2024版新教材高考化学全程一轮总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

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1～36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　同位素必备知识整理1.原子构成(1)构成微粒及作用(2)微粒间的数量关系①阳离子的核外电子数＝________－所带电荷数。②阴离子的核外电子数＝________＋所带电荷数。(3)微粒符号周围数字代表的信息微点拨　（1）原子中不一定都含有中子，如中没有中子。（2）破坏原子结构的核裂变不属于化学变化。（3）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、同位素的概念及关系(2)同位素①天然存在的同一元素的各核素所占原子百分数一般不变。②同位素的“六同”与“三不同”(3)常见的重要核素及其应用微点拨（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，如和；也可能具有相同的中子数，如和；也可能具有相同的质量数，如和。[正误判断]　(1)所有原子核内一定都有中子(　　)(2)质子数相同的微粒一定属于同一种元素(　　)(3)核外电子数相同的微粒，其质子数一定相同(　　)(4)同位素的物理性质不同，但化学性质几乎相同(　　)(5)不同核素之间的转化属于化学反应(　　)(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(　　)(7)核聚变如＋―→＋，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化(　　)(8)与得电子能力几乎相同(　　)(9)一种核素只有一种质量数(　　)对点题组训练题组一　微粒中“粒子数”的确定1．铯()可用于医学、工业测量仪器以及水文学。下列关于的说法正确的是(　　)A．核外电子数为55 B．质子数为82C．质量数为192 D．中子数为1372．某元素的一种同位素X原子的质量数为A，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(　　)A．18O2和16O3互为同位素B．正己烷和2，2­二甲基丙烷互为同系物C．C60和C70是具有相同质子数的不同核素D．H2NCH2COOCH3和CH3CH2NO2是同分异构体4．现有下列9种微粒： eq \o\al(\s\up1(1),\s\do1(1)) H、 eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)) H、 eq \o\al(\s\up1(13),\s\do1(6)) C、 eq \o\al(\s\up1(14),\s\do1(6)) C、 eq \o\al(\s\up1(14),\s\do1(7)) N、 eq \o\al(\s\up1(56),\s\do1(26)) Fe2＋、 eq \o\al(\s\up1(56),\s\do1(26)) Fe3＋、 eq \o\al(\s\up1(16),\s\do1(8)) O2、 eq \o\al(\s\up1(16),\s\do1(8)) O3。按要求完成以下各题：(1) eq \o\al(\s\up1(1),\s\do1(1)) H、 eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)) H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________。(3) eq \o\al(\s\up1(56),\s\do1(26)) Fe2＋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整理1.能层与能级(1)能层(n)在多电子原子中，核外电子的________是不同的，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2.电子云与原子轨道(1)电子云①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。②电子云轮廓图称为原子轨道。(2)原子轨道3．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[Ar]3d54s1，29Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1。(4)基态原子核外电子排布的表示方法4.原子状态与原子光谱(1)原子状态①基态原子：处于________的原子。②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[正误判断]　(1)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等(　　)(2)2px、2py、2pz的能量相等(　　)(3)p轨道的能量一定比s轨道的能量高(　　)(4)2s2的轨道表示式为(　　)(5)2p3的轨道表示式为 (　　)(6)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多(　　)(7)铁元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6(　　)(8)电子排布式1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理(　　)对点题组训练题组一　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__________________________________________。2．写出下列原子或离子的①电子排布式、②价电子轨道表示式、③电子占的原子轨道数、④未成对电子数。(1)N：①___________________________________________________________________，②________________________________________________________________________，③________________________________________________________________________，④________________________________________________________________________。(2)Cl：①_________________________________________________________________，②________________________________________________________________________，③________________________________________________________________________，④________________________________________________________________________。(3)Fe2＋：①_______________________________________________________________，②________________________________________________________________________，③________________________________________________________________________，④________________________________________________________________________。(4)Cu：①_________________________________________________________________，②________________________________________________________________________，③________________________________________________________________________，④________________________________________________________________________。(5)Se：①_________________________________________________________________，②________________________________________________________________________，③________________________________________________________________________，④________________________________________________________________________。(6)Br－：①________________________________________________________________，②________________________________________________________________________，③________________________________________________________________________，④________________________________________________________________________。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：① (违反能量最低原理)　②(违反泡利原理)　③(违反洪特规则)　④(违反洪特规则)(2)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)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：[Ar]3d104s1；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，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(　　)A．1s22s22p63s2―→1s22s22p63p2B．1s22s22p33s1―→1s22s22p4C．1s22s2―→1s22s12p1D．1s22s22―→1s22s22本讲真题研练1．[2022·山东卷]、的半衰期很短，自然界中不能稳定存在。人工合成反应如下：＋―→＋；＋―→＋。下列说法正确的是(　　)A．X的中子数为2B．X、Y互为同位素C．、可用作示踪原子研究化学反应历程D．自然界不存在2、2分子是因其化学键不稳定2．[2022·湖北卷]C60在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。下列关于该碳玻璃的说法错误的是(　　)A．具有自范性B．与C60互为同素异形体C．含有sp3杂化的碳原子D．化学性质与金刚石有差异3．[2021·河北卷]用中子轰击NZX原子产生α粒子(即氦核)的核反应为：NZX＋―→＋。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4．[2021·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第14讲　原子结构　核外电子排布考点一必备知识整理1．(1)核素　元素　化学　(2)中子　质子　①质子数　②质子数　(3)质量数　质子数2．(1)质子数　质子　中子　质子　中子(3)　　氢弹正误判断答案：(1)×　原子核内不一定都有中子，如(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－等与OH－等(4)√(5)×　不同核素之间的转化属于核反应，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)√对点题组训练1．答案：A2．答案：(m＋1)mol　 mol(m＋A－N)NA　(m＋A－N)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，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：H、分别是氢元素的一种核素；、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)2和3是同种元素组成的不同单质，为氧元素的同素异形体。(3)e2＋的中子数为56－26＝30，阳离子是原子失去2个电子形成的，核外电子数为26－2＝24。(4)9种微粒：、、、、、e2＋、e3＋、2、3中有5种核素：、、、、，有5种元素：H、C、N、Fe、O。答案：(1)核素　同位素　(2)2、3　(3)30　24　(4)5　5考点二必备知识整理1．(1)能量　能量　(2)能量　s、p、d、f2．(2)球形　哑铃　1　3　相等3．(1)能量低　能量高　最低　(2)2　相反　(3)(4)1s22s22p63s23p4　[Ne]3s23p4　3s23p4　4．(1)①最低能量　②低能级　高能级(2)吸收　释放正误判断答案：(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违反了泡利原理对点题组训练1．答案：(1)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)(2)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)(3)(4)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)　(5)2．答案：(1)①1s22s22p3　②　③5　④3(2)①1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5)②　③9　④1(3)①1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)②　③14　④4(4)①1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)②　③15　④1(5)①1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4)②　③18　④2(6)①1s22s22p63s23p63d104s24p6(或[Ar]3d104s24p6)②　③18　④03．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；C原子的外围电子排布式为4s1，则C为K。答案：(1)　(2)(3)1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1)　(4)[ : eq \o(Cl,\s\up6(··),\s\do6(··)) :]－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本讲真题研练1．答案：B2．解析：自范性是晶体的性质，故非晶态碳玻璃不具有自范性，A项错误；碳玻璃与C60都是由碳元素组成的单质，两者互为同素异形体，B项正确；碳玻璃具有高硬度，与金刚石的物理性质类似，说明两者的结构具有一定的相似性，故碳玻璃含有sp3杂化的碳原子，C项正确；碳玻璃与金刚石互为同素异形体，两者在化学性质上有着活性的差异，D项正确。答案：A3．解析：根据元素Y在化合物中呈＋1价及e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：A4．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核素________________用途核燃料用于考古断代制________示踪原子能层一二三四五……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→高表示方法以硫原子为例电子排布式__________________________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__________________________