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备战2024 年高考化学【一轮·夯基提能】复习精讲精练
第26 讲 原子结构、核外电子排布
本讲复习目标
1．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。
2．掌握元素、核素和同位素的含义。
3．掌握原子核外电子排布规律，能正确书写原子结构示意图。
夯基·知识精讲
一．原子结构、核素、同位素
1．原子结构
（1）原子的构成
注意：
①原子是化学变化中的最小微粒，化学反应过程原子核不改变，也就是原子不改变。
②并不是所有的原子都由质子、电子和中子构成，如H 中不含中子。
③质子数相同的粒子不一定属于同种元素，如Ne 和H2O。
④核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如Al3＋和Na＋、F－等，NH 与OH－等。
（2）原子结构中微粒之间的关系
1
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①X 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）元素符号周围数字的意义
2．元素、核素、同位素
（1）元素、核素、同位素的关系
注意：
①一种元素可有若干种不同的核素，也可只有一种核素，因此，核素的种类大于元素的种类。
②2H2和3H2既不是同位素，也不是同素异形体，而是同种分子，同位素是原子的互称。
（2）同位素的特征
①当某种元素具有多种天然、稳定的核素时，无论是游离态还是化合态，其各核素在自然界中所占的
原子个数百分比(丰度)一般是不变的。
②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。
（3）氢元素的三种核素
2
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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）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）核反应方程示例：核聚变、核裂变属于核反应，不是化学变化。
碳14 的β 衰变
C→N＋e
钋209 的α 衰变
Po→Pb＋He
卢瑟福发现质子
N＋He→O＋H
查德威克发现中子
Be＋He→C＋n
铀核裂变反应
U＋n→Kr＋Ba＋3n
核反应遵循的两守恒：①反应前后质量数之和不变。
②反应前后质子数之和不变。
3．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。
如：Ar(Cl)＝Ar(35Cl)×a%＋Ar(37Cl)×b%。
（3）核素的近似相对原子质量＝该核素的质量数。
【拓展】抓住描述对象，突破“四同”判断
（1）同位素——原子，如 H、H。
3
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（2）同素异形体——单质，如O2、O3。
（3）同系物——化合物，如CH3CH3、CH3CH2CH3。
（4）同分异构体——化合物，如正戊烷、新戊烷。
【例题1】已知阴离子R2－的原子核内有n 个中子，R 原子的质量数为m，则w g R2－所含有电子的物质的
量是( )
A. mol B. mol
C.(m－n－2) mol
D.(m－n＋2) mol
【例题2】核泄漏地区可检测到的放射性元素有137Cs、134Cs、131I 等。下列叙述正确的是( )
A．Cs 和Cs 形成的单质物理性质相同
B．Cs 比I 多3 个中子
C．Cs 和Cs 形成的单质化学性质相同
D．Cs 与Cs 都是铯的同素异形体
【例题3】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
【例题4】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。
【例题5】
(1)1 mol H2
18O 与1 mol D2
16O 的中子数之比为________。
(2)已知阴离子R2－的原子核内有n 个中子，R 原子的质量数为m，则w g R 原子完全转化为R2－时，含有电
4
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子的物质的量是____________。
二．原子核外电子排布
1．原子核外电子排布规律
电子层数(n)
1
2
3
4
5
6
7
符号
K
L
M
N
O
P
Q
电子离核远近
近→远
电子能量高低
低→高
数量规律
①每层最多容纳的电子数为2n2个。
②最外层电子数不超过8 个(K 层为最外层时电子数不超过2 个)。
③次外层电子数不超过18 个，倒数第三层不超过32 个
2．核外电子排布的表示方法：原子或离子结构示意图
3．原子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。
(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。
4．10e－和18e－微粒的判断与应用
（1）寻找10 电子微粒和18 电子微粒的方法
10
①
电子微粒：以Ne 为核心，推断同周期的非金属元素的化合物和下一周期的金属元素的化合物。
5
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18
②
电子微粒：以Ar 为核心，推断同周期的非金属元素的化合物和下一周期的金属元素的化合物。
CH3—CH3、H2N—NH2、HO—OH、F—F、F—CH3、CH3—OH……
（2）记忆其他等电子微粒
“2 电子”的粒子：He、H－、Li＋、Be2＋、H2。
“9 电子”的粒子：—F、—OH、—NH2、—CH3(取代基)。
“14 电子”的粒子：Si、N2、CO。
“16 电子”粒子：S、O2、C2H4、HCHO。
5．质子数和核外电子数两种微粒的关系
（1）质子数和核外电子数分别相等的两种微粒：
可以是两种原子，如同位素原子；
可以是两种分子，如CH4、NH3等；
可以是两种带电荷数相同的阳离子，如NH、H3O＋；
可以是两种带电荷数相同的阴离子，如OH－、F－。
（2）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C 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。
【例题1】A、B 为两短周期元素，A 元素原子的L 层比B 元素原子的L 层少3 个电子，B 原子核外电子总
数比A 原子核外电子总数多5，则A 和B 形成的化合物的化学式为( )
A．A2B3
B．BA2
6
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C．AB4
D．B3A2
【例题2】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
【例题3】约里奥-居里夫妇发现经过α 粒子轰击的金属X 中含有放射性核素
，即
，下列叙述错误的是（ ）
A．
30Y 和
31Y 互为同素异形体
B．
30Y 中质子数与中子数相等
C．金属X 可分别与盐酸和NaOH 溶液反应放出气体
D．Y 的最高价氧化物可用于干燥酸性气体
【例题4】已知A、B、C、D 四种物质均是由短周期元素原子组成的，它们之间有如图所示的转化关系，
且A 是一种含有18 电子的粒子，C 是一种含有10 电子的粒子。请完成下列问题：
(1)若A、D 均是气态单质分子，写出A 与B 反应的化学反应方程式：________________。
(2)若B、D 属同主族元素的单质分子，写出C 的电子式：________。
(3)若B 是一种四核含18 电子的分子，D 是一种气态单质分子，则A 的化学式为____________，B 的结构
式为______________。
(4)若A、B 均是含2 个原子核的粒子，其中B 中含有10 个电子，D 中含有18 个电子，则A、B 之间发生的
离子反应方程式为________________。
(5)若D 是一种含有22 个电子的分子，则符合如图关系的A 的物质有________________(写物质的化学式，
如果是有机物则写相应的结构简式)。
【例题5】现有部分元素的原子结构特点如下表所示：
X
L 层电子数是K 层电子数的3 倍
Y
核外电子层数等于原子序数
Z
L 层电子数是K 层和M 层电子数之和
7
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G
最外层电子数是次外层电子数的2.5 倍
(1)画出G 原子结构示意图：______________。
(2)元素X 与元素Z 相比，非金属性较强的是_______(填元素名称)，写出一个能表示X、Z 非金属性强弱关
系的化学方程式：________________________________。
(3)X、Y、Z、G 四种元素形成的一种离子化合物，其水溶液显强酸性，该化合物的化学式为________。
(4)元素X 和元素Y 以原子个数比为1 1∶形成的化合物Q，元素G 和元素Y 化合形成的化合物M，Q 和M
的电子总数相等。以M 为燃料，Q 为氧化剂，可作火箭推进剂，最终生成无毒的，且在自然界中稳定存在
的物质，写出该反应的化学方程式：__________________________。
提能·课后精练
1．（2023·全国·高三专题练习）高能粒子
是第一个成功观测到双
衰变现象的原子核，其双
衰变的
方程式
。下列说法正确的是
A．
和
互为同位素
B．
和
的中子数相等
C．
次外层电子数为8
D．双
衰变放出能量
2．（2023·全国·高三专题练习）下列化学用语表述错误的是
A．HClO 的电子式：
B．中子数为10 的氧原子：
O
C．NH3分子的VSEPR 模型：
D．基态N 原子的价层电子排布图：
3．（2023·河北·高三专题练习）1919 年，卢瑟福通过实验，实现了人类历史上第一次人工核反应，其反应
原理为
。下列说法正确的是
A．
和
互为同位素，
和
互为同素异形体
8
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B．
的原子结构示意图为
C．
的核外电子共有7 种运动状态
D．一个
原子中含有一个质子、一个中子和一个电子
4．（2023·辽宁·校联考模拟预测）实验室利用
制备
的原理是
。下列有关叙述错误的是
A．基态
的价层电子排布式为
B．
的结构式为
C．
的电子式为
D．
的球棍模型为
5．（2023·全国·高三专题练习）碳纳米管可看作多层石墨烯无缝卷曲而成的直径为10~20nm 的中空管状结
构，下列说法错误的是
A．石墨烯和碳纳米管互为同素异形体
B．石墨烯中只存在非极性键
C．碳纳米管是一种胶体
D．石墨烯可用于制造超级电容、电池等
6．（2023·全国·高三专题练习）2016 年IUPAC 将第117 号元素命名为Ts(中文名“
”，tián)，Ts 的最外
层电子数是7。下列说法中，不正确的是
A．Ts 是第七周期第VIIA 族元素
B．Ts 的同位素原子具有相同的电子数
9
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C．中子数为176 的Ts，其核素符号是
D．Ts 在同族元素中非金属性最弱
7．（2023·广东梅州·统考三模）最近媒体报道了一些化学物质，如爆炸力极强的
、比黄金还贵的
、太空中的甲醇气团等。下列说法中不正确的是
A．
中含中子数为
B．甲醇
属于共价化合物
C．
和
互为同素异形体
D．由
变成
是化学变化
8．（2023·全国·高三专题练习）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
9．（2023·河北张家口·统考二模）用
粒子轰击
可得到一个中子和一种放射性核素
，即
。已知基态X 原子中s 能级电子总数是p 能级电子总数的4 倍。下列说法错误的是
A．b=13
B．最高价含氧酸的酸性：X<Y
C．XF3与YF3中X 与Y 的杂化方式相同
D．单质的沸点：X>Y
10．（2023·全国·高三统考专题练习）X、Y、Z 为同一周期的短周期主族元素，且原子序数依次增大，
X、Y 两元素的最外层电子数之和与Z 的最外层电子数相等，Y 的最外层电子数是内层电子数的3 倍。下
列说法正确的是
A．原子半径：Z>Y>X
B．XZ 为共价化合物
C．最简单氢化物的热稳定性：Y<Z
D．X2Y 中各微粒都满足8 电子结构
10
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11．（2023·全国·高三专题练习）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
12．（2023·全国·高三专题练习）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
13．（2023·全国·高三专题练习）假设R 元素无同位素，元素R 原子的质量数为A，Rm－的核外电子数为
x，则W g Rm－所含中子的物质的量为
A．(A－x＋m) mol
B．(A－x－m) mol
C．
(A－x＋m) mol
D．
(A－x－m) mol
14．（2023·全国·高三专题练习）1934 年约里奥-居里夫妇在核反应中用α 粒子(即氦核He)轰击金属原子
X，得到核素
Y，开创了人造放射性核素的先河：
X＋He―→
Y＋n。
其中元素X、Y 的最外层电子数之和为8。下列叙述正确的是
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A．
X 的相对原子质量为26
B．X、Y 均可形成三氯化物
C．X 的质子数大于Y 的
D．Y 仅有一种含氧酸
15．（2023·四川·校联考模拟预测）1934 年，约里奥·居里夫妇用 α 粒子(即氦核
)轰击某金属原子
得到
，
具有放射性，可衰变为
：
、
。元素X 是地壳
中含量最多的金属元素。下列说法错误的是
A．X 原子核内中子数为14
B．X 和Y 的氧化物分别为碱性氧化物、酸性氧化物
C．Y 的不同氯化物中化学键类型可能相同
D．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y>Q
16．（2023·海南·高三统考专题练习）完成下列问题
(1)有下列微粒或物质：①
、
、
②石墨、金刚石 ③
、
、
④H、D、T ⑤
、
⑥
、
、
，回答下列问题：
互为同素异形体的是 ；上述微粒中出现的核素符号有 种
(2)下列变化：
①
溶于水；②酒精溶于水；③KOH 溶于水；④
溶于水；⑤
溶于水；⑥碘升华；⑦
溶于水；③冰融化；⑨
熔化；⑩
熔化(填序号)。
没有化学键被破坏的是： ；只有离子键被破坏的是： 。
(3)2023 年是门捷列夫发现元素周期律154 周年，如图为元素周期表的一部分。其中①的简单氢化物能与其
最高价氧化物的水化物反应生成一种离子化合物。回答下列问题：
ⅰ)元素In 在元素周期表中的位置为 。
ⅱ)Sb 的最高价氧化物为 (填化学式)。
12
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ⅲ)根据元素周期律推断：
a．阴影部分元素形成的简单气态氢化物中，热稳定性最强的物质与③的最高价氧化物反应的化学方
程式 ；
b．酸性：
(填“>”“<”或“=”)；
c．②④元素的氢化物的还原性更强的是： (填化学式)。
iiii)写出元素①形成
分子的电子式： 。
17．（2023·全国·高三专题练习）回答下列问题：
(1)请用以下物质的序号填空：①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
其中只含有共价键的化合物有 ，含有非极性共价键的离子化合物有 ，含有极性共价键的离
子化合物有 ，不含共价键的化合物有 。
(2)X、Y 两种主族元素能形成
型化合物，已知
中共有38 个电子，若
为常见元素形成的离子化
合物，其电子式为 ；若
为共价化合物，其结构式为 。
(3)现有
种短周期元素，它们在元素周期表中的位置如图所示，请据此回答下列问题：
①元素的原子间反应最容易形成离子键的是 (填字母，下同)，容易形成共价键的是 。
A．c 和f B．b 和g C．d 和g D．b 和e
②写出由
种元素形成的，所有原子都满足最外层为8 电子结构的任意一种分子的分子式： 。
a
③与e 能形成化合物
，它的所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子的最外电子层结构，其电子式
为 ，其中所含化学键类型为 ，该物质能与水剧烈反应生成两种气体，这两种气体的化学式
是 。
(4)氯化铝的物理性质非常特殊，如：氯化铝的熔点为
，但在
就开始升华。据此判
断，氯化铝是 (填“共价化合物”或“离子化合物”)，可以证明你的判断正确的实验依据是
。
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18．（2023·海南·高三统考专题练习）按照要求回答下列问题。
(1)有下列物质：
、
、
、
、
、
、
。
①上述物质中既含共价键又含离子键的 ；属于共价化合物的是 ；
②
溶于水时破坏 (填“共价键”或“离子键”，下同)，
熔化时破坏
。
(2)砷在元素周期表中的位置 。原子序数为115 的
中子数为 。
(3)向
溶液中通入氯气出现黄色浑浊，反应的离子方程式为 。可证明非金属性：
S(填“＞”或“＜”)。
(4)短周期元素Y 的一种含氧酸化学式为
，其结构式可表示为
。该酸为 元酸。
写出该酸与过量
溶液反应的化学方程式： 。(用对应元素符号作答。已知信息：氢氧原子
结合成的一种原子团“
”叫羟基，含氧酸中只有羟基氢才可电离出
)
19．A、B、C、D、E、F 六种短周期主族元素，原子序数依次增大。
元素
信息
B
其单质在常温下为双原子分子，与A 可形成分子X，X 的水溶液呈碱
性
D
其简单阳离子与X 具有相同的电子数，且是同周期中简单阳离子中半
径最小的
E
元素原子最外层比次外层少2 个电子
C、F
两种元素的原子最外层共有13 个电子
则：
(1)B 的原子结构示意图为_____________________________________。
(2)B、C、E 分别与A 形成的化合物中最稳定的是__________________(写化学式)。
(3)C 与D 形成的化合物的化学式是____________ ，它的性质决定了它在物质的分类中应属于
____________ ；请写出该化合物对应水化物与NaOH 溶液反应的离子方程式：
____________________________________。
(4)F 的单质在反应中常作________ 剂，该单质的水溶液与E 的低价氧化物反应的离子方程式为
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____________________________________。
20．A＋、B＋、C－、D、E 五种粒子(分子或离子)中，每个粒子均有10 个电子。已知：
A
①
＋＋C－===D＋E↑；
B
②
＋＋C－===2D。
请回答：
(1)C－的电子式是________________。
(2)分别写出A＋和D 反应、B＋和E 反应的离子方程式：
_______________________、________________________。
(3)除D、E 外，请再写出两种含10 个电子的分子：________(写分子式)。
(4)除A＋、B＋外，请再写出两种含10 个电子的阳离子：________。
15
