- 原子结构与性质
- 共16061题
由徐光宪院士发起,院士学子同创的《分子共和国》科普读物最近出版了,全书形象生动地戏说了BF3、TiO2、CH3COOH、CO2、NO、二茂铁、NH3、HCN、H2S、O3、异戊二烯和萜等众多“分子共和国”中的明星.
(1)写出Fe2+的核外电子排布式______.
(2)下列说法正确的是______.
a.H2S、O3分子都是直线形.b.BF3和NH3都是含有极性键的非极性分子.c.CO2、HCN分子的结构式分别是:O=C=O、H-C≡N.d.一种双环单萜龙脑(如图1)分子式为C10H16O
(3)NO是人体中的信号分子,有关说法正确的______.
a.原子半径N大于O b.非金属性O大于N c.NO+的结构为:N≡O+ d.NO形成的晶体是分子晶体
(4)TiO2的天然晶体中,最稳定的一种晶体结构如右图,白球表示:______原子.
(5)二茂铁(C5H5)2Fe是Fe2+与环戊二烯基形成的一类配合物,
实验室测定铁的含量可用配位剂邻二氮菲(),它能与Fe2+形成红色混合物(如图2),该配离子中Fe2+与氮原子形成配位键共有______个.
(6)乙酸熔沸点很高,是由于存在以分子间氢键缔合的二聚体(含一个环状结构),请画出这二聚体的结构:______.
正确答案
解:(1)铁是26号元素,铁原子核外有26个电子,铁原子失去2个电子变为Fe2+,根据构造原理知,该离子核外电子排布式为[Ar]3d6,
故答案为:[Ar]3d6;
(2)a.H2S、O3分子都是V形,故错误;
b.BF3和NH3都是含有极性键,但前者是非极性分子,而后者是极性分子,故错误;
c.CO2、HCN分子的结构式分别是:O=C=O、H-C≡N,故正确;
d.一种双环单萜龙脑(如图1)分子式为C10H16O,故正确;
故选cd;
(3)a.同一周期元素,原子半径随着原子序数的增大而减小,所以原子半径N大于O,故正确;
b.同一周期元素,元素的非金属性随着原子序数的增大而增强,所以非金属性O大于N,故正确;
c.氮气分子和是等电子体,等电子体结构相似,以氮气分子的结构知NO+的结构为N≡O+,故正确;
d.分子晶体的构成微粒是分子,NO形成的晶体构成微粒是NO分子,所以NO晶体属于分子晶体,故正确;
故选abcd;
(4)白球个数=2+4×=4,黑球个数=1+8×
,所以白球和黑球个数比为2:1,根据二氧化硅的化学式知,白球表示氧原子,故答案为:氧(O);
(5)该配合物中铁是中心离子,提供空轨道,氮原子提供孤电子对,根据图知其配位键个数是6,故答案为:6;
(6)二个乙酸分子间中,羧基上的氢原子与另一个乙酸分子中碳氧双键上氧原子形成氢键,所以其氢键表示为,
故答案为:.
解析
解:(1)铁是26号元素,铁原子核外有26个电子,铁原子失去2个电子变为Fe2+,根据构造原理知,该离子核外电子排布式为[Ar]3d6,
故答案为:[Ar]3d6;
(2)a.H2S、O3分子都是V形,故错误;
b.BF3和NH3都是含有极性键,但前者是非极性分子,而后者是极性分子,故错误;
c.CO2、HCN分子的结构式分别是:O=C=O、H-C≡N,故正确;
d.一种双环单萜龙脑(如图1)分子式为C10H16O,故正确;
故选cd;
(3)a.同一周期元素,原子半径随着原子序数的增大而减小,所以原子半径N大于O,故正确;
b.同一周期元素,元素的非金属性随着原子序数的增大而增强,所以非金属性O大于N,故正确;
c.氮气分子和是等电子体,等电子体结构相似,以氮气分子的结构知NO+的结构为N≡O+,故正确;
d.分子晶体的构成微粒是分子,NO形成的晶体构成微粒是NO分子,所以NO晶体属于分子晶体,故正确;
故选abcd;
(4)白球个数=2+4×=4,黑球个数=1+8×
,所以白球和黑球个数比为2:1,根据二氧化硅的化学式知,白球表示氧原子,故答案为:氧(O);
(5)该配合物中铁是中心离子,提供空轨道,氮原子提供孤电子对,根据图知其配位键个数是6,故答案为:6;
(6)二个乙酸分子间中,羧基上的氢原子与另一个乙酸分子中碳氧双键上氧原子形成氢键,所以其氢键表示为,
故答案为:.
(1)写出26Fe原子的核外电子排布式:______
(2)画出9F原子的核外电子排布图:______
(3)写出19K+的核外电子排布式:______
(4)比较大小(用>、<、=填空)
a、第一电离能I1(N)______I1(O)
b、E(3d)______E(4s)
c、E(2Py)______E(2Pz)
d、原子半径r(N)______r(O)
正确答案
1s22s22p63s23p63d64s2
1s22s22p63s23p6
>
>
=
>
解析
解:(1)根据构造原理,26Fe原子的核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d64s2,
故答案为:1s22s22p63s23p63d64s2;
(2)氟原子核外9个电子,其原子的核外电子排布图为:,
故答案为:;
(3)钾离子核外18个的,根据构造原理,钾离子的核外电子排布式为:1s22s22p63s23p6,
故答案为:1s22s22p63s23p6;
(4)a、非金属性越强,第一电离能越大,所以第一电离能:I1(N)>I1(O),
故答案为:>;
b、根据构造原理可知,3d的能量大于4s,即E(3d)>E(4s),
故答案为:>;
c、相同能层的相同能级中,具有的能量相同,所以E(2Py)=E(2Pz),
故答案为:=;
d、N原子的核电荷数为7,O的核电荷数为8,二者电子层数都是2层,核电荷数越大,半径越小,所以原子半径r(N)>r(O),
故答案为:>.
在下列所示的微粒中,氧化性最强的是( )
正确答案
解析
解:1s22s22p2为C原子的电子排布式,1s22s22p5为F原子的电子排布式,1s22s22p63s1为Na原子的电子排布式,1s22s22p6为Ne原子的电子排布式,
根据C、Na、F、Ne在周期表中的位置可知,F的非金属性最强,则其氧化性最强;
故选B.
钙、铝、铜都是中学化学中常见的金属元素.
(l)Cu的基态原子的核外电子排布式为______.
(2)Cu2O的熔点比Cu2S的高,其原因是______.
(3)CaC2是制备乙炔的原料,C22-与O22+互为等电子体,O22+的电子式可表示为______,1个O22+中含有______个π键.
(4)AlCl3•NH3和AlCl4-中均含有配位键.在AlCl3•NH3中,提供空轨道的原子是______,在AlCl4-中Al原子采取______杂化.
(5)铝晶体的晶胞结构如图甲所示,原子之间相对位置关系的平面图如图乙所示.则铝晶体中原子的堆积方式是______.已知铝的原子半径为d,阿伏加德罗常数为NA,摩尔质量为M.则铝晶体的密度可表示为______.
正确答案
解:(1)Cu是29号元素,原子核外电子数为29,基态原子核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d104s1,
故答案为:1s22s22p63s23p63d104s1;
(2)由于氧离子的离子半径小于硫离子的离子半径,所以亚铜离子与氧离子形成的离子键强于亚铜离子与硫离子形成的离子键,所以Cu2O的熔点比Cu2S的高.
故答案为:Cu2O与Cu2S相比,阳离子相同、阴离子所带的电荷数也相同,但O2-半径比S2-半径小,所以Cu2O的晶格能更大,熔点更高;
(3)根据等电子体的结构相似,O22+的电子式 ,在1个O22+含有2个π键,故答案为:
;2;
(4)AlCl3•NH3中Al为中心原子,NH3和Cl-为配体,中心原子提供空轨道,AlCl4-的价层电子对=4+(3+1-4×1)=4,故Al采用sp3杂化,故答案为:Al;sp3;
(5)结合图乙和晶胞结构可知,金属铝中Al的堆积方式为ABCABCABC…,属于面心立方最密堆积,
铝原子半径为d cm,则晶胞的边上为2dcm,晶胞的体积V=(2
dcm)3=16
d3cm3,一个晶胞含有Al原子个数为:8×
+6×
=4,一个晶胞的质量m=
×Mg,故密ρ=
=
g/cm3=
g/cm3,
故答案为:面心立方最密堆积;g/cm3.
解析
解:(1)Cu是29号元素,原子核外电子数为29,基态原子核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d104s1,
故答案为:1s22s22p63s23p63d104s1;
(2)由于氧离子的离子半径小于硫离子的离子半径,所以亚铜离子与氧离子形成的离子键强于亚铜离子与硫离子形成的离子键,所以Cu2O的熔点比Cu2S的高.
故答案为:Cu2O与Cu2S相比,阳离子相同、阴离子所带的电荷数也相同,但O2-半径比S2-半径小,所以Cu2O的晶格能更大,熔点更高;
(3)根据等电子体的结构相似,O22+的电子式 ,在1个O22+含有2个π键,故答案为:
;2;
(4)AlCl3•NH3中Al为中心原子,NH3和Cl-为配体,中心原子提供空轨道,AlCl4-的价层电子对=4+(3+1-4×1)=4,故Al采用sp3杂化,故答案为:Al;sp3;
(5)结合图乙和晶胞结构可知,金属铝中Al的堆积方式为ABCABCABC…,属于面心立方最密堆积,
铝原子半径为d cm,则晶胞的边上为2dcm,晶胞的体积V=(2
dcm)3=16
d3cm3,一个晶胞含有Al原子个数为:8×
+6×
=4,一个晶胞的质量m=
×Mg,故密ρ=
=
g/cm3=
g/cm3,
故答案为:面心立方最密堆积;g/cm3.
在某元素的原子核外电子排布中,K电子层和L电子层的电子数之和等于M电子层和N电子层的电子数之和.则该元素的核电荷数为( )
正确答案
解析
解:由于该元素原子含有M、N电子层,故K层、L层已经排满,K电子层和L电子层的电子数之和为10,所以M电子层和N电子层的电子数之和也为10,故该元素原子核外电子数为10+10=20,所以该元素核电荷数为20.
故选:D.
对于最外层电子排布为(n+1)sn(n+1)p(n+1)的元素及其化合物,在下列叙述中不正确的是( )
正确答案
解析
解:由于p能级已经有电子,因此同能层的s能级上电子应为2,即n=2,则该价电子结构实际为3s23p3,是磷元素,
A、磷化氢不稳定,受热易分解为磷或联磷,故A正确;
B、P的最高价氧化物对应的水化物是磷酸,为弱酸,故B错误;
C、P单质的化合价处于中间价态,既有氧化性又有还原性,故C正确;
D、磷元素是植物生长的营养素,故D正确;
故选B.
(2016春•信阳校级月考)aAm+和bBn-核外电子层结构相同,则a值为( )
正确答案
解析
解:核外电子层结构相同即表示核外电子数相等,aAm+核外电子数等于质子数减去离子所带的电荷数,即(a-m),bBn-核外电子数等于质子数加上离子所带的电荷数,即(b+n),因此a-m=b+n,则a=b+n+m,
故选C.
指出下列元素是主族元素还是副族元素?位于周期表中第几周期?第几族?
(1)1s22s22p63s23p4______;
(2)[Kr]4d105s25p2______.
正确答案
主族元素,第三周期ⅥA族
主族元素、第五周期ⅣA族
解析
解:(1)1s22s22p63s23p4,电子最后排入的原子轨道为3p能级上的原子轨道,因此该元素处于sp区,为主族元素,最大能层数为3,因此位于第三周期,价电子数为6,因此处于第ⅥA族,
故答案为:主族元素、第三周期ⅥA族;
(2))[Kr]4d105s25p2,电子最后排入的原子轨道为5p能级上的原子轨道,因此该元素处于sp区,为主族元素,最大能层数为5,因此位于第五周期,价电子数为4,因此处于第ⅣA族,
故答案为:主族元素、第五周期ⅣA族.
某元素的原子核外有三个电子层,M层的电子数是L层电子数的,则该元素的原子是( )
正确答案
解析
解:三个电子层即为K、L、M,K层为2个电子,L层为8个电子,M层的电子数是L层电子数的,M层为4个电子,一共14个电子,该原子为硅,故选B.
2005年美国《Science》上发表论文,宣布发现了一种Al的超原子结构,这种超原子(Al13)是以1个Al原子在中心,12个Al原子在表面形成的三角二十面体结构.这种超原子具有40个价电子时最稳定.请预测稳定的Al13所带的电荷为( )
正确答案
解析
解:每个Al具有3个价电子,13个就有39个,“这种超原子具有40个价电子时最稳定”,则稳定的Al13所带的电荷为1-.
故选D.
下列表达方式正确的是( )
正确答案
解析
解:A、C的原子序数为6,价电子排布为2s22p2,基态碳原子的价电子排布图为,故A错误;
B、HClO的中心原子为O,结构式为H-O-Cl,故B错误;
C、Fe的原子序数为26,电子排布为[Ar]3d64s2,因此基态26Fe的价电子排布式:3d64s2,故C正确;
D、Cu的原子序数为29,价电子排布为3d104s1,基态铜原子的价电子排布图为,故D错误;
故选C.
根据下列叙述,回答以下问题:
(1)A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半的原子结构示意图.
(2)已知12753I-,它的质子数______、中子数______、质量数______、电子数______.
正确答案
53
74
127
54
解析
解:(1)因A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半,说明A元素原子有三个电子层,从内到外每一个电子层上的电子数分别为2、8、4,所以A元素原子的原子序数为14,为硅元素,所以硅原子的原子结构示意图为:,故答案为:
;
(2)12753I-的质子数53,质量数127,中子数=质量数-质子数=127-53=74,核外电子数=质子数+电荷数=53+1=54,故答案为:52;74;127;54.
下列分子中,所有原子都满足最外层为8电子结构的是( )
正确答案
解析
解:A、硅原子满足了8电子稳定结构,但是氢原子满足2电子稳定结构,故A错误;
B、在二氧化碳中,碳原子和氧原子的|化合价|+最外层电子数=8,所以碳原子满足了8电子稳定结构,氧原子也满足8电子稳定结构,故B正确;
C、六氟化硫中,只有氟原子满足了8电子稳定结构,故C错误;
D、五氯化磷中,只有氯原子满足了8电子稳定结构,故D错误.
故选B.
A+、B+、C-、D、E五种粒子(分子或离子),它们分别含10个电子,已知它们有如下转化关系:①A++C-→D+E;②B++C-→2D.
据此,回答下列问题:
(1)含有10个电子的阳离子有______,含有10个电子的阴离子有______.
(2)A+和B+的电子式A+______、B+______.
(3)C-、D、E三种粒子结合质子(H+)的能力由强到弱的顺序是(用粒子的化学式表示)______;这一顺序可用以下离子方程式加以说明:
①______;
②______.
正确答案
解:(1)当核电荷数=质子数=核外电子数,为原子;当核电荷数=质子数>核外电子数,为阳离子;当核电荷数=质子数<核外电子数,为阴离子,含有10个电子的分子有:NH3、H2O;含有10个电子的阳离子有H3O+、NH4+;含有10个电子的阴离子有OH-,故答案为:H3O+、NH4+;OH-;
(2)根据A++C-→D+E,B++C-→2D可知A+和B+分别是NH4+和H3O+,它们的电子式为:;
,故答案为:
;
;
(3)反应NH4++OH-=NH3•H2O,证明结合质子(H+)的能力OH->NH3,反应NH3+H3O+=NH4++H2O证明结合质子(H+)的能力NH3>H2O,可以确定OH-、NH3、H2O结合氢离子的能力为:
OH->NH3>H2O,故答案为:OH->NH3>H2O;NH4++OH-=NH3•H2O;NH3+H3O+=NH4++H2O.
解析
解:(1)当核电荷数=质子数=核外电子数,为原子;当核电荷数=质子数>核外电子数,为阳离子;当核电荷数=质子数<核外电子数,为阴离子,含有10个电子的分子有:NH3、H2O;含有10个电子的阳离子有H3O+、NH4+;含有10个电子的阴离子有OH-,故答案为:H3O+、NH4+;OH-;
(2)根据A++C-→D+E,B++C-→2D可知A+和B+分别是NH4+和H3O+,它们的电子式为:;
,故答案为:
;
;
(3)反应NH4++OH-=NH3•H2O,证明结合质子(H+)的能力OH->NH3,反应NH3+H3O+=NH4++H2O证明结合质子(H+)的能力NH3>H2O,可以确定OH-、NH3、H2O结合氢离子的能力为:
OH->NH3>H2O,故答案为:OH->NH3>H2O;NH4++OH-=NH3•H2O;NH3+H3O+=NH4++H2O.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A.π键为p电子“肩并肩”重叠形成,而σ键为s或p电子“头碰头”重叠形成,故A错误;
B.σ键“头碰头”重叠为球对称,π键“肩并肩”重叠为镜面对称,故B错误;
C.乙烷分子中均为单键,乙烯中含C=C键,有1个π键,则乙烷分子中的键全为σ键而乙烯分子中含σ键和π键,故C正确;
D.氢气、氯气中均为共价单键,则H2分子中含σ键,Cl2分子中也含σ,均不含π键,故D错误;
故选C.
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