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第19 讲 原子结构 核外电子排布原理
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
的排布式和轨道表示式。
4.了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。
考点一 原子结构 核素 同位素
1．原子的构成
(1)决定元素种类的是质子数(核电荷数)。
(2)决定元素化学性质的是最外层电子数。
(3)决定原子种类的是质子数和中子数。
(4)决定原子相对质量的是质子数和中子数。
2．原子结构中微粒之间的关系
(1)X 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Xn＋的核外电子数＝质子数－阳离子所带的电荷数＝Z－n
(4)阴离子Xm－的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数＝Z＋m
3．一个信息丰富的符号
4．元素、核素、同位素、同素异形体
(1)同素异形体。
同种元素组成的不同单质，比如白磷与红磷，石墨、金刚石与C60，O2与O3等。
(2)元素、核素、同位素。
①关系图示：
任务目标
必备知识
1
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②同位素的特征。
相同存在形态的同位素，化学性质相同，物质性质不同。
天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数一般保持不变。
③常见的重要核素及其应用。
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.“四量”比较
原子质量
原子的相对原子质量
元素的相对原子质量
质量数
定义
指某元素某种核
素的一个原子的
真实质量
一个原子的真实质量
与一个126C 原子质量
的的比值
该元素各种核素原子
的相对原子质量与其
在自然界中所占原子
个数百分比的乘积之
和
一个原子核内
质子数与中子
数之和
实例
一个16 8O 原子的
质量是2.657×10
－26 kg
16 8O 的相对原子质量
约为16
Ar ＝Ar1a% ＋Ar2b%
＋… … ( 其中a% ＋
b%＋……＝1)
18 8O 的质量数
为18
备注
某核素的质量数可视为该核素的近似相对原子质量
1．月球上的每百吨He 聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量，地球上氦元素主要以He 的
形式存在。已知一个 12C 原子的质量为a g，一个He 原子的质量为b g，NA为阿伏加德罗常数。下列说法
正确的是( )
A.He 比He 多一个中子
B．氦元素的近似相对原子质量为3.5
C.He 的相对原子质量为
D.He 的摩尔质量为bNA
2．汤姆孙(J.J.Thomson)和阿斯通(F.W.Aston)在1913 年发现了Ne。下列有关说法正确的是( )
A.Ne 和Ne 属于同素异形体
B.Ne 和 Ne 属于不同的核素
C.Ne 和Ne 的中子数相同
D.Ne 转变为Ne 为化学变化
要点突破
2
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3．现有下列9 种微粒：H、H、C、C、N、Fe2＋、Fe3＋、O2、O3。按要求完成以下各题：
(1)H、H 分别是氢元素的一种________，它们互称为________。
(2)互为同素异形体的微粒是________。
(3)Fe2＋的中子数为________，核外电子数为____________________________________。
(4)上述9 种微粒中有________种核素，含有________种元素。
考点二 原子核外电子排布的规律
1．电子的运动特征
运动速度很快，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。
2．电子层的表示方法及能量变化
3．核外电子排布规律
4．核外电子排布的表示方法(原子或离子结构示意图)
5．核外电子排布与元素性质的关系
(1)金属元素原子的最外层电子数一般小于4，较易失去电子，形成阳离子，表现出还原性，在化合物
中显正化合价。
(2)非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于4，较易得到电子，活泼非金属原子易形成阴离子。
在化合物中主要显负化合价。
必备知识
3
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(3)稀有气体元素的原子最外层为8 电子(氦为2 电子)稳定结构，不易失去或得到电子，通常表现为0
价。
6．1～20 号元素原子核外电子排布的特点与规律
(1)原子核中无中子的原子：H。
(2)最外层只有一个电子的原子：H、Li、Na、K；
最外层有两个电子的原子：He、Be、Mg、Ca。
(3)最外层电子数等于次外层电子数的原子：Be、Ar；
最外层电子数是次外层电子数2 倍的原子：C；
最外层电子数是次外层电子数3 倍的原子：O。
(4)电子层数与最外层电子数相等的原子：H、Be、Al；
最外层电子数是电子层数2 倍的原子：He、C、S；
最外层电子数是电子层数3 倍的原子：O。
(5)次外层电子数是最外层电子数2 倍的原子：Li、Si。
(6)内层电子总数是最外层电子数2 倍的原子：Li、P。
7．核外等电子微粒
(1)10 电子微粒。
10 电子微粒间的转化。
若A、B、C、D 均为10 电子微粒，且它们之间存在如图转化：
图中的常见转化一定是NH＋OH－――→NH3↑＋H2O，即A 为NH、B 为OH－、C 为NH3、D 为H2O。
(4)18 电子微粒。
①
②“双九”微粒。
—F、—OH、—NH2、—CH3的相互组合，如：
F2、H2O2、N2H4、C2H6、CH3F、CH3OH、CH3NH2
要点突破
4
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1．下列微粒的结构示意图中，正确的是（ ）
A．Mg2+
B．Cl
C．Ar
D．K
2.在第n 层电子层中,当它作为原子的最外电子层时,最多容纳的电子数与n-1 层相同,当它作为原子的次外层
时,其电子数比n+1 层最多能多10 个,则此电子层是( )
A.K 层
B.L 层
C.M 层
D.N 层
3．两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等，则在周期表的前10 号元素中，满足上述
关系的元素共有 ( )
A．1 对
B．2 对
C．3 对
D．4 对
考点三 原子核外电子的排布及其表示方法
1．能层、能级的符号和所能容纳的最多电子数
能层
一
二
三
四
五
能层
符合
K
L
M
N
O
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
……
最多
电子
数
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
……
2
8
18
32
50
2．原子轨道的形状与能量的关系
原子轨道
3．基态原子核外电子排布的三个原理
(1)能量最低原理：电子总是先占有能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，使整个原子的能量
必备知识
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处于最低状态。即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。如图为构造原理示意
图：
(2)泡利原理
在一个原子轨道中，最多只能容纳2 个电子，并且这两个电子的自旋状态相反。如2s 轨道上的电子排
布为
，不能表示为
。
(3)洪特规则
当电子排布在同一能级的不同的轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，并且自旋状
态相同。如2p3的电子排布为
，不能表示为
或
。
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)和全空(p0、d0、f0)状态时，
体系的能量最低，如：24Cr 的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。
4．基态原子核外电子排布的表示方法
表示方法
举例
电子排布式
S：1s22s22p63s23p4
简化电子排布式
[Ne]3s23p4
电子排布图
(轨道表达式)
注意空轨道不能省略
外围(价层)电子排布式
3s23p4
特别提醒：要注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、原子外围电子排布式的区别与联系。
5．原子状态与原子光谱
(1)原子的状态
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，从低能级跃迁到高能级状态的原子。
(2)原子光谱：不同元素的原子发生电子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。利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。
(3)基态、激发态及光谱示意图
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6．基态原子电子排布式的书写方法
(1)知道原子序数书写核外电子排布式的方法。
①常规方法：常根据构造原理(1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p)，各能级最多容纳的电子数及能量最
低原理，依次由低能级向高能级排列，如31 号元素镓，首先排满1s2，依次2s2、2p6、3s2、3p6、4s2、3d10
最后4p1。
②原子序数大于18 的方法：如31 号元素，我们也可以用31－18＝13，然后在[Ar]的基础上再填充13
个电子，如[Ar]3d104s24p1。
(2)知道元素名称书写核外电子排布式的方法。
①前三周期主族元素可以根据最外层电子数书写，如S 的最外层电子数为6，其排布式为[Ne]3s23p4。
②第四周期的元素，要熟记元素名称，然后从K 开始数，数到几，就可以写成“[Ar]＋几个电子”。
如Fe ，从钾开始数到铁为8 ，其排布式为[Ar]3d64s2 ；Se ，从钾开始数到Se 为16 ，其排布式为
[Ar]3d104s24p4。
(3)注意事项。
基态原子失电子生成金属阳离子时，应先失去最外层上的电子，如Fe 原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2，失
电子变为Fe2＋，失去的不是能量高的3d 轨道上的电子，而是能量低的4s 轨道上的电子。所以Fe2＋的基态
核外电子排布式正确的为[Ar]3d6，其他[Ar]3d44s2、[Ar]3d54s1均错误。
1．某元素基态原子4s 轨道上有1 个电子，则该基态原子价电子排布不可能是( )
A．3p64s1
B．4s1
C．3d54s1
D．3d104s1
2．下列说法正确的是( )
A．同一原子中3s、3p、3d、4s 能量依次升高
B．某原子核外电子由1s22s22p63s23p1→1s22s22p63s13p2，原子放出能量
C．p 能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层数的增加，p 能级原子轨道数也在增多
D．按照泡利原理，在同一个原子中不可能存在两个运动状态完全相同的电子
3．判断电子的运动状态
按要求填空：
(1)基态F 原子核外电子的运动状态有______种。
(2)基态钛原子的价层电子排布式为________，其原子核外电子的空间运动状态有________种，共有
要点突破
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________种运动状态不同的电子。
(3)基态Si 原子价层电子的运动状态有________种，若其电子排布式表示为[Ne]3s23p 违背了________。
(4)基态Cu 原子核外电子的空间运动状态有________种。
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