- 原子结构与性质
- 共16061题
下列各原子轨道中能容纳电子数最多的是（ ）
正确答案
解析
解：A、5p能级有3个轨道，最多容纳6个电子；
B、6s能级只有1个轨道，最多容纳2个电子；
C、4f能级有7个轨道，最多容纳14个电子；
D、4d能级有5个轨道，最多容纳10个电子．
所以4f能级容纳电子数最多．
故选：C．
（2015春•吉林校级期中）同周期元素其原子结构相同之处是（ ）
正确答案
解析
解：A．同周期元素的最外层电子数不同，从左向右增大，故A不选；
B．同周期，原子的核电荷数从左向右增大，故B不选；
C．原子结构中，电子层数=周期数，则同一周期元素的电子层数相等，故C选；
D．核外电子数=核电荷数，同周期，原子的核电荷数从左向右增大，故D不选；
故选C．
下列各分子中，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．H2O中，H 元素位于第IA族，则最外层电子数为1，形成共价键时为2电子结构，故A不选；
B．BF3中，B元素位于第IIIA族，则3+3≠8，不满足分子中所有原子都满足最外层8电子结构，故B不选；
C．CCl4中，C元素最外层为4个电子，则4+4=8，则满足分子中所有原子都满足最外层8电子结构，故C选；
D．PCl3中，P元素位于第ⅤA族，则5+3=8，满足分子中所有原子都满足最外层8电子结构，故D选；
故选CD．
第四周期元素中，4p轨道半充满的是______，3d轨道半充满的是______，4s轨道半充满的是______，价层中s电子数与d电子数相同的是______．（用元素符号填空）．
正确答案
As
Cr和Mn
K、Cu和Cr
Ti
解析
解：第四周期元素中，4p轨道半充满说明4p轨道中含有3个电子，根据电子排布规则知，该原子的3d、4s能级上都充满电子，所以该基态原子的核外电子排布式为：[Ar]3d104s24p3，所以为As元素；
3d轨道半充满说明3d轨道中含有5个电子，根据电子排布规则知，该原子的4s能级上电子全满或半充满，所以该基态原子的核外电子排布式为：[Ar]3d54s1或[Ar]3d54s2，所以为Cr和Mn，
4s轨道半充满说明4s轨道只含1个电子，3d能级上电子可能全空、半满、全满，如果全空，则为K元素，如果是半满，则为Cr元素，如果全满则为Cu元素；
4s轨道最多能填2个电子，价层中s电子数与d电子数相等，说明3d能级上含有2个电子，则该元素是Ti元素，
故答案为：As；Cr和Mn；K、Cu和Cr；Ti．
下列离子中核外电子排布与氩原子相同的是（ ）
正确答案
解析
解：离子中核外电子排布与氩原子相同，说明该离子核外有18个电子，核外电子数为18的离子有：P 3-、S2-、Cl-、K+、Ca 2+．
A．Br-核外有36个电子，不符合条件，故A错误；
B．F-核外有10个电子，不符合条件，故B错误；
C．K+核外有18个电子，符合条件，故C正确；
D．Na+核外有10个电子，不符合条件，故D错误；
故选C．
（A）．A、B、C、D、E代表5种元素．请填空：
（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______；
（2）B元素的负一价离子的电子层结构与氩相同，C元素的正一价离子的电子层结构与氙相同，B、C形成的化合物的化学式为______；其晶体内每个B离子周围有______个C离子与之紧相邻．其晶体的主要物理性质有：______（写出两条即可）．
（3）D元素的正三价离子的3d亚层为半充满，D的元素符号为______，其基态原子的电子排布式为______．
（4）E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，其单质在一定条件下能与硫（S）反应，试写出该反应方程式______．
正确答案
解：（1）A元素基态原子的核外电子排布式为：1s22s22p3，是N原子，故答案为：N；
（2）B元素的负一价离子的电子层结构与氩相同，所以为Cl-，C元素的正一价离子的电子层结构与氙相同，所以为Cs+，形成的化合物的化学式为CsCl，其结构是立方体结构，其晶体内每个氯离子周围有8个铯离子与之紧相邻，氯化铯熔融时能导电，具有较高的熔点，故答案为：CsCl；8；熔融时能导电、较高的熔点等；
（3）D元素的正三价离子的3d亚层为半充满，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，为Fe，故答案为：Fe；1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；
（4）E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，则E元素基态原子电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s24p3，为Cu，和硫的反应为：2Cu+S
解析
解：（1）A元素基态原子的核外电子排布式为：1s22s22p3，是N原子，故答案为：N；
（2）B元素的负一价离子的电子层结构与氩相同，所以为Cl-，C元素的正一价离子的电子层结构与氙相同，所以为Cs+，形成的化合物的化学式为CsCl，其结构是立方体结构，其晶体内每个氯离子周围有8个铯离子与之紧相邻，氯化铯熔融时能导电，具有较高的熔点，故答案为：CsCl；8；熔融时能导电、较高的熔点等；
（3）D元素的正三价离子的3d亚层为半充满，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，为Fe，故答案为：Fe；1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；
（4）E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，则E元素基态原子电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s24p3，为Cu，和硫的反应为：2Cu+S
（1）写出B的基态原子的核外电子排布式______．
（2）A、C形成的最简单分子极易溶于水，其主要原因是______；与该最简单分子互为等电子体的阳离子为______．
（3）比较E、F的第一电离能：E______F（选填“＞”或“＜”，“=”）．
（4）BD2在高温高压下所形成的晶胞如右图所示．该晶体的类型属于______（选填“分子”、“原子”、“离子”或“金属”）晶体，该晶体中B原子的杂化形式为______．
（5）光谱证实单质F与强碱性溶液反应有[F（OH）4]-生成，则[F（OH）4]-中存在______．
a．共价键 b．非极性键 c．配位键 d．σ键 e．π键．
正确答案
解：（1）B元素为碳元素，根据核外电子排布规律，C元素的基态原子的核外电子排布式为：1s22s22p2，故答案为：1s22s22p2；
（2）A、C形成的最简单分子是NH3分子，是一种极性分子，极易溶于水的原因主要有：
①根据相似相溶原理，氨气易溶于极性溶剂水中；
②氨气分子在水中易与水分子形成氢键，增大了氨气的溶解性；
③部分氨气与水反应，降低了NH3浓度，使溶解量增大；
所谓等电子体是指一类分子或离子，组成它们的原子数相同，而且所含的价层电子数相同，则它们互称为等电子体．与氨气分子互为等电子体的阳离子为H3O+，
故答案为：NH3与H2O间能形成氢键；H3O+；
（3）电离能可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度（可近似理解为金属性）．第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子；第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子．存在的规律为：
①随着核电荷数的递增，元素的第一电离能呈现周期性变化；②总体上金属元素第一电离能较小非金属元素第一电离能较大； ③同周期元素第一电离能从左到右有增大的趋势．所以同一周期第一电离能最小的是碱金属元素，最大的是稀有气体元素；
④同一周期内元素的第一电离能在总体增大的趋势中有些曲折．当外围电子在能量相等的轨道上形成全空（p0，d0，fo）、半满（p3，d5，f7）或全满（p6，d10，f14）结构时，原子的能量较低，元素的第一电离能较大．特例是第二主族的第一电离能大于第三主族，第五主族的第一电离能大于第六主族； ⑤同一主族元素从上到下，原子半径增加，有效核电荷增加不多，则原子半径增大的影响起主要作用，第一电离能由大变小，元素的金属性逐渐增强，则镁原子结构中各亚层均处于全满状态，所以镁比铝的第一电离能反常高，
故答案为：＞；
（4）根据BD2即CO2在高温高压下所形成的晶胞晶胞结构可知，该晶体为原子晶体，晶胞内白球为C原子，黑球为O原子，每个晶胞中含碳原子为8×
（5）光谱证实单质AI与强碱性溶液反应有[AI（OH）4]-生成，可看作其中铝原子和三个羟基形成三对共用电子对，形成三个极性共价键，形成AI（OH）3；AI（OH）3溶解在强碱中，和OH-形成[AI（OH）4]-，利用的是铝原子的空轨道和氢氧根离子的孤对电子形成的配位键；
由两个相同或不相同的原子轨道沿轨道对称轴方向相互重叠而形成的共价键，叫做σ键，所以[AI（OH）4]-中也形成了σ键．
故答案为：acd．
解析
解：（1）B元素为碳元素，根据核外电子排布规律，C元素的基态原子的核外电子排布式为：1s22s22p2，故答案为：1s22s22p2；
（2）A、C形成的最简单分子是NH3分子，是一种极性分子，极易溶于水的原因主要有：
①根据相似相溶原理，氨气易溶于极性溶剂水中；
②氨气分子在水中易与水分子形成氢键，增大了氨气的溶解性；
③部分氨气与水反应，降低了NH3浓度，使溶解量增大；
所谓等电子体是指一类分子或离子，组成它们的原子数相同，而且所含的价层电子数相同，则它们互称为等电子体．与氨气分子互为等电子体的阳离子为H3O+，
故答案为：NH3与H2O间能形成氢键；H3O+；
（3）电离能可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度（可近似理解为金属性）．第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子；第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子．存在的规律为：
①随着核电荷数的递增，元素的第一电离能呈现周期性变化；②总体上金属元素第一电离能较小非金属元素第一电离能较大； ③同周期元素第一电离能从左到右有增大的趋势．所以同一周期第一电离能最小的是碱金属元素，最大的是稀有气体元素；
④同一周期内元素的第一电离能在总体增大的趋势中有些曲折．当外围电子在能量相等的轨道上形成全空（p0，d0，fo）、半满（p3，d5，f7）或全满（p6，d10，f14）结构时，原子的能量较低，元素的第一电离能较大．特例是第二主族的第一电离能大于第三主族，第五主族的第一电离能大于第六主族； ⑤同一主族元素从上到下，原子半径增加，有效核电荷增加不多，则原子半径增大的影响起主要作用，第一电离能由大变小，元素的金属性逐渐增强，则镁原子结构中各亚层均处于全满状态，所以镁比铝的第一电离能反常高，
故答案为：＞；
（4）根据BD2即CO2在高温高压下所形成的晶胞晶胞结构可知，该晶体为原子晶体，晶胞内白球为C原子，黑球为O原子，每个晶胞中含碳原子为8×
（5）光谱证实单质AI与强碱性溶液反应有[AI（OH）4]-生成，可看作其中铝原子和三个羟基形成三对共用电子对，形成三个极性共价键，形成AI（OH）3；AI（OH）3溶解在强碱中，和OH-形成[AI（OH）4]-，利用的是铝原子的空轨道和氢氧根离子的孤对电子形成的配位键；
由两个相同或不相同的原子轨道沿轨道对称轴方向相互重叠而形成的共价键，叫做σ键，所以[AI（OH）4]-中也形成了σ键．
故答案为：acd．
下列微粒中，最外层电子数为8个的是（ ）
正确答案
解析
解：A．Na原子最外层电子数是1，故A错误；
B．O原子最外层电子数是6，故B错误；
C．Cl-最外层电子数是8，故C正确；
D．Mg原子最外层电子数是2，故D错误；
故选C．
铜单质及其化合物在很多领域中都有重要的用途．请回答以下问题：
（1）超细铜粉可用作导电材料、催化剂等，其制备方法如下：
①NH4CuSO3中金属阳离子的核外电子排布式为______．N、O、S三种元素的第一电离能大小顺序为______ （填元素符号）．
②向CuSO4溶液中加入过量氨水，可生成[Cu（NH3）4]SO4，下列说法正确的是______
A．氨气极易溶于水，原因之一是NH3分子和H2O分子之间形成氢键的缘故
B．NH3分子和H2O分子，分子空间构型不同，氨气分子的键角小于水分子的键角
C．[Cu（NH3）4]SO4溶液中加入乙醇，会析出深蓝色的晶体
D．已知3.4g氨气在氧气中完全燃烧生成无污染的气体，并放出aKJ热量，则NH3的燃烧热方程式为：NH3（g）+
（2）铜锰氧化物（CuMn2O4）能在常温下催化氧化空气中的氧气变为臭氧（与SO2互为等电子体）．根据等电子体原理，O3分子的空间构型为______．
（3）氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物，其阴离子均为无限长链结构（如图1所示），a位置上Cl原子（含有一个配位键）的杂化轨道类型为______．
（4）如图2是金属Ca和D所形成的某种合金的晶胞结构示意图，已知镧镍合金与上述Ca-D合金都具有相同类型的晶胞结构XYn，它们有很强的储氢能力．已知镧镍合金LaNin晶胞体积为9.0×10-23 cm3，储氢后形成LaNinH4.5合金（氢进入晶胞空隙，体积不变），则LaNin中n=______（填数值）；氢在合金中的密度为______（保留两位有效数字）
正确答案
解：（1）①铜是29号元素，根据能量最低原理其态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，该原子失去一个电子时，生成亚铜离子，失去的电子是最外层电子，所以亚铜离子的基态的电子排布式为：1S22S22P63S23P63d10或[Ar]3d10． 元素周期律中，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第ⅡA和第ⅢA、第ⅤA和第ⅥA互换，同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小，所以其第一电离能大小为N＞O＞S，
故答案为：1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10；N＞O＞S，
②A．氨气分子与水分子之间存在氢键，氢键的存在使物质的溶解性显著增大，故A正确；
B．氨气分子的键角小于水分子的键角，故B错误；
C．根据相似相溶分析：乙醇分子极性弱于水的极性，在乙醇中溶解度降低；故C正确；
D．燃烧热方程式书写在常温下进行，H2O为液态．故D错误；
故答案为：AC；
（2）SO2价电子对数=
（3）a位置上Cl原子成2个单键，含有2对孤对电子，杂化轨道数为4，杂化轨道类型为：sp3，故答案为：sp3；
（4）由晶胞结构可知，Ca原子处于顶点，晶胞中含有Ca原子数目为8×
故答案为：5；0.083 g•cm-3．
解析
解：（1）①铜是29号元素，根据能量最低原理其态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，该原子失去一个电子时，生成亚铜离子，失去的电子是最外层电子，所以亚铜离子的基态的电子排布式为：1S22S22P63S23P63d10或[Ar]3d10． 元素周期律中，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第ⅡA和第ⅢA、第ⅤA和第ⅥA互换，同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小，所以其第一电离能大小为N＞O＞S，
故答案为：1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10；N＞O＞S，
②A．氨气分子与水分子之间存在氢键，氢键的存在使物质的溶解性显著增大，故A正确；
B．氨气分子的键角小于水分子的键角，故B错误；
C．根据相似相溶分析：乙醇分子极性弱于水的极性，在乙醇中溶解度降低；故C正确；
D．燃烧热方程式书写在常温下进行，H2O为液态．故D错误；
故答案为：AC；
（2）SO2价电子对数=
（3）a位置上Cl原子成2个单键，含有2对孤对电子，杂化轨道数为4，杂化轨道类型为：sp3，故答案为：sp3；
（4）由晶胞结构可知，Ca原子处于顶点，晶胞中含有Ca原子数目为8×
故答案为：5；0.083 g•cm-3．
主族元素的原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子．下列各原子或离子的电子排布式中，错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A．硫原子核外有16个电子，硫原子得2个电子变成硫离子，最外层电子数由6个变成8个，所以硫离子核外有18电子，S2-1s22s22p63s23p6，故A错误；
B．氟原子核外有9个电子，F1s22s22p5，故B正确；
C．钾原子核外有19个电子，钾原子失去一个电子变成钾离子，最外层由1个电子变成次外层8个电子，所以钾离子核外有18个电子，K+1s22s22p63s23p6，故C正确．
D．氩是18号元素，原子核外有18个电子，故D正确；
故选A．
已知铱（Ir）元素的一种同位素是
正确答案
解析
解：该元素的质量数是191、质子数是77，中子数=质量数-质子数=191-77=114，故选B．
a、b、c、d、e、f、g为七种由1～18号元素构成的微粒，它们都有10个电子，其结构特点如下表：
其中b的离子半径大于d的离子半径；c是四原子分子；e与g加热可形成c和f两种分子．试写出：
（1）c分子的电子式为______；a和e两种粒子组成化合物的电子式为______．
（2）e与g加热形成c和f的离子方程式______．
（3）a的单质与f反应的化学方程式______．
正确答案
NH4++OH-
2Na+2H2O═2NaOH+H2↑
解析
解：由于都是短周期元素构成的微粒，都有10个电子，a是单核且带1个单位正电荷的离子，则a是Na+；c是四原子分子，则c为NH3；d是单核且带一个单位负电荷，则d是F-；b是单核且带2个单位负电荷的离子，则b是O2-；e是双核且带一个单位负电荷，则e是OH-；e与g加热可形成c和f两种分子，g是多核带1个单位正电荷的阳离子，f是多核分子，则g为NH4+、f为H2O，
（1）c为NH3分子，其电子式为
故答案为：
（2）e与g加热形成c和f的离子方程式：NH4++OH-
（3）钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，反应的化学方程式为2Na+2H2O═2NaOH+H2↑，故答案为：2Na+2H2O═2NaOH+H2↑．
两种位于不同短周期元素X、Y，其原子序数相差4，X的基态原子的价电子层排布为 ns1，Y的基态原子的价电子层排布为 ns2np3，它们能形成两种化合物X3Y和XY3．
（1）画出Y原子的电子排布图（轨道表示式）：______．
（2）请用“＞”或“＜”比较原子半径或离子半径的大小：r（X）______r（Y）、r（X+）______r（Y3-）．
（3）下列各图中，可能是X3Y晶体晶胞的是______（“○”表示阳离子，“●”表示阴离子，大图表示晶胞，小图表示晶胞的
（4）XY3中的阴离子与CO2是等电子体，则该阴离子的空间构型是______．
正确答案
解：从L层开始出现p能级，所以短周期元素n=2或3，因此X可能是Li或Na，Y可能是N或P，两种位于不同短周期元素且原子序数相差4，因此确定X为Na，Y为N．
（1）N核外电子数为7，电子排布式为1s2 2s22p3，结合泡利原理和洪特规，电子排布图为
故答案为：
（2）同一周期从左到右，原子半径逐渐减小，因此Li的原子半径大于N的原子半径，同主族自上而下，原子半径逐渐增大，因此Li的原子半径小于Na的原子半径，所以Na的原子半径大于N的原子半径；钠离子和氮离子具有相同的核外电子排布，钠离子的质子数多，所以半径较小，
故答案为：＞；＜；（3）X3Y晶体为Na3N晶体，阳离子与阴离子比为3：1，
a、小图钠离子与氮离子个数比为4×
b、小图钠离子与氮离子个数比为1×1：4×
C、小图钠离子与氮离子个数比为（1×1+4×
故答案为：c；
（4）二氧化碳的结构式为O=C=O，碳原子采取sp杂化，空间构型为直线形，因此Na3N中的阴离子的空间构型为直线形，
故答案为：直线形．
解析
解：从L层开始出现p能级，所以短周期元素n=2或3，因此X可能是Li或Na，Y可能是N或P，两种位于不同短周期元素且原子序数相差4，因此确定X为Na，Y为N．
（1）N核外电子数为7，电子排布式为1s2 2s22p3，结合泡利原理和洪特规，电子排布图为
故答案为：
（2）同一周期从左到右，原子半径逐渐减小，因此Li的原子半径大于N的原子半径，同主族自上而下，原子半径逐渐增大，因此Li的原子半径小于Na的原子半径，所以Na的原子半径大于N的原子半径；钠离子和氮离子具有相同的核外电子排布，钠离子的质子数多，所以半径较小，
故答案为：＞；＜；（3）X3Y晶体为Na3N晶体，阳离子与阴离子比为3：1，
a、小图钠离子与氮离子个数比为4×
b、小图钠离子与氮离子个数比为1×1：4×
C、小图钠离子与氮离子个数比为（1×1+4×
故答案为：c；
（4）二氧化碳的结构式为O=C=O，碳原子采取sp杂化，空间构型为直线形，因此Na3N中的阴离子的空间构型为直线形，
故答案为：直线形．
在核电荷数为24的元素Cr的原子核外的3d、4s轨道内，下列电子排布图正确的是（ ）
A
B
C
D
正确答案
解析
解：根据能量最低原理、保里不相容原理、洪特规则知，Cr原子3d能级上有5个电子，处于半满结构，4s能级上有1个电子，该原子最稳定、能量最低，
因此价电子排布图为
A、违反了洪特规则特例，故A错误；
B、Cr原子3d能级上有5个电子，处于半满结构，4s能级上有1个电子，该原子最稳定、能量最低，故B正确；
C、违反了洪特规则及特例，故C错误；
D、违反了鸿特规则，故D错误；
故选B．
下列原子中未成对电子数为3的是（ ）
正确答案
解析
解：A、O的核外电子排布式为1s2 2s22p4，p能级包括3个原子轨道，因此未成对电子数为2，故A错误；
B、N的核外电子排布式为1s2 2s22p3，p能级包括3个原子轨道，因此未成对电子数为3，故B正确；
C、F的核外电子排布式为1s2 2s22p5；5个电子占据p能级包括3个原子轨道，未成对电子数为1，故C错误；
D、Cu的核外电子排布式为[Ar]3d10 4s1，未成对电子数为1，故D错误；
故选B．
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