文档文本内容
第02 讲 原子结构与性质
内容导航
01
命题透视·考情前瞻
对标素养，研判高考命题趋势
02
思维建模·脉络梳理
搭建知识框架，构建系统思维
03
考点精讲·靶向突破
拆解核心考点，归纳解题范式
考点一 原子结构
知识解构 知识点1 原子的构成
知识点2 元素、核素、同位素
考向破译 考向1 考查原子微粒、核素、同位素概念辨析与计算
考向2 考查核反应方程的简单分析
考点二 原子核外电子运动状态
知识解构 知识点1 能层、能级、轨道与排布三大原理
知识点2 原子轨道及其原子光谱
知识点3 原子核外电子运动状态的描述——“四个量子数”
考向破译 考向1 考查电子排布规范书写与排布原理判断
考向2 考查电子跃迁与原子光谱
04
真题溯源·考向感知
溯源真题逻辑，感知高考考向
命题透视·考情前瞻
——对标素养，研判高考命题趋势
考情梳理--三年真题 考向梳理
核心考点
2026 年
2025 年
2024 年
原子结构
贵州卷T3，3 分
江苏卷T2，3 分
江苏卷T5，3 分
广东卷T3，2 分
湖北卷T12，3 分
北京卷T1，3 分
原子核外电子运动
状态
贵州卷T7，3 分
河北卷T7，3 分
湖北卷T5，3 分
江西卷T10，3 分
北京卷T2，3 分
陕晋宁青卷T2，3 分
甘肃卷T2，3 分
江苏卷T4，3 分
甘肃卷T2，3 分
山东卷T3，3 分
考向解读--洞悉趋势 精准预判
►命题解码：本讲为物质结构基础必考内容，题型兼顾选择题与结构大题首空，立足微观结构宏观化考
查。高频命题点：元素、核素、同位素概念辨析；原子微粒数量换算；1～36 号原子、离子电子排布式、
轨道图书写，重点考查Cr、Cu 洪特规则特例；粒子半径、第一电离能、电负性递变规律及反常现象解
释。命题常结合元素推断、图表数据创设情境，侧重证据推理素养，易设置电子排布书写疏漏、电离能反
常成因、同位素与同素异形体混淆等陷阱。一轮复习需打通“原子结构—周期规律—元素性质” 关键，夯
实化学用语规范表达，强化规律成因理解与文字说理答题能力。
►复习目标：
1.理清原子构成微粒关系，区分元素、核素、同位素、同素异形体四组易混概念，熟练完成质子数、中子
数、电子数相关计算。
2.掌握能层、能级、轨道基础概念，熟记构造原理，能规范书写1～36 号基态原子、简单离子电子排布
式、价电子排布、轨道表示式，理解三大排布原理及Cr、Cu 特殊排布。
3.掌握原子、离子半径比较方法，熟记电离能、电负性周期递变规律，能准确解释ⅡA/ⅢA、ⅤA/ⅥA 电
离能反常原因。
4.会用电负性判断金属性、非金属性，预判化学键类型，形成 “结构决定性质” 微观分析思维，规范简
答类答题表述。
5.突破概念混淆、排布书写漏项、规律解释不严谨等高频失分陷阱。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架，构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点，归纳解题范式
考点一 原子结构
知●识●解●构
知识点1 原子的构成
1.原子的构成粒子
（1）质子：带 个单位正电荷，决定元素 ；
（2）中子： 显电性，决定 ；
（3）核外电子：带 个单位负电荷， 排布，最外层电子数决定 性质。
2.微粒之间的等式关系
（1）质量关系：质量数(A)＝ (Z)＋ (N)；
（2）电性关系：
①原子中：质子数(Z)＝核电荷数＝ ；
②阳离子的核外电子数＝质子数－ ，如Mg2＋的核外电子数是10。
③阴离子的核外电子数＝质子数＋ ，如Cl－的核外电子数是18。
3.微粒符号周围数字的含义
【易错提醒】①原子中不一定都含有中子，如H 中没有中子。
②电子排布完全相同的原子不一定是同一种原子，如互为同位素的各原子。
③易失去1 个电子形成＋1 价阳离子的不一定是金属原子，如氢原子失去1 个电子形成H＋。
④形成稳定结构的离子最外层不一定是8 个电子，如Li＋为2 个电子稳定结构。
得分速记
原子居中原子核，质子中子里面卧；
质子定元中定素，电子分层外边住；
质量等于质子加中，原子电数等于质同；
知识点2 元素、核素、同位素
1.元素、核素、同位素的概念及相互关系
（1）元素：具有相同 的同一类原子的总称。元素种类由 决定，与中子数、电子数无
关。元素只讲 ，不讲 。
（2）核素：具有一定数目 和一定数目 的一种原子。核素种类由 数和 数共同决
定。
（3）同位素： 相同而 不同的同一元素的不同原子互称为同位素。
2.同位素的特征
①相同存在形态的同位素，化学性质几乎完全 ，物理性质 。
②天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数(丰度)一般 。
3.同位素的“六同三不同”
4.常见的重要核素及其应用
核素
U
C
H(D)
H(T)
O
用途
5.元素、核素、同位素的联系与区别
①现行元素周期表已发现的元素有118 种，由于同位素的存在，故核素的种数 118 种。
②不同核素可能具有相同的 数，如H、H；也可能具有相同的 数，如C、O；也可能具有相
同的 数，如C、N。
③同位素之间的转化，既不是 变化也不是 变化，是 反应。
④同位素之间可形成不同的同位素单质。如氢的三种同位素形成的单质有六种：H2、D2、T2、HD、HT、
DT，他们的物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全 。
⑤同位素之间可形成不同的同位素化合物。如水分子有H2O(普通水)、D2O(重水)、T2O(超重水)等。他们的
相对分子质量不同，物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全 。
6.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：是根据该元素各种天然同位素的 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。即：Ar(E)＝Ar1×a%＋Ar2×b%＋Ar3×c%＋…，其中a%＋b%＋c%＋…=1。
（3）核素的近似相对原子质量＝该核素的质量数。
（4）元素的近似相对原子质量：是根据该元素各种天然同位素的 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。即：Ar(E)＝A1×a%＋A2×b%＋A3×c%＋…，其中a%＋b%＋c%＋…=1。
7.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
【易错提醒】①同位素研究对象是原子，不是单质或化合物；
②同种元素可以有多种核素，核素种类远多于元素种类；
③同位素之间的转化是核变化，不是化学变化；
④元素相对原子质量是加权平均值，不等于质量数。
得分速记
元素看质子，核素质中全；
同位素素质同，化学相似物理不同；
碳十四断年代，氘氚造弹铀发电；
丰度不变算平均，元素质量加权来。
考●向●破●译
考向1 考查原子微粒、核素同位素概念辨析与计算
例1（2026·山东济南·模拟预测）稀土元素镨(
)、钕(
)等在国防工业中具有重要用途。下列说法正
确的是
A．
属于ⅢB 族
B．基态
核外电子的最高能层为O 层
C．
的中子数与质子数之差为84
D．
和
互为同位素，性质完全相同
【变式1·变载体】（2026·北京朝阳·二模）考古研究利用
了解古代人类的主食结构，利用
了解古代
人类食用肉类的情况。下列说法不正确的是
A．蛋白质含有C、H、O、N 等元素
B．原子半径：
C．
和
含有的中子数的差值为2
D．可用质谱法区分
和
【变式2】【新情境——科技成果与学科知识结合】（2026·四川内江·二模）我国钍基熔盐堆技术实现了
第四代核电的重大突破。堆内常以LiF 和BeF2作为载体实现了钍(
)、铀(
)转化。下列说法正确的
是
A．LiF 中含有离子键
B．离子半径：
C．
的中子数为90
D．
与
互为同位素
【变式3】【新考法】（2026·天津河东·一模）下列有关
1H2、
和
3H2的说法不正确的是
A．1mol 2H+的电子数为6.02×1023
B．1mol 3H2 的中子数约为4×6.02×1023
C．可用质谱法区分
1H2、
2H2和
3H2
D．标准状况下，1mol 混合
1H2、
2H2和
3H2的体积约为22.4L
考向2 考查核反应方程的简单分析
例2（2026·山东济宁·三模）合成超铀元素
、
是核反应堆中的重要反应之一，以下说法正确的是
A．以上反应均为化学变化
B．
与X 互为同素异形体
C．X 的质子数与中子数相差147
D．a=94、b=239
【变式1·变载体】（2026·湖北荆州·二模）在日本向太平洋排放的福岛核电站核污染废水中检测出了大量
放射性同位素氚及放射性同位素
。已知
，下列有关说法正确的是
A．
与
物理性质不同
B．
与
的中子数相同
C．
的最高能层符号为P
D．
与
化学性质不同
【变式2】【新情境——科技成果与学科知识结合】（2026·河南南阳·一模）我国科学家成功合成出新核
素Lr—251，熔合反应为
。下列叙述正确的是
A．上述熔合反应中
B．Lr-251 和Lr-253 互为同位素，其性质完全相同
C．上述熔合反应为置换反应
D．Lr-251 核内中子数与Tl-203 中子数之差为26
【变式3】【新考法——结合元素推断考查核方程】（2026·山东菏泽·二模）用α 粒子(
)轰击
原子
的核反应为
，其中
的同位素可用于测定文物年代。下列说法错误的是
A．原子半径：
B．
的电子式为：
C．第一电离能：
D．X 与Y 形成的氯化物均为非极性分子
考点二 原子核外电子运动状态
知●识●解●构
知识点1 能层、能级与排布三大原理
1.电子的运动特征
（1）电子是 、带 的微观粒子，并具有 。
（2）电子可以在原子内部进行 ，运动速度很 ，接近 ，与宏观物体的运动有极大不同：
不能同时确定 ，不能描绘 。
2.能层和能级
（1）能层：根据多电子原子的核外电子的 ，将核外电子分成不同的能层，能层用 表示。
n 值越 ，能量越 。
（2）能级：
①根据多电子原子中同一能层电子 的不同，将它们分成不同能级。
②能级用相应能层的序数和字母s、p、d、f 组合在一起来表示，如n 能层的能级按能量由低到高的顺序排
列为 、 、 、 等。
③能层序数 该能层所包含的能级数，如第三能层有 能级。
s
④、p、d、f 能级可容纳的电子数为1、3、5、7 的 倍。
（3）能层、能级与其容纳的最多电子数之间的关系
能层(n)
一
二
三
四
五
六
七
…
符号
K
L
M
N
O
P
Q
…
能级
容纳最
多电子
数
3.泡利原理、洪特规则、能量最低原理
（1）构造原理
①构造原理：随着原子核电荷数的 ，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子
大多是按如图所示的能级顺序填充的，填满一个能级再填一个新能级。
②排布顺序：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p
③记忆口诀：ns→(n-2)f→(n-1)d→np
【特别提醒】所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循构造
原理。顺序如图。构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。从中可以看出，不同能层的能级有能级交错
现象。构造原理是书写基态原子电子核外排布式的依据，也是绘制基态原子核外电子排布图（即轨道表示
式）的主要依据之一。
（2）核外电子排布的三个规律
能量最
低原理
原子的电子排布遵循 能使整个原子的能量处于 状态
泡利原理
每个原子轨道里最多只能容纳 自旋状态 的电子
洪特规则
当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 占据一个
轨道，而且自旋状态 ，特例：全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)、全空时
能量 、较 ，典型反常：Cr 为 、Cu 为
（3）核外电子排布表示方法
表示方法
以硫原子为例
原子结构示意图
电子排布式
简化电子排布式
电子排布图(轨道表示式)
价电子排布式
【易错提醒】①电子排布按构造原理，书写时仍按能层顺序写，如Fe 写3d64s2而非4s23d6；
②Cr、Cu 等洪特特例，半满、全满稳定结构是常考点；
③失电子顺序与填充顺序相反，先失最外层ns 电子，再失(n-1)d 电子。
得分速记
能层KLMNQ，能级spdf 走；
能层n 级n 个级，s 二p 六d 十f 十四；
构造原理能量低，先排4s 后排3d；
泡利每轨两电子，自旋相反要牢记；
洪特分占自旋同，全半空稳铬铜异。
知识点2 原子轨道及其原子光谱
1.电子云：处于一定空间运动状态的 在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。小黑点越密，
表示电子在该区域出现的概率密度越 。电子云 电子的真实运动轨迹。
2.原子轨道
（1）概念：电子云的 称为原子轨道，表示电子在原子核外的 空间运动状态。
（2）类型
①s 轨道： 个，球形，关于原子核中心对称。
②p 轨道： 个px、py、pz，哑铃形，分别沿 x、y、z 轴方向伸展，相互 。
③d 轨道： 个，形状较复杂。
④f 轨道： 个。
3.基态与激发态
（1）基态：处于 的原子，电子按构造原理排布，最 。
（2）激发态：基态原子吸收能量后，电子跃迁到 能级，成为激发态。
（3）电子跃迁：电子从一个轨道转移到另一个轨道，吸收或释放 的过程。
4.原子光谱
（1）概念：不同元素的原子发生跃迁时会 不同的光，用光谱仪摄取得到的各种元素的电子的
吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。
（2）类型
①发射光谱：亮背景上的暗线，由 → 释放光子产生。
②吸收光谱：暗背景上的亮线，由 → 吸收光子产生。
（3）特征：每种元素都有自己的 谱线，可用于鉴别 。
5.光谱分析
（1）概念：利用原子光谱的特征谱线来鉴定元素、分析物质组成的方法。
（2）应用：定性分析（鉴别元素）、定量分析（测定含量）。
（3）实例： 试验、霓虹灯 、 产生都与电子跃迁有关。
【易错提醒】①电子云不是电子运动轨迹，是概率密度分布；
②电子跃迁是物理变化，不是化学变化；
③焰色试验是电子跃迁的结果，属于物理现象，不是化学变化；
④发射光谱是亮线，吸收光谱是暗线，二者谱线位置对应。
得分速记
电子云是概率图，小黑点密概率足；
s 球p 哑铃d 复杂，轨道数目要记牢；
基态稳定能量低，激发跃迁吸光去；
激发回到基态时，放出光子光谱起；
每种元素有特征，光谱分析鉴别灵。
知识点3 原子核外电子运动状态的描述——“四个量子数”
1.主量子数n
（1）含义：表示电子层，决定电子离核的远近和电子能量的 。
（2）取值：n=1、2、3、4、5、6、7……正整数。
（3）对应符号： 。
（4）作用：决定 能量高低，n 越大电子离核越 ，能量越 。
2.角量子数l
（1）含义：表示电子亚层（能级），决定电子云的形状。
（2）取值：l=0、1、2、3……，共 个值。
（3）对应符号：s、p、d、f……，l=0（s 轨道）：球形；l=1（p 轨道）：哑铃形；l=2（d 轨道）：花瓣
形。
（4）作用：与主量子数n 共同决定 的能量，同一n 中，l 越大，能量越 ：Ens Enp End
Enf。
3.磁量子数m
（1）含义：表示原子轨道在空间的 ，决定轨道 。
（2）取值：m=0、±1、±2……±l，共 个值。
①s 能级l=0：m=0，1 个轨道
②p 能级l=1：m=0、±1，3 个轨道（px、py、pz）
③d 能级l=2：m=0、±1、±2，5 个轨道
（3）意义：同一能级的不同轨道能量相同，称为 轨道（ 轨道）
4.自旋磁量子数ms
（1）含义：描述电子的 运动状态。
（2）取值：只有+和-两个值，表示同一原子轨道中电子的 状态。
（3）表示方法：通常用 "↑" 和 "↓" 表示 自旋方向。
（4）意义：每个原子轨道最多容纳 个自旋相反的电子。
（5）价电子自旋磁量子数的代数和计算
ms＝±，如对于基态的氟原子，其价电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＝－。
5.四个量子数的关系
（1）一组n、l、m 确定一个 ；
（2）一组n、l、m、ms确定一个 ；
（3）每个电子层最多有 个轨道，最多容纳 个电子。
【易错提醒】①四个量子数缺一不可，才能完整描述一个电子的运动状态；
②l 的取值受n 限制，最大为n-1，不能等于或大于n；
③m 的取值受l 限制，共2l+1 个，不是2n+1 个；
④自旋量子数只有两个取值，与n、l、m 无关。
得分速记
主量子数定电子层，n 值越大能量升；
角量子数定亚层，s 球p 哑铃形状分；
磁量子数定方向，s 一p 三d 五样；
自旋量子两方向，正半负半上下样；
四数确定一电子，每层最多二n 方。
考●向●破●译
考向1 考查电子排布规范书写与排布原理判断
例1（2026·云南玉溪·模拟预测）下列化学用语表示或说法正确的是
A．基态氮原子轨道表示式：
违背了洪特规则
B．基态镓原子的简化电子排布式：
C．HBr 中σ 键的电子云轮廓图：
D．甲醇的空间填充模型：
【变式1·变载体】（2026·陕西西安·模拟预测）下列化学用语或图示表达正确的是
A．基态F 原子的核外电子轨道表示式：
B．
的离子结构示意图：
C．p-p σ 键电子云轮廓图
D．
的VSEPR 模型：
【变式2】【新情境——生产、生活与学科知识结合】（2026·江苏淮安·模拟预测）超氧化钾(KO2)可在潜
水艇中作制氧剂，原理为
。下列说法正确的是
A．K+的结构示意图：
B．KO2中含有离子键和共价键
C．
的空间构型为三角锥形
D．氧原子的外围电子排布式
【变式3】【新考法——结合物质制备考查电子排布】（2026·江苏扬州·模拟预测）LiAlH4与SiCl4反应可
表示为
。下列说法正确的是
A．
为正四面体结构
B．SiH4分子为极性分子
C．Al 的价电子排布式为
D．Cl-的结构示意图为
考向2 考查电子跃迁与原子光谱
例（2026·贵州铜仁·模拟预测）下列说法中正确的是
A．
表示
上有两个杂化轨道
B．处于最低能量的原子叫做较低能量的激发态原子
C．原子中，
、
、
具有相同的轨道数
D．原子中，
、
、
电子的能量逐渐减小
【变式1·变载体】（2026·新疆·一模）化学与生活、生产、科技密切相关。下列叙述错误的是
A．霓虹灯的发光原理：电子由激发态跃迁至基态，以光的形式释放能量
B．人体补铁时，为保证效果，将维生素C 片与补铁剂一起服用
C．质量抽查时，质检员用食醋、碘化钾淀粉溶液检验加碘盐真假
D．我国十大科技成果之一的“纳米氮化镓
”是一种胶体
【变式2】【新情境——生活与学科知识结合】（2026·广东梅州·模拟预测）“纸上得来终觉浅，绝知此
事要躬行”。下列对劳动项目涉及的相关化学知识表述不正确的是
选项
劳动项目
化学知识
A
用焦炭和石英砂制取粗硅
B
使用明矾净水
C
用聚乙炔制备导电高分子材料
聚乙炔中单双键交替排列的结构形成了
共轭大π 键体系
D
质检员用原子光谱法监测食品中重
金属含量
电子跃迁会吸收或释放特定波长的光
【变式3】【新考法——结合化学生产生活】（2026·山东济南·模拟预测）物质性质决定用途。下列性质
和用途的对应关系错误的是
A．变质的油脂有“哈喇”味——油脂氢化加成反应
B．用浓氨水和
清洗试管内壁的银镜——
的配位性
C．利用“杯酚”可分离
和
——分子识别
D．稀有气体用于制作霓虹灯——稳定性和电子跃迁
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑，感知高考考向
1．（2026·贵州卷）反应
可用于制备消毒剂
。下列有关化
学用语的说法错误的是
A．基态氧原子的
电子云轮廓图：
B．
的电子式：
C．中子数为20 的氯原子符号：
D．
的电离方程式：
2．（2026·江西卷）我国科学家在硅衬底上成功合成
材料，实现了黄光LED 的重大突破，点亮
了“中国之光”。已知Ga、In 和Al 同族，下列说法正确的是
A．Ga 的价层电子排布是
B．
中Ga 与In 化合价不同
C．单晶硅是半导体材料
D．
是金属材料
3．（2026·陕晋青宁卷）下列化学用语表示正确的是
A．2-氯丙烷的键线式：
B．基态O 原子的轨道表示式：
C．中子数为8 的碳核素：
D．用电子式表示H2S 的形成过程：
4．(2025·江苏卷)科学家通过核反应
发现氚
。下列说法正确的是( )
A．
表示一个质子
B．
的基态原子核外电子排布式为
C．
与
互为同位素
D．
的原子结构示意图为
5．(2025·浙江1 月卷)下列化学用语表示不正确的是( )
A．基态S 原子的电子排布式：2s22p4 B．质量数为14 的碳原子：
14
6C
C．乙烯的结构简式：CH2=CH2 D．
的电子式：
6．(2025·北京卷)下列化学用语或图示表达不正确的是( )
A．乙醇的分子模型：
B．BF3的VSEPR 模型：
C．S 的原子结构示意图：
D．基态30Zn 原子的价层电子排布式：3d104s2
7．(2025·陕晋宁青卷)下列化学用语或图示表达正确的是( )
A．CS2的电子式为
B．基态Be 原子的价电子排布式为2s22p2
C．C2H2的球棍模型为
D．反-2-丁烯的结构简式为
8．(2025·甘肃卷)马家窑文化遗址出土了大量新石器时代陶制文物，陶制文物的主要成分为硅酸盐，下列
有关表述错误的是( )
A．基态Si 原子的价层电子排布图：
B．
的同位素
可作为有机反应示踪原子
C．
的电子式为：
D．
的球棍模型为：
9．（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
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
10．（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
