2023版新教材高考化学一轮复习 第五章 物质结构与性质 元素周期律 第14讲 原子结构 核外电子排布学生用书.docx

1、第14讲原子结构核外电子排布复 习 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136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梳理夯实学科基础1.原子的构成(1)构成原子的微粒及作用(2)微粒之间的关系原子中：质子数(Z)核电荷数_；质量数(A)_(Z)_(N)；阳离子的核外电子数质子数所带电荷数；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特别

2、提醒(1)原子中不一定都含有中子，如11H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。2.元素、核素、同位素(1)元素、核素、同位素的概念及相互关系(2)同位素的特征相同存在形态的同位素，化学性质_，物理性质_。天然存在的同一元素的各核素所占的原子百分数一般_。(3)氢元素的三种核素11H：用字母H表示，名称为氕，不含中子；12H：用字母D表示，名称为氘或重氢，含有1个中子；13H：用字母T表示，名称为氚或超重氢，含有2个中子。(4)常见的重要核素及其应用特别

3、提醒(1)由于同位素的存在，核素的种数远大于元素的种类。(2)不同核素可能具有相同的质子数，如12H和13H；也可能具有相同的中子数，如614C和816O；也可能具有相同的质量数，如614C和714N。(3)同位素的“六同三不同”(5)两种相对原子质量辨析原子(即核素)的相对原子质量：一个原子(即核素)的质量与12C质量的112的比值。其近似值可用质量数代替。元素的相对原子质量：是按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。如Ar(Cl)Ar(35Cl)a%Ar(37Cl)b%。其近似值是用各核素质量数算出的平均值，即Ar(Cl)35a%37b%。易错易混辨析(错误的说明错因)(1

4、)所有原子核内一定都有中子()错因：_。(2)质子数相同的微粒一定属于同一种元素()错因：_。(3)核外电子数相同的微粒，其质子数一定相同()错因：_。(4)同位素的物理性质不同，但化学性质几乎相同()错因：_。(5)不同核素之间的转化属于化学反应()错因：_。(6)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子。()错因：_。(7)核聚变如12H+13H24He01n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化。()错因：_。81735Cl与1737Cl得电子能力几乎相同。()错因：_。(9)一种核素只有一种质量数。()错因：_。深度思考(1)已知氢有三种核素(H、D、T

5、)，它们形成的氢分子有_种，分别是_。(2)H、D、T与16O、17O、18O可形成的水分子有_种。特别提醒(1)同位素在元素周期表中处于同一位置，使用同一元素符号。(2)同位素的物理性质差异较大，化学性质几乎完全相同。(3)同位素之间的转化不属于化学变化。(4)同位素之间可形成不同的单质分子。它们的物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全相同。题组强化训练形成关键能力题组一微粒中“粒子数”的确定1“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()A8B2C18D102某元素的一种同位素X原子的质量数为A

6、，含N个中子，它与1H原子构成HmX分子，在a g HmX中所含原子的物质的量为_，所含中子的物质的量为_，所含质子数为_，所含电子数为_。题组二元素、核素、同位素的概念辨析3下列说法正确的是()A18O2和16O3互为同位素B正己烷和2，2二甲基丙烷互为同系物CC60和C70是具有相同质子数的不同核素DH2NCH2COOCH3和CH3CH2NO2是同分异构体4现有下列9种微粒：11H、12H、613C、614C、714N、2656Fe2+、2656Fe3+、816O2、816O3。按要求完成以下各题：111H、12H分别是氢元素的一种_，它们互称为_。(2)互为同素异形体的微粒是_。3265

7、6Fe2的中子数为_，核外电子数为_。(4)上述9种微粒中有_种核素，含有_种元素。考点二原子核外电子排布原理必备知识梳理夯实学科基础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金属元素原子的最外层电子数一般小于4，较易_电子，形成阳离子，表现出_性，在化合物中显正化合价。非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于4，较易_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。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。(3)原子结构示意图2能层与能级(1)能层(n)在多电子原子中，核外电子的_是不同

8、的，按照电子的_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_也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用_等表示。(3)能层与能级的关系能层一二三四五符号KLMNO能级1s2s 2p3s 3p 3d4s 4p 4d 4f5s 5p最多电子数22 62 6 102 6 10 142 6电子离核远近近远电子能量高低低高3.电子云与原子轨道(1)电子云由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云。电子云轮廓图称为原子轨道。(2)原子轨道4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_的轨道，然后进入_的轨道，使整个原子

9、的能量处于_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：(2)泡利原理每个原子轨道里最多只能容纳_个电子，且自旋状态_。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_，不能表示为或特别提醒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Ar3d54s1，29Cu的电子排布式为Ar3d104s1。(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

10、布式_简化电子排布式_轨道表示式(或电子排布图)_价电子排布式_价电子轨道表示式_5.原子状态与原子光谱(1)原子状态基态原子：处于_的原子。激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，从_跃迁到_状态的原子。(2)原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会_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易错易混辨析(错误的说明错因)(1)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等()错因：_。(2)2px、2py、2pz的能量相等()错因：_。(3)p轨道的能量一定比s轨道的能量高()错因：_。(4)2s2的轨道表示式为()错

11、因：_。(5)2p3的轨道表示式为 ()错因：_。(6)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。()错因：_。(7)铁元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6。()错因：_。(8)电子排布式1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理。()错因：_。题组强化训练形成关键能力题组一电子排布式、电子轨道表示式的规范书写与应用1按要求书写电子排布式或轨道表示式。(1)基态Fe3的核外电子排布式为_。(2)基态Mn2的核外电子排布式为_。(3)基态钒原子的价电子轨道表示式为_。(4)基态镓(Ga)原子的电子排布式为_。(5)基态Ni2的价电子轨道表示式为

12、_。2写出下列原子或离子的电子排布式、价电子轨道表示式、电子占的原子轨道数、未成对电子数。(1)N：_，_，_，_。(2)Cl：_，_，_，_。(3)Fe2：_，_，_，_。(4)Cu：_，_，_，_。(5)Se：_，_，_，_。(6)Br：_，_，_，_。特别提醒核外电子排布常见错误(1)在写基态原子的轨道表示式时，常出现以下错误：(2)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，失电子时，先失4s轨道上的电子，如Fe3：1s22s22p63s23p63d5。(3)注意比较原子

13、核外电子排布式、简化电子排布式、原子外围电子或价电子排布式的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：Ar3d104s1；外围电子或价电子排布式：3d104s1。题组二核外电子排布表示方法比较3下列电子轨道表示式正确且所表示的元素原子的能量处于最低状态的是()4.已知A原子的3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子；B原子的2p轨道上有1个电子的自旋状态与其他电子的自旋状态相反；C原子的第三电子层上有8个电子，第四电子层上只有1个电子。按要求书写下列图式。(1)A原子的结构示意图：_；(2)B原子的轨道表示式：_；(3)C原子的核外电子排布

14、式：_；(4)A离子的电子式：_。特别提醒化学用语的规范使用及意义(1)结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各层上的电子数。(2)核素组成：如816O，侧重于表示原子核的结构，它能告诉我们该原子核内的质子数和核外电子数以及质量数，但不能反映核外电子的排布情况。(3)电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数，但不能表示原子核的情况，也不能表示各个电子的运动状态。(4)轨道表示式：能反应各轨道的能量的高低，各轨道上的电子分布情况及自旋状态。(5)价电子排布式：如Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，价电子排布式为3d64s2。价电

15、子排布式能反映基态原子的能层数和参与成键的电子数以及最外层电子数。题组三电子跃迁与原子光谱5下列有关光谱的说法不正确的是()A原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因B原子光谱只有发射光谱C通过原子光谱可以发现新的元素D通过光谱分析可以鉴定某些元素6下列原子的电子跃迁能释放光能形成发射光谱的是()A1s22s22p63s21s22s22p63p2B1s22s22p33s11s22s22p4C1s22s21s22s12p1D1s22s22px11s22s22py1高考真题演练明确考查方向1(1)2021全国甲卷太阳能电池板主要材料为单晶硅或多

16、晶硅。Si的价电子层的电子排布式为_。(2)2021全国乙卷对于基态Cr原子，下列叙述正确的是_(填标号)。A.轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为Ar3d54s1B.4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动C.电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大(3)2021广东卷基态硫原子价电子排布式为_。(4)2021湖南卷基态硅原子最外层的电子排布图为_。22021河北卷用中子轰击NZX原子产生粒子(即氦核24He)的核反应为：ZNX+01nP7Y24He。已知元素Y在化合物中呈1价。下列说法正确的是()A.H3XO3可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液B.Y单质在空气中燃烧

17、的产物是Y2O2C.X和氢元素形成离子化合物D.6Y和7Y互为同素异形体32021浙江卷下列说法正确的是 ()A.14N2和15N2互为同位素B.间二甲苯和苯互为同系物C.Fe2C和Fe3C互为同素异形体D.乙醚和乙醇互为同分异构体随堂过关训练提升学科素养1下列说法中肯定错误的是()A.某原子K层上只有一个电子B.某原子M层上电子数为L层电子数的4倍C.某离子M层上和L层上的电子数均为K层的4倍D.阳离子的最外层电子数可能为2，也可能为82同位素示踪技术已广泛应用在农业、工业、医学、地质及考古等领域。下列有关叙述正确的是()A.14C与12C是两种不同的元素或核素B.通过化学变化可以实现16O

18、与18O之间的相互转化C.35Cl2与37Cl2互为同素异形体D.铯元素的两种核素137Cs比133Cs多4个中子3下列说法错误的是()A.电子排布式为1s22s22p63s23p1的元素，其价态为3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1s22s22p63p11s22s22p63s1时，吸收能量，由激发态转化成基态4如图是s能级和p能级的原子轨道图，试回答下列问题：(1)s电子的原子轨道呈_形，每个s能级有_个原子轨道；p电子的原子轨道呈_形，每个p能级有_个原子轨道。(2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn1，

19、原子中能量最高的是_电子，其电子云在空间有_方向；元素X的名称是_，它的氢化物的电子式是_。若元素X的原子最外层电子排布式为nsn1npn1，那么X的元素符号为_，原子的电子轨道表示式为_。第14讲原子结构核外电子排布考点一必备知识梳理夯实学科基础一、1(1)元素原子化学(2)核外电子数质子数中子数2(1)核电荷数质子中子质子数中子数(2)几乎完全相同不同不变(4)614C氢弹易错易混辨析答案：(1)原子核内不一定都有中子，如11H(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Al3与Na、F等，NH4+与OH等(4)(5)不同核素之间

20、的转化属于核反应，不属于化学反应(6)(7)该变化属于核变化，不是化学变化(8)(9)深度思考答案：(1)6H2、D2、T2、HD、HT、DT(2)18题组强化训练形成关键能力1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能层中运动的电子数有2个。答案：B2答案：aA+m(m1)molaNA+m molaA+m(mAN)NAaA+m(mAN)NA3解析：同位素的研究对象为原子，而18O2和16O3为单质，A项错误；正己烷和2，2二甲基丙烷结构相似，在分子组成上相差1个“CH2”原子团，两者互为同系物，B项正确；C60和C70均为单质

21、，不是核素，C项错误；H2NCH2COOCH3的分子式为C3H7NO2，而CH3CH2NO2的分子式为C2H5NO2，两者不是同分异构体，D项错误。答案：B4解析：111H、12H分别是氢元素的一种核素；11H、12H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)816O2和816O3是同种元素组成的不同单质，为氧元素的同素异形体。32656Fe2的中子数为562630，阳离子是原子失去2个电子形成的，核外电子数为26224。(4)9种微粒：11H、12H、613C、614C、714N、2656Fe2、2656Fe3、816O2、816O3中有5种核素：11H、12H、6

22、13C、614C、714N，有5种元素：H、C、N、Fe、O。答案：(1)核素同位素(2)816O2、816O3(3)3024(4)55考点二必备知识梳理夯实学科基础1(1)低高2n2818(2)失去还原得到(3)电子层质子数2(1)能量能量(2)能量s、p、d、f3(2)球形哑铃13相等4(1)能量低能量高最低(2)2相反(3) (4)1s22s22p63s23p4Ne3s23p4 3s23p4 5(1)最低能量低能级高能级(2)吸收释放易错易混辨析答案：(1)3p轨道能量大于2p轨道能量(2)(3)2p轨道能量小于3s轨道能量(4)违背了泡利原理(5)违背了洪特规则(6)np能级的轨道数均

23、为3(7)铁元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2(8)电子排布式1s22s22p63s23p10违反了泡利原理题组强化训练形成关键能力1答案：(1)1s22s22p63s23p63d5(或Ar3d5)(2)1s22s22p63s23p63d5(或Ar3d5)(3) (4)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或Ar3d104s24p1)(5) 2答案：(1)1s22s22p353(2)1s22s22p63s23p5(或Ne3s23p5)91(3)1s22s22p63s23p63d6(或Ar3d6) 144(4)1s22s22p63s23p63d

24、104s1(或Ar3d104s1)151(5)1s22s22p63s23p63d104s24p4(或Ar3d104s24p4)182(6)1s22s22p63s23p63d104s24p6(或Ar3d104s24p6)1803解析：根据洪特规则，选项A中2p能级的3个电子应分别占据3个2p原子轨道，而且自旋方向相同，错误；选项B中的2s能级的电子发生跃迁，是激发态，错误；选项C中基态碳原子的电子是按照泡利原理和洪特规则排布的，正确；选项D中的2s能级的电子发生跃迁，原子属于激发态，错误。答案：C4解析：由题意可知，A原子的3p轨道上有5个电子，则A为Cl；B原子的2p轨道上有4个电子，则B为O

25、；C原子的外围电子排布式为4s1，则C为K。答案：(1)(2) (3)1s22s22p63s23p64s1(或Ar4s1)(4) 5解析：电子在基态和激发态之间的跃迁会引起能量的变化，并以光的形式体现，用光谱仪摄取得到光谱。电子从基态向激发态的跃迁会吸收能量，形成吸收光谱；电子从激发态向基态的跃迁会放出能量，形成发射光谱。原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因，选项A正确；原子光谱既有发射光谱，也有吸收光谱，选项B不正确；通过原子光谱可以发现新的元素，选项C正确；通过光谱分析可以鉴定某些元素，选项D正确。答案：B6解析：A项，吸收光能，形

26、成吸收光谱；B项，由激发态基态，释放光能，形成发射光谱；C项，形成吸收光谱；D项，2px与2py能量相同，不属于电子跃迁。答案：B高考真题演练明确考查方向1答案：(1)3s23p2(2)AC(3)3s23p4(4) 2解析：根据元素Y在化合物中呈1价及ZNX+01nP7Y+24He可知，X为B元素、Y为Li元素。H3BO3为弱酸，可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液，A正确；Li单质在空气中燃烧的产物是Li2O，B错误；B元素与H元素可形成多种共价化合物，如B2H6、B4H10等，C错误；同素异形体是指由同一种元素组成的不同形态的单质，故6Y和7Y不互为同素异形体，二者互为同位素，D错误。答案：

27、A3解析：同位素是同种元素的不同核素，14N2和15N2是两种单质分子，A错误；同系物是结构相似，分子组成上相差若干个CH2原子团的物质，间二甲苯和苯都含有苯环，分子组成相差2个CH2，属于同系物，B正确；同素异形体是同种元素组成的不同单质，Fe2C和Fe3C是两种化合物，C错误；同分异构体是分子式相同、结构不同的化合物，乙醚的结构简式为CH3CH2OCH2CH3，分子式为C4H10O，乙醇的结构简式为CH3CH2OH，分子式为C2H6O，二者不互为同分异构体，D错误。答案：B随堂过关训练提升学科素养1解析：H原子K层上只有一个电子，A项正确；当M层上排有电子时，L层上一定排满了8个电子，而M

28、层上最多只能排18个电子，B项错误；K层上最多只能排2个电子，M层和L层都为8个电子的离子可能为S2、Cl、K或Ca2等，C项正确；Li的最外层电子数为2，Na的最外层电子数为8，D项正确。答案：B2解析：A项，14C与12C是同种元素的不同核素，错误；B项，16O与18O之间的相互转化实际上是改变原子核的结构，不属于化学变化，错误；C项，35Cl2与37Cl2都是Cl2的单质，不是同素异形体，错误；D项，铯元素的两种核素中137Cs比133Cs多4个中子，正确。答案：D3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，

29、所以铝元素的价态为3时最稳定，A项正确；在同一能级上运动的电子，其自旋状态不同，故其运动状态肯定不同，B项正确；碳原子核外能量最高的电子为2p能级上的电子，C项正确；钠原子由1s22s22p63p11s22s22p63s1时，由激发态转化成基态，应是放出能量，D项错误。答案：D4解析：(1)s电子的原子轨道都是球形的，每个s能级有1个原子轨道；p电子的原子轨道都是哑铃形的，每个p能级有3个原子轨道，它们相互垂直，分别以px、py、pz表示。(2)因为元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn1，np 轨道已排上电子，说明ns轨道已排满电子，即n2，则元素X的原子核外电子排布式为1s22s22p3，是氮元素，原子中能量最高的是2p电子，其电子云在空间有三个互相垂直的伸展方向；氮元素的氢化物是氨气，其电子式是；当元素X的原子最外层电子排布式为nsn1npn1时，根据上述分析，有n12，则n3，所以X元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，是硫元素，元素符号为S，其原子的轨道表示式为答案：(1)球1哑铃3(2)2p三个互相垂直的伸展氮 S