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第24讲　原子结构　核外电子排布
一、选择题（本题包括13小题，每小题只有一个选项符合题意）
1.下列图像中所发生的现象与电子的跃迁无关的是（　　）
2.（2024·上海高考2题）有关18F与19F说法正确的是（　　）
A.是同种核素 B.是同素异形体
C.19F比18F多一个电子 D.19F比18F多一个中子
3.钋-210属于极毒性放射性元素，以相同重量来比较，钋-210的毒性是氰化物的2.5亿倍，只需一颗尘埃大小就足以取人性命，而且没有解毒剂。下列有关Po说法正确的是（　　）
A.Po与Po互为同素异形体
BPo与At互为同位素
CPo的质子数为84，中子数为126
D.Po元素的相对原子质量为210
4.某元素正二价离子的价层电子排布为3d9，则该元素的原子序数为（　　）
A.29 B.30
C.31 D.32
5.下列说法错误的是（　　）
A.电子排布式为1s22s22p63s23p1的元素，其价态为＋3价时最稳定
B.在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同
C.碳原子核外能量最高的电子云轮廓图如图所示
D.钠原子由1s22s22p63p1→
1s22s22p63s1时，吸收能量，由激发态转化成基态
6.下列轨道表示式所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是（　　）
7.某元素基态原子4s轨道上有1个电子，则该基态原子价层电子排布不可能是（　　）
A.3p64s1 B.4s1
C.3d54s1 D.3d104s1
8.实验室常用铁氰化钾溶液来检验Fe2＋，反应的离子方程式为K＋＋Fe2＋＋[Fe（CN）6]3－KFe[Fe（CN）6]↓（蓝色）。下列化学用语表示正确的是（　　）
A.基态Fe3＋的简化电子排布式：[Ne]3d5
B.基态碳原子的轨道表示式：
C.Fe2＋的价层电子轨道表示式为
D.基态N原子的价层电子排布式：2s22p3
9.下列有关电子排布图的表述不正确的是（　　）
10.（2024·锦州期初联考）由多元素组成的化合物Fe-Sm-As-F-O是我国科学家近年来发现的一种重要的铁系超导材料。下列说法不正确的是（　　）
A.基态O原子核外电子的空间运动状态有5种
B.基态F原子核外电子排布式为1s22s22p5
C.基态As原子的简化电子排布式为[Ar]4s24p3
D.基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2
11.人们通常将在同一原子轨道上运动、自旋相反的2个电子，称为“电子对”，将在某一原子轨道上运动的单个电子，称为“未成对电子”。下列基态原子的电子排布式中，未成对电子数最多的是（　　）
A.1s22s22p63s23p6
B.1s22s22p63s23p63d54s2
C.1s22s22p63s23p63d54s1
D.1s22s22p63s23p63d104s1
12.（2024·长沙模拟）我国玉兔二号月球车是采用核能来提供能量的，它的核能电池系统主要包括两个组成部分：一个装填Pu）二氧化物的热源和一组固体热电偶。该装置使-238衰变产生的核能转化为电能，其反应可以表示为PuUHe2＋＋2e－＋γ光子，其中γ光子是一种电磁波，它具有一定的波长和频率，静止质量为零。下列说法不正确的是（　　）
A.U的中子比-238的中子少2个
BU与Pu互为同位素
CU与U含有相同的电子数
DHe2＋与He含有相同的质子数
13.钠离子电池是一种二次电池，主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作。下列说法不正确的是（　　）
A.钠原子核外有11种不同运动状态的电子
B.基态钠原子核外电子的空间运动状态有11种
C.原子具有的能量：1s22s22p63s1＜1s22s22p53s2
D.基态钠原子的内层电子中，两种自旋状态的电子数之比为1∶1
二、非选择题（本题包括2小题）
14.（1）A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有8个电子，其元素符号为　　　　；其价层电子排布图为　　　　　　　。
（2）B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为　　　　，C离子的结构示意图为　　　　　　　　　　。
（3）F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2，则n＝　　　　；原子中能量最高的是　　　　电子，核外电子排布图为　　　　　　　　。
（4）G基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍，则G的价层电子排布式为　　　　。
（5）H的基态原子4s和3d轨道电子半充满，则H的价层电子轨道表示式为　　　　　　　　　　，未成对电子数为　　　　。
15.现有六种元素，其中A、B、C、D为短周期主族元素，E、F为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。
A元素原子的核外p电子数比s电子数少3
B元素形成的物质种类繁多，其形成的一种固体单质工业上常用作切割工具
C元素基态原子p轨道有3个未成对电子
D原子核外所有p轨道全充满或半充满
E在该周期中未成对电子数最多
F能形成红色（或砖红色）的F2O和黑色的FO两种氧化物
某同学根据上述信息，完成下列各题。
（1）画出A基态原子的核外电子轨道表示式：　　　　　　　　　　。
（2）B基态原子的核外电子轨道表示式为
，该同学所画的轨道表示式违背了　　　　　　。
（3）D基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有　　　　个伸展方向，呈　　　　形。
（4）写出C原子的电子排布式：　　　　　　　；写出E原子的简化电子排布式：　　　　　　。
（5）写出F元素原子的价层电子排布式：　　　　　　　。
第24讲　原子结构　核外电子排布
1.D　平面镜成像是光线反射的结果，与电子跃迁无关；霓虹灯广告、燃烧蜡烛、节日里燃放的焰火是原子的发射光谱，与原子核外电子发生跃迁有关。
2.D　18F和19F是F元素的不同核素，A错误；同素异形体是指由同种元素形成的不同单质，B错误；18F和19F质子数相同，即核外电子数相同，C错误；19F和18F的中子数分别为10、9，D正确。
3.C　A项Po与Po是同种元素的不同核素，应互为同位素，错误；B项Po与At为两种不同元素的核素，不能互称为同位素，错误；C项Po的质子数为84，中子数为210－84＝126，正确；D项，钋-210的近似相对原子质量为210，钋元素的相对原子质量不是210，错误。
4.A　某元素正二价离子的价层电子排布为3d9，则该元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，原子序数为29。
5.D　电子排布式为1s22s22p63s23p1的元素是Al，其最外层有3个电子，失去最外层的3个电子，达到8电子稳定结构，所以铝元素的价态为＋3价时最稳定，A正确；在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同，B正确；碳原子核外能量最高的电子为2p能级上的电子，C正确；钠原子由1s22s22p63p1→1s22s22p63s1时，由激发态转化成基态，应是释放能量，D错误。
6.D　原子处于基态时能量最低。A项，Be原子的2s轨道未排满电子，2p轨道排布1个电子，应为激发态，错误；B项，N原子核外电子排布不符合洪特规则，错误；C项，B原子的2s轨道未排满电子，2p轨道排布2个电子，应为激发态，错误；D项，碳原子的1s和2s轨道全部排满电子，2p轨道排布2个电子，核外电子排布符合能量最低原理，应是基态碳原子，正确。
7.A　基态原子4s轨道上有1个电子，在s区价层电子排布式为4s1，在d区价层电子排布式为3d54s1，在ds区价层电子排布式为3d104s1，在p区不存在4s轨道上有1个电子，A符合题意。
8.D　基态Fe3＋的简化电子排布式为[Ar]3d5，A错误；基态碳原子核外有6个电子，根据能量最低原理，先排满2s轨道，再排2p轨道，其轨道表示式为，B错误；基态Fe2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，其价层电子不包括3s、3p能级，故价层电子轨道表示式为，C错误；基态N原子核外电子排布式为1s22s22p3，则其价层电子排布式为2s22p3，D正确。
9.D　A项，单核10电子粒子基态时的电子排布式为1s22s22p6，每个轨道内排布2个电子，且自旋状态相反，正确；B项，违背了洪特规则，正确；C项，N原子的价层电子排布图为，正确；D项，该电子排布图中的电子没有激发跃迁到能量更高的轨道上，错误。
10.C　基态O原子的核外电子排布式为1s22s22p4，电子占据1s、2s和2p共5个原子轨道，故其核外电子的空间运动状态有5种，A正确；F原子核外有9个电子，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p5，B正确；基态As原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p3，C错误；基态Fe原子的电子排布式为[Ar]3d64s2，则其价层电子排布式为3d64s2，D正确。
11.C　1s22s22p63s23p6中未成对电子数为0；1s22s22p63s23p63d54s2中未成对电子数为5；1s22s22p63s23p63d54s1中未成对电子数为6；1s22s22p63s23p63d104s1中未成对电子数为1。
12.B　根据质量数守恒和质子数守恒，-238发生衰变时产生的U的质量数m为234，质子数z为92，故U的中子数为142，而Pu中子数为144U的中子比-238的中子少2个，A正确U与Pu质子数不相同，不属于同位素关系，B错误U与U为质子数相同的电中性原子，所以含有相同的电子数，C正确He2＋与He为氦元素的两种不同粒子，其质子数均为2，D正确。
13.B　钠原子核外有11个电子，不同电子的运动状态不同，A正确；基态钠原子的核外电子排布式为1s22s22p63s1，电子占据了1s、2s、2p和3s轨道，故基态钠原子核外电子的空间运动状态有6种，B错误；1s22s22p63s1表示基态Na原子，1s22s22p53s2表示激发态Na原子，故能量：1s22s22p63s1＜1s22s22p53s2，C正确；基态钠原子的内层电子排布式为1s22s22p6，每个轨道均有1对自旋状态相反的电子，故两种自旋状态的电子数之比为1∶1，D正确。
14.（1）P　　（2）Cl　　（3）2　2p　（4）2s22p4 （5） 　6
15.（1）　（2）洪特规则　（3）3　哑铃
（4）1s22s22p3　[Ar]3d54s1　（5）3d104s1
解析：A、B、C、D为短周期主族元素，原子序数依次增大，A元素原子的核外p电子数比s电子数少3，电子排布式为1s22s22p1，即A为B元素；B元素形成的物质种类繁多，其形成的一种固体单质工业上常用作切割工具，则B为C元素；C元素基态原子p轨道有3个未成对电子，价层电子排布式为ns2np3，D原子核外所有p轨道全充满或半充满，结合原子序数可知，价层电子排布式为3s23p3，即C为N元素、D为P元素；E在该周期中未成对电子数最多，又E为第四周期元素，则其价层电子排布式为3d54s1，则E为Cr元素；F能形成红色（或砖红色）的F2O和黑色的FO两种氧化物，即F为Cu元素。
3 / 3第24讲　原子结构　核外电子排布
课标要求
1.结合有关数据和实验事实认识原子结构，知道元素、核素的含义。
2.了解原子核外电子的排布，能画出 1 ～ 20 号元素的原子结构示意图。
3.知道原子核外电子的能级高低顺序，了解构造原理，能结合能量最低原理、泡利原理、洪特规则书写1 ～ 36 号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式。
4.能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异。
考点一　原子结构、核素、同位素
1.原子的构成
（1）构成原子的微粒及作用
（2）微粒之间的数量关系
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）＋　　　　（N）。
③阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带的电荷数。
④阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数。
【提醒】 （1）有质子的微粒不一定有中子，如H；有质子的微粒不一定有电子，如H＋。
（2）质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F与OH－。
（3）核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如Na＋和Mg2＋。
（3）关于质量数
①只有具体的原子才有质量数，元素没有质量数。
②某核素的质量数可视为该核素的近似相对原子质量。
（4）微粒符号周围数字的含义
2.元素、核素、同位素
（1）元素、核素、同位素的关系
（2）同位素的特征
①天然存在同一元素的各核素所占原子百分数（丰度）一般不变。
②同位素的“六相同”与“三不同”
（3）氢元素的三种核素
HHH用字母H、　　、　　表示，名称为　　、　　、　　。
（4）几种重要的核素及其应用
核素 U C H H O
用途 核燃料 用于考古断代 制　　 示踪原子
　判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）中子数为20的氯原子表示为 Cl。（　　）
（2）14C可用于文物的年代鉴定，14C与 12C互为同素异形体。（　　）
（3）铯元素的两种同位素 137Cs比 133Cs多4个质子。（　　）
（4）核聚变如 HHHen，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化。（　　）
（5）Cl与Cl得电子能力相同。（　　）
（6）3 g 3He含有的中子数为NA。（　　）
一 原子结构中“粒子”之间的关系与相关计算
1.（2024·雅安模拟）考古研究中C可以用来断定古生物体死亡的年代N可用来分析古代人类的食物结构。下列关于C和N的叙述正确的是（　　）
AC和N质子数相同
BC和N中子数相同
CC和N质量数相同
DC和N互为同位素
2.某元素的一个原子形成的离子可表示为Xn－。若X原子与1H原子构成HnX分子，在m g HnX中所含中子的物质的量为　　　　　　mol，所含质子数为　　　　　　，所含电子数为　　　　　　。
计算一定质量的某物质中粒子数的思维模型
二 核反应方程式
3.（2024·忻州名校联考）我国科学家成功合成出新核素Lr-251，熔合反应为TiTlLr＋n。下列叙述正确的是（　　）
A.Lr-251和Lr-253的物理性质完全相同
B.上述熔合反应为氧化还原反应
C.上述熔合反应中a＝203、b＝103
D.Lr-251核内中子数和质子数之差为47
4.（2024·秦皇岛模拟）1934年约里奥—居里夫妇在核反应中用α粒子（即氦核He）轰击金属原子X，得到核素Y和一个中子nXHeY＋n，其中元素X、Y的最外层电子数之和为8。下列叙述正确的是（　　）
AX的相对原子质量为26
B.X、Y形成的氯化物均属于共价化合物
C.原子半径X小于Y
D.该反应属于化学变化
核反应中的两大守恒
如卢瑟福发现质子的核反应NHeOH
“质量数守恒”14＋4＝17＋1；
“质子数守恒”7＋2＝8＋1。
考点二　核外电子运动状态与排布
1.核外电子运动状态
（1）空间运动状态
核外电子按能量不同分成能层，同一能层的电子，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。
（2）自旋状态
电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭头（↑和↓）表示自旋相反的电子。
（3）电子的运动状态
①运动状态
核外电子的运动状态包括空间运动状态和自旋状态。
②两种运动状态的判断
a.电子的运动状态：核外有多少个电子就有多少种电子运动状态，如基态氮原子核外电子运动状态有　　　种。
b.电子的空间运动状态：核外电子的空间运动状态＝电子所占据的原子轨道数目，如基态氮原子核外电子空间运动状态有　　　种。
（4）电子云
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.关系归纳
（1）能层、能级、原子轨道数目与电子数
能层 一 二 三 四 n
符号 K L M N …
能级 1s 2s、2p 3s、3p、3d 4s、4p、4d、4f …
原子轨道数目 16 n2
最多容纳电子数目 32 2n2
（2）原子轨道与电子云轮廓图
原子轨道 电子云轮廓图形状 轨道个数 原子轨道伸展方向数
s 1 1
p 3（px，py，pz） 3
d — 5 5
3.基态、激发态、原子光谱
【注意】 “七基色”与波长的关系：按“红、橙、黄、绿、青、蓝、紫”的顺序，波长逐渐变小，其中“红光”波长范围是770～622 nm，“紫光”波长范围是455～350 nm。
4.原子核外电子的排布
（1）三个原理和一个特例
能量最 低原理 在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低，电子填入能级的顺序为1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p……
泡利原理 在一个原子轨道里，最多只能容纳2个自旋相反的电子
洪特规则 基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行
洪特规则特例 能量相同的原子轨道在全充满、半充满或全空时能量最低
（2）基态原子核外电子排布表示方法（以硫原子为例）
电子排布式
简化电子排布式
价层电子排布式
价层电子轨道表示式（或价层电子排布图）
（3）基态原子核外电子排布式的书写模型
①书写模型
②价层电子排布式的书写
对于主族元素和0族元素，写出最外层电子排布式即可；对于过渡金属元素，其价层电子排布式一般符合（n－1）d1～10ns1～2（n≥4）。如Cr的价层电子排布式为　　　　。
③离子核外电子排布式的书写方法
先写出基态原子的核外电子排布式，再由外向内失去电子或补充电子（基态原子失去电子时总是优先失去最外层电子），即得到相应阳离子或阴离子的核外电子排布式。如Cr3＋的核外电子排布式为　　　　　　　　或　　　　。
判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）电子排布式（22Ti）1s22s22p63s23p10违反了泡利原理。（　　）
（2）电子排布式（21Sc）1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理。（　　）
（3）磷元素基态原子的价层电子排布图为。（　　）
（4）2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等。（　　）
（5）表示的原子处于能量最低状态。（　　）
（6） Cu2O比CuO稳定的原因是＋1价Cu的3d能级为全充满状态，能量较低。（　　）
一 电子运动状态和未成对电子数的判断
1.按要求填空：
（1）基态F原子核外电子的运动状态有　　　　种。
（2）基态钛原子的价层电子排布式为　　　　　　，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Cu原子核外电子的空间运动状态有　　　　种。
2.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的基态原子价层电子排布式为　　　　。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价层电子轨道表示式为　　　　　　　。
（5）我国“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。“嫦娥五号”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（NH3·BH3）的制备是当今科学研究的重要课题，可用反应B（OCH3）3＋NH4Cl＋LiAlH4NH3·BH3＋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。
未成对电子数的判断方法（以基态Fe为例）
　　附：前四周期元素基态原子未成对电子数
未成对电子数 元素
1 ⅠA、ⅢA、ⅦA族元素及钪（Sc）、Cu
2 ⅣA、ⅥA族元素及钛（Ti）、镍（Ni）
3 ⅤA族元素及钒（V）、钴（Co）
4 Fe
5 锰（Mn）
6 铬（Cr）
二 根据核外电子排布推断元素
3.按要求填空：
（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　　　；其基态原子价层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能级为半充满结构，D的元素符号为　　　　，其基态原子的核外电子排布式为　　　　　　　。
卷土重来——物质结构中的化学用语
　　表示物质结构的化学用语除常考的原子组成表示式、原子（或离子）结构示意图、电子式、用电子式表示物质形成过程、结构式、电子排布式、轨道表示式、球棍模型、空间填充模型外，新增σ、π键类型及形成过程的判断。
σ键 类型 s-s型 由两个原子的s轨道与s轨道“ 头碰头”重叠形成
s-p型 由两个原子的s轨道与p轨道“ 头碰头”重叠形成
p-p型 由两个原子的p轨道与p轨道“ 头碰头”重叠形成
p-p π键 由两个原子的p轨道“ 肩并肩”重叠形成
1.（2024·北京高考2题）下列化学用语或图示表达不正确的是（　　）
A.H2O2的电子式：H＋H＋
B.CH4分子的球棍模型：
C.Al3＋的结构示意图：
D.乙炔的结构式：
2.下列化学用语或图示正确的是（　　）
A.（2024·湖南高考）NaOH的电子式：
Na＋[︰︰H]－
B.（2024·山东高考）O3分子的球棍模型：
C.（2024·山东高考）激发态H原子的轨道表示式：
D.（2024·山东高考）p-p π键形成的轨道重叠示意图：
3.化学用语可以表达化学过程，下列化学用语表达错误的是（　　）
A.（2024·湖北高考）用电子式表示Cl2的形成：︰·＋·︰︰︰︰
B.（2024·吉林高考）中子数为1的氦核素He
C.（2024·湖北高考）用电子云轮廓图示意p-p π键的形成：
D.（2024·吉林高考）F2的共价键类型：p-p σ键
4.下列化学用语表述错误的是（　　）
A.（2024·甘肃高考）Ca2＋和Cl－的最外层电子排布图均为
B.（2024·甘肃高考）PH3和H2S的电子式分别为H︰︰H和H︰︰H
C.（2024·湖南高考）Cl2分子中σ键的形成：
D.（2024·甘肃高考CC和C互为同位素
5.（2025·八省联考晋陕青宁卷）下列化学用语表示正确的是（　　）
A.氯化氢的电子式：H＋[︰︰]－
B.CO2和SO2的VSEPR模型均为
C.基态Cr原子价层电子的轨道表示式：
D.中子数为20的氯原子的核素符号Cl
1.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）（2024·广东高考）目前“北京时间”授时以铯原子钟为基准Cs的质子数为55。（　　）
（2）（2024·贵州高考）锑（Sb）位于第五周期第ⅤA族，则其基态原子价层电子排布式是5s25p3。（　　）
（3）（2024·安徽高考）基态Ni原子价层电子排布式为3d84s2。（　　）
（4）（2024·湖北高考）泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子。（　　）
（5）（2024·湖北高考）基态原子的未成对电子数：H＞O。（　　）
2.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）（2023·重庆高考）基态Ca原子的核外电子填充在6个轨道中。（　　）
（2）（2023·辽宁高考）基态Ni原子价层电子排布式：3d10。（　　）
（3）（2023·广东高考）创造了可控核聚变运动纪录的“人造太阳”，其原料中的2H与3H互为同位素。（　　）
（4）（2023·浙江6月选考）能量最低的激发态N原子的电子排布式：1s22s12p33s1。（　　）
（5）（2023·新课标卷）基态原子未成对电子数：B＜C＜O＜N。（　　）
（6）（2023·北京高考）基态24Cr原子的价层电子轨道表示式为 。（　　）
（7）（2023·河北高考）用He替代H2填充探空气球更安全的原因是He的电子构型更稳定，不易得失电子。（　　）
3.（2024·北京高考1题）我国科研人员利用激光操控方法，从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子，实现了对同位素41Ca的灵敏检测。41Ca的半衰期（放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间）长达10万年，是14C的17倍，可应用于地球科学与考古学。下列说法正确的是（　　）
A.41Ca的原子核内有21个中子
B.41Ca的半衰期长，说明41Ca难以失去电子
C.41Ca衰变一半所需的时间小于14C衰变一半所需的时间
D.从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程属于化学变化
4.按要求填写下列空白：
（1）（2024·山东高考）同周期中，基态原子未成对电子数比Mn多的元素是　　　　（填元素符号）。
（2）（2024·全国甲卷）第ⅣA族元素基态原子核外未成对电子数为　　　，在与其他元素形成化合物时，呈现的最高化合价为　　　。
（3）（2024·湖北高考）基态Be2＋的轨道表示式为　　　　　。
（4）（2024·北京高考）Sn位于元素周期表的第五周期第ⅣA族。将Sn的最外层轨道表示式补充完整：
。
（5）（2024·广东高考）基态N原子价层电子的轨道表示式为　　　　　　　。
（6）（2024·湖南高考）基态Cu原子的价层电子排布式为　　　　。
5.按要求填写下列空白：
（1）（2023·福建高考）基态Cu2＋的价层电子排布式为　　　　。
（2）（2023·广东高考）基态Fe2＋的3d电子轨道表示式为　　　　　　。
（3）（2023·海南高考）锑和磷同族，锑原子基态的价层电子排布式为　　　　　　。
（4）（2022·海南高考）基态O原子的电子排布式为　　　，其中未成对电子有　　　个。
第24讲　原子结构　核外电子排布
【考点·全面突破】
考点一
必备知识夯实
1.（1）化学　（2）②中子数　（4）质量数　离子所带电荷数
2.（3）D　T　氕　氘　氚　（4）氢弹
易错辨析
（1）×　（2）×　（3）×　（4）×　（5）√　（6）√
关键能力突破
1.B　A项C和N的质子数不同，错误；B项C和N的中子数均为8，正确；C项C和N的质量数不同，错误；D项C和N的质子数不同，不是同一种元素，故二者不互为同位素，错误。
2.（b－a）　（n＋a）NA　（n＋a）NA
解析：X原子的质子数为a，质量数为b，中子数为（b－a），它与H原子构成HnX分子，其质量数为（n＋b），中子数为（b－a），质子数为（n＋a）。m g该氢化物的物质的量为 mol，故所含中子的物质的量为（b－a）mol，所含质子的物质的量为（n＋a）mol，所含电子数与质子数相等。
3.C　铹的两种核素中质子数相等，中子数不同，物理性质不完全相同，A项错误；该反应中没有元素发生化合价变化，不属于氧化还原反应，B项错误；由质子数守恒可得22＋81＝b，解得b＝103，由质量数守恒可得50＋a＝251＋2，解得a＝203，C项正确；Lr-251的中子数为251－103＝148，148－103＝45，D项错误。
4.B　由XHeY＋n及质量守恒可知：W＝30＋1－4＝27，X、Y质子数相差2，X为金属元素，则X、Y位于同一周期，且Y原子序数大于X，X、Y的最外层电子数之和为8，则X的最外层电子数为3，金属原子X的质量数为27，且位于第ⅢA族，Z＝13，则X为Al；Y的最外层电子数为8－3＝5，质子数为13＋2＝15，Y为PX的质量数为27，其相对原子质量近似为27，A错误；X为Al、Y为P，氯化铝、三氯化磷、五氯化磷均为共价化合物，B正确；原子半径：Al＞P，即X的原子半径大于Y，C错误；该反应是核反应，不是化学变化，D错误。
考点二
必备知识夯实
1.（3）②a.7　b.5　2.（1）1　4　9　2　8　18　（2）球形　哑铃形
4.（2）1s22s22p63s23p4　[Ne]3s23p4　3s23p4　
（3）②3d54s1　③1s22s22p63s23p63d3　[Ar]3d3
易错辨析
（1）√　（2）√　（3）×　（4）×　（5）×　（6）√
关键能力突破
1.（1）9　（2）3d24s2　12　22　（3）15
解析：（1）基态F原子共有9个核外电子，核外电子的运动状态有9种。（2）基态Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，其空间运动状态即占据轨道数有1＋1＋3＋1＋3＋2＋1＝12，因此基态Ti原子的核外电子的空间运动状态有12种；核外有22个电子，就有22种运动状态。（3）基态Cu原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，基态Cu原子核外电子占据几个轨道，其核外电子就有几种空间运动状态，空间运动状态有1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＝15种。
2.（1）1　4d25s2　3　（2）4　（3）3∶1
（4）
（5）Cu　（6）5
解析：（1）Ti位于第四周期，基态Ti原子中未成对电子数是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）基态铬原子价层电子排布式为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（价层电子排布：3d104s1）基态原子未成对电子数与Al相同。
3.（1）N　
（2）Cu　1s22s22p63s23p63d104s1（或[Ar]3d104s1）
（3）Fe　1s22s22p63s23p63d64s2（或[Ar]3d64s2）
解析：（1）A元素基态原子次外层有2个电子，说明A元素是第二周期元素，其最外层有3个未成对电子，故A元素是氮元素。（2）E元素基态原子的M层全充满，为3d10，N层没有成对电子且只有一个未成对电子，即E元素基态原子的价层电子排布式为3d104s1，故E元素为铜元素。（3）元素D的正三价离子的3d能级为半充满结构，该三价阳离子的价层电子排布式为3d5，故D元素为铁元素。
素养提升6　卷土重来——物质结构中的化学用语
1.A　H2O2是共价化合物，其电子式为H︰︰︰H，A错误。
2.A　NaOH的电子式为Na＋[︰︰H]－，A正确；臭氧分子中心O原子的价层电子对数为2＋＝3，属于sp2杂化，有1个孤电子对，臭氧为V形分子，球棍模型为，B错误；不存在1p能级，C错误；p-p π键形成的轨道重叠示意图为，D错误。
3.B　Cl2形成过程的电子式为︰·＋·︰︰︰︰，A正确；中子数为1的He核素，其质量数为1＋2＝3，故其应表示为He，B错误；π键是由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的，用电子云轮廓图表示p-p π键的形成为，C正确；两个F原子的含未成对电子的2p轨道相互重叠形成p-p σ键，D正确。
4.B　Ca2＋和Cl－的核外电子数都是18，最外层电子排布图均为，A正确；PH3中磷原子和每个氢原子共用一对电子，中心原子P原子价层电子对数为3＋×（5－3×1）＝4，孤电子对数为1，PH3的电子式为H︰︰H，B错误；Cl2分子中的共价键是由2个氯原子各提供1个未成对电子的3p原子轨道重叠形成的p-p σ键，形成过程为
，C正确；CC和C是质子数相同、中子数不同的碳原子，是碳元素的不同核素，互为同位素，D正确。
5.D　氯化氢是共价化合物，其电子式为H︰︰，A错误；二氧化碳的中心原子的价层电子对数是2，没有孤电子对，则其VSEPR模型是直线形，B错误；Cr是24号元素，其价层电子排布式为3d54s1，价层电子的轨道表示式为，C错误；中子数为20的氯原子的质量数为37，可表示为Cl，D正确。
【真题·体验品悟】
1.（1）√　（2）√　（3）√　（4）√　（5）×
2.（1）×　（2）×　（3）√　（4）×　（5）×　（6）×　（7）√
3.A　A项，41Ca的质量数为41，质子数为20，所以中子数为41－20＝21，正确；B项，41Ca的半衰期长短与得失电子能力没有关系，错误；C项，根据题意41Ca衰变一半所需的时间要大于14C衰变一半所需的时间，错误；D项，从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程没有新物质产生，不属于化学变化，错误。
4.（1）Cr　（2）2　＋4　（3）（4）
（5）　（6）3d104s1
5.（1）3d9　（2）　（3）5s25p3　（4）1s22s22p4　2
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第24讲　原子结构　核外电子排布
高中总复习·化学
课标要求
1. 结合有关数据和实验事实认识原子结构，知道元素、核素的含义。
2. 了解原子核外电子的排布，能画出 1 ～ 20 号元素的原子结构示意图。
3. 知道原子核外电子的能级高低顺序，了解构造原理，能结合能量最低原
理、泡利原理、洪特规则书写1 ～ 36 号元素基态原子的核外电子排布式和
轨道表示式。
4. 能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异。
考点·全面突破
01
素养提升 6
02
真题·体验品悟
03
课时·跟踪检测
04
考点·全面突破
锁定要点，聚焦应用
考点一　原子结构、核素、同位素
1. 原子的构成
（1）构成原子的微粒及作用
原子
X）
②质量数（A）＝质子数（Z）＋ （N）。
③阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带的电荷数。
④阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数。
中子数　
（2）微粒之间的数量关系
①原子中：质子数（Z）＝核电荷数＝核外电子数。
【提醒】 （1）有质子的微粒不一定有中子，如 H；有质子的微粒不一
定有电子，如H＋。
（2）质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F与OH－。
（3）核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如Na＋和Mg2＋。
（4）微粒符号周围数字的含义
（3）关于质量数
①只有具体的原子才有质量数，元素没有质量数。
②某核素的质量数可视为该核素的近似相对原子质量。
（1）元素、核素、同位素的关系
2. 元素、核素、同位素
（2）同位素的特征
①天然存在同一元素的各核素所占原子百分数（丰度）一般不变。
②同位素的“六相同”与“三不同”
（3）氢元素的三种核素
H H H用字母H、 、 表示，名称
为 、 、 。
（4）几种重要的核素及其应用
核素 U C H H O
用途 核燃料 用于考古断代 制 示踪原子
D　
T　
氕　
氘　
氚　
氢弹　
　判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）中子数为20的氯原子表示为 Cl。 （　×　）
（2）14C可用于文物的年代鉴定，14C与 12C互为同素异形体。 （　×　）
（3）铯元素的两种同位素 137Cs比 133Cs多4个质子。 （　×　）
（4）核聚变如 H H He n，因为有新微粒生成，所以该变化
是化学变化。 （　×　）
（5） Cl与 Cl得电子能力相同。 （　√　）
（6）3 g 3He含有的中子数为NA。 （　√　）
×
×
×
×
√
√
一 原子结构中“粒子”之间的关系与相关计算
1. （2024·雅安模拟）考古研究中 C可以用来断定古生物体死亡的年代
N可用来分析古代人类的食物结构。下列关于 C和 N的叙述正确
的是（　　）
A C和 N质子数相同　B C和 N中子数相同
C C和 N质量数相同　D C和 N互为同位素
√
解析： 　A项 C和 N的质子数不同，错误；B项 C和 N的中
子数均为8，正确；C项 C和 N的质量数不同，错误；D项 C和
N的质子数不同，不是同一种元素，故二者不互为同位素，错误。
2. 某元素的一个原子形成的离子可表示为 Xn－。若X原子与1H原子构成
HnX分子，在m g HnX中所含中子的物质的量为 mol，
所含质子数为 　 （n＋a）NA　，所含电子数为 　 （n＋a）
。
（b－a）　
（n＋a）NA　
（n＋a）
NA　
解析：X原子的质子数为a，质量数为b，中子数为（b－a），它与H原
子构成HnX分子，其质量数为（n＋b），中子数为（b－a），质子数为
（n＋a）。m g该氢化物的物质的量为 mol，故所含中子的物质的量
为 （b－a）mol，所含质子的物质的量为 （n＋a）mol，所含
电子数与质子数相等。
计算一定质量的某物质中粒子数的思维模型
二 核反应方程式
3. （2024·忻州名校联考）我国科学家成功合成出新核素Lr-251，熔合反应
为 Ti Tl Lr＋ n。下列叙述正确的是（　　）
A. Lr-251和Lr-253的物理性质完全相同
B. 上述熔合反应为氧化还原反应
C. 上述熔合反应中a＝203、b＝103
D. Lr-251核内中子数和质子数之差为47
√
解析： 　铹的两种核素中质子数相等，中子数不同，物理性质不完全相
同，A项错误；该反应中没有元素发生化合价变化，不属于氧化还原反
应，B项错误；由质子数守恒可得22＋81＝b，解得b＝103，由质量数守
恒可得50＋a＝251＋2，解得a＝203，C项正确；Lr-251的中子数为251－
103＝148，148－103＝45，D项错误。
4. （2024·秦皇岛模拟）1934年约里奥—居里夫妇在核反应中用α粒子（即
氦核 He）轰击金属原子 X，得到核素 Y和一个中子n X
He Y＋n，其中元素X、Y的最外层电子数之和为8。下列叙述正确
的是（　　）
A X的相对原子质量为26
B. X、Y形成的氯化物均属于共价化合物
C. 原子半径X小于Y
D. 该反应属于化学变化
√
解析： 　由 X He Y＋n及质量守恒可知：W＝30＋1－4＝
27，X、Y质子数相差2，X为金属元素，则X、Y位于同一周期，且Y原子
序数大于X，X、Y的最外层电子数之和为8，则X的最外层电子数为3，金
属原子 X的质量数为27，且位于第ⅢA族，Z＝13，则X为Al；Y的最外
层电子数为8－3＝5，质子数为13＋2＝15，Y为P X的质量数为27，
其相对原子质量近似为27，A错误；X为Al、Y为P，氯化铝、三氯化磷、
五氯化磷均为共价化合物，B正确；原子半径：Al＞P，即X的原子半径大
于Y，C错误；该反应是核反应，不是化学变化，D错误。
核反应中的两大守恒
如卢瑟福发现质子的核反应 N He O H
“质量数守恒” 14＋4＝17＋1；
“质子数守恒” 7＋2＝8＋1。
考点二　核外电子运动状态与排布
1. 核外电子运动状态
（1）空间运动状态
核外电子按能量不同分成能层，同一能层的电子，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。
（2）自旋状态
电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭
头（↑和↓）表示自旋相反的电子。
（3）电子的运动状态
①运动状态
核外电子的运动状态包括空间运动状态和自旋状态。
②两种运动状态的判断
a.电子的运动状态：核外有多少个电子就有多少种电子运动状态，如基态
氮原子核外电子运动状态有 种。
b.电子的空间运动状态：核外电子的空间运动状态＝电子所占据的原子轨
道数目，如基态氮原子核外电子空间运动状态有 种。
7　
5　
（4）电子云
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. 关系归纳
（1）能层、能级、原子轨道数目与电子数
能层 一 二 三 四 n
符号 K L M N …
能级 1s 2s、2p 3s、3p、3d 4s、4p、
4d、4f …
原子轨道
数目 16 n2
最多容纳 电子数目 32 2n2
1
4
9
2
8
18
（2）原子轨道与电子云轮廓图
原子轨道 电子云轮廓图形状 轨道个数 原子轨道伸展方向数
s 1 1
p 3（px，py，pz） 3
d — 5 5
球形
哑铃形
3. 基态、激发态、原子光谱
【注意】 “七基色”与波长的关系：按“红、橙、黄、绿、青、蓝、紫”
的顺序，波长逐渐变小，其中“红光”波长范围是770～622 nm，“紫
光”波长范围是455～350 nm。
4. 原子核外电子的排布
（1）三个原理和一个特例
能量最低原理 在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低，电子填入能级的顺序为1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p……
泡利原理 在一个原子轨道里，最多只能容纳2个自旋相反的电子
洪特规则 基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行
洪特规则特例 能量相同的原子轨道在全充满、半充满或全空时能量最低
（2）基态原子核外电子排布表示方法（以硫原子为例）
电子排布式
简化电子排布式
价层电子排布式
价层电子轨道表
示式（或价层电
子排布图）
1s22s22p63s23p4
[Ne]3s23p4
3s23p4
　
（3）基态原子核外电子排布式的书写模型
①书写模型
②价层电子排布式的书写
对于主族元素和0族元素，写出最外层电子排布式即可；对于过渡金属元
素，其价层电子排布式一般符合（n－1）d1～10ns1～2（n≥4）。如Cr的价
层电子排布式为 。
③离子核外电子排布式的书写方法
先写出基态原子的核外电子排布式，再由外向内失去电子或补充电子（基
态原子失去电子时总是优先失去最外层电子），即得到相应阳离子或阴离
子的核外电子排布式。如Cr3＋的核外电子排布式为
或 。
3d54s1　
1s22s22p63s23p63d3　
[Ar]3d3　
判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）电子排布式（22Ti）1s22s22p63s23p10违反了泡利原理。 （　√　）
（2）电子排布式（21Sc）1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理。
（　√　）
（3）磷元素基态原子的价层电子排布图为 。 （　×　）
（4）2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等。 （　×　）
（5） 表示的原子处于能量最低状态。 （　×　）
（6） Cu2O比CuO稳定的原因是＋1价Cu的3d能级为全充满状态，能量较
低。 （　√　）
√
√
×
×
×
√
一 电子运动状态和未成对电子数的判断
1. 按要求填空：
（1）基态F原子核外电子的运动状态有 种。
解析： 基态F原子共有9个核外电子，核外电子的运动状态有9种。
9　
（2）基态钛原子的价层电子排布式为 ，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。
解析： 基态Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，其空间运
动状态即占据轨道数有1＋1＋3＋1＋3＋2＋1＝12，因此基态Ti原子的核外
电子的空间运动状态有12种；核外有22个电子，就有22种运动状态。
3d24s2　
12　
22　
（3）基态Cu原子核外电子的空间运动状态有 种。
解析： 基态Cu原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，基态Cu
原子核外电子占据几个轨道，其核外电子就有几种空间运动状态，空间运
动状态有1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＝15种。
15　
2. 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
原子价层电子排布式为 。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。
1　
4d25s2　
3　
解析： Ti位于第四周期，基态Ti原子中未成对电子数是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。
（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价层电子轨道表示式
为 　 　。
4　
3∶1　
解析： 基态铬原子价层电子排布式为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）我国“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。“嫦娥五号”的制作材料中包含了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 。
Cu　
解析： 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（价层电子排布：3d104s1）基态原子未成对电子数与Al相同。
（6）氨硼烷（NH3·BH3）的制备是当今科学研究的重要课题，可用反应B
（OCH3）3＋NH4Cl＋LiAlH4 NH3·BH3＋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。
5　
未成对电子数的判断方法（以基态Fe为例）
未成对电子数 元素
1 ⅠA、ⅢA、ⅦA族元素及钪（Sc）、Cu
2 ⅣA、ⅥA族元素及钛（Ti）、镍（Ni）
3 ⅤA族元素及钒（V）、钴（Co）
4 Fe
5 锰（Mn）
6 铬（Cr）
　　附：前四周期元素基态原子未成对电子数
二 根据核外电子排布推断元素
3. 按要求填空：
（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 ；其基态原子价层电子的轨道表示式为 。
解析： A元素基态原子次外层有2个电子，说明A元素是第二周期元
素，其最外层有3个未成对电子，故A元素是氮元素。
N　
　
（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 。
解析： E元素基态原子的M层全充满，为3d10，N层没有成对电子且只
有一个未成对电子，即E元素基态原子的价层电子排布式为3d104s1，故E元
素为铜元素。
Cu　
1s22s22p63s23p63d104s1（或[Ar]3d104s1）　
（3）元素D的正三价离子的3d能级为半充满结构，D的元素符号
为 ，其基态原子的核外电子排布式为
。
解析： 元素D的正三价离子的3d能级为半充满结构，该三价阳离子的
价层电子排布式为3d5，故D元素为铁元素。
Fe　
1s22s22p63s23p63d64s2（或
[Ar]3d64s2）　
素养提升 6
卷土重来——物质结构中的化学用语
　
　　表示物质结构的化学用语除常考的原子组成表示式、原子（或离子）
结构示意图、电子式、用电子式表示物质形成过程、结构式、电子排布
式、轨道表示式、球棍模型、空间填充模型外，新增σ、π键类型及形成过
程的判断。
σ键 类型 s-s型 由两个原子的s轨道与s轨道“ 头碰头”重叠形成
s-p型 由两个原子的s轨道与p轨道“ 头碰头”重叠形成
σ键 类型 p-p型 由两个原子的p轨道与p轨道“ 头碰头”重叠形成
p-p π键 由两个原子的p轨道“ 肩并肩”重叠形成
1. （2024·北京高考2题）下列化学用语或图示表达不正确的是（　　）
A. H2O2的电子式：H＋ H＋
B. CH4分子的球棍模型：
C. Al3＋的结构示意图：
D. 乙炔的结构式：
解析： 　H2O2是共价化合物，其电子式为H︰ ︰ ︰H，A错误。
√
2. 下列化学用语或图示正确的是（　　）
A. （2024·湖南高考）NaOH的电子式：Na＋[︰ ︰H]－
B. （2024·山东高考）O3分子的球棍模型：
C. （2024·山东高考）激发态H原子的轨道表示式：
D. （2024·山东高考）p-p π键形成的轨道重叠示意图：
√
解析： NaOH的电子式为Na＋[︰ ︰H]－，A正确；臭氧分子中心O原
子的价层电子对数为2＋ ＝3，属于sp2杂化，有1个孤电子对，臭氧为
V形分子，球棍模型为 ，B错误；不存在1p能级，C错误；p-p π键形
成的轨道重叠示意图为 ，D错
误。
3. 化学用语可以表达化学过程，下列化学用语表达错误的是（　　）
A. （2024·湖北高考）用电子式表示Cl2的形成：︰ ·＋· ︰ ︰
︰ ︰
B. （2024·吉林高考）中子数为1的氦核素 He
C. （2024·湖北高考）用电子云轮廓图示意p-p π键的形成：
D. （2024·吉林高考）F2的共价键类型：p-p σ键
√
解析： 　Cl2形成过程的电子式为︰ ·＋· ︰ ︰ ︰ ︰，A正
确；中子数为1的He核素，其质量数为1＋2＝3，故其应表示为 He，B错
误；π键是由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的，用电子云轮廓图表
示p-p π键的形成为 ，C正确；
两个F原子的含未成对电子的2p轨道相互重叠形成p-p σ键，D正确。
4. 下列化学用语表述错误的是（　　）
A. （2024·甘肃高考）Ca2＋和Cl－的最外层电子排布图均为
B. （2024·甘肃高考）PH3和H2S的电子式分别为H︰ ︰H和H︰ ︰H
C. （2024·湖南高考）Cl2分子中σ键的形成：
D. （2024·甘肃高考 C C和 C互为同位素
√
解析： 　Ca2＋和Cl－的核外电子数都是18，最外层电子排布图均
为 ，A正确；PH3中磷原子和每个氢原子共用一对电子，中
心原子P原子价层电子对数为3＋ ×（5－3×1）＝4，孤电子对数为1，
PH3的电子式为H︰ ︰H，B错误； Cl2分子中的共价键是由2个氯原子各提
供1个未成对电子的3p原子轨道重叠形成的p-p σ键，形成过程为
，C正确； C C和 C是质子数相同、中子数不同的碳原子，是碳元素的不同核素，互为同位素，D正确。
5. （2025·八省联考晋陕青宁卷）下列化学用语表示正确的是（　　）
A. 氯化氢的电子式：H＋[︰ ︰]－
B. CO2和SO2的VSEPR模型均为
C. 基态Cr原子价层电子的轨道表示式：
D. 中子数为20的氯原子的核素符号 Cl
√
解析： 　氯化氢是共价化合物，其电子式为H︰ ︰，A错误；二氧化碳
的中心原子的价层电子对数是2，没有孤电子对，则其VSEPR模型是直线
形，B错误；Cr是24号元素，其价层电子排布式为3d54s1，价层电子的轨道
表示式为 ，C错误；中子数为20的氯原子的质量数为
37，可表示为 Cl，D正确。
真题·体验品悟
感悟高考，明确方向
1. 判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）（2024·广东高考）目前“北京时间”授时以铯原子钟为基准
Cs的质子数为55。 （　√　）
（2）（2024·贵州高考）锑（Sb）位于第五周期第ⅤA族，则其基态原子价
层电子排布式是5s25p3。 （　√　）
（3）（2024·安徽高考）基态Ni原子价层电子排布式为3d84s2。
（　√　）
（4）（2024·湖北高考）泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个
自旋相反的电子。 （　√　）
（5）（2024·湖北高考）基态原子的未成对电子数：H＞O。 （　×　）
√
√
√
√
×
2. 判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）（2023·重庆高考）基态Ca原子的核外电子填充在6个轨道中。
（　×　）
（2）（2023·辽宁高考）基态Ni原子价层电子排布式：3d10。 （　×　）
（3）（2023·广东高考）创造了可控核聚变运动纪录的“人造太阳”，其
原料中的2H与3H互为同位素。 （　√　）
（4）（2023·浙江6月选考）能量最低的激发态N原子的电子排布式：
1s22s12p33s1。 （　×　）
（5）（2023·新课标卷）基态原子未成对电子数：B＜C＜O＜N。
（　×　）
×
×
√
×
×
（6）（2023·北京高考）基态24Cr原子的价层电子轨道表示式
为 。 （　×　）
（7）（2023·河北高考）用He替代H2填充探空气球更安全的原因是He的电
子构型更稳定，不易得失电子。 （　√　）
×
√
3. （2024·北京高考1题）我国科研人员利用激光操控方法，从Ca原子束流
中直接俘获41Ca原子，实现了对同位素41Ca的灵敏检测。41Ca的半衰期（放
射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间）长达10万年，是14C的17
倍，可应用于地球科学与考古学。下列说法正确的是（　　）
A. 41Ca的原子核内有21个中子
B. 41Ca的半衰期长，说明41Ca难以失去电子
C. 41Ca衰变一半所需的时间小于14C衰变一半所需的时间
D. 从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程属于化学变化
√
解析： 　A项，41Ca的质量数为41，质子数为20，所以中子数为41－20＝
21，正确；B项，41Ca的半衰期长短与得失电子能力没有关系，错误；C
项，根据题意41Ca衰变一半所需的时间要大于14C衰变一半所需的时间，错
误；D项，从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程没有新物质产生，不
属于化学变化，错误。
4. 按要求填写下列空白：
（1）（2024·山东高考）同周期中，基态原子未成对电子数比Mn多的元素
是 （填元素符号）。
（2）（2024·全国甲卷）第ⅣA族元素基态原子核外未成对电子数
为 ，在与其他元素形成化合物时，呈现的最高化合价为 。
（3）（2024·湖北高考）基态Be2＋的轨道表示式为 。
（4）（2024·北京高考）Sn位于元素周期表的第五周期第ⅣA族。将Sn的
最外层轨道表示式补充完整： 。
答案： 　
Cr　
2　
＋4　
　

（5）（2024·广东高考）基态N原子价层电子的轨道表示式 　 。
（6）（2024·湖南高考）基态Cu原子的价层电子排布式为 。
3d104s1　
5. 按要求填写下列空白：
（1）（2023·福建高考）基态Cu2＋的价层电子排布式为 。
（2）（2023·广东高考）基态Fe2＋的3d电子轨道表示式
为 　　 。
（3）（2023·海南高考）锑和磷同族，锑原子基态的价层电子排布式
为 。
（4）（2022·海南高考）基态O原子的电子排布式为 ，其中未
成对电子有 个。
3d9　
5s25p3　
1s22s22p4　
2　
课时·跟踪检测
培优集训，提升素养
一、选择题（本题包括13小题，每小题只有一个选项符合题意）
1. 下列图像中所发生的现象与电子的跃迁无关的是（　　）
解析： 　平面镜成像是光线反射的结果，与电子跃迁无关；霓虹灯广
告、燃烧蜡烛、节日里燃放的焰火是原子的发射光谱，与原子核外电子发
生跃迁有关。
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15
√
2. （2024·上海高考2题）有关18F与19F说法正确的是（　　）
A. 是同种核素 B. 是同素异形体
C. 19F比18F多一个电子 D. 19F比18F多一个中子
解析： 　18F和19F是F元素的不同核素，A错误；同素异形体是指由同种元
素形成的不同单质，B错误；18F和19F质子数相同，即核外电子数相同，C
错误；19F和18F的中子数分别为10、9，D正确。
√
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3. 钋-210属于极毒性放射性元素，以相同重量来比较，钋-210的毒性是氰
化物的2.5亿倍，只需一颗尘埃大小就足以取人性命，而且没有解毒剂。
下列有关 Po说法正确的是（　　）
A. Po与 Po互为同素异形体
B Po与 At互为同位素
C Po的质子数为84，中子数为126
D. Po元素的相对原子质量为210
√
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解析： 　A项 Po与 Po是同种元素的不同核素，应互为同位
素，错误；B项 Po与 At为两种不同元素的核素，不能互称为
同位素，错误；C项 Po的质子数为84，中子数为210－84＝
126，正确；D项，钋-210的近似相对原子质量为210，钋元素的相对
原子质量不是210，错误。
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4. 某元素正二价离子的价层电子排布为3d9，则该元素的原子序数为
（　　）
A. 29 B. 30
C. 31 D. 32
解析： 　某元素正二价离子的价层电子排布为3d9，则该元素的原子核外
电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，原子序数为29。
√
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5. 下列说法错误的是（　　）
A. 电子排布式为1s22s22p63s23p1的元素，其价态为＋3价时最
稳定
B. 在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同
C. 碳原子核外能量最高的电子云轮廓图如图所示
D. 钠原子由1s22s22p63p1→1s22s22p63s1时，吸收能量，由激发
态转化成基态
√
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解析： 　电子排布式为1s22s22p63s23p1的元素是Al，其最外层有3个
电子，失去最外层的3个电子，达到8电子稳定结构，所以铝元素的价
态为＋3价时最稳定，A正确；在同一能级上运动的电子，其运动状态
肯定不同，B正确；碳原子核外能量最高的电子为2p能级上的电子，C
正确；钠原子由1s22s22p63p1→1s22s22p63s1时，由激发态转化成基态，
应是释放能量，D错误。
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6. 下列轨道表示式所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是
（　　）
√
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解析： 　原子处于基态时能量最低。A项，Be原子的2s轨道未排满电
子，2p轨道排布1个电子，应为激发态，错误；B项，N原子核外电子
排布不符合洪特规则，错误；C项，B原子的2s轨道未排满电子，2p轨
道排布2个电子，应为激发态，错误；D项，碳原子的1s和2s轨道全部
排满电子，2p轨道排布2个电子，核外电子排布符合能量最低原理，应
是基态碳原子，正确。
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7. 某元素基态原子4s轨道上有1个电子，则该基态原子价层电子排布不可
能是（　　）
A. 3p64s1 B. 4s1
C. 3d54s1 D. 3d104s1
解析： 　基态原子4s轨道上有1个电子，在s区价层电子排布式为4s1，在d
区价层电子排布式为3d54s1，在ds区价层电子排布式为3d104s1，在p区不存
在4s轨道上有1个电子，A符合题意。
√
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8. 实验室常用铁氰化钾溶液来检验Fe2＋，反应的离子方程式为K＋＋Fe2＋
＋[Fe（CN）6]3－ KFe[Fe（CN）6]↓（蓝色）。下列化学用语表示正
确的是（　　）
A. 基态Fe3＋的简化电子排布式：[Ne]3d5
B. 基态碳原子的轨道表示式：
C. Fe2＋的价层电子轨道表示式为
D. 基态N原子的价层电子排布式：2s22p3
√
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解析： 　基态Fe3＋的简化电子排布式为[Ar]3d5，A错误；基态碳原子核
外有6个电子，根据能量最低原理，先排满2s轨道，再排2p轨道，其轨道表
示式为 ，B错误；基态Fe2＋的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d6，其价层电子不包括3s、3p能级，故价层电子轨道表示
式为 ，C错误；基态N原子核外电子排布式为1s22s22p3，则
其价层电子排布式为2s22p3，D正确。
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9. 下列有关电子排布图的表述不正确的是（　　）
A. 可表示单核10电子粒子基态时的电子排布图
B. 违背了洪特规则
C. 表示基态N原子的价层电子排布图
D. 表示处于激发态的B原子的电子排布图
解析： 　A项，单核10电子粒子基态时的电子排布式为1s22s22p6，每个轨
道内排布2个电子，且自旋状态相反，正确；B项，违背了洪特规则，正
确；C项，N原子的价层电子排布图为 ，正确；D项，该电子
排布图中的电子没有激发跃迁到能量更高的轨道上，错误。
√
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10. （2024·锦州期初联考）由多元素组成的化合物Fe-Sm-As-F-O是我国科
学家近年来发现的一种重要的铁系超导材料。下列说法不正确的是
（　　）
A. 基态O原子核外电子的空间运动状态有5种
B. 基态F原子核外电子排布式为1s22s22p5
C. 基态As原子的简化电子排布式为[Ar]4s24p3
D. 基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2
√
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解析： 　基态O原子的核外电子排布式为1s22s22p4，电子占据1s、2s和2p
共5个原子轨道，故其核外电子的空间运动状态有5种，A正确；F原子核外
有9个电子，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p5，B正确；基态As原子
的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p3，C错误；基态Fe原子的电子排布式为
[Ar]3d64s2，则其价层电子排布式为3d64s2，D正确。
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11. 人们通常将在同一原子轨道上运动、自旋相反的2个电子，称为“电子
对”，将在某一原子轨道上运动的单个电子，称为“未成对电子”。下列
基态原子的电子排布式中，未成对电子数最多的是（　　）
A. 1s22s22p63s23p6
B. 1s22s22p63s23p63d54s2
C. 1s22s22p63s23p63d54s1
D. 1s22s22p63s23p63d104s1
解析： 　1s22s22p63s23p6中未成对电子数为0；1s22s22p63s23p63d54s2中未成
对电子数为5；1s22s22p63s23p63d54s1中未成对电子数为6；
1s22s22p63s23p63d104s1中未成对电子数为1。
√
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12. （2024·长沙模拟）我国玉兔二号月球车是采用核能来提供能量的，它
的核能电池系统主要包括两个组成部分：一个装填 Pu）二氧化物
的热源和一组固体热电偶。该装置使 -238衰变产生的核能转化为电能，
其反应可以表示为 Pu U He2＋＋2e－＋γ光子，其中γ光子是
一种电磁波，它具有一定的波长和频率，静止质量为零。下列说法不正确
的是（　　）
A. U的中子比 -238的中子少2个
B U与 Pu互为同位素
C U与 U含有相同的电子数
D He2＋与 He含有相同的质子数
√
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解析： 　根据质量数守恒和质子数守恒， -238发生衰变时产生的 U
的质量数m为234，质子数z为92，故 U的中子数为142，而 Pu中子
数为144 U的中子比 -238的中子少2个，A正确 U与 Pu质子
数不相同，不属于同位素关系，B错误 U与 U为质子数相同的电
中性原子，所以含有相同的电子数，C正确 He2＋与 He为氦元素的两
种不同粒子，其质子数均为2，D正确。
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13. 钠离子电池是一种二次电池，主要依靠钠离子在正极和负极之间移动
来工作。下列说法不正确的是（　　）
A. 钠原子核外有11种不同运动状态的电子
B. 基态钠原子核外电子的空间运动状态有11种
C. 原子具有的能量：1s22s22p63s1＜1s22s22p53s2
D. 基态钠原子的内层电子中，两种自旋状态的电子数之比为1∶1
√
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解析： 　钠原子核外有11个电子，不同电子的运动状态不同，A正
确；基态钠原子的核外电子排布式为1s22s22p63s1，电子占据了1s、
2s、2p和3s轨道，故基态钠原子核外电子的空间运动状态有6种，B错
误；1s22s22p63s1表示基态Na原子，1s22s22p53s2表示激发态Na原子，
故能量：1s22s22p63s1＜1s22s22p53s2，C正确；基态钠原子的内层电子
排布式为1s22s22p6，每个轨道均有1对自旋状态相反的电子，故两种自
旋状态的电子数之比为1∶1，D正确。
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二、非选择题（本题包括2小题）
14. （1）A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有8个电子，
其元素符号为 ；其价层电子排布图为 　 　。
（2）B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相
同，B的元素符号为 ，C离子的结构示意图为 。
（3）F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2，则n＝ ；原子中
能量最高的是 电子，核外电子排布图为 。
P　
Cl　
　
2　
2p　
　
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（4）G基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍，则G的价层电子
排布式为 。
（5）H的基态原子4s和3d轨道电子半充满，则H的价层电子轨道表示式
为 ，未成对电子数为 。
2s22p4　
　
6　
1
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3
4
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6
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15. 现有六种元素，其中A、B、C、D为短周期主族元素，E、F为第四周
期元素，它们的原子序数依次增大。
A元素原子的核外p电子数比s电子数少3
B元素形成的物质种类繁多，其形成的一种固体单质工业上常用作切割工
具
C元素基态原子p轨道有3个未成对电子
D原子核外所有p轨道全充满或半充满
E在该周期中未成对电子数最多
F能形成红色（或砖红色）的F2O和黑色的FO两种氧化物
1
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15
某同学根据上述信息，完成下列各题。
（1）画出A基态原子的核外电子轨道表示式： 。
（2）B基态原子的核外电子轨道表示式为 ，该同学所画的
轨道表示式违背了 。
（3）D基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有 个伸展方
向，呈 形。
（4）写出C原子的电子排布式： ；写出E原子的简化电子排
布式： 。
　
洪特规则　
3　
哑铃　
1s22s22p3　
[Ar]3d54s1　
1
2
3
4
5
6
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15
（5）写出F元素原子的价层电子排布式： 。
解析：A、B、C、D为短周期主族元素，原子序数依次增大，A元素原
子的核外p电子数比s电子数少3，电子排布式为1s22s22p1，即A为B元
素；B元素形成的物质种类繁多，其形成的一种固体单质工业上常用作
切割工具，则B为C元素；C元素基态原子p轨道有3个未成对电子，价
层电子排布式为ns2np3，D原子核外所有p轨道全充满或半充满，结合
原子序数可知，价层电子排布式为3s23p3，即C为N元素、D为P元素；
E在该周期中未成对电子数最多，又E为第四周期元素，则其价层电子
排布式为3d54s1，则E为Cr元素；F能形成红色（或砖红色）的F2O和黑
色的FO两种氧化物，即F为Cu元素。
3d104s1　
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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THANKS
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