原子结构核外电子排布原理（讲义）-2024年高考化学一轮复习

第19讲原子结构核外电子排布原理

任务目标

1.了解元素、核素和同位素的含义。

2.了解原子的构成，了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的关系。

3.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写1〜36号元素原子核外电子、价电子

的排布式和轨道表示式。

4.了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。

考点一原子结构核素同位素

必备知识

1.原子的构成

(.,1每个质子带一个单位_正_电荷

质子(―Z—个)|相对质量约为_1_

原子核《

中子_不带_电

中子（_4—Z_个）

原子V.相对质量约为一|_

(张)

围绕原子核做高速运动

核外电子每个电子带一个单位_负_电荷

(_Z_个)相对质量约为一个质子(中子)的康

(1)决定元素种类的是质子数(核电荷数)。

(2)决定元素化学性质的是最外层电子数。

(3)决定原子种类的是质子数和中子数。

(4)决定原子相对质量的是质子数和中子数。

2.原子结构中微粒之间的关系

(1)2X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2X〃+的核外电子数=质子数一阳离子所带的电荷数=2一〃

⑷阴离子2X"厂的核外电子数=质子数+阴离子所带的电荷数=Z+/〃

3.一个信息丰富的符号

质量数元素华合价离子所带电荷数

\T/

OX"1*

Zn

质子数/'原子个数

4.元素、核素、同位素、同素异形体

(1)同素异形体。

同种元素组成的不同单质，匕如白磷与红磷，石墨、金刚石与C60,02与。3等。

(2)元素、核素、同位素。

①关系图示：

_/一具有相同质子数的同一类原子的总称,

种元素币有多种不同的核素

(/\~\具有一定数目的圆王和一定数目

也圣^隹的一种原子

\、同酝二质子数相同.中子数不同的同一元

j索的不同核素的互称

②同位素的特征。

相同存在形态的同位素，化学性质相同，物质性质不同。

天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数一般保持不变。

③常见的重要核素及其应用。

核素2和也cJH

用途核燃料用于考古断代制氢弹示踪原子

5.“四量”比较

原子质量原子的相对原子质量元素的相对原子质量质量数

该元素各种核素原子

一个原子的真实质量

指某元素某种核的灯对原子质量与其一个原子核内

与一个126c原子质量

定义素的一个原子的在自然界中所占原子质子数与中子

的吉的比值

真实质量个数百分比的乘积之数之和

和

一个脩原子的

80Ar=Aria%+Ar23%

1680的相对原子质量1880的质量数

实例质量是2.657X10+.......（其中4%+

约为16为18

-26kg》％+...=1）

备注某核素的质量数可视为该核素的近似相对原子质量

要点突破

1.月球上的每百吨蛆e聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量，地球上氮元素主要以?He的

形式存在。已知一个12c原子的质量为ag,—个汨。原子的质量为力g,为阿伏加德罗常数。下列说法

正确的是()

A.eqHeLt^He多一个中子

B.然元素的近似相对原子质量为3.5

C.eqHe的相对原子质量为学

D.eqHe的摩尔质量为bN*

【答案】C

【解析】gHe比狼e少一个中子，A错误；不能确定核素的原子百分含量，因此不能计算氮元素的近似相

对原子质量，B错误；一个原子的真实质量与一个£C原子质量附=的比值是该核素的相对原子质量，因此

拍。的相对原子质量为号，C正确：如e的摩尔质量为ZWAg,

mol-1,D错误。

2.汤姆孙J.J.ThomsonJ.J.Thomson)和阿斯通(F.W.Aston)在1913年发现了狗Ne。下列有关说法正确的是()

A君Ne和油证属于同素异形体

B.riNe和秋Me属于不同的核素

C.fjNe和伽Ie的中子数相同

D.TfiNe转变为和Ne为化学变化

【答案】B

【解析】希Ne和彳8Ne的质子数相同，中子数不同，属于不同的核素，丸为同位素，不白.为同素异形体，

A、C项错误，B项正确：用Ne转变为租Ne,没有新物质生成，不是化学变化，D项错误。

3.现有下列9种微粒：］H、汩、依、依、弓N、碧Fe3+、的2、呼03。按要求完成以下各题:

(1)|H、彳H分别是氢元素的一种，它们互称为0

(2)互为同素异形体的微粒是o

(3)$EFe2+的中子数为,核外电子数为o

(4)上述9种微粒中有种核素♦，含有种元素。

【答案】(1)核素同位素(2)忠。2、g

(3)3024(4)75

【解析】(1)田、彳H分别是氢元素的一种核素；|H、彳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成0?和*03是同种元素组成的不同单质，互为同素异形体。

(3成Fe?+的中子数为56-26=30,核外电子数为26—2=24。

最外层有两个电子的原子：He>Be、Mg、Ca。

⑶最外层电子数等于次外层电子数的原子：Be、Ar：

最外层电子数是次外层电子数2倍的原子：C：

最外层电子数是次外层电子数3倍的原子：0。

(4)电子层数与最外层电子数相等的原子：H、Be、Al；

最外层电子数是电子层数2倍的原子：He、C、S；

最外层电子数是电子层数3倍的原子：0。

(5)次外层电子数是最外层电子数2倍的原子：Li、Sio

(6)内层电子总数是最外层电子数2倍的原子：Li、P。

7.核外等电子微粒

(1)10电子微粒。

10电子微粒间的转化。

若A、B、C、D均为10电子微粒，且它们之间存在如图转化：

图中的常见转化一定是NH；十OH-—-NH3t+H2O,即A为NH；、B为

OH，C为NH3、D为H2OO

-I~H«I

A-r—*C

―AA—

B」I-D

IH-T

(4)18电子微粒。

S2-

T

ns-cr

T出发点

2f

①SiH4-P%-%S-HC1<-Ar]->K+-*Ca

②“双九”微粒。

—F、一OH、一NH2、一CH3的相互组合，如:

F2,H2O2、N2H4、C2H6、CHF、CH.QH、CH3NH2

要点突破

1.下列微粒的结构示意图中，正确的是()

\\B.C1任

A.Mg2+28

//

\\\

C.Ar2108D.K(+19)289

///7“

【答案】A

【解析】A.镁离子质子数为12,是镁原子核外失去了2个电子形成的,Mg2+结构示意图为A

正确;

原子结构示意图为砌//，故B

B.氯原子核电荷数为17,原子核外有三个电子层,最外层有7个电子,

错误;

C.僦原子核电荷数为18,原子核外有三个电子层,最外层有8个电子,原子结构示意图为

错误;

D.钾原子核电荷数为19,原子核外有四个电子层,最外层有1个电子,原子结构不意图为④故D

错误;

2.在第n层电子层中，当它作为原子的最外电子层时,最多容纳的电子数与nl层相同，当它作为原子的次外层

时，其电子数比n+l层最多能多10个,则此电子层是()

A.K层B.L层

C.M层D.N层

【答案】C

【解析】n作为最外层时，最多只能容纳8个电子，所以nl层应为8个电子，为L层，则n应为M层;若n为次

外层，则n+1为最外层，则次外层电子数为10+8=18,则进一步证明n为M层。

3.两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等，则在周期表的前10号元素中，满足上述关

系的元素共有()

A.1对B.2对

C.3对D.4对

【答案】B

【解析】前10号元素的核外电子层数与最外层电子数分别为：以：1,1；汨0H2；3口：2,1；4Be：2,2；

5B：2,3;6C：2,4;7N：2,5；8。：2,6；9F：2,7；ioNe：2,8。核外电子层数之比与最外层电子数之比相同的为

H和Be(l1)与He和C(12),共2对，B项符合题意。

考点三原子核外电子的排布及其表示方法

必备知识

1.能层、能级的符号和所能容纳的最多电子数

能层一二三四五

能层

KLMNO

符合

能级5s

1S2S2P3S3P3d4S4P4d4f

符号5P

轨道

1131351357.......

数

最多226261061014.......

电子

28183250

数

2.原子轨道的形状与能量的关系

S电子的原子轨道呈—球形—对称

轨道形状

.P电子的原子轨道呈—纺锤或哑铃—形

〃①相同能层上原子轨道能量的高低：

原子轨道4②形状相同的原子轨道能量的高低：

能量关系〈ls<2s<3s<4s..

③同一能层内开头相同而伸展方向不

同的原子轨道的能量相等，如2PA

、2p,2P二轨道的能量_相等—

V?

3.基态原子核外电子排布的三个原理

⑴能量最低原理：电子总是先占有能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，使整人原子的能量

处千最低状态。即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。如图为构造原理示意

图：

COO

co

o

(2)泡利原理

在一个原子轨道中，最多只能容纳2个电子，并且这两个电子的自旋状态相反。如2s轨道上的电子排

2s2s

布为in,

不能表示为回

(3)洪特规则

当电子排布在同一能级的不同的轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，并且自旋状态

2P2P2P

相同。如2P3的电子排布为I*1t1tL不能表示为回上J_」或LLLUT。

洪特规则特例:当能量相同的原子轨遒在全满(p6、d，0>f，4)>半满(p3、d\f7)和全空(p°、d°、P)状态时，

体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为Is22s22P63s23P63d54s1

4.基态原子核外电子排布的表示方法

表示方法举例

电子排布式S：Is22s22P63s23P4

简化电子排布式:Ne]3s23P4

电子排布图la2«2p

s：|H][H]

(轨道表达式)

3»3p

注意空轨道不能省略|tl||H|:|f|

外围(价层)电子排布式3s23p4

特别提醒：要注意比较原子核外包子排布式、简化包子排布式、原子外围包子排布式的区别与联系。

5.原子状态与原子光谱

(1)原子的状态

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。

(2)原子光谱：不同元素的原子发生电子跃迁时会吸收或释放不同的光，用光谱仪记录下又便得到原子

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。

(3)基态、激发态及光谱示意图

吸收光谱

6.基态原子电子排布式的书写方法

(1)知道原子序数书写核外电子排布式的方法。

①常规方法：常根据构造原理(Is、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p),各能级最多容纳的电子数及能量最低

原理，依次由低能级向高能级排列，如31号元素钱，首先排满Is?,依次2s2、2P6、3s2、3P(＞、4s2、34。最

后4PL

②原子序数大于18的方法：如31号元素，我们也可以用31—18=13,然后在［Ar］的基础上再填充13

个电子，如［Ar］3d］。4s24PL

(2)知道元素名称书写核外电子排布式的方法。

①前三周期主族元素可以根据最外层电子数书写，如S的最外层电子数为6,其排布式为［Ne］3s23P4。

②第四周期的元素，要熟记元素名称，然后从K开始数，数到几，就可以写成“［Ar］十几个电子”。如

Fe,从钾开始数到铁为8,其排布式为［Ar］3d64s2；Se,从钾开始数到Se为16,其排布式为网3a4s24pt

(3)注意事项。

基态原子失电子生成金属阳离子时，应先失去最外层上的电子，如Fe原子核外电子排布式为［Ar］3d64s2,失

电子变为Fe2+,失去的不是能最高的3d轨道上的电子，而是能豉低的4s轨道上的电子。所以Fe?”的基态

核外电子排布式正确的为［Ar］3d6,其他［Ar］3d44s2、［Ar］3d54sl均借误。

1.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.3P64slB.4s1

C.3d54s'D.3d104sl

【答案】A

【解析】基态原子4s轨道上有1个电子，在s区价电子排布式为4sl在d区价电子排布式为3d54sl在

ds区价电子排布式为34°4sl在p区不存在4s轨道上有1个电子，故A符合题意。

2.下列说法正确的是()

A.同一原子中3s、3p、3d、4s能量依次升高

B.某原子核外也子由Is22s22P63?3p」ls22s22P63sl3P2,原子放出能量

C.p能级的原子