高三一轮复习培优资料《原子结构与性质》(选必2)

2027届高三一轮复习原子的结构与性质

知识点回顾：

一、原子构成

① 构成：原子 = 原子核（质子+中子）+ 核外电子；

② 关系：质量数A = 质子数Z + 中子数N；电中性原子：质子数Z = 核外电子数 = 原子序数

两种相对原子质量

①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。一种元素有几种同位素，就有几种不同核素的相对原子质量。

②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：A_r(Cl)＝A_r(³⁵Cl)×a%＋A_r(³⁷Cl)×b%。

二、核外电子排布

① 能层（n）：K(1)、L(2)、M(3)、N(4)…，n越大，能量越高、离核越远；

② 能级：能层n含n个能级，符号s、p、d、f…，容纳电子数：s(2)、p(6)、d(10)、f(14)；

③ 能量顺序：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p…；

(1)核外电子排布规律

(2)原子结构示意图

三、核外电子排布的基本规则

书写核外电子排布必须同时满足下列四条基本规则，缺一不可：

【特例】洪特规则补充：全满、半满、全空更稳定——Cr为3d⁵4s¹（半满）、Cu为3d¹⁰4s¹（全满），均与常规填充顺序不符，需单独记忆。

构造原理的填充顺序 ns→(n-1)d→(n-2)f→np 体现了能级交错。注意：填充顺序并不代表电子填充后各原子轨道的实际能级高低顺序。

【易错】失去电子顺序与填充顺序相反：先失去4s电子，后失去3d电子。例如Fe²⁺、Fe³⁺的电子排布是失4s再失3d。

四、电子排布式的几种写法

【易错】写离子排布式必须先失最外层（4s）电子，Fe²⁺是失2个4s电子得[Ar]3d⁶，不是失3d电子。简化式要以能级完全填满的稀有气体为“核”，Fe、As、Sb等过渡/主族均适用。

五、电子排布的图示与定量数据

各类要求的电子排布图（以铁原子为例）

①电子排布图：

②轨道表示式：

③价电子排布图：

④原子结构示意图：

电子云轮廓形状：s轨道为球形，p轨道为哑铃形（纺锤形）。

【易错】运动状态数＝电子总数，空间运动状态数＝占据轨道数，二者不同。例如Fe：电子总数26（运动状态26种），占据轨道1s/2s/2p/3s/3p/3d/4s共15个（空间运动状态15种）。

典型例题：

例1.¹³C﹣NMR（核磁共振）、¹⁵N﹣NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，瑞士科学家

库尔特、维特里希等人为此获得诺贝尔化学奖．下列有关¹³C、¹⁵N的叙述正确的是

A．¹³C、¹⁵N具有相同的中子数

B．¹³C与¹²C₆₀互为同位素

C．¹⁵N的核外电子数与中子数相同

D．¹⁵N与¹⁴N核外电子排布方式相同

【解答】解：A．中子数＝质量数﹣质子数，则¹³C与¹⁵N具有中子数分别为13﹣6＝7、15﹣7＝8，中子数不同，故A错误；

B．¹²C₆₀是单质，不是原子，所以¹³C与¹²C₆₀不是同位素，故B错误；

C．¹⁵N的核外电子数为7，中子数＝15﹣7＝8，电子数与中子数不同，故C错误；

D．¹⁵N与¹⁴N的质子数相同，核外电子数相同，所以核外电子排布方式相同，故D正确；

故选：D。

例2.锗元素在元素周期表中的信息如图所示。下列有关锗元素的说法错误的是

A．相对原子质量为72.63g/molB．位于第四周期ⅣA族

C．原子核外有32个电子D．属于金属元素

解析：A．相对原子质量为72.63，A错误；

B．价电子排布为4s²4p²，则位于第四周期ⅣA族，B正确；

C．原子序数为32，原子中原子序数=质子数=电子数，则原子核外有32个电子，C正确；

D．由元素汉字名称可知，属于金属元素，D正确；

故选A。

例3.外围电子排布为4d⁵5s²的元素在周期表中的位置是

A．第四周期第ⅠB族B．第五周期第ⅠB族

C．第五周期第ⅦB族D．第五周期第ⅥB族

解析：外围电子排布为4d⁵5s²，则元素位于第五周期，价电子构型为5s²5d⁵，属d区第ⅦB族，故选C。

例4.下列说法中不正确的是

A．同一原子中，2p，3p，4p能级的轨道数依次增多

B．3p²表示3p能级有两个电子

C．K⁺的电子排布式为

D．处于最低能量的原子叫做基态原子

解析：同一原子中，2p、3p、4p能级均含3个轨道（px、py、pz三个伸展方向），轨道数相同，A错误；3p²表示3p能级上有2个电子，B正确；K⁺核外有18个电子，电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶，C正确；处于最低能量的原子叫基态原子，D正确，故选A。

例5.下列说法正确的是

A．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云

B．s能级的电子云呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动

C．p电子云轮廓图呈哑铃形，在空间有两个伸展方向

D．2s轨道与1s轨道都是球形，但2s轨道的球形半径更大

解析：A．原子核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，而不是电子像云雾一样笼罩在原子核周围，A错误；

B．处在s原子轨道上的电子，出现在球形内空间的概率为90%，B错误；

C．p电子云轮廓图呈哑铃形，在空间有x、y、z3个伸展方向，C错误；

D．s能级电子云轮廓图都是球形，能层序数越大，s电子云轮廓图的半径越大，D正确；

故选：D。

例6.下列各离子的基态电子排布式错误的是

A．Ca^2＋：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶B．O^2－：1s²2s²2p⁴

C．Cl^－：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶D．Fe^3＋：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵

解析：O²⁻核外有10个电子，基态电子排布式应为1s²2s²2p⁶，B错误；Ca²⁺为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶、Cl⁻为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶、Fe³⁺为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，均正确，故选B。

例7.下列有关原子核外电子排布的说法，正确的是

A．电子排布为[Ar]3d⁴4s²的中性原子是基态原子

B．1s²2s¹2p2p2p违背了洪特规则，是激发态原子的电子排布

C．不符合泡利原理，是不存在的排布

D．若某核素核外共有15个不同运动状态的电子，则其基态原子中能量最高的电子的电子云的形状为花瓣形

解析：该元素原子序数为24，当3d轨道半充满稳定，所以电子排布式应该为[Ar]3d⁵4s¹，A错误；

B．1s²2s¹2p2p2p轨道排布符合洪特规则，且对碳原子（基态应为1s²2s²2p²）而言是激发态而非基态，故“违背洪特规则”“是基态”的说法均错误，B错误；

C．2s电子应该应该自旋相反，不符合泡利原理，是不存在的排布，C正确；

D．某核素核外共有15个不同运动状态的电子，则该原子为P，电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p³，电子云的形状为哑铃形，D错误；

故答案选C。

例8.下列化学用语或图示表达正确的是

A．氯化氢的电子式：

B．反—2—丁烯的球棍模型：

C．的空间填充模型：

D．基态氮原子的轨道表示式：

解析：A．氯化氢是共价化合物，其电子式应体现共用电子对（H:Cl:），图示错误；B．反—2—丁烯两个甲基位于碳碳双键异侧，球棍模型正确；C、D所示图示均有误，故选B。

例9.下列对电子排布式或电子排布图书写的评价正确的是

【解析】A．电子应先充满同能级的轨道，违反了洪特规则，不符合题意，A错误；

B．相同轨道中的两个电子运动方向相反，违反了泡利不相容原理，不符合题意，B错误；

C．Ca原子的电子排布式:1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²，违反了能量最低原理（4s能级能量低于3d），符合题意，C正确；

D．Fe³⁺的电子排布式，错误，评价错误，D错误；

答案为C。

六、基态与激发态及原子光谱

基态原子能量最低、最稳定；电子吸收能量跃迁到较高能级成为激发态，激发态能量越高，其“被激发”的程度越大。比较电子排布状态能量高低时，看电子被激发到的能级与激发电子的数目。

1.光谱与光谱分析

光谱: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原子的电子的吸收光谱或发射光谱,总称原子光谱。

光谱分析:在现代化学中常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素,称为光谱分析。

发射光谱形成示意图　吸收光谱形成示意图

2.基态、激发态与光谱的联系

当基态原子的电子吸收能量,电子会跃迁到能量较高的轨道上,变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态,将释放能量。

光是电子释放能量的重要形式之一。在日常生活中,我们看到的许多可见光,如灯光、霓虹灯光、激光,还包括燃放的焰火等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。

重要名词

七、结构与记忆要点

【要点】根据原子序数定位元素位置，可用稀有气体原子序数作“标杆”：如某元素原子序数X，比较X与稀有气体序数（40、50、60、70、80、90、113~118等），确定其所在周期与主副族位置。

【记忆】s区：IA、IIA；p区：IIIA~VIIA、0族；d区：IIIB~VIIB、VIII族；ds区：IB、IIB；f区：镧系、锕系。

八、电负性数值表（鲍林标度）

变化规律与记忆

电负性的应用

【易错】电负性是判断元素金属性与非金属性、成键类型、键极性强弱的通用依据，务必熟记主族代表性元素电负性数值及“左下小、右上大”规律。

九、第一电离能

例10.下列各组元素按电负性大小排列正确的是

A．F＞N＞OB．O＞Cl＞FC．As＞P＞HD．Cl＞S＞As

解析：A．电负性大小应为F＞O＞N，A错误；B．应为F＞O＞Cl，B错误；C．应为P＞As＞H，C错误；D．Cl、S、As电负性依次为3.0、2.5、2.0，即Cl＞S＞As，D正确，故选D。

例11.原子光谱是线状光谱,是由不连续的谱线组成的,这表明

A.在原子中只有某些电子能够跃迁产生光谱

B.原子中的电子可以处于某些特定的能量状态,即电子的能量是量子化的

C.原子发射的光是单色光

D.白光可以由多种单色光组成

解析：光谱分为连续光谱和线状光谱,无论是单色光还是白光,都是连续光谱,原子光谱是线状光谱,也就是由具有特定频率的光形成的谱线。原子光谱之所以产生这种特定的谱线,是由于电子的能量是量子化的,电子跃迁的始态和终态的能量差也是量子化的。故答案选B。

例12.以下现象与核外电子跃迁有关的是

①霓虹灯发出有色光　②棱镜分光　③激光器产生激光　④石油蒸馏　⑤凸透镜聚光　⑥燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的礼花　⑦日光灯通电发光　⑧冷却结晶

A.①③⑥⑦B.②④⑤⑧

C.①③⑤⑥⑦D.①②③⑤⑥⑦

解析：电子跃迁本质上是组成物质的粒子(原子、离子或分子)中电子的一种能量变化。根据能量守恒原理,粒子的外层电子从低能级跃迁到高能级的过程中会吸收能量;从高能级跃迁到低能级则会释放能量。能量大小为两个能级能量之差的绝对值。①③⑥⑦与核外电子跃迁有关。故答案选A。

例13.下列元素基态原子的对应轨道上的电子最容易失去的是

A.Fe元素原子4s轨道上的电子B.Ca元素原子4s轨道上的电子

C.F元素原子2p轨道上的电子D.Ga元素原子4p轨道上的电子

解析：A.Fe元素原子价电子为，4s是最外层电子，3d是最高能级，金属性比Ca弱，失去电子能力比Ca弱，故A不符合题意；

B.Ca元素原子价电子为，4s是最外层电子，Ca的金属是这几个中最强的，因此易失去电子，故B符合题意；

C.F元素原子价电子为，最外层有7个电子，易得到1个电子，不易失去电子，故C不符合题意；

D.Ga元素原子价电子为，4p是最高能级，金属性比Ca弱，失去电子能力比Ca弱，故D不符合题意。

综上所述，答案为B。

例14.对学过的知识不断地进行归纳和总结是一种重要的学习方法，下面是某同学对周期表进行的有关总结，其中正确的是

A.在短周期中同族上下相邻的两元素的原子序数之差都为8

B.周期表中共18纵列，7个横行，也有18个族和7个周期

C.ⅠA族元素都是碱金属元素，ⅦA族元素都是卤素

D.同周期ⅡA族元素和ⅣA族元素的原子序数之差有2、12和26三种可能

解析：A.第IA族一、二周期两元素原子序数相差2，A错误；B.元素周期表中一共有18个纵行，7个横行，有16个族和7个周期，B错误；C.IA族元素气元素不是碱金属元素，C错误；D.同周期ⅡA族元素和IVA族元素的原子序数之差有2、12和26三种可能，D正确；故选D。

例15.工业上电解熔融和冰晶石的混合物可制得铝。下列说法正确的是

A．半径大小：B．电负性大小： 

C．电离能大小：D．碱性强弱：

解析：A．核外电子数相同时，核电荷数越大半径越小，故半径大小为，A错误；

B．同周期元素核电荷数越大电负性越大，故，B错误；

C．同周期从左往右第一电离能呈增大趋势，同主族从上往下第一电离能呈减小趋势，故电离能大小为，C正确；

D．元素金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越强，故碱性强弱为，D错误；

故选C。

巩固提升：

1.¹³C—NMR（核磁共振）可用于含碳化合物的结构分析，¹⁵N—NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分

子的空间结构，下列有关叙述不正确的是

A．¹³C与¹⁴C的核外电子排布相同

B．¹⁵N与¹⁴N互为同位素

C．¹⁵N与¹⁴C具有相同的中子数

D．¹²N₂与¹⁴N₂的性质相同

解析：A．¹³C与¹⁴C是碳元素的不同原子，核外电子数相同，核外电子排布相同，故A正确；

B．¹⁵N与¹⁴N是氮元素的不同原子，互为同位素，故B正确；

C．¹⁵N的中之数＝15﹣7＝8，¹⁴C的中之数＝14﹣6＝8，具有相同的中子数，故C正确；

D．¹²N₂与¹⁴N₂的分子中所含氮原子核外电子数相同，化学性质相同，物理性质不同，故D错误；

故选：D。

2.某元素的一个原子形成的离子可表示为baX^n－，下列说法正确的是

A.baX^n－含有的中子数为a＋b

B.baX^n－含有的电子数为a－n

C.X原子的质量数为a＋b＋n

D.1个X原子的质量约为b6.02×1023 g

解析：A项，中子数为b－a；B项，电子数为a＋n；C项，质量数为b。故选：D。

3.氢原子的3d和4s能级的能量高低是

A．3d>4sB．3d<4sC．3d=4sD．无3d、4s能级，无所谓能量高低

【解析】氢原子为单电子体系，各轨道能量只由主量子数n决定，n越大能量越高，故3d（n=3）能量低于4s（n=4），即氢原子中3d<4s，选B。

答案：B。

4.关于原子结构的下列说法中不正确的是

A．多电子原子中，2d能级的能量高于2p

B．C原子的基态电子排布式写成1s²2s¹2p³，它违背了能量最低原理

C．价电子中有3个单电子，该元素不一定属于主族元素

D．电子云图中黑点密度越大，说明单位体积内电子出现的机会越大

解析：A．第2能级中不存在2d轨道，故A错误；

B．C为6号元素，核外电子数为6，C原子的基态电子排布式1s²2s²2p²，写成1s²2s¹2p³违背了能量最低原理，故B正确；

C．价电子为3个电子的原子可能ⅢA族元素或某些副族元素，如Sc的价电子为3个，故C正确；

D．电子云图中小黑点的密度并不代表电子数目多少，是代表电子在空间某处出现的概率，密度越大，单位体积内电子出现的概率越大，故D正确；

故选：A。

5.元素As、Se、Br位于元素周期表中第四周期。下列说法正确的是

A.原子半径大小：B.电离能大小：

C.氢化物稳定性：D.电负性大小：

解析：A.同周期元素自左向右半径依次减小，所以，A正确；

B.同周期元素自左向右电离能依次增大，当最外层出现半满和全满时第一电离能比相邻元素都要大，所以，B错误；

C.非金属性越强氢化物越稳定，非金属性溴最强砷最弱，所以稳定性，C错误；

D.同周期元素自左向右电负性依次增大，所以，D错误；

故选A。

6.下列说法中正确的是

A．主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大

B．在元素周期表中，元素的电负性从左到右逐渐增大

C．金属元素的电负性一定小于非金属元素的电负性

D．在形成化合物时，电负性越小的元素越容易显正价

解析：主族元素的电离能与电负性的变化趋势基本相同，但电离能有特例，如电负性O＞N，但第一电离能N＞O，故A项错误；B、C项均没有考虑过渡元素的情况，过于绝对化。故选D。

7.如图是第3周期11～17号元素的柱形图，下列有关说法正确的是

A．y轴表示的可能是电离能

B．y轴表示的可能是电负性

C．y轴表示的可能是原子半径

D．y轴表示的可能是形成基态离子转移的电子数

解析：第3周期元素第一电离能Mg＞Al、P＞S，故A项错误；同周期元素，从左到右，电负性逐渐增大，故B项正确；同周期元素，从左到右，原子半径逐渐减小，故C项错误；第3周期，从左到右，形成基态离子时，金属元素原子转移的电子数逐渐增多，非金属元素原子转移的电子数逐渐减少，故D项错误。

故选B。

8.下列有关构造原理的说法错误的是

A．原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d

B．某基态原子部分核外电子的排布式为3d⁶4s²

C．所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理

D．构造原理中的电子排布能级顺序，并不代表各能级能量由低到高的顺序

解析：绝大多数基态原子的核外电子排布都遵循构造原理，但也有少数例外，如Cu，故C错误，选C。

9.在碱性溶液中，可以与缩二脲形成紫色配离子，其结构如图所示。下列说法错误的是

A.该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为

B.该配离子中能与水分子形成氢键的原子有、和

C.1mol该配离子中含有的配位键数目为6(设为阿伏加德罗常数的值)

D.已知缩二脲的分子式为，则由尿素生成缩二脲的反应类型为取代反应

解析：A.同一周期从左到右主族元素的电负性逐渐变大，故电负性：，且三者电负性均大于氢，A正确；

B.由题图可知，N、O能与水分子中的氢原子形成氢键，H能与水分子中的氧原子形成氢键，B正确；

C.由题图可知，该配离子中，1个铜离子与其他原子共形成4个配位键，故1mol该配离子中含有的配位键数目为，C错误；

D.已知缩二脲的分子式为，根据题图可判断出缩二脲的结构简式为，结合尿素的结构简式判断，由尿素生成缩二脲的反应类型为取代反应，D正确；

综上所述故选C。

10.已知X、Y是主族元素，表中数据为逐级电离能(单位)。下列说法错误的是

A．元素Y是ⅢA族元素

B．X单质还原性比Y的强

C．元素X的常见化合价是价

D．若元素Y处于第3周期，其单质可与冷水剧烈反应

解析：A．Y的第三电离能和第四电离能相差较大，说明Y原子核外最外层有3个电子，则Y是ⅢA族元素，故A正确； 

B．根据上述分析可知，X第一电离能较小，失电子能力更强，即X的还原性大于Y的，故B正确；

C．X、Y都是主族元素，I是电离能，X的第一电离能和第二电离能相差较大，说明X原子核外最外层只有一个电子，X为ⅠA族元素，则其常见化合价为+1，故C正确； 

D．如果Y是第3周期元素，最外层有3个电子，则Y为，单质和冷水不反应，故D错误；

答案选D。