新高考化学一轮复习考点过关练考向14 原子结构 核外电子排布（含解析）

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【2022浙江卷1月】下列表示不正确的是
A．乙炔的结构简式HC≡CHB．KOH的电子式
C．乙烷的球棍模型：D．氯离子的结构示意图：
【答案】C
【详解】
A．乙炔中碳碳之间为三键，故结构简式HC≡CH，选项A正确；
B．KOH为离子化合物，故电子式为，选项B正确；
C．为乙烷的比例模型，不是球棍模型，选项C错误；
D．氯离子的核电荷数是17，电子数为18，氯离子的结构示意图为，选项D正确；
故答案是C。
知识点一 原子结构
1．原子的构成
(1)构成原子的微粒及作用
eq \a\vs4\al(原子,（ eq \\al(\s\up1(A),\s\d1(Z)) X）) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(原子核\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(质子（Z个）——决定元素的种类,中子[（A－Z）个]\f(在质子数确定后,决定原子种类)同位素)),核外电子（Z个）——最外层电子数决定元素的化学性质))
(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－所带电荷数；
④阴离子的核外电子数＝质子数＋所带电荷数。
(3)微粒符号周围数字的含义
[名师点拨] (1)原子中不一定都含有中子，如 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H中没有中子。
(2)电子排布完全相同的原子不一定是同一种原子，如互为同位素的各原子。
(3)破坏原子结构的核裂变不属于化学变化。
(4)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F和OH－。
知识点二 原子核外电子排布
1．核外电子排布
(1)核外电子排布规律
(2)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，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，它们的化合价通常表现为0价。
2．原子结构示意图
知识点三 原子核外电子排布原理
1．能层与能级
(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。
(3)能层与能级的关系
[名师点拨] (1)能层数＝电子层数。
(2)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。
2．电子云与原子轨道
(1)电子云
①由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云。
②电子云轮廓图称为原子轨道。
(2)原子轨道
原子轨道eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(轨道形状\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(s电子的原子轨道呈球形对称,p电子的原子轨道呈哑铃形)),各能级上的原子轨道数目\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(s能级 1 个,p能级 3 个,d能级5个,f能级7个,……)),能量关系\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(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：, 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2px、2py、2pz轨道的, 能量相等))))
3．基态原子的核外电子排布
(1)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。如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：
[注意] 所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。
(2)泡利原理
每个原子轨道里最多只能容纳eq \a\vs4\al(2)个电子，且自旋状态相反。
如2s轨道上的电子排布为 ，不能表示为 。
(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，且自旋状态相同。 如2p3的电子排布为 ，不能表示为
或 。
[名师点拨] 当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)、全空(p0、d0、f0)时原子的能量最低，如24Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1,29Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1。
(4)基态原子核外电子排布的表示方法
4．电子的跃迁与原子光谱
(1)电子的跃迁
(2)不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。
附：可见光的波长范围
[名师点拨] (1)可见光中，红光的波长最长，紫色的波长最短。
(2)焰色反应是电子跃迁的结果，故金属的焰色反应是物理变化过程，不属于化学变化。

1． eq \\al(\s\up1(99),\s\d1(43)) Tc是医用放射性同位素。下列关于 eq \\al(\s\up1(99),\s\d1(43)) Tc的叙述正确的是( )
A．中子数是56 B．质量数是43
C．质子数是56 D．原子序数是99
2． “原子”原意是“不可再分”的意思。20世纪初，人们才认识到原子不是最小的粒子。从电子层模型分析，Ca原子核外N能层中运动的电子数为( )
A．8 B．2
C．18 D．10
3．钼元素为人体及动植物必须的微量元素，也在钢铁工业中有着重要的作用，钼作为钢的合金化元素，可以提高钢的强度，特别是高温强度和韧性。我国钼元素的储量丰富，在世界上占笫二位。如图所示是钼元素的相关信息，下列有关钼的说法错误的是( )
A．95M18O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) (钼酸根离子)中共计有76个电子
B．M元素是第五周期的主族元素
C．92M、95M、98M互为同位素，化学性质几乎相同
D．98M的原子核内中子数比质子数多14
4.下列电子排布图能表示氮原子的最低能量状态的是( )
5．现有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所述：
请根据表中信息填写：
(1)A原子的核外电子排布式为________________。
(2)B元素在周期表中的位置是________；离子半径：B________A(填“大于”或“小于”)。
(3)C原子的电子排布图是________________，其原子核外有________个未成对电子，能量最高的电子为____________轨道上的电子，其轨道呈________形。
(4)D原子的电子排布式为________________，D－的结构示意图是____________。
(5)B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为____________________________；B的最高价氧化物对应的水化物与D的氢化物的水溶液反应的化学方程式为____________________________________________________________。

1. 肼(N2H4)是发射航天飞船常用的高能燃料，可通过反应2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O制备。下列有关微粒的描述错误的是
A．NH3的电子式为
B．N2H4的结构式为
C．Na+的结构示意图：
D．质子数为17、中子数为18的氯原子可表示为Cl
2.全氮类物质具有高密度、超高能量及爆轰、产物无污染等优点。中国科学家成功合成全氮阴离子Neq \\al(－,5)，Neq \\al(－,5)是制备全氮类物质Neq \\al(＋,5)Neq \\al(－,5)的重要中间体。下列说法中，不正确的是( )
A.全氮类物质属于绿色能源
B.每个Neq \\al(＋,5)中含有35个质子
C.Neq \\al(＋,5)Neq \\al(－,5)属于离子化合物
D.Neq \\al(＋,5)Neq \\al(－,5)结构中含共价键和离子键
3．（江苏省南通市如皋市2021-2022学年高三下学期 4月适应性考试）配合物可用于蚀刻铜，蚀刻后的产物可在氧气中再生，再生反应为。下列说法正确的是
A．基态的电子排布式为
B．属于共价化合物
C．的晶体类型为原子晶体
D．中与形成配位键的原子是N
4．（辽宁省辽阳市2022届高三一模）氢氟酸可用于雕刻玻璃，其反应原理为4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O。下列有关说法正确的是
A．HF中的共价键为s-pσ键
B．H2O、SiF4均为极性分子
C．SiO2晶体为分子晶体
D．基态氧原子的价层电子轨道表示式为
5.如图为元素周期表前三周期的一部分。
(1)X的基态原子的电子排布图是________(填序号)；
另一电子排布图不能作为基态原子的电子排布图是因为它不符合________(填字母)。
A．能量最低原理 B．泡利原理
C．洪特规则
(2)以上五种元素中，________(填元素符号)元素第一电离能最大。
(3)由以上某种元素与氢元素组成的三角锥形分子E和由以上某种元素组成的直线形分子G反应，生成两种直线形分子L和M(组成E、G、L、M分子的元素原子序数均小于10)，反应如图所示，该反应的化学方程式是____________________________________。
1．（2019江苏）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(18,17)Cl
B.N2的结构式：N===N
C.Na＋的结构示意图：
D.H2O的电子式：
2．(1)(2020·全国卷Ⅰ)基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对的电子数之比为________。
(2)(2020·全国卷Ⅱ)基态Ti原子的核外电子排布式为
____________。
(3)(2020·江苏高考)Fe基态核外电子排布式为________。
(4)(2020·天津等级考)Fe、C、Ni在周期表中的位置为________。
(5)(2019·全国卷Ⅰ)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)。
A．[Ne] B．[Ne]
C．[Ne] D．[Ne]
(6)(2019·全国卷Ⅱ)Fe成为阳离子时首先失去____________轨道电子，Sm的价电子排布式为4f66s2，Sm3＋价电子排布式为____________。
(7)(2019·江苏高考)Cu2＋基态核外电子排布式为__________________。
(8)(2019·海南高考)Mn位于元素周期表中第四周期_____族，基态Mn原子核外未成对电子有_____个。
3.(1)(2020·全国卷Ⅰ)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)＞I1(Na)，原因是___________________________。I1(Be)＞I1(B)＞I1(Li)，原因是________________________。
(2)(2020·全国卷Ⅱ)CaTiO3中，其组成元素的电负性大小顺序是________。
(3)(2020·全国卷Ⅲ)H、B、N中，原子半径最大的是________。根据对角线规则，B的一些化学性质与元素________的相似。
(4)(2019·全国卷Ⅱ)比较离子半径：F－________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。
(5)(2019·全国卷 Ⅲ)在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是________，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态________(填“相同”或“相反”)。
1． 【答案】A
【解析】 eq \\al(\s\up1(99),\s\d1(43)) Tc的质子数＝原子序数，均为43，质量数是99，中子数＝99－43＝56，所以A正确。
2． 【答案】B
【解析】Ca原子核外有4个电子层，分别对应符号K、L、M、N，其原子结构示意图为，第4层有2个电子，故 N能层运动的电子数有2个；故选B。
3．【答案】B
【解析】由图中信息可知M原子的核外电子数＝42，1个氧原子含8个电子，95M18O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) (钼酸根离子)中含有的电子数为42＋8×4＋2＝76(个)，故A正确；M元素位于元素周期表第五周期第ⅥB族，属于副族元素，故B错误；92M、95M、98M质子数相同、中子数不同，它们互为同位素，由于原子最外层电子数相同，化学性质几乎相同，故C正确；98M的质子数为42，中子数＝98－42＝56，原子核内中子数比质子数多56－42＝14，故D正确。
4.【答案】A
【解析】基态氮原子的电子排布图为
，此时能量处于最低状态，A选项正确。
5． 【答案】 (1)1s22s22p63s1(或[Ne]3s1) (2)第三周期ⅢA族 小于 (3) 2 2p 哑铃
(4)1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5) (5)Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O
【解析】根据题中信息可推出：A为Na，B为Al，C为O，D为Cl。
(1)A为Na，其核外电子排布式为1s22s22p63s1或[Ne]3s1。(2)B为Al，其在元素周期表中的位置为第三周期第ⅢA族，Na＋与Al3＋的核外电子排布相同，核电荷数Al3＋大于Na＋，故r(Al3＋)1. 【答案】A
【详解】
A．氨气分子中N原子最外层有8个电子，电子式应为，A错误；
B．N2H4分子中两个N原子共用一对电子，每个N原子和两个H原子分别共用一对电子，结构式为，B正确；
C．Na+核电荷数为11，核外有10个电子，结构示意图为，C正确；
D．质子数为17、中子数为18的氯原子质量数为17+18=35，可以表示为Cl，D正确；
综上所述答案为A。
2. 【答案】C
【解析】
A项，全氮类物质具有超高能量及爆轰、产物无污染等优点，因此全氮类物质为绿色能源，故A项正确；B项，一个氮原子中含有7个质子，所以每个Neq \\al(＋,5)中含有35个质子，故B项正确；C项，该物质由氮元素组成，属于单质，不属于化合物，故C项错误；D项，Neq \\al(＋,5)和Neq \\al(－,5)内部都含有氮氮共价键，Neq \\al(＋,5)Neq \\al(－,5)结构中含有阳离子和阴离子，因此该物质含有离子键，故D项正确。综上所述，本题选C。
3．【答案】D
【详解】
A．根据洪特规则，基态的电子排布式为，故A错误；
B．含有离子键，属于离子化合物，故B错误；
C．构成晶体的微粒为氨分子，微粒间为分子间作用力，晶体类型为分子晶体，故C错误；
D．氨分子中N原子含有孤电子对，中与形成配位键的原子是N，故D正确；
选D。
4．【答案】A
【详解】
A．HF是由氢原子中的s轨道与氟原子中的p轨道形成的s-pσ键，A项正确；
B．H2O为极性分子，SiF4和CH4的空间结构一样，都是正四面体结构，结构对称，为非极性分子，B项错误；
C．SiO2中原子间以共价键相结合，构成空间网状结构，为共价晶体，C项错误；
D．基态氧原子的价层电子轨道表示式为，D项错误。
故选A。
5. 【答案】(1)② C (2)Ne (3)2NH3＋3F2===6HF＋N2
【解析】根据元素周期表的结构可知X为N，Z为F，R为Ne，W为P，Y为S。(1)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，因此氮元素的基态原子的电子排布图为 (2)在所给五种元素中，氖元素最外层已达8电子的稳定结构，因此失去核外第一个电子需要的能量最多，即第一电离能最大。(3)根据题给图示可知E为NH3，G为F2，L为HF，M为N2，故该反应的化学方程式为2NH3＋3F2===6HF＋N2。
1．【答案】D
【解析】
A项，中子数为18的氯原子应表示为eq \\al(35,17)Cl，错误；B项，N2分子中N与N之间形成叁键，结构式为N≡N，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原子之间共用一个电子对，正确。
2． 【答案】 (1)eq \f(4,5)
(2)1s22s22p63s23p63d24s2
(3)[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2
(4)第四周期第Ⅷ族
(5)A
(6)4s 4f5
(7)[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9
(8)ⅦB 5
【解析】 (1)根据构造原理可知基态Fe2＋和Fe3＋的价层电子排布式分别为3d6和3d5，其未成对电子数分别为4和5，即未成对电子数之比为eq \f(4,5)。
(2)Ti是22号元素，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。
(3)Fe是26号元素，其基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2。
(4)在元素周期表中Fe、C、Ni都是第四周期第Ⅷ族的元素。
(5)根据影响电离能大小的因素(有效核电荷数、微粒半径和电子层结构)可知，A中电离最外层一个电子所需能量最大。
(6)Fe的价层电子排布式为3d64s2，成为阳离子时首先失去的是4s轨道的电子。Sm3＋是Sm原子失去3个电子形成的，Sm的价层电子排布式为4f66s2，失去3个电子时，首先失去6s轨道上的2个电子，再失去4f轨道上的1个电子，因此Sm3＋的价电子排布式为4f5。
(7)Cu的原子序数为29，Cu基态核外电子排布式为[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1，因此Cu2＋的基态核外电子排布式为[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9。
(8)Mn为25号元素，在第四周期第ⅦB族；其原子核外有25个电子，核外电子排布式为[Ar]3d54s2，基态Mn原子核外未成对电子数为其3d能级上的5个电子，即未成对电子数是5。
3. 【答案】 (1)Na与Li同族，Na电子层数多，原子半径大，易失电子 Li、Be、B同周期，核电荷数依次增加。Be为1s22s2全满稳定结构，第一电离能最大。与Li相比，B核电荷数大，原子半径小，较难失去电子，第一电离能较大
(2)O＞Ti＞Ca
(3)B Si(硅)
(4)小于
(5)Mg 相反
【解析】
(1)Li和Na均为第ⅠA族元素，由于Na电子层数多，原子半径大，故Na比Li容易失去最外层电子，即I1(Li)＞I1(Na)。Li、Be、B均为第二周期元素，随原子序数递增，第一电离能有增大的趋势，而Be的2s能级处于全充满状态，较难失去电子，故第一电离能Be比B大。
(2)O为非金属元素，其电负性在三种元素中最大，Ca和Ti同为第四周期元素，金属性Ca大于Ti，故电负性大小顺序为O＞Ti＞Ca。
(3)根据同一周期从左到右主族元素的原子半径依次减小，可知H、B、N中原子半径最大的是B。元素周期表中B与Si(硅)处于对角线上，二者化学性质相似。
(4)O2－和F－的核外电子层结构相同，F－的核电荷数大，因此F－的半径小。
(5)在周期表中存在“对角线”关系的元素化学性质相似，如Li和Mg、Be和Al、B和Si等，所以与Li的化学性质最相似的邻族元素是Mg。Mg元素基态原子核外M层上只有3s轨道上2个自旋状态相反的电子。
能层
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 5p……
最多
电子数
2
2 6
2 6 10
2 6 10 14
2 6……
电子离
核远近
近→远
电子能
量高低
低→高
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
(或轨道表示式)
价电子排布式
3s23p4
价电子排布图

颜色
波长范围
红
770～622 nm
橙
622～597 nm
黄
597～577 nm
绿
577～492 nm
蓝、靛
492～455 nm
紫
455～350 nm
元素
结构、性质等信息
A
是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂
B
与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性
C
在空气中含量第二，在地壳中含量第一
D
海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂
I1/(kJ·ml－1)
Li
520
Be
900
B
801
Na
496
Mg
738
Al
578