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..................................................................................................................9
考点二 核外电子运动状态与排布原理....................................................................................10
知识点1 电子的运动特征........................................................................................................................10
知识点2 能层、能级与原子轨道............................................................................................................10
知识点3 电子云与原子轨道的形状和能量............................................................................................11
知识点4 基态原子核外电子排布............................................................................................................12
知识点5 原子状态与原子光谱................................................................................................................13
考向1 考查电子排布式和轨道表示式.....................................................................................................14
【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.................................................................................................16
考向3 考查电子云轮廓图和电子运动状态的判断.................................................................................19
【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.............................................................................................................22
04 真题溯源·考向感知........................................................................................................................23
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－阳离子所带的电荷数，如Mg2＋的核外电子数是10。
③阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数，如Cl－的核外电子数是18。
得分速记
①原子中不一定都含有中子，如H 中没有中子。
②电子排布完全相同的原子不一定是同一种原子，如互为同位素的各原子。
原子
元素
化学
质量
质子
电荷
质子
中子
4
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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不属于化学变化也不属于物理变化，属于核变化。
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，化学性质几乎完全相同，物理性质不同。
②天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数(丰度)一般不变。
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
核燃料
用于考古断代
制氢弹
示踪原子
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，故核素的种数远大于118 种。
②不同核素可能具有相同的质子数，如H、H；也可能具有相同的中子数，如C、O；也可能具有相同的质
量数，如C、N。
③同位素之间的转化，既不是物理变化也不是化学变化，是核反应。
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相同。
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
质 子
质 子
中 子
质 子
中 子
5
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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相同。
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相对原子质量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质量数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
【答案】D
【解析】A．
电子式为
，所以，
中所含孤电子对数为
个，
故A 错误；
B．标准状况下，
不是气体，无法确定
中N 原子数，故B 错误；
C．
、
、
均为10 电子微粒，但题中未知其物质的量，无法计算电子数目，故C 错误；
D．根据转化关系可知，总反应为
(或依据氮氧化物中氮元素化合价变
化进行判断：1mol NO 还原为
时，转移
；
还原为
时转移
，则当1mol
NO 和
完全转化成
时，转移电子数为
，故D 正确；答案选D。
6
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【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
【答案】C
【解析】A．未说明
混合气体所处的温度和压强，该状态下的气体摩尔体积未知，无法计算，A 错
误；
B．质子数等于原子序数，
中含有34 个质子，
的物质的量为
=0.1mol，含质子总数为
，B 错误；
C．46gNO2的物质的量为
=1 mol，但NO2存在部分转化为N2O4的平衡：2NO2
N2O4，导致分
子总数减少，故容器中分子数小于
，C 正确；
D．反应
中每生成
时，生成
2molH2O，生成
键的数目为
，D 错误；故选C。
【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
【答案】D
【解析】A项，中子数为b−a；B项，电子数为a+n；C项，质量数为b。
考向2 考查核反应方程的简单分析
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
【答案】D
7
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【解析】根据基态Y 原子的电子总数是其最高能级电子数的2 倍，可推出Y 是O，Z 是S，再分析衰变方
程发现M 质子数比X 大2，原子序数X<Y<M，因此确定M 为F，X 为N。据此分析解答：
A．同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，但基态N 原子是半充满稳定结构，第一电离能大于O 原
子，因此O 的第一电离能小于N 和F，A 正确；
B．简单氢化物还原性与非金属性顺序相反，非金属性：F>N>S，则简单氢化物还原性：Z>X>M，B 正
确；
C．F 原子的电负性大于N，则HF 中氢键强度大于NH3，简单氢化物的沸点：HF>NH3，C 正确；
D．
和
都是氮气，为同种物质，D 错误；
故选D。
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( C )
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
【答案】C
【解析】用α 粒子( 2
4He)分别轰击a
11X和c
dY，发生核反应：a
11X+ 2
4 He1
0
→n+ u
mZ和c
dY+ 2
4He1
1
→H+ 10
22Ne，其中
基态u
m Z原子的能级数与未成对电子数相等，Z原子的质量数为11+4 1=14
−
，则Z为N，X为B，Y的质子数
为10+1 2=9
−
，则Y为F。用α 粒子轰击a
11X发生的是核反应，核反应不属于化学变化，A项错误；Y、Z的
单质为分子晶体，X (B)的单质为共价晶体，B项错误；X为B，Y为F，基态X和Y原子核外未成对电子数之
比为1:1，C项正确；元素非金属性越强，其简单氢化物的还原性越弱，则Y、Z简单氢化物的还原性：Z>Y
，D项错误。
【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
8
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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
【答案】B
【分析】由和结合质子守恒、质量守恒可知X 为氧元素、Y 为铍元素、Z 为碳元素，据此回答。
【解析】A．同周期第一电离能从左向右递增，铍在第ⅡA 族，处于全充满结构，第一电离能大于相邻元
素，铍大于硼，故A 项正确；B．同周期电负性从左向右递增，且氢元素大于铍元素，所以元素电负性
X>H>Y，故B 项错误；C．X 和Z 的简单氢化物分别为H2O 和CH4，其中心原子的价层电子对数均是4，
故C 项正确；D．ZX2即为CO2，其中心原子杂化方式为sp，所以空间结构为直线形，故D 项正确；故本
题选B。
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：
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
【答案】C
【解析】A．I 元素位于周期表第ⅦA 族，最外层电子在p 轨道上，属于周期表的p 区，A 正确；
B．
和
是质子数相同，中子数不同的核素，互为同位素，B 正确；
C．酪氨酸苯环上对位连两个支链，苯环上剩余4 个位置按对位轴对称，一碘代物有2 种，C 错误；
D．根据题目描述，酪氨酸羟基邻位的氢原子被碘取代，生成一碘代物，是典型的取代反应，D 正确；
故选C。
【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
【答案】D
【解析】选D。Th 有质量数为230、232 的两种同位素，因此无法确定Th 的质量数，A 错误。不知
230Th
9
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与
232Th 的丰度(即各自在自然界钍元素中所占的百分比)，无法确定Th 的相对原子质量，B 错误。化学变
化过程中原子种类不变，而
232Th 转化为
233U 原子种类发生变化，C 错误。
230Th 与
232Th 互为同位素，二者
化学性质相同，D 正确。
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
电子是质量轻、带负电的微观粒子，并具有波粒二象性。电子可以在原子内部进行圆周运动，运动速度很
快，接近光速，与宏观物体的运动有极大不同：不能同时确定速度和位置，不能描绘运动轨迹。
知识点2 能层和能级
1．能层、能级与原子轨道
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
K
L
M
N
能级符号
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
各能级原子轨道数
1
1
3
1
3
5
1
3
5
7
10
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各能层原子轨道数
1
4
9
16
最多容纳电子数
2
8
18
32
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概率密
度
分布的形象化描述。小黑点越密，表示
概率密度越大。由于核外电子的概率密度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
概率密度
为
90%
的
电子云图，s 电子云轮廓图是球形；p 电子云轮廓图是哑铃形，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3 个伸展方向；d 能级电子有5 个伸展方向；f 能级电子有
7 个伸展方向。
3.原子轨道的形状和能量
轨道形状
能量比较
s 电子云轮廓图呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。
形状相同的原子轨道能量的高
低：
1s<2s<3s<4s……
p 电子云轮廓图呈哑铃形，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能量相
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递增，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。
11
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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最低的原子轨道，使整个原子的
能量最低
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，且它们的自旋相反，如2s 的轨道
表示式为
，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单独分占，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
1s
2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
4
简化电子排布式
[Ne]3s
2 3p
4
价电子排布式
3s
2 3p
4
12
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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
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较低能量的激发态乃至基态时，释放一定频率的光子，这是产生原子
发射光谱的原因；当电子从较低能量的激发态乃至基态跃迁到较高能量的激发态时，需吸收一定频率的光
子，这是产生原子吸收光谱的原因。
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，总称原子光谱。利用原子光谱的特征谱线来鉴定元素的分析方法，称为光谱分析。
③光谱分析的应用：鉴定元素。
最低能量
低能级
高能级
13
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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
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
【答案】B
【分析】由钴粉和铝粉组成的前驱体合金粉，经焙烧得到合金粉，加入氢氧化钠溶液，铝因和氢氧化钠溶
液反应而溶解释、且放出氢气，得到纳米多孔钴，再加入铬酸钠，在加热、搅拌下充分反应得到催化剂前
驱体，再与
/CH3OH 作用下，洗到中性得到目标产物；
【解析】A．铝能与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，通过步骤①②使铝钴形成合金粉，再
经过步骤③使Al 与NaOH 反应溶解从而形成纳米多孔钴，A 正确；
B．
是强还原剂，能与水会反应产生氢气，B 错误；
C．铬元素为24 号元素，基态铬原子的价电子排布式为
，这样处于半充满稳定状态，C 正确；
D．铝若被氧气氧化所生成的氧化铝也可以在氢氧化钠溶液中因反应而溶解，但钴会被氧气氧化，故“焙
烧”过程需在稀有气体氛围中进行，防止钴被氧化，D 正确；
选B。
【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。
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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___________。
【答案】（1）3d24s2
【解析】Ti 是22 号元素，基态
原子核外价层电子排布式为3d24s2；
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
【答案】B
【解析】A．由图可知，图中①处原子的原子分数坐标为
，故A 正确；
B．Pb 与C 同主族，价电子排布为
，但其为82 号元素，应该为
，故B 错误；
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C．
之间最短距离为晶胞面对角线的一半，即
，故C 正确；
D．由晶胞结构示意图即可判断，
位于
构成的正八面体空隙中，故D 正确；故选B。
【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
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
【答案】C
【解析】
是共价化合物，电子式应为：
，A 错误；
B．乙醇分子间的氢键应该是羟基上的H 与另一个乙醇分子羟基上的O 形成的，如图：
，B 错误；
C．Mn 是25 号元素，其价电子式为
，价电子排步图为：
，C 正确；
D．
是极性分子，球棍模型如图：
，D 错误；故选C。
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 。
【答案】（1） N>C>B=F （2） 2 （3） 2 （4） 2:3
【解析】（1）[C2F5B(CN)3]- 中含有的元素为 C、F、B、N，基态碳原子的价层电子轨道表示式为
，未成对电子数为2；基态氟原子的价层电子轨道表示式为
，未成对电子数为1；
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基态硼原子的价层电子轨道表示式为
，未成对电子数为1；基态氮原子的价层电子轨道表示式
为
，未成对电子数为3，故C、F、B、N 的基态原子的未成对电子数的大小顺序为N>C>B=F。
（2）Ge 与C、Si 同族，位于元素周期表中第四周期第ⅣA 族，其基态原子的价电子轨道表示式为
，有2 个未成对电子。
（3）基态镍原子核外电子数为28，电子排布式为[Ar]3d84s2，其价电子轨道表示式为
，3d 能级上的未成对电子数为2。
（4）Cr 为24 号元素，基态铬原子的价层电子排布式为3d54s1，有6 个未成对电子；基态钨原子的价层电
子排布式为5d46s2，有4 个未成对电子，故基态钨原子与基态铬原子的未成对电子数之比为2:3。
【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
【答案】D
【解析】A．由于放电时正极反应为
，则充电时阳极反应
为
，故A 正确；
B．放电时，正极消耗
，而负极消耗
，此时
从左室移向右室。充电时，阳极释放
，而阴
极生成
，此时
从右室移向左室，故B 正确；
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C．Fe 为26 号元素，价层电子排布
，位于元素周期表第四周期Ⅷ族，属于d 区元素。
中
价层电子排布式为3d5，则
的未成对电子数为5，故C 正确；
D．放电时，外电路转移0.2mol 电子，则有
从负极移向正极。所以负极电极室减少
即4.6g；正极电极室增加
即4.6g，则两电极室质量变化值的差值为
9.2g，故D 错误；
故选D。
【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：
C．第一电离能：
D．基态原子未成对电子数：
【答案】D
【解析】A．CO2中C 为sp 杂化，H2O 中O 为sp3杂化，键角：
，A 错误；
B．硫酸钾为离子晶体，草酸为分子晶体，故熔点：
，B 错误；
C．同周期从左往右第一电离能呈增大趋势，同主族从上往下，第一电离能逐渐减小，故第一电离能：
，C 错误；
D．酮羰基中碳与氧共用两个电子对，C 原子还有两个未成对的p 电子，氯原子价电子排布式为3s23p5，未
成对电子数为1，故未成对电子数：
，D 正确；故选D。
【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
【答案】D
【解析】物质中
、
、
、
形成的共价键数目分别为1、4、2、4，又因为
、
同主族，
的原子
序数比
小，因此
为C，
为Si，由
、
、
、
原子序数依次增大，故
为H，
为O。
A．题目没有说明是简单氢化物，因此无法比较沸点，A 错误；
B．电负性大小顺序为：
，B 错误；
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C．由结构可知，该分子的中心原子Si 连接的4 个基团不完全相同，故该物质的空间构型为非正四面体
形，正电中心与负电中心不重合，为极性分子，C 错误；
D．基态C 原子的价层电子排布式为2s22p2，基态O 原子的价层电子排布式为2s22p4，核外均有2 个未成对
电子，D 正确；故选D。
【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
【答案】C
【解析】基态Y 原子核外电子的运动状态有5 种，则Y 原子核外有5 个电子，
为B，Z 的核外成对电子
数与未成对电子数之比为
，Z 的核外电子排布为
，
为
，由图可知，X 只有1 条共价键，
为
，则甲代表
，据此解答。
A．
中，N 提供孤对电子，B 提供空轨道，1mol 该分子中含有
配位键，A 项错误；
B．同周期从左到右，电负性增大，同周期电负性在B 与
之间的元素仅有
元素，B 项错误；
C．晶胞中
原子与B 原子均形成四个共价键，均没有孤电子对，杂化方式均为
，C 项正确；
D．由晶胞结构图可知，最近的硼原子和氮原子的最短核间距是体对角线的
，即
，D 项错误；
故选C。
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
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C. HF 分子间的氢键结构：
D. p-pπ 键形成的轨道重叠示意图：
【答案】B
【解析】A．BCl3分子中，B 原子最外层的3 个成单电子全部与3 个Cl 原子的最外层各1 个成单电子形成
共价键，则BCl3的电子式为
，A 不正确；
B．乙醇CH3CH2OH 分子中形成的C-O 键，C 原子形成4 个σ 键，孤电子对数为
=0，发生sp3
杂化，O 原子形成2 个σ 键，孤电子对数为
=2，发生sp3杂化，C 和O 的杂化轨道头对头发生重
叠，形成σ 键，则C-O 键的类型：sp3-sp3σ 键，B 正确；
C．HF 分子间形成氢键时，F—H…F 应在一条直线上，所以HF 分子间的氢键结构不是
，C 不正确；
D．p-pπ 键形成时，p 电子云发生肩并肩重叠，图中轨道重叠示意图为p-pσ 键示意图，p-pπ 键轨道重叠示
意图为
，D 不正确；故选B。
【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
【答案】B
【解析】A．环形
为分子晶体，而金刚石为共价晶体，环形
的熔点低于金刚石，A 正确；
B．
含有蒽环，所有原子共平面，且分子中正负电荷中心重合，为非极性分子，B 错误；
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C．
分子中
键类型为
键，
键类型为
键，C 正确；
D．基态
原子核外电子排布式为
，空间运动状态有9 种，D 正确；故选B。
【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。
【答案】 （1）18 （2） 20 10 （3） 球形 4
【解析】（1）量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，原子有多少个轨道就
有多少种空间运动状态。Se 与S 同主族，Se 位于第四周期第ⅥA 族，基态硒原子的核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s24p4，则基态硒原子核外电子的空间运动状态有18（1+1+3+1+3+5+1+3）种。（2）每
个电子的运动状态都不一样，所以原子有多少个电子，电子就有多少种运动状态，Ca 有20 个电子，电子
共有20 种运动状态，基态钙原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，有10 个轨道，所以有10 种空间
运动状态。（3）基态锌原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s2，电子占据的最高能级电子轨道为
4s，其电子的电子云轮廓图形状为球形。83Bi 元素位于第六周期第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。
【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：
【答案】D
【解析】M 原子序数最小，且形成4 键，则M 为C；X 形成2 键，Z 形成6 键，且X 和Z 同族，则X 为
O，Z 为S；原子序数依次增大，则W 为N；Y 形成1 键，则Y 为F；因此M、W、X、Y、Z 依次为：C、
N、O、F、S，据此分析回答问题：
A．F 原子核外电子排布式为1s22s22p5，则最外层占据4 个原子轨道，故有4 种不同的空间运动状态，A 错
误；
B．根据该阴离子的结构示意图可知N 原子采取
杂化，该离子中S、N、S 三原子不可能共线，B 错误；
C．同周期元素第一电离能呈增大趋势，但ⅡA、ⅤA 由于能级处于全充满、半充满状态，第一电离能高
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于同周期相邻主族，故第一电离能：
＜F，C 错误；
D．由于
分子间存在氢键，
常温下为液态，
常温下为气态，故简单氢化物沸点：
，D 正确；故答案为：D。
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
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
【答案】D
【解析】A 项，P4分子呈正四面体，磷原子在正四面体的四个顶点处，键角为600，A 错误；B 项，NaCl
焰色试验为黄色，与Na 电子跃迁有关，B 错误；C 项，Cu 基态原子核外电子排布不符合构造原理，考虑
了半满规则和全满规则，价电子排布式为3d104s1，这样能量更低更稳定，C 错误；D 项，OF2的构型是V
形，因此是由极性键构成的极性分子，D 正确；故选D。
【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
【答案】B
【解析】A 项，原子光谱是不连续的线状谱线，说明原子的能级是不连续的，即原子能级是量子化的，故
A 正确；B 项，CO2中心C 原子为sp 杂化，键角为180°，CH2O 中心C 原子为sp2杂化，键角大约为120°，
CH4中心C 原子为sp3杂化，键角为109°28′，三种物质中心C 原子都没有孤电子对，三者键角大小与孤电
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子对无关，故B 错误；C 项，离子晶体的配位数取决于阴、阳离子半径的相对大小，离子半径比越大，配
位数越大，Cs+周围最多能排布8 个Cl-，Na+周围最多能排布6 个Cl-，说明Cs+比Na+半径大，故C 正确；D
项，断开第一个键时，碳原子周围的共用电子对多，原子核对共用电子对的吸引力较弱，需要能量较小，
断开C-H 键越多，碳原子周围共用电子对越少，原子核对共用电子对的吸引力越大，需要的能量变大，所
以各步中的C-H 键所处化学环境不同，每步所需能量不同，故D 正确；故选B。
【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
【答案】B
【解析】A．天然钻石的内部结构为金刚石，打磨过程中，共价键断裂，故A 正确；B．霓虹灯发光是由
于电子从激发态回到基态产生，故B 错误；C．氧化铁为红色，墙的红色来源于氧化铁，故C 正确；D．
空气作为溶剂，空气中的小微粒作为溶质，当小微粒直径介于1-100nm 之间，就形成了胶体，光束照射，
就可以产生丁达尔效应，故D 正确；答案选B。
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
【答案】D
【解析】A．
14C 断代法通过测定有机物中
14C 的残留量确定年代，竹简为植物制品，适用此方法，A 正
确；B．X 射线衍射法通过衍射图谱分析物质晶体结构，玉器为晶体矿物，适用此方法，B 正确；C．原子
光谱法通过特征谱线鉴定元素种类，可用于分析漆器表层元素，C 正确；D．红外光谱法用于分析分子官
能团和结构，无法直接测定相对分子质量（需质谱法），D 达不到目的；故选D。
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：
【答案】B
【解析】A．根据题干信息，
遇水转化为
，反应为：
，说明
结合
能力更强，A 错误；B．根据题干信息，深蓝色
溶液，加入稀硫酸又转化
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为蓝色
溶液，说明
更容易与
配位形成
，故与氨形成配位键的能力：
，B 正确；C．原子半径
，则键长：
，C 错误；D．
所含电子数为
，
所含电子数
，相同数量的两种微粒所含电子数相等，D 错误；故选B。
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：
【答案】D
【解析】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，且X、Z 均形成2
个共价键，则X 为O，Z 为S；Y 形成5 个共价键且原子序数位于O、S 之间，则Y 为P；W 形成1 个共价
键，原子序数最小，则W 为H；A．同周期从左向右电负性逐渐增大，同主族从上向下电负性逐渐减小，
故元素电负性O>S>P，即X>Z>Y，A 项正确；B．该物质中，P 原子的价层电子对数为
，为sp3杂化，S 原子的价层电子对数为
，为sp3杂化，B 项正确；C．
基态H 原子未成对电子数为1，基态O 原子的价电子排布式为2s22p4，未成对电子数为2，基态P 原子的价
电子排布式为3s23p3，未成对电子数为3，则基态原子未成对电子数
，即
，C 项正确；D．
基态原子的第一电离能同周期从左向右逐渐增大，由于VA 族原子的p 轨道处于半充满状态，第一电离能
大于同周期相邻主族元素，即P>S，D 项错误；故选D。
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 。
【答案】（1）
【解析】（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
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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
【答案】 A
【解析】
在亚硝酸盐还原酶的作用下转化为X，X 在X 还原酶的作用下转化为Y，X、Y 均为氮氧化
物，即X 为NO，Y 为N2O。
A．标准状况下，
和N2O 混合气体物质的量为0.1mol，氧原子数为
，A 正确；
B．HNO2为弱酸，因此
能够水解为HNO2，
溶液中
数目小于
，B
错误；
C．
完全转化为
时，N 的化合价由-1 上升到+3，
物质的量为0.1mol，转移的
电子数为
，C 错误；
D．
物质的量为0.1mol，N 的价电子数等于最外层电子数为5，
含有的价电子总数为
，D 错误；故选A。
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
【答案】C
【解析】
【解析】A．由结构简式可知，P 原子的3 个孤电子与苯环形成共用电子对，P 原子剩余的孤电子对与Ni
形成配位键，
提供孤电子对，与Ni 形成配位键，由于整个分子呈电中性，故该物质中Ni 为+2 价，A
项正确；
B．同周期元素随着原子序数的增大，第一电离能有增大趋势，故基态原子的第一电离能：Cl＞P，B 项正
确；
C．该物质中，C 均存在于苯环上，采取sp2杂化，P 与苯环形成3 对共用电子对，剩余的孤电子对与Ni 形
成配位键，价层电子对数为4，采取sp3杂化，C 项错误；
D．Ni 的原子序数为28，位于第四周期第Ⅷ族，基态Ni 原子价电子排布式为3d84s2，D 项正确；
故选C。
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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
子半径为_______。
【答案】（1） ①.
.
②
【解析】
Ni 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
；
（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_____。
【答案】（1） ①. 2
.
②+4
【解析】ⅣA 族元素基态原子的价层电子排布为
，其核外未成对电子数为2，因最外层电子数均为
4，所以在与其他元素形成化合物时，呈现的最高化合价为+4；
26
