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第19 讲 原子结构 核外电子排布原理
1． YBa2Cu8Ox(Y 为元素钇)是磁悬浮列车中的重要超导材料，关于Y 的说法中正确的是 ( )
A.Y 的质子数与中子数之差为50
B.Y 和Y 互为同位素
C.Y 和Y 的核外电子数不相等
D.Y 和Y 是钇元素的两种不同的核素，具有不同的化学性质
【答案】B
【解析】 中子数＝89－39＝50，中子数与质子数之差＝50－39＝11，故A 错误；Y 和Y 是质子数相同、
中子数不同的同种元素的不同核素，互为同位素，故B 正确；Y 和Y 质子数相同，核外电子数相同，故C
错误；Y 和Y 具有相同的化学性质，故D 错误。
2．某元素的一种核素X 的质量数为A，含N 个中子，它与1H 原子组成HmX 分子，在a g HmX 中所含质子
的物质的量是 ( )
A.(A－N＋m) mol
B．(A－N) mol
C.(A－N) mol
D．(A－N＋m) mol
【答案】A
【解析】 X 原子的质子数为(A－N)，一个HmX 分子中所含的质子数为(A－N＋m)，HmX 的摩尔质量为(A
＋m) g·mol－1，所以a g HmX 中所含质子的物质的量为(A－N＋m) mol。
3．某种元素原子的质量是ag，
12C 原子的质量是bg，NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是（
）
A．由已知信息可得NA=
B．Wg 该原子中含有
个该原子
C．Wg 该原子的物质的量一定是
mol
D．该原子的摩尔质量是aNAg
【答案】D
【解析】A．一个
原子的质量为bg，
个
原子的质量为12g，可得
，故A 正确；
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B．一个该原子的质量是ag，则Wg 该原子的原子数目为
，故B 正确；
C．该原子的摩尔质量为
，Wg 该原子的物质的量为
，故C 正确；
D．摩尔质量的单位是
'，故D 错误；
综上所述，答案为D。
4．对如图示信息的分析正确的是（ ）
A．图①②对应元素形成的化合物只有一种
B．图③④对应元素的离子核外电子排布相同
C．图①③对应元素的化学性质不相似
D．图①②④对应的三种元素形成的化合物水溶液pH>7
【答案】C
【解析】A．①对应元素是H 元素、②对应的元素是O 元素，H、O 形成的化合物有H2O、H2O2，故A 错
误；
B．③对应元素的离子是Na+，核外有10 个电子；④对应元素的离子是S2-，核外有18 个电子，故B 错误；
C．H 是非金属元素，Na 是金属元素，化学性质不相似，故C 正确；
D．H、O、S 三种元素形成的化合物是H2SO3、H2SO4，水溶液pH<7，故D 错误；
5．已知硒酸钠中各元素的质量分数为Na—a、Se—b，其余为氧；硫酸钠中各元素的质量分数为Na—c、S
—d，其余为氧。用以上数据测定Se 元素的相对原子质量时，还需要用到的数据是 ( )
A．Na 元素的相对原子质量
B．S 元素的相对原子质量
C．O 元素的相对原子质量
D．Se 元素各同位素的丰度
【答案】B
【解析】M(Na2SeO4)＝，M(Na2SO4)＝，－＝M(Se)－M(S)，所以M(Se)＝－＋M(S)，只要知道S 元素的相
对原子质量，就可以求得Se 元素的相对原子质量。
6．两种元素原子X 和Y，X 原子的M 层比Y 原子的M 层少3 个电子，Y 原子的L 层电子数恰好是X 原子
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L 层电子数的两倍，则X、Y 分别是 ( )
A．硅原子和钠原子
B．硼原子和氮原子
C．氮原子和碳原子
D．碳原子和铝原子
【答案】D
【解析】 由于Y 原子的M 层电子比X 原子的M 层电子多3 个电子，说明Y 的M 层电子数至少有3 个，
那么Y 的L 层必定有8 个电子，则X 的L 层只有4 个电子，M 层无电子。由此推出Y 的核外电子总数为
13，X 的核外电子总数为13，X 的核外电子总数为6。所以X、Y 的核电荷数分别是6 和13，即为碳原子
和铝原子，D 项正确。
7．下列各组中两种微粒所含电子数不相等的是 ( )
A．H3O＋和OH－
B．CO 和N2
C．HNO2和NO
D．CH 和NH
【答案】D
【解析】 H3O＋的电子数为11－1＝10，OH－的电子数为9＋1＝10，故A 不符合题意；CO 的电子数为
14，N2的电子数为14，故B 不符合题意；HNO2的电子数为24，NO 的电子数为14，故B 不符合题意；
HNO2的电子数为24，NO 的电子数为23＋1＝24，故C 不符合题意；CH 的电子数为9－1＝8，NH 的电子
数为11－1＝10，电子数不同，故D 符合题意。
8．下列有关电子排布图的表述正确的是( )
A. 基态氧原子的轨道表示式：
B.
违背了洪特规则
C.
表示基态N 原子的价电子排布
D.
表示处于激发态的B 的电子排布图
【答案】B
【解析】 基态氧原子的轨道表示式为
，A 项错误；此图违背了洪特规则，B 项正
确；N 原子的价电子排布图为
，C 项错误；该电子排布图中的电子没有跃迁到能量更高
的轨道上，D 项错误。
9．工业上通常利用反应2Ar2O3(熔融)=====4Ar＋3O2↑来获得单质铝，该反应还需要添加Na3[ArF6](冰晶
石)以降低氧化铝的熔化温度。下列表示相关微粒的化学用语错误的是( )
A．质子数与中子数相等的氟原子：F
B．[ArF6]－的中心离子的结构示意图：
C．基态钠原子的价电子排布式：3s1
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D．基态氧原子的轨道表示式：
【答案】D
【解析】 氟原子质子数为9，则质子数与中子数相等的氟原子质量数为18，原子符号表示为F，故A 项
正确；铝离子的核外电子数为10，有2 个电子层，各层电子数分别为2、8，铝离子的结构示意图为
，故B 项正确；基态钠原子的电子排布式为1s22s22p63s1，其价电子排布式为3s1，故C 项正确；基
态氧原子的轨道表示式为
，故D 项错误。
10．A、B、C、D、E 代表前四周期的五种元素，请填空：
(1)A 元素基态原子的最外层有3 个未成对电子，次外层有两个电子，A 元素原子的轨道表示式是
____________________。
(2)B 元素的负一价离子和C 元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B 的元素符号为________，C 的
元素符号为____________。
(3)D 元素的正三价离子的3d 轨道为半充满，D 的元素符号为__________，其基态原子的价层电子排布式为
____________________。
(4)E 元素基态原子的M 层全充满，N 层没有成对电子，只有一个未成对电子，其基态原子的简化电子排布
式为________________，在元素周期表中的位置是__________。
【答案】 (1)
(2)Cl K
(3)Fe 3d64s2
(4)[Ar]3d104s1 第四周期第ⅠB 族
【解析】 (1)基态原子的最外层有3 个未成对电子，次外层有2 个电子的元素符号为N，其电子排布式为
1s22s22p3，所以轨道表示式为
。(2)B 元素的负一价离子和C 元素的正一价离子的
电子层结构都与氩相同，离子核外都有18 个电子，阴离子为Cl－，B 的元素符号为Cl，阳离子为K＋，C
的元素符号为K。(3)D 元素的正三价离子的3d 轨道为半充满，电子数为5，则基态原子的价层电子排布式
为3d64s2，应为Fe。(4)E 元素基态原子的M 层全充满，N 层没有成对电子，只有一个未成对电子，基态原
子的简化电子排布式为[Ar]3d104s1，应为Cu，在元素周期表中的位置是第四周期第ⅠB 族。
1．最近医学界通过用放射性14C 标记C60，发现一种C60的羧酸衍生物在特定条件下可通过断裂DNA 杀死
细胞，从而抑制艾滋病(AIDS)。下列有关14C 的叙述正确的是 ( )
A．14C 与C60中普通碳原子的化学性质不同
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B．14C 与14N 含的中子数相同
C．14C 是C60的同素异形体
D．14C 与12C 互为同位素
【答案】D
【解析】14C 与C60中普通碳原子，为同种元素的原子，其化学性质相同，A 错误；14C 的中子数为14－6＝
8,14N 的中子数为14－7＝7，B 错误；14C 是原子，不是单质，与C60不是同素异形体，C 错误；14C 与12C 的
质子数均为6，中子数分别为8、6，二者互为同位素，D 正确。
2．在第n 电子层中，当它作为原子的最外层时，容纳电子数最多与(n－1)层相同；当它作为原子的次外层
时，其电子数比(n－1)层多10 个，则此电子层是 ( )
A．K 层
B．L 层
C．M 层
D．N 层
【答案】C
【解析】 原子最外层(第n 电子层)最多容纳电子数是8 个，即第(n－1)层容纳8 个电子，那么第(n－1)层
为L 层，第n 电子层为M 层；再对照M 层作为次外层时最多可容纳18 个电子，比L 层多10 个电子。
3．设X、Y、Z 代表元素周期表中前四周期的三种元素，已知X＋和Y－具有相同的电子层结构；Z 元素的
原子核内质子数比Y 元素的原子核内质子数少9；Y 和Z 两种元素可形成含4 个原子核、42 个电子的负一
价阴离子。下列说法不正确的是 ( )
A．元素Z 的简单氢化物分子中含有10 个电子
B．元素Y 的气态氢化物分子中含有18 个电子
C．元素Z 与元素X 形成的化合物X2Z 中离子都达到稳定结构
D．元素Y、Z 组成的化合物属于离子化合物
【答案】D
【解析】由X＋和Y－具有相同的电子层结构知X＋和Y－的最外层都有8 个电子，推知X 为ⅠA 族元素，Y
为ⅦA 族元素；又因Z 元素的原子核内质子数比Y 元素的原子核内质子数少9，故Y 为氯、Z 为氧、X 为
钾。水分子中含有10 个电子，氯化氢分子中含有18 个电子，K2O 中的钾离子、氧离子均达到最外层8 电
子稳定结构，氯、氧元素组成的化合物为共价化合物，故选D。
4．下列说法错误的是 ( )
A．ns 电子的能量不一定高于(n－1)p 电子的能量
B．6C 的电子排布式1s22s22p 违反了洪特规则
C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理
D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理
【答案】A
【解析】 各能级能量的大小顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s……，ns 电子的能量一定高于(n－1)p 电子的能量，
A 项错误，对于C 原子来说，2p 能级有3 个能量相同的原子轨道，最后2 个电子应以自旋状态相同的方式
分布在两个不同的2p 轨道上，违反了洪特规，则B 正确，根据轨道能量高低顺序可知E4s<E3d，对于21Sc
原子来说，最后3 个电子应先排满4s 轨道，再排3d 轨道，电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2，故违反了
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能量最低原理，C 正确，对于22Ti 原子来说，3p 能级共有3 个轨道，最多可以排6 个电子，如果排10 个电
子，则违反了泡利原理，D 正确。
5．下列有关化学用语正确的是( )
A．O 原子的轨道表示式为
B．氯化钠的分子式：NaCl
C．S2－的结构示意图：
D．Ca 原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d2
【答案】C
【解析】 O 原子的2s 能级的2 个电子应自旋相反，A 错误；氯化钠是离子化合物，NaCl 只是化学式，不
是分子式，B 错误；Ca 的核电荷数为20，电子排布式应是1s22s22p63s23p64s2，D 错误。
6．下列叙述正确的是( )
A．两种粒子，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同
B．凡单原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布
C．两原子，如果核外电子排布相同，则一定属于同种元素
D．阴离子的核外电子排布一定与比它原子序数小的稀有气体元素原子的核外电子排布相同
【答案】C
【解析】两种粒子，若核外电子排布完全相同，则其化学性质不一定相同，如钠离子和氟离子，A 项错误；
凡单原子形成的离子，不一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布，如H＋，B 项错误；两原子，如果核
外电子排布相同，那么质子数相同，则一定属于同种元素，C 项正确；阴离子是原子得电子后的离子，则
阴离子的核外电子排布与同周期的稀有气体元素原子的核外电子排布相同，D 项错误。
7. 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。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；X 微粒为He，Y 微粒为He，二者为具有相同的质
子数和不同的中子数的原子，故互为同位素，B 正确；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；自然界中不存在O2与O2分子并不是因其化学键不稳定，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，D 错误。
8.下列轨道表示式所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是( )
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A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】 原子处于基态时能量最低，A 项，Be 原子的2s 轨道未排满电子，2p 轨道排布1 个电子，应为
激发态，错误；B 项，N 原子核外电子排布不符合洪特规则，错误；C 项，B 原子的2s 轨道未排满电子，
2p 轨道排布2 个电子，应为激发态，错误；D 项，碳原子的1s 和2s 轨道全部排满电子后，2p 轨道排布2
个电子，核外电子排布符合能量最低原理，应是基态碳原子，正确。
9．在短周期元素中，元素的基态原子核外未成对电子数等于能层序数的元素有a 种，元素的基态原子最外
层电子数是未成对电子数2 倍的元素有b 种，则的值为( )
A．1 B．2 C．3 D．4
【答案】B
【解析】 第一周期中原子核外未成对电子数为1 的元素有H，第二周期中原子核外未成对电子数为2 的
元素有C 和O，第三周期中原子核外未成对电子数为3 的元素有P，符合条件的元素共有4 种，即a＝4。
符合基态原子最外层电子数是未成对电子数2 倍的元素，其基态原子的最外层电子数是2、4、6 或8，若
最外层电子数为2，则是He、Be 或Mg，但这三种元素无未成对电子，不符合题意；若最外层电子数为
4，则是C、Si，符合题意；若最外层电子数为6，则是O、S，最外层有2 个未成对电子，最外层电子数是
未成对电子数的3 倍，不符合题意；若最外层电子数为8，则是Ne、Ar，但这两种元素均无未成对电子，
不符合题意，则符合题意的元素共有2 种，即b＝2。
10.按要求填空：
(1)基态Ti3＋中未成对电子数有________个；与Ti 同族相邻的元素Zr 的基态原子价层电子排布式为
________。与钛同周期元素的基态原子中，未成对电子数与钛相同的元素有________种。
(2)血红蛋白中的铁处于基态时，其最高能级中的单电子数为________。
(3)Cr 与Ni 的基态原子核外未成对电子数之比为________。
(4)第四周期中未成对电子数最多的基态原子的价层电子轨道表示式为________。
(5)2020 年12 月17 日，“嫦娥五号”首次成功实现地外天体采样返回，标志着我国航天向前迈出了一大步。
其制作材料中包含了Al、Cr、Cu、C、N、O、Si 等多种元素。上述元素中基态原子未成对电子数与Al 相
同的有________。
(6)氨硼烷(NH3BH3)的制备是当今科学研究的重要课题，可用反应B(OCH3)3＋NH4Cl＋LiAlH4===NH3BH3＋
Al (OCH3)3＋LiCl＋H2↑进行制备。反应中涉及元素的基态原子中含1 个未成对电子的有________种。
【答案】 (1)1 4d25s2 3 (2)4 (3)3∶1
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(4)
(5)Cu (6)5
【解析】 (1)Ti 位于第四周期，Ti 基态原子未成对电子数是2，与钛同周期的所有元素的基态原子中，未
成对电子数与钛相同的元素有Ni、Ge、Se。
(3)基态铬原子价层电子排布式为3d54s1，核外有6 个未成对电子，基态镍原子价层电子排布式为3d84s2，核
外有2 个未成对电子，则铬与镍的基态原子核外未成对电子数之比为3∶1。
(5)Al 的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，有1 个未成对电子，Cr、Cu、C、N、O、Si 中只有Cu(价层电
子排布：3d104s1)基态原子未成对电子数与Al 相同。
8
