新教材新高考一輪復(fù)習(xí)魯科版第5章第15講原子結(jié)構(gòu)基態(tài)原子的核外電子排布學(xué)案

≡?≡及頒結(jié)前與性質(zhì)元素同助岸

?n9顆Z回公式(S/

第15講原子結(jié)構(gòu)基態(tài)原子的核外電子桃布

復(fù)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)

1.宏觀辨識與微觀探析：能從能層、能級等不

L認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)。知道元素、核素的含義。

同層次認(rèn)識原子的結(jié)構(gòu)，以及核外電子的排

2.認(rèn)識核外電子的運動特點。知道電子運動

布規(guī)律，能從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析

的能量狀態(tài)具有量子化的特征(能量不連續(xù))，

原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系。

電子可以處于不同的能級，在一定條件下會

2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：能運用構(gòu)造原理和

發(fā)生激發(fā)與躍遷。知道電子的運動狀態(tài)(空間

能量最低原理，揭示元素原子核外電子排布

分布及能量)可通過原子軌道和電子云模型來

的規(guī)律。

描述。

3.變化觀念與平衡思想：能多角度、動態(tài)地

3.知道1?36號元素基態(tài)原子核外電子的排

分析核外電子的運動狀態(tài)及原子結(jié)構(gòu)的變化

布。

規(guī)律，認(rèn)識元素性質(zhì)的變化規(guī)律。

考點一原子結(jié)構(gòu)核素、同位素

［知識梳理------基礎(chǔ)過關(guān)」

1.原子結(jié)構(gòu)

(1)構(gòu)成原子的微粒

［質(zhì)子(Z個)一決定遜的種類

府學(xué)原子核,在質(zhì)了?數(shù)確定后

原"W'I中子［(A—Z)個］決定核素種類-同位素

9X

核外電子(Z個)一最外層電子數(shù)決定元素的

、化學(xué)性質(zhì)

(2)微粒之間的數(shù)量關(guān)系

①原子中：質(zhì)子數(shù)(Z)=核電荷數(shù)=核外電子數(shù);

②質(zhì)量數(shù)(A)=質(zhì)子數(shù)(Z)+中子數(shù)(N)：

③陽離子的核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)一電荷數(shù);

④陰離子的核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+電荷數(shù)。

(3)符號2攵疔中各數(shù)字的含義

X元素的化合價為+C

I

X原子的質(zhì)量數(shù)-6+cd+—該離子帶d個單位的正電荷

X原子的質(zhì)子數(shù)一αXe——個分子中含X原子的個數(shù)為e

2.元素、核素、同位素

(1)元素、核素、同位素的關(guān)系

具有相同核電苞數(shù)的同一類原子的總稱，

4同種元素可包含多種不同的核素

/兀素7\一具有一定數(shù)目的質(zhì)子和一定數(shù)目的

?g)-?(f?虹的一種原子

\贏系二yZ一質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的同一種元

x

<2L/素的不同核素的互稱

(2)同位素的特征

①相同存在形態(tài)的同位素，化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同,物理性質(zhì)不同。

②天然存在的同一元素各核素所占的原子百分?jǐn)?shù)一般丕變。

(3)氫元素的三種核素

IH：名稱為氫，不含中子；

TH：用字母D表示，名稱為宛或重氫；

汨：用字母工表示，名稱為氮或超重氫。

(4)幾種重要核素的用途

核素道U?C90

用途核燃料用于考古斷代制氫彈示蹤原子

［微思考］

所有原子的原子核均同時含有質(zhì)子和中子，這個結(jié)論正確嗎？試舉例說明。

提示：并非所有的原子都含有中子，IH原子核中只有一個質(zhì)子，沒有中子。

3.兩種相對原子質(zhì)量

(1)原子(即核素)的相對原子質(zhì)量：一個原子(即核素)的質(zhì)量與∣2C原子質(zhì)量的1/素的比

值。一種元素有兒種同位素，就有幾種不同核素的相對原子質(zhì)量。

(2)元素的相對原子質(zhì)量：是按該元素各種天然同位素原子所占的原子百分比算出的

3537

平均值。如：Ar(CI)=Λr(CI)×a%+Ar(Cl)×?%o

射秒判正誤

(1)一種元素可以有多種核素，也可能只有一種核素，有多少種核素就有多少種原子。

()

(2)不同的核素可能具有相同的質(zhì)子數(shù)，也可能質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、質(zhì)量數(shù)均不相同。()

(3)核聚變?nèi)玢?汨一犯e+3n,因為有新微粒生成，所以該變化是化學(xué)變化。()

(4)中子數(shù)不同而質(zhì)子數(shù)相同的微粒一定互為同位素。()

(5)通過化學(xué)變化可以實現(xiàn)16O與I。。間的相互轉(zhuǎn)化。()

(6港Cl與#Cl得電子能力幾乎相同。()

答案：(1)√(2)√(3)X(4)×(5)×(6)√

［能力突破------的五盤皇」

題點一與原子結(jié)構(gòu)有關(guān)的概念辨析

1.下列說法正確的是()

①在氮原子中，質(zhì)子數(shù)為7而中子數(shù)不一定為7

②腎。與野O是不同的核素，因此分別由這兩種原子構(gòu)成的分子化學(xué)性質(zhì)不同

③02和03互為同素異形體

④笠Ti和8盯i的質(zhì)量數(shù)不同，屬于兩種元素

⑤實際存在的舊、汨、汨、H^ΠH2,是氫的五種核素

⑥IH2、YH2、田2互為同位素

⑦稀土元素掰Sm與塔ISm是同一種核素

A.①⑥B.②④

C.⑤⑦D.①③

解析：D②中因為核外電子數(shù)相同，所以化學(xué)性質(zhì)相同，②錯誤；④⑦分別屬于同一

種元素的不同核素，④⑦錯誤；同位素研究對象是原子與原子之間，⑥均為分子，⑥錯誤。

2.重水(DzO)是重要的核工業(yè)原料，下列說法錯誤的是()

A.笊(D)原子核外有1個電子

B.H與D互稱同位素

C.山。與D2O互稱同素異形體

D.口廣0與D`O的相對分子質(zhì)量相同

解析：C同素異形體是同元素的不同單質(zhì)，C錯誤。

題點二各種粒子之間的關(guān)系

1

3.某元素的一種核素X的原子質(zhì)量數(shù)為4,含N個中子，它與H原子組成HmX分子,

agH,,,X中所含質(zhì)子的物質(zhì)的量是（）

A.A+mmolB.mol

a（A—N）N+宣）

C.A+mmolD.mmol

ag

解析：AHmX的相對分子質(zhì)量為A+,〃，αgH,"X分子的物質(zhì)的量"=(A+w?)g.mo「1；

X原子的質(zhì)量數(shù)為A,含N個中子，則質(zhì)子數(shù)為A-N,所以αgH,,,X分子中含質(zhì)子的物質(zhì)

aa(A-N+m)

的量為A+n;mol義(A—N+/”)=A+mmol,A正確。

［練后歸納1求一定質(zhì)量的某物質(zhì)中微粒數(shù)的答題模板

4.某元素(X)構(gòu)成的雙原子單質(zhì)分子有三種，其相對分子質(zhì)量分別為158、160、162,

在天然單質(zhì)中，這三種單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1：1：1,由此推斷以下結(jié)論正確的是()

A.此元素有3種不同的同位素

B.其中一種同位素質(zhì)量數(shù)為80

1

C.其同位素79χ占原子總數(shù)的5

D.單質(zhì)X2的平均相對分子質(zhì)量為162

解析：C由題意知元素X有兩種同位素，A項錯誤；設(shè)X的兩種同位素分別為“、b,

則對應(yīng)單質(zhì)化學(xué)式分別為“2、ab、bl,由。2、岳可求得a、b的質(zhì)量數(shù)為79和81,B項錯

1X2+11

誤；質(zhì)量數(shù)為79的核素占原子總數(shù)的分?jǐn)?shù)為—6—=2,C項正確；單質(zhì)X2的平均相對分

_LJ__1

子質(zhì)量為158×3+160×3+162×3=160,D項錯誤。

考點二基態(tài)原子的核外電子排布

［知識蕊理-----基礎(chǔ)過關(guān)」

1.原子狀態(tài)和原子光譜

(1)原子狀態(tài)

①基態(tài)原子：處于最低能量的原子。

②激發(fā)態(tài)原子：基態(tài)原子的電子吸收能量后，從低能級躍遷到較高能級狀態(tài)的原子。

(2)原子光譜

不同元素的原子發(fā)生電子躍遷時會吸收或也放不同的光,用光譜儀記錄下來便得到原子

光譜。利用原子光譜的特征譜線可以鑒定元素，稱為光譜分析。

(3)基態(tài)、激發(fā)態(tài)及光譜示意圖

還態(tài)原力

卜

吸收光譜上^-吸收能量釋放能量業(yè)感f發(fā)射光譜

2.電子層與能級

電子層(")一Ξ≡

電子層符

KLMN???

號

能級Is2s2p3s3β3d4s4p4d4f??????

最多容納2~26~2610~Ξ610?A~…???

電子數(shù)281832???2n2

3.電子云與原子軌道

(1)電子云

①定義：形象描述電子在原子核外空間某處單位體積內(nèi)的概率密度分布的圖形。

②電子云輪廓圖

a.小黑點越密，表示概率密度越大。

b.s電子云圖呈球形，P電子云圖呈啞鈴形。

(2)原子軌道

①定義：量子力學(xué)把電子在原子核外的一個空間運動狀態(tài)稱為一個原子軌道。

②各能級上的原子軌道數(shù)目

能級〃snpnd∕zf???

原子軌道數(shù)1357…

③能量關(guān)系

a.相同電子層上原子軌道能量的高低："s<"p<"d<"f…；

b.形狀相同的原子軌道能量的高低：ls<2s<3s<4s…；

C.同一電子層內(nèi)形狀相同而伸展方向不同的原子軌道的能量相等，如〃p.'、〃p.v、"P?軌

道的能量相等。

4.基態(tài)原子核外電子排布

(1)構(gòu)造原理

如圖為構(gòu)造原理示意圖，亦即基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序圖：

(2)排布規(guī)律

①泡利不相容原理

1個原子軌道里最多容納2個電子，且自旋方向相反。

2s2s

如2s軌道上的電子排布圖為,不能表示為常小。

②洪特規(guī)則

電子排布在同一能級的不同軌道時，將盡可能分占不同的原子軌道，且自旋方向相同。

如2p3的電子排布圖為開療E，不能表示為叵由1或I十I：HI洪特規(guī)則特

例：當(dāng)能量相同的原子軌道在全滿(P6、』。、")、半滿(P3、d?f7)或全空(P。、d。、舟狀態(tài)時,

體系的能量最低，如：24Cr的電子排布式為m??B??

③能量最低原理

原子的核外電子排布遵循構(gòu)造原理，使整個原子的能量處于最低狀態(tài)。

5.基態(tài)原子核外電子排布的表示方法

表示方法舉例(以S原子為例)

電子排

1s22s22p63s23r>4

布式

簡化電子

Ne]3s23p4

排布式

電子排Is2s2p3s3p

布圖(軌ITTlPn~∣F∏∣zrH”]十∣f∣

道表示式)—

價電子排布式3s23p4

/秒判正誤

(I)P能級的能量一定比S能級的能量高。()

(2)同一原子中，2p、3p、4p能級的軌道數(shù)依次增多。()

(3)2p和3p軌道形狀均為啞鈴形，能量也相等。()

(4)2pc2p八2p二的能量相等。()

(5)鐵元素基態(tài)原子的電子排布式為Is22s22p63s23p64s23d60()

(6)Cr的基態(tài)原子的簡化電子排布式為[Ar]3d420()

⑺基態(tài)原子電子能量的高低順序為E(IS)<E(2s)<E(2pχ)<E(2pv)<E(2pJ0()

(8)電子排布式3Ti)IS22s22p63s23p∣°違反了能量最低原則。()

Is

⑼磷元素基態(tài)原子的電子排布圖為

,2s.,.2P,3s一，3p,

FrrIItHfHWGn什Htl1°()

答案：(I)X(2)×(3)×(4)√(5)X(6)×(7)×(8)X(9)X

［能力突破------題五盤交」

［典例］M、R、X、Y為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，Z是一種過渡元素。

M基態(tài)原子L層中P軌道電子數(shù)是s軌道電子數(shù)的2倍，R是同周期元素中最活潑的金屬

元素，X和M形成的一種化合物是引起酸雨的主要大氣污染物，Z的基態(tài)原子4s和3d軌

道半充滿。請回答下列問題：

(1)寫出M、R的價電子排布式：M、R。

(2)寫出X、Y的價電子排布圖：X、Y?

(3)寫出Z的核外電子排布式：,Z的核外未成對電子數(shù)為。

［解析］根據(jù)題目給出的M、R和X的信息確定，M是氧元素，R是鈉元素，X是硫元

素。根據(jù)M、R、X,Y為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素確定Y是氯元素。根據(jù)Z的

基態(tài)原子4s和3d軌道半充滿，則Z元素原子的核外有24個電子，是輅元素。

［答案］d)2s22p43sl

(2)

3s3p3s3p

Fn?“個EFn?"ti∏~

(3)ls22s22p63s23p63d54s,或［Ar］3d54s∣6

［延伸探究1

⑴電子排布式的書寫順序與電子排布順序相同嗎？為什么？

(2)價電子排布式與最外層電子排布式相同嗎？試舉例說明。

提示：(1)不相同；電子排布式的書寫順序r電子排布順序。電子進(jìn)入能級的順序是按

照構(gòu)造原理中能級的能量遞增的順序，而電子排布式的書寫規(guī)則是按照電子層的順序，電子

層中的能級按s、p.d、f的順序排布。

(2)價電子是原子在參與化學(xué)反應(yīng)時能夠用于成鍵的電子，是原子核外跟元素化合價有

關(guān)的電子。在主族元素中，價電子數(shù)就是最外層電子數(shù)；副族元素原子的價電子，除最外層

電子外，還可包括次外層電子。例如，Mn的電子排布式為Is22s22p63s23p63d54s2,價電子排

52

布式為3d4so

［對點練U(基態(tài)原子核外電子排布規(guī)律)下列電子排布圖所表示的元素原子中，其能

量處于最低狀態(tài)的是。

2s2p3s

①l??lI十t

Is2s2p3s

②正［??fI1

Is2s2p______3s

③正P∏^

Is2s2p3s

?l111I。。I?

Is2s2p3s

⑤I。tCtC↑I

解析：①不符合能量最低原理；②不符合洪特規(guī)則；④不符合能量最低原理。

答案：③⑤

[對點練2](表示核外電子排布的方法)寫出下列基態(tài)原子或離子的①電子排布式、②

價電子排布圖、③電子占的原子軌道數(shù)、④未成對電子數(shù)。

(ON：①,②,

③，④,

(2)C1:?,②,

③，④o

(3)Fe2+:①,②,

③，④o

(4)Cu：①,②,

③,④。

(5)Se：①,(2),

③，④。

(6)BΓ:①,②,

③，④。

答案:⑴①Is22s22p3

2s2p

②[?！荌4I1I「

③5④3

(2)(Dls22s22p63s23p5(^LNeZ∣3s23p5)

3s3p

②rmIrlnlt]③9④1

(3)φls22s22p63s23p63d6(^[Ar]3d6)

,3d.

②KCI、I十I十IfI③14④4

(4)φls22s22p63s23p63d104s1(?∣lAr]3d104s')

3d4s

②m③i5

④1

(5)①ls22s22p63s23p63dl04s24pil(或

[Ar]3d*04s24p,1)

4s_______4p

②l??]"HtI『③18④2

(6)①Is22s22p63s23p63d">4s24p6(或

[Ar]3d104s24p6)

4s_______4p_______

②正"丑小"③18④O

[對點練3](元素的推斷)A、B、C、D、E、F代表6種元素。請?zhí)羁眨?/p>

(I)A元素基態(tài)原子的最外層有2個未成對電子，次外層有2個電子，其元素符號

為;

(2)B元素的負(fù)一價離子和C元素的正一價離子的電子層結(jié)構(gòu)都與負(fù)相同，B的元素符

號為,C的元素符號為；

(3)D元素的正三價離子的3d能級為半充滿，D的元素符號為,其基態(tài)原子的

電子排布式為;

(4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒有成對電子，只有一個未成對電子，E的元

素符號為，其基態(tài)原子的電子排布式為:

(5)F元素的原子最外層電子排布式為"s""p"L則〃=；原子中能量最高的是

電子。

答案：(I)C或O⑵ClK

(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2gJi[ArJ3d64s2

(4)Culs22s22p63s23p63dl04sl或[Ar]3d∣°4s∣

(5)22p

「?>—條微專題(16)---------為患“導(dǎo)電3”籟3的思依方?________

I知識歸機

1.尋找“10電子”微粒和“18電子”微粒的方法

⑴“10電子”微粒：

N3"()2-

NH；OHF

↑^↑f出發(fā)點

+2+3+

CHLNH3—H∕X?-HF*—(^e)-*Na-→Mg→Λl

S2-*-HSCl

出發(fā)點

+2+

SiHl-PH3-H2S*-HC1-θ-K-Ca

(9電子微粒X2)

—F、一()H、

NH2,CH3

CH3—CH3、H2N-NH2,HO—OH,F—F、

F-CH3XH3-OH.......

2.記憶其他等電子微粒

⑴“14電子”微粒：Si、N2、CO、C2H2,CΓo

(2)“16電子”微粒：S、5、C2H4SHCHOo

3.質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)分別相等的兩種微粒關(guān)系

(1)可以是兩種原子，如同位素原子。

(2)可以是兩種分子，如CH八NEh等。

+

(3)可以是兩種帶電荷數(shù)相同的陽離子，如NH=、H3OO

(4)可以是兩種帶電荷數(shù)相同的陰離子，如OH，F(xiàn)^o

I遷移應(yīng)用」

1.下列各組中兩種微粒所含電子數(shù)不相等的是()

A.Ph。+和OH-B.CON2

C.HNO2和NO2D.CHr和NHt

解析：DA.%θ+和0H%均含有14個電子；C.HNo2和N02孑中含有8個電子，而

NH：含有10個電子。

2.A〉、B?C，D、E五種粒子(分子或離子)中，每個粒子均有10個電子，已知：

①A'+b=D+Et;②B'+C--2D°

請回答：

(I)C-的電子式是O

(2)分別寫出A+和D反應(yīng)、B+和E反應(yīng)的離子方程式

(3)除D、E外，請再寫出兩種含10個電子的分子的分子式

解析：本題中五種粒子均有10個電子是解題的突破口。依據(jù)已有的元素與化合物知識

可知，10個電子的粒子中，原子有Ne；陰離子有N3-、O2ΛFΛOH?NH7；陽離子有

3++

Na+、Mg2+、Al?NHj、H3O;分子有CH4、NH3、H2O.HFo根據(jù)題意有①A'+b=D

+Et,推知A+應(yīng)為NHZ,C-為OH一、D為H2O.E為NH3,將其結(jié)果代入②B++b=2D,

+

推知B+應(yīng)為H3O.

答案：(OE：O：H]-

++

(2)NH7+H2ONH3H2O+HH3O+NH3=NH4+H2O(3)CHhNe、HF(任選兩

種)

3.用A'B?C2-、D、E、F、G和H分別表示含有18個電子的八種微粒(離子或分

子)，請回答：

(I)A元素是,B元素是,C元素是o(用元素符號表示)

(2)D是由兩種元素組成的雙原子分子，其分子式是。

(3)E是所有含18個電子的微粒中氧化能力最強的分子，其分子式是。

(4)F是由兩種元素組成的三原子分子，其分子式為o

(5)G分子中含有4個原子，其分子式是。

(6)H分子中含有8個原子，其分子式是o

答案：(I)KClS(2)HC1(3)F2

(4)H2S⑸H2O2(或PH3)(6)C2H6

----------------------------:真題鏈接隨堂測訊----------------------

1.(2021?浙江1月選考，7)下列說法正確的是()

A.14用和15沖互為同位素

B.間二甲苯和苯互為同系物

C.Fe?C和FesC互為同素異形體

D.乙醛和乙醇互為同分異構(gòu)體

解析：BA.UN?和NN?均為氮氣分子，不能互稱同位素，同位素指的是同一種元素

的不同原子，A不正確；B.間二甲苯和苯結(jié)構(gòu)相似，分子中均含有I個苯環(huán)，兩者在分子組

成上相差2個"CH2”原子團，因此兩者互為同系物，B正確；C.FezC和Fe34H∣0O,乙醇的

分子式為CzHeO,兩者分子式不同，因此，兩者不能互稱同分異構(gòu)體，D不正確。

2.(2021?廣東卷，3)“天問一號”著陸火星，“嫦娥五號”采回月壤。騰飛中國離不開

化學(xué)，長征系列運載火箭使用的燃料有液氫和煤油等化學(xué)品。下列有關(guān)說法正確的是()

A.煤油是可再生能源

B.出燃燒過程中熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

C.火星隕石中的2。Ne質(zhì)量數(shù)為20

D.月壤中的3He與地球上的3H互為同位素

解析：CA.煤油來源于石油，屬于不可再生能源，故A錯誤；B.氫氣的燃燒過程放

出熱量，將化學(xué)能變?yōu)闊崮?，故B錯誤；C.元素符號左上角數(shù)字為質(zhì)量數(shù)，所以火星隕石

中的20Ne質(zhì)量數(shù)為20,故C正確；D.同位素須為同種元素，3He和3H的質(zhì)子數(shù)不同，不

可能為同位素關(guān)系，故D錯誤。

3.（2021?河北卷，5）用中子轟擊發(fā)原子產(chǎn)生α粒子（即氨核犯e）的核反應(yīng)為：夕X+4nf

Y+?Heo已知元素Y在化合物中呈+1價。下列說法正確的是（）

A.H3XO3可用于中和濺在皮膚上的NaOH溶液

B.Y單質(zhì)在空氣中燃燒的產(chǎn)物是丫2。2

C.X和氫元素形成離子化合物

D.6丫和7γ互為同素異形體

解析：A根據(jù)核反應(yīng)為：夕X+6n-bY+3He可知，X的質(zhì)量數(shù)N為4+7—1=10,又

因為Y在化合物中呈+1價，則推知Y位于IA族，質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)，Y的質(zhì)量

數(shù)為7,所以得出Y為Li,其質(zhì)子數(shù)p=3,所以X的質(zhì)子數(shù)Z=3+2-0=5,核電荷數(shù)=

原子序數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=5,則推知X屬于B元素。A.H3BO3為硼酸，氫氧化鈉溶液具有

腐蝕性，若不慎將NaOH溶液濺到皮膚上，則需用大量水沖洗，同時涂抹H3BO3溶液，以

中和堿液，A正確；B.Y為Li,在空氣中燃燒的產(chǎn)物只有LizO,B錯誤；C.X為B,與氫

元素會形成Bh或B2H4等硼氫化合物，B元素與H元素以共價鍵結(jié)合，屬于共價化合物，

C錯誤；DFLi和,Li兩者的質(zhì)子數(shù)均為3,中子數(shù)不同，所以兩者互為同位素，D錯誤。

4.［2021河北卷，17（1）（2）］⑴在KH2PO4的四種組成元素各自所能形成的簡單離子中，

核外電子排布相同的是（填離子符號）。

I

（2）原子中運動的電子有兩種相反的自旋狀態(tài)，若一種自旋狀態(tài)用+5表示，與之相反的

1

用一菱表示，稱為電子的自旋磁量子數(shù)。對于基態(tài)的磷原子，其價電子自旋磁量子數(shù)的代數(shù)

和為。

解析：（1）在KH2PO4的四種組成元素各自所能形成的簡單離子分別為H+（或