2022届高考化学一轮复习讲义学案（新教材人教版）第五章 第27讲 原子结构　核外电子排布规律

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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
1．原子构成
(1)构成原子的微粒及作用
eq 原子\\al(A,Z)X)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(原子核\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(质子Z个——决定元素的种类,中子[A－Z个]\b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(在质子数确定后,决定原子种类)))同位素)),核外电子Z个——最外层电子数决定元素的化学性质))
(2)微粒之间的关系
①原子中：质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数；
②质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(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。
(3)微粒符号周围数字的含义
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
①同一元素的各种核素的中子数不同，质子数相同，化学性质几乎完全相同，物理性质差异较大；
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)氢元素的三种核素
eq \\al(1,1)H：名称为氕，不含中子；
eq \\al(2,1)H：用字母D表示，名称为氘或重氢；
eq \\al(3,1)H：用字母T表示，名称为氚或超重氢。
(4)几种重要核素的用途
(1)所有原子核内一定都有中子(×)
错因：原子核内不一定都有中子，如eq \\al(1,1)H。
(2)质子数相同的微粒一定属于同一种元素(×)
错因：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，其质子数一定相同(×)
错因：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，NHeq \\al(＋,4)与OH－等。
(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(×)
错因：不同核素之间的转化属于核反应，不属于化学反应。
(1)已知氢有三种核素(H、D、T)，它们形成的氢分子有______种，分别是________________。
(2)H、D、T与16O、12O、18O可形成的水分子有______种。
答案 (1)6 H2、D2、T2、HD、HT、DT (2)18
(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)同位素的化学性质几乎完全相同，物理性质差异较大。
(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。
题组一 微粒中“粒子数”的确定
1．某微粒用eq \\al(A,Z)Qn＋表示，下列关于微粒的叙述正确的是( )
A．所含质子数＝A－n B．所含中子数＝A－Z
C．所含电子数＝Z＋n D．质量数＝Z＋A
答案 B
解析 元素符号左下角为质子数，所含质子数为Z，A错误；质量数为A，质子数为Z，所含中子数为A－Z，B正确；所含电子数为Z－n，C错误；元素符号左上角为质量数，质量数为A，D错误。
2．月球上的每百吨eq \\al(3,2)He聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量，地球上氦元素主要以eq \\al(4,2)He的形式存在。已知一个eq \\al(12, 6)C原子的质量为a g，一个eq \\al(3,2)He原子的质量为b g，NA为阿伏加德罗常数。下列说法正确的是( )
A.eq \\al(3,2)He比eq \\al(4,2)He少一个中子
B．氦元素的近似相对原子质量为3.5
C.eq \\al(3,2)He的相对原子质量为eq \f(12b,a)
D.eq \\al(3,2)He的摩尔质量为bNA
答案 AC
解析 eq \\al(3,2)He比eq \\al(4,2)He少一个中子，A正确；不能确定核素的原子百分含量，因此不能计算氦元素的近似相对原子质量，B错误；一个原子的真实质量与一个eq \\al(12, 6)C原子质量的eq \f(1,12)的比值是该核素的相对原子质量，因此eq \\al(3,2)He的相对原子质量为eq \f(12b,a)，C正确；eq \\al(3,2)He的摩尔质量为bNA g·
ml－1，D错误。
3．已知阴离子R2－的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则ω g R原子完全转化为R2－时，含有电子的物质的量是 ( )
A.eq \f(m－n－2,ω·m) ml B.eq \f(ωm－n,n) ml
C.eq \f(ωm－n－2,m) ml D.eq \f(ω,m)(m－n＋2) ml
答案 D
解析 R原子的质子数为(m－n)个，其核外电子数也为(m－n)个，所以R2－的核外电子数为(m－n＋2)个，而ω g R原子的物质的量为 eq \f(ω,m) ml，所以形成的R2－含有的电子的物质的量为 eq \f(ω,m)(m－n＋2) ml，故选D。
求一定质量的某物质中粒子数的答题模板
物质的质量eq \(―――――――――→,\s\up7(÷摩尔质量来自质量数))物质的量eq \(――――――――――――――→,\s\up7(×一个分子或离子中含某粒子个数))指定粒子的物质的量eq \(――→,\s\up7(×NA))粒子数
题组二 元素、核素、同位素的概念辨析
4．(2020·郑州月考)“玉兔”号月球车用eq \\al(238, 94)Pu作为热源材料。下列关于eq \\al(238, 94)Pu的说法正确的是( )
A.eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(238, 92)U互为同位素
B.eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(239, 94)Pu互为同素异形体
C.eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(238, 92)U具有完全相同的化学性质
D.eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(239, 94)Pu具有相同的最外层电子数
答案 D
解析 eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(238, 92)U的质子数不同，不互为同位素，A错误；eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(239, 94)Pu均是核素，不是单质，不互为同素异形体，B错误；eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(238, 92)U的质子数不同，属于不同的元素，不可能具有完全相同的化学性质，C错误；eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(239, 94)Pu的质子数相同，具有相同的最外层电子数，D正确。
5．现有下列9种微粒：eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(13, 6)C、eq \\al(14, 6)C、eq \\al(14, 7)N、eq \\al(56,26)Fe2＋、eq \\al(56,26)Fe3＋、eq \\al(16, 8)O2、eq \\al(16, 8)O3。按要求完成以下各题：
(1)eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)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 \\al(56,26)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。
答案 (1)核素 同位素 (2)eq \\al(16, 8)O2、eq \\al(16, 8)O3 (3)30 24 (4)7 5
解析 (1)eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H分别是氢元素的一种核素；eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H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)eq \\al(16, 8)O2和eq \\al(16, 8)O3是同种元素组成的不同单质，为氧元素的同素异形体。
(3)eq \\al(56,26)Fe2＋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：eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(13, 6)C、eq \\al(14, 6)C、eq \\al(14, 7)N、eq \\al(56,26)Fe2＋、eq \\al(56,26)Fe3＋、eq \\al(16, 8)O2、eq \\al(16, 8)O3中有7种核素：eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(13, 6)C、eq \\al(14, 6)C、eq \\al(14, 7)N、eq \\al(56,26)Fe2＋、eq \\al(16, 8)O，有5种元素：H、C、N、Fe、O。
考点二 原子核外电子排布原理
1．能层、能级与原子轨道
(1)能层(n)
在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量差异将核外电子分成不同的能层。按照离核由近到远，用K、L、M、N……表示，能量依次升高。每层最多容纳电子数为2n2，最外层不超过8个(K层为最外层时不超过2个)，次外层不超过18个。
(2)能级
同一能层里电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用s、p、d、f表示，同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f的顺序依次升高，即：E(s)＜E(p)＜E(d)＜E(f)。
(3)原子轨道
电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。
特别提醒 第一能层(K)，只有s能级；第二能层(L)，有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三能层(M)，有s、p、d三种能级。能量高低为s<2s<3s。
2．基态原子的核外电子排布
(1)能量最低原理：电子尽可能地先占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低。
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2个电子，且自旋状态相反。
如2s轨道上的轨道表示式为，不能表示为。
(3)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，且自旋平行，如2p3的轨道表示式为，不能表示为或。
洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。
3．基态原子核外电子排布的表示方法
4.电子的跃迁与原子光谱
(1)电子的跃迁
(2)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吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。
(1)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等(×)
错因：3p轨道能量大于2p轨道能量。
(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(×)
错因：2p轨道能量小于3s轨道能量。
(4)2s2的轨道表示式为eq \x(↑↑)(×)
错因：违背了泡利原理。
(5)2p3的轨道表示式为(×)
错因：违背了洪特规则。
题组一 电子排布式、电子排布图的规范书写与应用
1．写出下列原子或离子的①电子排布式、②价电子排布图、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_________________。
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 ④0
2．按要求书写电子排布式或轨道表示式。
(1)基态Cr3＋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___________________________________________。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3) (2)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)
(3)
(4)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)
(5)
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，而失电子时，却先失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、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；价电子排布式：3d104s1。
题组二 多种“化学用语”的规范使用
3．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：________________________________________________。
答案 (1)
(2)
(3)1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1)
(4)
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。
4．(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________；其价电子轨道表示式为_________________________________________。
(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)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为_________________________________________________，其原子的结构示意图为___________________________________________________。
(4)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________，其基态原子的电子排布式为______________________________________。
(5)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，核外电子轨道表示式为_____________________________________________。
答案 (1)N
(2)Cl
(3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
(4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
(5)2 2p
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eq \\al(16, 8)O，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
答案 B
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。
6．回答下列问题：
(1)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。则元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为________ nm(填字母)。
A．404.4 B. 553.5 C．589.2 D．670.8 E．766.5
(2)发生焰色试验的原因是__________________________________________________。
答案 (2)A (2)电子由较高能级跃迁到较低能级时，以光的形式释放能量
1．(2019·江苏，2)反应NH4Cl＋NaNO2===NaCl＋N2↑＋2H2O放热且产生气体，可用于冬天石油开采。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是( )
A．中子数为18的氯原子：eq \\al(18,17)Cl
B．N2的结构式：N==N
C．Na＋的结构示意图：
D．H2O的电子式：Heq \\al(·,·)eq \(O,\s\up6(··),\s\d6(··))eq \\al(·,·)H
答案 D
解析 A项，中子数为18的氯原子应表示为eq \\al(35,17)Cl，错误；B项，N2分子中N与N之间形成三键，结构式为N≡N，错误；C项，Na＋的结构示意图为，错误；D项，H2O为共价化合物，每个H原子和O原子之间共用一个电子对，正确。
2．(2020·山东等级模拟考，4)某元素基态原子4s轨道上有1个电子，则该基态原子价电子排布不可能是( )
A．3p64s1 B．4s1
C．3d54s1 D．3d104s1
答案 A
解析 基态原子4s轨道上有1个电子，在s区域价电子排布式为4s1，在d区域价电子排布式为3d54s1，在ds区域价电子排布式为3d104s1，在p区域不存在4s轨道上有1个电子，故A符合题意。综上所述，答案为A。
3．(2019·海南，13)2016年IUPAC确认了四种新元素，其中一种为Mc，中文名为“镆”。元素Mc可由反应：eq \\al(243, 95)Am＋eq \\al(41,20)Ca===eq \\al(281,115)Mc＋3eq \\al(1,0)n得到。该元素的质子数为_____________，
287Mc与288Mc互为__________________。
答案 115 同位素
解析 根据eq \\al(281,115)Mc，可得Mc的质子数为115；287Mc与288Mc的质子数都是115，由于质量数分别是287、288，则二者的中子数分别是172、173，二者质子数相同，中子数不同，它们互为同位素。
4．[2020·天津，13(1)]Fe、C、Ni在周期表中的位置为________________，基态Fe原子的电子排布式为___________________________________________。
答案 第四周期第Ⅷ族 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
解析 Fe、C、Ni三种元素在周期表中位于第四周期第Ⅷ族；Fe的原子序数为26，根据核外电子排布规律可知，基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2。
5．[2019·全国卷Ⅰ，35(1)]下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是________(填字母)。
A．[Ne] B．[Ne]
C．[Ne] D．[Ne]
答案 A
解析 由题给信息知，A项和D项代表Mg＋，B项和C项代表Mg。A项，Mg＋再失去一个电子较难，即第二电离能大于第一电离能，所以电离最外层一个电子所需能量A大于B；3p能级的能量高于3s,3p能级上电子较3s上易失去，故电离最外层一个电子所需能量：A>C、A>D。
6．[2019·全国卷Ⅱ，35(2)(3)](2)Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为________。
(3)比较离子半径：F－________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。
答案 (2)4s 4f5 (3)小于
解析 (2)Fe的价层电子排布式为3d64s2，其阳离子Fe2＋、Fe3＋的价层电子排布式分别是3d6、3d5，二者均首先失去4s轨道上的电子；Sm失去3个电子成为Sm3＋时，首先失去6s轨道上的电子，然后再失去1个4f轨道上的电子，故Sm3＋的价层电子排布式为4f5。(3)F－与O2－核外电子层结构相同，核电荷数越大，原子核对核外电子的吸引力越大，离子半径越小，故离子半径：F－7．[2018·全国卷Ⅰ，35(1)(2)](1)下列Li原子轨道表示式表示的状态中，能量最低和最高的分别为________、________(填字母)。
A.
B.
C.
D.
(2)Li＋与H＋具有相同的电子构型，r(Li＋)小于r(H＋)，原因是____________________。
答案 (1)D C (2)Li＋核电荷数较大
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．镉(Cd)是一种重金属元素，有多种核素，下列关于eq \\al(95,48)Cd和eq \\al(97,48)Cd说法正确的是( )
A.eq \\al(95,48)Cd和eq \\al(97,48)Cd属于两种不同的元素
B.eq \\al(95,48)Cd和eq \\al(97,48)Cd质量数相同
C.eq \\al(95,48)Cd和eq \\al(97,48)Cd是同一种核素
D.eq \\al(95,48)Cd和eq \\al(97,48)Cd互为同位素
答案 D
解析 eq \\al(95,48)Cd和eq \\al(97,48)Cd都属于Cd元素，A错误；eq \\al(95,48)Cd的质量数为95，eq \\al(97,48)Cd的质量数为97，B错误；具有一定数目质子和一定数目中子的原子称为核素，eq \\al(95,48)Cd和eq \\al(97,48)Cd属于不同种核素，C错误；质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称同位素，eq \\al(95,48)Cd和eq \\al(97,48)Cd为Cd元素的两种同位素，D正确。
2．下列说法正确的是( )
A．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小
B．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多
C．能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动
D．各能层含有的能级数为n(n为能层序数)
答案 D
解析 同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐增大，选项A不正确；同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数相同，都是3个，选项B不正确；能量低的电子在离核近的区域运动，能量高的电子在离核远的区域运动，选项C不正确；各能层含有的能级数与其能层序数相等为n(n代表能层序数)，即第n能层含有n个能级，如第一能层能级数为1，选项D正确。
3．有5种微粒分别是eq \\al(40,19)X、eq \\al(40,18)Z、eq \\al(40,19)Q＋、eq \\al(40,20)R、eq \\al(41,20)M，其中所含元素种类为( )
A．2种 B．3种
C．4种 D．5种
答案 B
解析 左下角是质子数，质子数相同的核素为同种元素，不难看出一共有3种元素：氩、钾、钙，答案选B。
4．下列叙述正确的是( )
A．两种粒子，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同
B．凡单原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布
C．两原子，如果核外电子排布相同，则一定属于同种元素
D．阴离子的核外电子排布一定与比它原子序数小的稀有气体元素原子的核外电子排布相同
答案 C
解析 两种粒子，若核外电子排布完全相同，则其化学性质不一定相同，例如钠离子和氟离子，A项错误；凡单原子形成的离子，不一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布，例如H＋肯定不满足稀有气体元素原子的核外电子排布，B项错误；两原子，如果核外电子排布相同，那么质子数相同，则一定属于同种元素，C项正确；阴离子是原子得电子后的离子，则阴离子的核外电子排布与同周期的稀有气体元素原子的核外电子排布相同，D项错误。
5．(2020·淮南期末)下列离子化合物中，阴、阳离子的电子层结构相同的是( )
A．NaCl B．LiCl C．MgO D．Na2S
答案 C
解析 A项，NaCl中钠离子核外有10个电子、氯离子核外有18个电子，氯离子电子层比钠离子多一个，电子层结构不同，错误；B项，LiCl中锂离子核外有2个电子、氯离子核外有18个电子，氯离子电子层比锂离子多2个，电子层结构不同，错误；C项，氧化镁中氧离子和镁离子核外电子数都是10，其阴、阳离子电子层结构相同，正确；D项，Na2S中钠离子核外有10个电子、硫离子核外有18个电子，硫离子比钠离子多1个电子层，电子层结构不同，错误。
6．有A、B两种元素，已知元素A的核电荷数为a，且A3－与Bn＋的电子排布完全相同，则元素B的核电荷数为( )
A．a－n－3 B．a－n＋3 C．a＋n－3 D．a＋n＋3
答案 D
解析 A元素原子的核电荷数为a，原子中核电荷数＝核内质子数＝核外电子数，则其核外电子数为a；A原子得到3个电子形成A3－，则A3－的核外电子数为a＋3，B原子失去n个电子形成Bn＋，设B的核电荷数为x，由于A3－与Bn＋的电子排布相同，则：a＋3＝x－n，解得：x＝a＋n＋3，所以元素B的核电荷数为a＋n＋3，D项正确。
7．下列有关化学用语正确的是( )
A．O原子的轨道表示式为
B．氯化钠的分子式：NaCl
C．Cl－的结构示意图：
D．Ca原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d2
答案 C
解析 O原子的2s能级的2个电子的运动方向应该相反，A错误；氯化钠是离子化合物，NaCl只是化学式，不是分子式，B错误；氯离子的核内有17个质子，核外有18个电子，C正确；Ca的核电荷数为20，电子排布式应是1s22s22p63s23p64s2，D错误。
8．2020年4月，我国自主设计，被称为“人造太阳”的“东方超环”核聚变实验装置取得重大突破，该核聚变的基础原料是海水中提取的氘和氚。下列叙述错误的是( )
A．氘原子的相对原子质量为2
B．氚原子内中子数和核外电子数之差为1
C．氘原子和氚原子互为同位素
D．海水中的H2O与D2O互为同素异形体
答案 D
解析 氘原子的中子数为1，质子数为1，相对原子质量为2，故A正确；氚原子内中子数为2，核外电子数为1，故B正确；氘原子和氚原子的质子数均为1，中子数分别是1和2，氘原子和氚原子互为同位素，故C正确；海水中的H2O与D2O是化合物，不是同种元素组成的单质，不互为同素异形体，故D错误。
9．下列说法正确的是( )
A．同一原子中3s、3p、3d、4s能量依次升高
B．某原子核外电子由1s22s22p63s23p1→1s22s22p63s13p2，原子放出能量
C．p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层数的增加，p能级原子轨道数也在增多
D．按照泡利原理，在同一个原子中不可能存在两个运动状态完全相同的电子
答案 D
解析 多电子原子中，根据构造原理，各能级能量高低顺序：①相同能层而不同能级的能量高低ns＜np＜nd＜nf，②能层不同时的能量高低2s＜3s＜4s,2p＜3p＜4p；③不同能层不同能级的能量高低ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np，所以同一原子中，3s、3p、4s、3d 能量依次升高，故A错误；3s能级上的电子比3p能级上的电子能量更低，所以原子核外电子由 1s22s22p63s23p1→1s22s22p63s13p2，原子要吸收能量，故B错误；p轨道是哑铃形的，任何能层的p能级都有3个原子轨道，与能层的大小无关，故C错误；在多电子的原子中，电子填充在不同的能层，能层又分不同的能级，同一能级又有不同的原子轨道，每个轨道中最多可以填充两个电子，自旋状态相反，在一个基态多电子的原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子，故D正确。
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
10．“胃舒平”的主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)等化合物。下列叙述中错误的是( )
A．镁元素基态原子的核外电子排布式是1s22s22p63s2
B．铝元素原子核外共有5种不同运动状态的电子
C．钠离子半径比铝离子半径小
D．金属铝与钠的最高价氧化物对应的水化物溶液发生反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑
答案 BC
解析 镁元素基态原子的核外电子排布式是1s22s22p63s2，A正确；铝元素原子核外共有13种不同运动状态的电子，B错误；钠离子半径比铝离子半径大，C错误；金属铝与钠的最高价氧化物对应的水化物溶液发生反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑，D正确。
11．人们通常将在同一原子轨道上运动、自旋状态相反的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( )
A．1s22s22p63s23p6
B．1s22s22p63s23p63d54s2
C．1s22s22p63s23p63d54s1
D．1s22s22p63s23p63d104s1
答案 C
解析 1s22s22p63s23p6中每个轨道上都达到饱和，未成对电子数为0；1s22s22p63s23p63d54s2中3d轨道上有5个电子未成对，其他轨道上都达到饱和，未成对电子数为5；1s22s22p63s23p63d54s1中的3d、4s轨道上各有5、1个未成对电子，未成对电子数为6；1s22s22p63s23p63d104s1只有4s上有1个电子未成对，未成对电子数为1。故选C。
12．下列表达方式错误的是( )
A．四氯化碳的电子式：
B．氟化钠的电子式：Na＋[eq \\al(·,·)eq \(F,\s\up6(··),\s\d6(··))eq \\al(·,·)]－
C．硫离子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p6
D．碳-12原子：eq \\al(12, 6)C
答案 A
解析 四氯化碳的电子式：，故A错误；氟化钠为离子化合物，电子式：Na＋[eq \\al(·,·)eq \(F,\s\up6(··),\s\d6(··))eq \\al(·,·)]－，故B正确；硫离子的核外电子数是18，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，故C正确；在表示原子组成时元素符号的左下角表示质子数，左上角表示质量数，则碳-12原子可表示为
eq \\al(12, 6)C，故D正确。
13．科学研究表明：核外电子的能量不仅与电子所处的能层、能级有关，还与核外电子的数目及核电荷数有关。氩原子与硫离子的核外电子排布相同，都是1s22s22p63s23p6。下列说法正确的是( )
A．两粒子的1s能级上电子的能量不相同
B．两粒子的3p能级上的电子离核的距离相同
C．两粒子的电子发生跃迁时，产生的光谱不同
D．两粒子最外层都达到8电子稳定结构，化学性质相同
答案 AC
解析 虽然电子数相同，但是核电荷数不同，所以能量不同，故A正确；同是3p能级，氩原子中的核电荷数较大，对电子的引力大，所以电子离核较近，故B错误；电子的能量不同，则发生跃迁时，产生的光谱不同，故C正确；硫离子是得到电子之后变成这种结构，有较强的失电子能力，所以具有很强的还原性，二者化学性质不同，故D错误。
14．已知某原子结构示意图为，下列有关说法正确的是( )
A．结构示意图中x＝4
B．该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4
C．该原子的轨道表示式为
D．该原子结构中共有5个能级上填充有电子
答案 D
解析 由原子结构示意图可知，K层电子排满时为2个电子，故x＝2，该元素为硅，故A错误；该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2，故B错误；硅的轨道表示式为，故C错误；原子结构中共有1s、2s、2p、3s、3p这5个能级上填充有电子，故D正确。
三、非选择题
15．(1)(2020·南通模拟)镍、铂、镧等过渡金属单质及化合物在医疗领域有着广泛的应用。基态原子镍的价电子排布式为__________________________________________。
(2)26号元素价层电子排布式为________；L原子核外电子占有9个轨道，而且有一个未成对电子，L是____元素。
(3)铬、铜、铁、锰等原子的基态电子排布式分别为_____________________________，氯元素的基态原子的价电子排布式是____________，与铬同周期的所有元素的基态原子中最外层电子数与铬原子相同的元素有________(填元素符号)。
(4)基态Fe3＋的M层电子排布式为________，铝原子核外自旋方向相同的电子最多有________个，与铝同族的第四周期元素原子的价电子排布式为________，基态磷原子的核外电子运动状态共有________种，其价电子排布式为________。在硼、氧、氟、氮中第一电离能由大到小的顺序是________(用元素符号表示)。
(5)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________，有________个未成对电子。
(6)C原子结构示意图为________________________________________________，
C2＋基态核外电子排布式为_____________________________________________，
C2＋的价电子轨道表示式为：___________________________________________。
答案 (1)3d84s2
(2)3d64s2 Cl
(3)铬：1s22s22p63s23p63d54s1、铜：1s22s22p63s23p63d104s1、铁： 1s22s22p63s23p63d64s2、
锰：1s22s22p63s23p63d54s2 3s23p5 K、Cu
(4)3s23p63d5 7 4s24p1 15 3s23p3 F＞N＞O＞B (5)3d104s24p2 2
(6) [Ar]3d7
16．(1)已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X与Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。
①X元素基态原子的电子排布式为___________________________________，该元素的化学符号是____________。
②Y元素原子的价层电子轨道表示式为____________，该元素的名称是__________。
③已知化合物X2Y3在稀硫酸中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是___________________________________________________________。
(2)C、N、O、Al、Si、Cu是常见的六种元素。
①Si位于元素周期表第________周期第________族。
②N的基态原子核外电子排布式为______________________________________________；Cu的基态原子最外层有________个电子。
③用“＞”或“＜”填空：
答案 (1)①1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3) As ② 氧
③As2O3＋6Zn＋6H2SO4===2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O
(2)①三 ⅣA ②1s22s22p3 1 ③＞ ＜ ＞ ＜
解析 (1)X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，X为As；Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，X与Y可形成化合物X2Y3，Y为O；X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42，Z元素可以形成负一价离子，Z为H；
①X元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3，该元素为33号元素砷，符号是As。
②Y为O，其价层电子轨道表示式为，元素名称为氧。
③X2Y3为As2O3，XZ3为AsH3，反应中1 ml As2O3得到12 ml电子，1 ml Zn失去2 ml电子，根据得失电子守恒配平化学方程式：As2O3＋6Zn＋6H2SO4===2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O。
核素
eq \\al(235, 92)U
eq \\al(14, 6)C
eq \\al(2,1)H
eq \\al(3,1)H
eq \\al(18, 8)O
用途
核燃料
用于考古断代
制氢弹
示踪原子
原子轨道
轨道形状
轨道个数
s
球形
1
p
哑铃形
3
表示方法
以硫原子为例
原子结构示意图
电子排布式
1s22s22p63s23p4
简化电子排布式
[Ne]3s23p4
轨道表示式(电子排布图)
价电子排布式
3s23p4
原子半径
电负性
熔点
沸点
Al____Si
N____O
金刚石____晶体硅
CH4____SiH4