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2024年高考化学一轮复习 第29讲 原子结构 核外电子排布规律 学案（含答案）
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这是一份2024年高考化学一轮复习 第29讲 原子结构 核外电子排布规律 学案（含答案），共14页。
[复习目标] 1.掌握原子结构中微粒数目的关系。2.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理。3.能正确书写1～36号元素原子核外电子排布式、外围电子排布式和轨道表示式。
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．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
eq \\al(1,1)H：名称为____，不含中子；
eq \\al(2,1)H：用字母____表示，名称为____或重氢；
eq \\al(3,1)H：用字母____表示，名称为____或超重氢。
(4)几种重要核素的用途
1．一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( )
2．所有原子核内一定都有中子( )
3．质量数就是元素的相对原子质量( )
4．质子数相同的微粒一定属于同一种元素( )
5．核外电子数相同的微粒，其质子数一定相同( )
6．核聚变如eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H―→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化( )
7．氢的三种核素形成的单质有6种，它们物理性质有所不同，但化学性质几乎完全相同( )
一、微粒中“粒子数”的确定
1．月球上的每百吨eq \\al(3,2)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eq \\al(4,2)He的形式存在。已知一个 12C原子的质量为a g，一个eq \\al(3,2)He原子的质量为b g，NA为阿伏加德罗常数。下列说法正确的是( )
A.eq \\al(3,2)He比eq \\al(4,2)He多一个中子
B．氦元素的近似相对原子质量为3.5
C.eq \\al(3,2)He的相对原子质量为eq \f(12b,a)
D.eq \\al(3,2)He的摩尔质量为bNA
2．(1)1 ml H218O与1 ml D216O的中子数之比为________。
(2)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_________________________________________________。
二、元素、核素、同位素的概念辨析
3．汤姆逊()和阿斯通()在1913年发现了eq \\al(22,10)Ne。下列有关说法正确的是( )
A.eq \\al(22,10)Ne和eq \\al(20,10)Ne属于同素异形体
B.eq \\al(22,10)Ne和 eq \\al(20,10)Ne属于不同的核素
C.eq \\al(22,10)Ne和eq \\al(20,10)Ne的中子数相同
D.eq \\al(22,10)Ne转变为eq \\al(20,10)Ne为化学变化
4．现有下列9种微粒：eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\ar(13, 6)C、eq \\ar(14, 6)C、eq \\ar(14, 7)N、eq \\al(56,26)Fe2＋、eq \\al(56,26)Fe3＋、eq \\ar(16, 8)O2、eq \\ar(16, 8)O3。按要求完成以下各题：
(1)eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)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)eq \\al(56,26)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。
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电子层，同一电子层的电子，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，熟悉原子核外电子层、能级、原子轨道之间的关系。
(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____到能量较高的轨道上，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________________：原子核外电子先占据能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，这样使整个原子处于能量最低的状态。
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__________：原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态不同。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)
1．p能级能量不一定比s能级的能量高( )
2．Fe的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6( )
3．22Ti的电子排布式1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理( )
4.表示的原子能量处于最低状态( )
5.1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布( )
6.某些金属及其化合物在燃烧时会产生特殊的颜色，是由于电子跃迁时能量以一定频率的光释放出来( )
一、核外电子的运动状态及排布式的书写
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)铜或铜盐的焰色反应为绿色，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)。
A.
B.
C.
D.
3．钾发生焰色反应的原因是________________________________________________
________________________________________________________________________。
核外电子排布常见错误
(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(违反泡利不相容原理)；
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。
二、核外电子排布规律的应用
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)基态钛原子的外围电子排布式为________，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原子外围电子的运动状态有________种，若其电子排布式表示为[Ne]3s23peq \\al(2,x)违背了________________。
(4)基态Cu原子核外电子的空间运动状态有____种。
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。
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的基态原子外围电子排布式为________。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外围电子轨道表示式为________________________________________________________________________。
(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。
6．元素推断
(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________；其基态原子外围电子的轨道表示式为____________________________________________。
(2)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____，其基态原子的核外电子排布式为____________________________________________。
(3)元素D的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的核外电子排布式为__________________。
1．(2021·北京，2)下列有关放射性核素氚(eq \\al(3,1)H)的表述不正确的是( )
A.eq \\al(3,1)H原子核外电子数为1
B.eq \\al(3,1)H原子核内中子数为3
C.eq \\al(3,1)H2与H2化学性质基本相同
D.eq \\al(3,1)H2O具有放射性
2．(2021·辽宁，2)下列化学用语使用正确的是( )
A．基态C原子外围电子排布图：
B．Cl－结构示意图：
C．KCl形成过程：
D．质量数为2的氢核素：eq \\al(2,1)H
3．(2020·山东等级模拟考，4)某元素基态原子4s轨道上有1个电子，则该基态原子外围电子排布不可能是( )
A．3p64s1 B．4s1 C．3d54s1 D．3d104s1
4．(2022·山东，3)eq \\ar(13, 8)O、eq \\ar(15, 8)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：eq \\ar(16, 8)O＋eq \\al(3,2)He―→eq \\ar(13, 8)O＋eq \\al(a,b)X；eq \\ar(16, 8)O＋eq \\al(3,2)He―→eq \\ar(15, 8)O＋eq \\al(m,n)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.eq \\ar(13, 8)O、eq \\ar(15, 8)O可用作示踪原子研究化学反应历程
D．自然界不存在eq \\ar(13, 8)O2、eq \\ar(15, 8)O2分子是因其化学键不稳定
5．按要求解答下列问题。
(1)[2020·全国卷Ⅱ，35(1)]基态Ti原子的核外电子排布式为__________________________。
(2)[2019·全国卷Ⅰ，35(1)]下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是______(填字母)。
A．[Ne] B．[Ne]
C．[Ne] D．[Ne]
(3)[2020·全国卷Ⅰ，35(1)]基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对的电子数之比为________。
第29讲 原子结构 核外电子排布规律
考点一
归纳整合
1．(1)核素 元素 化学 (2)中子 质子 ①质子数 ②质子数 (3)质量数 质子数
2．(1)质子数 质子 中子 质子 中子 (2)①中子数 质子数 几乎完全相同 差异较大 (3)氕 D 氘 T 氚
易错辨析
1．√ 2.× 3.× 4.× 5.× 6.× 7.√
专项突破
1．C
2．(1)1∶1 (2)eq \f(wm－n＋2,m) ml
3．B
4．(1)核素 同位素 (2)eq \\ar(16, 8)O2、eq \\ar(16, 8)O3
(3)30 24 (4)7 5
解析 (1)eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H分别是氢元素的一种核素；eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H是质子数相同而中子数不同的氢元素的不同原子，它们互称为同位素。
(2)eq \\ar(16, 8)O2和eq \\ar(16, 8)O3是同种元素组成的不同单质，互为同素异形体。
(3)eq \\al(56,26)Fe2＋的中子数为56－26＝30，核外电子数为26－2＝24。
考点二
归纳整合
1．(1)
(2)球 哑铃 3
(3)25,50
(4)①1s<2s<2p<3s<3p<3d ②2s<2px＝2py＝2pz
2．(1)最低能量状态 跃迁
(2)吸收 释放 吸收 发射
3．(1)①能量最低原理 ②泡利不相容原理 2 相反 ③洪特规则
易错辨析
1．√ 2.× 3.× 4.× 5.√ 6.√
专项突破
1．(1) (2)K＋和P3－ (3)发射光谱
2．D C [根据核外电子排布规律可知Li的基态原子核外电子排布式为1s22s1，则D中能量最低；选项C中有2个电子处于2p能级上，能量最高。]
3．电子由较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，以光的形式释放能量
4．(1) 9 (2)3d24s2 12 22
(3)4 洪特规则 (4)15
5．(1)1 4d25s2 3 (2)4 (3)3∶1
(4)
(5)Cu (6)5
解析 (1)Ti位于第四周期，Ti基态原子未成对电子数是2，与钛同周期的所有元素的基态原子中，未成对电子数与钛相同的元素有Ni、Ge、Se。
(3)基态铬原子外围电子排布式为3d54s1，核外有6个未成对电子，基态镍原子价层电子排布式为3d84s2，核外有2个未成对电子，则铬与镍的基态原子核外未成对电子数之比为3∶1。
(5)Al的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，有1个未成对电子，Cr、Cu、C、N、O、Si中只有Cu(外围电子排布：3d104s1)基态原子未成对电子数与Al相同。
6．(1)N
(2)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
(3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
真题演练 明确考向
1．B 2.D 3.A
4．B [根据质量守恒可知，X微粒为eq \\al(6,2)He，Y微粒为eq \\al(4,2)He，据此分析解题。X微粒为eq \\al(6,2)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；X微粒为eq \\al(6,2)He，Y微粒为eq \\al(4,2)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；由题干信息可知，eq \\ar(13, 8)O与eq \\ar(15, 8)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；自然界中不存在eq \\ar(13, 8)O2与eq \\ar(15, 8)O2分子并不是因其化学键不稳定，而是由于eq \\ar(13, 8)O与eq \\ar(15, 8)O的半衰期很短，很容易发生核变化，转化为其他原子，D错误。]
5．(1)1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)
(2)A (3)4∶5
核素
eq \\ar(235, 92)U
eq \\ar(14, 6)C
eq \\al(2,1)H
eq \\al(3,1)H
eq \\ar(18, 8)O
用途
核燃料
用于考古断代
制氢弹
示踪原子
电子层(n)
一
二
三
四
电子层符号
能级符号
各能级原子轨道数
各电子层原子轨道数
最多容纳电子数
电子排布式
1s22s22p63s23p4
简化电子排布式
[Ne]3s23p4
外围电子排布式
3s23p4
外围电子轨道表示式
电子层(n)
一
二
三
四
电子层符号
K
L
M
N
能级符号
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
各能级原子轨道数
1
1
3
1
3
5
1
3
5
7
各电子层原子轨道数
1
4
9
16
最多容纳电子数
2
8
18
32
[复习目标] 1.掌握原子结构中微粒数目的关系。2.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理。3.能正确书写1～36号元素原子核外电子排布式、外围电子排布式和轨道表示式。
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．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
eq \\al(1,1)H：名称为____，不含中子；
eq \\al(2,1)H：用字母____表示，名称为____或重氢；
eq \\al(3,1)H：用字母____表示，名称为____或超重氢。
(4)几种重要核素的用途
1．一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( )
2．所有原子核内一定都有中子( )
3．质量数就是元素的相对原子质量( )
4．质子数相同的微粒一定属于同一种元素( )
5．核外电子数相同的微粒，其质子数一定相同( )
6．核聚变如eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H―→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化( )
7．氢的三种核素形成的单质有6种，它们物理性质有所不同，但化学性质几乎完全相同( )
一、微粒中“粒子数”的确定
1．月球上的每百吨eq \\al(3,2)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eq \\al(4,2)He的形式存在。已知一个 12C原子的质量为a g，一个eq \\al(3,2)He原子的质量为b g，NA为阿伏加德罗常数。下列说法正确的是( )
A.eq \\al(3,2)He比eq \\al(4,2)He多一个中子
B．氦元素的近似相对原子质量为3.5
C.eq \\al(3,2)He的相对原子质量为eq \f(12b,a)
D.eq \\al(3,2)He的摩尔质量为bNA
2．(1)1 ml H218O与1 ml D216O的中子数之比为________。
(2)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_________________________________________________。
二、元素、核素、同位素的概念辨析
3．汤姆逊()和阿斯通()在1913年发现了eq \\al(22,10)Ne。下列有关说法正确的是( )
A.eq \\al(22,10)Ne和eq \\al(20,10)Ne属于同素异形体
B.eq \\al(22,10)Ne和 eq \\al(20,10)Ne属于不同的核素
C.eq \\al(22,10)Ne和eq \\al(20,10)Ne的中子数相同
D.eq \\al(22,10)Ne转变为eq \\al(20,10)Ne为化学变化
4．现有下列9种微粒：eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\ar(13, 6)C、eq \\ar(14, 6)C、eq \\ar(14, 7)N、eq \\al(56,26)Fe2＋、eq \\al(56,26)Fe3＋、eq \\ar(16, 8)O2、eq \\ar(16, 8)O3。按要求完成以下各题：
(1)eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)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)eq \\al(56,26)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。
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电子层，同一电子层的电子，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，熟悉原子核外电子层、能级、原子轨道之间的关系。
(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____到能量较高的轨道上，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________________：原子核外电子先占据能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，这样使整个原子处于能量最低的状态。
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__________：原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态不同。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)
1．p能级能量不一定比s能级的能量高( )
2．Fe的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6( )
3．22Ti的电子排布式1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理( )
4.表示的原子能量处于最低状态( )
5.1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布( )
6.某些金属及其化合物在燃烧时会产生特殊的颜色，是由于电子跃迁时能量以一定频率的光释放出来( )
一、核外电子的运动状态及排布式的书写
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)铜或铜盐的焰色反应为绿色，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)。
A.
B.
C.
D.
3．钾发生焰色反应的原因是________________________________________________
________________________________________________________________________。
核外电子排布常见错误
(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(违反泡利不相容原理)；
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。
二、核外电子排布规律的应用
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)基态钛原子的外围电子排布式为________，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原子外围电子的运动状态有________种，若其电子排布式表示为[Ne]3s23peq \\al(2,x)违背了________________。
(4)基态Cu原子核外电子的空间运动状态有____种。
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。
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的基态原子外围电子排布式为________。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外围电子轨道表示式为________________________________________________________________________。
(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。
6．元素推断
(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________；其基态原子外围电子的轨道表示式为____________________________________________。
(2)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____，其基态原子的核外电子排布式为____________________________________________。
(3)元素D的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的核外电子排布式为__________________。
1．(2021·北京，2)下列有关放射性核素氚(eq \\al(3,1)H)的表述不正确的是( )
A.eq \\al(3,1)H原子核外电子数为1
B.eq \\al(3,1)H原子核内中子数为3
C.eq \\al(3,1)H2与H2化学性质基本相同
D.eq \\al(3,1)H2O具有放射性
2．(2021·辽宁，2)下列化学用语使用正确的是( )
A．基态C原子外围电子排布图：
B．Cl－结构示意图：
C．KCl形成过程：
D．质量数为2的氢核素：eq \\al(2,1)H
3．(2020·山东等级模拟考，4)某元素基态原子4s轨道上有1个电子，则该基态原子外围电子排布不可能是( )
A．3p64s1 B．4s1 C．3d54s1 D．3d104s1
4．(2022·山东，3)eq \\ar(13, 8)O、eq \\ar(15, 8)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：eq \\ar(16, 8)O＋eq \\al(3,2)He―→eq \\ar(13, 8)O＋eq \\al(a,b)X；eq \\ar(16, 8)O＋eq \\al(3,2)He―→eq \\ar(15, 8)O＋eq \\al(m,n)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.eq \\ar(13, 8)O、eq \\ar(15, 8)O可用作示踪原子研究化学反应历程
D．自然界不存在eq \\ar(13, 8)O2、eq \\ar(15, 8)O2分子是因其化学键不稳定
5．按要求解答下列问题。
(1)[2020·全国卷Ⅱ，35(1)]基态Ti原子的核外电子排布式为__________________________。
(2)[2019·全国卷Ⅰ，35(1)]下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是______(填字母)。
A．[Ne] B．[Ne]
C．[Ne] D．[Ne]
(3)[2020·全国卷Ⅰ，35(1)]基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对的电子数之比为________。
第29讲 原子结构 核外电子排布规律
考点一
归纳整合
1．(1)核素 元素 化学 (2)中子 质子 ①质子数 ②质子数 (3)质量数 质子数
2．(1)质子数 质子 中子 质子 中子 (2)①中子数 质子数 几乎完全相同 差异较大 (3)氕 D 氘 T 氚
易错辨析
1．√ 2.× 3.× 4.× 5.× 6.× 7.√
专项突破
1．C
2．(1)1∶1 (2)eq \f(wm－n＋2,m) ml
3．B
4．(1)核素 同位素 (2)eq \\ar(16, 8)O2、eq \\ar(16, 8)O3
(3)30 24 (4)7 5
解析 (1)eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H分别是氢元素的一种核素；eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H是质子数相同而中子数不同的氢元素的不同原子，它们互称为同位素。
(2)eq \\ar(16, 8)O2和eq \\ar(16, 8)O3是同种元素组成的不同单质，互为同素异形体。
(3)eq \\al(56,26)Fe2＋的中子数为56－26＝30，核外电子数为26－2＝24。
考点二
归纳整合
1．(1)
(2)球 哑铃 3
(3)25,50
(4)①1s<2s<2p<3s<3p<3d ②2s<2px＝2py＝2pz
2．(1)最低能量状态 跃迁
(2)吸收 释放 吸收 发射
3．(1)①能量最低原理 ②泡利不相容原理 2 相反 ③洪特规则
易错辨析
1．√ 2.× 3.× 4.× 5.√ 6.√
专项突破
1．(1) (2)K＋和P3－ (3)发射光谱
2．D C [根据核外电子排布规律可知Li的基态原子核外电子排布式为1s22s1，则D中能量最低；选项C中有2个电子处于2p能级上，能量最高。]
3．电子由较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，以光的形式释放能量
4．(1) 9 (2)3d24s2 12 22
(3)4 洪特规则 (4)15
5．(1)1 4d25s2 3 (2)4 (3)3∶1
(4)
(5)Cu (6)5
解析 (1)Ti位于第四周期，Ti基态原子未成对电子数是2，与钛同周期的所有元素的基态原子中，未成对电子数与钛相同的元素有Ni、Ge、Se。
(3)基态铬原子外围电子排布式为3d54s1，核外有6个未成对电子，基态镍原子价层电子排布式为3d84s2，核外有2个未成对电子，则铬与镍的基态原子核外未成对电子数之比为3∶1。
(5)Al的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，有1个未成对电子，Cr、Cu、C、N、O、Si中只有Cu(外围电子排布：3d104s1)基态原子未成对电子数与Al相同。
6．(1)N
(2)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
(3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
真题演练 明确考向
1．B 2.D 3.A
4．B [根据质量守恒可知，X微粒为eq \\al(6,2)He，Y微粒为eq \\al(4,2)He，据此分析解题。X微粒为eq \\al(6,2)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；X微粒为eq \\al(6,2)He，Y微粒为eq \\al(4,2)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；由题干信息可知，eq \\ar(13, 8)O与eq \\ar(15, 8)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；自然界中不存在eq \\ar(13, 8)O2与eq \\ar(15, 8)O2分子并不是因其化学键不稳定，而是由于eq \\ar(13, 8)O与eq \\ar(15, 8)O的半衰期很短，很容易发生核变化，转化为其他原子，D错误。]
5．(1)1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)
(2)A (3)4∶5
核素
eq \\ar(235, 92)U
eq \\ar(14, 6)C
eq \\al(2,1)H
eq \\al(3,1)H
eq \\ar(18, 8)O
用途
核燃料
用于考古断代
制氢弹
示踪原子
电子层(n)
一
二
三
四
电子层符号
能级符号
各能级原子轨道数
各电子层原子轨道数
最多容纳电子数
电子排布式
1s22s22p63s23p4
简化电子排布式
[Ne]3s23p4
外围电子排布式
3s23p4
外围电子轨道表示式
电子层(n)
一
二
三
四
电子层符号
K
L
M
N
能级符号
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
各能级原子轨道数
1
1
3
1
3
5
1
3
5
7
各电子层原子轨道数
1
4
9
16
最多容纳电子数
2
8
18
32
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