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考点一：原子结构、核素、同位素
1．原子结构
(1)构成微粒及作用
(2)微粒间的数量关系
①阳离子的核外电子数＝质子数－所带电荷数。
②阴离子的核外电子数＝质子数＋所带电荷数。
(3)微粒符号周围数字代表的信息
2．元素、核素、同位素
(1)元素、核素、同位素的概念及相互关系
第01 讲 原子结构 核外电子排布规律
01 掌握原子结构中微粒数目的关系。
02 了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理。
03 能正确书写1～36 号元素原子核外电子排布式、价电子排布式和轨道表示式。
重点·夯基易错
1
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(2)同位素的特征
①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。
②同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分数(丰度)不变。
(3)氢元素的三种核素
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)几种重要核素的用途
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
1．一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子( )
2．所有原子核内一定都有中子( )
3．质量数就是元素的相对原子质量( )
4．质子数相同的微粒一定属于同一种元素( )
5．核外电子数相同的微粒，其质子数一定相同( )
6．核聚变如H＋H―→He＋n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化( )
7．氢的三种核素形成的单质有6 种，它们物理性质有所不同，但化学性质几乎完全相同( )
8．Cl 与Cl 得电子能力几乎相同。( )
9．质子数为35、中子数为45 的溴原子：Br。( )
10．所有的原子中都含有质子和中子。( )
1．“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
方法·规律总结
2
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定
义
一个原子的真实质
量
一个原子的真实质
量与一个_C 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O 原子的质
量是2.657×10－26
kg
O 的相对原子质量
约为16
Ar＝Ar1a%＋Ar2b%
＋……(其中a%
＋b%＋……＝1)
O 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
2．元素、核素、同位素及同素异形体的比较
元素
核素
同位素
同素异形体
本质
质子数相同的一
类原子
质子数、中子数
都一定的一种原
子
质子数相同、中
子数不同的核素
的互称
同种元素形成的
不同单质
范畴
同类原子
原子
原子
单质
特性
只有种类，没有
个数
化学反应中的最
小微粒
化学性质几乎完
全相同
组成元素相同、
性质不同
决定
因素
质子数
质子数、中子数
质子数、中子数
组成元素、结构
举例
H、C、O 三种元
素
H、H、H 三种核
素
H、H、H 互称同
位素
O2与O3互为同素
异形体
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
点拨·能力培养
3
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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．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。
1．（2024·北京·高考真题）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
2．（2024·广东·高考真题）嘀嗒嘀嗒，时间都去哪儿了！计时器的发展史铭刻着化学的贡献。下列说法不
正确的是
真题·明考向
4
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A．制作日晷圆盘的石材，属于无机非金属材料
B．机械表中由钼钴镍铬等元素组成的发条，其材质属于合金
C．基于石英晶体振荡特性计时的石英表，其中石英的成分为
D．目前“北京时间”授时以铯原子钟为基准，
的质子数为55
3．（2024·贵州·高考真题）我国科学家首次合成了化合物[K(2，2，2-crypt)][K@Au12Sb20]。其阴离子
[K@Au12Sb20]5-为全金属富勒烯(结构如图)，具有与富勒烯C60相似的高对称性。下列说法错误的是
A．富勒烯C60是分子晶体
B．图示中的K+位于Au 形成的二十面体笼内
C．全金属富勒烯和富勒烯C60互为同素异形体
D．锑(Sb)位于第五周期第ⅤA 族，则其基态原子价层电子排布式是5s25p3
4．（2024·广东·高考真题）“光荣属于劳动者，幸福属于劳动者。”下列劳动项目与所述化学知识没有关
联的是
选
项
劳动项目
化学知识
A
水质检验员：用滴定法测水中
含量
B
化学实验员：检验
是否失效
C
化工工程师：进行顺丁橡胶硫化
碳碳双键可打开与硫形成二硫键
D
考古研究员：通过
测定化石年代
与石墨烯互为同素异形体
A．A
B．B
C．C
D．D
5．（2024·上海·高考真题）下列关于
与
说法正确的是
A．是同种核素
B．是同素异形体
C．
比
多一个电子
D．
比
多一个中子
6．（2023·天津·高考真题）利用
18O 示踪技术研究H2O2与Cl2的反应历程，结果如下：
5
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①
②
下列叙述正确的是
A．反应①是置换反应
B．
18O 的核电荷数是18
C．
18O 与
16O 互为同素异形体
D．反应历程中
中的O-O 键未发生断裂
考点二：核外电子运动状态与排布原理
1．核外电子运动状态
核外电子按能量不同分成电子层，同一电子层的电子，还被分成不同能级。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。
回答下列问题：
(1)填写下表，熟悉原子核外电子层、能级、原子轨道之间的关系。
电子层(n)
一
二
三
四
电子层符号
能级符号
各能级原子轨道数
各电子层原子轨道数
最多容纳电子数
(2)常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向。s 电子云轮廓图呈________形、p 电子
云轮廓图呈________形。p 电子云有________种伸展方向。
(3)预测第五电子层上原子轨道总数是多少？最多能容纳的电子数是多少？
(4)比较下列基态原子能级或原子轨道的能量高低。①1s、2s、2p、3s、3p、3d ②2s、2px、2py、2pz
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6
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2．基态与激发态 原子光谱
(1)基态原子：处于最低能量状态的原子。
激发态原子：基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子。
(2)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，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。利用原子光
谱上的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。
3．基态原子的核外电子排布
(1)排布原则
①能量最低原理：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低。
②泡利不相容原理：一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋不同。如2s 轨道上的电
子排布为
，不能表示为
。
③洪特规则：对于基态原子，核外电子在能量相同的原子轨道上排布时，将尽可能分占不同的原子轨道并
且自族状态相同。 如2p3的电子排布为
，不能表示为
或
。
注意 当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的
能量最低，如基态24Cr 原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。
(2)填充顺序——构造原理
(3)基态原子核外电子排布表示方法(以硫原子为例)
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电子排布式
1s22s22p63s23p4
简化电子排布式
[Ne]3s23p4
价电子排布式
3s23p4
价电子轨道表示式
1．p 能级能量不一定比s 能级的能量高( )
2．Fe 的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6( )
3．22Ti 的电子排布式1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理( )
4．
表示的原子能量处于最低状态( )
5．1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布( )
6．某些金属及其化合物在燃烧时会产生特殊的颜色，是由于电子跃迁时能量以一定频率的光释放出来(
)
7．基态Zn 原子的电子排布式为[Ar]4s23d10。( )
8．Cr 原子有6 个未成对的电子。( )
9．原子光谱是因为电子的跃迁引起的。( )
10．ns 电子的能量不一定高于(n－1)p 电子的能量。( )
1．核外电子排布常见错误
(1)在书写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
(违反泡利不相容原理)；
③
(违反洪特规则)；
④
(违反洪特规则)。
(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，而失电子时，却先失4s 轨道上的电子，如Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。
2．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
方法·规律总结
8
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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.完成下列各小题：
(1)基态硅原子最外层电子的轨道表示式为___________________________________________
________________________。
(2)在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同的是________(填离子符号)。
(3)铜或铜盐的焰色试验为绿色，该光谱是________________(填“吸收光谱”或“发射光谱”)。
2.下列Li 原子轨道表示式表示的状态中，能量最低和最高的分别为________、
________(填字母)。
A.
B.
C.
D.
1．（2023·北京·高考真题）下列化学用语或图示表达正确的是
点拨·能力培养
真题·明考向
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A．
的电子式为
B．
的VSEPR 模型为
C．
电子云图为
D．基态
原子的价层电子轨道表示式为
2．（2024·山东·高考真题）下列化学用语或图示正确的是
A．
的系统命名：2-甲基苯酚
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：
3．（2024·安徽·高考真题）某催化剂结构简式如图所示。下列说法错误的是
10
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A．该物质中
为
价
B．基态原子的第一电离能：
C．该物质中C 和P 均采取
杂化
D．基态
原子价电子排布式为
4．（2024·甘肃·高考真题）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
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
5．（2024·湖北·高考真题）基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述错误的是
A．
理论认为
模型与分子的空间结构相同
B．元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律
C．泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子
D．
杂化轨道由1 个s 轨道和3 个p 轨道混杂而成
1．（2024·山西朔州·模拟预测）化学物质的研究与社会发展息息相关，下列说法错误的是
A．我国中核集团核理化院获得公斤级丰度为99%的
100Mo 产品，其中
100Mo 与
98Mo 互为同位素
B．2023 年诺贝尔化学奖授予“发现和合成量子点”的研究者，纳米量子点分散到溶剂中形成的分散系
演练·提能力
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可能具有丁达尔效应
C．镁铝合金是建造航空母舰的主体材料，可以在N2的保护下由镁、铝熔融后煅烧而成
D．制作“青玉交龙纽”玉玺的材料的主要成分属于无机非金属材料
2．（2024·广西柳州·模拟预测）下列化学用语或图示表示正确的是
A．
的空间结构模型：
B．
的电子式：
C．
和
互为同位素
D．基态
的价层电子排布图：
3．（2024·广东·三模）最近，中国科学家成功采用“变压吸附+膜分离+精制纯化”方法成功分离氢氦制得
高纯氦。下列说法正确的是
A．H 与He 互为同位素
B．H2分子间存在分子间作用力，氦气中的He 原子之间存在共价键
C．He 位于元素周期表中的ⅠA 族
D．利用原子光谱可以鉴定He 元素和H 元素
4．（2024·湖北·三模）材料科学的发展推动着科技的进步。下列有关材料的说法正确的是
A．“鹊桥二号”天线所使用的镀金钼丝属于无机非金属材料
B．“天和核心舱”腔体中的氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料
C．北斗二代卫星的原子钟“星载铷钟”的铷元素属于放射性元素
D．人造小太阳“东方超环”用到的氕、氘、氚属于同素异形体
5．（2024·辽宁·模拟预测）下列化学用语表示正确的是
A．中子数为6 的硼原子：
B．溴乙烷的空间填充模型
C．
的
模型
D．基态
的价电子轨道表示式：
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6．（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
7．（2024·吉林·模拟预测）下列有关化学用语表示正确的是
A．中子数为21 的K 核素符号：
B．基态As 原子的核外电子排布式：
C．
的分子的球棍模型：
D．甲醛碳氧双键中
键的电子云轮廓图：
8．（2024·广西贺州·一模）Pu 和
均是放射性元素，下列有关同位素热源：
和
的说法错误
的是
A．
的中子数为126
B．
的质量数为238
C．
的核外电子数为210
D．
与
互为同位素
9．（2024·河南南阳·二模）硒元素具有防癌作用，已知硒元素在元素周期表中的信息如图所示，则下列说
法正确的是
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A．硒原子核内有34 个中子
B．硒元素是非金属元素
C．硒原子的相对原子质量是78.96g
D．富硒茶中的“硒”指的是硒原子
10．（23-24 高二下·四川内江·期末）下列有关原子结构与性质的叙述正确的是
A．2p、3p、4p 能级的轨道数依次增多
B．所有元素中，氟的第一电离能最大
C．电负性的大小可以作为判断元素非金属性强弱的依据
D．如图为元素周期表Bi 的数据，该原子的6p 能级有一个未成对电子
11.钾发生焰色试验的原因是________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
12.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)基态钛原子的价电子排布式为________，其原子核外电子的空间运动状态有________种，共有________
种运动状态不同的电子。
(3)基态Si 原子价电子的运动状态有________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。
13.判断原子中未成对电子数目
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4 周期中未成对电子数最多的基态原子的价电子轨道表示式为________。
(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________。
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(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。
14.元素推断
(1)A 元素基态原子的最外层有3 个未成对电子，次外层有2 个电子，其元素符号为________；其基态原子
价电子的轨道表示式为________________________________________________________________________。
(2)E 元素基态原子的M 层全充满，N 层没有成对电子且只有一个未成对电子，E 的元素符号为________，
其基态原子的核外电子排布式为
________________________________________________________________________。
(3)元素D 的正三价离子的3d 能级为半充满，D 的元素符号为________，其基态原子的核外电子排布式为
________。
15．(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
子的物质的量是___________________________________________________。
15
