- 原子结构与性质
- 共16061题
下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A.NCl3中所有原子都达到8电子结构,故A错误;
B.白磷是正四面体结构,但键角是60°,故B错误;
C.NaCl晶体中与每个Na+距离相等且最近的Na+个数=3×8×=12,故C正确;
D.有些分子晶体中,分子内的原子以共价键相结合,如干冰,但分子晶体的熔沸点低,硬度小,故D错误;
故选C.
钛(Ti)被誉为“21世纪的金属”.工业上将TiO2与焦炭混合,通入Cl2高温下制得TiCl4;再将TiCl4提纯后,在氩气保护下与镁高温反应制得Ti.其反应如下:
①TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO
②TiCl4+2MgTi+2MgCl2
回答下列问题:
(1)Ti元素原子的电子排布式为______.
(2)写出与CO互为等电子体的分子______.
(3)已知TiCl4在通常情况下是无色液体,熔点为-37℃,沸点为136℃;TiCl4在潮湿空气中易水解产生白雾,同时产生H2TiO3固体.
①TiCl4为______化合物(填“离子”或“共价”)(已知电负性:Ti-1.5,Cl-3.0).
②TiCl4分子为正四面体形,则Ti为______杂化.
③TiCl4在潮湿空气中水解的化学方程式是______.
(4)配离子[TiCl(H2O)5]2+的中心离子化合价为______,中心离子配位数为______.
正确答案
[Ar]3d24s2
N2
共价
sp3
TiCl4+3H2O=H2TiO3↓+4HCl
+3
6
解析
解:(1)Ti的原子序数为22,位于周期表中的第四周期第ⅣB族,其电子排布为[Ar]3d24s2,故答案为:[Ar]3d24s2;
(2)等电子体中原子数和价电子数都相同,则 N2、CN-、CO的原子数都是2,价电子数都是10,则互为等电子体,故答案为:N2;
(3)①已知TiCl4在通常情况下是无色液体,熔点为-37℃,沸点为136℃;,由此可判断 TiCl4是由共价键结合的分子;故答案为:共价;
②TiCl4分子为正四面体形,Ti和Cl形成4个δ键,所以Ti为sp3杂化,故答案为:sp3;
③TiCl4在潮湿空气中易水解产生白雾说明生成HCl,同时产生H2TiO3固体,所以其反应方程式为:TiCl4+3H2O=H2TiO3↓+4HCl,
故答案为:TiCl4+3H2O=H2TiO3↓+4HCl;
(4)配离子[TiCl(H2O)5]2+的中心离子所带的电荷2+1=3,故中心离子为Ti3+,Cl-、H2O含有孤对电子对是配体,配位数是6;
故答案为:+3;6.
Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次递增.已知:
①Z的原子序数为29,其余的均为短周期主族元素;
②Y原子价电子排布为msnmpn;
③R原子核外L层电子数为奇数;
④Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4.
请回答下列问题:
(1)Z2+的核外电子排布式是______.
(2)在[Z(NH3)4]2+离子中,Z2+的空轨道接受NH3分子提供的______形成配位键.
(3)Q与Y形成的最简单气态氢化物分别为甲、乙,下列判断正确的是______.
a.稳定性:甲>乙,沸点:甲>乙 b.稳定性:甲>乙,沸点:甲<乙
c.稳定性:甲<乙,沸点:甲<乙 d.稳定性:甲<乙,沸点:甲>乙
(4)Q、R、Y三种元素的第一电离能数值由小至大的顺序为______(用元素符号作答).
(5)Q的一种氢化物相对分子质量为26,其分子中σ键与π键的键数之比为______.
(6)五种元素中,电负性最大与最小的两种非金属元素形成的晶体属于______(填晶体类型).
正确答案
1s22s22p63s23p63d9
孤电子对
b
Si<C<N
3:2
原子晶体
解析
解:Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次递增,①Z的原子序数为29,其余的均为短周期主族元素,则Z是Cu元素;
③R原子核外L层电子数为奇数,且属于短周期主族元素,所以R是第二周期元素,Q的原子序数小于R,则Q属于第一或第二周期元素;
④Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4,则Q是C元素,R是N或F元素;
X原子P轨道含有4个电子且原子序数大于R,所以X是O或S元素,②Y原子价电子排布为msnmpn,原子序数小于29,n=2,Y原子序数大于X,且属于主族元素,所以Y是Si元素,则X是O元素,R是N元素,
则Q、R、X、Y、Z五种元素分别是C、N、O、Si、Cu.
(1)Z为Cu元素,Z2+为Cu2+,Cu的价电子排布为3d104s1,失去两个电子,则为3d9,Cu2+的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d9,
故答案为:1s22s22p63s23p63d9;
(2)含有孤电子对的原子和含有空轨道的原子之间能形成配位键,在[Cu(NH3)4]2+离子中,Z2+的空轨道接受NH3分子提供的孤电子对形成配位键,
故答案为:孤电子对;
(3)Q、Y的氢化物分别为CH4和SiH4,由于C的非金属性强于Si,则稳定性CH4>SiH4.因为SiH4 的相对分子质量比CH4大,故分子间作用力大,沸点高,
故选:b.
(4)C、N和Si中,C、Si位于同一主族,则上面的非金属性强,故第一电离能大,即Si<C,而N由于具有半充满状态,故第一电离能比相邻元素大,C<N,所以第一电离能Si<C<N.
故答案为:Si<C<N;
(5)Q为C元素,C、H形成的相对分子质量为26的物质为C2H2,结构式为H-C≡C-H,单键是σ键,叁键中有两个是σ键一个π键,所以σ键与π键数之比为3:2,
故答案为:3:2;
(6)电负性最大的非金属元素是O,最小的非金属元素是Si,两者构成SiO2,属于原子晶体,故答案为:原子晶体.
下列微粒中,与Ar原子具有相同的核外电子排布的微粒是( )
正确答案
解析
解:Ar原子的核电荷数=核外电子总数=18,微粒与Ar原子具有相同的核外电子排布,说明粒子的核外电子总数=18,
F-、Mg2+、Na+的核外电子总数都是10,只有Cl-的核外电子总数为18,
故选C.
(1)下列原子的外围电子排布式(或外围轨道表示式)中,那一种状态的能量较低?
并指出处于能量较低状态时原子中的未成对电子数
①氦原子:A.B.
______
②钠原子:A.3s1 B.3p1
③铬原子:A.3d54s1 B.3d34s2
(2)31号元素镓(Ga)是半导体材料之一.
①写出镓原子的电子排布式______,指出镓元素在元素周期表中的位置______;
②写出镓元素的最高价氧化物、氯化物的化学式______.
正确答案
解:(1)遵循洪特规则、泡利不相容原理、能量最低原理的基态原子排布能量最低,
①A违反了洪特规则,基态原子的电子总是优先单独占据一个原子轨道,且自旋状态相同,所以能量低的为A,故选B;未成对电子个数是3,
故答案为:B,3;
②3s能级的能量比3p能量低,电子尽可能占据能量最低的轨道,不符合能量最低原理,原子处于能量较高的激发态,所以能量最低的是A,未成对电子个数是1,
故答案为:A,1;
③原子轨道处于全满、半满、全空时,原子最稳定,原子越稳定,其能量越低,所以能量最低的是A,未成对电子个数是6,故答案为:A,6;
(2)①镓是31号元素,其原子核外有31个电子,根据构造原理知,其基态原子核外电子排布式为:1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 3d10 4S2 4P1,元素周期数等于其电子层数,主族元素中,原子最外层电子数等于其族序数,所以镓位于第四周期第IIIA族,
故答案为:1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 3d10 4S2 4P1;第四周期ⅢA族;
②镓元素易失去最外层3个电子而显+3价,氧化物中氧元素显-2价,氯化物中氯元素化合价为-1价,所以氧化镓、氯化镓的化学式分别为Ga2O3、GaCl3,
故答案为:Ga2O3、GaCl3.
解析
解:(1)遵循洪特规则、泡利不相容原理、能量最低原理的基态原子排布能量最低,
①A违反了洪特规则,基态原子的电子总是优先单独占据一个原子轨道,且自旋状态相同,所以能量低的为A,故选B;未成对电子个数是3,
故答案为:B,3;
②3s能级的能量比3p能量低,电子尽可能占据能量最低的轨道,不符合能量最低原理,原子处于能量较高的激发态,所以能量最低的是A,未成对电子个数是1,
故答案为:A,1;
③原子轨道处于全满、半满、全空时,原子最稳定,原子越稳定,其能量越低,所以能量最低的是A,未成对电子个数是6,故答案为:A,6;
(2)①镓是31号元素,其原子核外有31个电子,根据构造原理知,其基态原子核外电子排布式为:1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 3d10 4S2 4P1,元素周期数等于其电子层数,主族元素中,原子最外层电子数等于其族序数,所以镓位于第四周期第IIIA族,
故答案为:1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 3d10 4S2 4P1;第四周期ⅢA族;
②镓元素易失去最外层3个电子而显+3价,氧化物中氧元素显-2价,氯化物中氯元素化合价为-1价,所以氧化镓、氯化镓的化学式分别为Ga2O3、GaCl3,
故答案为:Ga2O3、GaCl3.
在短周期元素中,若某元素原子的最外层电子数与其电子层数相等,则符合条件的元素种数为( )
正确答案
解析
解:由题干短周期元素知,这些元素的原子序数小于等于18;核外电子排布规律是:每层电子最多排2n2个,最外层电子最多排8个.所以,如果最外层是第一电子层,排1个电子,是H元素;如果最外层是第二电子层,排2个电子,是Be元素;如果最外层是第三电子层,排3个电子,是Al元素.
故选C
下列各组表述中,两个微粒一定不属于同种元素原子的是( )
正确答案
解析
解:A、3p能级有一个空轨道的基态原子,该原子3p能级有2个电子,核外电子排布式为1s22s22p63s23p2,二者核外电子排布相同,为同一原子,故A不符合;
B、M层全充满而N层为4s2的原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s2,二者原子核外电子排布不相同,不表示同一原子,故B符合;
C、最外层电子数是核外电子总数的的原子,
若最外层电子数为1,则核外电子总数为5,最外层电子排布为2s22p1,最外层电子数为3,不符合题意,故舍去;
若最外层电子数为2,则核外电子总数为10,最外层电子排布为2s22p6,最外层电子数为8,不符合题意,故舍去;
若最外层电子数为3,则核外电子总数为15,最外层电子排布为3s23p3,最外层电子数为5,不符合题意,故舍去;
若最外层电子数为4,则核外电子总数为20,最外层电子排布为4s2,最外层电子数为2,不符合题意,故舍去;
若最外层电子数为5,则核外电子总数为25,最外层电子排布为4s2,最外层电子数为2,不符合题意,故舍去;
若最外层电子数为6,则核外电子总数为30,最外层电子排布为4s2,最外层电子数为2,不符合题意,故舍去;
若最外层电子数为7,则核外电子总数为35,最外层电子排布为4s22p5,最外层电子数为7,符合题意;
若最外层电子数为8,则核外电子总数为40,最外层电子排布为5s2,最外层电子数为2,不符合题意,故舍去.
故该原子核外电子总数为35,核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p5,价层电子排布为4s22p5,二者原子价层电子排布相同,为同一原子,故C不符合;
D、2p能级有一个未成对电子的基态原子,该原子2p能级有1个电子或5个电子,价电子排布为2s22p1或2s22p5的原子,可能为同一原子,故D不符合.
故选:B.
正确掌握化学用语和化学基本概念是学好化学的基础.下列有关表述中正确的一项是( )
正确答案
解析
解:A.根据核外电子排布规律可知Br的电子排布式可简写为[Ar]3d104s24p5,故A错误;
B.16O与18O质子数相同中子数不同互为同位素;同素异形体必须是单质,H216O、D216O、H218O、D218O不是同一元素的单质,不互为同素异形体,故B错误;
C.在常见的化合物中SiH4、CH4、NH4+中心原子为sp3杂化,为正四面体结构,CO2、BeCl2中碳、Be为sp杂化,为直线型分子,故C正确;
D.核电荷数=质子数=20<核外电子数=18,Ca2+的结构示意图为,氯化铵是离子化合物,由铵根离子与氯离子构成,其电子式为
,故D错误.
故选:C.
下列分子中各元素原子最外层电子全部参与成键的是( )
正确答案
解析
解:在共价化合物中,如果元素化合价的绝对值等于其最外层电子数,则该元素原子最外层电子全部参与成键,在多原子单质分子中,如果形成8电子稳定结构需要的电子个数等于该原子最外层电子个数,则该元素原子最外层电子全部参与成键,
A.HF中F元素化合价的绝对值是1,其最外层电子数是7,所以F原子最外层电子不能全部成键,故A错误;
B.CO2中O元素化合价的绝对值是2,其最外层电子数是6,所以O原子最外层电子不能全部成键,故B错误;
C.CH4中C元素化合价的绝对值是4且其最外层电子数是4,H元素化合价为+1且其最外层电子数是1,所以该反应中C、H原子最外层电子都全部成键,故C正确;
D.Cl2中Cl原子最外层电子数是7,再需要1个电子形成稳定结构,氯原子之间共用一个电子对,所以氯原子最外层电子不能全部成键,故D错误;
故选C.
(1)非金属单质A是实验室里常用的惰性电极材料,A元素原子基态时的电子排布图为______.
(2)B原子基态时2p原子轨道上有3个未成对电子,下列叙述正确的是______(填字母序号)
a.B的气态氢化物的沸点在同族元素的氢化物中最低
b.B的第一电离能、电负性都比A的大
c.A的气态氢化物比B的气态氢化物稳定
d.A的含氧酸一定比B的含氧酸酸性强
(3)铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途,如超细铜粉可应用于导电材料、催化剂等领域中.超细铜粉的某制备方法如下:
①[Cu(NH3)4]SO4中,N、O、S三种元素的第一电离能从小到大的顺序为:______.
②SO42-空间构型是______. 写出一种与SO32-互为等电子体的分子______.
③NH4CuSO3中的金属阳离子的结构示意图为______.
正确答案
解:(1)非金属单质A是实验室里常用的惰性电极材料,则A为C元素,核外有6个电子,其原子基态时的电子排布图为,
故答案为:;
(2)B原子基态时2p原子轨道上有3个未成对电子,则B为N元素,同周期非金属性:N>C;
a.NH3可以形成氢键,NH3的沸点在同族元素的氢化物中比较高,故a错误;
b.同周期非金属性:N>C;N的第一电离能、电负性都比C的大,故b正确;
c.C的气态氢化物不如N的气态氢化物稳定,故c错误;
d.C的含氧酸不一定比N的含氧酸酸性强,如酸性:H2CO3<HNO3,故d错误;
故选b;
(3)①N、O元素属于同一周期,且N元素属于第VA族,O元素属于第VIA族,O、S属于同一周期,且S元素的原子序数大于O元素,所以第一电离能大小顺序是N>O>S,故答案为:N>O>S;
②SO42-中硫原子的价电子层电子对数为=4.孤电子对数为0,所以SO42-是正四面体;原子个数相等且价电子数相等的微粒为等电子体,与SO42-互为等电子体的分子为PCl3,
故答案为:正四面体形;PCl3;
③NH4CuSO3中的金属阳离子是Cu+,基态Cu+核外有28个电子,根据构造原理知其离子的结构示意图为,故答案为:
.
解析
解:(1)非金属单质A是实验室里常用的惰性电极材料,则A为C元素,核外有6个电子,其原子基态时的电子排布图为,
故答案为:;
(2)B原子基态时2p原子轨道上有3个未成对电子,则B为N元素,同周期非金属性:N>C;
a.NH3可以形成氢键,NH3的沸点在同族元素的氢化物中比较高,故a错误;
b.同周期非金属性:N>C;N的第一电离能、电负性都比C的大,故b正确;
c.C的气态氢化物不如N的气态氢化物稳定,故c错误;
d.C的含氧酸不一定比N的含氧酸酸性强,如酸性:H2CO3<HNO3,故d错误;
故选b;
(3)①N、O元素属于同一周期,且N元素属于第VA族,O元素属于第VIA族,O、S属于同一周期,且S元素的原子序数大于O元素,所以第一电离能大小顺序是N>O>S,故答案为:N>O>S;
②SO42-中硫原子的价电子层电子对数为=4.孤电子对数为0,所以SO42-是正四面体;原子个数相等且价电子数相等的微粒为等电子体,与SO42-互为等电子体的分子为PCl3,
故答案为:正四面体形;PCl3;
③NH4CuSO3中的金属阳离子是Cu+,基态Cu+核外有28个电子,根据构造原理知其离子的结构示意图为,故答案为:
.
下列各基态原子或离子的电子排布式正确的是( )
正确答案
解析
解:A.O2-离子核外电子数为10,电子排布式是1s22s22p6,故A错误;
B.违背能量最低原理,Ca原子核外电子排布式为:[Ar]4s2,故B错误;
C.Si原子核外电子数为14,核外电子排布式为1s22s22p63s23p2,故C正确;
D.Zn的原子序数为30,处于ds区,原子核外有30个电子,其电子排布式为[Ar]3d104s2,故D错误,
故选C.
有质子数不超过18的A,B两元素,A原子最外层电了为a个,次外层电子数为b 个,B原子M层电子为(a-b)个,L层为(a+b)个,则A为:______B的原子结构示意图为:______.
正确答案
解:元素A和B的原子序数都小于18.B元素原子的M层电子数为(a-b),L层电子数为(a+b),则a+b=8,A元素原子最外层电子数为a,次外层电子数为b,则A元素的次外层为K层,即b=2,有2个电子层,所以a=8-2=6,故A为O元素,B为的M层电子数为6-2=4,故B为Si元素,硅原子核内有14个质子,核外有3个电子层,第一层上有2个电子、第二层上有8个电子,最外层上有4个电子,其结构示意图为:,
故答案为:O元素;.
解析
解:元素A和B的原子序数都小于18.B元素原子的M层电子数为(a-b),L层电子数为(a+b),则a+b=8,A元素原子最外层电子数为a,次外层电子数为b,则A元素的次外层为K层,即b=2,有2个电子层,所以a=8-2=6,故A为O元素,B为的M层电子数为6-2=4,故B为Si元素,硅原子核内有14个质子,核外有3个电子层,第一层上有2个电子、第二层上有8个电子,最外层上有4个电子,其结构示意图为:,
故答案为:O元素;.
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、HF中H元素的化合价为+1,H原子核外电子数为1,所以1+1=2,H原子不满足8电子结构;F元素化合价为-1,F原子最外层电子数为7,所以|-1|+7=8,F原子满足8电子结构,故A不符合;
B、H2O中H元素的化合价为+1,H原子核外电子数为1,所以1+1=2,H原子不满足8电子结构;O元素化合价为-2,O原子最外层电子数为6,所以|-2|+6=8,O原子满足8电子结构,故B不符合;
C、NH3中H元素的化合价为+1,H原子核外电子数为1,所以1+1=2,H原子不满足8电子结构;N元素化合价为-3,N原子最外层电子数为5,所以|-3|+5=8,N原子满足8电子结构,故C不符合;
D、CO2中C元素的化合价为+4,C原子核外电子数为4,所以4+4=8,C原子满足8电子结构;O元素化合价为-2,O原子最外层电子数为6,所以|-2|+6=8,O原子满足8电子结构,故D符合.
故选:D.
在核电荷数为1~18的原子中,原子的最外层电子数等于次外层电子数的有( )
正确答案
解析
解:在核电荷数为1~18的元素中,原子的最外层电子数等于次外层电子数的有Be、Ar两种,
故选B.
A元素原子第三层电子层上有6个电子.B元素与A元素的原子核外电子层数相同,B元素的原子最外电子层只有1个电子.
(1)A元素的原子结构示意图为.
(2)A、B两元素形成的化合物的名称是______,化学式为______.
正确答案
硫化钠
Na2S
解析
解:(1)A元素原子第三层电子层上有6个电子,所以第一和第二层已经排满,为硫元素,故答案为:;
(2)B元素与A元素的原子核外电子层数相同即为三层,B元素的原子最外电子层只有1个电子,所以是11号的钠元素,钠和硫形成的化合物为硫化钠,化学式为:Na2S,故答案为:硫化钠;Na2S.
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