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2023——2024 年解密高考化学大一轮复习精讲案
第五章 物质结构 元素周期律
专题十六 原子结构
第一板块 明确目标
课标要求
核心素养
1. 了解元素、核素和同位素的含义
2. 了解原子的构成。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。
3. 了解原子核外电子排布规律。
宏观辨识与微观探析
第二板块 夯实基础
1
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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＝________－所带电荷数。
②阴离子的核外电子数＝________＋所带电荷数。
(3)微粒符号周围数字代表的信息
2
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2．元素、核素、同位素
(1)元素、核素、同位素的概念及相互关系
(2)同位素的特征
①同一元素的各种核素的________ 不同，________ 相同，化学性质________________ ，物理性质
____________。
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____，不含中子；
H：用字母____表示，名称为____或重氢；
H：用字母____表示，名称为____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
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能层，同一能层的电子，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，熟悉原子核外能层、能级、原子轨道之间的关系。
能层(n)
一
二
三
四
能层符号
能级符号
3
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各能级原子
轨道数
各能层原子
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
________________________________________________________________________
2．基态与激发态 原子光谱
(1)基态原子：处于____________的原子。
激发态原子：基态原子吸收能量，它的电子会________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________或________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．原子核外电子排布的规范书写
(1)排布原则
①________________：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____________：在一个原子轨道里，最多只能容纳____个电子，它们的自旋________。如2s 轨道上的电
子排布为
，不能表示为
。
③____________：基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。 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
4
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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)
电子排布式
1s22s22p63s23p4
简化电子排布式
[Ne]3s23p4
价层电子排布式
3s23p4
价层电子轨道表示式(电子排布图)
考点一 原子结构、核素、同位素
1.
（2020·辽宁省模拟）下列关于化学用语的说法正确的是( )
A.
和
属于同素异形体
B.
的电子式是
C. 乙烯的结构简式是
D. 基态
原子的电子排布式是
2.
（2022·天津十二区高考模拟）
年
命名
号元素为
中文名“
”，
，
的
原子核外最外层电子数是，下列说法不正确的是( )
A.
是第七周期第Ⅶ
族元素
B.
的同位素原子具有相同的电子数
C.
在同族元素中非金属性最弱
D. 中子数为
的
核素符号是
5
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3.
（2022·江苏南京二模）反应
可用于制备火箭推进剂的燃料
。下列有关说法正确的是( )
A.
的结构式为
B. 中子数为的氮原子可表示为
C.
基态原子的价层电子排布式为
D.
的电子式为
4.
（2022·上海崇明二模）
年
确认了四种新元素，其中一种为
，中文名为“镆”。元素
可由反应：
得到。下列有关说法正确的是( )
A.
镆是长周期元素
B.
与
互为同素异形体
C.
核内质子数为
D.
原子的核外电子数为
5.
（2022·江苏南通模拟）工业制
的一种方法为
。下列说法正
确的是( )
A. 基态
原子核外电子排布式为
B.
与
具有相同的电子层结构
C.
的电子式为
D.
表示中子数为
的氧原子
考点二 核外电子运动状态与排布原理
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)。
6
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A.
B.
C.
D.
3.钾发生焰色试验的原因是_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．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)基态钛原子的价层电子排布式为________，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 原子价层电子的运动状态有________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。
5.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 的基态原子价层电子排布式为
________。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)第四周期中未成对电子数最多的基态原子的价层电子轨道表示式为________。
(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________。
(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。
【归纳总结】
核外电子运动状态的判断
电子的运动状态与原子核外电子数目相等；空间运动状态与核外电子填充原子轨道的数目相等。
【易错排查】
核外电子排布常见错误
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(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。
第三板块 真题演练
1.
（2023·广东）下列化学用语表示正确的是（ ）
A. 中子数为18的氯原子：❑17
37Cl
B. 碳的基态原子轨道表示式：
C. B F3的空间结构：
(平面三角形)
D. HCl的形成过程：
2.
（2022·浙江）下列说法不正确的是( )
A. 乙醇和丙三醇互为同系物
B.
和
互为同位素
C.
和
互为同素异形体
D. 丙酮
和环氧丙烷
互
同分异构体
3.
（2022·浙江）
、
、
、
、
五种短周期主族元素，原子序数依次增大。
的核外电子数等
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于其周期数，
分子呈三角锥形，
的核外电子数等于
、
核外电子数之和。
与
同主族，
是同周期中非金属性最强的元素。下列说法正确的是( )
A.
与
形成的
电子微粒有种
B.
与
形成的一种化合物可用于饮用水的消毒
C.
与
的晶体类型不同
D. 由
、
、
三种元素组成的化合物的水溶液均显酸性
4.
（2022· 山东）
、
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.
的中子数为
B.
、
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
5.
（2021·天津）核聚变发电有望成为解决人类能源问题的重要手段之一、氘
是核聚变反应的主要
原料，下列有关叙述正确的是( )
A.
的中子数为
B.
的核电荷数为
C.
是自然界中最轻的原子
D.
是氢元素的一种同素异形体
6.
（2021·广东）“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.
燃烧过程中热能转化为化学能
C. 火星陨石中的
质量数为
D. 月壤中的
与地球上的
互为同位素
7.
（2021·河北）用中子轰击
原于产生
粒子即氦核
的核反应为：
。已
知元素
在化合物中呈
价。下列说法正确的是( )
A.
可用于中和溅在皮肤上的
溶液
9
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B.
单质在空气中燃烧的产物是
C.
和氢元素形成离子化合物
D.
和
互为同素异形体
8.
（2021·浙江）下列说法正确的是( )
A.
和
互为同位素
B.
和
互为同系物
C.
和
互为同素异形体
D.
和
是同一种物质
9.
（2020·浙江）下列说法正确的是( )
A.
和
是两种不同的元素
B. 单晶硅和石英互为同素异形体
C.
和
互为同系物
D.
与
在元素周期表中处于同一主族
10. （2020·新课标卷I）
年约里奥
居里夫妇在核反应中用
粒子即氦核
轰击金属原子
，
得到核素
，开创了人造放射性核素的先河：
。其中元素
、
的最外层电子
数之和为。下列叙述正确的是（ ）
A.
的相对原子质量为
B.
、
均可形成三氯化物
C.
的原子半径小于
的
D.
仅有一种含氧酸
11. （2020·天津）元素
的原子有个电子层，最外电子层上有个电子。则
元素位于周期表的( )
A. 第周期Ⅲ
族
B. 第周期Ⅶ
族C. 第周期Ⅳ
族D. 第周期Ⅳ
族
12. （2020·浙江）下列说法不正确的是( )
A.
和
互为同位素
B. 红磷和白磷互为同素异形体
C.
和
互为同分异构体
D.
和
互为同系物
13、 (2021·北京，2)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
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C.H2与H2化学性质基本相同
D.H2O 具有放射性
14、(2021·辽宁，2)下列化学用语使用正确的是( )
A.基态C 原子价层电子排布图：
B.Cl－结构示意图：
C.KCl 形成过程：
D.质量数为2 的氢核素：H
第四板块 模拟提升
1. 科学家在利用回旋加速器进行的实验中，用含20个质子的钙元素的同位素反复轰击含95个质子的镅
元素，结果4次成功制成4个第115号元素的原子。这4个原子在生成数微秒后衰变成第113号元素。前者的
一种核素为❑115
288 X。下列有关叙述正确的是（ ）
A. 核素❑115
288 X的质量数为288
B. 核素❑115
288 X的质量数与中子数之差为173
C. 113号元素属于非金属元素
D. 115号元素的最高正化合价是+6
2. 下列说法正确的是（ ）
A. C O2分子的结构式为 O =C =O
B. 稀土元素❑63
151 Eu与❑63 ❑
153 Eu互为同素异形体
C. 核外电子排布相同的微粒，化学性质也相同
D. 放射性核素❑67
❑166 Ho的原子核内中子数与核外电子数之差为 99
3. 下列有关化学用语表示正确的是( )
A. NaClO的电子式：
B. C原子的一种激发态：
11
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C. O
2−的结构示意图：
D. K
+的基态电子排布式：1s
22s
22 p
63 s
23 p
64 s
2
4. 科学家在利用回旋加速器进行的实验中，用含20个质子的钙元素的同位素反复轰击含95个质子的镅元
素，结果4次成功制成4个第115号元素的原子。这4个原子在生成数微秒后衰变成第113号元素。前者的一
种核素为❑115
288 X。下列有关叙述正确的是( )
A. 核素❑115
288 X的质量数为288
B. 核素❑115
288 X的质量数与中子数之差为173
C. 113号元素属于非金属元素
D. 115号元素的最高正化合价是+6
5. 我国科学家通过测量SiO2中❑
26 Al和❑
10 Be两种核素的比例来确定“北京人”年龄，这种测量方法叫
铝铍测年法。关于❑
26 Al和❑
10 Be的说法不正确的是（ ）
A. ❑
10 Be和❑
9 Be化学性质完全不同
B. ❑
10 Be的原子核内中子数比质子数多
C. 可用质谱法区分❑
26 Al和❑
10 Be
D. ❑
26 Al和❑
26 Mg的质子数和中子数都不相同
6. 下列化学用语表示正确的是( )
A. N H 3和H 2O之间最强烈的氢键作用：
B. 硅的基态原子轨道表示式：[ Ne ]3 s
23 p
14 s
1
C.
中Cr的化合价：+6价
D. HClO的电子式：
12
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7. 2022年12月2日，我国六位航天员在太空拼桌吃饭，把他们送上太空的是我国自主设计生产的运载火
箭，运载火箭使用偏二甲肼(C2 H 8 N 2)作燃料，N 2O4作氧化剂，其反应式为
C2 H 8 N 2+2 N 2O4=
❑
2C O2+ 4 H 2O+3 N 2。下列相关化学用语正确的是。( )
A. 基态O原子的电子排布图为1s
22s
22 p
4
B. 偏二甲肼的结构简式：
C. C O2的电子式为
D. 肼( N 2 H 4)也可用作火箭燃料，N 2 H 4的球棍模型为
8. 已知❑Z
14 X +2
4 He→Z +1
A
Y +1
1 H，其中元素X、Y 均为第2周期元素，其原子的最外层电子数之和为11。
下列叙述正确的是( )
A. X原子核外电子数为14
B. ❑Z +1
A
Y 2与❑8
18O2属于同一物质
C. Y 2和Y 3均为非极性分子
D. X与Y 化学性质基本相似
9. 下列说法错误的是( )
A. p能级电子能量一定高于s能级电子能量
B. 同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量
C. 原子线状光谱的产生是原子核外电子在不同的能级之间跃迁所导致
D. s电子云呈球形，有无数条对称轴
10. 下列有关化学用语表示正确的是( )
A. 中子数为18的氯原子：❑18
35Cl
13
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B. O
2−的结构示意图：
C. N H 3的VSEPR模型：
D. C原子的一种激发态：
11. 四种元素的基态原子的核外电子排布式分别是：
1
①s
22s
22 p
4、
1
②s
22s
22 p
63 s
23 p
4、
1
③s
22s
22 p
63 s
23 p
5、
1
④s
22s
22 p
3，下列说法不正确的是( )
A. 最高价含氧酸的酸性：②<③
B. 第一电离能：①>④
C. ①②③④都是p区元素
D. 电负性：①>②
12. 下列化学用语正确的是（ ）
A. HClO的电离方程式：HClO == H
++ClO
−
B. C O2的电子式：
C. 氯原子价电子的轨道表示式：
D. A l
3+的结构示意图：
13. 下列化学用语正确的是（ ）
A. 乙烯的结构简式：C H 2C H 2
B. 甲基的电子式：
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C. 基态C原子的轨道表示式：
D. Cr元素的原子结构示意图：
14．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
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：
________________________________________________________________________。
15．(1)①基态Cu 原子有______种不同能级的电子。
N
②
原子中最高能级的电子的电子云轮廓图为______。
③在空气中FeO 稳定性小于Fe2O3 ，从电子排布的角度分析，其主要原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)元素X 位于第四周期，其基态原子有4 个未成对电子，基态X2＋的价层电子排布式是____________；X3
＋的价层电子排布式为________。
(3)M 是第四周期元素，最外层只有1 个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子，M 元素基态原子的电子
排布式为________，M＋的价层电子排布式为________________，M2＋的电子排布式为________。
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