- 原子结构
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某元素的激发态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p34s1,则该元素基态原子的电子排布式为______;元素符号为______;其最高价氧化物对应的水化物的化学式是______.
正确答案
1s22s22p63s23p4
S
H2SO4
解析
解:根据激发态原子核外电子排布式知该元素核外有16个电子,根据构造原理知,其基态原子核外电子排布式为:1s22s22p63s23p4,原子序数=原子核外电子数,所以该元素是S元素,S元素最外层有6个电子,其最高化合价是+6价,其最高价氧化物对应的水化物是硫酸,其化学式为H2SO4,
故答案为:1s22s22p63s23p4;S;H2SO4.
若aAn+与 bB2-两种离子的核外电子层结构相同,则a等于( )
正确答案
解析
解:阳离子核外电子数=质子数-所带电荷数,所以aAn+的核外电子数为a-n;
阴离子核外电子数=质子数+所带的电荷数,所以bB2-的核外电子数为b+2;
aAn+与 bB2-两离子具有相同的电子层结构,说明二者核外电子数相同,所以a-n=b+2,即a=b+n+2.
故选:B.
下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道,故A错误.
B、每个轨道最多容纳2个自旋方向相反的电子,故B错误.
C、根据洪特规则知,电子排布同一能级的不同轨道时,总是优先占据不同轨道,而且自旋方向相同,故C错误.
D、每个P能级都有3个原子轨道,而且它们互相垂直,故D正确.
故选D.
元素周期表中16号元素和4号元素的原子相比较,前者的下列数据是后者4倍的是( )
正确答案
解析
解:因16号元素和4号元素的原子的结构示意图分别为:、
,原子的原子序数=核外电子数=核内质子数,则
A、最外层电子数是3倍,故A错误;
B、次外层电子数是4倍,故B正确;
C、电子层数是1.5倍,故C错误;
D、中子数无法判断,故D错误;
故选B.
C和Si元素在化学中占有极其重要的地位.
(1)写出Si的基态原子核外电子排布式______.从电负性角度分析,C、Si和O元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为______.
(2)SiC的晶体结构与晶体硅的相似,其中C原子的杂化方式为______,微粒间存在的作用力是______.
(3)氧化物MO的电子总数与SiC的相等,则M为______(填元素符号),MO是优良的耐高温材料,其晶体结构与NaCl晶体相似,MO的熔点比CaO的高,其原因是______.
(4)C、Si为同一主族的元素,CO2和SiO2化学式相似,但结构和性质有很大不同.CO2中C与O原子间形成σ键和π键,SiO2中Si与O原子间不形成上述π健.从原子半径大小的角度分析,为何C、O原子间能形成,而Si、O原子间不能形成上述π健______.
(5)有A、B、C三种物质,每个分子中都各有14个电子,其中A的分子属于非极性分子,且只有非极性键;B的分子也属于非极性分子,但既有非极性键,又有极性键;C的分子属于极性分子.则可推出:A的电子式是______,B的结构式是______.
(6)已知Si-Si键能为176kJ/mol,Si-O键能为460kJ/mol,O=O键能为497.3kJ/mol.则可计算出1mol硅与足量氧气反应时将放出______kJ的热量.
正确答案
解:(1)Si是14号元素,Si原子核外共14个电子,按照能量最低原则电子先填入能量最低的1s轨道,填满后再依次填入能量较高的轨道;其电子排布式为:1s22s22p63s23p2;从电负性的角度分析,O和C位于同一周期,非金属性O强于C;C和Si为与同一主族,C的非金属性强于Si,故由强到弱为O>C>Si,
故答案为;1s22s22p63s23p2; O>C>Si;
(2)SiC中Si和C原子均形成四个单键,故其为sp3杂化;非金属原子之间形成的化学键全部是共价键,
故答案为:sp3;共价键;
(3)MO和SiC的电子总数相等,故含有的电子数为20,则M含有12个电子,即Mg;晶格能与所组成离子所带电荷成正比,与离子半径成反比,MgO与CaO的离子电荷数相同,Mg2+半径比Ca2+小,MgO晶格能大,熔点高;故答案为:Mg;Mg2+半径比Ca2+小,MgO晶格能大;
(4)CO2晶体是分子晶体,其中C的原子半径较小,C、O原子能充分接近,p-p轨道肩并肩重叠程度较大,形成稳定的π键;而Si原子半径较大,Si、O原子间距离较大,p-p轨道肩并肩重叠程度较小,不能形成上述稳定的π键,
故答案为:Si的原子半径较大,Si、O原子间距离较大,p-p轨道肩并肩重叠程度较小,不能形成上述稳定的π键.
(5)有A、B、C三种物质,每个分子中都各有14个电子,其中A的分子属于非极性分子,且只有非极性键,则A分子为同种元素形成的分子,所以A是氮气;B的分子也属于非极性分子,但既有非极性键,又有极性键,B为乙炔;C的分子属于极性分子,C是CO,所以A的电子式为,B的结构式为:H-C≡C-H,
故答案为:,H-C≡C-H;
(6)1mol晶体硅中含有1mol×4×=2molSi-Si键,二氧化硅晶体中每个Si原子形成4个Si-O键,1mol二氧化硅晶体中含有4molSi-O键,反应热△H=反应物总键能-生成物总键能,所以Si(s)+O2(g)=SiO2(s)中,△H=176kJ/mol×2mol+497.3kJ/mol-460kJ/mol×4=-990.7 kJ/mol,
故答案为:-990.7.
解析
解:(1)Si是14号元素,Si原子核外共14个电子,按照能量最低原则电子先填入能量最低的1s轨道,填满后再依次填入能量较高的轨道;其电子排布式为:1s22s22p63s23p2;从电负性的角度分析,O和C位于同一周期,非金属性O强于C;C和Si为与同一主族,C的非金属性强于Si,故由强到弱为O>C>Si,
故答案为;1s22s22p63s23p2; O>C>Si;
(2)SiC中Si和C原子均形成四个单键,故其为sp3杂化;非金属原子之间形成的化学键全部是共价键,
故答案为:sp3;共价键;
(3)MO和SiC的电子总数相等,故含有的电子数为20,则M含有12个电子,即Mg;晶格能与所组成离子所带电荷成正比,与离子半径成反比,MgO与CaO的离子电荷数相同,Mg2+半径比Ca2+小,MgO晶格能大,熔点高;故答案为:Mg;Mg2+半径比Ca2+小,MgO晶格能大;
(4)CO2晶体是分子晶体,其中C的原子半径较小,C、O原子能充分接近,p-p轨道肩并肩重叠程度较大,形成稳定的π键;而Si原子半径较大,Si、O原子间距离较大,p-p轨道肩并肩重叠程度较小,不能形成上述稳定的π键,
故答案为:Si的原子半径较大,Si、O原子间距离较大,p-p轨道肩并肩重叠程度较小,不能形成上述稳定的π键.
(5)有A、B、C三种物质,每个分子中都各有14个电子,其中A的分子属于非极性分子,且只有非极性键,则A分子为同种元素形成的分子,所以A是氮气;B的分子也属于非极性分子,但既有非极性键,又有极性键,B为乙炔;C的分子属于极性分子,C是CO,所以A的电子式为,B的结构式为:H-C≡C-H,
故答案为:,H-C≡C-H;
(6)1mol晶体硅中含有1mol×4×=2molSi-Si键,二氧化硅晶体中每个Si原子形成4个Si-O键,1mol二氧化硅晶体中含有4molSi-O键,反应热△H=反应物总键能-生成物总键能,所以Si(s)+O2(g)=SiO2(s)中,△H=176kJ/mol×2mol+497.3kJ/mol-460kJ/mol×4=-990.7 kJ/mol,
故答案为:-990.7.
下列化学用语中不正确的是( )
正确答案
解析
解:A.钠原子核外有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A正确;
B.铁元素为26号元素,铁原子失去3个电子变成铁离子,失电子顺序为从外向内,所以铁离子的核外电子排布式为:[Ar]3d5,故B正确;
C.磷原子核外有15个电子,根据构造原理、保里不相容原理原理、洪特规则知其核外电子排布图为,故C正确;
D.硅原子核外有14个电子,排列电子时要遵循能量最低原理、保里不相容原理、洪特规则,该排布图违反了洪特规则,故D错误;
故选D.
根据电子排布的特点,铜元素在周期表属于( )
正确答案
解析
解:周期表分为s区、p区、d区、ds区、f区,Cu的外围电子排布式为3d104s1,Cu属于第IB族元素,在周期表中位于ds区.
故选D.
(1)已知某粒子的结构示意图为:.试回答:
①当x-y=10时,该粒子为______(填“原子”、“阳离子”或“阴离子”).
②当y=8时,阳离子或阴离子可能为(填离子符号):______、______、______、______.若它们形成化合物时离子数之比为1:2,则这些化合物的电子式为______、______.
(2)原子序数大于4 的主族元素A和B的离子Am+和Bn-它们的核外电子排布相同,据此推断:元素A 和B 所属周期序数之差为______;元素A 和B 的原子序数之差为______;元素B 和A 的最高化合价之差为______.
正确答案
解:(1)①当x-y=10时,核内质子数为x,核外电子数为2+8+y,两者相等,所以该粒子为原子,故答案:原子;
②当y=8时,该离子的核外电子数为18,而离子中核内质子数不等于核外电子数,则该离子的核内质子数为:20、19、17、16等,所以这些粒子为Cl-、S2-、K+、Ca2+,它们形成化合物时离子数之比为1:2的化合物有:K2S、CaCl2,其电子式为:,故答案为:Cl-、S2-、K+、Ca2+;
、
;
(2)因Am+和Bn-核外电子排布相同,故A原子比B原子多一个电子层,故二者的周期数之差为1;因Am+和Bn-核外电子排布相同即核外电子数相等:ZA-m=ZB+n,则ZA-ZB=m+n;B的族序数为8-n,A的族序数为m,B和A的族序数之差为8-n-m.故答案为:1;m+n;8-n-m.
解析
解:(1)①当x-y=10时,核内质子数为x,核外电子数为2+8+y,两者相等,所以该粒子为原子,故答案:原子;
②当y=8时,该离子的核外电子数为18,而离子中核内质子数不等于核外电子数,则该离子的核内质子数为:20、19、17、16等,所以这些粒子为Cl-、S2-、K+、Ca2+,它们形成化合物时离子数之比为1:2的化合物有:K2S、CaCl2,其电子式为:,故答案为:Cl-、S2-、K+、Ca2+;
、
;
(2)因Am+和Bn-核外电子排布相同,故A原子比B原子多一个电子层,故二者的周期数之差为1;因Am+和Bn-核外电子排布相同即核外电子数相等:ZA-m=ZB+n,则ZA-ZB=m+n;B的族序数为8-n,A的族序数为m,B和A的族序数之差为8-n-m.故答案为:1;m+n;8-n-m.
已知x、y是原子,核电荷数不大于18,x原子的最外层电子数为n个,次外层电子数为n+2个,y原子的最外层电子数为m-5个,次外层为m个,推断x和y两元素可能是______.
正确答案
S;Al
解析
解:x原子的最外层电子数为n个,次外层电子数为n+2个,核电荷数不大于18,n满足下列条件:0<n≤8且n+2=2或8,得n=6,故x是S元素;y原子的最外层电子数为m-5个,次外层为m个,核电荷数不大于18,m满足下列条件:0<m-5≤8,且m=2或8,得m=8,故y是Al元素.
故答案为:S;Al
碳、氧、氯、铁是与人类生产、生活息息相关的化学元素.
(1)基态铁原子的核外电子排布式为______.
(2)C、O、Cl三种元素的电负性由大到小的顺序为______(用元素符号表示).COCl2俗称光气,分子中C原子采取______杂化成键,根据原子轨道重叠方式的不同来看,碳原子与每个氧原子之间形成共价键的类型和数目为______.
(3)甲烷和四氯化碳具有相似的空间结构,但常温下甲烷是气体,四氯化碳是液体,其原因是______.
(4)FexOy的晶胞结构如图所示(白色球代表铁原子,黑色球代表氧原子),与一个铁原子距离最近且相等的氧原子构成的几何形状为______,每个氧原子周围与之距离最近的氧原子个数为______.
正确答案
解:(1)铁元素在周期表中是26号元素,基态原子的电子排布式为:1s22s22p63s23p63d64s2,故答案为:1s22s22p63s23p63d64s2;
(2)元素的非金属性越强其电负性越大,O、Cl、C的非金属性大小顺序是O>Cl>C,所以其电负性大小顺序是O>Cl>C,光气中碳原子是中心原子,碳原子含有3个σ键1个π键,所以其价层电子对是3,采用sp2杂化,根据原子轨道重叠方式的不同来看,碳原子与每个氧原子之间形成共价双键,1个σ键1个π键,
故答案为:O>Cl>C;sp2;1个σ键1个π键;
(3)甲烷和四氯化碳都属于分子晶体,组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,其沸点越高,所以常温下甲烷是气体,四氯化碳是液体,故答案为:组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,沸点越高;
(4)将铁原子的氧原子配位数是6,将氧原子连接知,中间4个氧原子共面,在中间4个氧原子共面的平面上下方各一个氧原子,所以其几何形状为正八面体,每个氧原子周围与之距离最近的氧原子个数为3×8÷2=12,故答案为:正八面体;12.
解析
解:(1)铁元素在周期表中是26号元素,基态原子的电子排布式为:1s22s22p63s23p63d64s2,故答案为:1s22s22p63s23p63d64s2;
(2)元素的非金属性越强其电负性越大,O、Cl、C的非金属性大小顺序是O>Cl>C,所以其电负性大小顺序是O>Cl>C,光气中碳原子是中心原子,碳原子含有3个σ键1个π键,所以其价层电子对是3,采用sp2杂化,根据原子轨道重叠方式的不同来看,碳原子与每个氧原子之间形成共价双键,1个σ键1个π键,
故答案为:O>Cl>C;sp2;1个σ键1个π键;
(3)甲烷和四氯化碳都属于分子晶体,组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,其沸点越高,所以常温下甲烷是气体,四氯化碳是液体,故答案为:组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,沸点越高;
(4)将铁原子的氧原子配位数是6,将氧原子连接知,中间4个氧原子共面,在中间4个氧原子共面的平面上下方各一个氧原子,所以其几何形状为正八面体,每个氧原子周围与之距离最近的氧原子个数为3×8÷2=12,故答案为:正八面体;12.
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