第24讲　原子结构　核外电子排布-2026年高考化学一轮复习课件（含试题及答案）

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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）构成原子的微粒及作用
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。
（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。
（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
（4）几种重要的核素及其应用
　判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（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。（　×　）
（6）3 g 3He含有的中子数为NA。（　√　）
计算一定质量的某物质中粒子数的思维模型
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。
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
（2）原子轨道与电子云轮廓图
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
（2）基态原子核外电子排布表示方法（以硫原子为例）
1s22s22p63s23p4
（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 ⁠。
1s22s22p63s23p63d3　
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。（　√　）
（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。
（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。
（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。
（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。
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 　 　。
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 ⁠。
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。
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
（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。
（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。
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。
1s22s22p63s23p63d64s2（或
[Ar]3d64s2）　
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。
1. （2024·北京高考2题）下列化学用语或图示表达不正确的是（　　）
2. 下列化学用语或图示正确的是（　　）
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（　　）
4. 下列化学用语表述错误的是（　　）
5. （2025·八省联考晋陕青宁卷）下列化学用语表示正确的是（　　）
1. 判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（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（　　）
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： 　
（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 ⁠。
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。
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。
2. （2024·上海高考2题）有关18F与19F说法正确的是（　　）
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。
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 （　　）
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。
5. 下列说法错误的是（　　）
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。
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 （　　）
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。
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（　　）
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。
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。
9. 下列有关电子排布图的表述不正确的是（　　）
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。
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 （　　）
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。
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（　　）
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。
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（　　）
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。
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。
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： ⁠。
[Ar]3d54s1　
（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。