- 原子结构与性质
- 共16061题
金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛．请回答下列问题：
（1）Ni原子的核外电子排布式为______；
（2）NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69pm和78pm，则熔点NiO______ FeO（填“＜”或“＞”）；
（3）NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为______、______；
（4）金属镍与镧（La）形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构示意图如图1所示．该合金的化学式为______；
（5）丁二酮肟常用于检验Ni2+：在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni2+反应可生成鲜红色沉淀，其结构如图2所示．
①该结构中，碳碳之间的共价键类型是σ键，碳氮之间的共价键类型是______，氮镍之间形成的化学键是______；
②该结构中，氧氢之间除共价键外还可存在______；
③该结构中，碳原子的杂化轨道类型有______．
正确答案
解：Ⅱ、（1）镍属于28号元素，根据构造原理可以写出该原子的核外电子排布式，Ni的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d 84s2故答案为：1s22s22p63s23p63d 84s2；
（2）Ni0、Fe0的晶体结构类型均与氯化钠的相同，说明二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高．由于Ni2+的离子半径小于Fe2+的离子半径，属于熔点是NiO＞FeO．故答案为：＞；
（3）因为Ni0、Fe0的晶体结构类型均与氯化钠的相同，而氯化钠中阴阳离子的配位数均为6，所以Ni0晶胞中Ni和O的配位数也均为6．故答案为：6；6；
（4）晶胞中镧原子数8×
（5）①双键是由一个σ键和一个π键构成；镍原子有空轨道，氮原子有孤电子对，因此二者形成配位键．②氧原子与氢原子之间可以形成氢键．③在该结构中碳原子既有单键又有双键，因此杂化类型是sp2和sp3杂化，故答案为：①一个σ键、一个π键；配位键；②氢键；③sp2、sp3．
解析
解：Ⅱ、（1）镍属于28号元素，根据构造原理可以写出该原子的核外电子排布式，Ni的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d 84s2故答案为：1s22s22p63s23p63d 84s2；
（2）Ni0、Fe0的晶体结构类型均与氯化钠的相同，说明二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高．由于Ni2+的离子半径小于Fe2+的离子半径，属于熔点是NiO＞FeO．故答案为：＞；
（3）因为Ni0、Fe0的晶体结构类型均与氯化钠的相同，而氯化钠中阴阳离子的配位数均为6，所以Ni0晶胞中Ni和O的配位数也均为6．故答案为：6；6；
（4）晶胞中镧原子数8×
（5）①双键是由一个σ键和一个π键构成；镍原子有空轨道，氮原子有孤电子对，因此二者形成配位键．②氧原子与氢原子之间可以形成氢键．③在该结构中碳原子既有单键又有双键，因此杂化类型是sp2和sp3杂化，故答案为：①一个σ键、一个π键；配位键；②氢键；③sp2、sp3．
基态原子的第四层只有2个电子，则该原子的第三电子层的电子数一定是（ ）
正确答案
解析
解：根据构造原理知，4s能级大于3p能级而小于3d能级，原子核外电子排列时要遵循能量最低原理，所以排列电子时先排列3p能级再4s能级后排3d能级，且当轨道上电子处于全空、全满或半满时最稳定，当4s能级有2个电子时，3d能级上可排列电子数是从0-10，所以该原子的第三电子层电子数可能是8-18，
故选B．
下列化合物中阳离子比阴离子多1个电子层的是（ ）
正确答案
解析
解：A．钠和氯元素处于同一周期，钠离子变成阳离子失去1个电子层，氯离子电子层不变，所以阴离子比阳离子多一个电子层，故A错误；
B．镁离子核外电子层数为2，溴离子的核外电子层数为4，阴离子比阳离子多2个电子层，故B错误；
C．氯化钙中，钙离子核外含有3个电子层，氯离子也含有3个电子层，阴阳离子含有的电子层数相等，故C错误；
D．钾离子含有3个电子层，氧离子核外含有2个电子层，阳离子比阴离子多1个电子层，故D正确；
故选D．
某金属元素X，其原子的质量数为52，已知X的离子中含有28个中子、21个电子，由这种离子构成的化合物的化学式正确的是（ ）
正确答案
解析
解：X元素的质子数=52-28=24，其离子所带电荷数为24-21=3，即X在该化合物中为+3价．
故选B．
下列叙述正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、非金属性强，得电子能力强，最外层电子多，非金属性不一定强，如O元素与I元素，I原子的最外层电子多，但非金属性O＞I，故A错误；
B、如K+、Ar、S2-具有相同电子层结构，性质不同，故B错误；
C、发生共价键的断裂不一定有新物质生成，如大颗粒的原子晶体变为小颗粒，HCl溶于水等，故C错误；
D、含金属元素的离子不一定是阳离子，如MnO4-、AlO2-等含有金属元素，不含金属元素的离子可能是阳离子，如NH4+、H+等不含金属元素，故D正确；
故选D．
下列数字为几种元素的核电荷数，其中原子核外最外层电子数最多的是（ ）
正确答案
解析
解：A、原子核外电子排布是2、6，有两层，最外层电子数为6；
B、原子核外电子排布是2、8、4，有三层，最外层电子数为4；
C、原子核外电子排布是2、8、6，有三层，最外层电子数为6；
D、原子核外电子排布是2、8、7，有三层，最外层电子数为7，
所以最外层电子数最多的是D．
故选D．
[化学--物质结构与性质]
（1）第ⅢA、ⅤA元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与单晶硅相似．Ga原子的电子排布式为______．在GaN晶体中，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间构型为______．在四大晶体类型中，GaN属于______晶体．
（2）NH3分子的空间构型是：______，中心原子N的杂化轨道类型是：______．
（3）NH3与PH3相比，热稳定性更强的是：______，理由是：______．
（4）一定压强，将NH3和PH3混合气体降温时，首先液化的物质是______，理由是：______．
（5）铜、铁元素能形成多种配合物．微粒间形成配位键的条件是：一方是能够提供孤电子对的原子或离子，另一方是具有______的原子或离子．
正确答案
解：（1）Ga原子是31号元素，Ga原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1；GaN晶体结构与单晶硅相似，GaN属于原子晶体，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间构型为正四面体，
故答案为：1s22s22p63s23p63d104s24p1；正四面体；原子；
（2）NH3分子中N原子呈3个N-H键，N原子还原1对孤对电子对，杂化轨道数为4，N原子采取sp3杂化，空间构型为三角锥型，故答案为：三角锥型；sp3；
（3）氮的原子半径比磷的原子半径小，N-H键长比P-H键长短，键能更大，分子更稳定，所以NH3热稳定性更强，
故答案为：NH3；氮的原子半径比磷的原子半径小，N-H键长比P-H键长短，键能更大，分子更稳定；
（4）因为氨分子之间存在氢键，使分子间作用力更大，沸点更高，所以一定压强，将NH3和PH3混合气体降温时，首先液化的物质是NH3，
故答案为：NH3；因为氨分子之间存在氢键，使分子间作用力更大，沸点更高；
（5）微粒间形成配位键的条件是：一方是能够提供孤电子对的原子或离子，另一方是具有能够接受孤电子对的空轨道的原子或离子．
故答案为：能够接受孤电子对的空轨道．
解析
解：（1）Ga原子是31号元素，Ga原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1；GaN晶体结构与单晶硅相似，GaN属于原子晶体，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间构型为正四面体，
故答案为：1s22s22p63s23p63d104s24p1；正四面体；原子；
（2）NH3分子中N原子呈3个N-H键，N原子还原1对孤对电子对，杂化轨道数为4，N原子采取sp3杂化，空间构型为三角锥型，故答案为：三角锥型；sp3；
（3）氮的原子半径比磷的原子半径小，N-H键长比P-H键长短，键能更大，分子更稳定，所以NH3热稳定性更强，
故答案为：NH3；氮的原子半径比磷的原子半径小，N-H键长比P-H键长短，键能更大，分子更稳定；
（4）因为氨分子之间存在氢键，使分子间作用力更大，沸点更高，所以一定压强，将NH3和PH3混合气体降温时，首先液化的物质是NH3，
故答案为：NH3；因为氨分子之间存在氢键，使分子间作用力更大，沸点更高；
（5）微粒间形成配位键的条件是：一方是能够提供孤电子对的原子或离子，另一方是具有能够接受孤电子对的空轨道的原子或离子．
故答案为：能够接受孤电子对的空轨道．
以下是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况．其中违反了洪特规则的是（ ）
正确答案
解析
解：①同一轨道自旋方向相同，违反泡利不相容原理；
②不同轨道的单电子自旋方向不同，违反了洪特规则；
③符合洪特规则；
④应优先占据不同的轨道，每个轨道有1个电子，违反了洪特规则；
⑤不同轨道的单电子自旋方向不同，违反了洪特规则；
⑥符合洪特规则．
其中违反了洪特规则的是②④⑤，
故选C．
在核电荷数为1～36的元素中，原子的最外层电子排布满足ns1的金属元素共有（ ）
正确答案
解析
解：在核电荷数为1～36的元素为前四周期元素，原子的最外层电子排布满足ns1的金属有Li、Na、K、Cr、Cu等，共5种，
故选：C．
某原子核外共有n个电子层（n＞3），则（n-1）层最多容纳的电子数为（ ）
正确答案
解析
解：某原子核外共有n个电子层（n＞3），则（n-1）层大于或等于第三电子层，为次外层，最多容纳的电子数为18．
故选：B．
硼矿是无机盐工业的重要原料，硼镁石用硫酸分解的反应式为：2MgO•B2O3•H2O+2H2SO4→2H3BO3+2MgSO4．
（1）上述反应中，核外电子排布式相同的离子有______；原子核外具有五种不同能量电子的元素名称是______．
（2）硼元素在元素周期表中的位置是______；已知BF3分子的空间构型为平面正三角形，则BF3属于______分子（填“极性”或“非极性”）．
（3）Mg元素的原子结构示意图为______．Mg（OH）2碱性比Ca（OH）2 ______（填“强”或“弱”）．
（4）硼酸[H3BO3或B（OH）3]是一元弱酸，它的水溶液之所以呈弱酸性并非本身电离出H+，而是硼酸与水作用时，与水电离产生的OH-结合，导致溶液中c（H+）＞c（OH-）．用离子方程式表示硼酸呈酸性的原因______．
正确答案
解：（1）O 2-、Mg 2+核外都是10电子，所以其电子排布式相同，原子核外有几种能级就有几种不同能量的电子，硫原子核外有1S、2S、2P、3S、3P五种能级，所以原子核外具有五种不同能量电子的元素名称是硫，故答案为：O 2-、Mg 2+；硫；
（2）B原子核外有5个电子，有两个电子层，最外层电子是3，所以B元素处于第二周期第IIIA族，BF3分子的空间构型为平面正三角形，正负电荷中心重合，所以是非极性分子，故答案为：第二周期第IIIA族；非极性；
（3）镁原子核外有3个电子层，最外层有3个电子，其原子结构示意图为：
（4）硼酸与水作用时，与水电离产生的OH-结合，生成[B（OH）4]-，导致溶液中c（H+）＞c（OH-），离子方程式为：B（OH）3+H2O⇌H++[B（OH）4]-，故答案为：B（OH）3+H2O⇌H++[B（OH）4]-．
解析
解：（1）O 2-、Mg 2+核外都是10电子，所以其电子排布式相同，原子核外有几种能级就有几种不同能量的电子，硫原子核外有1S、2S、2P、3S、3P五种能级，所以原子核外具有五种不同能量电子的元素名称是硫，故答案为：O 2-、Mg 2+；硫；
（2）B原子核外有5个电子，有两个电子层，最外层电子是3，所以B元素处于第二周期第IIIA族，BF3分子的空间构型为平面正三角形，正负电荷中心重合，所以是非极性分子，故答案为：第二周期第IIIA族；非极性；
（3）镁原子核外有3个电子层，最外层有3个电子，其原子结构示意图为：
（4）硼酸与水作用时，与水电离产生的OH-结合，生成[B（OH）4]-，导致溶液中c（H+）＞c（OH-），离子方程式为：B（OH）3+H2O⇌H++[B（OH）4]-，故答案为：B（OH）3+H2O⇌H++[B（OH）4]-．
（1）写出基态Fe2+的核外电子排布式______．
（2）SO42-的空间构型构型是______；其中S原子的杂化轨道类型是______；与SO42-互为等电子体的一种微粒是______．
（3）在FeSO4溶液中加入过量KCN，生成配合物[Fe（CN）6]4-，指出1mol[Fe（CN）6]4-，中σ键的数目为______．
（4）胆矾受热分解得到铜的某种氧化物，其晶胞结构如图所示，则氧的配位数是______．
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个电子变成亚铁离子，Fe2+在基态时，核外电子排布式为：[Ar]3d6，
故答案为：[Ar]3d6；
（2）SO42-中S原子价层电子对=4+
故答案为：正四面体；sp3；CCl4、PO43-、SiO44-；
（3）在[Fe（CN）6]4-中，一个 CN-中含有1个ơ键，每个CN-和Fe间有1个ơ键，所以1mol[Fe（CN）6]4-中含有12molơ键，
故答案为：12 mol；
（4）根据晶胞的结构图结合均摊法可知，晶胞中空心球与实心球个数比为：（8×
故答案为：4．
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个电子变成亚铁离子，Fe2+在基态时，核外电子排布式为：[Ar]3d6，
故答案为：[Ar]3d6；
（2）SO42-中S原子价层电子对=4+
故答案为：正四面体；sp3；CCl4、PO43-、SiO44-；
（3）在[Fe（CN）6]4-中，一个 CN-中含有1个ơ键，每个CN-和Fe间有1个ơ键，所以1mol[Fe（CN）6]4-中含有12molơ键，
故答案为：12 mol；
（4）根据晶胞的结构图结合均摊法可知，晶胞中空心球与实心球个数比为：（8×
故答案为：4．
某单核粒子的最外层电子数为2，有关它的描述正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．最外层上只有两个电子的元素有零族元素He、ⅡA族元素、部分过渡元素，故A错误；
B．He为非金属元，ⅡA族元素、部分过渡元素，为金属元素，故B正确；
C．可能为部分过渡金属元素，故C错误；
D．He有一个电子层，其他有多个电子层，故D错误，
故选：B．
Na2B4O7+2CO（NH2）2═4（BN）+Na2O+2CO2↑+4H2O
（1）上述反应物中含有一种元素，其基态原子具有4种不同能量电子，写出该基态原子的电子排布式______；
（2）元素B、C、O、N第一电离能由大到小的顺序______；
（3）某硼氮化合物的结构与石墨相似（如图1），俗称“白石墨”．
①晶体中B、N原子的杂化方式分别是______；
②白石墨不能导电，原因是B、N原子之间的π键电子被______原子强烈吸引，不能自由移动；
③写出“白石墨”的一种用途______；
（4）尿素可用于制有机铁肥，主要代表有[Fe（H2NCONH2）6]（NO3）3[三硝酸六尿素合铁（Ⅲ）]．结构测定知，1mol该配合物中含有6NA个配位键．形成配位键时，提供孤对电子的原子是______；
（5）由硼砂可以制取硼酸，硼酸（H3BO3）是一种片层状结构白色晶体，层内的“H3BO3”微粒之间通过氢键相连（如图2），则下列有关说法中不正确的是______．
A．硼酸晶体属于分子晶体
B．H3BO3晶体中有氢键，因此硼酸分子较稳定
C．分子中各原子最外层均为8电子稳定结构
D.1mol H3BO3晶体中含有3mol氢键．
正确答案
解：（1）上述反应物中含有4种不同能量电子的元素是Na元素，Na元素核外有11个电子，根据构造原理知，其基态原子核外电子排布式为：1s22s22p63s1，
故答案为：1s22s22p63s1；
（2）同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素，所以这几种元素第一电离能大小顺序是：N＞O＞C＞B，
故答案为：N＞O＞C＞B；
（3）①该结构知，每个N原子和B原子都含有3个共价单键，所以采用sp2杂化，
故答案为：sp2、sp2；
②B、N原子之间的π键电子被电负性较大的原子吸引，N元素的电负性大于B元素，所以被N原子强烈吸引，
故答案为：N；
③原子晶体熔点较高，能作耐火材料，
故答案为：耐火材料；
（4）含有孤电子对的原子和含有空轨道的原子之间存在配位键，1mol该配合物中含有6NA个配位键，形成配位键时，提供孤对电子的原子是O原子，
故答案为：O原子；
（5）A．正硼酸晶体中存在H3BO3分子，所以属于分子晶体，故A正确；
B．氢键是分子间作用，与分子的稳定性无关，故B错误；
C．该分子中氢原子不能形成8电子稳定结构，故C错误；
D.1个硼酸分子形成了6个氢键，但每个氢键是2个硼酸分子共用的，所以平均含3个氢键，则含有1molH3BO3的晶体中有3mol氢键，故D正确；
故选：BC．
解析
解：（1）上述反应物中含有4种不同能量电子的元素是Na元素，Na元素核外有11个电子，根据构造原理知，其基态原子核外电子排布式为：1s22s22p63s1，
故答案为：1s22s22p63s1；
（2）同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素，所以这几种元素第一电离能大小顺序是：N＞O＞C＞B，
故答案为：N＞O＞C＞B；
（3）①该结构知，每个N原子和B原子都含有3个共价单键，所以采用sp2杂化，
故答案为：sp2、sp2；
②B、N原子之间的π键电子被电负性较大的原子吸引，N元素的电负性大于B元素，所以被N原子强烈吸引，
故答案为：N；
③原子晶体熔点较高，能作耐火材料，
故答案为：耐火材料；
（4）含有孤电子对的原子和含有空轨道的原子之间存在配位键，1mol该配合物中含有6NA个配位键，形成配位键时，提供孤对电子的原子是O原子，
故答案为：O原子；
（5）A．正硼酸晶体中存在H3BO3分子，所以属于分子晶体，故A正确；
B．氢键是分子间作用，与分子的稳定性无关，故B错误；
C．该分子中氢原子不能形成8电子稳定结构，故C错误；
D.1个硼酸分子形成了6个氢键，但每个氢键是2个硼酸分子共用的，所以平均含3个氢键，则含有1molH3BO3的晶体中有3mol氢键，故D正确；
故选：BC．
太阳能电池的发展已经进入了第三代．第三代就是铜铟镓硒CIGS等化合物薄膜太阳能电池以及薄膜Si系太阳能电池．完成下列填空：
（1）亚铜离子（Cu+）基态时的电子排布式为______；
（2）硒为第4周期元素，相邻的元素有砷和溴，则3种元素的第一电离能从大到小顺序为______ （用元素符号表示），用原子结构观点加以解释______；
（3）与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性（价电子数少于价层轨道数），其化合物可与具有孤对电子的分子或离子生成加合物，如BF3能与NH3反应生成BF3•NH3． BF3•NH3中B原子的杂化轨道类型为______，B与N之间形成______键；
（4）单晶硅的结构与金刚石结构相似，若将金刚石晶体中一半的C原子换成Si原子且同种原子不成键，则得如图所示的金刚砂（SiC）结构；在SiC中，每个C原子周围最近的C原子数目为______．
正确答案
解：（1）铜是29号元素，铜原子失去一个电子变成亚铜离子，所以亚铜离子核外有28个电子，基态铜离子（Cu+）的电子排布式为：[Ar]3d10，故答案为：[Ar]3d10；
（2）As、Se、Br属于同一周期且原子序数逐渐增大，这三种元素依次属于第VA族、第VIA族、第VIIA族，第VA族元素大于其相邻元素的第一电离能，所以3种元素的第一电离能从大到小顺序为Br＞As＞Se； As、Se、Br原子半径依次减小，原子核对外层电子的吸引力依次增强，元素的第一电离能依次增大；Se原子最外层电子排布为4s24p4，而As原子最外层电子排布为4s24p3，p电子排布处于半充满状态，根据洪特规则特例可知，半充满状态更稳定，所以As元素的第一电离能比Se大，
故答案为：Br＞As＞Se； As、Se、Br原子半径依次减小，原子核对外层电子的吸引力依次增强，元素的第一电离能依次增大；Se原子最外层电子排布为4s24p4，而As原子最外层电子排布为4s24p3，p电子排布处于半充满状态，根据洪特规则特例可知，半充满状态更稳定，所以As元素的第一电离能比Se大；
（3）BF3•NH3中B原子含有3个σ 键一个配位键，所以其价层电子数是4，B原子采取sp3杂化，该化合物中，B原子提供空轨道的原子、N原子提供孤电子对，所以B、N原子之间形成配位键，故答案为：sp3；配位键；
（4）每个碳原子连接4个硅原子，每个硅原子又连接其它3个碳原子，所以每个C原子周围最近的C原子数目为3×4=12，故答案为：12．
解析
解：（1）铜是29号元素，铜原子失去一个电子变成亚铜离子，所以亚铜离子核外有28个电子，基态铜离子（Cu+）的电子排布式为：[Ar]3d10，故答案为：[Ar]3d10；
（2）As、Se、Br属于同一周期且原子序数逐渐增大，这三种元素依次属于第VA族、第VIA族、第VIIA族，第VA族元素大于其相邻元素的第一电离能，所以3种元素的第一电离能从大到小顺序为Br＞As＞Se； As、Se、Br原子半径依次减小，原子核对外层电子的吸引力依次增强，元素的第一电离能依次增大；Se原子最外层电子排布为4s24p4，而As原子最外层电子排布为4s24p3，p电子排布处于半充满状态，根据洪特规则特例可知，半充满状态更稳定，所以As元素的第一电离能比Se大，
故答案为：Br＞As＞Se； As、Se、Br原子半径依次减小，原子核对外层电子的吸引力依次增强，元素的第一电离能依次增大；Se原子最外层电子排布为4s24p4，而As原子最外层电子排布为4s24p3，p电子排布处于半充满状态，根据洪特规则特例可知，半充满状态更稳定，所以As元素的第一电离能比Se大；
（3）BF3•NH3中B原子含有3个σ 键一个配位键，所以其价层电子数是4，B原子采取sp3杂化，该化合物中，B原子提供空轨道的原子、N原子提供孤电子对，所以B、N原子之间形成配位键，故答案为：sp3；配位键；
（4）每个碳原子连接4个硅原子，每个硅原子又连接其它3个碳原子，所以每个C原子周围最近的C原子数目为3×4=12，故答案为：12．
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