专题五 第一讲 原子结构 核外电子排布规律（含解析）2026届高中化学大一轮复习讲义

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原子结构 核外电子排布规律
【复习目标】
1．结合有关数据和实验事实认识原子结构，知道元素、核素及同位素的含义
2．知道原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理
3．能结合能量最低原理、泡利原理、洪特规则书写1～36号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式
考点一 原子结构与核素、同位素
【核心知识梳理】
1．原子结构
(1)构成原子的微粒及作用
(2)核素(原子)符号表示——X：代表一个质量数为A、质子数为Z的原子
(3)微粒中的“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
(4)元素符号周围数字的含义
，如过氧根离子：O
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
3．两种相对原子质量辨析
(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：是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。如Ar(Cl)＝Ar(35Cl)×a%＋Ar(37Cl)×b%。其近似值是用各核素质量数算出的平均值，即Ar(Cl)≈35×a%＋37×b%
(3)核素的近似相对原子质量＝该核素的质量数
4．核反应遵循的两守恒
(1)反应前后质量数之和不变
(2)反应前后质子数之和不变，如14C的β衰变：C→N＋e
【易错提醒】
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
③质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F与OH－
④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
5．寻找10电子微粒和18电子微粒的方法
寻找10电子微粒的方法 寻找18电子微粒的方法
方法 以Ne为核心，推断同周期的非金属元素的化合物和下一周期的金属阳离子 以Ar为核心，推断同周期的非金属元素的化合物和下一周期的金属阳离子
【精准训练1】
1．日本福岛第一核电站含有对海洋环境有害的核废水，该废水中没有完全清除的放射性元素带来的风险很大，其中锶－90易导致白血病，其衰变反应为：Sr→X＋e(其半衰期为28年)。下列说法正确的是(　　)
A．Sr与X互为同位素 B．Sr与X中子数相同
C．42年后，核废水中的Sr的量为现在的 D．Sr与Sr基态原子核外电子的空间运动状态都有19种
2．元素的一种核素X的质量数为A，含有N个中子，它与35Cl原子组成X35Clm分子，则a g X35Clm中所含质子的物质的量是(　　)
A．(A－N＋17m) mol B．(A－N＋17m) mol
C．(A－N) mol D．(A－N) mol
3．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
(5)C、C的化学性质________
考点二 原子核外电子排布
【核心知识梳理】
1．能层、能级及原子轨道
(1)能层(n)(即电子层)：在多电子原子中，按照核外电子的能量不同将其分成不同能层。通常用K、L、M、N、O、P、Q表示相应的第一、二、三、四、五、六、七能层，能量依次升高。各能层最多容纳的电子数为2n2
(2)能级：同一能层的电子被分成不同的能级，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……的顺序依次升高
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……
②s、p、d、f 各能级可容纳的电子数分别为1、3、5、7的2倍
(3)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
(4)原子轨道：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
原子轨道 s p d f
轨道形状 球形 哑铃形 复杂 复杂
轨道个数 1 3 5 7
最多容纳电子数目 2 6 10 14
(5)原子轨道的能量关系
①相同能层上原子轨道能量的高低：ns＜np＜nd＜nf……
②形状相同的原子轨道能量的高低(以s轨道为例)：1s＜2s＜3s＜4s……
③同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道(如2px、2py、2pz)的能量相等
(6)电子自旋：电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子
2．原子核外电子排布的方法
(1)构造原理与基态原子的电子排布式
①电子的填充顺序——构造原理
构造原理 示意图
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)pc．End＞E(n－1)d＞E(n－2)d d．Enf＞E(n－1)f＞E(n－2)fe．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，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 砷
电子排布式 1s22s22p3 1s22s22p63s1 1s22s22p63s23p63d64s2 1s22s22p63s23p63d104s24p3
简化的电子排布式 [He]2s22p3 [Ne]3s1 [Ar]3d64s2 [Ar]3d104s24p3
④离子的电子排布式书写：先写出原子的电子排布式，再根据得失电子情况进行调整。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
实例 O O2－
电子排布式 1s22s22p41s22s22p6
⑤价层电子排布式(外围电子排布式)：为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层(简称价层)
第一步 写出简化电子排布式 Na Mn
简化电子排布式 [Ne]3s1 [Ar]3d54s2
第二步 删去基态原子电子排布式中方括号部分，即得价层电子排布式，该写法适应于元素周期表中第IA、IIA和过渡元素 价层电子排布式 3s1 3d54s2
第三步 对于第IIIA～VIIA和零族元素，其价层电子排布式的书写方法是在第一步的基础上删去内层电子排布，只保留最外层电子排布 33As的电子排布式为[Ar]3d104s24p3，故价层电子排布式为4s24p3
规律 a．主族元素的最外层电子就是价层电子，又称外围电子b．过渡元素的价层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
(2)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，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：
【易错提醒】
①洪特规则特例：在简并轨道(同一能级)上的电子排布处于全充满(p6、d10、f14)、半充满(p0、d0、f0)和全空状态(p3、d5、f7)时，具有较低的能量和较大的稳定性，如24Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1(半充满)，而不是[Ar]3d44s2；29Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1(全充满)，而不是[Ar]3d94s2
②运动状态等于核外电子数，如碳原子核外有6个电子，则有6种不同运动状态的电子
③空间运动状态等于轨道数，空轨道不算，如碳原子的轨道表示式为，其轨道数为1＋1＋2=4，则有4种不同的空间运动状态
(3)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
(4)原子核外电子的排布表示方法
以铁原子为例
电子排布式 1s22s22p63s23p63d64s2
简化电子排布式 [Ar]3d64s2
原子结构示意图
电子排布图(轨道表示式)
价层电子排布式 3d64s2
3．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
(2)原子光谱：不同元素的原子发生电子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。利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析
(3)基态、激发态与原子光谱
(3)焰色试验为发射光谱
【精准训练2】
1．电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。下列有关电子云的说法正确的是(　　)
A．概率密度的大小体现了电子数目的多少
B．概率密度的大小体现了电子在空间某处出现概率的大小
C．基态C原子的1s电子的电子云和2s电子的电子云完全相同
D．基态Li原子的1s电子的电子云和2s电子的电子云形状不同
2．下列有关电子排布图的表述正确的是(　　)
A．可表示单核10电子粒子基态时电子排布
B．此图错误，违背了泡利原理
C．表示基态N原子的价层电子排布
D．表示处于激发态的B的电子排布图
3．下列说法正确的是(　　)
A．在多电子原子中，p道电子能量一定高于s轨道电子能量
B．2p和3p轨道形状均为哑铃形
C．基态氮原子的轨道表示式为
D．B原子由1s22s22p→1s22s22p时，由基态转化为激发态，形成发射光谱
4．下列电子排布式或轨道表示式正确的是(　　)
A．C的轨道表示式：
B．Ca的电子排布式：1s22s22p63s23p63d2
C．N的轨道表示式：
D．Br－的价层电子排布式：4s24p6
5．下列有关电子排布图的表述正确的是(　　)
A．可表示单核10电子粒子基态时电子排布
B．基态Fe2＋的价层电子排布图为
C．表示基态N原子的价层电子排布
D．表示处于激发态的B的电子排布图
6．下列说法正确的是(　　)
A．铍原子最外层原子轨道的电子云图：
B．O有5种空间运动状态不同的电子
C．，该电子排布图违背了泡利原理
D．P原子的核外电子排布式为[Ne]3s23p5
7．下列碳原子轨道表示式表示的状态中能量关系正确的是(　　)
A．①＝②＝③＝④ B．③＞④＞①＞② C．④＞③＞①＝② D．②＞①＞④＞③
8．我国科学家在月壤粉末的部分铁橄榄石颗粒表面非晶层中发现了单质铁，产生的原因为铁橄榄石被撞击时在高温与高压下发生熔融，同时其中的Fe2＋发生歧化反应生成Fe与Fe3＋。下列说法正确的是(　　)
A．Fe2＋在生成Fe3＋时失去电子，发生还原反应 B．可用X射线衍射实验测定铁橄榄石的晶体结构
C．Fe2＋和Fe含有的电子数相同 D．基态Fe3＋的核外电子有26种不同的运动状态
【高考真题演练】
1．(2024·北京卷)我国科研人员利用激光操控方法，从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子，实现了对同位素41Ca的灵敏检测。41Ca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14C的17倍，可应用于地球科学与考古学。下列说法正确的是( )
A．41Ca的原子核内有21个中子
B．41Ca的半衰期长，说明41Ca难以失去电子
C．41Ca衰变一半所需的时间小于14C衰变一半所需的时间
D．从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程属于化学变化
2．(2024·广西卷)光照时，纳米TiO2能使水产生羟基自由基·OH，可用于处理废水。下列表述正确的是( )
A．基态Ti价电子排布式：3d2 B．·OH的电子式：
C．H2O的VSEPR模型： D．O的一种核素：8O
3．(2023·天津卷)利用18O示踪技术研究H2O2与Cl2的反应历程，结果如下，下列叙述正确的是( )
①Cl2＋H218O2===H+＋Cl－＋H18O8OCl
②H18O8OCl===H+＋Cl－＋18O2
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H2O2中的O－O键未发生断裂
4．(2022·山东卷)O、O的半衰期很短，自然界中不能稳定存在。人工合成反应如下：O＋HeO＋X；O＋HeO＋Y。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．O、O可用作示踪原子研究化学反应历程 D．自然界不存在O2、O2分子是因其化学键不稳定
5．(2022·北京，3)38Sr(锶)的87Sr、86Sr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．Sr位于元素周期表中第六周期、第ⅡA族 B．可用质谱法区分87Sr和86Sr
C．87Sr和86Sr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
6．(2024·全国甲卷)ⅣA族元素具有丰富的化学性质，其化合物有着广泛的应用。该族元素基态原子核外未成对电子数为_____，在与其他元素形成化合物时，呈现的最高化合价为_____
7．Mn在元素周期表中位于第_______周期_______族；同周期中，基态原子未成对电子数比Mn多的元素是_______(填元素符号)
8．(2024·北京卷)(1) Sn位于元素周期表的第5周期第IVA族。将Sn的基态原子最外层轨道表示式补充完整
9．(2023·全国乙卷)基态Fe原子的价电子排布式为_______
10．(2023·北京卷)基态S原子价层电子排布式是______________
11．(2023·浙江6月卷)基态N原子的价层电子排布式是___________
12．(2022·全国甲卷)基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为_______
13．(2022·全国乙卷)氟原子激发态的电子排布式有_______，其中能量较高的是_______(填标号)
a．1s22s22p43s1 b．1s22s22p43d2 c．1s22s12p2 d．1s22s22p33p2
14．(2022·湖南卷)基态Se原子的核外电子排布式为[Ar]_______
【课时精练】
1．被誉为“20世纪人类最伟大的考古发现之一”的三星堆遗址是中华文明“满天星斗”中最神秘的那颗星辰。神秘面具、眼睛崇拜、祭祀谜题……遗址出土了众多青铜器、玉器。下列说法错误的是(　　)
A．用来测定文物年代的14C与12C互为同位素 B．14C与12C核外电子排布相同，化学性质几乎相同
C．Si的基态原子价层电子排布式为3s23p2 D．青铜器的主要成分为铜，属于纯净物
2．锎(Cf)在医学上常用作治疗恶性肿瘤的中子源。下列有关锎的说法错误的是(　　)
A．Cf原子中，中子数为154 B．Cf原子中，质子数为98
C．Cf原子中，核外电子数为98 D．锎元素的相对原子质量为252
3．下列叙述正确的是(　　)
A．32S和34S互为同位素 B．35Cl和37Cl是两种不同的元素
C．14N2和15N2互为同位素 D．C60和C70是具有相同质子数的不同核素
4．下列叙述正确的是(　　)
A．两种粒子，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同
B．凡单原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布
C．两原子，如果核外电子排布相同，则一定属于同种元素
D．阴离子的核外电子排布与其上一周期的稀有气体元素原子的核外电子排布相同
5．下列说法正确的是(　　)
A．Fe3＋的最外层电子排布式为3s23p63d5
B．高温时CuO比Cu2O稳定
C．基态碳原子价层电子的轨道表示式：
D．元素周期表每一周期元素原子的最外层电子排布均是从ns1过渡到ns2np6
6．下列有关叙述正确的是(　　)
A．DO中质量数之和是质子数之和的两倍
B．在氮原子中，质子数为7，其中子数也一定为7
C．X和X＋两种微粒的核电荷数和核外电子数一定相等，而质量数和中子数一定不相等
D．bXn－和aYm＋两种离子，当a＝b＋m＋n时，则它们的核外电子总数相同
7．1934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＋HeY＋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的质子数大于Y的 D．Y仅有一种含氧酸
8．高能粒子Se是第一个成功观测到双β衰变现象的原子核，其双β衰变的方程式为SeKr ＋2e－。下列说法正确的是(　　)
A．Se和Kr互为同位素 B．Se和Kr的中子数相等
C．Kr次外层电子数为18 D．双β衰变吸收能量
9．有以下六种原子：Li、Li、Na、Mg、C、N，下列相关说法不正确的是(　　)
A．Li和Li在元素周期表中所处的位置相同 B．C和N质量数相等，二者互为同位素
C．Na和Mg的中子数相同但不属于同种元素 D．Li的质量数和N的中子数相等
10．有X和R两种核素，下列说法正确的是(　　)
A．当a＝c时，X和R一定为同种元素 B．当b＝d时，X和R一定为同种核素
C．当a≠c时，X和R一定不是同种元素 D．当b≠d时，X和R一定不是同种核素
11．下列各组中两种微粒所含电子数不相等的是(　　)
A．H3O＋和OH－ B．CO和N2 C．HNO2和NO D．CH和NH
12．A、B为两短周期元素，A元素原子的L层比B元素原子的L层少3个电子，B原子核外电子总数比A原子核外电子总数多5，则A和B形成的化合物的化学式为(　　)
A．A2B3 B．BA2 C．AB4 D．B3A2
13．下列说法正确的是(　　)
A．基态Cu2＋价电子的轨道表示式：
B．基态Zn2＋价电子的轨道表示式：
C．基态Cr原子的价电子的排布图：
D．碳的基态原子轨道表示式：
14．下列化学用语表述错误的是(　　)
A．中子数为18的氯原子：Cl
B．基态N原子的价层电子排布图：
C．基态29Cu原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d94s2
D．标准状况下，2.24 L C2H2和N2的混合气体中含有的π键数为0.2NA
15．下列各项叙述不正确的是(　　)
A．若硫原子核外电子排布图为，则违反了泡利原理
B．若21号Sc元素的基态原子电子排布式为1s22s22p33s23p63d3，则违反了构造原理
C．铍原子核外有两种能量不同的电子
D．原子的电子排布式由1s22s22p33s1→1s22s22p4能释放特定能量产生发射光谱
16．下列轨道表示式所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是(　　)
A． B．
C． D．
17．某元素的一种同位素X原子的质量数为A，它与2H原子组成2HmX分子，此分子含N个中子，在a g 2HmX中所含电子的物质的量是(　　)
A．(A－N＋m) mol B．(A－N) mol
C．(A－N＋m) mol D．(A－N＋2m) mol
18．X、Y、Z、W、P五种元素，其核电荷数依次增大。X基态原子核外只有三个能级，且各能级电子数相等；Z原子的核外电子有8种运动状态；Z与W元素位于同一族；P原子核外有4个能层，最外层只有1个电子，其余各层均排满电子。下列说法正确的是(　　)
A．基态X原子最外层有三个未成对电子
B．Y基态原子的轨道表示式：
C．P原子的价层电子排布为4s1
D．P单质分别与Z、W单质反应，产物中P的化合价一定相同
19．下列说法正确的是(　　)
A．O表示中子数为10的氧元素的一种核素
B．金刚石和石墨互为同素异形体，两者之间不能相互转化
C．14N2和15N2互为同位素
D．Fe2C和Fe3C互为同素异形体
20．医学界通过用放射性14C来标记C60，发现C60的一种羧酸衍生物在特定条件下可通过DNA来杀死细胞，从而抑制艾滋病(AIDS)。下列说法正确的是(　　)
A．C60与石墨互为同位素
B．14C的中子数与质子数相差2
C．常温下，C60易溶于氯化钠溶液
D．基态碳原子L层的轨道表示式为
21．按要求填空
(1)铁触媒是普遍使用的以铁为主体的多成分催化剂，通常还含有Al2O3、K2O、CaO、MgO、Cr2O3等氧化物中的几种
①基态Mg原子核外电子的空间运动状态有______种；基态Al原子核外电子的运动状态有________种
②基态K原子核外电子占据最高能层的符号是______；基态K＋最高能级的电子所占据原子轨道为______形
(2)目前合成氨通常采用的压强为10～30 MPa，温度为400～500 ℃，十分耗能。我国科研人员研制出了“Fe-LiH”等催化剂，温度、压强分别降到了350 ℃、1 MPa，这是近年来合成氨反应研究中的重要突破。
①基态Li原子的核外电子排布式为_______________________________________________
②从结构角度比较稳定性：Fe2＋_____(填“>”或“<”)Fe3＋，其原因是______________________________
22．前四周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大，其相关性质如表所示：
A 基态A原子核外电子占据3个轨道
B 原子核外有6种运动状态不同的电子
C 元素原子的核外p电子数比s电子数少1个
D 基态原子核外有6个原子轨道排有电子，且只有1个未成对电子
E 基态E＋各能级电子全充满
(1)元素A、E的元素符号分别是：________，画出元素A基态原子的轨道表示式：_________
(2)画出C元素原子的结构示意图：________
(3)写出D元素基态原子的电子排布式：________，其核外电子空间运动状态有______种
(4)元素A、B、C的最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强，其原因是____________
(5)实验室合成一种由B和C两种元素形成的化合物，该化合物具有三维骨架结构。其中每个B原子与4个C原子形成共价键，每个C原子与3个B原子形成共价键，其化学式为________
23．A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大；A是周期表中原子半径最小的元素；B元素的最高价氧化物的水化物与其简单氢化物能相互反应生成盐；C元素原子的最外层电子数是其内层电子数的3倍；D元素的主族序数等于其周期数；E元素原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。试回答下列问题：
(1)A元素的同位素有__________________(写原子符号)
(2)写出四种B、C元素形成的化合物的化学式________________________
(3)质量数为37的F的原子符号为________
(4)D、E的离子结构示意图分别为________、________
(5)实验室中制取B的简单氢化物的化学反应方程式为__________________________________
(6)写出D的单质与NaOH溶液反应的离子方程式__________________________________________
(7)A与B、C形成的两种18电子分子分别为________、________(写分子式)。
【原子结构 核外电子排布规律】答案
【精准训练1】
1．D。解析：由题意分析可知a＝39，Sr与X质子数不同，不互为同位素，A错误；Sr与X中子数分别为52、51，B错误；Sr的半衰期为28年，84年后Sr的量才为现在的，C错误。
2．A
3．(1)核素　同位素　(2)O2和O3　(3)30　24　(4)7　5　(5)相同
【精准训练2】
1．B。解析：电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述，体现了电子在空间某处出现概率的大小，而不是电子数目的多少，A项错误，B项正确。1s、2s电子的电子云形状相同，都是球形，但球的半径不同，C、D项错误。
2．A
3．B
4．D
5．A
6．B
7．D
8．B。解析：Fe2＋ 在生成 Fe3＋ 时失去电子，被氧化，发生氧化反应，A错误；X射线衍射实验可区分晶体与非晶体，可测定铁橄榄石的晶体结构，B正确；Fe2＋ 含有的电子数为26－2＝24，Fe 含有的电子数＝质子数＝26，两者电子数不相同，C错误；基态Fe3＋ 的核外有23个电子，所以有23种不同的运动状态，D错误。
【高考真题演练】
1．A。解析：A项，41Ca的质量数为41，质子数为20，所以中子数为41－20＝21，A正确；B项，41Ca的半衰期长短与得失电子能力没有关系，B错误；C项，根据题意41Ca衰变一半所需的时间要大于14C衰变半所需的时间，C错误；D项，从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程没有新物质产生，不属于化学变化，D错误；故选A。
2．B。解析：A．基态Ti的价电子排布式：3d24s2，A错误；B．·OH含有1个未成对电子，电子式：，B正确；C．H2O中心O原子价层电子对数为2＋＝4，O原子采用sp3杂化，O原子上含有2对孤电子对，H2O的VSEPR模型为，C错误； D．核素的表示方法为：元素符号左下角为质子数，左上角为质量数；O质子数为8，则O的一种核素不会是8O，D错误；故选B。
3．D。解析：A．反应①生成两种化合物，不是置换反应，故A错误；B．核电荷数等于核内质子数，所以18O的核电荷数是8，故B错误；C．18O与16O是质子数相同、中子数不同的原子，互为同位素，故C错误；D．反应历程中H2O2、H－O－O－Cl、O2都含O－O键，所以H2O2中O－O键没有发生断裂，故D正确；选D。
4．B。解析：根据质量守恒可知，X微粒为He，Y微粒为He，据此分析解题。A. 由分析可知，X微粒为He，Y微粒为He，据此分析解题。X微粒为He，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He，Y微粒为He，二者为具有相同的质子数和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，，O与O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O2与O2分子并不是因其化学键不稳定，而是由于O与O的半衰期很短，很容易发生核变化，转化为其他原子，O==O的键能与形成该键的核素无关；故答案为：B。
5．A。解析：Sr位于元素周期表中第五周期第ⅡA族，A错误；质谱法可以测定原子的相对原子质量，87Sr和86Sr的相对原子质量不同，可以用质谱法区分，B正确；87Sr的中子数为87－38＝49,86Sr的中子数为86－38＝48，C正确。
6．2 ＋4
7．四 ⅦB Cr
8．
9．(1)3d64s2
10．3s23p4
11．2s22p3
12．
13． ad d
14．[Ar] 3d104s24p4
【课时精练】
1．D
2．D
3．A。解析：32S和34S的质子数相同，中子数不同，互为同位素，A项正确；35Cl和37Cl的质子数相同，中子数不同，是氯元素的两种不同的核素，B项错误；同位素的研究对象为原子，而14N2和15N2为单质，C项错误；C60和C70均为单质，不是核素，D项错误。
4．C。解析：核外电子排布完全相同的两种粒子，其化学性质不一定相同，例如钠离子和氟离子，A错误；单原子形成的离子，不一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布，如H＋，B错误；阴离子的核外电子排布与同周期的稀有气体元素原子的核外电子排布相同，D错误。
5．A。解析：B项，Cu＋价层电子排布式为3d10，全充满，更稳定，错误；C项，基态碳原子的价层电子的轨道表示式为，错误；D项，第一周期为1s1到1s2，错误。
6．D
7．B。解析：由守恒关系可知元素X的质量数为27，X与Y最外层电子数之和为8，质子数相差2，且X为金属元素，可推知X为Al元素，Y为P元素，二者都有＋3价，都可以形成三氯化物，A项错误、B项正确；Al原子质子数为13，P原子质子数为15，故质子数：X8．C。解析：同位素是指质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子，Se和Kr不是同位素，A项错误；Se的中子数为82－34＝48，Kr的中子数为82－36＝46，B项错误；Kr是36号元素，次外层电子数为18，C项正确；衰变过程释放能量，故双β衰变放出能量，D项错误。
9．B
10．D。解析：当a＝c时，这两种核素的质量数相同，质子数不一定相同，所以X和R不一定为同种元素，A错误；当b＝d时，这两种核素的质子数相同，质量数不一定相同，所以X和R不一定为同种核素，B错误；当a≠c时，质子数有可能相同，所以X和R有可能是同种元素，C错误；当b≠d时，质子数不同，X和R一定不是同种核素，D正确。
11．D
12．D。解析：由题意知：A元素原子的L层比B元素原子的L层少3个电子，A原子核外电子总数比B原子核外电子总数少5，那么肯定是B原子M层上多了2个电子，而且A元素原子的L层未排满，所以得两者的原子结构示意图，A：、B：，即A为N，B为Mg，A、B构成Mg3N2，即B3A2。
13．B。解析：基态Cu2＋的价电子排布式为3d9，价电子的轨道表示式为，A项错误。基态Zn2＋的价电子排布式为3d10，价电子的轨道表示式为，B项正确。基态Cr原子的价电子排布式为3d54s1，价电子的排布图为，C项错误。根据洪特规则，碳的基态原子轨道表示式为 ，D项错误。
14．C。解析：原子序数为17，中子数为18的氯原子的质量数为35，可表示为Cl，A项正确；N原子位于第二周期第ⅤA族，基态N原子的价层电子排布图为，B项正确；铜元素位于第四周期第ⅠB族，基态29Cu原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d103s1，C项错误；标准状况下，2.24 L C2H2和N2的混合气体的物质的量为0.1 mol,1个C2H2分子中含有2个π键，1个N2分子中含有2个π键，所以0.1 mol的混合气体中含有的π键数为0.2 NA，D项正确。
14．C
15．A。解析：所画电子排布图中的3p能级，在等价轨道(相同电子层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同，违背了洪特规则，选项A错误；因为4s轨道能量比3d轨道能量还低，所以21号Sc元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，违反了构造原理，应该为1s22s22p63s23p63d14s2，选项B正确；铍原子的核外电子排布式为1s22s2，电子占据2个能级，则有2种能量不同的电子，选项C正确；3s能级的能量大于2p能级的能量，原子的电子排布式由1s22s22p33s1→1s22s22p4，能量较低，所以能释放特定能量产生发射光谱，选项D正确。
16．D。解析：原子处于基态时能量最低。A项，Be原子的2s轨道未排满电子，2p轨道排布1个电子，应为激发态，错误；B项，N原子核外电子排布不符合洪特规则，错误；C项，B原子的2s轨道未排满电子，2p轨道排布2个电子，应为激发态，错误；D项，碳原子的1s和2s轨道全部排满电子后，2p轨道排布2个电子，核外电子排布符合能量最低原理，应是基态碳原子，正确。
17．D。解析：2HmX分子含N个中子，则同位素X原子含中子数为N－m，由同位素X原子的质量数为A可知，质子数为A－N＋m，则每个2HmX分子含有质子数为A－N＋2m，a g 2HmX的物质的量为＝ mol，含有质子的物质的量为·(A－N＋2m) mol，因中性分子中质子数等于核外电子数，则a g 2HmX中所含电子的物质的量是·(A－N＋2m) mol，故选D。
18．B。解析：X基态原子核外只有三个能级，且各能级电子数相等，为1s22s22p2，为C元素，Z原子的核外电子有8种运动状态，Z为O元素，Y为N元素，Z与W元素位于同一族，W为S元素，P原子核外有4个能层，最外层只有1个电子，其余各层均排满电子，为Cu元素。X为C元素，最外层有2个未成对电子，A错误；Y为N元素，基态原子的轨道表示式：，B正确；P为Cu元素，价层电子排布为3d104s1，C错误；Cu和O2反应生成CuO，Cu元素的化合价为＋2价，Cu和S反应生成Cu2S，Cu元素的化合价为＋1价，D错误。
19．A。解析：金刚石和石墨在一定条件下可以相互转化，B项错误；14N2和15N2均为氮气分子，不能互称为同位素，C项错误；Fe2C和Fe3C均为化合物，不能互称为同素异形体，D项错误。
20．B。解析：　C60与石墨互为同素异形体，A项错误；14C质子数为6，质量数为14，中子数为8，则中子数与质子数相差2，B项正确；常温下，C60不溶于氯化钠溶液，C项错误；基态碳原子L层的轨道表示式为 ，D项错误。
21．(1)①6　13　②N　哑铃　
(2)①1s22s1　②＜　Fe3＋的3d轨道处于半充满的稳定状态，其稳定性强于Fe2＋
22．(1)B、Cu　　
(2)　
(3)1s22s22p63s1　6　
(4)三种元素的非金属性依次增强，其最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强　
(5)C3N4
解析：由题意，A原子核外电子占据三个轨道，A为B元素；B原子核外有6种运动状态不同的电子，B为C元素；C元素位于第二周期，又因为其核外p能级电子数比s能级电子数少1个，因此C为N元素； D元素基态原子核外有6个原子轨道排有电子同时仅有1个未成对电子，s能级含1个轨道，p能级含有3个轨道，则D所含有的未成对电子在3s能级，因此D为Na元素；E＋的各能级电子均充满，因此E为Cu元素。(5)该化合物具有三维骨架结构，其中每个C原子与4个N原子形成共价键，所以C的化合价为＋4价，每个N原子与3个C原子形成共价键，所以N的化合价为－3价，则该化合物的化学式为C3N4。
23．(1)H、H、H(或H、D、T)
(2)NO、NO2、N2O3、N2O5、N2O、N2O4(任选四种)
(3)Cl　
(4)　
(5)2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O
(6)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(7)N2H4　H2O2
解析：由原子半径最小可知A为H；B元素的最高价氧化物对应的水化物与其简单氢化物能相互反应生成盐可知B为N；C元素原子的最外层电子数是其内层电子数的3倍，则为O，D元素的主族序数等于其周期数，则为Al；E元素原子的最外层电子数是其电子层数的2倍，则为S；F为Cl。
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