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...............................................................................................................................
知识点1 原子的构成....................................................................................................................................
知识点2 元素、核素、同位素.....................................................................................................................
考向1 考查微粒中“粒子数”的确定........................................................................................................
考向2 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
考向3 考查“五同”概念辨析....................................................................................................................
【思维建模】同系物、同分异构体、同位素、同素异形体、同种物质的比较
考点二 原子核外电子排布原理....................................................................................................
知识点1 能层与能级....................................................................................................................................
知识点2 电子云与原子轨道........................................................................................................................
知识点3 原子核外电子排布的方法............................................................................................................
知识点4 基态与激发态 原子光谱............................................................................................................
知识点5 核外电子排布的表示方法的比较................................................................................................
考向1 考查电子排布式和轨道表示式的规范书写.....................................................................................
【思维建模】 基态原子（离子）核外电子排布的表示方法及电子排布式书写的易错点
考向2 考查原子核外未成对电子数判断.....................................................................................................
考向3 考查电子云轮廓图和电子运动状态的判断.....................................................................................
【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................................................................................................................
【思维建模】 原子光谱
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
2022 年
2021 年
原子结构
选择题
非选择题
5 题3 分
原子核外电子排
布原理
选择题
非选择题
6 题3 分
2 题3 分
18 题2 分
考情分析：
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、核素(原子)符号表示——
表示方法：
的含义
代表一个质量数为A、质子数为Z 的原子
3、微粒中的“各数”间的关系
①原子中：质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数
②质量数(A)＝质子数
( Z ) ＋中子数
( N )
③阳离子的核外电子数＝质子数－所带电荷数
④阴离子的核外电子数＝质子数＋所带电荷数
4、微粒符号周围数字的含义
，如过氧根离子：O
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。
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。
4
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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同一元素的各种核素的中子数不同，质子数相同，化学性质几乎完全相同，物理性质不同
②同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分数(丰度)不变
3、氢元素的三种核素
H：名称为氕，不含中子
H：用字母D 表示，名称为氘或重氢
H：用字母T 表示，名称为氚或超重氢
4、几种重要核素的用途
核素
U
C
H
H
O
用途
核燃料
用于考古断代
制氢弹
示踪原子
5、核素和元素的相对原子质量
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 质量的的比值即为该原子的相对原
子质量，即：M(核素)＝，取该值的正整数即为该核素的质量数。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：因天然元素往往不只一种原子，因而用上述方法定义元素的相对原子质量就不合
适了。元素的相对原子质量是该元素的各种核素的原子数百分比与其相对原子质量的乘积所得的平均值
如：A、B、C…为某元素的不同核素，其原子数百分比分别为a%、b%、c%…则该元素的相对原子质量为
MA·a%＋MB·b%＋MC·c%＋…其中MA、MB、MC…分别表示核素A、B、C…的相对原子质量
③元素的近似相对原子质量：若用同位素的质量数替代其相对原子量进行计算，其结果就是元素的近似相
对原子质量(计算结果通常取整数)。我们通常采用元素的近似相对原子质量进行计算
得分速记
①并不是所有的原子都由质子和中子构成，如H 中没有中子
②核素是具有固定质子数和中子数的原子，同位素是具有相同质子数的不同核素的互称
③只有核素才有质量数，质量数不适用于元素。质量数可以视为核素的近似相对原子质量
④质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F 与OH－
⑤核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如Al3＋和Na＋、F－，NH 与OH－
⑥不同的核素可能具有相同的质子数，如H 与H；也可能具有相同的中子数，如6C 与O；也可能具有相同
的质量数，如C 与N；也可能质子数、中子数、质量数均不相同，如H 与C
⑦同位素的物理性质不同但化学性质几乎相同
5
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考向1 考查微粒中“粒子数”的确定
例1 （2024·湖南益阳·三模）
为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．
的中子数为
B．标准状况下，
的原子数为
C．
与足量的碘蒸气充分反应，生成的
为
D．
与足量的水蒸气完全反应，转移的电子数为
【答案】A
【详解】A．
的中子数为
，A 正确；
B．标准状况下，HF 为液体，不能用气体摩尔体积计算其物质的量，B 错误；
C．I2与H2的反应为可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，生成HI 的分子数小于2NA，C 错误；
D．
与足量的水蒸气完全反应生成Fe3O4和氢气，转移的电子数为：
，即
NA，D
错误；
答案为A。
【变式训练1】（2024·湖南永州·一模）设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．常温常压下，15 g 甲基（－
14CH3）所含的电子数为9NA
B．100 g 质量分数为46%的乙醇水溶液中氧原子数为4NA
C．22.4 L Cl2与足量的NaOH 溶液反应转移的电子数是NA
D．50mL18.4mol·L-1浓硫酸与足量铜微热反应，生成SO2分子的数目为0.46NA
【答案】B
【详解】A. 常温常压下，15 g 甲基（－
14CH3）物质的量为
mol，所含的电子数小于9NA，A 错误；
B. 100 g 质量分数为46%的乙醇水溶液中乙醇的质量为46g，即乙醇物质的量为1mol，乙醇中氧原子数为
NA，同理可知，水的质量为54g，物质的量为3mol，即水中氧原子数为3NA，即溶液中氧原子共4NA，B
正确；
C. 22.4 L Cl2未指明环境状态，不能用气体摩尔体积计算，C 错误；
D. 浓硫酸随反应进行浓度变稀后不与铜继续反应，50mL 18.4mol/L 浓硫酸与足量铜微热反应，生成SO2分
子数目小于0.46NA，D 错误。
答案为B。
【变式训练2】（2023·湖南郴州·三模）设
为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．
盐酸中含有
个
分子
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B．已知核反应：
，则1mol
中含有中子数55
C．
与一定量浓硫酸反应后完全溶解，生成气体的分子数等于
D．
溶液中
与
离子数之和小于
【答案】C
【详解】A．氯化氢在水中完全电离，不存在分子，A 错误；
B．核反应方程式必须遵循核电荷数和质量数守恒，即可推算出A=36，Z=89，，1molZM 中含中子(89-
36)NA=53NA，B 错误；
C．由得失电子数目守恒可知，1mol 锌与稀硫酸反应生成1mol 氢气，与浓硫酸反应生成1mol 二氧化硫，
则0.25mol Zn 与一定量浓硫酸反应后完全溶解时，无论是生成氢气，还是二氧化硫，或是二氧化硫或氢气
的混合气体，气体的分子数恒定为0.25mol×NA mol—1=0.25NA，C 正确；
D．1L 1mol/L CH3COONa 溶液中n(Na+)=1mol，根据电荷守恒：n(CH3COO-)+n(OH-)=n(Na+)+n(H+)，所以
CH3COO-与OH-离子数之和大于NA，D 错误；
故选C。
【变式训练3】NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．标准状况下，60gCH3COOH 中
数目为NA
B．72 g C60中含有的σ 键数目为9 NA
C．50mL18mol/L 浓硫酸与足量铁加热反应，转移电子数小于0.9 NA
D．由
2H 和
18O 组成的水22g，其中所含的中子数为11 NA
【答案】B
【详解】A．CH3COOH 是共价化合物，液态时不能电离出H+，故CH3COOH 中不含有H+，A 错误；
B．一个C60分子中含有
个σ 键，72 g C60的物质的量为0.1mol，故含有的σ 键数目为9 NA，B
正确；
C．50mL18mol/L 浓硫酸中含H2SO4的物质的量为0.9mol，与足量铁加热反应，开始生成SO2，后生成
H2，故转移电子数大于0.9 NA，C 错误；
D．由
2H 和
18O 组成的水22g 为1mol，一个水分子含有12 个中子，故所含的中子数为12 NA，D 错误；
故选B。
考向2 考查核反应方程的简单分析
例1 （24-25 高三上·湖南·阶段练习）用α 粒子(即氦核He)轰击
14X 原子和
9Z 原子产生的核反应分别为
14X+ He→17Y+1H、
9Z+ He→12C+ n，已知元素X、Y 的单质均为空气的重要组成部分，Z 单质及化合物的
性质与Al 类似。下列说法错误的是
A．X、Y 的单质均可作某些可燃物的氧化剂
B．X、Z 的最高价氧化物对应的水化物均能与强碱反应
C．X、Y 形成的单质均存在常见的同素异形体.
D．X、Y 与H 均能形成两种或两种以上的化合物
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【答案】C
【详解】A．X、Y 的单质N2、O2均可发生还原反应，如N2+3Mg
Mg3N2、O2+2Mg
2MgO，故A 正
确；
B．X、Z 的最高价氧化物对应的水化物为HNO3和Be(OH)2，依题意，Z 单质及化合物的性质与Al 类似，
可知X、Z 的最高价氧化物对应的水化物均与强碱反应，故B 正确；
C．N2不存在常见的同素异形体，故C 错误；
D．N 元素与H 元素可形成NH3、N2H4等化合物，O 元素与H 元素可形成H2O、H2O2等化合物，故D 正
确；
选C。
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】科学家利用
原子与
粒子发生核反应，获得了第一种人工放射性同位素，该核反应为
。已知
原子的中子数比质子数多1 个。下列说法错误的是
A．
和
互为同位素
B．Y 的简单氢化物比
更稳定
C．
可用于治疗胃酸过多
D．Y 的某种单质在空气中能够发生自燃
【答案】B
【详解】A．
和
质子数相同质量数不同，互为同位素，A 正确；
B．根据同主族元素性质递变规律，可知
的稳定性比
弱，B 错误；
C．
能够与盐酸反应，可用于治疗胃酸过多，C 正确；
D．白磷着火点较低，在空气中能够发生自燃，D 正确。
故答案选择B。
【变式训练2】用中子轰击X 原子产生α 粒子(即氦核He)的核反应为
X+
Y+ He。已知元素Y
在化合物中显+1 价。下列说法正确的是
A．Y 不能在氮气中燃烧
B．XF3分子的空间结构为三角锥形
C．H3XO3可用于中和溅在皮肤上的NaOH 溶液
D．X 的相对原子质量为10
【答案】C
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【详解】A．Y 为Li，和镁性质相似，Li 能在氮气中燃烧生成Li3N，故A 错误；
B．BF3分子的中心原子的价层电子对数=3+
=3，采取sp2杂化，无孤对电子，空间结构为平面三
角形，故B 错误；
C．H3BO3为硼酸，氢氧化钠溶液具有腐蚀性，若不慎将NaOH溶液溅到皮肤上，则需用大量水冲洗，同时
涂抹H3BO3，以中和碱液，C 正确；
D．
B 表示中子数为5 的B 原子，其质量数10，但由于B 存在同位素，则相对原子质量不是10，故D 错
误；
答案选C。
【变式训练3】用中子轰击X 原子产生α 粒子(即氦核He)的核反应为X+ n→Y+ He。已知元素Y 在
化合物中呈+1 价，下列说法正确的是
A．X 原子核内中子数与核外电子数之差为5
B．
6Y 和
7Y 属于同种元素
C．Y 的核素种类由P 决定
D．金属性：X＞Y
【答案】B
【详解】根据上述分析可知X 是B，Y 是Li 元素。
A．X 是B，质子数是5，质量数A=7+4-1=10，原子核内中子数为10-5=5，原子核外电子数是5，则
原
子核内中子数与核外电子数之差为0，A 错误；
B．
6Y 和
7Y 的质子数相同，都是3 个，而中子数不同，分别是3 个、4 个，二者是同一种元素的不同种原
子，互为同位素，属于同一元素，B 正确；
C．Y 是Li，Li 的核素种类由其质子数和中子数共同决定，C 错误；
D．X 是B，属于非金属元素，Y 是Li，属于金属元素，所以元素的金属性：X＜Y，D 错误；
故合理选项是B。
考向3 考查“五同”概念辨析
例1 （2024·湖南株洲·一模）2020 年12 月17 日1 时59 分，嫦娥五号返回器携带“月球土特产”在内蒙
古四子王旗预定区域安全着陆，探月工程嫦娥五号任务取得圆满成功。经探测，月壤中含有大量
3He ，这
是一种未来可能进行热核聚变发电的清洁能源，而地球上主要是
4He。下列有关说法中正确的是
A．1 个
3 He 原子中有 3 个中子
B．
3 He 与
4 He 互为同位素
C．
3 He 与
4 He 互为同素异形体
D．
3 He 与
4 He 的性质完全相同
【答案】B
【详解】A．1 个
3He 原子中质量数为3，含有1 个中子，A 说法错误；
B．
3He 与
4He 含有的质子数相同，而中子数不同，互为同位素，B 说法正确；
C．同素异形体为同种元素形成的不同单质，
3He 与
4He 互为同位素，C 说法错误；
D．
3He 与
4He 的化学性质相同，物理性质不同，D 说法错误；
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答案为B。
思维建模 同系物、同分异构体、同位素、同素异形体、同种物质的比较
\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
称为同位素
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
合物互称为同
分异构体
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
【变式训练1】下列说法正确的是( )
A．
35Cl2与
37Cl2氧化能力相近，二者互为同位素
B．分子式为CH4O 和C2H6O 的物质一定互为同系物
C．C60和金刚石属于不同类型晶体，但它们互为同素异形体
D．互为同系物的物质化学性质相似，互为同分异构体的物质化学性质则完全不同
【答案】C
【详解】A．
35Cl2与
37Cl2为同种元素的单质，而同位素应为具有相同质子数而中子数不同的原子，故A 错
误；B．分子式为CH4O 的为甲醚，而C2H6O 可能为二甲醚，而结构不一定相似，所以不一定互为同系
物，故B 错误；C．C60是分子晶体，而金刚石是原子晶体，但均为碳元素的单质，它们互为同素异形体，
故C 正确；D．同系物的物质化学性质相似，同分异构体的物质化学性质则不一定相同，如果是同类有机
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物则化学性质相似，故D 错误；答案为C。
【变式训练2】下列说法正确的是
A．
和
互为同素异形体
B．
和
互为同系物
C．H、D、T 互为同位素
D．
和
互为同分异构体
【答案】C
【详解】A．
和
是同种单质，不互为同素异形体，A 错误；
B．同系物是指结构相似，分子组成相差1 个或多个CH2的有机物，
和
结构不相
似，B 错误；
C．具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同核素互为同位素；H、D、T 互为同位素，C 正确；
D．甲烷为正四面体构型，
和
互为同种物质，D 错误；
故选C。
【变式训练3】下列说法正确的是
A．
N 和
N2互为同位素
B．HCOOCH3和CH3COOH 互为同分异构体
C．CH3Cl 和CH3CHCl2互为同系物
D．KCl 的电子式：
【答案】B
【详解】A．同位素是指具有相同质子数但中子数不同的同一元素的不同原子，
是单质，故不是同位
素，A 错误；
B．同分异构体是指分子式相同但结构不同的化合物，两者分子式相同，结构式不同，故互为同分异构
体，B 正确；
C．同系物是结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH₂ 原子团的化合物互称为同系物，两者结构不相
似，故不是同系物，C 错误；
D．KCl 是离子晶体，电子式为
，D 错误；
故选B。
考点二 核外电子运动状态与排布原理
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知识点1 能层与能级
1、能层(n)(即电子层)
原子核外的电子是分层排布的，根据电子的能量差异，可将核外电子分成不同的能层
( 电子层
) 。由里向
外，分别用字母：K、L、M、N、O、P、Q 表示相应的第一、二、三、四、五、六、七能层。各能层最多容
纳的电子数为2 n 2 ；在同一个原子中，离核越近，电子能量越低
2、能级
同一能层的电子，能量也可能不同，不同能量的电子分成不同的能级，通常用s 、
p 、
d 、
f 等表示，同一
能层里，各能级的能量按s、p、d、f 的顺序升高，即：E(s)<E(p)<E(d)<E(f)。不同能层的能级表示方法
是在该能级符号前面加能层序号，如第3 层的各能级表示为3s、3p、3d
能层(n)
一
二
三
四
五
六
七
符号
K
L
M
N
O
P
Q
能级符号
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
5p
……
……
……
轨道数
1
1
3
1
3
5
1
3
5
7
1
3
能级最多
电子数
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
2
6
……
……
……
能层最多
电子数
2
8
18
32
……
……
2n2
得分速记
①任一能层的能级总是从s 能级开始，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……
②能级数目＝能层序数(第一层有1 个能级，第二层有2 个能级，第三能层有3 个能级)
③s、p、d、f 各能级可容纳的电子数分别为1、3、5、7 的2 倍
④不同能层之间，符号相同的能级容纳的电子数相同，如：1s、2s、3s、4s 均容纳2 个电子
⑤不同能层中同一能级，能层序数越大，能量越高，如：1s<2s<3s<4s……
知识点2 电子云与原子轨道
1、原子的递变规律
**
错
误
的
表
达
式
**
同周期原子半径随原子序数递增逐渐减小
如
：
r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)<r(S)>r(Cl)
**
同主族原子半径随原子序数递增逐渐增大
12
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如：r(Li)<r(Na)<r(K)<r(Rb)<r(Cs)
2、离子半径的大小比较
①阳离子半径总比相应原子半径小，如：r(Na)>r(Na＋)
②阴离子半径总比相应原子半径大，如：r(Cl)<r(Cl－)
③同主族阳离子半径随原子序数递增逐渐增大，如：r(Li＋)<r(Na＋)<r(K＋)<r(Rb＋)<r(Cs＋)
④同主族阴离子半径随原子序数递增逐渐增大，如：r(F－)<r(Cl－)<r(Br－)<r(I－)
⑤同周期阳离子半径随原子序数递增逐渐减小，如：r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)
⑥同周期阴离子半径随原子序数递增逐渐减小，如：r(N3－ )>r(O2－)>r(F－)
得分速记
同周期：r(阴离子)＞r(阳离子)，阴离子比阳离子电子层多一层，如：r(S2－)>r(Na＋)
⑦电子层结构相同的离子半径随核电荷数的增大而减小，如：r(S2－)>r(Cl－)>r(K＋)>r(Ca2＋)
⑧同一元素不同价态的离子半径，价态越高则离子半径越小，如：r(Fe)>r(Fe2＋)>r(Fe3＋)
知识点3 原子核外电子排布的方法
1、原子或离子结构示意图
排布的原则(主族元素)
原子的结构示意图
①能量规律：核外电子总是先排布在能量最低的电子层里，然后再按
照由里向外的顺序依次排布在能量逐渐升高的电子层里
②数量规律
a．每层最多容纳的电子数为2n
2 个
b．最外层不超过8 个(K 层为最外层时不超过2 个)
c．次外层不超过18 个，倒数第三层不超过32 个
d．对于主族元素，除最外层外，每一层的电子数必须为2n
2 这个数值
2、构造原理与基态原子的电子排布式
①构造原理——电子的填充顺序
构造原理
示意图
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多电子的核外电子排布总是按照能量最低原理，即：电子尽可
能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原
子的能量处于最低状态，绝大多数元素的原子核外电子将遵循
以下顺序填充到各能级中：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、
4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s……这个排列顺序被称
为构造原理
原子核外电子填充的顺序：ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np
各能级的能量高低顺序可以表示为(n 表示能层序数)
a．Ens＞E(n-1)s＞E(n-2)s b．Enp＞E(n-1)p＞E(n-2)p
c．End＞E(n-1)d＞E(n-2)d d．Enf＞E(n-1)f＞E(n-2)f
e．Ens＜E(n－2)f＜E(n－1)d＜Enp
②基态原子的电子排布式：将能级上所排布的电子数标注在该能级符号右上角，并按照能层从左到右的顺
序排列的式子 (电子排布式遵循构造原理的，但书写时必须按照电子层的顺序排列)
③简化的电子排布式：将电子排布式中的内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加方括号来表示而得到
的式子称为简化的电子排布式
实例
氮
钠
铁
铬
电子排布式
1s22s22p3
1s22s22p63s1
1s22s22p63s23p63d64s2
1s22s22p63s23p63d54s1
简化的电子排布式
[He]2s22p3
[Ne]3s1
[Ar]3d64s2
[Ar]3d54s1
得
分
速记
a．Fe 的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，简化的电子排布式为：[Ar]3d64s2；方
括号里的符号的意义是该元素上一个周期的惰性气体电子排布式的结构，称为“原子
实”
b．相对稳定的状态：能量相同的原子在全充满(p6、d10、f14)或半充满(p3、d5、f7)时，
体系的能量较低，原子较稳定，如：24Cr 存在半充满1s22s22p63s23p63d54s1 ，29Cu 存在
全充满 1s22s22p63s23p63d104s1
④离子的电子排布式书写：原子失去电子时总是先失去最外层电子，然后失去次外层电子，之后是倒数第
三层电子……对于主族元素的原子来说，一般只失去最外层电子，而过渡元素的原子可能还会进一步失去
内层电子；原子得到电子时，一般总是填充到最外能层未填满的能级上
实例
Fe2＋
Fe3＋
O2－
电子排布式
[Ar]3d6
[Ar]3d5
1s22s22p6
⑤外围电子排布式(价电子排布)：将简化电子排布式中的稀有气体和中括号去掉得到的即为外围电子排布
式，也叫价电子排布
实例
氮
钠
钙
铁
铜
简化电子排布式
[He]2s22p3
[Ne]3s1
[Ar]4s2
[Ar]3d64s2
[Ar]3d104s1
外围电子排布式
2s22p3
3s1
4s2
3d64s2
3d104s1
规律
a．主族元素的最外层电子就是外围电子，又称价电子
b．过渡元素的外围电子一般包括最外层的s 电子和次外层的d 电子，有的还
包括倒数第三层的f 电子
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3、电子排布的轨道表示式(电子排布图)：用方框(或圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道(简并轨
道)的方框相连，用“↑”或“↓”表示容纳的电子，箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称电子
对，“↑”或“↓”称单电子(或称未成对电子)
①排布情况遵循以下三个规则
a．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，这就是能量最低原理
b．泡利原理：每个原子轨道里最多只能容纳2 个
电子，且这两个电子自旋方向必须相反，任何一个原子
里绝不会出现运动状态完全相同的电子。如：2s 轨道上的电子排布为
，不能表示为
c．洪特规则：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，且自旋状态相同
如：2p3的电子排布为
，不能表示为
或
②轨道表示式的表示方法及各符号、数字的意义
表示方法及各符号、数字的意义
实例
O 原子的电子排布图：
Na 原子的电子排布图：
得分速记
硫原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p4
a．运动状态等于电子数
S 原子核外有16 个电子，则有16 种不同运动状态的电子
b．空间运动状态等于轨道
数
S 原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，其轨道数为1+1+3+1+3=9，
则有9 种不同的空间运动状态
c．伸展方向看轨道类型
S 原子的s 轨道为球形，只有1 种伸展方向，p 轨道有3 种伸展方
向，则共有4 种不同的伸展方向
d．不同能量的电子看轨道
数
S 原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，有5 种不同能量的电子
e．运动范围看电子层
S 原子的核外有3 个电子层，有3 种不同的运动范围
知识点4 基态与激发态 原子光谱
1、基态原子与激发态原子
①基态原子：处于最低能量状态的原子
②激发态原子：基态原子吸收能量，电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子
③基态、激发态相互间转化的能量变化
基态原子
激发态原子
2、光谱
①光谱的成因及分类：不同元素的原子发生跃迁时会吸收能量(基态→激发态)或释放能量(激发态→基
态)，从而吸收或释放不同的光，若用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，则可确立某种
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元素，这些光谱总称原子光谱
②光谱分析：不同元素的原子光谱都是特定的，在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元
素，称为光谱分析
a．利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素，如：科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀
有气体氦，化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量
b．光谱仪可以测量物质发射或吸收光波的波长，拍摄各种光谱图，光谱图就像“指纹”辨认一样，可以
辨别形成光谱的元素
3、焰色反应为发射光谱
知识点5 核外电子排布的表示方法的比较
原子(核
素)符号
含义
在元素符号的左下方标明质子数、左上方标明质量数的一种图示即为原子符号
实例
O
电子式
含义
化学中常在元素符号周围用“·”或“×”来表示元素原子的最外层电子，相
应的式子叫做电子式
实例
原子(离
子)结构示
意图
含义
将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子
实例
电子排布
式
含义
用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式
实例
K：1s22s22p63s23p64s1
简化电子
排布式
含义
为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体原子结构的部分
以相应稀有气体元素符号外加方括号表示
实例
K：[Ar]4s1
价电子
排布式
含义
主族元素的价层电子指最外层电子，价层电子排布式即最外层电子排布式
实例
Al：3s23p1
电子排
布图
含义
每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子
实例
Al：
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考向1 考查电子排布式和轨道表示式的规范书写
例1 （2025·湖南邵阳·三模）下列化学用语或图示正确的是
A．
的结构式：
B．
的空间结构模型：
C．基态
的价电子排布图：
D．乙醇的质谱图中，质荷比为46 的峰对应的微粒：
【答案】A
【详解】A．
中氮原子提供孤电子对，B 原子提供空轨道，结构式：
，A 正确；
B．SO2的价层电子对数为2+
=3，有1 个孤电子对，SO2分子的空间结构模型为V 形，B 错误；
C．基态
的价电子排布式为3d5，价电子排布图：
，C 错误；
D．乙醇的质谱图中，质荷比为46 的峰对应的微粒应为乙醇分子失去一个电子的离子峰，表示为
，D 错误；
故选A。
思维建模 基态原子（离子）核外电子排布的表示方法及电子排布式书写的易错点
1.基态原子（离子）核外电子排布的表示方法
表示方法
以硫原子为例
电子排布式
1s22s22p63s23p4
简化电子排布式
[Ne]3s23p4
电子排布图（或轨道表示式）
价电子排布式或轨道表示式
3s23p4
离子（S2-）的电子、价电子排布式
1s22s22p63s23p6 3s23p6
2.电子排布式书写的易错点
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（1）电子排布式的书写:
①要依据构造原理来完成；
②对于副族元素要注意能级交错；
③要注意“价电子排布”“核外电子排布”的区别；④关注原子电子排布式与离子电子排布式的区别。
（2）并不是所有的原子核外电子的排布都遵循构造原理。Cr 原子和Cu 原子具有特殊性Cr:[Ar]3d54s1，
Cu:[Ar]3d104s1。
（3）与化合价有关的电子叫价层电子，价层电子并不都是指原子的最外层电子，主族元素的价层电子就
是最外层电子，但过渡元素的价层电子包括最外层s 电子，次外层d 电子，有的还包括倒数第三层f 电
子。
（4）书写电子排布式时，同一能层按能级由低到高顺序连在一起。如基态Fe 原子的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d64s2，而不能写成1s22s22p63s23p64s23d6。
（5）在原子失去价电子时，并不都是按照填充的相反顺序失去，而是按电子排布式顺序从外层向内层失
去。如基态Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，即Fe→Fe3+是失去4s 能级上的两个电子和3d 能级上的
一个电子。
（6）在画基态原子的轨道表示式时，常出现以下错误:
①
(违反能量最低原理)；
②
(违反泡利原理)；
③
(违反洪特规则)；
④
(违反洪特规则)；
⑤画轨道表示式时，不能省略空轨道。如C 的轨道表示式应为
，而不是
【变式训练1】（2025·湖南·模拟预测）下列化学用语表示错误的是
A．
的电子式为
B．基态氧原子核外电子轨道表示式：
C．
的VSEPR 模型：
D．乙醚的结构简式为
【答案】D
【详解】A．
为离子化合物，由
构成，电子式为
，A 正确；
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B．O 为8 号元素，其原子核外有8 个电子，基态原子核外电子的价层电子排布式为
，轨道表示
式为
，B 正确；
C．
的中心原子N 的价层电子对数为
，分子的VSEPR 模型为四面体形，C 正确；
D．乙醚中含有四个碳原子，其结构简式应为
，
为甲醚的结构简式，D 错误；
故选D。
【变式训练2】（2025·湖南·模拟预测）下列化学用语或表述正确的是
A．H2S 的电子式：
B．基态氧原子的核外电子排布图：
C．气态二聚氟化氢[(HF)2]分子结构：
D．《易经》中“泽中有火”描述了沼气燃烧，沼气的危险品标识：
【答案】C
【详解】A．H2S 分子是硫原子和氢原子通过共价键形成的共价化合物，所以H2S 的电子式为
，A 错
误；
B．由于简并轨道（能级相同的轨道）中电子优先单独占据1 个轨道，且自旋方向相同，原子的能量最
低，基态氧原子的核外电子排布图为：
，B 错误；
C．F 的电负性很大，HF 之间可以形成氢键，则气态二聚氟化氢分子[(HF)2]表示为：
，C 正确；
D．沼气是易燃气，危险品标识应用易燃气体，而
是腐蚀品标识，D 错误；
答案选C。
【变式训练3】（2025·湖南·二模）下列化学用语或图示表示正确的是
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A．晶态和非晶态SiO2粉末的X 射线衍射图谱对比：
B．基态29Cu 原子的价层电子轨道表示式：
C．中子数为20 的Ca 原子：
Ca
D．SO
的VSEPR 模型为：
【答案】C
【详解】A．晶态二氧化硅的X 射线衍射峰是由数十乃至上百个锐峰(窄峰)组成，而非晶态二氧化硅的粉
末 X 射线衍射峰的数量较少且呈弥散状(为宽峰或馒头峰)，故A 错误；
B．基态29Cu 原子的价层电子排布式为3d104s1，轨道表示式为
，故B 错
误；
C．中子数为20 的Ca 原子，质量数为40，该原子表示为
Ca，故C 正确；
D．SO
中S 原子价电子对数为4，VSEPR 模型为正四面体，故D 错误；
选C。
考向2 考查原子核外未成对电子数判断
例1（2025·湖南·模拟预测）废锂离子电池正极材料中含有LiCoO2、LiNO2以及Fe、Al、C 单质，具有较
高回收价值，对其进行无害化处理并回收具有重要意义。一种从废锂离子电池正极材料中回收钻、镍、锂
的工艺流程如图：
已知：①“酸浸”后的滤液中含有Li＋、Fe3＋、Al3＋、Co2＋、Ni2＋，且各离子浓度均小于0.1mol·L-1。
②溶液中金属离子完全沉淀时的pH 如表所示：
金属离子
Fe3
＋
Al3
＋
Co2
＋
Ni2
＋
20
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完全沉淀时(c=1×10-6mol·L－1)的
pH
3.7
5.0
9.2
9.5
下列说法错误的是
A．“酸浸”时， H2O2在反应中仅作氧化剂
B．“调pH”过程中调节溶液的pH=5.0 时，滤渣的主要成分为Fe(OH)3、Al(OH)3
C．基态Li、Fe、Al、Co、Ni 五种原子中，未成对电子数最多的是Fe
D．LiPF6中所含化学键类型为离子键、极性共价键
【答案】A
【详解】A．在LiCoO2中Co 的化合价为＋3，而酸浸后的溶液中含有Co2＋，Co 的化合价从+3 降低到+2，
则H2O2中O 的化合价升高，在此过程中H2O2体现出还原性，错误，A 符合题意；
B．根据已知②，pH=5 时，Fe3＋、Al3＋转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，因此滤渣的主要成分为Fe(OH)3、
Al(OH)3，正确，B 不符合题意；
C．基态Li、Fe、Al、Co、Ni 五种原子的价层电子轨道表示式为
、
、
、
、
，可知基态Li、Fe、
Al、Co、Ni 五种原子中未成对电子数分别为1、4、1、3、2，则未成对电子数最多的原子是Fe，正确，C
不符合题意；
D．LiPF6由Li＋和
构成，阴阳离子间存在离子键，在
中P 和F 之间为极性共价键，正确，D 不符合
题意；
答案选A。
【变式训练1】（2024·湖南·二模）半导体材料砷化镓晶胞属于立方晶系，结构如图所示，已知：
为阿
伏加德罗常数的值，晶体密度为
，下列叙述错误的是
A．基态As 原子有3 个未成对电子
B．砷化镓的化学式为
C．砷原子的配位数为4
D．x，y 原子的距离为
【答案】D
【详解】A．As 为33 号元素，原子核外有33 个电子，核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3，因此有3 个未成
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对电子，故A 正确；
B．根据均摊法，晶胞中Ga 原子的个数为4，As 原子的个数为
=4，所以化学式为GaAs，故B 正
确；
C．砷化镓晶胞中与镓原子最近的As 原子个数是4 个，则配位数为4，故C 正确；
D．假设晶胞参数为apm，由晶胞结构可知，晶胞中x 与y 原子的最近距离为体对角线的
，则最近距离
为
，晶胞中As 和Ga 的原子个数均是4 个，则砷化镓的密度为
，则
，代入可得距离为
，故D 错误；
故答案选D。
【变式训练2】（2023·湖南岳阳·一模）一种麻醉剂的分子结构式如图所示。X 的原子核只有1 个质子，其
中X、Y、Z、W 原子序数依次增大，且Y、Z、W 均位于X 的下一周期；元素E 的原子比W 原子多8 个
电子。下列说法一定正确的是
A．分子中Z 原子的杂化轨道类型为
B．W 与85 号元素位于周期表中的同一主族
C．X、Y、Z、W 的原子核外未成对电子数分别为：1、4、2、1
D．氢化物的沸点：Y＜Z
【答案】B
【详解】A．Z 为O，分子中Z 原子含有2 个孤电子对，形成两个单键，杂化轨道类型为
3，A 错误；
B．W 为F，85 号元素为At，两者均位于第ⅦA 主族，B 正确；
C．X、Y、Z、W 分别为H、C、O、F，原子核外未成对电子数分别为：1、2、2、1，C 错误；
D．Y 为C，其氢化物可以形成各类烃，熔沸点变化较大，Z 为O，氢化物为水，无法比较两者的沸点，D
错误；
故选B。
【变式训练3】过渡金属元素在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题：
(1)原子序数21～30 的元素基态原子的价层电子排布中，未成对电子数最多的元素在周期表中的位置是
，其价层电子排布图(轨道表示式)为 。
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(2)基态钒原子核外电子的运动状态有 种。
(3)铁的一种配合物的化学式为
，其中配体
为1，2，
三氮唑(
)分子。
①该配合物中，阴离子的空间结构为 ，其中心原子的杂化轨道类型是 。
②
分子中，σ 键与π 键的个数比为 。
(4)二茂铁
不溶于水，易溶于乙醇等有机溶剂。乙醇的沸点(
)介于水的沸点(100℃)和乙
硫醇(CH3CH2SH)的沸点(36.2℃)之间，其原因是 。
(5)铁单质和氨气在
可发生置换反应，产物之一的晶胞结构如图所示(黑球代表
，白球代表N)，该
反应的化学方程式为 。若该晶体的密度是
，则两个最近的
原子间的距离为
(列出计算式，设
为阿伏加德罗常数的值)。
【答案】(1) 第四周期第VIB 族
(2)23
(3) 正四面体形 sp3 4 1∶
(4)乙硫醇不能形成分子间氢键，而水和乙醇均能，且水比乙醇的氢键多
(5)
【详解】（1）原子序数21～30 的元素基态原子的价层电子排布中，未成对电子数最多的元素是Cr，Cr 元
素在周期表中的位置是第四周期第VIB 族；其价层电子排布图(轨道表示式)为
；
（2）在任何原子中都不存在运动状态完全相同的电子，V 是23 号元素，则基态钒元素原子核外电子的运
动状态有23 种；
（3）①该配合物中，阴离子
的中心Cl 原子价层电子对数为4+
=4，因此Cl 原子上无孤对电
子，因此其空间结构为正四面体形；由于Cl 原子价电子对数是4，则中心Cl 原子杂化类型是sp3杂化；
②共价单键都是σ 键，共价双键中一个是σ 键，一个是π 键，因此
分子中σ 键为8 个，π 键是2
个，则σ 键与π 键的个数比为4：1；
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（4）乙醇的沸点(
)介于水的沸点(100℃)和乙硫醇(CH3CH2SH)的沸点(36.2℃)之间，这是由于乙硫醇
不能形成分子间氢键，而水和乙醇均能，且水比乙醇的氢键多导致物质分子之间作用力增强，破坏该作用
力使物质熔化、汽化消耗的能量多，因此物质的熔沸点就增多；
（5）根据晶胞结构可知其中含有Fe 原子数目为8×
+6×
=4，含有的N 原子数为1，则该晶体化学式为
Fe4N，因此发生的置换反应的化学方程式为：
；
根据图示可知在晶胞中距离相等且最近的Fe 原子为晶胞面对角先的一半，假设晶胞边长为a nm，则晶胞
密度ρ=
，a=
，故晶胞中两个最近的Fe 原子间
的距离L=
=
cm。
考向3 考查电子云轮廓图和电子运动状态的判断
例1（2025·湖南永州·模拟预测）硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图甲所示，乙图为
该晶胞沿z 轴方向在
平面的投影，已知晶胞边长为
，阿伏加德罗常数的值为
，下列说法正确的
是
A．
位于元素周期表的d 区
B．基态
原子核外有18 种不同运动状态的电子
C．A 点原子的坐标为
，则B 点原子的坐标为
D．该晶体密度为
【答案】D
【详解】A．
的原子序数为30，核外电子排布式为
，位于元素周期表的ds 区，
故A 错误；
B．基态Se 原子核外有34 个电子，每个电子的运动状态都不同，所以有34 种不同运动状态的电子，故B
错误；
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C．由晶胞的结构图和图乙可知若A 点原子的坐标为(0，0，0)，则B 点原子的坐标为
，故C 错
误；
D．由晶胞结构可知，Zn 原子位于晶胞内部，个数为4，Se 原子位于顶点和面心，个数为
，
则晶胞的质量为
，晶胞边长为
，晶胞体积为
，根据密度公式
，可得该晶体密度为
，故D 正确；
故选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。
【变式训练1】（2024·湖南·模拟预测）下列化学用语或表述正确的是
A．聚丙烯酸的结构简式：
B．
的电子式：
C．基态Mg 原子核外电子的空间运动状态有12 种
D．HBr 的
键电子云图：
【答案】D
【详解】A．聚合度=结构单元数，聚丙烯酸的结构简式为
，选项中缺少聚合度n，A 错
误；
B．
的电子式为
，B 错误；
C．一个原子轨道是电子在原子核外的一个空间运动状态，空间运动状态数=电子占据的原子轨道数，电子
运动状态数=核外电子数基态Mg 原子的核外电子排布式为
，则含有的原子轨道数为
，C 错误；
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D．HBr 分子中存在的
键是由H 原子的1s 轨道与Br 原子的4p 轨道以“头碰头”的方式重叠形成
的，电子云图为
，D 正确；
故答案选D。
【变式训练2】（2023·湖南·三模）碳与其同素异形体及碳的化合物在工农业生产及日常生活中有广泛的用
途，石墨做电极产出电弧后可在阳极。上分离出富勒烯及石墨烯。
(1)基态碳原子价电子排布式为 。原子核外有 种不同运动状态的电子。
(2)分子机器是纳米研究领域的重点，有望用于更精准的疾病检测、药物输送、超高密度信息存储等众多领
域。Tour 团队设计的原始“纳米卡车”的四个轮子主要由富勒烯(C60)构成，靠环境热驱动，如图甲。分析
a 处化学键的特点说明小车运动的原因 。
(3)“梦幻材料”石墨炔(如图乙)是一种二维多孔薄膜材料，在能源电池领域具有重要的潜在应用。石墨炔晶
体中碳原子的杂化方式为 。晶体中存在大π 键的原因是 。
(4)石墨烯可以认为是石墨的单层结构，能够应用在锂离子电池负极材料中。图丙中的黑点表示碳原子，线
段表示共价键，晶体学中有如下要点：①用结构基元代表晶体结构中最小重复单元；②在二维周期结构
中，结构基元要求为平行四边形；③将结构基元并置排列，即可得到二维周期结构。请在图丙中画出石墨
烯在二维平面内的结构基元 ，一个晶胞中有 个原子。
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(5)化学家利用图丁反应首次成功合成纯碳环C18。下列说法正确的是___________(填字母标号)。
A．C24O6和C18均为非极性分子
B．图丁中涉及的物质都是分子晶体
C．C22O4分子中碳原子的杂化方式有3 种
D．C20O2晶体中所含σ 键类型为p-pσ 键和s-pσ 键
(6)干冰晶体的晶胞结构如图戊所示，每个CO2周围等距且紧邻的CO2有 个。已知晶胞的边长
为apm，则CO2分子在晶胞中的空间占有率为 (每个CO2分子可以看作一个整体，列出计算式
即可)。
【答案】(1) 2s22p2 6
(2)a 处通过C-C 单键相连，单键可以旋转
(3) sp、sp2 晶体中碳原子共平面且存在多个相互平行的p 轨道
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(4)
2
(5)AB
(6) 12
(或
)
【详解】（1）基态碳原子核外电子排布为1s22s22p2，则其价电子排布式为2s22p2；原子核外电子的运动状
态各不相同，故基态碳原子的核外电子有6 种运动状态；
（2）a 处通过C-C 单键相连，单键可以旋转，故可以象车轮一样前进，答案为a 处通过C-C 单键相连，单
键可以旋转；
（3）石墨炔是碳的同素异形体，根据结构中碳形成的价键可知，苯环上碳原子为sp2杂化，碳碳三键上碳
原子为sp 杂化，即碳原子的杂化方式为sp、sp2；晶体中存在大π 键的原因是晶体中碳原子共平面且存在
多个相互平行的p 轨道；
（4）石墨烯在二维平面内的结构基元如图
；根据均摊法可知，一个晶胞中有2 个原子；
（5）A．由环状碳单质的合成示意图可知，C24O6和C18均为结构对称的非极性分子，选项A 正确；
B．图丁中涉及的物质是C18和碳的氧化物，都属于分子都是分子晶体，选项B 正确；
C．由结构示意图可知，C24O6分子中只含有三键碳原子和双键碳原子，其中三键碳原子为sp 杂化，双键碳
原子为sp2杂化，杂化方式有2 种，选项C 错误；
D．C20O2晶体中所含σ 键类型为s-pσ 键，选项D 错误；
答案选AB；
（6）干冰是分子晶体，二氧化碳分子位于立方体的顶点和面心上，以顶点上的二氧化碳分子为例，与它
距离最近的二氧化碳分子分布在与该顶点相连接的12 个面的面心上，即每个CO2周围等距且紧邻的CO2有
12 个；根据均摊法，晶胞中CO2分子位于顶点和面心，含有8
+6
=4 个CO2分子，已知晶胞的边长为
apm，体积为a3pm3，则晶胞中面对角线为4 倍CO2分子的半径，则CO2分子半径为
apm，占有的体积
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为
pm3，CO2在晶胞中的空间占有率为
=
。
【变式训练3】（2022·湖南·模拟预测）常见钾、钠的化合物易溶于水，但在醋酸溶液中K+可与四苯硼化
钠作用生成四苯硼化钾[KB(C6H5)4白色沉淀；Na+可与醋酸铀酰锌[Zn(UO2)3(CH3COO)8]作用生成柠檬黄色
沉淀。
(1)基态Zn2+的核外电子排布式为 ，基态锌原子核外电子的空间运动状态比基态K 原子核外电子的
空间运动状态多 种，钾、钠元素常用的检验方法是焰色反应，焰色反应产生的光谱属于 (填
“发射”或“吸收”)光谱，钾、钠元素中第一电离能较大的是 (填元素名称)。
(2)醋酸分子中碳原子的轨道杂化类型是 ， 若将“C6H5”视为一个整体，则[B(C6H5)4]-的空间构型是
，[B(C6H5)4]-中不存在的化学键是 (填字母)。
A．配位键 B．非极性键 C．大π 键 D．离子键
(3)四苯硼化钾的熔点是300℃，则其晶体类型是 晶体。
(4)已知Na2O 的晶胞参数为apm，晶胞(含两个O2-的分数坐标)如图所示，以晶胞参数为单位长度建立的坐
标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子分数坐标。A 的分数坐标是 ，晶体的密度为
g·cm-3(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
【答案】(1) [Ar]3d10 5 发射 钠
(2) sp3、sp2 正四面体 D
(3)分子
(4) （
）
【详解】（1）锌是30 号元素，基态Zn2+的核外电子排布式为[Ar]3d10，基态钾原子的核外电子排布式为
[Ar]4s1，一个原子轨道就是一种空间运动状态，故基态锌原子比基态钾原子多5 种空间运动状态；焰色是
电子由高能级跃迁到低能级时发射出的光谱，属于发射光谱；同主族元素从上到下，第一电离能逐渐减
小，钾、钠元素中第一电离能较大的是钠；
故答案为：[Ar]3d10；5；发射；钠。
（2）乙酸分子中有一个碳原子形成4 个σ 键，1 个碳原子形成3 个σ 键且均无孤电子对，故分别为sp3、
sp2杂化。[B(C6H5)4]-中硼与四个苯环形成了4 个σ 键，故硼为sp3杂化，[B(C6H5)4]-是正四面体形结构。
[B(C6H5)4]-中硼有3 个价电子却形成了4 个σ 键，故有一个是配位键，苯环中存在大π 键，苯环上碳原子间
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形成的共价键为非极性键，不存在离子键；
故答案为：sp3、sp2；正四面体；D。
（3）由于四苯硼化钾的熔点是300℃，熔点较低，所以属于分子晶体；
故答案为：分子。
（4）由晶胞图知，A 原子的分数坐标是(
)。由晶胞图及均摊原理知，一个晶胞中含有4 个O2-，8 个
Na+，一个晶胞中含有4 个“Na2O”，晶胞的质量为
g，晶胞体积为a3×10-30cm3，则晶体密度=
；
故答案为：（
）；
。
考向4 考查电子跃迁与原子光谱
例1（2024·湖南永州·三模）通过给电子主体Y 和吸电子客体Z 作用，可制备一种延迟荧光材料的通用超
分子主客体共晶，制备路线如下。下列说法错误的是
A．X 与足量H2反应后，所得产物中含有4 个手性碳原子
B．Z 中所含元素的第一电离能：F>N>C>H
C．Y 与Z 通过分子间相互作用和尺寸匹配形成超分子
D．该超分子材料发射荧光的原理与原子核外电子跃迁释放能量有关
【答案】B
【详解】A．X 与足量H2反应后，所得产物手性碳原子如图：
，共4 个，故A 正确；
B．Z 中含有的元素有：H、C、N、F，第一电离能：F>N>H> C，故B 错误；
C．超分子：是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体，Y 与Z 通过分子间相互
作用和尺寸匹配形成超分子，故C 正确；
D．电子由激发态到基态会实发能力，该超分子材料发射荧光的原理与原子核外电子跃迁释放能量有关，
故D 正确；
故选B。
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思维建模 原子光谱
（1）原子光谱：不同元素原子的电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原
子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。
（2）原子光谱形成原因：
（3）原子光谱分类及其特征：
吸收光谱：明亮背景的暗色谱线
发射光谱：暗色背景的明亮谱线
（4）原子光谱的应用——光谱分析
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，称为光谱分析。
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
核外电子跃迁释放能量有关。
【变式训练1】（2024·湖南·二模）化学与生活密切相关，下列说法正确的是
A．工业冶炼金属锡的反应为
，原子利用率为20％
B．五彩斑斓的霓虹灯光，与原子核外电子跃迁有关，属于发射光谱
C．生铁由于含碳量高，硬度比熟铁低
D．石墨烯是目前广泛应用于武器防弹系统、新能源领域的有机高分子材料
【答案】B
【详解】A．原子利用率是期望产物的质量占反应物总质量的百分比，A 错误；
B．电子从较高能量的激发态回到基态释放出能量，属于发射光谱，B 正确：
C．生铁比熟铁含碳量高，硬度更大，C 错误；
D．石墨烯是无机物，D 错误；
答案选B。
【变式训练2】中外历史人物在化学学科的发展中做出了不可磨灭的贡献。下列有关说法错误的是
A．中国屠呦呦等科学家使用乙醚从中药中提取并用柱色谱分离得到抗虐有效成分青蒿素
B．德国科学家玻尔发表了以原子光谱事实为依据的完整的构造原理
C．中国化学家徐光宪院士及其研究团队在稀土元素的分离及其应用中作出了重要贡献
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D．美国化学家鲍林提出电负性的概念，用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小
【答案】B
【详解】A．屠呦呦发现并提取了治疗疟疾的青蒿素，A 正确；
B．德国科学家马德隆发表了以原子光谱事实为依据的完整的构造原理，B 错误；
C．我国化学家徐光宪院士在稀土元素的分离及应用中作出了重要贡献，促进了我国稀土工业的发展，C
正确；
D．首先提出电负性概念的是美国化学家鲍林，用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小，D 正
确；
故答案选B。
【变式训练3】结构决定性质，性质决定用途。下列事实与结构因素匹配错误的是
选
项
事实
结构因素
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
以上时
分解生成
和
价铜的价层电子达到全充满
结构
C
键长：
C 原子杂化方式及
原子参与
形成大π 键的数目
D
相同温度下，
(
)>
(
)
形成分子内氢
键：
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】D
【详解】A．原子能级的量子化导致原子光谱是不连续的线状谱线，A 正确；
B．
以上时
分解生成
和
，说明
在高温时非常稳定，其原因是
价铜的价层电子排
布为
全充满稳定结构，B 正确；
C．氯乙烷、氯乙烯、氯乙炔三种分子中形成
键的原子相同，键长取决于碳原子杂化轨道中成分的
多少，的成分越多，碳氯键越强，键长越短，同时也取决于氯原子参与形成大
键的数目，形成的大
键
越多，碳氯键越短，键越强，C 正确；
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D．邻羟基苯甲酸形成分子内氢键如图：
，D 错误；
故选D。
1．（2025·湖南·高考真题）
掺杂的铋酸钡具有超导性。
替代部分
形成
(摩尔质量为
)，其晶胞结构如图所示。该立方晶胞的参数为
，设
为阿伏加德罗常数的值。下列说
法正确的是
A．晶体中与铋离子最近且距离相等的
有6 个
B．晶胞中含有的铋离子个数为8
C．第一电离能：
D．晶体的密度为
【答案】A
【详解】A．铋离子位于顶点，与其最近且距离相等的
位于棱心，有6 个，分别位于上下、前后、左
右，A 正确；
B．晶胞中含有的铋离子个数为
个，B 错误；
C．Ba 是碱土金属，金属性强于Ca，其易失电子，第一电离能小于O，C 错误；
D．晶胞中Ba 或K 位于体心，个数为总和1，
位于棱心，有
，所以晶胞的质量是
，晶
胞体积是
，则晶体的密度是：
，D 错误；
故选A。
2．（2025·湖南·高考真题）
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
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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：
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
【答案】D
【详解】A．非金属性越强，电负性越大，
中O 为负化合价，因此X（H）的电负性小于Y（O），A
错误；
B．Y（O）的单质O2是非极性分子，但O3是极性分子（V 形结构导致偶极矩不为零），B 错误；
C．X（H）、Y（O）、Z（Cl）形成的化合物如HClO，属于弱电解质，并非全部为强电解质，C 错误；
D．M 为Zn，比Fe 活泼，镶嵌Zn 会通过牺牲阳极保护铁管，使其不易被腐蚀，D 正确；
故选D。
3．（2024·湖南·高考真题）通过理论计算方法优化了P 和Q 的分子结构，P 和Q 呈平面六元并环结构，原
子的连接方式如图所示，下列说法错误的是
A．P 为非极性分子，Q 为极性分子
B．第一电离能：
C．
和
所含电子数目相等
D．P 和Q 分子中C、B 和N 均为
杂化
【答案】A
【详解】A．由所给分子结构图，P 和Q 分子都满足对称，正负电荷重心重合，都是非极性分子，A 错
误；
B．同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的2p 轨道为稳定的半充满结构，第一电离能大
于相邻元素，则第一电离能由小到大的顺序为B<C<N，故B 正确；
C．由所给分子结构可知，P 分子式为C24H12，Q 分子式为B12N12H12，P、Q 分子都是含156 个电子，故
1mol P 和1mol Q 所含电子数目相等，C 正确；
D．由所给分子结构可知，P 和Q 分子中C、B 和N 均与其它三个原子成键，P 和Q 分子呈平面结构，故P
和Q 分子中C、B 和N 均为sp2杂化，D 正确；
本题选A。
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4．（2025·湖南·高考真题）一种从深海多金属结核[主要含
，有少量的
]中分离获得金属资源和电池级镍钴锰混合溶液
的工
艺流程如下：
已知：①金属氢氧化物胶体具有吸附性，可吸附金属阳离子。
②常温下，溶液中金属离子(假定浓度均为
)开始沉淀和完全沉淀
的
：
开始沉淀的
1.9
3.3
4.7
6.9
7.4
8.1
完全沉淀的
3.2
4.6
6.7
8.9
9.4
10.1
回答下列问题：
(1)基态
的价层电子排布式为 。
(2)“酸浸还原”时，“滤渣”的主要成分是 (写化学式)；
还原
的化学方程式为 。
(3)“沉铁”时，
转化为
的离子方程式为 ，加热至
的主要原因是 。
(4)“沉铝”时，未产生
沉淀，该溶液中
不超过
。
(5)“第二次萃取”时， 、 (填离子符号)与混合萃取剂形成的配合物(其结构如图所示，M 表
示金属元素)更稳定，这些配合物中氮原子的杂化类型为 。
【答案】(1)
(2)
(3)
防止形成
胶体，防止其吸附其他金属阳离子，造成产率下
降
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(4)
(5)
sp2
【详解】（1）
原子的价电子是指
和
能级上的电子，所以基态
原子的价电子排布式为
；
（2）由分析可知，“酸浸还原”时，“滤渣”的主要成分是
；
将3 价钴还原为2 价钴，同时由于
硫酸的作用得到
，化学方程式为
；
（3）“沉铁”时，
转化为
，铁元素化合价上升，则
做氧化剂，离子反应为：
；已知金属氢氧化物胶体具有吸附性，可吸附金属阳离子，则加热至
的主要原因是防止形成
胶体，防止其吸附其他金属阳离子，造成产率下降；
（4）由表可知，
，“沉铝”时，未产生
沉
淀，则
；
（5）由流程可知，第二次萃取时，主要萃取
，因此
与混合萃取剂形成的配合物更稳
定；六元杂环是平面结构，N 原子提供单电子用于环内形成
大π 键，剩余1 对孤对电子形成配位键，N
的价层电子对数为3，是sp2杂化。
5．（2025·北京·高考真题）通过
和
的相互转化可实现
的高效存储和利用。
(1)将
的基态原子最外层轨道表示式补充完整： 。
(2)
分子中
键角小于
，从结构角度解释原因： 。
(3)
的晶胞是立方体结构，边长为
，结构示意图如下。
①
的配体中，配位原子是 。
②已知
的摩尔质量为
，阿伏加德罗常数为
，该晶体的密度为
。(
)
(4)
和
反应过程中能量变化示意图如下。
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①室温下，
和
反应生成
而不生成
。分析原因： 。
②从平衡的角度推断利于
脱除
生成
的条件并说明理由： 。
【答案】(1)
(2)CH4中碳原子的价层电子对数为4，孤电子对数为0；NH3中氮原子的价层电子对数为4，孤电子对数为
1；孤电子对对成键电子对的排斥能力大于成键电子对对成键电子对的排斥能力，CH4分子中H-C-H 的键
角为109°28′，故NH3分子中H-N-H 的键角小于109°28′
(3) N
(4) 生成
的活化能更低 根据MgCl2和NH3反应过程中的能量变化示意图可得到反
应的热化学方程式为
，该反应的正反应为气体系数减小的放
热反应，故低压高温有利于脱除NH3生成MgCl2。
【详解】（1）Mg 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：
。
（2）CH4中碳原子的价层电子对数为4，孤电子对数为0；NH3中氮原子的价层电子对数为4，孤电子对数
为1；孤电子对对成键电子对的排斥能力大于成键电子对对成键电子对的排斥能力，CH4分子中H-C-H 的
键角为109°28′，故NH3分子中H-N-H 的键角小于109°28′。
（3）①
的内界为
，故其配体为NH3，由于N 原子有孤电子对，所以配位原子
为N；
②根据均摊法，该晶胞中
的个数为
，
的个数为8，故每个晶胞中含有4 个
，则晶体的密度为
。
（4）①由MgCl2和NH3反应过程中的能量变化示意图可知，反应生成
的活化能更低，故室
温下易于生成
；
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②根据MgCl2和NH3反应过程中的能量变化示意图可得到反应为放热反应，即
，该反应的正反应为气体系数减小的放热反应，脱除
生
成
是指逆反应方向，故低压高温有利于脱除NH3生成MgCl2。
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