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第五章 物质结构与性质 元素周期表
第1 讲 原子结构 核外电子排布
考点一 原子结构与核素、同位素
1．原子的构成
构成微粒及作用
“各数”间的关系
①原子中：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阳离子的核外电子数＝质子数－所带电荷数
④阴离子的核外电子数＝质子数＋所带电荷数
核素(原子)符号表示
：代表一个质量数为A、质子数为Z 的原子
微粒符号周围数字的含义
，如过氧根离子：O
2．“三素”——元素、核素、同位素
(1)元素、核素、同位素的概念及相互关系
元素
具有相同核电荷数(即核内质子数)的同一类原子的总称
把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素，如：H、H、H 就各为一种核素
H：名称为氕，不含中子
H：用字母D 表示，名称为氘或重氢
1
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核素
H：用字母T 表示，名称为氚或超重氢
U
核燃料
C
用于考古断代
H、H
制氢弹
O
示踪原子
同位素
概念
质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素(即同一元素的不同
核素互称为同位素)，如：H、H、H 互为同位素
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
理性质不同
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
相互关系
(2)核素和元素的相对原子质量
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 质量的的比值即为该原子的相对
原子质量，即：M(核素)＝，取该值的正整数即为该核素的质量数。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：因天然元素往往不只一种原子，因而用上述方法定义元素的相对原子质量就
不合适了。元素的相对原子质量是该元素的各种核素的原子数百分比与其相对原子质量的乘积所得
的平均值
如：A、B、C…为某元素的不同核素，其原子数百分比分别为a%、b%、c%…则该元素的相对原子
质量为
MA·a%＋MB·b%＋MC·c%＋…其中MA、MB、MC…分别表示核素A、B、C…的相对原子质量
③元素的近似相对原子质量：若用同位素的质量数替代其相对原子量进行计算，其结果就是元素的近
似相对原子质量(计算结果通常取整数)。我们通常采用元素的近似相对原子质量进行计算
2
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注意
3．核反应方程
①卢瑟福发现质子：N＋He→O＋H
②查德威克发现中子：Be＋H→C＋n
③铀核裂变反应：U＋n→Kr＋Ba＋3n
④氘核与氚核聚变反应：H＋H→He＋n
4．等电子粒子的寻找规律
(1)10 电子微粒
(2)18 电子微粒
(3)记忆其他等电子粒子
“14
①
电子”粒子：Si、N2、CO、C2H2、C
①并不是所有的原子都由质子和中子构成，如H 中没有中子
②核素是具有固定质子数和中子数的原子，同位素是具有相同质子数的不同核素的互称
③只有核素才有质量数，质量数不适用于元素。质量数可以视为核素的近似相对原子质量
④质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F 与OH－
⑤核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如Al3＋和Na＋、F－，NH 与OH－
⑥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6C 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
⑦同位素的物理性质不同但化学性质几乎相同
3
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“16
②
电子”粒子：S、O2、C2H4、HCHO
【逐点训练1】
1．某元素的一个原子形成的离子可表示为 Xn－，下列说法正确的是( )
A．Xn－含有的中子数为a＋b B．Xn－含有的电子数为a－n
C．X 原子的质量数为a＋b＋n D．1 个X 原子的质量约为 g
2．放射性元素碘131(I)和铯137(Cs)是核反应物中的主要元素。下列叙述正确的是( )
A．I 和I 的所有性质都相同 B．Cs 中含有的中子数比质子数多27
C．Cs 与I 的中子数相同 D．I 与I 是同素异形体
3.（2024·浙江杭州·模拟预测）下列说法不正确的是( )
A．
和
互为同位素
B．石墨烯和丙烯互为同系物
C．氧气和臭氧互为同素异形体
D．乙酸甲酯和甲酸乙酯互为同分异构体
4.（2024·江西宜春·模拟预测）科技发展与化学密切相关。下列说法错误的是( )
A．TiO2光催化乙苯脱氢转化为苯乙烯，两种有机物互为同分异构体
B．科研团队合成环状的C10和C14，C10和C14互为同素异形体
C．铌酸锂(LiNbO3)纳米超材料具有独特光学特性，
的中子数为52
D．通过原电池原理将氮气和氢气转化为NH3同时放出电能，该过程属于人工固氮的过程
5.（2024·广东东莞·模拟预测）科学技术是第一生产力，下列说法正确的是( )
A．“海基一号”成功从深海开采石油和天然气水合物，天然气属于新能源
B．我国首次获得公斤级丰度99%100Mo 产品，
100Mo 与
98Mo 互为同位素
C．“煤制烯现代化成套技术开发及应用”中煤的气化属于物理变化
D．“歼-35”战斗机机翼所使用的“碳纤维布”(聚丙烯腈经碳化而成)与金刚石互为同素异形体
6．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
4
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C．(A－x＋m)mol
D．(A－x－m)mol
7．钼元素为人体及动植物必需的微量元素，也在钢铁工业中有着重要的作用，钼作为钢的合金化元素，
可以提高钢的强度，特别是高温强度和韧性。我国钼元素的储量丰富，在世界上占第二位。如图所示
是钼元素的相关信息，下列有关钼的说法错误的是( )
A．95Mo18O(钼酸根离子)中共计有76 个电子
B．Mo 元素是第五周期的主族元素
C．92Mo、95Mo、98Mo 互为同位素，化学性质几乎相同
D．98Mo 的原子核内中子数比质子数多14
8.（2024·山东泰安·三模）核反应
和
为研究原子结构和发现新原子做出
了重要贡献。下列说法错误的是( )
A．c=13b
B．X、Y、Z 形成的单质分子均为非极性分子
C．Q、R 为质量数相同的不同核素
D．基态 W 与Z 原子核外电子的空间运动状态种类相等
9. 卢瑟福发现质子的核反应为
；卢瑟福的学生查德威克发现中子的核反应为
。下列说法错误的是( )
A．Y 元素的第一电离能高于同周期相邻元素的
B．元素的电负性：
C．
和
的简单氢化物中中心原子的价层电子对数目相同
D．
的空间结构为直线形
10．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
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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)
考点二 原子核外电子排布
1．能层与能级
(1)能层(n)(即电子层)
原子核外的电子是分层排布的，根据电子的能量差异，可将核外电子分成不同的能层(电子层)。由里向
外，分别用字母：K、L、M、N、O、P、Q 表示相应的第一、二、三、四、五、六、七能层。各能层
最多容纳的电子数为2n2；在同一个原子中，离核越近，电子能量越低
(2)能级
同一能层的电子，能量也可能不同，不同能量的电子分成不同的能级，通常用s、p、d、f 等表示，同
一能层里，各能级的能量按s、p、d、f 的顺序升高，即：E(s)<E(p)<E(d)<E(f)。不同能层的能级表示方
法是在该能级符号前面加能层序号，如第3 层的各能级表示为3s、3p、3d
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能层(n)
一
二
三
四
五
六
七
符号
K
L
M
N
O
P
Q
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
1
3
能级最多
电子数
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
2
6
……
……
……
能层最多
电子数
2
8
18
32
……
……
2n2
注意
2．电子云与原子轨道
(1)电子云：原子核外电子绕核高速运动是没有确定的轨道的，就好像一团“带负电荷的云雾”笼罩在原
子核周围，这种“带负电荷的云雾”称之为电子云
①电子云图中的黑点不代表一个电子，每个黑点表示电子在该处出现过一次
②黑点的疏密程度表示了电子在原子核外出现的概率大小。点稀疏的地方，表示电子在那里出现的概
率小；点密集的地方，表示电子在那里出现的概率大
③离核越近，电子出现的概率越大，黑点越密集，如：2s 电子云比1s 电子云更扩散
(2)原子轨道：表示电子在原子核外的一个空间运动状态，电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个
原子轨道，s 能级有1 个轨道，p 能级有3 个轨道，d 能级有5 个轨道
原子
轨道
s
p
d
f
轨道
形状
球形
哑铃形(纺锤形)
复杂
复杂
①任一能层的能级总是从s 能级开始，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……
②能级数目＝能层序数(第一层有1 个能级，第二层有2 个能级，第三能层有3 个能级)
③s、p、d、f 各能级可容纳的电子数分别为1、3、5、7 的2 倍
④不同能层之间，符号相同的能级容纳的电子数相同，如：1s、2s、3s、4s 均容纳2 个电子
⑤不同能层中同一能级，能层序数越大，能量越高，如：1s<2s<3s<4s……
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轨道
个数
1
3
5
7
注意
3．原子核外电子排布的方法
(1)原子或离子结构示意图
排布的原则(主族元素)
原子的结构示意图
①能量规律：核外电子总是先排布在能量最低的电子层里，然后再按
照由里向外的顺序依次排布在能量逐渐升高的电子层里
②数量规律
a．每层最多容纳的电子数为2n2个
b．最外层不超过8 个(K 层为最外层时不超过2 个)
c．次外层不超过18 个，倒数第三层不超过32 个
d．对于主族元素，除最外层外，每一层的电子数必须为2n2这个数
值
(2)构造原理与基态原子的电子排布式
①构造原理——电子的填充顺序
构造原理
示意图
①能层序数越大，原子轨道的半径越大
②p 能级有3 个原子轨道，互相垂直，分别以px、py、pz表示，同一能层中px、py、pz的能量相同
③原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数目＝n2
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多电子的核外电子排布总是按照能量最低原理，即：电子尽可
能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原
子的能量处于最低状态，绝大多数元素的原子核外电子将遵循
以下顺序填充到各能级中：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、
5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s……这个排列顺序被称为构造
原理
原子核外电子填充的顺序：ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np
各能级的能量高低顺序可以表示为(n 表示能层序数)
a．Ens＞E(n-1)s＞E(n-2)s b．Enp＞E(n-1)p＞E(n-2)p
c．End＞E(n-1)d＞E(n-2)d d．Enf＞E(n-1)f＞E(n-2)f
e．Ens＜E(n－2)f＜E(n－1)d＜Enp
②基态原子的电子排布式：将能级上所排布的电子数标注在该能级符号右上角，并按照能层从左到右的
顺序排列的式子 (电子排布式遵循构造原理的，但书写时必须按照电子层的顺序排列)
③简化的电子排布式：将电子排布式中的内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加方括号来表示而得
到的式子称为简化的电子排布式
实例
氮
钠
铁
铬
电子排布式
1s22s22p3
1s22s22p63s1
1s22s22p63s23p63d64s2
1s22s22p63s23p63d54s1
简化的电子排布式
[He]2s22p3
[Ne]3s1
[Ar]3d64s2
[Ar]3d54s1
注意
④离子的电子排布式书写：原子失去电子时总是先失去最外层电子，然后失去次外层电子，之后是倒数
第三层电子……对于主族元素的原子来说，一般只失去最外层电子，而过渡元素的原子可能还会进一步
失去内层电子；原子得到电子时，一般总是填充到最外能层未填满的能级上
a．Fe 的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，简化的电子排布式为：[Ar]3d64s2；方括号里的符号的
意义是该元素上一个周期的惰性气体电子排布式的结构，称为“原子实”
b．相对稳定的状态：能量相同的原子在全充满(p6、d10、f14)或半充满(p3、d5、f7)时，体系的能量较
低，原子较稳定，如：24Cr 存在半充满1s22s22p63s23p63d54s1 ，29Cu 存在全充满 1s22s22p63s23p63d104s1
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实例
Fe2＋
Fe3＋
O2－
电子排布式
[Ar]3d6
[Ar]3d5
1s22s22p4
⑤外围电子排布式(价电子排布)：将简化电子排布式中的稀有气体和中括号去掉得到的即为外围电子排布
式，也叫价电子排布
实例
氮
钠
钙
铁
铜
简化电子排布式
[He]2s22p3
[Ne]3s1
[Ar]4s2
[Ar]3d64s2
[Ar]3d104s1
外围电子排布式
2s22p3
3s1
4s2
3d64s2
3d104s1
规律
a．主族元素的最外层电子就是外围电子，又称价电子
b．过渡元素的外围电子一般包括最外层的s 电子和次外层的d 电子，有的还包
括倒数第三层的f 电子
(3)电子排布的轨道表示式(电子排布图)：用方框(或圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道(简并轨道)
的方框相连，用“↑”或“↓”表示容纳的电子，箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称电子
对，“↑”或“↓”称单电子(或称未成对电子)
①排布情况遵循以下三个规则
a．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，这就是能量最低原理
b．泡利原理：每个原子轨道里最多只能容纳2 个电子，且这两个电子自旋方向必须相反，任何一个
原子里
绝不会出现运动状态完全相同的电子。如：2s 轨道上的电子排布为
，不能表示为
c．洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同
如：2p3的电子排布为
，不能表示为
或
②轨道表示式的表示方法及各符号、数字的意义
表示方法及各符号、数字的意义
实例
O 原子的电子排布图：
Na 原子的电子排布图：
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【注意】
硫原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p4
a．运动状态等于电子数
S 原子核外有16 个电子，则有16 种不同运动状态的电子
b．空间运动状态等于轨道
数
S 原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，其轨道数为1+1+3+1+3=9，
则有9 种不同的空间运动状态
c．伸展方向看轨道类型
S 原子的s 轨道为球形，只有1 种伸展方向，p 轨道有3 种伸展方
向，则共有4 种不同的伸展方向
d．不同能量的电子看轨道
数
S 原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，有5 种不同能量的电子
e．运动范围看电子层
S 原子的核外有3 个电子层，有3 种不同的运动范围
4．基态与激发态 原子光谱
(1)基态原子与激发态原子
①基态原子：处于最低能量状态的原子
②激发态原子：基态原子吸收能量，电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子
③基态、激发态相互间转化的能量变化
基态原子
激发态原子
(2)光谱
①光谱的成因及分类：不同元素的原子发生跃迁时会吸收能量(基态→激发态)或释放能量(激发态→基
态)，从而吸收或释放不同的光，若用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，则可确立
某种元素，这些光谱总称原子光谱
②光谱分析：不同元素的原子光谱都是特定的，在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定
元素，称为光谱分析
a．利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素，如：科学家们通过太阳光谱的分析发现
了稀有气体氦，化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量
b．光谱仪可以测量物质发射或吸收光波的波长，拍摄各种光谱图，光谱图就像“指纹”辨认一样，
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可以辨别形成光谱的元素
(3)焰色反应为发射光谱
5．核外电子排布的表示方法
原子(核素)
符号
含义
在元素符号的左下方标明质子数、左上方标明质量数的一种图示即为原子符号
实例
O
电子式
含义
化学中常在元素符号周围用“·”或“×”来表示元素原子的最外层电子，相应的
式子叫做电子式
实例
原子(离子)
结构示意
图
含义
将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子
实例
电子排布
式
含义
用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式
实例
K：1s22s22p63s23p64s1
简化电子
排布式
含义
为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体原子结构的部分
以相应稀有气体元素符号外加方括号表示
实例
K：[Ar]4s1
价电子
排布式
含义
主族元素的价层电子指最外层电子，价层电子排布式即最外层电子排布式
实例
Al：3s23p1
电子排
布图
含义
每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子
实例
Al：
6．原子核外电子运动状态的描述——“四个量子数”
①主量子数n，n＝1，2，3，4，……(只能取正整数)，描述原子中电子出现概率最大区域离核的远近(对
应不同的能层)，用K、L、M、N 等符号表示，决定电子能量高低。
②角量子数l，l＝0，1，2，3……n－1(取值受n 的限制)，描述原子轨道或电子云的形状(对应不同的能
级)，用s、p、d、f 等符号表示，与主量子数n 共同决定电子的能量。
③磁量子数m，m＝0，±1，±2，……±l(取值受l 的限制)，描述原子轨道或电子云在空间的伸展方向(对应
不同的原子轨道)。
④自旋磁量子数ms，ms＝±，表示同一原子轨道中电子的两种自旋状态。如对于基态的氟原子，其价电
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子自旋磁量子数的代数和为＋或－，即：F 原子核外电子数为9，基态氟原子核外电子排布式为
1s22s22p5，其价电子排布式为2s22p5，若一种自旋状态用＋表示，与之相反的用－表示，则价电子自旋磁
量子数的代数和为×4＋×3＝＋，也可以是×3＋×4＝－。
【逐点训练2】
1．下列有关电子排布图的表述正确的是( )
A．
可表示单核10 电子微粒基态时电子排布
B．
违背了泡利规则
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
2．已知某原子结构示意图为
，下列有关说法正确的是( )
A．结构示意图中x＝2
B．该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4
C．该原子的电子排布图为
D．该原子结构中共有9 个能级上填充有电子
3．下列各组表述中，两个粒子一定不属于同种元素原子的是( )
A．3p 能级有一个空轨道的基态原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p2的原子
B．M 层全充满而N 层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2的原子
C．最外层电子数是核外电子总数的的原子和价层电子排布式为4s24p5的原子
D．2p 能级有一个未成对电子的基态原子和原子的价层电子排布式为2s22p5的原子
4.（2024·北京·模拟预测）下列化学用语或图示表达正确的是( )
A．氯分子中的化学键可以表示为
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B．
的价层电子轨道表示式为
C．KCN 的电子式可以表示为
D．Cu 的原子结构示意图为
5.（2024·贵州·模拟预测）下列化学用语错误的是( )
A．基态镓原子的电子排布式为
B．基态砷原子价层电子排布图为
C．新戊烷的结构简式为
D．氢化铵的电子式为
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．现有部分元素的原子结构特点如表，下列叙述中正确的是( )
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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
W
共用三对电子形成双原子分子，常温下为气体单质
A．W 原子结构示意图为
B．元素X 和Y 只能形成原子个数比为1∶2 的化合物
C．元素X 比元素Z 的非金属性强 D．X、Y、Z、W 四种元素不能形成离子化合物
8.（2024·广东江门·三模）化学之美，美在结构，美在变化，下列说法不正确的是( )
A．天然钻石在打磨过程中，共价键断裂
B．霓虹灯发光是由于电子从基态跃迁到激发态产生
C．红墙灰瓦是中国传统建筑，墙的红色来源于氧化铁
D．清晨山顶光束如瀑布般倾泻而下，是丁达尔效应带了的美景
9.（2024·广东江门·三模）百年变局，科技创新是“关键变量”，下列科技成果中所蕴含的化学知识叙述
不正确的是( )
A．“北斗卫星”使用的氮化镓芯片属于新型无机非金属材料
B．量子计算机“悟空”传导信号用的光纤主要成分是
C．“天宫”空间站存储器使用的材料石墨烯与金刚石互为同素异形体
D．“梦天实验舱”原子钟利用电子跃迁计时，工作时发生化学变化
10.（2024·黑龙江牡丹江·一模）化学与生活息息相关。下列说法错误的是( )
A．LED 灯光与原子核外电子跃迁释放能量有关
B．乙二醇可用于生产汽车防冻液
C．氯化镁和硫酸钙都是制作豆腐常用的凝固剂
D．硬铝因密度大、强度小可用于制造飞机外壳
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1．（2024·山东卷）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：
2．（2024·甘肃卷）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
3．（2024·北京卷）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
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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
4．（2024·湖北卷）
在超高压下转化为平行六面体的
分子(如图)。下列说法错误的是( )
A．
和
互为同素异形体
B．
中存在不同的氧氧键
C．
转化为
是熵减反应
D．常压低温下
能稳定存在
5．（2024·河北卷）从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不符的是(
)
选项
实例
解释
A
原子光谱是不连续的线状谱线
原子的能级是量子化的
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B
键角依次减小
孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电
子对之间的斥力
C
晶体中
与8 个
配位，而
晶体中
与6 个
配位
比
的半径大
D
逐个断开
中的
键，每步所需能量不同
各步中的
键所处化学环境不同
6．（2023·江苏卷）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
7．（2022·天津卷）下列叙述错误的是( )
A．
是极性分子
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B．
原子的中子数为10
C．
与
互为同素异形体
D．
和
互为同系物
8．（2022·海南卷）钠和钾是两种常见金属，下列说法正确的是( )
A．钠元素的第一电离能大于钾
B．基态钾原子价层电子轨道表示式为
C．钾能置换出NaCl 溶液中的钠
D．钠元素与钾元素的原子序数相差18
9．(2021·河北高考)用中子轰击X 原子产生α 粒子(即氦核He)的核反应为：X＋n
Y＋He。已知元素Y
在化合物中呈＋1 价。下列说法正确的是( )
A．H3XO3可用于中和溅在皮肤上的NaOH 溶液 B．Y 单质在空气中燃烧的产物是Y2O2
C．X 和氢元素形成离子化合物 D．6Y 和7Y 互为同素异形体
10．(2021·广东高考)“天问一号”着陆火星，“嫦娥五号”采回月壤。腾飞中国离不开化学，长征系列运
载火箭使用的燃料有液氢和煤油等化学品。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
11．(2021·北京)下列有关放射性核素氚(H)的表述不正确的是( )
A．H 原子核外电子数为1 B．H 原子核内中子数为3
C．H2与H2化学性质基本相同 D．H2O 具有放射性
12．(2021·辽宁)下列化学用语使用正确的是( )
A．基态C 原子价电子排布图：
B．Cl－结构示意图：
C．KCl 形成过程：
D．质量数为2 的氢核素：H
13．(2020·全国Ⅰ卷)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
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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
14．(2020·浙江7 月选考)下列说法正确的是( )
A．35Cl 和37Cl 是两种不同的元素 B．单晶硅和石英互为同素异形体
C．HCOOH 和HOCH2CHO 互为同系物 D．H 与Na 在元素周期表中处于同一主族
答案及解析
【逐点训练1】
1．D。解析：A 项，中子数为b－a；B 项，电子数为a＋n；C 项，质量数为b。
2．B
3.【答案】B
【解析】A．
和
质子数相同，中子数不同，互为同位素，A 正确；B．石墨烯为碳单质，丙烯分
子式为C3H6，二者不互为同系物，B 错误；C．氧气和臭氧均为氧元素组成的不同单质，互为同素异形
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体，C 正确；D．乙酸甲酯和甲酸乙酯的分子式均为C3H6O2，结构不同，二者互为同分异构体，D 正确；
故选B。
4.【答案】A
【解析】A．乙苯和苯乙烯的分子式不同，不互为同分异构体，A 错误；B．C10和C14均为碳的单质，互
为同素异形体，B 正确；C．
的中子数为52，C 正确；D．通过原电池原理将氮气和氢气转化为NH3
同时放出电能，该过程属于人工固氮的过程，D 正确；故选A。
5.【答案】B
【解析】A．天然气属于一次能源，被消耗后不可再生，在燃烧时会产生污染环境的气体，不属于新能
源，A 错误；B．
与
质子数相同，中子数不同，互为同位素，B 正确；C．煤的气化是煤形成
H2、CO 等气体的过程，有新物质生成，是化学变化，C 错误；D．同素异形体是指由同种元素组成的不
同单质，聚丙烯腈经碳化而成的“碳纤维布”是混合物，不是单质，D 错误；故选B。
6．C。解析：根据n(Rm－)＝＝ mol，所以W g Rm－所含中子的物质的量为(A－x＋m)mol。
7．B。解析：由图中信息可知Mo 原子的核外电子数＝42，1 个氧原子含8 个电子，95Mo18O(钼酸根离子)
中含有的电子数为42＋8×4＋2＝76(个)，故A 正确；Mo 元素位于元素周期表第五周期第ⅥB 族，属于副
族元素，故B 错误；92Mo、95Mo、98Mo 质子数相同、中子数不同，它们互为同位素，由于原子最外层电
子数相同，化学性质几乎相同，故C 正确；98Mo 的质子数为42，中子数＝98－42＝56，原子核内中子数
比质子数多56－42＝14，故D 正确。
8.【答案】B
【分析】由信息推知：
分别为
，核素
的质子数为91、质量数为234；
【解析】A．根据分析可知，
，A 项正确；B．X 可以形成O2、O3两种单质分子，
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为极性分子，B 项错误；C．
为质量数相同、质子数不同的不同核素，C 项正确；D．电子的空间运
动状态数等于原子轨道数，基态
和
原子均只有
轨道，故空间运动状态种类相等，D 项正确；答案
选B。
9.【答案】B
【分析】由和结合质子守恒、质量守恒可知X 为氧元素、Y 为铍元素、Z 为碳元素，据此回答。
【解析】A．同周期第一电离能从左向右递增，铍在第ⅡA 族，处于全充满结构，第一电离能大于相邻元
素，铍大于硼，故A 项正确；B．同周期电负性从左向右递增，且氢元素大于铍元素，所以元素电负性
X>H>Y，故B 项错误；C．X 和Z 的简单氢化物分别为H2O 和CH4，其中心原子的价层电子对数均是4，
故C 项正确；D．ZX2即为CO2，其中心原子杂化方式为sp，所以空间结构为直线形，故D 项正确；故本
题选B。
10．(1)2F2＋2H2O===4HF＋O2
(2)
O
H
H
(3)N2H4 H—O—O—H
(4)HS－＋OH－===S2－＋H2O
(5)CH3CH3、CH3OH
解析：(1)18 电子的气态单质分子为F2，则C 为HF 、B 为H2O、D 为O2，反应方程式为2F2＋
2H2O===4HF＋O2。
(2)B、D 为同主族元素的单质，且A 含有18 电子，C 含有10 个电子，则B 为O2、A 为H2S、C 为H2O、
D 为S。
(3)一种四核含18 个电子的分子为H2O2，C 是一种含有10 个电子的粒子，则C 为H2O。D 是一种气态单
质分子，则D 可能为N2，那么A 为N2H4。(4)含2 个原子核的18 电子的粒子为HS－，10 电子的粒子为
OH－，离子反应方程式为HS－＋OH－===S2－＋H2O。(5)含22 个电子的分子为CO2，则A 为含18 个电子的
含C、H 或C、H、O 的化合物，可能为CH3CH3和CH3OH。
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【逐点训练2】
1．A。解析：单核10 电子粒子基态时电子排布式为1s22s22p6，每个轨道内排布2 个电子，自旋相反，A
项正确；此图违背了洪特规则，B 项不正确；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。
2．A。解析：由原子结构示意图可知，K 层电子排满时为2 个电子，故x＝2，该元素为硅，故A 正确；
该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2，故B 错误；硅的电子排布图为
，故C 错误；原子结构中共有1s、2s、2p、3s、3p 这5 个能级上填充有电子，故D 不正
确。
3．B。解析：A 项，3p 能级有一个空轨道，说明3p 能级有2 个电子，3s 能级肯定已填满，价层电子排布
式为3s23p2，因此A 中两粒子相同，不符合题意；B 项，M 层全充满而N 层为4s2，M 层上有d 轨道，即
价层电子排布式为3d104s2，应该是基态锌原子，3d64s2 是基态铁原子的价层电子排布式，符合题意；C
项，价层电子排布式为4s24p5，则3d 能级已排满10 个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，
最外层电子数是核外电子总数的的原子，可按下述方法讨论：若最外层电子数为1，核外电子总数为5，
不可能；最外层电子数为2，核外电子总数为10，不可能；同理，只有最外层电子数为7，核外电子总数
为35 时合理，其电子排布式也是1s22s22p63s23p63d104s24p5，二者是同种元素的原子，不符合题意；D 项，
2p 能级有一个未成对电子，可以是2p1，也可以是2p5，因此二者不一定属于同种元素的原子，不符合题
意。
4.【答案】A
【解析】A．氯分子中形成p-pσ 键，为非极性共价键，故A 项正确；B．Fe2+的价层电子轨道排布式为
，故B 项错误；C．KCN 的电子式可以表示为：
，故C 项错误；
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D．Cu 的原子结构示意图为
，故D 项错误；故本题选A。
5.【答案】A
【解析】A．镓元素的原子序数为31，基态原子的电子排布式为
，故A 错误；B．砷元素
的原子序数为33，基态原子的价层电子排布式为4s24p3，排布图为
，故B 正确；C．分
子式为C5H12的新戊烷的结构简式为
，故C 正确；D．氢化铵是含有离子键和共价键的离子化合
物，电子式为
，故D 正确；故选A。
6.【答案】D
【解析】A．
原子核内中子数为1，
原子核内中子数为2，A 正确；B．当
时，应为有18 个电
子的粒子，所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子等，B 正确；C．
可表示乙
烷的球棍模型，C 正确；D．基态铬原子的简化电子排布式为[Ar]3d54s1，D 错误；故选D。
7．C。解析：L 层电子数是K 层电子数的3 倍，X 为O 元素；核外电子层数等于原子序数，Y 为H 元
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素；L 层电子数是K 层和M 层电子数之和，即K、L、M 电子层分别含有2、8、6 个电子，Z 为S 元素；
共用三对电子形成双原子分子，常温下为气体的单质是N2，W 为N 元素。氮原子的结构示意图为
，A 错误；O 元素和H 元素能形成H2O 和H2O2两种化合物，B 错误；O 元素的非金属性大于S 元
素，C 正确；四种元素可以形成NH4HSO4、(NH4)2SO4等离子化合物，D 错误。
8.【答案】B
【解析】A．天然钻石的内部结构为金刚石，打磨过程中，共价键断裂，故A 正确；B．霓虹灯发光是由
于电子从激发态回到基态产生，故B 错误；C．氧化铁为红色，墙的红色来源于氧化铁，故C 正确；D．
空气作为溶剂，空气中的小微粒作为溶质，当小微粒直径介于1-100nm 之间，就形成了胶体，光束照
射，就可以产生丁达尔效应，故D 正确；答案选B。
9.【答案】D
【解析】A．氮化镓芯片属于新型无机非金属材料，A 正确；B．二氧化硅具有良好的导光性，传导信号
用的光纤主要成分是
，B 正确；C．石墨烯与金刚石为碳元素的不同单质，互为同素异形体，C 正
确；D．“梦天实验舱”原子钟利用电子跃迁计时，没有新物质生成，工作时发生的是物理变化，D 错
误；故选D。
10.【答案】D
【解析】A．LED 灯通电后，电子吸收能量由基态跃迁到激发态，然后再从激发态跃迁到基态，将能量以
光的形式释放出来，所以LED 灯光与原子核外电子跃迁释放能量有关，A 正确；B．乙二醇的熔点较
低，不易结冰，所以可用于生产汽车防冻液，B 正确；C．Mg2+、Ca2+都能使豆浆蛋白质发生凝聚，所以
氯化镁和硫酸钙都是制作豆腐常用的凝固剂，C 正确；D．硬铝具有密度小、强度大等特性，可用于制造
飞机外壳，D 错误；故选D。
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1.【答案】A
【解析】A．
含有的官能团为羟基，甲基与羟基相邻，系统命名为：2-甲基苯酚，故A 正
确；B．臭氧中心O 原子的价层电子对数为：
，属于sp2杂化，有1 个孤电子对，臭氧为V
形分子，球棍模型为：
，故B 错误；C．K 能层只有1 个能级1s，不存在1p 能级，故C 错
误；D．p-pπ 键形成的轨道重叠示意图为：
，故D 错误；故选A。
2.【答案】B
【解析】A．Ca2+和Cl-的核外电子数都是18，最外层电子排布图均为
，故A 正确；
B．PH3中磷原子和每个氢原子共用一对电子，中心原子P 原子价层电子对数为3+
×(5-3×1)=4，孤电子
对数为1，PH3的电子式为
，故B 错误；C．CH2=CHCH2CH2CH3分子中存在1 个碳碳双键，
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位于1 号碳原子与2 号碳原子之间，存在3 个碳碳单键，无支链，且氢原子半径小于碳原子半径，其分子
结构模型表示为
，故C 正确；D．
、
和
是质子数相同、中子数不同的碳原
子，是碳元素的不同核素，互为同位素，故D 正确；故选B。
3.【答案】A
【解析】A．
的质量数为41，质子数为20，所以中子数为
，A 正确；B．
的半衰期
长短与得失电子能力没有关系，B 错误；C．根据题意
衰变一半所需的时间要大于
衰变半所需的
时间，C 错误；D．从
原子束流中直接俘获
原子的过程没有新物质产生，不属于化学变化，D 错
误；本题选A。
4.【答案】D
【解析】A．O2和O8是O 元素形成的不同单质，两者互为同素异形体，A 项正确；B．O8分子为平行六
面体，由其结构知，O8中存在两种氧氧键：上下底面中的氧氧键、上下底面间的氧氧键，B 项正确；C．
O2转化为O8可表示为4O2
O8，气体分子数减少，故O2转化为O8是熵减反应，C 项正确；D．O2在
超高压下转化成O8，则在常压低温下O8会转化成O2，不能稳定存在，D 项错误；答案选D。
5.【答案】B
【解析】A．原子光谱是不连续的线状谱线，说明原子的能级是不连续的，即原子能级是量子化的，故A
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正确；B．
中心C 原子为
杂化，键角为
，
中心C 原子为
杂化，键角大约为
，
中心C 原子为
杂化，键角为
，三种物质中心C 原子都没有孤电子对，三者键角大小与孤电
子对无关，故B 错误；C．离子晶体的配位数取决于阴、阳离子半径的相对大小，离子半径比越大，配位
数越大，
周围最多能排布8 个
，
周围最多能排布6 个
，说明
比
半径大，故C 正
确；D．断开第一个键时，碳原子周围的共用电子对多，原子核对共用电子对的吸引力较弱，需要能量较
小，断开
键越多，碳原子周围共用电子对越少，原子核对共用电子对的吸引力越大，需要的能量变
大，所以各步中的
键所处化学环境不同，每步所需能量不同，故D 正确；故选B。
6.【答案】A
【解析】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。
7.【答案】D
【解析】A．
是“V”形结构，不是中心对称，属于极性分子，故A 正确；B．
原子的中子数
18−8=10，故B 正确；C．
与
是氧元素形成的不同单质，两者互为同素异形体，故C 正确；D．
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属于酚，
属于醇，两者结构不相似，因此两者不互为同系物，故D 错误。
综上所述，答案为D。
8.【答案】A
【解析】A．同一主族元素的第一电离能从上到下依次减小，金属性越强的元素，其第一电离能越小，因
此，钠元素的第一电离能大于钾，A 说法正确；B．基态钾原子价层电子为4s1，其轨道表示式为
，B
说法不正确；C．钾和钠均能与水发生置换反应，因此，钾不能置换出 NaC1 溶液中的钠，C 说法不正确；
D．钠元素与钾元素的原子序数分别为11 和19，两者相差8，D 说法不正确；综上所述，本题选A。
9．A。解析：根据元素Y 在化合物中呈＋1 价及X＋n
Y＋He 可知，X 为B 元素、Y 为Li 元素。
H3BO3为弱酸，可用于中和溅在皮肤上的NaOH 溶液，A 正确；Li 单质在空气中燃烧的产物是Li2O，B 错
误；B 元素与H 元素可形成多种共价化合物，如B2H6、B4H10等，C 错误；同素异形体是指由同一种元素
组成的不同形态的单质，故6Y 和7Y 不互为同素异形体，二者互为同位素，D 错误。
10．C。解析：煤油来源于石油的分馏，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、1，二者质子数不同，不互为同位素，D 错误。
11．B
12．D
13．B。解析：由题给信息可得X 为Al，Y 为P，Al 的相对原子质量为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。
14．D。解析：35Cl 和37Cl 是氯元素的两种不同核素，A 项错误；单晶硅为Si，石英为SiO2，二者不互为
同素异形体，B 项错误；HCOOH 为一元羧酸，HOCH2CHO 为羟基醛，二者结构不相似，不互为同系
物，C 项错误；H 和Na 都处于ⅠA 族，D 项正确。
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