卷·7）下列有关物质结构或性质的比较中，正确的是
A．与
结合的能力：
B．与氨形成配位键的能力：
C．
和
分子中的键长：
D．微粒所含电子数：
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3.（2025·安徽卷·9）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：
4.（2025·安徽卷·15）某含锶(
)废渣主要含有
和
等，一种提取该废
渣中锶的流程如下图所示。
已知
时，
回答下列问题：
（1）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 。
5.（2024·安徽卷·6）NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 标准状况下，
和Y 混合气体中氧原子数为
B.
溶液中
和
数均为
C.
完全转化为
时，转移的电子数为
D.
中含有的价电子总数为
6.（2024·安徽卷·8）某催化剂结构简式如图所示。下列说法错误的是
A. 该物质中
为
价
B. 基态原子的第一电离能：
C. 该物质中C 和P 均采取
杂化
D. 基态
原子价电子排布式为
7.（1）（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
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子半径为_______。
（2）ⅣA 族元素具有丰富的化学性质，其化合物有着广泛的应用。回答下列问题：
该族元素基态原子核外未成对电子数为_____，在与其他元素形成化合物时，呈现的最高化合价为_____。
19
