- 原子结构与性质
- 共16061题
（1）①PFS中铁显______价，铁原子的电子排布式是______．
②O元素的第一电离能______N 元素的第一电离能（填“大于”或“小于”），原因______；水分子中氧原子的杂化轨道类型为______．H2O与H+以配位键结合成H3O+的立体结构为______．
（2）水在不同的温度和压力条件下可以形成11种不同结构的晶体，密度从比水轻的0.92g/cm3扩到约为水的一倍半．冰是人们迄今已知的由一种简单分子堆积出结构花样最多的化合物．其中冰一Ⅶ的晶体结构为一个如右上图所示的立方晶胞，每个水分子可与周围______ 个水分子以氢键结合，晶体中，1mol水可形成______mol氢键．
（3）已知下列元素的电负性数据：H：2.1，O：3.5，F：4.0．OF2与水的立体结构相似，但水分子的极性比OF2强得多，其原因有：①OF2中氧原子上有两对孤对电子，抵消了F一O键中共用电子对偏向F而产生的极性；②从电负性上看，______．
正确答案
解：（1）①絮状物在空气之中能稳定存在说明为铁离子，因为亚铁离子在空气中不稳定，故铁的化合价为+3价，铁的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，
故答案为：+3；1s22s22p63s23p63d64s2；
②因为O原子和N原子的外围电子排布分别为：2s22p4，2s22p3，N 原子的p轨道半充满，相对稳定，所以第一电离能大，O失去一个电子后p轨道半充满，比较稳定，易失去1个电子，电离能较小；水分子中氧原子有1个s轨道，3个p轨道参与杂化，故杂化轨道类型sp3；H3O+中有三个O-H键连在氧上，同时氧上方还有一对孤对电子，故立体结构为三角锥形．
故答案为：小于；因为O原子和N原子的外围电子排布分别为：2s22p4，2s22p3，N原子的p轨道半充满，相对稳定，所以第一电离能大，O失去一个电子后p轨道半充满，比较稳定，易失去1个电子，第一电力能小；sp3；三角锥形；
（2）从图中可以看出，每个中心的水分子与上方面的2个对角的水分子形成氢键，与下方面的另外角的两个水分子形成氢键，共四个；以中间的水分子为例，1mol水形成了2mol氢键，故答案为：4；2；
（3）水分子的极性比OF2强得多，是因为氧与氟的电负性差比较小，而氧与氢的电负性差比较大，
故答案为：氧与氢的电负性差大于氧与氟的电负性差．
解析
解：（1）①絮状物在空气之中能稳定存在说明为铁离子，因为亚铁离子在空气中不稳定，故铁的化合价为+3价，铁的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，
故答案为：+3；1s22s22p63s23p63d64s2；
②因为O原子和N原子的外围电子排布分别为：2s22p4，2s22p3，N 原子的p轨道半充满，相对稳定，所以第一电离能大，O失去一个电子后p轨道半充满，比较稳定，易失去1个电子，电离能较小；水分子中氧原子有1个s轨道，3个p轨道参与杂化，故杂化轨道类型sp3；H3O+中有三个O-H键连在氧上，同时氧上方还有一对孤对电子，故立体结构为三角锥形．
故答案为：小于；因为O原子和N原子的外围电子排布分别为：2s22p4，2s22p3，N原子的p轨道半充满，相对稳定，所以第一电离能大，O失去一个电子后p轨道半充满，比较稳定，易失去1个电子，第一电力能小；sp3；三角锥形；
（2）从图中可以看出，每个中心的水分子与上方面的2个对角的水分子形成氢键，与下方面的另外角的两个水分子形成氢键，共四个；以中间的水分子为例，1mol水形成了2mol氢键，故答案为：4；2；
（3）水分子的极性比OF2强得多，是因为氧与氟的电负性差比较小，而氧与氢的电负性差比较大，
故答案为：氧与氢的电负性差大于氧与氟的电负性差．
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、HC1O，H元素最外层最多2个电子，则不满足分子中所有原子都满足最外层8电子结构，故A错误；
B、NO2，N原子最外层有5个电子，化合价位+4，5+4=9，不满足分子中所有原子都满足最外层8电子结构，故B错误；
C、BeCl2中Be元素化合价为+2，Be原子最外层电子数为2，所以2+2=4，分子中Be原子不满足8电子结构；Cl元素化合价为-1，Cl原子最外层电子数为7，所以|-1|+7=8，分子中Cl原子满足8电子结构，故C错误；
D、CO2中，C原子的最外层电子为：4+4=8，O原子的最外层电子为：6+|-2|=8，都满足8电子稳定结构，故D正确；
故选D．
某元素原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，且最外层电子数与次外层电子数之和小于10．该元素为（ ）
正确答案
解析
解：该元素原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，说明次外层只有2个电子，最外层是6个电子，之和是8小于10，故该元素是氧．
故选C．
电子在一个原子的下列能级的原子轨道中排布时，最后排布的是（ ）
正确答案
解析
解：按照能级顺序，电子在原子轨道上排布顺序为ns→（n-2）f→（n-1）d→np，即最后排布在np轨道．
故选A．
下列粒子中，所有原子的最外层都满足8电子结构的分子是（ ）
正确答案
解析
解：A、铵根离子中的氢原子满足两电子稳定结构，故A错误；
B、四氯化碳中，C原子的最外层电子数为4，成键数为4，则4+4=8，Cl原子的最外层电子数为7，成键数为1，符合，故B正确；
C、水分子中，H原子的最外层满足2个电子，故C错误；
D、氢氧化钠中的H原子的最外层满足2个电子，故D错误．
故选B．
（1）基态氮原子的价电子排布图为______．
（2）氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成：已知其阴离子构型为平面正三角形，则其阳离子的构型为______形，阳离子中氮的杂化方式为______．
（3）某氮铝化合物X具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质，广泛用于陶瓷工业等领域．工业上用氮气、氧化铝和碳在一定条件下反应生成CO和X （X的晶体结构如图所示），工业制备X的化学方程式为______．
（4）X晶体中包含的化学键类型为______（填字母标号）．
A．离子键 B．共价键 C．配位键 D．金属键
（5）已知氮化硼与X晶体类型相同，且氮化硼的熔点比X高，其原因是______．
（6）若X的密度为ρg/cm3，则晶体中最近的两个Al原子的距离为______cm （阿伏加德罗常数用 NA表示，不必化简）．
正确答案
解：（1）氮是7号元素，价电子数是5，价电子排布图为
（2）氮的最高价氧化物为N2O5，由两种离子构成，其中阴离子构型为平面正三角形，化学式应为NO3-，则其阳离子的化学式为：NO2+，其中心原子价电子对数为
故答案为：直线；sp；
（3）根据X的晶体结构图可知，晶胞中含有氮原子为4，含有铝原子
故答案为：Al2O3+N2+3C=2AlN+3CO；
（4）根据X的结构可知，每个铝和氮周围都有四个共价键，都达八电子稳定结构，而铝原子最外层原来只有三个电子，氮原子最外层有5个电子，所以在AlN中有配位键，根据AlN的性质可知它为原子晶体，所以晶体中含有共价键，所以BC正确，
故答案为：BC；
（5）氮化硼与AlN相比，硼原子半径比铝原子半径小，所以键能就大，它们都是原子晶体，所以氮化硼的熔点比AlN高，
故答案为：氮化硼与氮化铝均为原子晶体，且硼原子半径小于铝原子半径，B-N键键能大于Al-N键键能；
（6）晶体Al原子位于晶胞体顶点和面心，所以晶体中最近的两个Al原子的距离为底面对角线的
根据晶胞的密度ρ=
进而求得底面对角线的长度为
所以晶体中最近的两个Al原子的距离为
故答案为：
解析
解：（1）氮是7号元素，价电子数是5，价电子排布图为
（2）氮的最高价氧化物为N2O5，由两种离子构成，其中阴离子构型为平面正三角形，化学式应为NO3-，则其阳离子的化学式为：NO2+，其中心原子价电子对数为
故答案为：直线；sp；
（3）根据X的晶体结构图可知，晶胞中含有氮原子为4，含有铝原子
故答案为：Al2O3+N2+3C=2AlN+3CO；
（4）根据X的结构可知，每个铝和氮周围都有四个共价键，都达八电子稳定结构，而铝原子最外层原来只有三个电子，氮原子最外层有5个电子，所以在AlN中有配位键，根据AlN的性质可知它为原子晶体，所以晶体中含有共价键，所以BC正确，
故答案为：BC；
（5）氮化硼与AlN相比，硼原子半径比铝原子半径小，所以键能就大，它们都是原子晶体，所以氮化硼的熔点比AlN高，
故答案为：氮化硼与氮化铝均为原子晶体，且硼原子半径小于铝原子半径，B-N键键能大于Al-N键键能；
（6）晶体Al原子位于晶胞体顶点和面心，所以晶体中最近的两个Al原子的距离为底面对角线的
根据晶胞的密度ρ=
进而求得底面对角线的长度为
所以晶体中最近的两个Al原子的距离为
故答案为：
（1）写出下列元素基态原子的电子排布式：
①N______②Ne______③S______④Cr______⑤Cu______⑥Ge______
（2）化合物H2O的VSEPR模型为______，分子空间构型为______，中心原子杂化方式为______．化合物CH2O的VSEPR模型为______，分子空间构型为______，中心原子杂化方式为______．
正确答案
1s22s22P3
1s22s22p6
1s22s22p63s23p4
[Ar]3d54s1
[Ar]3d104s1
[Ar]3d104s24p2
四面体
V型
sp3
平面三角形
平面三角形
sp2
解析
解：（1）原子的核外电子数与其原子序数相等，根据构造原理书写基态原子核外电子排布式，
①N的核外电子排布式为1s22s22P3，
故答案为：1s22s22P3；
②Ne的核外电子排布式为1s22s22p6，故答案为：1s22s22p6；
③S的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，故答案为：1s22s22p63s23p4；
④Cr的核外电子排布式为：[Ar]3d54s1，故答案为：[Ar]3d54s1；
⑤Cu的核外电子排布式为：[Ar]3d104s1，故答案为：[Ar]3d104s1；
⑥Ge的核外电子排布式为：[Ar]3d104s24p2，故答案为：[Ar]3d104s24p2；
（2）H2O中价层电子对个数=2+
CH2O中价层电子对个数=3+
故答案为：四面体；V型；sp3；平面三角形；平面三角形；sp2．
下列基态原子的外围电子排布式中，正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．3d54s1是基态原子，故A正确；
B．3d44s2违背了半充满时为稳定状态，应为3d54s1，故B错误；
C．3d94s2违背了全充满时为稳定状态，应为3d104s1，故C错误；
D．3s13p6违背了能量最低原理，应先排3s再排3p，故D错误．
故选：A．
下列说法中错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A．同一原子中存在能量相同的电子，如：同一原子中处于简并轨道的电子能量相同，故A错误；
B．p能级有3个轨道，2p能级有2个电子，电子应优先占据1轨道，且自旋方向相同，2px填充2个电子，违反了洪特规则，故B正确；
C.3d能级的能量高于4s能级，没有填充4s能级，就填充3d能级，违背能量最低原理，故C正确；
D．p能级有3个轨道，每个轨道最多容纳2个电子，且自旋方向相反，3p能级最多填充6个电子，而填充10个电子违反了泡利原理，故D正确；
故选A．
已知一种碳原子可用于测定文物的年代，该原子的原子核内含有6个质子和8个中子，则核外电子数为（ ）
正确答案
解析
解：核外电子数=质子数=6，
故选B．
（1）配合物Ni（CO）4常温为液态，易溶于CCl4、苯等有机溶剂．固态Ni（CO）4属于______晶体；基态Ni原子的电子排布式为______，写出与CO互为等电子体的一种离子的化学式为______．
（2）如图1配合物分子内的作用力除共价键外，还存在的两种作用力是______（填编号）．
A．氢键 B．离子键 C．范德华力 D．配位键
（3）很多不饱和有机物在Ni催化下可以与H2发生加成反应．
如：①CH2=CH2、②CH≡CH、③
（4）Mn、Fe和Ni一样均为第四周期过渡元素，两元素的部分电离能数据如下表．
据此分析Mn2+比Fe2+______（填“更易”或“更难”）再失去-个电子，从微粒结构的角度简述其原因是______．
（5）NiO的晶体结构类型与氯化钠的相同，NiO晶胞中与Ni最近的Ni的数目为______个．
（6）氢气是新型清洁能源，镧（La）和镍的合金可做储氢材料．该合金的晶胞如图2所示，晶胞中心有一镍原子，其他镍原子都在晶胞面上．该晶体的化学式是______．
正确答案
解：（1）配合物Ni（CO）4常温为液态，熔点低，易溶于CCl4、苯等有机溶剂，所以Ni（CO）4属于分子晶体．
Ni元素是28号元素，位于第四周期第Ⅷ族，其基态原子的电子排布式1s22s22p63s23p63d84s2．
CO含有2个原子14个电子，所以CO互为等电子体的一种离子的化学式为：CN-，
故答案为：分子晶体；1s22s22p63s23p63d84s2；CN-；
（2）根据图可知碳碳间、碳氮间为共价键，氮镍间为配位键，氧氢间为氢键，故选：ACE；
（3）①CH2=CH2中碳原子成2个C-Hδ键，1个碳碳双键，双键中含有1个δ键、1个π键，杂化轨道数为2+1=3，所以碳原子采取sp2杂化．
②CH≡CH中碳原子成2个C-Hδ键，1个碳碳三键，三键中含有1个δ键、2个π键，杂化轨道数为1+1=2，所以碳原子采取sp杂化．
③苯中碳原子成1个C-Hδ键，2个C-Cδ键，同时参与成大π键，杂化轨道数为1+2=3，所以碳原子采取sp2杂化．
④HCHO中碳原子成2个C-Hδ键，1个碳氧双键，双键中含有1个δ键、1个π键，杂化轨道数为2+1=3，所以碳原子采取sp2杂化．
故①、③、④采取sp2杂化．
HCHO中碳原子采取sp2杂化，杂化轨道为平面正三角形，未容纳孤对电子对，全部成δ键，参与成键的原子不同，所以HCHO为平面三角形．
故答案为：①、③、④；平面三角形；
（4）锰元素的3d能级和4s能级上的电子都是价电子，Mn元素基态原子的价电子排布式为3d54s2，由Mn2+转化为Mn3+时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转化为不稳定的3d4状态需要的能量较多；而Fe2+转化为Fe3+时，3d能级由不稳定的3d6转化为稳定的3d5半充满较稳定状态，需要的能量相对要少，
故答案为：更难； Mn2+（3d5）属于较稳定的半充满结构；
（5）NaCl晶胞中与Na+最近的Na+的数目为12个，NiO的晶体结构类型与氯化钠的相同，
故答案为：12个；
（6）该合金的晶胞如图所示，晶胞中心有一个镍原子，其他8个镍原子都在晶胞面上，镧原子都在晶胞顶点，所以晶胞实际含有的镍原子为1+8×
故答案为：Ni5La．
解析
解：（1）配合物Ni（CO）4常温为液态，熔点低，易溶于CCl4、苯等有机溶剂，所以Ni（CO）4属于分子晶体．
Ni元素是28号元素，位于第四周期第Ⅷ族，其基态原子的电子排布式1s22s22p63s23p63d84s2．
CO含有2个原子14个电子，所以CO互为等电子体的一种离子的化学式为：CN-，
故答案为：分子晶体；1s22s22p63s23p63d84s2；CN-；
（2）根据图可知碳碳间、碳氮间为共价键，氮镍间为配位键，氧氢间为氢键，故选：ACE；
（3）①CH2=CH2中碳原子成2个C-Hδ键，1个碳碳双键，双键中含有1个δ键、1个π键，杂化轨道数为2+1=3，所以碳原子采取sp2杂化．
②CH≡CH中碳原子成2个C-Hδ键，1个碳碳三键，三键中含有1个δ键、2个π键，杂化轨道数为1+1=2，所以碳原子采取sp杂化．
③苯中碳原子成1个C-Hδ键，2个C-Cδ键，同时参与成大π键，杂化轨道数为1+2=3，所以碳原子采取sp2杂化．
④HCHO中碳原子成2个C-Hδ键，1个碳氧双键，双键中含有1个δ键、1个π键，杂化轨道数为2+1=3，所以碳原子采取sp2杂化．
故①、③、④采取sp2杂化．
HCHO中碳原子采取sp2杂化，杂化轨道为平面正三角形，未容纳孤对电子对，全部成δ键，参与成键的原子不同，所以HCHO为平面三角形．
故答案为：①、③、④；平面三角形；
（4）锰元素的3d能级和4s能级上的电子都是价电子，Mn元素基态原子的价电子排布式为3d54s2，由Mn2+转化为Mn3+时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转化为不稳定的3d4状态需要的能量较多；而Fe2+转化为Fe3+时，3d能级由不稳定的3d6转化为稳定的3d5半充满较稳定状态，需要的能量相对要少，
故答案为：更难； Mn2+（3d5）属于较稳定的半充满结构；
（5）NaCl晶胞中与Na+最近的Na+的数目为12个，NiO的晶体结构类型与氯化钠的相同，
故答案为：12个；
（6）该合金的晶胞如图所示，晶胞中心有一个镍原子，其他8个镍原子都在晶胞面上，镧原子都在晶胞顶点，所以晶胞实际含有的镍原子为1+8×
故答案为：Ni5La．
某元素原子的质量数为52，中子数为28，其基态原子未成对电子数为（ ）
正确答案
解析
解：质量数52，中子数28，则该元素原子的质子数为52-28=24，
故该元素基态原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d54s1，
3d能级具有5个轨道，4个电子优先分别占据1个轨道，且自旋方法相同，故有6个成对电子，
故选D．
【选修3：物质与结构】
氮、磷、砷是同族元素，该族元素单质及其化合物在农药、化肥等方面有重要应用．请回答下列问题．
（1）砷原子核外电子排布式为______．
（2）K3[Fe（CN）6]晶体中Fe3+与CN-之间的键型为______，该化学键能够形成的原因是______．
（3）已知：
分析上表中四种物质的相关数据，请回答：
①CH4和SiH4比较，NH3和PH3比较，沸点高低的原因是______．
②CH4和SiH4比较，NH3和PH3比较，分解温度高低的原因是______．
正确答案
解：（1）As的原子序数为33，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，
故答案为：1s22s22p63s23p63d104s24p3；
（2）K3[Fe（CN）6]晶体中Fe3+与CN-之间的化学键类型为配位键，Fe3+有空轨道，能接受孤对电子，CN-能提供孤对电子，所以能形成配位键，
故答案为：配位键；CN-能提供孤对电子，Fe3+能接受孤对电子（或Fe3+有空轨道）；
（3）①因结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，因此CH4的沸点低于SiH4；但氨气分子间还存在氢键，则NH3的沸点高于PH3，
故答案为：结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，因此CH4的沸点低于SiH4；但氨气分子间还存在氢键，则NH3的沸点高于PH3；
②因非金属性C＞Si，N＞P，则气态氢化物的稳定性CH4＞SiH4，NH3＞PH3；稳定性强的物质分解需要的温度高，从键能上可知，C-H键的键能大于Si-H键的键能，
N-H键的键能大于P-H键的键能，因此分解温度CH4的分解温度高于SiH4，NH3的分解温度高于PH3，
故答案为：C-H键的键能大于Si-H键的键能，N-H键的键能大于P-H键的键能，因此分解温度CH4的分解温度高于SiH4，NH3的分解温度高于PH3．
解析
解：（1）As的原子序数为33，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，
故答案为：1s22s22p63s23p63d104s24p3；
（2）K3[Fe（CN）6]晶体中Fe3+与CN-之间的化学键类型为配位键，Fe3+有空轨道，能接受孤对电子，CN-能提供孤对电子，所以能形成配位键，
故答案为：配位键；CN-能提供孤对电子，Fe3+能接受孤对电子（或Fe3+有空轨道）；
（3）①因结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，因此CH4的沸点低于SiH4；但氨气分子间还存在氢键，则NH3的沸点高于PH3，
故答案为：结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，因此CH4的沸点低于SiH4；但氨气分子间还存在氢键，则NH3的沸点高于PH3；
②因非金属性C＞Si，N＞P，则气态氢化物的稳定性CH4＞SiH4，NH3＞PH3；稳定性强的物质分解需要的温度高，从键能上可知，C-H键的键能大于Si-H键的键能，
N-H键的键能大于P-H键的键能，因此分解温度CH4的分解温度高于SiH4，NH3的分解温度高于PH3，
故答案为：C-H键的键能大于Si-H键的键能，N-H键的键能大于P-H键的键能，因此分解温度CH4的分解温度高于SiH4，NH3的分解温度高于PH3．
硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础．
（1）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为______．
（2）硅也有系列氢化物-----硅烷，SiH4分子中H原子的1s轨道与Si原子的______轨道重叠形成Si-H σ键．
（3）硅烷（SinH2n+2）的沸点与其相对分子质量的变化关系如图1所示，这种变化关系原因是
______．
（4）科学家们在高温高压下将CO2制成与SiO2结构类似的新型CO2晶体．这种新型CO2晶体与SiO2相比，熔点更高的是______；原因是____________．
（5）在硅酸盐中，SiO4-4四面体[如图2]通过共用顶角氧离子可形成多种结构型式．图3为一种无限长单链结构的多硅酸根X；X中Si与O的原子数之比为______，化学式为______．
正确答案
M
sp3杂化
硅烷是分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高
新型CO2晶体
二者都是原子晶体，碳原子半径小，C-O键键长短，键能大，
溶沸点更高
1：3
SiO32-
解析
解：（1）硅原子核外有14个电子，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2 ，对应能层分别别为K、L、M，其中能量最高的是最外层M层；故答案为：M；
（2）1s轨道与Si原子形成sp3杂化轨道，故答案为：sp3杂化；
（3）硅烷是分子晶体，结构相似，相对分子质量越大，分子间的范德华力越大，沸点越高，
故答案为：硅烷是分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高；
（4）碳原子半径小于硅的原子半径，C-O键键长比Si-O键键长短，键长越短键能越大，溶沸点更高，
故答案为：新型CO2晶体；二者都是原子晶体，碳原子半径小，C-O键键长短，键能大，溶沸点更高；
（5）硅酸盐中的硅酸根（SiO44-）为正四面体结构，所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式；
根据图（b）的一个结构单元中含有1个硅、3个氧原子，化学式为SiO32-；故答案为：1：3；SiO32-．
下列原子中，最容易形成阳离子的是（ ）
A
B
C
D
正确答案
解析
解：A、由结构示意图可知，该原子最外层有5个电子，获得电子的能力比较强，不易形成阳离子，故A不符合；
B、由结构示意图可知，该原子最外层有4个电子，不易获得电子也不易失去电子，不易形成阳离子，易形成共价化合物，故B不符合；
C、由结构示意图可知，原子含有3个电子层，最外层是2个电子，属于金属，容易失去而形成阳离子，故C符合；
D、由结构示意图可知，该原子有1个电子层，核外有2个电子，属于稳定结构，化学性质稳定．不能失去电子形成阳离子，故D不符合．
故选：C．
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