2022届高考化学一轮复习讲义学案第5章 课题16　原子结构　核外电子排布原理

这是一份2022届高考化学一轮复习讲义学案第5章 课题16　原子结构　核外电子排布原理，共17页。学案主要包含了原子构成，元素，核外电子排布，原子状态及原子光谱等内容，欢迎下载使用。


课题16　原子结构　核外电子排布原理

学习任务1　原子结构　核素

一、原子构成
1．构成原子的微粒及其作用

2．微粒之间的关系
(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－阳离子所带的电荷数。
(4)阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数。
3．微粒符号周围数字的含义

4．两种相对原子质量
(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原子质量的的比值。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：按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比(丰度)算出的平均值。例如：Ar(Cl)＝Ar(35Cl)×a%＋Ar(37Cl)×b%。
二、元素、核素、同位素
1．元素、核素、同位素的关系

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比(丰度)不变。

同位素的“六同三不同”

3．氢元素的三种核素
H：用字母H表示，名称为氕，不含中子；
H：用字母D表示，名称为氘或重氢，含有1个中子；
H：用字母T表示，名称为氚或超重氢，含有2个中子。
4．几种重要核素的用途
核素
U
C
H
H
O
用途
核燃料
考古断代
制氢弹
示踪原子

三、核外电子排布
1．核外电子排布规律

2．原子结构示意图

3．核外电子排布与元素性质的关系
(1)金属元素原子的最外层电子数一般小于4，较易失去电子，形成阳离子，表现出还原性，在化合物中显正化合价。
(2)非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于4，较易得到电子，活泼非金属原子易形成阴离子，表现出氧化性，在化合物中主要显负化合价。
(3)稀有气体元素的原子最外层为8电子(氦为2电子)稳定结构，不易失去或得到电子，通常表现为0价。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2018·高考全国卷Ⅰ，10B)22.4 L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA。(　　)
(2)(2018·高考全国卷Ⅲ，8A)24 g镁与27 g铝中，含有相同的质子数。(　　)
(3)(2018·高考海南卷)18 g的D2O中含有的质子数为10。(　　)
(4)(2018·高考全国卷Ⅲ，8C)1 mol重水与1 mol水中，中子数之比为2∶1。(　　)
(5)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。(　　)
(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)一种核素只有一种质量数。(　　)
(8)硫离子的结构示意图：。(　　)
(9)最外层电子数为8的粒子一定是稀有气体元素原子。(　　)
(10)核外电子排布相同的微粒化学性质也一定相同。(　　)
答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√　(8)×　(9)×　(10)×
2．下图为几种粒子的结构示意图，完成以下填空。

(1)属于阴离子结构的粒子是________(填编号，下同)。
(2)形成物质种数最多的元素的原子是________。
(3)对应单质常温下能与水发生反应的微粒是________。
(4)某元素R形成的氧化物为R2O3，则R的离子结构示意图可能是________。
答案：(1)②　(2)①　(3)②③⑦　(4)⑤
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、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，________种元素。
答案：(1)核素　同位素
(2)O2和O3
(3)30　24
(4)7　5

原子结构与同位素的认识误区
(1)原子不一定都有中子，如H。
(2)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F与OH－。
(3)核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如Al3＋和Na＋、F－等，NH与OH－等。
(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C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)同位素的物理性质不同，但化学性质几乎相同。
(6)不同核素之间的转化属于核反应，不属于化学反应。


原子结构　核素　同位素
宏观辨识与微观探析
1．下列叙述正确的是(　　)
A．40K和40Ca原子中的质子数和中子数都相等
B．某元素的原子最外层只有一个电子，则它一定是金属元素
C．任何原子或离子的组成中都含有质子
D．同位素的不同核素的物理、化学性质完全相同
解析：选C。40K的质子数是19，中子数是21，40Ca的质子数是20，中子数是20，A项错误；原子最外层只有一个电子的元素不一定是金属元素，如氢元素是非金属元素，B项错误；原子是由原子核和核外电子构成的，原子核由质子和中子构成，原子变成离子，变化的是核外电子，但核内质子不变，所以任何原子或离子的组成中都含有质子，C项正确；同位素的不同核素间核外电子数相同，核外电子排布相同，所以化学性质几乎相同，但物理性质不同，D项错误。
2．(2020·上海奉贤区一模)我国导航卫星的“心脏”使用的是铷原子钟和氢原子钟，下列关于铷的说法正确的是(　　)
A.Rb和Rb互为同素异形体
B.Rb和Rb具有相同的中子数
C.Rb原子的核外电子数是37
D.Rb的质子数是87
解析：选C。 Rb和Rb的质子数均为37，中子数分别为48、50，二者互为同位素，同素异形体指同种元素形成的不同单质，A项错误；Rb和Rb的中子数分别为49、50，B项错误；原子中：核外电子数＝质子数，Rb原子的核外电子数是37，C项正确；Rb的质子数是37，质量数是87，D项错误。
3．某元素的一种同位素X原子的质量数为A，含N个中子，它与1H原子构成HmX分子，在a g HmX中所含原子的物质的量为________，所含中子的物质的量为________，所含质子数为________，所含电子数为________。(用NA表示阿伏加德罗常数的值)
答案：×(m＋1) mol　×N mol　×(m＋A－N)×NA　×(m＋A－N)×NA

求一定质量的某物质中微粒数的思维模板
物质的质量物质的量指定粒子的物质的量粒子数

核外电子排布
证据推理与模型认知
4．(教材改编题)下列有关短周期元素原子的说法正确的是(　　)
A．当原子形成简单离子后，其最外层上的电子数可超过8个
B．原子最外层上的电子数少于4时，电子数越多，还原性越强
C．原子核外电子中，最外层上的电子能量最高
D．当最外层上的电子数变为4时即达稳定结构
解析：选C。A项，原子形成简单离子，最外层应满足稳定结构，最外层电子数可为2或8，如Li＋、Cl－等，不能超过8，错误；C项，原子核外电子离核越远，能量越高，正确；D项，最外层上的电子全充满时达到稳定结构，可为2或8，错误。
5．已知某粒子的结构示意图为。试回答下列问题：
(1)当x－y＝10时，该粒子为________(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。
(2)当y＝8时，该粒子可能为_______、_______、_______、_______、_______。(填名称)
(3)写出y＝1与y＝7的元素最高价氧化物对应的水化物之间发生反应的离子方程式：________________________________________________________________________。
解析：(1)当x－y＝10时，x＝10＋y，说明核电荷数等于核外电子数，所以该粒子应为原子。(2)当y＝8时，应为含有18个电子的单核粒子，所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子。(3)y＝1时为钠原子，y＝7时为氯原子，其最高价氧化物对应的水化物分别为氢氧化钠和高氯酸，二者反应的离子方程式为OH－＋H＋===H2O。
答案：(1)原子　(2)氩原子　氯离子　硫离子　钾离子
钙离子　(3)OH－＋H＋===H2O
学习任务2　核外电子排布原理

一、能层、能级与原子轨道
1．能层(n)：在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N……表示，能量依次升高。
2．能级：同一能层里电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级，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，即E(s) 3．原子轨道：电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。
原子轨道
轨道形状
轨道个数
s
球形
1
p
哑铃形
3
d
—
5
f
—
7

第一能层(K)，只有s能级；第二能层(L)，有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三能层(M)，有s、p、d三种能级。能层数＝电子层数，每个能层所包含的能级数＝能层序数。
完成下表，理解电子层、能级及其最多容纳电子数的关系：
电子层
一
二
三
四
五
…
符号
K
L
M
N
O
…
能级
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
…
…
最多容纳电子数
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
2
…
…
2
8
18
32
…
2n2

(1)任一电子层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该电子层序数。
(2)以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的二倍。
4．能量关系
(1)相同能层上原子轨道能量的高低：ns (2)形状相同的原子轨道能量的高低：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的能量相等，如npx、npy、npz轨道的能量相等。
二、基态原子核外电子排布遵循的三个原理
1．能量最低原理：电子优先占据能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。即原子的核外电子排布遵循构造原理，能使整个原子的能量处于最低状态。
如图为构造原理示意图：


所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。
2．泡利原理：在一个原子轨道中，最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋状态相反。
3．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优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同，如2p3的电子排布图为，不能表示为或。
洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。
三、原子(离子)核外电子排布式(图)的书写
1．核外电子排布式：用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数的式子。在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，不能按填充顺序写，如Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，其简化电子排布式为[Ar]3d104s1，而不能写成[Ar]4s13d10。
2．价电子排布式：如Fe原子的核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d64s2，价电子排布式为3d64s2。价电子排布式能反映基态原子的能层数、参与成键的电子数以及最外层电子数。
3．电子排布图(轨道表示式)：用方框表示原子轨道，用“↑”或“↓”表示自旋状态不同的电子，按电子在轨道中的排布情况书写。如Cl原子的电子排布图为。
电子排布图能直观地反映出原子的核外电子的自旋情况以及成对电子数和未成对电子数。

基态原子核外电子排布的表示方法
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
电子排布图

价电子排布式
3s23p4
四、原子状态及原子光谱
1．基态原子：处于最低能量的原子。
2．激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，从低能级跃迁到高能级状态的原子。
3．原子光谱：不同元素的原子发生电子跃迁时会吸收或发出不同的光，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。
[说明]　(1)电子的跃迁是物理变化，是在原子内部进行的，原子组成没有变化。
(2)电子跃迁一般发生在能量相近的能级间。
4．基态、激发态及光谱示意图


1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)p能级的能量一定比s能级的能量高。(　　)
(2)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。(　　)
(3)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等。(　　)
(4)Fe的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6。(　　)
(5)Cr的基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d44s2。(　　)
(6)基态原子电子能量的高低顺序为E(1s) (7)22Ti的电子排布式：1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理。(　　)
(8)磷元素基态原子的电子排布图为。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×　(8)×
2．(1)[2018·高考全国卷Ⅲ，35(1)]Zn原子核外电子排布式为__________________。
(2)[2018·高考全国卷Ⅱ，35(1)]基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为________________________________________________________________________。
(3)[2017·高考全国卷Ⅰ，35(1)]元素K的焰色试验呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为________nm(填标号)。
A．404.4　　　 B．553.5　　　
C．589.2
D．670.8 E．766.5
解析：(1)Zn原子核外有30个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2。
(2)基态Fe原子核外有26个电子，按照构造原理，其核外电子排布式为[Ar]3d64s2，按照洪特规则，价层电子3d上6个电子优先占据5个不同轨道，故价层电子的电子排布图为。
(3)当对金属钾或其化合物进行灼烧时，焰色试验显紫红色，可见光的波长范围为400～760 nm，紫色光波长较短(钾原子中的电子吸收较多能量发生跃迁，但处于较高能量轨道的电子不稳定，跃迁到较低能量轨道时放出的能量较多，故放出的光的波长较短)。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s2(或[Ar]3d104s2)
(2)
(3)A


核外电子排布原理
证据推理与模型认知
1．下列叙述正确的是(　　)
A．[Ar]3d64s2是基态Fe原子的电子排布式
B．Cr原子的电子排布式：1s22s22p63s23p64s13d5
C．Cu原子的价电子排布式是3d94s2
D．C原子的电子排布图是
答案：A
2．(教材改编题)写出下列原子或离子的①电子排布式、②价电子排布图、③电子所占的原子轨道数、④未成对电子数。
(1)N：①________________________；②________________________；
③______________________________；④________________________。
(2)Cl：①________________________；②________________________；
③______________________________；④________________________。
(3)Fe2＋：①________________________；②________________________；
③______________________________；④________________________。
(4)Cu：①________________________；②________________________；
③______________________________；④________________________。
(5)Se：①________________________；②________________________；
③______________________________；④________________________。
(6)Br－：①________________________；②________________________；
③______________________________；④________________________。
答案：(1)①1s22s22p3　②　③5　④3
(2)①1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5)　②　③9　④1
(3)①1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6) 　②　③14　④4
(4)①1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) 　②　③15　④1
(5)①1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4) 　②　③18　④2
(6)①1s22s22p63s23p63d104s24p6(或[Ar]3d104s24p6) 　②　③18　④0
3．第三代半导体材料的优异性能和对新兴产业的巨大推动作用，使得发达国家都把发展第三代半导体材料及其相关器件等列为半导体重要新兴技术领域，投入巨资支持发展。第三代半导体材料有氮化镓、碳化硅等。请回答下列问题：
(1)硅原子中，占据电子的能级符号有______________，其中占据电子的能量最高的能级符号为________，该能级已经容纳了________个电子。
(2)氮原子中，有电子占据的最高能层符号为________，该能层已经容纳的电子数为________。
(3)镓为元素周期表中第31号元素，位于元素周期表第四周期。镓原子具有________个能层，每个能层已经容纳的电子数之比为____________________。
解析：(1)硅位于元素周期表第三周期，有3个能层，分别为K、L、M，每个能层的能级数分别为1、2、2，其能级符号为1s、2s、2p、3s、3p，其中占据电子的最高能级为3p，s能级最多容纳2个电子，p能级最多容纳6个电子，故3p能级容纳的电子数为14－2－2－6－2＝2。(2)氮原子位于元素周期表第二周期，有2个能层，分别为K、L，L为最高能层，该能层包括2s能级的2个电子和2p能级的3个电子，共5个电子。(3)通过比较，可以得出规律，能层数与元素原子所在的周期数相等，故镓原子有4个能层，每个能层已经容纳的电子数分别为2、8、18、3。
答案：(1)1s、2s、2p、3s、3p　3p　2　(2)L　5　(3)4　2∶8∶18∶3
4．(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__________；其价电子排布图为________________。
(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为________，C离子的结构示意图为____________。
(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满状态，D的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为_____________________，其原子的结构示意图为__________________。
(4)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________，其基态原子的电子排布式为________________。
(5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2，则n＝________；原子中能量最高的是________电子，基态原子的核外电子排布图为___________________。
答案：(1)N　　(2)Cl　
(3)Fe　1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) 　
(4)Cu　1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
(5)2　2p　

核外电子排布的常见错误
1．电子排布式
(1)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)注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、价电子排布式的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；价电子排布式：3d104s1。
(3)违背洪特规则特例
如

2．电子排布图(轨道表示式)
错误类型
错因剖析
改正

违背能量最低原理


违背泡利原理


违背洪特规则


1．(2019·高考江苏卷)反应NH4Cl＋NaNO2===NaCl＋N2↑＋2H2O放热且产生气体，可用于冬天石油开采。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是(　　)
A．中子数为18的氯原子：Cl
B．N2的结构式：N==N
C．Na＋的结构示意图：
D．H2O的电子式：
解析：选D。A项，中子数为18的氯原子应表示为Cl，错误；B项，N2分子中N与N之间形成三键，结构式为NN，错误；C项，Na＋的结构示意图为，错误；D项，H2O为共价化合物，每个H原子和O原子之间共用一对电子，正确。
2．(电子排布式和电子排布图)(1)[2019·高考全国卷Ⅱ，35(2)]Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为________。
(2)[2018·高考全国卷Ⅰ，35(1)]下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为______、______(填标号)。
A．　　 B．
C． D．
(3)[2017·高考全国卷Ⅱ，35(1)]氮原子价层电子的电子排布图为__________。
(4)[2017·高考全国卷Ⅲ，35(1)]Co基态原子核外电子排布式为____________。
答案：(1)4f5　(2)D　C　(3)
(4)1s22s22p63s23p63d74s2(或[Ar]3d74s2)
3．(核外未成对电子数)(1)[2016·高考全国卷Ⅰ，37(1)]基态Ge原子有________个未成对电子。
(2)[2016·高考全国卷Ⅱ，37(1)]镍元素基态原子的3d能级上的未成对电子数为________。
答案：(1)2　(2)2
4．(电子运动状态和电子云)(1)[2019·高考全国卷Ⅲ，35(1)改编]镁元素基态原子核外M层电子的自旋状态________(填“相同”或“相反”)。
(2)[2018·高考全国卷Ⅱ，35(1)]基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。
答案：(1)相反　(2)哑铃

一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．从宏观方面看物质是由元素组成的，从微观方面看物质是由粒子构成的。下列有关说法不正确的是(　　)
A．元素原子的多样性是由构成原子的质子数和中子数引起的
B．元素的化学性质主要取决于元素原子的最外层电子数
C．只由一种分子构成的物质一定是纯净物
D．质子数等于电子数的微粒，可能是一种分子和一种离子
解析：选D。A项，原子包括不同元素的不同原子和同种元素的不同原子，原子的多样性是由构成原子的质子数和中子数引起的，正确；B项，发生化学变化时，一般是原子的最外层电子数发生变化，所以元素的化学性质主要取决于元素原子的最外层电子数，正确；C项，只由一种分子构成的物质即只含一种物质，一定是纯净物，正确；D项，分子或原子的质子数等于电子数，离子的质子数不等于电子数，不正确。
2．Sm属于稀土元素，Sm与Sm是钐元素的两种核素。下列说法正确的是(　　)
A.Sm与Sm互为同素异形体
B.Sm与Sm具有相同的核外电子排布
C.Sm与Sm的性质完全相同
D.Sm与Sm的质子数不同，但中子数相同
解析：选B。Sm与Sm的质子数均为62，中子数分别为82、88，则二者互为同位素，不是同素异形体，同素异形体指同种元素形成的不同种单质，A、D项错误；Sm与Sm的质子数均为62，电子数与质子数相等，所以电子数均为62，且排布相同，B项正确；Sm与Sm的物理性质不同，化学性质几乎相同，C项错误。
3．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(　　)
A. mol　　　 B． mol
C．w mol D．(m－n＋2) mol
解析：选D。R原子的质子数为m－n，其核外电子数也为m－n，所以R2－的核外电子数为m－n＋2，而w g R原子的物质的量为 mol，所以形成的R2－含有的电子的物质的量为(m－n＋2) mol。
4.U是重要的核工业原料，在自然界的丰度很低。U的浓缩一直为国际社会关注。下列有关U说法正确的是(　　)
A.U原子核内含有92个中子
B.U原子核外有143个电子
C.U与U互为同位素
D.U与U互为同素异形体
解析：选C。U有92个质子和电子，143个中子。
5．在第n电子层中，当它作为原子的最外层时，容纳电子数最多与(n－1)层相同，当它作为原子的次外层时，其容纳电子数最多比(n－1)层多10个，则此电子层是(　　)
A．K层 B．L层
C．M层 D．N层
答案：C
6．已知硒酸钠中各元素的质量分数为Na—a、Se—b，其余为氧；硫酸钠中各元素的质量分数为Na—c、S—d，其余为氧。用以上数据测定Se元素的相对原子质量时，还需要用到的数据是(　　)
A．Na元素的相对原子质量
B．S元素的相对原子质量
C．O元素的相对原子质量
D．Se元素各同位素的丰度
解析：选B。M(Na2SeO4)＝，M(Na2SO4)＝，－＝M(Se)－M(S)，所以M(Se)＝，所以只要知道S元素的相对原子质量，就可以求得Se元素的相对原子质量。
7．下列有关6C、6C、6C说法错误的是(　　)
A．三者互为同位素 B．是不同的核素
C．化学性质完全不同 D．6C和14N的质量数相等
解析：选C。A项，同位素是质子数相同而中子数不同的同种元素的不同核素，因此三者互为同位素，正确；C项，核外电子排布相同，即最外层电子数相同，化学性质几乎相同，错误；D项，二者质量数相等，正确。
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
8．月球上每百吨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为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)
A.He比He多一个中子
B．氦元素的近似相对原子质量为3
C.He的相对原子质量为
D.He的摩尔质量为bNA g·mol－1
解析：选CD。 He比He少一个中子，A错误；地球上氦元素主要以He的形式存在，所以氦元素的近似相对原子质量更接近4，B错误；He的相对原子质量为＝，C正确；He的摩尔质量为bNA g·mol－1，D正确。
9．下列有关电子排布图的表述正确的是(　　)
A．可表示单核10个电子粒子基态时的电子排布图
B．此图错误，违背了泡利原理
C．表示基态N原子的价电子排布图
D． 表示处于激发态的B的电子排布图
答案：A
10．(2020·山东等级考模拟)某元素基态原子4s轨道上有1个电子，则该基态原子价电子排布不可能是(　　)
A．3p64s1 B．4s1
C．3d54s1 D．3d104s1
解析：选A。基态原子的核外电子排布应遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则。A项为19K，核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，主族元素的价电子是最外层电子，应为4s1；B项为19K的价电子排布式；C项为24Cr，副族元素的价电子是最外层电子与次外层的部分电子之和，核外电子排布式为[Ar]3d54s1，即价电子排布式为3d54s1，此为洪特规则的特例，3d轨道上的电子处于半充满状态，整个体系的能量最低；D项为29Cu，价电子排布式为3d104s1，3d轨道上的电子处于全充满状态，整个体系的能量最低。
三、非选择题
11．碳、硅、铁、铜、铝、钛是重要的材料元素。请回答下列有关问题：
(1)上述元素中属于主族元素的是________(填元素符号，下同)，在元素周期表d区的元素是________。
(2)原子核外电子含有四个能层的元素是________，基态原子的原子轨道中未成对电子数最多的是_______________________________________。
(3)基态钛原子的价电子排布图为________________________。
(4)基态铜原子的价电子排布式为3d104s1，由此可判断铜在元素周期表中位于第________周期________族。
解析：(1)C、Si是第ⅣA族元素，Al是第ⅢA族元素；Cu、Ti是副族元素，Fe是第Ⅷ族元素。C、Si、Al位于p区，Ti、Fe位于d区，Cu位于ds区。(2)第四周期的Ti、Fe、Cu均有四个能层；基态Fe原子的价电子排布式为3d64s2，d轨道中含有4个未成对电子。(3)钛位于第四周期ⅣB族，价电子排布式为3d24s2。(4)由价电子排布式中的4s可推知，Cu为第四周期元素，由价电子排布式中的电子数为11可知，Cu在元素周期表中第11纵列，位于第ⅠB族。
答案：(1)C、Si、Al　Ti、Fe　(2)Ti、Fe、Cu　Fe
(3)　(4)四　ⅠB
12．A＋、B＋、C－、D、E五种粒子(分子或离子)中，每个粒子均有10个电子。已知：①A＋＋C－D＋E↑；②B＋＋C－===2D。请回答：
(1)C－的电子式是________________。
(2)分别写出A＋和D反应、B＋和E反应的离子方程式：
______________________________________、_________________________________。
(3)除D、E外，请再写出两种含10个电子的分子：___________________(写分子式)。
(4)除A＋、B＋外，请再写出两种含10个电子的阳离子：________________________。
解析：本题中五种粒子均有10个电子是解题的突破口。依据已有的元素与化合物知识可知，10电子的粒子中，原子有Ne；阴离子有N3－、O2－、F－、OH－、NH；阳离子有Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH、H3O＋；分子有CH4、NH3、H2O、HF。根据题意有①A＋＋C－D＋E↑，推知A＋为NH、C－为OH－、D为H2O、E为NH3，将其结果代入②B＋＋C－===2D，推知B＋为H3O＋。
答案：(1)　(2)NH＋H2ONH3·H2O＋H＋　H3O＋＋NH3===NH＋H2O
(3)CH4、HF(答案合理即可)　(4)Na＋、Mg2＋(答案合理即可)
13．(1)下列叙述中，正确的是________(填字母)。
A．在一个基态多电子的原子中，可以有两个运动状态完全相同的电子
B．在一个基态多电子的原子中，不可能有两个能量完全相同的电子
C．在一个基态多电子的原子中，M层上的电子能量肯定比L层上的电子能量高
D．如果某一基态原子3p能级上仅有2个电子，它们的自旋方向必然相反
(2)在d轨道中电子排布为而不排布成，其最直接根据是________(填字母)。
A．能量最低原理　　　　　 B．泡利原理
C．原子轨道能级图 D．洪特规则
(3)第二、三、四周期元素原子中p轨道半充满的元素是________________，前四周期元素中，基态原子未成对电子数与氮相同的元素有________种。
(4)镓与硼同主族，写出镓元素原子的价电子排布式：________________。
(5)写出Ti基态原子的电子排布式：________________________，基态Co2＋的价电子排布式：________。
答案：(1)C　(2)D　(3)N、P、As　4　(4)4s24p1
(5)1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)　3d7