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第1讲　原子结构　核外电子排布
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号元素原子的核外电子排布式、价层电子排布和轨道表示式。
考点1　原子结构　核素和同位素
1．原子构成
[关系图谱]微粒间的数量关系(对于中性原子)
(1)构成微粒及作用
(2)微粒之间的数量关系(对于中性原子)
①质子数(Z)＝核电荷数＝____________。
②质量数(A)＝______(Z)＋______(N)。
2．元素、核素和同位素
(1)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________相同，________不同，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)常见的重要核素及其应用
核素 ____ (T) _____
用途 核燃料 用于考古断代 制造________ 示踪原子
　原子的相对原子质量与元素的相对原子质量有什么区别？
[备考提醒]
(1)不是所有原子一定都含有中子，如1H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)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F－与OH－。
(4)只有具体的原子才有质量数，元素没有质量数。某核素的质量数可视为该核素的近似相对原子质量。
(5)同位素原子之间的转化属于核反应，核反应不属于化学反应的范畴。
原子结构中“粒子数”的确定
1．(鲁科必修第二册内容改编)230Th和232Th是钍的两种同位素，232Th可以转化成233U。下列有关Th的说法正确的是(　　)
A．Th元素的质量数是232
B．Th元素的相对原子质量是231
C．232Th转化成233U是化学变化
D．230Th和232Th的化学性质几乎相同
2．(人教必修第一册习题改编)某元素R与24Mg处于同一主族。其阳离子R2+核内中子数为N，质量数为A，则a g R2+中含有电子数的物质的量为(　　)
A．(A－N) mol
B．(A－N＋2) mol
C．(A－N－2) mol
D．(A－N－2) mol
3．(2026·宁德模拟)稀土元素钕是制造导弹合金材料的重要元素。下列说法正确的是 (　　)
A．和是同一核素
B．14 g Nd含有6 mol电子
C．原子的中子数与质子数之差为80
D．一个d原子的质量约为 g(NA表示阿伏加德罗常数的值)
元素、核素和同位素的辨析
4．(人教必修第一册习题改编)科学家通过测定地球岩石和球粒陨石中25Mg、24Mg比例差异，为月球起源“大撞击”假说提供了重要证据。下列关于25Mg与24Mg的说法正确的是(　　)
A．互为同素异形体
B．具有相同质量数
C．具有相似的化学性质
D．具有相同的中子数
5．(人教必修第一册习题改编)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。下列说法不正确的是(　　)
A．41Ca和48Ca都是钙元素的核素，互为同位素
B．41Ca的原子核内有21个中子
C．41Ca的半衰期长，说明41Ca难以失去电子
D．41Ca的衰变不属于化学变化
[思维模型]抓住描述对象突破“四同”判断
(1)同位素——原子，如、；
(2)同素异形体——单质，如O2、O3；
(3)同系物——化合物，如CH3CH3、CH3CH2CH3；
(4)同分异构体——化合物，如正戊烷、新戊烷。
1．核外电子运动状态
核外电子按能量不同分成不同能层，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。
(1)填写下表，熟悉原子核外能层、能级、原子轨道之间的关系。
能层 (n) 一 二 三 四
能层 符号 ___ ____ ____ ____
能级 符号 ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___
各能 级原 子轨 道数 ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___
各能 层原 子轨 道数 ___ ____ ____ ____
每个轨道容纳2个电子
最多 容纳 电子 数 ___ ____ ____ ____
(2)原子轨道的电子云轮廓图
能级 电子云轮廓图 伸展方向
s 球形
p 哑铃形 相互垂直的3个伸展方向
2．基态、激发态和原子光谱
(1)基态、激发态和原子光谱的关系
(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．基态原子核外电子排布
(1)电子排布原则
原则 内容
能量最低原理 在构建基态原子时，电子将尽可能地占据________的原子轨道，使整个原子的________
泡利原理 在一个原子轨道里，最多只能容纳____个电子，它们的自旋________
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________
(2)构造原理：随核电荷数的递增，新增电子填入能级的顺序：1s→2s→2p→3s→______→______→______→_______→______→_______→…
[图解教材]人教选择性必修2
构造原理示意图
每一行对应一个能层
每一个小圆圈表示一个能级
连线的箭头方向表示随核电荷数增加，电子填入能级的顺序
排布规律模型：ns→(n－2)f→(n－1)d→np
(3)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 1s22s22p63s23p4
简化电子排布式 [Ne]3s23p4
价层电子排布 3s23p4
价层电子轨道表 示式(电子排布图)
　价层电子排布与最外层电子排布式相同吗？试举例说明。
[备考提醒]
(1)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的核外电子排布式为[Ar]3d54s1，29Cu的核外电子排布式为[Ar]3d104s1。
(2)电子排布式是按照能层数由小到大的顺序书写，而不是按照轨道的能量高低书写。
(3)原子或离子是按照先失去外层电子，再失去内层电子的顺序失去电子，与电子进入原子轨道的顺序不一定相同。
基态原子(或离子)核外电子排布的规范表示
1．(鲁科选择性必修2习题改编)下列有关核外电子排布的表示不正确的是(　　)
A．基态铬原子(24Cr)的价层电子排布：3d54s1
B．基态Mn原子的价层电子轨道表示式：
C．基态34Se原子的简化电子排布式：[Ar]3d104s24p4
D．基态P原子的价层电子轨道表示式：
2．(人教选择性必修2习题改编)判断原子中未成对电子数目
(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的轨道表示式为_____________________________________________________________________。
[误区警示]书写电子排布式的常见错误与技巧
核外电子的能量、运动状态和空间运动状态
3．(人教选择性必修2习题改编)下列说法不正确的是(　　)
A．基态原子的核外电子填充在6个轨道中的元素仅有1种
B．Mg原子的核外电子轨道表示式：
C．基态钙离子(Ca2+)中，电子占据的最高能级共有3个原子轨道，其形状是哑铃形
D．基态铜原子的电子占有7种能量不同的原子轨道
4．(人教选择性必修2习题改编)判断电子的运动状态
(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原子价电子的运动状态有______种，若其电子排布式表示为违背了________________。
(4)基态Cu原子核外电子的空间运动状态有________种。
[误区警示]原子核外电子的运动状态由能层、能级、轨道、自旋方向决定
(1)电子的运动状态数＝原子核外的电子总数。
(2)电子的空间运动状态数＝核外电子已填充的原子轨道数目。
(3)电子的轨道伸展方向数＝轨道种类数。
1．判断正误：正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)(2024·甘肃卷、和互为同位素。 (　　)
(2)(2024·黑吉辽卷)中子数为1的氦核素：e。 (　　)
(3)(2024·安徽卷)基态Ni原子价电子排布式为3d84s2。 (　　)
(4)(2024·山东卷)激发态H原子的轨道表示式： (　　)
(5)(2024·甘肃卷)Ca2+和Cl－的最外层电子排布图均为 (　　)
(6)(2025·北京卷)基态30Zn原子的价层电子排布式：3d104s2。 (　　)
(7)(2025·河南卷)基态S原子的价电子轨道表示式： (　　)
(8)(2025·甘肃卷)基态Si原子的价层电子排布图： (　　)
(9)(2024·湖北卷)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。(　　)
2．(2025·山东卷)第70号元素镱(Yb)的基态原子价电子排布式为4f146s2。下列说法正确的是(　　)
A．的中子数与质子数之差为104
B．与是同一种核素
C．基态Yb原子核外共有10个d电子
D．Yb位于元素周期表中第6周期
3．(1)(2024·全国甲卷)ⅣA族元素具有丰富的化学性质，其化合物有着广泛的应用。该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________。
(2)(2024·山东卷)锰氧化物具有较大应用价值。Mn在元素周期表中位于第________周期________族；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)。
(1)(2025·聊城一模)Fe2+的价层电子轨道表示式为________________，同周期基态原子未成对电子数比Fe2+多的元素是________(填元素符号)。
(2)(2025·山东名校联盟3月模拟)基态O原子价电子的空间运动状态有________种；V与Nb同一副族，与V同周期且基态原子核外的单电子数与V相同的元素还有________种。
4．(2024·北京卷)锡(Sn)是现代“五金”之一，广泛应用于合金、半导体工业等。Sn位于元素周期表的第5周期第ⅣA族。将Sn的基态原子最外层轨道表示式补充完整：
5．(1)(2024·新课标卷)Ni(CO)4(四羰合镍，沸点43 ℃)可用于制备高纯镍，也是有机化合物羰基化反应的催化剂。Ni基态原子价电子的轨道表示式为________________。
(2)(2022·全国甲卷)基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为________________。
(1)书写金属钙和氯的电子排布式：_______________________________________、
_____________________。
(2)写出镍(Ni)的基态原子核外电子排布式：________________。
(3)画出基态氮(N)原子的价层电子排布图：________________。
(4)价层电子排布式为3d54s2的原子，其原子结构示意图为________________，其最高正价为________价。
(5)33号元素基态原子的核外电子排布式的简写形式为________________。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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