第五章物质结构与性质元素周期律第一讲原子结构原子核外电子排布高考化学一轮复习学案人教版

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这是一份第五章物质结构与性质元素周期律第一讲原子结构原子核外电子排布高考化学一轮复习学案人教版，共21页。学案主要包含了加固训练—拔高，特别提醒，备选例题等内容，欢迎下载使用。
考点一原子结构与核素、同位素(命题指数★★★★)
1．原子结构：
(1)原子的构成离子。
(2)构成原子或离子的微粒间的数量关系。
①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
②原子中：质子数＝核电荷数＝核外电子数＝原子序数。
③阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带电荷数。
④阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带电荷数。
(3)表示方法。
2．核素、同位素：
(1)核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。
(2)同位素。
①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。
②同一元素的各同位素虽然质量数不同，但它们的化学性质基本相同。
③天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。
④同位素的“六同三不同”。
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)标准状况下，2.24 L氦气含有的质子数为0.4NA。( )
提示：×。氦气是单原子分子，0.1 ml He含有0.2 ml质子。
(2)1 ml重水和1 ml水中，中子数之比为2∶1。( )
提示：×。重水为D2O，1 ml重水中含有10 ml中子，1 ml 水中含有8 ml中子，所以二者中子数之比为5∶4。
(3)含有7个质子8个中子的氮原子可以表示为 eq \\al(\s\up1(8),\s\d1(7)) N。( )
提示：×。中子数为8的氮原子，质量数应为15。
(4) eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(06)) C和 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(07)) N互为同位素。( )
提示：×。同位素质子数应相同。
(5)235 g核素 eq \\al(\s\up1(235),\s\d1( 92)) U发生裂变反应： eq \\al(\s\up1(235),\s\d1( 92)) U＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n eq \(――→,\s\up7(裂变)) eq \\al(\s\up1(90),\s\d1(38)) Sr＋ eq \\al(\s\up1(136),\s\d1( 54)) Xe＋10 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n，净产生的中子( eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n)数为10NA。( )
提示：×。由于一个 eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(092)) U原子核裂变有一个中子参与裂变，所以235 g核素 eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(092)) U裂变净产生的中子数应该是9NA。
2．下列8种化学符号：
eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H2、 eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) H2、 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(06)) C、 eq \\al(\s\up1(6),\s\d1(3)) Li、2311Na、 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(07)) N、 eq \\al(\s\up1(7),\s\d1(3)) Li、 eq \\al(\s\up1(24),\s\d1(12)) Mg
(1)表示核素的符号共__________种。
(2)互为同位素的是__________和__________。
(3)质量数相等，但不能互称同位素的是__________和__________。
(4)中子数相等，但质子数不相等的核素是__________和__________。
【解析】(1) eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H2、 eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) H2为分子，不属于核素范畴。
(2) eq \\al(\s\up1(6),\s\d1(3)) Li、 eq \\al(\s\up1(7),\s\d1(3)) Li的质子数相同，中子数不同，二者互为同位素。
(3) eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(06)) C和 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(07)) N的质量数相同，但二者的质子数不同，二者不属于同位素。
(4) eq \\al(\s\up1(23),\s\d1(11)) Na和 eq \\al(\s\up1(24),\s\d1(12)) Mg的中子数相等，但质子数不同。
答案：(1)6 (2) eq \\al(\s\up1(6),\s\d1(3)) Li eq \\al(\s\up1(7),\s\d1(3)) Li (3) eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(06)) C eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(07)) N (4) eq \\al(\s\up1(23),\s\d1(11)) Na eq \\al(\s\up1(24),\s\d1(12)) Mg
命题角度1.原子的构成
【典例1】
高铁动车车厢禁止吸烟。高铁装有的离子式烟雾传感器具有稳定性好、灵敏度高的特点，其主体是一个放有镅( eq \\al(\s\up1(241),\s\d1(095)) Am)放射源的电离室。下列关于 eq \\al(\s\up1(241),\s\d1(095)) Am的说法中，不正确的是( )
A．质子数为95 B．质量数为241
C．核外电子数为146 D．中子数为146
【解析】选C。A. eq \\al(\s\up1(241),\s\d1(095)) Am质子数为95，故A正确；B. eq \\al(\s\up1(241),\s\d1(095)) Am质量数为241，故B正确；C. eq \\al(\s\up1(241),\s\d1(095)) Am核外电子数＝质子数＝95，故C错误；D. eq \\al(\s\up1(241),\s\d1(095)) Am中子数＝241－95＝146，故D正确。
命题角度2.核素、同位素
【典例2】(2021·石家庄模拟)稀土元素镝(Dy)在许多高技术领域起着越来越重要的作用。下列关于156Dy 和158Dy的说法正确的是( )
A．156Dy 的原子核中有156个中子
B．156Dy 和158Dy是同一种核素
C．158Dy的原子核中有158个质子
D．156Dy 和158Dy互为同位素
【解析】选D。A.元素符号左上角为质量数，156Dy 的原子质量数为156，质子数为66，中子数＝156－66＝90，故A错误；B.156Dy 和158Dy中子数分别为156－66＝90、158－66＝92，不是同一种核素，故B错误；C.稀土元素镝(Dy)原子序数为66，158Dy的原子核中有66个质子，故C错误；D.156Dy 和158Dy的质量数不同，质子数相同，中子数分别为156－66＝90、158－66＝92，互为同位素，故D正确。
1．有关原子结构的几个概念的辨析：
(1)并不是所有的原子都由质子和中子构成，如 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H中不含中子。
(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)不同的核素可能具有相同的质子数，如 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H与 eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(1)) H；也可能具有相同的中子数，如 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( )) 6C与 eq \\al(\s\up1(16),\s\d1( )) 8O；也可能具有相同的质量数，如 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( )) 6C与 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( )) 7N；也可能质子数、中子数、质量数均不相同，如 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H与 eq \\al(\s\up1(12),\s\d1( )) 6C。
2．元素、核素、同位素的比较：
命题点1.原子的构成(基础性考点)
1．近年来，有科学家利用正电子发射断层显像技术(PET—CT)，发现了抑郁症、痴呆、认知障碍患者脑部功能性异常，给这类疾病的治疗带来了新的方向。PET—CT的检查需要患者事先服用被18F标记的药物分子，下列关于18F 说法正确的是( )
A．18F的性质与常见的19F性质完全相同
B．18F的质量数与18O的质量数相同
C．18F原子中有9个质子，9个中子，18个电子
D．18F与18O互为同位素
【解析】选B。A.同位素的化学性质相同，物理性质有差别，则18F的性质与常见的19F性质不完全相同，故A错误；B.原子符号中左上角的数字为质量数，则18F的质量数与18O的质量数相同，均为18，故B正确；C.18F原子中有9个质子，电子数为9，中子数为18－9＝9，故C错误；D.质子数相同中子数不同的原子互为同位素，18F与18O的质子数不同，不是同位素，故D错误。
2．(2021·深圳模拟)下列各组微粒中，具有相同质子数和电子数的一组微粒是( )
A．H2O、CH4、NH3、Ne B．OH－、F－、Ne、O2－
C．H3O＋、Na＋、NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 、Mg2＋ D．O2－、F－、Mg2＋、Al3＋
【解析】选A。H2O、CH4、NH3、Ne的质子数都是10，电子数都为10，故A正确；OH－、F－、Ne、O2－的质子数分别为9、9、10、8，电子数分别为10、10、10、10，故B错误；H3O＋、Na＋、NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 、Mg2＋的质子数分别为11、11、11、12，电子数分别为10、10、10、10，故C错误；O2－、F－、Mg2＋、Al3＋的质子数分别是8、9、12、13，电子数都是10，故D错误。
命题点2.核素、同位素(综合性考点)
3．下列说法中，错误的是( )
A．13C和14C属于同一种元素，它们互为同位素
B．1H和2H是不同的核素，它们的质子数相同
C．14C和14N的质量数相同，它们的中子数不同
D．6Li和7Li的电子数相同，中子数也相同
【解析】选D。二者质子数相同，中子数不同，互为同位素，A项正确；二者属于质子数相同、中子数不同的两种核素，B项正确；二者的质量数相同，质子数不同，所以中子数不同，C项正确；二者的电子数相同，质子数相同，质量数不相同，故中子数不同，D项错误。
4．(2021·南京模拟)有5种微粒，它们分别是 eq \\al(\s\up1(40),\s\d1(18)) Z、 eq \\al(\s\up1(40),\s\d1(19)) X、 eq \\al(\s\up1(41),\s\d1(20)) M、 eq \\al(\s\up1(40),\s\d1(19)) Q＋、 eq \\al(\s\up1(40),\s\d1(20)) R2＋，则它们所属元素的种类有( )
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
【解析】选B。5种微粒，它们分别是 eq \\al(\s\up1(40),\s\d1(18)) Z、 eq \\al(\s\up1(40),\s\d1(19)) X、 eq \\al(\s\up1(41),\s\d1(20)) M、 eq \\al(\s\up1(40),\s\d1(19)) Q＋、 eq \\al(\s\up1(40),\s\d1(20)) R2＋，其中， eq \\al(\s\up1(41),\s\d1(20)) M、 eq \\al(\s\up1(40),\s\d1(20)) R2＋，质子数相同为20，是同种元素的原子和离子， eq \\al(\s\up1(40),\s\d1(19)) X、 eq \\al(\s\up1(40),\s\d1(19)) Q＋，质子数相同为19，是同种元素的原子和离子， eq \\al(\s\up1(40),\s\d1(18)) Z质子数为18，它们所属元素的种类有3种。
5．(2021年湖北适应性测试) eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(6)) C的衰变反应为 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C―→ eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( z)) X＋ eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(－1)) e，其半衰期(反应物的量被消耗到其初始量的一半需要的时间)为5 730年。下列说法正确的是( )
A． eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C与 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( z)) X互为同位素
B． eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C与 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( z)) X的中子数相同
C． eq \\al(\s\up1(12),\s\d1( 6)) C与 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C的价层轨道电子数相差2
D．某考古样品中 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C的量应为其11 460年前的 eq \f(1,4)
【解析】选D。由 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C―→ eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( z)) X＋ eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(－1)) e可知， eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( z)) X为 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 7)) N， eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C与 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 7)) N质子数不同，不互为同位素，故A错误； eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C的中子数为14－6＝8， eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 7)) N中子数为14－7＝7，中子数不同，故B错误； eq \\al(\s\up1(12),\s\d1( 6)) C和 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C的核外电子数都为6，价层轨道电子数相等，故C错误；11 460年经历了2个半衰期，( eq \f(1,2) )2＝ eq \f(1,4) ， eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C的量应为其11 460年前的 eq \f(1,4) ，故D正确。
【加固训练—拔高】
M2＋与aN－具有相同的核外电子排布，则M元素原子的质子数为( )
A．a＋3 B．a－3 C．a＋2 D．a－l
【解析】选A。M2＋与aN－具有相同的核外电子排布，即二者电子数相等，设M质子数为Z，则满足：Z－2＝a＋1，则Z＝a＋3。
考点二原子核外电子排布(命题指数★★★★)
1．能层和能级：
(1)能层：根据多电子原子的核外电子的能量差异，将核外电子分成不同的能层，能层用n表示。n值越大，能量越高。
(2)能级：①根据多电子原子中同一能层电子能量的不同，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ns、np、nd、nf等。
③能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有3s、3p、3d能级。
④s、p、d、f能级可容纳的电子数为1、3、5、7的二倍。
(3)能层、能级与其容纳的最多电子数之间的关系
2.电子云与原子轨道：
(1)电子云：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。小黑点越密，表示概率密度越大。由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。
(2)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。
(3)轨道能量。
①同能层的不同能级能量s＜p＜d＜f。
②不同能层相同能级的能量1s＜2s＜3s……，2p＜3p＜4p……，半径随能层增大而增大。
③同能层同能级不同轨道能量相同2px＝2py＝2pz。
3．基态原子核外电子排布：
(1)构造原理：随着原子核电荷数的递增，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。
【特别提醒】
①构造原理中的电子排布顺序，实质是各能级的能量高低顺序。
②在多电子原子中会发生能级交错现象。从第三层开始，各能级不完全遵循能层顺序，产生了能级交错排列，如E3d＞E4s、E4d＞E5s、E5d＞E6s、E6d＞E7s、E4f＞E5p、E4f＞E6s等。
(2)排布原则。
①泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋状态相反，这个原理称为泡利原理。
②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。
③能量最低原理：原子的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。
(3)表示方法。
续表
4．原子状态与原子光谱：
(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，电子跃迁到较高能级，变成激发态原子。
(3)原子光谱。
①光谱的成因与分类。
②光谱分析：在现代化学中，利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素的分析方法。
③光谱分析的应用：鉴定元素。
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)第二能层(L)上有s、p、d、f四个能级。( )
提示：×。第二能层上有s、p两个能级。
(2)同一原子中，不同能层中同一能级，能量相同。( )
提示：×。不同能层中同一能级，能层序数越大能量越高。如1s＜2s＜3s…… 2p＜3p＜4p……
(3)p轨道是“8”字形的，所以p电子走“8”字形。( )
提示：×。p轨道是哑铃形，说的是电子出现频率高的“区域”的形状，而不是电子的运动轨迹。
(4)基态氮原子的电子排布图为。( )
提示：×。违背了洪特规则，2p轨道上的三个电子应分占三个轨道且自旋方向相同。
(5)某原子核外电子排布为ns2np7，它违背了能量最低原理。( )
提示：×。违背了泡利原理，每个轨道最多可容纳2个电子，p轨道最多容纳6个电子。
2．第二周期元素基态原子的电子排布图如何书写？
Li：________________________________________________________________
Be：________________________________________________________________
B：_________________________________________________________________
C：_________________________________________________________________
N：_________________________________________________________________
O：_________________________________________________________________
F：_________________________________________________________________
Ne：________________________________________________________________
提示：
命题角度1.电子排布原理及应用
【典例1】(2021·大连模拟)下列各项叙述中，正确的是( )
A．所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形，且球的半径大小相同
B．镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子释放能量，由基态转化成激发态
C．Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2
D．基态Ni原子的价电子排布图：
【解析】选D。任一能层的s电子云轮廓图都是球形，但能层越高，球的半径越大，故A错误；镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，是基态到激发态，需要吸收能量，故B错误；Cr是24号元素，原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，故C错误；Ni元素是28号元素，价电子排布式为3d84s2，价电子排布图：，故D正确。
命题角度2.核外电子排布的表示方法
【典例2】(1)(2020·全国Ⅱ卷节选)钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料。
基态Ti原子的核外电子排布式为_______________________________________
___________________________________________________________________。
(2)(2019·全国Ⅱ卷节选)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为FeSmAsFO组成的化合物。
Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为__________________。
【解析】(1) Ti是22号元素，位于元素周期表第4周期第ⅣB族，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。
(2)Fe的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，Fe成为阳离子时首先失去最外层两个电子，即4s轨道上的电子。Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm成为阳离子Sm3＋时首先失去最外层两个电子，即6s轨道上的电子，再失去4f轨道上的一个电子，所以Sm3＋的价层电子排布式为4f5。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d24s2 (2)4s 4f5

(1)(宏观辨识与微观探析)电子排布式的书写顺序与电子排布顺序相同吗？为什么？
提示：电子排布式的书写顺序≠电子排布顺序。电子进入能级的顺序是按照构造原理中能级的能量递增的顺序，而电子排布式的书写规则是按照能层的顺序，能层中的能级按s、p、d、f的顺序排布。
(2)(证据推理与模型认知)价电子排布式与最外层电子排布式相同吗？试举例说明。
提示：价电子是原子在参与化学反应时能够用于成键的电子，是原子核外跟元素化合价有关的电子。在主族元素中，价电子数就是最外层电子数；副族元素原子的价电子，除最外层电子外，还可包括次外层电子。例如，Mn的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，价电子排布式为3d54s2。
【备选例题】
(2021·青岛模拟)下列电子排布式或电子排布图正确的是( )
A．O的电子排布图：
B．Ca的电子排布式：1s22s22p63s23p63d2
C．N的电子排布图：
D．Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6
【解析】选D。2p能层有4个电子，应在3个不同的轨道，所以不符合洪特规则，故A错误；Ca为20号元素，其原子的核外有20个电子，其电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，故B错误；根据泡利原理，每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子，所以1s和2s轨道上的2个电子自旋状态应该相反，故C错误；Br为35号元素，核外电子排布式为[Ar]3d104s24p5，Br得到1个电子形成Br－，所以Br－的电子排布式为[Ar]3d104s24p6，故D正确。
命题角度3.基态与激发态
【典例3】(1)(2019·全国Ⅰ卷节选)在普通铝中加入少量Cu和Mg后，形成一种称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒，其分散在Al中可使得铝材的硬度增加、延展性减小，形成所谓“坚铝”，是制造飞机的主要材料。回答下列问题：
下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是__________(填标号)。
(2)(2018·全国Ⅰ卷节选)Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题：
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)。
【解析】(1)A.[Ne]3s1属于基态的Mg＋，由于Mg的第二电离能高于其第一电离能，故其再失去一个电子所需能量较大；B.[Ne]3s2属于基态Mg原子，其失去一个电子变为基态Mg＋；C.[Ne]3s13p1属于激发态Mg原子，其失去一个电子所需能量低于基态Mg原子；D.[Ne]3p1属于激发态Mg＋，其失去一个电子所需能量低于基态Mg＋，综上所述，电离最外层一个电子所需能量最大的是[Ne]3s1，答案选A；(2)根据核外电子排布规律可知Li的基态核外电子排布式为1s22s1，则D项排布能量最低；选项C中有2个电子处于2p能级上，能量最高。
答案：(1)A (2)D C
1．能层与能级中的数量关系：
(1)一至七能层的符号分别为K、L、M、N、O、P、Q，各能层容纳的最多电子数为2n2。
(2)s、p、d、f能级中最多容纳的电子数分别为2、6、10、14。
(3)能级数等于能层序数，英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数相同。
2．能层、能级、原子轨道：
3．能层和能级中的能量关系：
4．电子排布式的书写方法：
(1)简单原子：按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。
(2)复杂原子：先按构造原理从低到高排列，然后将同能层的能级移到一起。
(3)特殊原子：当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。如24Cr：
(4)离子的电子排布式。
①判断该原子变成离子时会得到或失去的电子数。
②原子失去电子时，总是从能量高的能级失去电子，即失去电子的顺序是由外向里。一般来说，主族元素只失去它们的最外层电子，而副族和第Ⅷ族元素可能还会进一步向里失去内层电子。
③原子得到电子而形成阴离子，则得到的电子填充在最外一个能层的某一个能级上。如Cl－的电子排布式为1s22s22p63s23p6(得到的电子填充在最外面的3p能级上)。
5．核外电子排布式的书写注意事项：
(1)在写基态原子的电子排布式时，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)。
(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，即将能层低的能级写在前，而不能按填充顺序写，如Fe：
1s22s22p63s23p63d64s2。
(3)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。
命题点1.电子排布原理及应用
1．(2021·长沙模拟)若将基态6C的电子排布式写成1s22s22p eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(x)) ，它违背了( )
A．能量守恒原理 B．泡利原理
C．能量最低原理 D．洪特规则
【解析】选D。C原子2p能级上有3个轨道，2p能级上有2个电子，2个电子应该排在2个不同的轨道上，且自旋方向相同，基态6C的电子排布式写成1s22s22p eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(x)) ，它违背了洪特规则，正确的为1s22s22p eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(x)) 2p eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(y)) 。
2．已知锰的核电荷数为25，下列有关基态锰原子核外电子排布正确的是( )
A．价电子排布图为
B．核外电子排布时，先排满4s轨道，再排3d轨道
C．锰原子失去电子形成Mn2＋时应失去3d轨道上的电子
D．锰原子的2p和3p轨道的形状、能量均相同
【解析】选B。A.按洪特规则知，基态锰原子核外电子排布时，3d轨道上各有1个电子且自旋方向相同，价电子排布图为，故A错误；B.4s轨道能量比3d轨道低，故核外电子排布时，先排满4s轨道，再排3d轨道，故B正确；C.锰原子失去电子形成 Mn2＋时应先失去4s轨道上的电子，故C错误；D.锰原子的2p和3p轨道的形状均为哑铃形、能量高低则不同，2p轨道能量低于3p轨道，故D错误。
命题点2.核外电子排布的表示方法(综合性考点)
3．(2021·成都模拟)下列各项叙述错误的是( )
A．如果硫原子核外电子排布图为
，则违反了泡利原理
B．如果25号Mn元素的基态电子排布式为
1s22s22p63s23p63d7，则违反了构造原理
C．氮原子的核外电子排布图为，符合洪特规则和泡利原理
D．泡利原理、洪特规则、构造原理都是对核外电子排布满足能量最低的要求
【解析】选A。所画的电子排布图中，3p能级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，故A错误；因为4s轨道能量比3d轨道能量还低，所以25号Mn元素的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d7违反了能量最低原理，应该为1s22s22p63s23p63d54s2，故B正确；氮原子的核外电子排布图为，符合洪特规则和泡利原理，故C正确；泡利原理、洪特规则、构造原理都是对核外电子排布满足能量最低的要求，故D正确。
4．(2021·日照模拟)H、C、N、O、V(钒)五种元素形成的某分子结构如图所示，下列说法错误的是( )
A.N原子核外存在3种不同能量的电子
B．基态V原子的价电子排布图为
C．基态O原子，电子占据的最高能级符号为2p
D．基态C、N两种原子中，核外存在相同对数自旋方向相反的电子
【解析】选B。N元素位于周期表第二周期第ⅤA族，原子核外有1s、2s、2p 3种能量不同的电子，故A正确；基态V原子是23号元素，其价电子排布为3d34s2，价电子排布图为，故B错误；O是8号元素，原子核外电子排布式为1s22s22p4，电子占据的最高能级为2p能级，故C正确；C原子核外电子排布为1s22s22p2，核外自旋方向相反的电子对数为两对；基态N原子核外电子排布式为1s22s22p3，核外自旋方向相反的电子对数也为两对，故D正确。
命题点3.基态与激发态(综合性考点)
5．(2021·西安模拟)温州大学王舜教授课题组与美国北德克萨斯大学ZhenhaiXia教授合作在杂原子掺杂碳的超级电容领域取得了新突破。下列C原子电子排布图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．②＞①＞④＞③
D．④＞③＞①＝②
【解析】选C。电子能量为1s＜2s＜2p，则2p轨道上电子越多，1s、2s轨道上电子越少，其能量越高，则能量由高到低的顺序是②＞①＞④＞③。
【加固训练—拔高】
(2021·天津南开区模拟)下列现象和应用与电子跃迁无关的是( )
A．焰色反应 B．石墨导电
C．激光 D．原子光谱
【解析】选B。当碱金属及其盐在火焰上灼烧时，原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以光的形式放出，因而能使火焰呈现颜色，与电子跃迁有关，故A错误；石墨是层状结构，层间有自由移动的电子，与电子跃迁无关，故B正确；电子跃迁产生光子与入射光子具有相关性。即入射光与辐射光的相位相同。如果这一过程能够在物质中反复进行，并且能用其他方式不断补充因物质产生光子而损失的能量。那么产生的光就是激光，与电子跃迁有关，故C错误；原子光谱的产生是原子核电子发生能级跃迁的结果，与电子跃迁有关，故D错误。
1．(2020·江苏高考)反应8NH3＋3Cl2===6NH4Cl＋N2可用于氯气管道的检漏。下列表示相关微粒的化学用语正确的是( )
A．中子数为9的氮原子： eq \\al(\s\up1(9),\s\d1(7)) N
B．N2分子的电子式：
C．Cl2分子的结构式：Cl—Cl
D．Cl－的结构示意图：
【解析】选C。A项，中子数为9的N原子，质量数为16，表示为 eq \\al(\s\up1(16),\s\d1( 7)) N，错误；B项，漏写N原子的一对孤对电子，错误；C项，Cl2中两个氯原子之间存在一个化学键，正确；D项，Cl－的最外层为8e－，错误。
2．(2020·全国Ⅰ卷节选)Gdenugh等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。
基态Fe2＋与Fe3＋中未成对的电子数之比为__________。
【解析】基态铁原子的价电子排布式为3d64s2，失去外层电子转化为Fe2＋和Fe3＋，这两种基态离子的价电子排布式分别为3d6和3d5，根据洪特规则可知，基态Fe2＋有4个未成对电子，基态Fe3＋有5个未成对电子，所以未成对电子个数比为4∶5。
答案：4∶5
3．(2020·江苏高考节选)以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵[(NH4)3Fe(C6H5O7)2]。
Fe基态核外电子排布式为____________________________________________。
【解析】Fe为26号，价电子数为26－18＝8，在4s轨道上填充2个电子，在3d轨道上填充6个电子，则Fe的核外电子排布为[Ar]3d64s2。
答案：[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2
4．(2019·江苏高考)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： eq \\al(\s\up1(18),\s\d1(17)) 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，Cl的质子数为17，中子数为18，则质量数为35，表示为 eq \\al(\s\up1(35),\s\d1(17)) Cl，错误；B项，N2分子中N与N之间形成三键，结构式为N≡N，错误；C项，Na失去最外层一个电子为Na＋，结构示意图为，错误；D项，H2O为共价化合物，H和O之间为共用电子对，正确。
【加固训练—拔高】
1．(2019·江苏高考节选)Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料，可制备Cu2O。
Cu2＋基态核外电子排布式为___________________________________________。
【解析】Cu原子核外电子满足洪特规则特例，为[Ar]3d104s1，先失去最外层上的电子，则Cu2＋的核外电子排布式为[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9。
答案：[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9
2．(2018·江苏高考)用化学用语表示NH3＋HCl===NH4Cl中的相关微粒，其中正确的是( )
A．中子数为8的氮原子： eq \\al(\s\up1(8),\s\d1(7)) N
B．HCl的电子式：
C．NH3的结构式：
D．Cl－的结构示意图：
【解析】选C。A项，中子数为8的N，其质量数为15，故应写成 eq \\al(\s\up1(15),\s\d1(07)) N，错误；B项，HCl为共价化合物，电子式应为，错误；C项，NH3的结构中N与三个氢原子以共价键相连，正确；D项，Cl－的最外层为8个电子，应写成，错误。
3．(2018·全国Ⅱ卷节选)硫及其化合物有许多用途。
基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_____________________
__________________________________________________________________，
基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为____________________形。
【解析】铁元素为26号元素，基态铁原子的价层电子排布式为3d64s2，因此其价层电子排布图为。基态硫原子电子排布式为1s22s22p63s23p4，最高能级为3p能级，其电子云轮廓图为哑铃形或纺锤形。
答案：哑铃(纺锤)
4．(2018·全国Ⅲ卷节选)锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。Zn原子核外电子排布式为______________。
【解析】锌原子为30号元素，核外电子排布式为[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2。
答案：[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2
1．牢记的一个符号：AZX eq \\al(\s\up1(a±),\s\d1(b)) 。A表示质量数，Z表示质子数，X表示元素符号， a表示电荷数，b表示粒子中所含原子数。
2．熟记“三素”“两同”：元素、核素、同位素；同素异形体、同分异构体。
3．理解三条原子核外电子排布的规律：
(1)能量最低原理。
(2)泡利原理。
(3)洪特规则。
4．熟练掌握三种符号：
(1)核外电子(价电子)排布式。
(2)核外电子(价电子)排布图。
(3)原子(离子)结构示意图。
5．掌握原子中的两个关系：
(1)质子数＝核电荷数＝核外电子数＝原子序数。
(2)质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。元素
核素
同位素
定义
具有相同核电荷数(质子数)的同一类原子的总称
具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子
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)
范畴
同类原子，存在游离态和化合态两种形式
原子
原子
决定
因素
质子数
质子数、中子数
质子数、中子数
举例
H、C、N三种元素
eq \\al(\s\up1(16),\s\d1(08)) O、 eq \\al(\s\up1(17),\s\d1(08)) O、
eq \\al(\s\up1(18),\s\d1(08)) O三种核素
eq \\al(\s\up1(16),\s\d1(08)) O、 eq \\al(\s\up1(17),\s\d1(08)) O、 eq \\al(\s\up1(18),\s\d1(08)) O互为同位素
联系
(1)同位素属于同一种元素，但不是同种原子。
(2)同位素化学性质基本相同。
(3)元素、核素与同位素之间的包含与被包含关系如图所示
能级符号
电子云形状
空间延伸方向
s
球形
一种
p
哑铃形
三种(相互垂直，分别相对于x、y、z轴对称)
d
/
/
f
/
/
表示方法
以硫原子为例
原子结构示意图
电子排布式
1s22s22p63s23p4
简化电子排布式
[Ne]3s23p4
电子排布图
(轨道表示式)
价电子排布式
3s23p4
信息
提取
知识储备
信息整合
A
电子云轮廓图和不同能层同一能级的轨道半径
s电子云轮廓图为球形，且球的半径随能层数增大而增大
B
基态、激发态原子的电子排布和能量关系
基态原子电子排布符合能量最低原理，能级越高能量越大
C
前四周期基态原子的电子排布式
Cr原子位于第四周期ⅥB族，价电子排布为3d54s1
D
前四周期基态原子的价电子排布图
Ni原子位于第四周期第Ⅷ族，价电子排布为3d84s2
能层
能级
原子轨
道数
原子轨道名称
电子云轮
廓图形状
K
1s
1
1s
球形
L
2s、2p
1、3
2s、2px、
2py、2pz
球形
哑铃形
M
3s、3p、3d
1、3、5
3s、3px、3py、
3pz……
球形
哑铃形……
……
……
……
……
……