原子结构、核外电子排布-2025年高考化学一轮复习

考向14原子结构核外电子排布

缶典董菊

［2022浙江卷1月】下列表示不正琥的是

A.乙烘的结构简式HOCHB.K0H的电子式K+［：0：H「

C.乙烷的球棍模型:上D.氯离子的结构示意图:

【答案】C

【详解】

A.乙焕中碳碳之间为三键，故结构简式HOCH,选项A正确;

B.K0H为离子化合物，故电子式为K+［：6：H「，选项B正确;

••

上，为乙烷的比例模型，不是球棍模型，选项C错误;

C.

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。）小，选项D正确;

D.

故答案是C。

知识点一原子结构

i.原子的构成

(1)构成原子的微粒及作用

［■质子(Z个)——决定元素的种类

原子核在质子数确定后

原子中子［(4—Z)个］同位素

决定原子种类

姮X)

垓外电子(Z个)一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：质子数亿)=核电荷数=核外电子数;

②质量数⑷=质子数亿)+中子数(N)；

③阳离子的核外电子数=质子数一所带电荷数;

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

元素化合价

质量数、I/离子所带电荷数

、劭士/

zX“

质子数/、原子个数

［名师点拨］(1)原子中不一定都含有中子，如1H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0H，

知识点二原子核外电子排布

1.核外电子排布

⑴核外电子排布规律

能量纠律降离核由近到远,电子能量由低到直

「每层最多容纳的电子数为至

数量加律H最外层不超过更个(K层为最外层时不超过2个)

一次外层不超过18个

(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(氢为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

“TM电子层

一

|八层”

微粒符号原子核核内.子数

知识点三原子核外电子排布原理

1.能层与能级

(1)能层(〃)

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

小O

(3)能层与能级的关系

能层--二三四五……

符号KLMN0.......

能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p.......

最多

226261026101426.......

电子数

电子离

近一远

核远近

电子能

低T高

量高低

［名师点拨］(1)能层数=电子层数。

(2)第二能层(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p.、p.v、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

母饭小卜电子的原子轨道呈球形对称

(轨道形状•

Ip电子的原子轨道呈哑铃形

p能级1个

p能级3个

各能级上的原子轨道数目级二人

d能级5个

f能级7个

相同能层上原子轨道能量的高低：

几s(〃pV〃d<〃f

里斗左②形状相同的原子轨道能量的高低：

-ls<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、2p,,、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2个电子，且自旋状态相反。

2s2s

如2s轨道上的电子排布为ES,不能表示为H。

(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,

2p2p

且自旋状态相同。如2。3的电子排布为I」III，L不能表示为IJ_

,,2P

或I3iI，1o

［名师点拨］当能量相同的原子轨道在全满》6、小。、？4)、半满83、d5、P)、全空(p。、

d'F)时原子的能量最低，如24Cr的电子排布式为［Ar］3d54sL29C11的电子排布式为［Ar］3di04si。

(4)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Is22s22P63s23P4

简化电子

RNe]3s23P4

排布式

电子排布图Is2s2p3s3p

(或轨道表示式)冏冏/卅卅YIM"Ut"

价电子排布式3s23P4

3s3p

价电子排布图2

4.电子的跃迁与原子光谱

(1)电子的跃迁

吸收光谱♦皿吸收Ei眄放能量3上发射光谱

(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

颜色波长范围

红770〜622nm

橙622〜597nm

黄597〜577nm

绿577〜492nm

蓝、靛492〜455nm

紫455~350nm

［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.患Tc是医用放射性同位素。下列关于2Tc的叙述正确的是（）

A.中子数是56B.质量数是43

C.质子数是56D.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.8B.2

C.18D.10

3.铝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，钥作为

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。我国铝元素的储量丰富，在

世界上占笫二位。如图所示是铝元素的相关信息，下列有关铝的说法错误的是（）

A.95Moi80;（铝酸根离子）中共计有76个电子

B.M。元素是第五周期的主族元素

C.92MO、95MO、98M。互为同位素，化学性质几乎相同

D.98Mo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（）

CD

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:

元素结构、性质等信息

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

A

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

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

D

用的消毒杀菌剂

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：BA(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.月井(N2H4)是发射航天飞船常用的高能燃料，可通过反应2NH3+NaC10=N2H4+NaCl+H2。制

备。下列有关微粒的描述簿送的是

A.NH3的电子式为H

H：N：H

HH

B.N2H4的结构式为

H-N-N-H

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

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NCN9是制备全氮类物质N9N9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N1中含有35个质子

C.N/N9属于离子化合物

D.N^N[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[的灯旦）/。

可用于蚀刻铜，蚀刻后的产物[CU（NH3）/02可在氧气中再生，再生反应为

4[Cu（NH3）4]C1+4NH4C1+O2=4[Cu（NH3）4]Cl2+2H2O+4NH3。下列说法正确的是

A.基态Cu的电子排布式为[Ar]3d94s2

B.NH4cl属于共价化合物

C.NH3的晶体类型为原子晶体

2+2+

D.[Cu（NH3）J中与Cu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+Si02=SiF4t+2H20o下列有关说法正确的是

A.HF中的共价键为s-pc键

B.压0、SiF4均为极性分子

C.SiO?晶体为分子晶体

Is2s2p

D.基态氧原子的价层电子轨道表示式为卜jj：

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）；

Is2s2p

①叼MFA“I

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。

2Jrk+30-0-*60-*+^^^

EGLM

1.(2019江苏)反应NH4Cl+NaNO2==NaCl+N2f+2H2。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：出C1

B.N2的结构式：N=N

C.Na+的结构示意图：//

一,,H：()：II

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H)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、Co、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]3sB.[Ne]3s

①S0

C.[Ne]3s3pD.[Ne]3P

(6)(2019・全国卷H)Fe成为阳离子时首先失去轨道电子,Sm的价电子排布

式为4/6s2,Sm3+价电子排布式为。

(7)(2019・江苏高考)Ci?+基态核外电子排布式为o

(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(/1)如表所示。/i(Li)>/i(Na),

原因是o/,(Be)>/i(B)>/i(Li),原因是

/i/(kJmo11)

LiBeB

520900801

NaMgAl

496738578

（2）（2020•全国卷H）CaTiC）3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：FCP-（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”）。

基础练

1.【答案】A

【解析】翁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

（+20）2882

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，

95Moi80r（铝酸根离子）中含有的电子数为42+8x4+2=76（个），故A正确；Mo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；92MO、95MO、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；98Mo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

Is2s2p

此时能量处于最低状态，A选项正确。

5.【答案】⑴Is22s22P63sl(或[Ne]3sD(2)第三周期IIIA族小于⑶

Is2s2p

22p哑铃

(+17)288

(4)ls22s22P63s23P5(或[Ne]3s23P5)/〃(5)A1(OH)3+Na0H=NaA102+2H2O

A1(OH)3+3HC1=A1C13+3H2O

【解析】根据题中信息可推出：A为Na,B为Al,C为O,D为C1。

⑴A为Na,其核外电子排布式为Is22s22P63sl或[Ne]3sL⑵B为Al,其在元素周期表

中的位置为第三周期第IIIA族，Na+与AF+的核外电子排布相同，核电荷数AF+大于Na+,

]s2s2p

故r(AF+)<r(Na+)。(3)C为0,其电子排布图为互E217|，其中有2个未成

对电子，能量最高的为2P轨道上的电子，其轨道呈哑铃形。(4)D为CL其核外电子排布式

(+17)288

为Is22s22P63s23P5,简化电子排布式为[Ne]3s23P5,C「的结构示意图为"〃。(5)A1(OH)3

与NaOH和盐酸反应的化学方程式分别为A1(OH)3+Na0H=NaA102+2H2O,A1(OH)3+

3HC1=A1C13+3H2OO

提升练

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;

H

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,

HH

结构式为，B正确;

H-N-N-H

C.Na+核电荷数为II,核外有10个电子,结构示意图为28,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Ao

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N1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，N3和

NW内部都含有氮氮共价键，N；N9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Cu的电子排布式为［Ar］3<T04si,故A错误；

B.NH4cl含有离子键，属于离子化合物，故B错误；

C.构成NH,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，［Cu(NH3)j"中与C/+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-p◎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;

2s2p

D.基态氧原子的价层电子轨道表示式为而因亩丁，D项错误。

故选Ao

5.【答案】⑴②C(2)Ne(3)2NHJ+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

Is2s2p

氮元素的基态原子的电子排布图为"urn111i°(2)在所给五种元素中，氟

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。

真题练

1.【答案】D

【解析】

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之间形成叁键，

(+11)28

结构式为N三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0原子之间共用一个电子对，正确。

2.【答案】⑴；

(2)Is22s22P63s23P63d24s2

(3)[Ar]3d64s2或Is22s22P63s23P63d64s2

(4)第四周期第VIII族

(5)A

(6)4s4f

(7)[Ar]3d9或Is22s22P63s23P63d9

(8)VDB5

【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之

(2)Ti是22号元素，其基态原子核外电子排布式为Is22s22P63s23P63d24s2。

(3)Fe是26号元素，其基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2或