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第02 讲 原子结构与性质
目 录
01 考情透视·目标导航.........................................................................................................................2
02 知识导图·思维引航.........................................................................................................................3
03 考点突破·考法探究.........................................................................................................................4
考点一 原子结构.........................................................................................................................4
知识点1 原子结构...................................................................................................................4
知识点2 元素、核素、同位素...............................................................................................5
考向1 考查核反应方程的简单分析.......................................................................................6
考向2 考查
五同
概念辨析
“
”
...............................................................................................7
考点二 原子核外电子运动状态.................................................................................................9
知识点1 电子的运动特征.......................................................................................................9
知识点2 能层和能级...............................................................................................................9
知识点3 原子轨道
电子在原子核外的一个空间运动状态
——
..........................................9
知识点4 泡利原理、洪特规则、能量最低原理.................................................................10
知识点5 原子核外电子运动状态的描述
四个量子数
——“
”........................................11
考向1 电子排布式表达式的规范书写.................................................................................12
考向2 电子跃迁与原子光谱.................................................................................................14
04 真题练习·命题洞见.......................................................................................................................16
1
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考点要求
考题统计
考情分析
原子结构
2024·广东卷第3 题，2 分
2024·湖北卷第12 题，3 分
2024·北京卷第1 题，3 分
2024·上海卷第2 题，3 分
2024·河北卷第8 题，3 分
2023 湖南卷第2 题，3 分
2023·江苏卷第5 题，3 分
2022·北京卷第3 题，3 分
2022·天津卷第10 题，3 分
2022 浙江1 月卷第7 题，2 分
2021 卷广东卷第3 题，2 分
分析近三年的高考试题，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3 个方面：
（1）元素、核素、同位素、同素异形体概念的辨析。
（2）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。
（3）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。
（2）非选择题
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）同位素和同素异形体的概念分析、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(全空、半充满、全充
满的稳定性)。
（3）规范化学术语的书写，重点掌握第四周期过渡元素的
电子排布式和电子排布图。
原子核外电
子运动状态
2024·江苏卷第4 题，3 分
2024·甘肃卷第2 题，3 分
2024·山东卷第3 题，3 分
2023·北京卷第2 题，3 分
2023 浙江1 月卷第3 题，2 分
2022·海南卷第5 题，2 分
2022 浙江六卷第7 题，2 分
2022·北京卷第2 题，3 分
2021 天津卷第20 题（1），2 分
复习目标：
1．能
明微
粒子的运
状
与宏
物体运
特点的差异。
动
态
动
说
观
观
2．能
合能量最低原理、泡利原理、洪特
写
结
规则书
1～36 号元素基
原子的核外
子排布式和
子排布
，并
态
电
电
图
明含
。
说
义
2
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3
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考点一 原子结构
知识点1 原子结构
1.原子的构成粒子
2.微粒之间的等式关系
1）质量关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)；
2）电性关系：
①原子中：质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数；
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。
3.微粒符号周围数字的含义
【特别提醒】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。
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
4
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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
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。
7.核反应方程
①卢瑟福发现质子：N＋He→O＋H
②查德威克发现中子：Be＋H→C＋n
5
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③铀核裂变反应：U＋n→Kr＋Ba＋3n
④氘核与氚核聚变反应：H＋H→He＋n
考向1 考查核反应方程的简单分析
例1 科学家利用
粒子(即氦核
)进行多种核反应：
、
。已知
和
都具有放射性，下列说法错误的是
A．X 元素位于元素周期表的第二周期第ⅥA 族
B．
和
互为同位素，化学性质相同
C．
、
都可作为示踪原子
D．核反应产生的能量可用于发电，属于化学能转化为电能
【答案】D
【解析】A．因为核反应过程中电子数不变，由题意可推出
，所以X 是O，位于元素周期表中第二周
期第ⅥA 族，A 正确；B．同位素的化学性质几乎相同，B 正确；C．由于
、
都具有放射性，所以均
可作为示踪原子，C 正确；D．核反应不属于化学反应的范畴，利用核反应产生的能量发电是将核能转化
为电能，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】（2024·山东泰安·三模）核反应
和
为研究原子结构和发现
新原子做出了重要贡献。下列说法错误的是
A．c=13b
B．X、Y、Z 形成的单质分子均为非极性分子
C．Q、R 为质量数相同的不同核素
D．基态 W 与Z 原子核外电子的空间运动状态种类相等
【答案】B
【分析】由信息推知：
分别为
，核素
的质子数为91、质量数为234；
【解析】A．根据分析可知，
，A 项正确；B．X 可以形成O2、O3两种单质分子，
为极性分子，B 项错误；C．
为质量数相同、质子数不同的不同核素，C 项正确；D．电子的空间运
动状态数等于原子轨道数，基态
和
原子均只有
轨道，故空间运动状态种类相等，D 项正确；答案
选B。
6
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【变式训练2】（23-24 高三下·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
【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2 考查“五同”概念辨析
例2（2024·浙江杭州·模拟预测）下列说法不正确的是
A．
和
互为同位素
B．石墨烯和丙烯互为同系物
C．氧气和臭氧互为同素异形体
D．乙酸甲酯和甲酸乙酯互为同分异构体
【答案】B
【解析】A．
和
质子数相同，中子数不同，互为同位素，A 正确；B．石墨烯为碳单质，丙烯分子
式为C3H6，二者不互为同系物，B 错误；C．氧气和臭氧均为氧元素组成的不同单质，互为同素异形体，C
正确；D．乙酸甲酯和甲酸乙酯的分子式均为C3H6O2，结构不同，二者互为同分异构体，D 正确；故选
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，
化合物
相同
不同
物理性质不
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结构不同的化
合物互称为同
分异构体
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】（2024·江西宜春·模拟预测）科技发展与化学密切相关。下列说法错误的是
A．TiO2光催化乙苯脱氢转化为苯乙烯，两种有机物互为同分异构体
B．科研团队合成环状的C10和C14，C10和C14互为同素异形体
C．铌酸锂(LiNbO3)纳米超材料具有独特光学特性，
的中子数为52
D．通过原电池原理将氮气和氢气转化为NH3同时放出电能，该过程属于人工固氮的过程
【答案】A
【解析】A．乙苯和苯乙烯的分子式不同，不互为同分异构体，A 错误；B．C10和C14均为碳的单质，互为
同素异形体，B 正确；C．
的中子数为52，C 正确；D．通过原电池原理将氮气和氢气转化为NH3同
时放出电能，该过程属于人工固氮的过程，D 正确；故选A。
【变式训练2】（2024·广东东莞·模拟预测）科学技术是第一生产力，下列说法正确的是
A．“海基一号”成功从深海开采石油和天然气水合物，天然气属于新能源
B．我国首次获得公斤级丰度99%100Mo 产品，
100Mo 与
98Mo 互为同位素
C．“煤制烯现代化成套技术开发及应用”中煤的气化属于物理变化
D．“歼-35”战斗机机翼所使用的“碳纤维布”(聚丙烯腈经碳化而成)与金刚石互为同素异形体
【答案】B
【解析】A．天然气属于一次能源，被消耗后不可再生，在燃烧时会产生污染环境的气体，不属于新能
源，A 错误；B．
与
质子数相同，中子数不同，互为同位素，B 正确；C．煤的气化是煤形成
H2、CO 等气体的过程，有新物质生成，是化学变化，C 错误；D．同素异形体是指由同种元素组成的不同
单质，聚丙烯腈经碳化而成的“碳纤维布”是混合物，不是单质，D 错误；故选B。
考点二 原子核外电子运动状态
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。
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知识点2 能层和能级
1.能层：根据多电子原子的核外电子的能量差异，将核外电子分成不同的能层，能层用n 表示。n 值越大，
能量越高。
2.能级
（1）根据多电子原子中同一能层电子能量的不同，将它们分成不同能级。
（2）能级用相应能层的序数和字母s、p、d、f 组合在一起来表示，如n 能层的能级按能量由低到高的顺
序排列为n s 、n p 、n d 、n f 等。
（3）能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有3s
、
3p
、
3d
能级。
（4）s、p、d、f 能级可容纳的电子数为1、3、5、7 的二倍。
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
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
2
…
…
…
…
2
8
18
32
……
…
…
2n2
知识点3 原子轨道——电子在原子核外的一个空间运动状态
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：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，即电子云的伸展方向。
能级符号
电子云形状
空间延伸方向
s
球形
一种
p
哑铃形
三种(相互垂直，分别相对
于x、y、z 轴对称)
d
/
/
f
/
/
4.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……，半径随能层增大而增大。
③同能层同能级不同轨道能量相同，如2px＝2py＝2pz。
知识点4 泡利原理、洪特规则、能量最低原理
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
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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
原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态
泡利原理
每个原子轨道里最多只能容纳2 个
自旋状态相反的电子
洪特规则
当电子排布在同一能级的不同简并轨道时，基态原子中的电子总是优先单
独占据一个轨道，而且自旋状态相同
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
电子排布图(轨道表示式)
价电子排布式
3s
2 3p
4
4.原子状态与原子光谱
（1）基态原子：处于最低能量的原子。
（2）激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁到较高能级，变成激发态原子。
（3）原子光谱
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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。
知识点5 原子核外电子运动状态的描述——“四个量子数”
1.主量子数n，n＝1，2，3，4，……(只能取正整数)，描述原子中电子出现概率最大区域离核的远近(对应
不同的能层)，用K、L、M、N 等符号表示，决定电子能量高低。
2.角量子数l，l＝0，1，2，3……n－1(取值受n 的限制)，描述原子轨道或电子云的形状(对应不同的能
级)，用s、p、d、f 等符号表示，与主量子数n 共同决定电子的能量。
3.磁量子数m，m＝0，±1，±2，……±l(取值受l 的限制)，描述原子轨道或电子云在空间的伸展方向(对应
不同的原子轨道)。
4.自旋磁量子数ms，ms＝±，表示同一原子轨道中电子的两种自旋状态。如对于基态的氟原子，其价电子
自旋磁量子数的代数和为＋或－，即：F 原子核外电子数为9，基态氟原子核外电子排布式为1s22s22p5，其
价电子排布式为2s22p5，若一种自旋状态用＋表示，与之相反的用－表示，则价电子自旋磁量子数的代数
和为×4＋×3＝＋，也可以是×3＋×4＝－。
考向1 电子排布式表达式的规范书写
例1（2024·北京·模拟预测）下列化学用语或图示表达正确的是
A．氯分子中的化学键可以表示为
B．
的价层电子轨道表示式为
C．KCN 的电子式可以表示为
D．Cu 的原子结构示意图为
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【答案】A
【解析】A．氯分子中形成p-pσ 键，为非极性共价键，故A 项正确；B．Fe2+的价层电子轨道排布式为
，故B 项错误；C．KCN 的电子式可以表示为：
，故C 项错误；
D．Cu 的原子结构示意图为
，故D 项错误；故本题选A。
【思维建模】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
（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)；
12
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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】（2024·贵州·模拟预测）下列化学用语错误的是
A．基态镓原子的电子排布式为
B．基态砷原子价层电子排布图为
C．新戊烷的结构简式为
D．氢化铵的电子式为
【答案】A
【解析】A．镓元素的原子序数为31，基态原子的电子排布式为
，故A 错误；B．砷元素的
原子序数为33，基态原子的价层电子排布式为4s24p3，排布图为
，故B 正确；C．分子式
为C5H12的新戊烷的结构简式为
，故C 正确；D．氢化铵是含有离子键和共价键的离子化合物，电
子式为
，故D 正确；故选A。
【变式训练2】（2024·湖南长沙·三模）化学用语是学习化学的工具。下列化学用语表述错误的是
A．
和
核内中子数之比为1 2∶
B．
可表示原子、阳离子以及阴离子
C．
可表示乙烷
D．基态铬原子的简化电子排布式：[Ar]3d44s2
【答案】D
【解析】A．
原子核内中子数为1，
原子核内中子数为2，A 正确；B．当
时，应为有18 个电
子的粒子，所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子等，B 正确；C．
可表示乙
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烷的球棍模型，C 正确；D．基态铬原子的简化电子排布式为[Ar]3d54s1，D 错误；故选D。
考向2 电子跃迁与原子光谱
例2（2024·广东江门·三模）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。
【思维建模】（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·广东江门·三模）百年变局，科技创新是“关键变量”，下列科技成果中所蕴含的化
学知识叙述不正确的是
A．“北斗卫星”使用的氮化镓芯片属于新型无机非金属材料
B．量子计算机“悟空”传导信号用的光纤主要成分是
C．“天宫”空间站存储器使用的材料石墨烯与金刚石互为同素异形体
D．“梦天实验舱”原子钟利用电子跃迁计时，工作时发生化学变化
【答案】D
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【解析】A．氮化镓芯片属于新型无机非金属材料，A 正确；B．二氧化硅具有良好的导光性，传导信号用
的光纤主要成分是
，B 正确；C．石墨烯与金刚石为碳元素的不同单质，互为同素异形体，C 正确；
D．“梦天实验舱”原子钟利用电子跃迁计时，没有新物质生成，工作时发生的是物理变化，D 错误；故
选D。
【变式训练2】（2024·黑龙江牡丹江·一模）化学与生活息息相关。下列说法错误的是
A．LED 灯光与原子核外电子跃迁释放能量有关
B．乙二醇可用于生产汽车防冻液
C．氯化镁和硫酸钙都是制作豆腐常用的凝固剂
D．硬铝因密度大、强度小可用于制造飞机外壳
【答案】D
【解析】A．LED 灯通电后，电子吸收能量由基态跃迁到激发态，然后再从激发态跃迁到基态，将能量以
光的形式释放出来，所以LED 灯光与原子核外电子跃迁释放能量有关，A 正确；B．乙二醇的熔点较低，
不易结冰，所以可用于生产汽车防冻液，B 正确；C．Mg2+、Ca2+都能使豆浆蛋白质发生凝聚，所以氯化镁
和硫酸钙都是制作豆腐常用的凝固剂，C 正确；D．硬铝具有密度小、强度大等特性，可用于制造飞机外
壳，D 错误；故选D。
1．（2022·天津卷）下列叙述错误的是
A．
是极性分子
B．
原子的中子数为10
C．
与
互为同素异形体
D．
和
互为同系物
【答案】D
【解析】A．
是“V”形结构，不是中心对称，属于极性分子，故A 正确；B．
原子的中子数
18−8=10，故B 正确；C．
与
是氧元素形成的不同单质，两者互为同素异形体，故C 正确；D．
属于酚，
属于醇，两者结构不相似，因此两者不互为同系物，故D 错
误。综上所述，答案为D。
2．（2023·江苏卷）氢元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。
、
、
是氢元素的3 种
核素，基态H 原子
的核外电子排布，使得H 既可以形成
又可以形成
，还能形成
、
、
、
、
等重要化合物；水煤气法、电解水、光催化分解水都能获得
，如水煤气法制氢反
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应中，
与足量
反应生成
和
吸收131.3kJ 的热量。
在金属冶炼、新能
源开发、碳中和等方面具有重要应用，如
在催化剂作用下与
反应可得到
。我国科学家在
氢气的制备和应用等方面都取得了重大成果。下列说法正确的是
A．
、
、
都属于氢元素
B．
和
的中心原子轨道杂化类型均为
C．
分子中的化学键均为极性共价键
D．
晶体中存在Ca 与
之间的强烈相互作用
【答案】A
【解析】A．
、
、
都属于氢元素，三者互为同位素，统称为氢元素，A 正确；B．
和
的
中心原子轨道杂化类型均为
，B 错误；C．
分子中的化学键既存在O-H 极性共价键，也存在O-O
非极性共价键，C 错误；D．
晶体中存在Ca2+与
之间的离子键，为强烈相互作用，D 错误。 故选
A。
3．（2024·北京卷）我国科研人员利用激光操控方法，从
原子束流中直接俘获
原子，实现了对同
位素
的灵敏检测。
的半衰期(放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间)长达10 万年，是
的17 倍，可应用于地球科学与考古学。下列说法正确的是
A．
的原子核内有21 个中子
B．
的半衰期长，说明
难以失去电子
C．
衰变一半所需的时间小于
衰变一半所需的时间
D．从
原子束流中直接俘获
原子的过程属于化学变化
【答案】A
【解析】A．
的质量数为41，质子数为20，所以中子数为
，A 正确；B．
的半衰期长
短与得失电子能力没有关系，B 错误；C．根据题意
衰变一半所需的时间要大于
衰变半所需的时
间，C 错误；D．从
原子束流中直接俘获
原子的过程没有新物质产生，不属于化学变化，D 错误；
本题选A。
4．（2024·湖北卷）
在超高压下转化为平行六面体的
分子(如图)。下列说法错误的是
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A．
和
互为同素异形体
B．
中存在不同的氧氧键
C．
转化为
是熵减反应
D．常压低温下
能稳定存在
【答案】D
【解析】A．O2和O8是O 元素形成的不同单质，两者互为同素异形体，A 项正确；B．O8分子为平行六面
体，由其结构知，O8中存在两种氧氧键：上下底面中的氧氧键、上下底面间的氧氧键，B 项正确；C．O2
转化为O8可表示为4O2
O8，气体分子数减少，故O2转化为O8是熵减反应，C 项正确；D．O2在超
高压下转化成O8，则在常压低温下O8会转化成O2，不能稳定存在，D 项错误；答案选D。
5．（2024·河北卷）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
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
晶体中
与8 个
配位，而
晶体中
与6 个
配位
比
的半径大
D
逐个断开
中的
键，每步所需能量不同
各步中的
键所处化学环境不同
【答案】B
【解析】A．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．
中心C 原子为
杂化，键角为
，
中心C 原子为
杂化，键角大约为
，
中心C 原子为
杂化，键角为
，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
子对无关，故B 错误；C．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，
周围最多能排布8 个
，
周围最多能排布6 个
，说明
比
半径大，故C 正确；
D．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
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
键所处化学环境不同，每步所需能量不同，故D 正确；故选B。
6．（2024·甘肃卷）下列化学用语表述错误的是
A．
和
的最外层电子排布图均为
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B．
和
的电子式分别为
和
C．
的分子结构模型为
D．
、
和
互为同位素
【答案】B
【解析】A．Ca2+和Cl-的核外电子数都是18，最外层电子排布图均为
，故A 正确；
B．PH3中磷原子和每个氢原子共用一对电子，中心原子P 原子价层电子对数为3+
×(5-3×1)=4，孤电子对
数为1，PH3的电子式为
，故B 错误；C．CH2=CHCH2CH2CH3分子中存在1 个碳碳双键，位于
1 号碳原子与2 号碳原子之间，存在3 个碳碳单键，无支链，且氢原子半径小于碳原子半径，其分子结构
模型表示为
，故C 正确；D．
、
和
是质子数相同、中子数不同的碳原子，
是碳元素的不同核素，互为同位素，故D 正确；故选B。
7．（2022·海南卷）钠和钾是两种常见金属，下列说法正确的是
A．钠元素的第一电离能大于钾
B．基态钾原子价层电子轨道表示式为
C．钾能置换出NaCl 溶液中的钠
D．钠元素与钾元素的原子序数相差18
【答案】A
【解析】A．同一主族元素的第一电离能从上到下依次减小，金属性越强的元素，其第一电离能越小，因
此，钠元素的第一电离能大于钾，A 说法正确；B．基态钾原子价层电子为4s1，其轨道表示式为
，B 说
法不正确；C．钾和钠均能与水发生置换反应，因此，钾不能置换出 NaC1 溶液中的钠，C 说法不正确；
D．钠元素与钾元素的原子序数分别为11 和19，两者相差8，D 说法不正确；综上所述，本题选A。
8．（2024·山东卷）下列化学用语或图示正确的是
A．
的系统命名：2-甲基苯酚
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B．
分子的球棍模型：
C．激发态H 原子的轨道表示式：
D．
键形成的轨道重叠示意图：
【答案】A
【解析】A．含有的官能团为羟基，甲基与羟基相邻，系统命名为：2-甲基苯酚，故A 正确；B．臭氧中心
O 原子的价层电子对数为：，属于sp2 杂化，有1 个孤电子对，臭氧为V 形分子，球棍模型为：，故B 错
误；C．K 能层只有1 个能级1s，不存在1p 能级，故C 错误；D．p-pπ 键形成的轨道重叠示意图为：，故
D 错误；故选A。
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