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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计算...................................................................................................................................
考向2 元素、核素、同位素的辨析与判断................................................................................................................
【思维建模】四同概念辨析思维建模
考向3 考查核反应方程式中微粒的关系及应用.......................................................................................................
【思维建模】核反应方程思维建模
考点二 核外电子排布规律...............................................................................................................
知识点1 核外电子运动状态.............................................................................................................................................
知识点2 基态与激发态 原子光谱...............................................................................................................................
知识点3 原子核外电子排布规律与表示方法.............................................................................................................
考向1 考查轨道表示式和电子排布式..........................................................................................................................
考向2 考查电子跃迁与原子光谱...................................................................................................................................
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
黑吉辽卷
T2，3 分
辽宁卷T3，
3 分
核外电子运动状
态与排布原理
选择题
非选择题
辽宁卷T2，3
分
辽宁卷T2，
3 分
考情分析：
1．从考查题型和内容上看，高考命题以选择题呈现，考查内容主要有以下两个方面：
（1）质量数、质子数、中子数、核外电子数之间的计算。
（2）判断书写电子排布式和轨道表示式（电子排布图）。
2.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。
复习目标：
1.了解元素、核素和同位素的含义。
2.了解原子的构成；了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。
3.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写1～36 号元素原子核外电子、价电子
的电子排布式和轨道表示式(电子排布图)。
4.了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。
2
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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
3
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2.微粒之间的数量关系
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－阳离子所带的电荷数。
④阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数。
3.质量数的理解
①只有具体的原子才有质量数，元素没有质量数。
②某核素的质量数可视为该核素的近似相对原子质量。
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.元素、核素、同位素的理解
①同位素的特征
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，物理性质差异较大；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。
②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。
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
4
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考向1 考查微粒中粒子数的计算
例1（24-25 高三上·黑龙江大庆铁人中学·期中）RO 中共有x 个电子，R 原子的质量数为A，则a g RO 中
含有质子的物质的量为( )
A.(x＋24－n)mol B.(x－24－n) mol
C.(x－n) mol D.(x－n) mol
【答案】D
【解析】RO 中共有x 个电子，R 原子的质量数为A，则RO 的摩尔质量为(A＋48) g/mol，1 个RO 的质子数
等于x－n，则a g RO 中含有质子的物质的量为×(x－n)＝×(x－n) mol，故选D。
【变式训练1】（24-25 高三上·吉林省德惠市实验中学·期中） 一定量的锎(Cf)在医学上常用作治疗恶性肿
瘤的中子源。下列有关锎的说法错误的是( )
A.Cf 原子中，中子数为154
B.Cf 原子中，质子数为98
C.Cf 原子中，核外电子数为98
D.锎元素的相对原子质量为252
【答案】D
【解析】锎(Cf)是锎元素的一种同位素，其质量数为252，核外电子数＝核内质子数＝98，中子数＝252－
98＝154。锎元素的相对原子质量等于锎元素的各种同位素的相对原子质量与它们的原子个数百分比之积
的和，而不等于某一核素的质量数，故D 错误。
【变式训练2】（24-25 高三·辽宁省本溪市高级中学·期末）下列各微粒：①H3O＋、NH、Na＋；②OH－、
NH、F－；③O、Na＋、Mg2＋；④CH4、NH3、H2O。具有相同质子数和电子数的一组是( )
A.
①②③
B.①②④
C.
②③④
D.①③④
【答案】B
【解析】①H3O＋、NH、Na＋质子数11、11、11，电子数分别为10、10、10；②OH－、NH、F－质子数
9、9、9，电子数分别为10、10、10；③O、Na＋、Mg2＋质子数16、11、12，电子数分别为18、10、10；
④CH4、NH3、H2O 质子数10、10、10，电子数分别为10、10、10；具有相同质子数和电子数的一组是
①②④。
考向2 元素、核素、同位素的辨析与判断
例2 （24-25 高三上·内蒙古包头市第一中学·期中）下列说法正确的是( )
A.H、D、T 是同一种核素
B.O2和O3之间的转化属于物理变化
C.14C 与14N 中含有相同的中子数
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D.C60和石墨互为同素异形体
【答案】D
【解析】H、D、T 是三种不同的核素，故A 错误；O2和O3之间的转化属于化学变化，有新物质生成，故
B 错误；14C 中有8 个中子与14N 中有7 个中子，中子数不同，故C 错误；C60和石墨二者都是碳元素形成的
不同单质，互为同素异形体，故D 正确。
思维建模 四同概念辨析思维建模
【变式训练1】（24-25 高三上·内蒙古赤峰二中·期末）瑞德西韦化学式为C27H35N6O8P，下列有关组成元素
的叙述中正确的是( )
A.氢有三种常见的同素异形体：1H、2H、3H
B.C、N、O、P 四种元素的最高化合价都等于它们对应原子的最外层电子数
C.O 元素有一种核素O，则O 元素的相对原子质量为16
D.在P 原子中，在离核较远的区域内运动的电子能量较高
【答案】D
【解析】1H、2H、3H 为质子数相同，中子数不同的不同氢原子，互为同位素，A 错误；C、N、P 三种元素
的最高化合价都等于它们对应原子的最外层电子数，但O 元素的最高正价不等于其最外层电子数，B 错误；
质量数指的是质子数与中子数的和，某原子的相对原子质量约等于该原子的质量数。但元素的相对原子质
量为各核素的质量数根据其原子百分比计算出的平均值，C 错误；在多电子原子中，在离核较近的区域内
运动的电子能量较低，在离核较远的区域内运动的电子能量较高，D 正确。
【变式训练2·变考法】（24-25 高三上·辽宁省铁岭市高级中学·期中）宏观辨识与微观探析是重要的学科素
养之一，下列有关概念的说法错误的是( )
A.
和
互为同系物
B.8
18O 和8
16O 互为同位素
C.S2与S8互为同素异形体
D.丙酸和甲酸乙酯互为同分异构体
【答案】A
项目
同位素
同素异形体
同分异构体
同系物
概念
质子数相同，中子数
不同的同一 种元素的
原子之间互为同位素
同种元素组成的结
构不同的单质 之
间互为同素异形体
分子式相同，结构
不同的化合物互为
同分异构体
结构相似， 在分 子组成
上相差一 个或若干个CH2
原子团的物质互称为同系物
对象
原子之间
单质之间
一般为有机化合物
有机化合物
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【解析】
含有酚羟基，而
含有醇羟基，二者结构不相似，故不互为同系物，A 错
误;8
18O 和8
16O 是质子数相同、中子数不同的原子，故互为同位素，B 正确；S2与S8均为硫元素形成的不同
单质，故互为同素异形体，C 正确；丙酸即CH3CH2COOH 和甲酸乙酯即HCOOCH2CH3，二者分子式相同
而结构不同，故互为同分异构体，D 正确。
考向3 考查核反应方程式中微粒的关系及应用
例3（24-25 高三上·吉林油田高中·期末）我国科学家成功合成出新核素Lr－251，熔合反应为Ti＋2n＋
Tl―→Lr＋He。下列叙述正确的是( )
A.Lr－251 和Lr－253 的物理性质完全相同
B.上述熔合反应为氧化还原反应
C.上述熔合反应中a＝203、b＝103
D.Lr－251 核内中子数和质子数之差为47
【答案】C
【解析】铹的两种核素中质子数相等，中子数不同，物理性质不完全相同，A 项错误；该反应中没有元素
发生化合价变化，不属于氧化还原反应，B 项错误；由质子数守恒可得24＋81＝b＋2，解得b＝103，由质
量数守恒可得50＋2＋a＝251＋4，解得a＝203，C 项正确；Lr－251 的中子数为251－103＝148，148－
103＝45，D 项错误。
思维建模 核反应方程思维建模
（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】（24-25 高三上·辽宁省沈阳市二中·期中）我国新一代“人造太阳”装置取得突
破性进展。“人造太阳”中的核聚变反应之一为H＋H―→He＋n。下列说法错误的是( )
A.常温同压下，等质量的H2、H2体积之比为1 3∶
B.H2O 与H2O 化学性质基本相同
C.1 mol H 的中子数比1 mol H 的多1 mol
D.H2O 能稳定存在于自然界中
【答案】D
【解析】常温同压下，气体体积之比等于其物质的量之比，当气体质量相同时，气体体积之比等于其相对
分子质量之反比，即1 3∶，A 项正确；H、H 互为同位素，同位素及其化合物化学性质几乎相同，B 项正确；
H、H 的中子数分别为2、1，则1 mol H 的中子数比1 mol H 的多1 mol，C 项正确；H 是放射性核素，H
及其化合物H2O 不能稳定存在于自然界中，D 项错误。
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【变式训练2】（24-25 高三上·黑龙江密山市第一中学·期中）O、O 的半衰期很短，自然界中不能稳定存
在。人工合成反应如下：O＋He→O＋X；O＋He→O＋Y。下列说法正确的是( )
A.X 的中子数为2
B.X、Y 互为同位素
C.O、O 可用作示踪原子研究化学反应历程
D.自然界不存在O2、O2分子是因其化学键不稳定
【答案】B
【解析】根据质量守恒可知，X 微粒为He，Y 微粒为He，据此分析解题。A.由分析可知，X 微粒为He，
根据质量数等于质子数加中子数可知，该微粒的中子数为4，A 错误；B.由分析可知，X 微粒为He，Y 微
粒为He，二者是具有相同的质子数而不同中子数的原子，故互为同位素，B 正确；C.由题干信息可知，O
与O 的半衰期很短，故不适宜用作示踪原子研究化学反应历程，C 错误；D.自然界中不存在O2与O2并不
是其化学键不稳定，而是由于O 与O 的半衰期很短，很容易发生核变化，转化为其他原子，O===O 的键
能与形成该键的核素无关，D 错误。
考点二 核外电子排布规律
知识点1 核外电子运动状态
1.电子云
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.核外电子运动状态
核外电子按能量不同分成能层，同一能层的电子，还被分成不同能级。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。
3.填写下表，熟悉原子核外能层、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
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2 基态与激发态 原子光谱
1.基态与激发态
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，它的电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子。
2.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，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。利用原子光
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谱上的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。
知识点3 原子核外电子排布规律与表示方法
1.电子排布原则
①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。
②泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2 个电子，它们的自旋相反。
③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。
2.构造原理
【特别提醒】电子排布式的书写顺序≠电子排布顺序。电子进入能级的顺序是按照构造原理中能级的能量
递增的顺序，而电子排布式的书写规则是按照能层的顺序，能层中的能级按s、p、d、f 的顺序排布。
3.基态原子核外电子排布表示方法(以硫原子为例)
电子排布式
1s22s22p63s23p4
简化电子排布式
[Ne]3s23p4
价层电子排布式
3s23p4
价层电子轨道表示式(电子排布图)
【易错提醒】书写电子排布式的常见错误与技巧
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考向1 考查轨道表示式和电子排布式
例1 （2025·黑龙江海伦市第一中学·一模）下列化学用语或图示表达正确的是( )
A.NaCl 的电子式为
B.NH3的VSEPR 模型为
C.2pz电子云图为
D.基态24Cr 原子的价层电子轨道表示式为
【答案】C
【解析】氯化钠是离子化合物，其电子式是
，A 项错误；氨分子的VSEPR 模型是四面体
结构，B 项错误：p 能级电子云是哑铃(纺锤)形，C 项正确；基态铬原子的价层电子轨道表示式是
，D 项错误。
【变式训练1】（2025·吉林省通化市第一中学·一模）下列化学用语表达正确的是( )
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A.基态硅原子的轨道表示式：
B.基态Cr 的电子排布式：1s22s22p63s23p63d6
C.NCl3的电子式：
D.C 原子的核外能量最高的电子云图像如图：
【答案】D
【解析】基态硅原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2，轨道表示式：
，故
A 错误；Cr 元素为24 号元素，原子核外有24 个电子，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，故B 错误；
NCl3是共价化合物，电子式为
，故C 错误；C 原子的核外能量最高的轨道为2p，电子云图
像如图：
，故D 正确。
【变式训练2】（2025·辽宁省锦州·一模）下列有关化学用语表示正确的是( )
A.NaClO 的电子式:
B.C 原子的一种激发态:
C.O2-的结构示意图:
D.K+的基态电子排布式:1s22s22p63s23p64s2
【答案】B
【解析】NaClO 由Na+和ClO-构成，含有离子键，ClO-中Cl、O 原子间共用1 对电子，O、Cl 原子核外都
达到8 电子结构，其电子式为Na+[·
· O
··
··
·
· Cl
··
··
·
·]-，故A 错误；该碳原子的电子排布式为1s22s12p3，基态碳
原子的电子排布式为1s22s22p2，2s 的能量小于2p，则该原子是碳原子的一种激发态，故B 正确；O2-的核电
荷数为8，最外层电子数为8，其结构示意图为
，故C 错误；基态钾原子的电子排布式为
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1s22s22p63s23p64s1，则K+的基态电子排布式:1s22s22p63s23p6，故D 错误。
考向2 考查电子跃迁与原子光谱
例2（24-25 高三上·辽宁省沈阳市翔宇中学·期中）化学让生活更加美好，下列现象与原子核外电子跃迁释
放能量无关的是( )
A.棱镜分光
B.节日燃放的烟花
C.日光灯通电发光
D.璀璨的霓虹灯
【答案】A
【解析】棱镜分光是根据不同波长的光发生折射时角度不同将光束分散，与电子跃迁无关，A 符合题意；
烟花燃放是电子由激发态到基态释放能量的过程，B 不符合题意；日光灯通电发光是电子跃迁辐射出光能
的过程，C 不符合题意；霓虹灯发光是惰性气体电子跃迁辐射的光，D 不符合题意。
【变式训练1】（24-25 高三·东北师范大学附属中学·期末）原子光谱是线状光谱，是由不连续的谱线组成
的，这表明( )
A.在原子中只有某些电子能够跃迁产生光谱
B.原子中的电子可以处于某些特定的能量状态，即电子的能量是量子化的
C.原子发射的光是单色光
D.白光可以由多种单色光组成
【答案】B
【解析】在原子中所有电子均可发生跃迁，电子由基态跃迁到激发态吸收能量，为吸收光谱；电子由激发
态跃迁到基态释放能量，为发射光谱，A 不符合题意；光谱分为连续光谱和线状光谱，无论是单色光还是
白光，都是连续光谱，原子光谱是线状光谱，也就是由具有特定频率的光形成的谱线。原子光谱之所以产
生这种特定的谱线，是由于电子的能量是量子化的，电子跃迁的始态和终态的能量差也是量子化的，B 符
合题意；某种元素原子只能产生某些波长的谱线，但都并非一条，根据电子跃迁后所处的能级，可能有许
多条，每条谱线其波长不同，表现出的颜色也不同，C 不符合题意；白光可以由多种单色光组成，与题干
无直接关系，D 不符合题意。
【变式训练2】（24-25 高三上·黑龙江双鸭山市田家炳中学·期中）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】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；NaCl 焰色试验为黄
色，与Na 电子跃迁有关，B 错误；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；OF2的构型是V 形，因此是由极性键构成的
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极性分子，D 正确；故选D。
1.（2024·黑吉辽卷）下列化学用语或表述正确的是
A. 中子数为1 的氦核素：
B.
的晶体类型：分子晶体
C.
的共价键类型：
键
D.
的空间结构：平面三角形
【答案】C
【解析】中子数为1 的He 核素其质量数为1+2=3，故其表示应为He，A 错误；SiO2晶体中只含有共价键，
为共价晶体，B 错误；两个F 原子的2p 轨道单电子相互重叠形成p-p σ 键，C 正确；PCl3的中心原子存在1
对孤电子对，其VSEPR 模型为四面体型，PCl3的空间结构为三角锥型，D 错误；故选C。
2.（2023·辽宁卷）下列化学用语或表述正确的是（ ）
A. BeCl2的空间结构：V 形 B. P4中的共价键类型：非极性键
C. 基态Ni 原子价电子排布式：3d10 D. 顺—2—丁烯的结构简式：
【答案】B
【解析】BeCl2的中心原子为Be，根据VSEPR 模型可以计算，BeCl2中不含有孤电子对，因此BeCl2为直线
型分子，A 错误；P4分子中相邻两P 原子之间形成共价键，同种原子之间形成的共价键为非极性共价键，
P4分子中的共价键类型为非极性共价键，B 正确；Ni 原子的原子序数为28，其基态原子的价电子排布为
3d84s2，C 错误；顺-2-丁烯的结构中两个甲基在双键的同一侧，其结构简式为
，D 错误；
故选B。
3.（2022·辽宁卷）设
为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.
中含有的中子数为
B.
分子中含有的
键数目为
C. 标准状况下，
气体中
数目为
D.
的
溶液中
数目为
【答案】A
【解析】1 个
原子中含有10 个中子，
的物质的量为
，故
中含
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有中子的物质的量为
，中子数为
，故A 正确；乙烯分子的结构式为
，1 个乙烯分
子中含有5 个
键，
的物质的量为
，所以
分子中含有的
键数目为
，B
错误；
是共价化合物，
分子中不存在
，故C 错误；没有给出
溶液的体积，无法计算
的
溶液中
的数目，故D 错误；故选A。
4.（2021·辽宁卷）下列化学用语使用正确的是
A．基态C 原子价电子排布图：
B．
结构示意图：
C．
形成过程：
D．质量数为2 的氢核素：
【答案】D
【解析】基态C 原子价电子排布图为：
，A 错误；
结构示意图为：
，B 错误；
形成
过程为：
，C 错误；质量数为2 的氢核素为：
，D 正确；故选D。
14
