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考点17 原子结构和核外电子排布
1．3 年真题考点分布
年
份
卷区
考点分布
原子的构成
核素和同位素
原子的核外电子排布
综合应用
202
3
江苏
√
广东
√
√
湖南
√
√
浙江
√
√
√
湖南
√
重庆
√
√
202
2
天津
√
√
北京
√
√
山东
√
√
√
浙江
√
广东
√
北京
√
河北
√
202
1
福建
√
湖北
√
√
辽宁
√
山东
√
√
2．命题规律及备考策略
【命题规律】近3 年新高考卷对于该专题主要考查：
1．原子的构成
2．核素、同位素、同素异形体
3．原子的核外电子排布
【备考策略】了解元素、核素、同位素的含义，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；原子的微观结构；能从能层、能级等不同层次认识原子的结构以及核外电子的排布规律，
能从宏观和微观相结合的视角分析原子结构与元素性质的关系。
【命题预测】原子结构与元素的性质是高中化学的基础,也是每年高考的热点，以高科技、新成果、诺贝尔奖等
为载体考查原子的各种量的关系考查原子结构，原子核外电子的能级分布及常见元素的基态原子或离子电子排
布式是必考知识点，常见题型为选择题和填空题，本部分考查内容的规律性强，命题空间广阔，考查方式会向
多方位、多层次发展。
1
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考法
1 原子的构成
1.原子的组成
2. 原子中存在的等量关系：
（1）质量关系：质量数A=Z+N
（2） 电子关系：中性原子的核外电子数=质子数=核电荷数= 原子序数；阳离子的核外电子数=质子数—阳离
子所带电荷数；阴离子的核外电子数=质子数 + 阳离子所带电荷数。
如微粒
所含质子数17、中子数35-17=18、电子数_17+1=18、质量数35。
3.元素、核素、同位素与同素异形体:
4.质量数与元素的近似相对原子质量
（1）质量数是忽略电子质量，将核素中所有质子相对质量和中子相对质量取近似整数值之和。如35Cl 的质量数
为35、37Cl 的质量数为37。
（2）元素的近似相对原子质量是该元素各种天然同位素原子的质量数与其原子百分比的乘积之和。
，如35Cl 和37Cl 在自然界的原子百分组成之比是3∶1，则Cl 元素的近似相对原子
质量为35_×3/4 + 37×1/4 =35.5。
2
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4.核外电子排布规律
（1）电子层：科学研究证明，电子的能量是不相同的，它们分别在能量不同区域内运动。我们把不同的区域简
化为不连续的壳层，也称作电子层，分别用n=1、2、3、4、5、6、7 来表示从内到外的电子层，并分别用符号
K、L、M、N、O、P、Q 来表示。
符号
K
L
M
N
O
P
Q
层数
1
2
3
4
5
6
7
（2）核外电子的排布规律：核外电子排布遵循的规律是能量最低原理，电子总是尽先占满能量低的电子层，然
后由里到外，依次排布在能量逐步升高的电子层上。
【典例1】（2023·上海中学高三月考）下列有关说法正确的是( )
A．煤油是可再生能源
B．H2燃烧过程中热能转化为化学能
C．火星陨石中的20Ne 质量数为20
D．月壤中的3He 与地球上的3H 互为同位素
【解析】煤油是石油的分馏产品，属于化石燃料，是不可再生能源，A 错误；H2燃烧过程中化学能转化为热能
和光能，B 错误；20Ne 的质量数为20，C 正确；质子数相同、中子数不同的同一元素的不同核素互为同位素，
3He、3H 的质子数分别为2、1，不互为同位素，D 错误。答案：C
【易错警示】元素、同位素、核素概念的辨析
元素
同位素
核素
概念
具有相同核电荷数
的一类原子的总称
质子数相同而中子数不同
的同一元素的不同核素互
称为同位素
具有一定数目质子和一
定数目中子的一种原子
对象
宏观概念，对同类
原子而言；既有游
离态，又有化合态
微观概念，对某种元素的
原子而言，因为有同位
素，所以原子种类多于元
素种类
微观概念，指元素的具
体的某种原子
特征
以单质或化合物形
式存在，性质通过
形成单质或化合物
来体现
同位素化学性质几乎相
同，因为质量数不同，物
理性质有差异，天然存在
的各种同位素所占的原子
个数百分比一般不变
具有真实的质量，不同
核素的质量不相同
决定因素
质子数
质子数和中子数
质子数和中子数
(1)一种元素可能有多种核素，也可能只有一种核素；
(2)有多少种核素就有多少种原子；
3
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(3)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；
(4)在区别同位素、同素异形体的概念时，可从概念的字面加深理解。同位素的研究对象是原子，“同位”是
指同一种元素的几种核素在元素周期表中的位置相同，即质子数相同，中子数不同；同素异形体的研究对象为
单质，“同素”是指元素种类相同。
【典例2】（2023·中山一中高三月考）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( )
A.X 的相对原子质量为26
B．X、Y 均可形成三氯化物
C．X 的原子半径小于Y 的
D．Y 仅有一种含氧酸
【解析】由X＋He―→Y＋n 可得W＋4＝30＋1，则W＝27，设X 的最外层电子数为x，结合题给信息可知，x
＋x＋2＝8，解得x＝3，又X 为金属原子，可得Z＝13，X 为Al，Y 为P。Al 的质量数为27，A 项错误；
X(Al)、Y(P)均可形成三氯化物，分别为AlCl3、PCl3，B 项正确；根据同一周期主族元素从左到右原子半径依次
减小知，X(Al)的原子半径大于Y(P)的，C 项错误；Y(P)有多种含氧酸，如H3PO3和H3PO4等，D 项错误。答案：
B
1．（2023·浙江·校联考二模）门捷列夫曾预测镓、钪、锗元素的存在及性质，莫塞莱也曾预测一种“类锰”元
素。现该元素单质是从核燃料裂变产物中提取，它是与锰同为ⅦB 族的放射线元素锝(
)，其一种核素在临
床医学诊断中应用很广。下列有关推测不正确的是
A．
、
、
三种核素互为同位素，都是放射性元素
B．用于显像的
注射液是处方药，必须有许可证单位才能使用
C．用氘核轰击钼(
)靶也能得到
，此过程属于化学变化
D．
能与水反应，反应后溶液显酸性
C【详解】A．
、
、
三种核素互为同位素，
是放射性元素，故A 正确；
4
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B．用于显像的
注射液是处方药，必须有许可证单位才能使用，故B 正确；
C．用氘核轰击钼(
)靶也能得到
，此过程是原子核发生改变，属于物理变化，故C 错误；
D．Tc 与锰同为ⅦB 族元素，根据Mn2O7的性质推测，可知
能与水反应，反应后溶液显酸性，故D 正确；
选C。
2．（2023·河北·校联考一模）下列化学用语正确的是
A．四氯化碳分子的比例模型：
B．
分子中S 原子的VSEPR 模型：V 形
C．次氯酸钠的电子式：
D．含有8 个中子的碳原子可表示为：
C【详解】A．四氯化碳分子的比例模型中，氯原子的原子半径比碳原子的原子半径大，而在该模型中碳原子半
径却比氯原子大，比例模型为：
，选项A 错误；
B．
的价层电子对数为4，VSEPR 模型应该为四面体型，略去孤对电子，空间构型为V 形，选项B 错误：
C．次氯酸钠是离子化合物，阳离子是
，阴离子是
，
中O 原子和Cl 原子之间以共价键结合，选
项C 正确；
D．碳原子的质子数为6，含有8 个中子的碳原子的质量数为14，标在元素符号的左上角，
，选项D 错误；
答案选C。
3．（2023·黑龙江大庆·统考一模）我国科学家成功合成出新核素
，熔合反应为
。下列叙述正确的是
A．
和
的物理性质完全相同
B．上述熔合反应为氧化还原反应
5
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C．上述熔合反应中a=203、b=103
D．
核内中子数和质子数之差为47
C【详解】A．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；
B．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；
C．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；
D．Lr-251 的中子数为251-103=148，148-103=45，D 项错误；
故选C。
考法
2 原子核外电子排布原理
1. 能层和能级：在多电子原子中，电子的排布分成不同的能层，同一能层的电子能量也可能不同，还可以分成
不同的能级。
电子层（能层）
原子轨道类型（能级）
原子轨道数目
最多容纳电子数
K（1）
1s
1
2
L（2）
2s 2p
4
8
M（3）
3s 3p 3d
9
18
N （4）
4s 4p 4d 4f
16
32
O（5）
5s 5p 5d 5f 5g
25
50
……(n)
n 2
2n 2
（1）任一能层，能级数等于能层序数；
（2）s、p、d、f……的轨道数依次是1、3、5、7……，s、p、d、f……可容纳的电子数依次是其轨道数1、
3、5、7……的两倍；
（3）各电子层最多容纳的电子数为2n2个。最外层最多容纳8 个电子；次外层最多容纳18 个（若此外层为1
或2，最多只能有2 或8 个电子）；倒数第三层最多只有32 个电子（若该层n=1，2，3，最多只能有2，8，18
个电子）
2. 原子轨道：不同能级上的电子出现概率约为90%的电子云空间轮廓图 称为原子轨道。
（1）s 电子的原子轨道呈球形对称，ns 能级各有1 个原子轨道；p 电子的原子轨道呈纺锤形，np 能级各有3 个
原子轨道，相互垂直（用px、py、pz表示）；nd 能级各有5 个原子轨道；nf 能级各有7 个原子轨道。
（2）相同能层上原子轨道能量的高低：ns<np<nd<nf…；形状相同的原子轨道能量的高低：1s<2s<3s<4s…；同
一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等，如npx、npy、npz轨道的能量相等。
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3. 原子核外电子排布规律：
（1）能量最低原理：基态原子的核外电子排布遵循构造原理，电子总是优先排布在能量最低的原子轨道里，然
后再依次进入能量逐渐升高的原子轨道，这样使整个原子处于最低的能量状态。
①构造原理示意图如下图：随着原子核电荷数的递增，基态原子的核外电子按照上图中箭头的方向依次排布，
即1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p……该原理适用于绝大多数基态原子的核外电子排布。
②能级交错：由构造原理可知，电子先进入4s 轨道，后进入3d 轨道，这种现象叫能级交错。
温馨提示：构造原理并不是说4s 能级比3d 能级能量低（实际上4s 能级比3d 能级能量高），而是指这样顺序填
充电子可以使整个原子的能量最低。也就是说，整个原子的能量不能机械地看做是各电子所处轨道的能量之和。
（2）泡利不相容原理：基态多电子原子中，不可能同时存在4 个量子数完全相同的电子。换言之，一个轨道里
最多只能容纳两个电子，且电旋方向相反（用“↑↓”表示），这个原理称为泡利（Pauli）原理。如N 原子的
轨道表示式是：
，不能写成：
，也不能写成：
。
（3）洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道（能量相同）时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方
向相同，这个规则叫洪特（Hund）规则。比如，p3的轨道式为
，而不是
。
（4）洪特规则的特例：电子排布在p、d、f 等能级时，当其处于全空 、半充满或全充满时，即p0、d0、f0、
p3、d5、f7、p6、d10、f14，整个原子的能量最低，最稳定。前36 号元素中，全空状态的有4Be 2s22p0、12Mg
3s23p0、20Ca 4s23d0；半充满状态的有：7N 2 s22p3、15P 3 s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3；全充满状
态的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。
温馨提示：能量最低原理表述的是“整个原子处于能量最低状态”，而不是说电子填充到能量最低的轨道中去，
泡利原理和洪特规则都使“整个原子处于能量最低状态”。
4. 基态和激发态
（1）基态：最低能量状态。处于 最低能量状态的原子称为基态原子 。
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（2）激发态：较高能量状态（相对基态而言）。基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级时的状态，
处于激发态的原子称为激发态原子 。
（3）原子光谱：不同元素的原子发生电子跃迁时会吸收（基态→激发态）和放出（激发态→较低激发态或基
态）不同的能量（主要是光能），产生不同的光谱——原子光谱（吸收光谱和发射光谱）。利用光谱分析可以
发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。
5.基态原子核外电子排布的表示方法：
电子排布式
在能级符号的右上方用数字表示
该能级上排布的电子数的式子
17Cl：1s22s22p63s23p5
21Sc：1s22s22p63s23p63d14s2
简化电子排布式
把内层已达到稀有气体的电子层
写成原子实，并以稀有气体符号
加方括号表示
17Cl：[Ne]3s23p5
21Sc： [Ar] 3d14s2
价电子排布式
只标出基态原子的外围电子排布
17Cl：3s23p5
轨道表示式
用方框表示原子轨道，框内的箭
头表示电子的式子
6C：
【典例3】 (2023 年石家庄二中高三月考) (1)在周期表中，与Li 的化学性质最相似的邻族元素是________，该
元素基态原子核外M 层电子的自旋状态________(填“相同”或“相反”)。
(2) Zn 原子核外电子排布式为____________________。
(3)元素K 的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为________nm(填标号)。
A．404.4 B．553.5 C．589.2 D．670.8 E．766.5
(4)写出基态As 原子的核外电子排布式：________________________。
【解析】(1)由元素周期表中的“对角线规则”可知，与Li 的化学性质最相似的邻族元素是Mg；Mg 为12 号元
素，M 层只有2 个电子，排布在3s 轨道上，故M 层的2 个电子自旋状态相反。
(2)Zn 原子核外有30 个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2。
(3)当对金属钾或其化合物进行灼烧时，焰色反应显紫红色，可见光的波长范围为400～760 nm，紫色光波长较
短(钾原子中的电子吸收较多能量发生跃迁，但处于较高能量轨道的电子不稳定，跃迁到较低能量轨道时放出的
能量较多，故放出的光的波长较短)。
(4)根据构造原理可写出基态As 原子的核外电子排布式。
【答案】(1)Mg 相反
(2)1s22s22p63s23p63d104s2(或[Ar]3d104s2)
(3)A
(4)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3)
【易错警示】(1)在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：
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(2)当出现d 轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np 的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d 放在ns 前，
如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，不能写成1s22s22p63s23p64s23d6。
(3)注意对比电子排布式、价电子排布式(即外围电子排布式)的区别与联系。如Fe 的电子排布式：
1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，价电子排布式：3d64s2。
【典例4】（2023·随县一中高三月考）(1) Fe 成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm 的价层电子排布式
为4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为________。
(2)下列Li 原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为______、______(填标号)。
A.
B.
C.
D.
(3)基态Fe 原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_________________________，基态S 原子电子占据最高
能级的电子云轮廓图为________形。
【解析】(1)Fe 的价层电子排布式为3d64s2，其阳离子Fe2＋、Fe3＋的价层电子排布式分别是3d6、3d5，二者均首
先失去4s 轨道上的电子；Sm 失去3 个电子成为Sm3＋时首先失去6s 轨道上的电子，然后失去1 个4f 轨道上的电
子，故Sm3＋的价层电子排布式为4f5。
(2)根据能级能量E(1s)<E(2s)<E(2p)判断，能量最低的为D，能量最高的为C。
(3)基态Fe 原子核外有26 个电子，按照构造原理，其核外电子排布式为[Ar]3d64s2，按照洪特规则，价层电子3d
上6 个电子优先占据5 个不同轨道，故价层电子的电子排布图为
。基态S 原子的核外电子排
布式为1s22s22p63s23p4，电子占据最高能级为3p，p 能级的电子云轮廓图为哑铃(纺锤)形。
【答案】(1)4s 4f5
(2)D C
(3)
哑铃(纺锤)
1．（2023·湖南长沙·长郡中学校联考模拟预测）下列化学用语不正确的是
A．果糖、核糖的分子式：
B．甲醛中
键的电子云轮廓图：
C．
的VSEPR 模型：
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D．氨气分子中氮原子的杂化轨道表示式：
A【详解】A．核糖分子式为C5H10O5，A 错误；
B．甲醛中存在C=O，其中一个π 键一个σ 键，π 键的电子云轮廊图：
，B 正确；
C．
中S 的价层电子对数为3，则其VSEPR 模型为
，C 正确；
D．氨气分子中氮原子价层电子对数为3+
=4，杂化类型为sp3且含有1 个孤电子对，杂化轨道表示
式为：
，D 正确；
故选A。
2．（2023·黑龙江大庆·大庆市东风中学校考模拟预测）下列说法正确的是
A．基态 Cr 原子有 6 个未成对电子
B．元素 Ga 的核外电子排布式为
，位于元素周期表中 p 区
C．NH3 中 N—H 间的键角比 CH4 中 C—H 间的键角大
D．XY2 分子为 V 形，则 X 原子一定为 sp2 杂化
A【详解】A．铬为24 号元素，基态Cr 原子价电子排布为3d54s1，基态 Cr 原子有 6 个未成对电子，A 正确；
B．．元素Ga 为31 号元素，位于元素周期表中p 区，其核外电子排布式为[Ar]3d104s24p1，B 错误；
C．NH3是三角锥形含有1 对孤电子对，CH4是正四面体形无孤电子对，因此NH3中N－H 间的键角比CH4中C
－H 间的键角小，C 错误；
D．XY2 分子中原子个数比为1：2，XY2 分子为 V 形，则X 原子不一定为sp2杂化，也可能含有2 对孤电子对
为sp3杂化，D 错误；
故选A。
3．（2023·黑龙江大庆·大庆市东风中学校考模拟预测）五种短周期主族元素 X、Y、Z、M、Q 的原子序数依
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次增大，X 的 2p 轨道半充满，Y 的 s 能级电子数和 p 能级电子数相等， Z 是至今发现的电负性最大的元
素，M 在元素周期表中处于周期序数等于族序数的位置，Q 的单质被广泛用作半导体材料。下列叙述中不正
确的是
A．元素的第一电离能：X<Y<Z
B．气态氢化物的稳定性： Z > X >Q
C．气态氢化物分子的键角：Q>X>Y
D．最高价氧化物对应的水化物的酸性：X>Q>M
A【分析】X、Y、Z、M、Q 为原子序数依次增大的短周期主族元素，X 的 2p 轨道半充满，则X 的电子排布
式为1s22s22p3，则X 为N；Y 的 s 能级电子数和 p 能级电子数相等，则Y 的电子排布式为1s22s22p4，则Y 为
O；Z 是至今发现的电负性最大的元素，则Z 为F；M 在元素周期表中处于周期序数等于族序数的位置，则M
为Al；Q 的单质被广泛用作半导体材料，则Q 为Si。
A．由分析知，X 为N，Y 为O，Z 为F，元素的第一电离能为O<N<F，故A 错误；
B．由分析知，X 为N，Z 为F，Q 为Si，元素非金属性越强，其气态氢化物越稳定，则气态氢化物的稳定性为
F>N>Si，故B 正确；
C．由分析知，X 为N，Y 为O，Q 为Si，其气态氢化物为NH3、H2O、SiH4，NH3中氮原子为sp3杂化，H2O 中
氧原子为sp3杂化， SiH4中硅原子为sp3杂化，但三者的孤电子对分别为2、1、0，则分子的键角为SiH4> NH3>
H2O，故C 正确；
D．由分析知，X 为N，Q 为Si，M 为Al，元素非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则最
高价氧化物对应的水化物的酸性N>Si>Al，故D 正确；
答案选A。
【基础过关】
1．（2023·上海·统考模拟预测）2022 年6 月，由来自德国、日本、美国和中国等国的科学家组成的国际科研团
队在《自然》杂志发表论文证实“四中子态”物质的存在。该物质只由四个中子组成，则其质量数是
A．1
B．2
C．3
D．4
D【详解】质量数等于质子数+中子数，由于该物质只由四个中子组成，则其质量数是4；
故选D。
2．（2023·广东汕头·统考三模）氧族元素是人类生存的必需元素，下列有关氧族元素及其化合物说法错误的是
A．基的电子式：
B．原子核内有46 个中子数的硒原子：
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C．
的结构示意图：
D．
的
模型：
D【详解】A．已知羟基是H2O 分子失去一个氢原子剩余部分，故羟基的电子式：
，A 正确；
B．已知Se 是34 号元素，且核素的质量数等于质子数+中子数，故原子核内有46 个中子数的硒原子表示为：
，B 正确；
C．已知S 是16 号元素，故
的结构示意图为：
，C 正确；
D．SO3中心原子周围的价层电子对数为：3+
=3，无孤电子对，故SO3的VSEPR 模型为平面三角形，D
错误；
故答案为：D。
3．（2022·广东江门·校考模拟预测）2022 年2 月27 日，长征八号遥二运载火箭—“快八”在西昌卫星发射中
心成功将22 颗卫星发射升空。液氢-液氧、煤油－液氧都是常用的火箭推进剂，下列说法错误的是
A．
1H、
2H、
3H 互为同位素
B．分离液态空气可获取液氧
C．氢能属于二次能源
D．煤的液化是生产煤油的主要方法
D【详解】A．
1H、
2H、
3H 质子数相同而质量数不同，互为同位素，A 正确；
B．空气中含大量氧气，可依据沸点不同，分离液态空气获取氧气，B 正确；
C．氢能是通过其他能源转化，属于二次能源，C 正确；
D．煤油来自石油的分馏，煤的液化是将煤转化为甲醇等物质，D 错误；
故选：D。
4．（2023·广东梅州·统考三模）下列化学用语的表示不正确的是
A．中子数为2 的氢核素：
B．
的电子式：
C．基态铬原子的价电子排布式：
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D．
的空间结构模型：
C【详解】A．该氢核素的质子数为1、中子数为2，其质量数为3，A 项正确；
B．
是共价化合物，电子式为
，B 项正确；
C．基态铬原子的电子排布式为
，其价电子排布式是
，C 项错误；
D．
的价层电子对数为3+
(4+2-3×2)=3，无孤电子对，其空间结构为平面三角形，D 项正确；
故选C。
5．（2023·河北沧州·校考三模）现代宇宙学理论认为现今的宇宙起源于一次“大爆炸”，该过程中发生“碳燃
烧”形成了其他元素，可表示为
(γ 为高能量光子)，
，
，下列说法错误的是
A．a=24
B．Y 的基态原子的电子排布式为
C．
是
D．金属性：X<Y
C【详解】A．根据“碳燃烧”过程中质子总数和中子总数不变，结合“碳燃烧”的表达式可知，
为
，
为
，
为
。则
，A 正确；
B．Y 为Na，其基态原子的电子排布式为
，B 正确；
C．
为
，不是²⁰ O，C 错误；
D．
为
，
为
，金属性：Mg<Na，D 正确；
故选C。
6．（2023·浙江温州·乐清市知临中学校考二模）下列化学用语表示正确的是
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A．基态
的价电子排布图为：
B．
的VSEPR 模型：
C．HF 分子间的氢键：
D．甲醚的键线式：
D【详解】A．Fe 是26 号元素，价层电子排布式为3d64s2，Fe2+的价电子排布式为：3d6，价电子排布图为：
，故A 错误；
B．
中心原子价层电子对数为3+
=3，VSEPR 模型为平面三角形，故B 错误；
C．HF 分子间的氢键为：
，故C 错误；
D．甲醚的结构简式为CH3OCH3，键线式为：
，故D 正确；
故选D。
7．（2023·重庆实验外国语学校高三月考）(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O 俗称摩尔盐。
(1)基态Fe 原子的价层电子的电子排布图为___，其最外层电子的电子云形状为___。
(2)Fe 元素在周期表中位置是___，属于___区元素(选填“s”、“p”、“d”或“ds”)。
(3)O、S 两元素的电负性由大到小的顺序为___(用元素符号表示)。
(4)N、O 两元素的第一电离能由大到小的顺序为___(用元素符号表示)。
(5)摩尔盐的水溶液中，各离子浓度的大小关系为___。
(6)称取3.920g 含有杂质的摩尔盐样品(杂质不参加反应)，溶于适量稀硫酸中，转入100mL 容量瓶定容，每次用
移液管取25.00mL 溶液放入锥形瓶中，用0.02000mol/L 的KMnO4溶液滴定(还原产物为Mn2+)，三次平均消耗
24.30mL 的KMnO4溶液。则产品中(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O 的质量分数为___(已知(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O 的相对分子
质量为392)。
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【答案】(1)
球形
(2) 第四周期第VIII 族 d
(3)O>S
(4)N>O
(5)c(SO
)>c(NH )>c(Fe2+)>c(H+)>c(OH-)
(6)97.20%
【解析】(1)Fe 元素为26 号元素，其基态原子的价层电子排布图为
，因该原子最外层为4s 能级，
则其最外层电子云形状为球形；
(2)Fe 为26 号元素，在周期表中位置为第四周期第VIII 族，属于d 区元素；
(3)O 与S 同一主族，且O 在S 的上一周期，同主族元素的电负性从上而下逐渐减小，所以电负性大小顺序为
O>S；
(4)同一周期自左向右第一电离能呈增大趋势，但是N 处于VA 族，其最外层p 能级处于半充满状态，较为稳定，
则第一电离能比O 高，即N>O；
(5)摩尔盐的化学式为(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，由于NH 、Fe2+水解显酸性，因此溶液中离子浓度大小顺序为：
c(SO
)>c(NH )>c(Fe2+)>c(H+)>c(OH-)；
(6)根据氧化还原反应原理，Fe2+被氧化为Fe3+，
被还原为Mn2+，则有
则
(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O 的质量分数=
。
8．（2023 汾阳中学高三月考）现有六种元素，其中A、B、C、D 为短周期主族元素E、F 为第四周期元素，它
们的原子序数依次增大。
A 元素原子的核外p 电子数比s 电子数少3
B 元素形成的物质种类繁多，其形成的一种固体单质工业上常用作切割工具
C 元素基态原子p 轨道有3 个未成对电子
D 原子核外所有p 轨道全充满或半充满
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E 在该周期中未成对电子数最多
F 能形成红色(或砖红色)的
和黑色的FO 两种氧化物
某同学根据上述信息，完成下列各题。
(1)画出A 基态原子的核外电子轨道表示式：______。
(2)B 基态原子的核外电子轨道表示式为
，该同学所画的轨道表示式违背了______。
(3)D 基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有______个伸展方向，呈形______形。
(4)写出C 原子的电子排布式：______；写出E 原子的简化电子排布式：______。
(5)写出F 元素原子的价层电子排布式：______。
【答案】（1）
（2）洪特规则（3）3；哑铃（4）
；
（5）
【解析】
、
、
、
为短周期主族元素，原子序数依次增大，
元素原子的核外
电子数比电子数少
3，电子排布式为
，即A 为
元素；
元素形成的物质种类繁多，其形成的一种固体单质工业上常用
作切割工具，则
为
元素；
元素基态原子
轨道有3 个未成对电子，价层电子排布式为
，
原子
核外所有
轨道全充满或半充满，结合原子序数可知，价层电子排布式为
符合题意，即
为
元素、
为
元素；
在该周期中未成对电子数最多，又
为第四周期元素，则第四周期元素中未成对电子数最多的
原子应该是
能级容纳5 个电子、
能级容纳1 个电子，其价层电子排布式为
，则
为
元素；
能
形成红色(或砖红色)的
和黑色的
两种氧化物，即
为
元素。
(1)
为
元素，基态
原子的电子排布式为
，则核外电子轨道表示式为
；
(2)
为
元素，基态原子的核外电子排布式为
，由洪特规则可知，电子排布在同一能级的不同轨道
时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋平行，则题给基态原子的核外电子轨道表示式违反
了洪特规则。故答案为：洪特规则；
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(3)
为
元素，基态
原子的核外电子排布式为
，
能级上电子能量最高，
电子云在空
间有3 个伸展方向，呈哑铃形；
(4)
为
元素，
原子的电子排布式为
；
为
元素，
原子的简化电子排布式为
；
(5)
为
元素，
原子的电子排布式为
，则价层电子排布式为
。
【能力提升】
1．（2023·江苏连云港·连云港高中校考模拟预测）可以利用反应
得到的
制备活性
催化剂。下列说法正确的是
A．Fe 的外围电子排布式为
B．
中仅含有离子键
C．1mol
中含有3molσ 键
D．FeCO3制备
时铁元素被还原
C【详解】A．Fe 为26 号元素，外围电子排布式为
，A 错误；
B．
中的碳酸氢根离子内部存在共价键，B 错误；
C．1 个碳酸根离子中存在3 个σ 键，则1mol
中含有3mol
键，C 正确；
D．FeCO3制备
时铁元素化合价升高，被氧化，D 错误；
故选C。
2．（2023·北京西城·北京四中校考模拟预测）下列化学用语或图示表达正确的是
A．MgCl2的形成过程：
B．顺－2－丁烯的球棍模型：
C．CO2的空间填充模型：
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D．基态氮原子的轨道表示式：
A【详解】A．用电子式表示MgCl2的形成过程：
，故
A 正确；
B．顺-2-丁烯的结构是两个甲基在平面的同侧，选项中的是反-2-丁烯，故B 错误；
C．已知CO2是直线形分子，故CO2的空间填充模型为：
，故C 错误；
D．基态氮原子的电子排布式为1s22s22p3，轨道表示式为：
，故D 错误；
故答案选A。
3．（2023·吉林通化·梅河口市第五中学校考模拟预测）近日，中国科学院化学物理研究所李灿院士团队揭示催
化剂(Co3O4)上催化水氧化产氧历程如图所示(注明： s、ms、μs 表示秒、毫秒、微秒)。下列叙述错误的是
A．第(1)步反应为总反应的控速反应
B．Co 原子价电子排布式为3d74s2，位于周期表中第四周期第Ⅷ族
C．从总反应看，每生成标况22. 4LO2必转移3mol 电子
D．该反应过程中三步都断裂了极性键
C【详解】A．1s=103ms(毫秒)=106μs(微秒)，需要时间越短，速率越快，速控反应是速率最小步骤，即活化能最
大反应，步骤(1)是速控步骤，A 正确；
B．Co 为27 号元素，价电子排布式为3d74s2，位于周期表中第四周期第Ⅷ族，B 正确；
C．水被氧化生成O2，生成1mol O2时转移4mol 电子，C 错误；
D．上述三步都断裂了氢氧键（极性键），D 正确；
故选C。
4．（2023·湖南常德·常德市一中校考模拟预测）废旧电器中电路板主要含有Fe、Cu、SnO2、PbO2、塑料等物
质，研究小组从废旧电路板中回收金属锡(50Sn)的流程如图。下列说法正确的是
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已知：SnO2、PbO2可与强碱共热反应生成易溶于水的Na2SnO3和Na2PbO3。
A．Sn 元素的核外电子排布式为[Kr]5s25p2
B．焙烧的主要目的是将Fe 和Cu 变成氧化物
C．若过滤后得到干燥的PbS 和S 各0.1mol，则反应①有NA个电子转移
D．煤炭与SnO2反应 C+SnO2
Sn+2CO↑
D【解析】由题给流程可知，废旧电路板粉碎后在空气中焙烧可将塑料转化为气体除去，铁、铜转化为氧化铁、
氧化铜，向焙烧渣中加入过量的氢氧化钠溶液碱浸，将SnO2、PbO2转化为Na2SnO3和Na2PbO3，过滤得到含有
氧化铁、氧化铜的滤渣和含有Na2SnO3和Na2PbO3的滤液a；向滤液中加入硫化钠溶液将Na2PbO3还原为PbS，
过滤得到含有PbS 、S 的固体混合物和含有Na2SnO3的滤液b；滤液b 用水热法将Na2SnO3转化为二氧化锡，二
氧化锡与焦炭在高温下反应制得锡。
A．锡元素的原子序数为50，基态原子的的核外电子排布式为[Kr]4p65s25p2，故A 错误；
B．由分析可知，焙烧的主要目的是将塑料转化为气体除去，故B 错误；
C．设混合物中PbS 和S 的物质的量分别为xmol 和ymol，由质量可得：239x+32y=27.1，由得失电子数目守恒
可得：x=y，解联立方程可得x=y=0.1，则反应①转移电子数目为0.1mol×2×NAmol—1=0.2NA，故C 错误；
D．由分析可知，二氧化锡与焦炭在高温下反应生成锡和一氧化碳，反应的化学方程式为2C+SnO2
Sn+2CO↑，故D 正确；
故选D。
5．（2023·渤海大学附属高级中学模拟预测）有一种植物提取液活性成分的结构简式如图所示，经研究发现该
物质具有抗肿瘤效用。下列有关该化合物的说法中不正确的是
A．该化合物中苯环上的碳原子均采用sp2杂化
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B．第一电离能：C＜ O
C．该化合物可用来合成易降解的高分子材料
D．该化合物分子中所有碳原子有可能共平面
C【解析】A．该化合物中苯环上的碳原子均采用sp2杂化，A 正确；
B．非金属性越强第一电离能越大，第一电离能：O＞C，B 正确；
C．该化合物分子中含有碳碳双键，所以可以通过加聚反应生成高分子化合物，但是不易降解，C 错误；
D．根据苯、乙烯以及甲烷分子的结构特点可知，该化合物分子中所有碳原子有可能在同一平面上，D 正确。
6．（2023·江苏·南京外国语学校高三阶段练习）X、Y、Z、W 四种短周期元素，原子半径依次增大，X 和Y 位
于同一周期，可组成多种化合物，其中一种是红棕色的大气污染物。Z 元素的逐级电离能数据依次为738、
1451、7733、10540、13630……下列有关说法正确的是
A．简单氢化物的沸点：Y>X
B．简单离子半径：X>Z>W
C．电负性：X>Y>Z
D．Z 的最高价氧化物对应水化物的碱性大于W
C【解析】X、Y、Z、W 四种短周期元素，原子半径依次增大，X 和Y 位于同一周期，可组成多种化合物，其
中一种是红棕色的大气污染物，该红棕色的物质为二氧化氮，则X 为N，Y 为O；Z 元素的逐级电离能数据依
次为738、1451、7733、10540、13630……，Z 的第三电离能剧增，说明其最外层有2 个电子，位于ⅡA 族，且
Z 的原子序数大于O，则Z 为Mg；W 的原子半径大于Mg，则W 为Na。
A．常温下水为液态，氨气为气态，则简单氢化物的沸点：Y＜X，故A 错误；
B．电子层结构相同时，核电荷数越大离子半径越小，则简单离子半径：X＞W＞Z，故B 错误；
C．同一周期主族元素从左向右电负性逐渐增大，同主族从上到下电负性逐渐减小，则电负性：X＞Y＞Z，故C
正确；
D．Z 的最高价氧化物对应水化物氢氧化镁的碱性小于W 的最高价氧化物对应水化物氢氧化钠，故D 错误。
7．（2023 贺兰县景博中学高三月考）元素周期表前四周期A、B、C、D、E 五种元素，A 元素的原子最外层电
子排布式为ns1；B 元素的原子价电子排布式为ns2np2；C 元素位于第二周期且原子中p 能级与s 能级电子总数相
等；D 元素原子的M 能层的p 能级中有3 个未成对电子；E 元素原子有5 个未成对电子。
(1)写出元素名称：C___________；D___________；E___________。
(2)C 基态原子的电子排布图为___________。
(3)当n=2 时，B 的最简单气态氢化物的电子式为___________，BC2分子的结构式是___________；当n=3 时，B
与C 形成的化合物与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是___________。
(4)若A 元素的原子最外层电子排布式为2s1，B 元素的原子价电子排布式为3s23p2，A、B、C、D 四种元素的第
一电离能由大到小的顺序是___________。(用元素符号表示)
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(5)E 元素原子的价电子排布式是___________，在元素周期表中的位置是___________，其最高价氧化物的化学
式___________。
【答案】（1）氧；磷；锰（2）
（3）
；O=C=O；2SiO2+2OH－＝
+H2O
（4）O＞P＞Si＞Li；3d54s2；第四周期ⅦB 族；Mn2O7
【解析】元素周期表前四周期A、B、C、D、E 五种元素，A 元素的原子最外层电子排布式为ns1，可知A 为IA
族；B 元素的原子价电子排布式为ns2np2，B 位于ⅣA 族；C 元素位于第二周期且原子中p 能级与s 能级电子总
数相等，电子排布为1s22s22p4，C 为O；D 元素原子的M 能层的p 能级中有3 个未成对电子，电子排布为
1s22s22p63s23p3，D 为P 元素；E 元素原子有5 个未成对电子，电子排布应为1s22s22p63s23p63d54s2，E 为Mn。
(1)由上述分析可知，C、D、E 的名称分别为氧、磷、锰；
(2)C 为O 元素，基态O 原子的核外电子总数为8，其电子排布图为
；
(3)当n=2 时，B 是C，最简单气态氢化物甲烷的电子式为
，BC2分子的结构式是O=C=O；n=3 时，
B 为Si 元素，O、Si 形成的化合物为二氧化硅，二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，该反应的离子
方程式为2SiO2+2OH－＝
+H2O；
(4)若A 元素的原子最外层电子排布为2s1，A 为Li，B 元素的原子价电子排布为3s23p2，B 为Si，C 为O、D 为
P，非金属性越强，第一电离能越大，P 的3p 电子半满为稳定结构，但第一电离能仍小于O，则A、B、C、D
四种元素的第一电离能由大到小的顺序是O＞P＞Si＞Li；
(5)E 元素原子的价电子排布式是3d54s2，在元素周期表中的位置是第四周期ⅦB 族，最高价为+7 价，其最高价
氧化物的化学式为Mn2O7。
8．（2023 定兴第三中学高三月考）X 、Y 、Z、 W 为元素周期表前四周期的元素，原子序数依次增大，X 原
子核外有6 种不同运动状态的电子，Y 原子的基态时2p 原子轨道上有3 个未成对的电子；Z 有多种氧化物，其
中一种红棕色氧化物可作涂料；W 位于第四周期，其原子最外层只有1 个电子，且内层都处于全充满状态。回
答下列问题
(1)X 在元素周期表中的位置是：___________；Y 的最高价氧化物对应水化物与Y 的最简单气态氢化物反应的
化学方程式：___________。
(2)X、Y 最简单气态氢化物的稳定性：X ___________Y(填“大于”或“小于”)。
(3)Z 原子核外电子排布式为：___________。
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(4)W 位于元素周期表的___________区，与W 处于同一周期且最外层电子数相同的元素的基态原子共有
___________种、这些元素分别为___________(填元素符号)。
(5)在发生焰色反应时，W 的4s 电子会跃迁到4p 轨道，写出此激发态W 原子的价层电子排布式： ___________。
(6)与钛位于同一周期且含有相同未成对电子数的过渡元素为___________ (填元素符号)
(7)基态砷原子N 电子层中的成对电子与单电子的数量比为___________。
【答案】（1）第二周期IVA 族；HNO3+NH3 = NH4NO3（2）小于（3）1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar] d64s2（4）
ds；2；K、Cr（5）3d10 4p1（6）Ni（7）2:3
【解析】X 原子核外有6 种不同运动状态的电子，则是碳元素，Y 原子的基态时2p 原子轨道上有3 个未成对的
电子，是氮元素；Z 有多种氧化物，其中一种红棕色氧化物可作涂料是氧化铁，则Z 是铁元素；W 位于第四周
期，其原子最外层只有1 个电子，且内层都处于全充满状态，符合条件的是铜元素。
(1)X 是碳元素，其在元素周期表中的位置是：第二周期IVA；Y 的最高价氧化物对应水化物是硝酸，Y 的最简
单气态氢化物是氨气，两者反应的化学方程式：HNO3+NH3 = NH4NO3；
(2)X、Y 最简单气态氢化物分别是甲烷、氨气，非金属性越强气态氢化物越稳定，氮元素的非金属性大于碳元
素，则它们的稳定性：X 大于Y；
(3)Z 是铁元素，其原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar] d64s2；
(4)W 是铜元素，位于元素周期表的ds 区，与W 处于同一周期且最外层电子数相同的元素的基态原子共有两种、
这些元素分别为K 、Cr；
(5)在发生焰色反应时，W 的4s 电子会跃迁到4p 轨道，写出此激发态W 原子的价层电子排布式：3d10 4p1；
(6)与钛位于同一周期即是第四周期，钛元素含有的未成对电子数是两个，则同周期且含有相同未成对电子数的
过渡元素为Ni ；
(7)基态砷原子价电子排布式是4s24p3，则N 电子层中的成对电子与单电子的数量比为2:3。
【真题感知】
1．（2023·江苏·统考高考真题）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
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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
A【详解】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。
2．（2023·广东·统考高考真题）科教兴国，“可上九天揽月，可下五洋捉鳖”。下列说法正确的是
A．“天舟六号”为中国空间站送去推进剂
气，
是第
族元素
B．火星全球影像彩图显示了火星表土颜色，表土中赤铁矿主要成分为
C．创造了可控核聚变运行纪录的“人造太阳”，其原料中的
与
互为同位素
D．“深地一号”为进军万米深度提供核心装备，制造钻头用的金刚石为金属晶体
C【详解】A．化学符号Xe，原子序数54，在元素周期表中处于第5 周期0 族，故A 错误；
B．赤铁矿的主要成分是Fe2O3，不是FeO，故B 错误；
C．
与
具有相同的质子数，不同的中子数，互为同位素，故C 正确；
D．金刚石是共价晶体，故D 错误；
故选C。
3．（2023·湖南·统考高考真题）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
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C．NH3分子的VSEPR 模型：
D．基态N 原子的价层电子排布图：
C【详解】A．HClO 中O 元素呈负化合价，在结构中得到H 和Cl 共用的电子，因此HClO 的电子式为
，A 正确；
B．中子数为10，质子数为8 的O 原子其相对原子质量为10+8=18，其原子表示为
O，B 正确；
C．根据VSEPR 模型计算，NH3分子中有1 对孤电子对，N 还连接有3 和H 原子，因此NH3的VSEPR 模型为四
面体型，C 错误；
D．基态N 原子的价层电子排布为2s22p3，其电子排布图为
，D 正确；
故答案选C。
4．（2022·北京·高考真题）
(锶)的
、
稳定同位素在同一地域土壤中
值不变。土壤生物中
值与土壤中
值有效相关。测定土壤生物中
值可进行产地溯源。下列说法不正确的
是
A．
位于元素周期表中第六周期、第ⅡA 族
B．可用质谱法区分
和
C．
和
含有的中子数分别为49 和48
D．同一地域产出的同种土壤生物中
值相同
A【详解】A．
位于元素周期表中第五周期、第ⅡA 族，故A 错误；
B．质谱法可以测定原子的相对原子质量，
和
的相对原子质量不同，可以用质谱法区分，故B 正确；
C．
的中子数为87-38=49，
的中子数为86-38=48，故C 正确；
D．由题意可知，
(锶)的
、
稳定同位素在同一地域土壤中
值不变，故D 正确；
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故选A。
5．（2022·山东·高考真题）
、
的半衰期很短，自然界中不能稳定存在。人工合成反应如下：
；
。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．
、
可用作示踪原子研究化学反应历程
D．自然界不存在
、
分子是因其化学键不稳定
B【详解】根据质量守恒可知，X 微粒为
，Y 微粒为
，据此分析解题。
A. 由分析可知，X 微粒为
，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
，Y 微粒为
，二者具有相同的质子数而不同的中子数的原子，故互为同位素，
B 正确；
C.由题干信息可知，
与
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
与
并不是其化学键不稳定，而是由于
与
的半衰期很短，很容易发生核变化，
转化为气体其他原子，O=O 的键能与形成该键的核素无关，D 错误；
故答案为：B。
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