原子的结构与性质习题集.docx

原子的结构与性质习题集.docx

《原子的结构与性质习题集.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《原子的结构与性质习题集.docx（23页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

原子的结构与性质习题集

原子的结构与性质

一、选择题

1．核内中子数为N的R2+离子，质量数为A，则n克它的氧化物所含电子物质的量为（）

A.

B.

C.

D.

2．下列表达方式错误的是（）

A．D2O分子中氧原子为sp3杂化

B．Cr原子价电子排布式：

3d54s1

C．硫离子的核外电子排布式：

1s22s22p63s23p6

D．S原子的电子排布图:

3．下列说法不正确的是（）

A．核外电子排布为1s22s22p43s2的原子处于激发态

B．某元素质量数51，中子数28，其基态原子中未成对电子数为1

C．若某基态原子的外围电子排布为4d15s2，该元素原子核外有5个电子层

D．BF3中B原子sp2杂化，为平面三角形

4．下列能级中轨道数为5的是（）

A．s能级B．p能级C．d能级D．f能级

5．如图是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况，其中正确的是（）

A．

B．

C．

D．

6．某元素基态原子失去3个电子后，3d轨道半充满，其原子序数为（）

A．24B．25C．26D．27

7．已知下列电子排布图所表示的是元素的原子，其中能量处于最低状态的是（）

A．

B．

C．

D．

二、填空题

8．由徐光宪院士发起、院士学子同创的《分子共和国》科普读物最近出版了，全书形象生动地戏说了BF3、TiO2、HCHO、N2O、二茂铁、NH3、HCN、H2S、O3、异戊二烯和萜等众多“分子共和国”中的明星。

（1）写出Fe3+的基态核外电子排布式。

（2）HCHO分子中碳原子轨道的杂化轨道类型为；1molHCN分子中含有σ键的数目为__________mol。

（3）N2O的空间构型为。

10．铜及其化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。

（1）纳米氧化亚铜（Cu2O）是一种用途广泛的光电材料，已知高温下Cu2O比CuO稳定，

①画出基态Cu原子的价电子轨道排布图_______________；

②从核外电子排布角度解释高温下Cu2O比CuO更稳定的原因_________________；

11．[化学——选修3：

物质结构与性质]利用元素周期表中同族元素的相似性，可预测元素的性质。

（1）写出P元素的基态原子的核外电子排布式：

__________，P元素的基态原子有_________个未成对电子。

（2）白磷的分子式为P4，其结构如下图所示。

科学家目前合成了N4分子，在N4分子中N原子的杂化轨道类型是___________，N—N键的键角为_____________

（3）N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为_____________。

12．钒、砷均属于第四周期元素，最高正价均为+5。

I.高纯度砷可用于生产具有“半导体贵族”之称的新型半导体材料GaAs，砷与氯气反应可得到AsCl3、AsCl5两种氯化物。

（1）两种氯化物分子中属于非极性分子的是，AsCl3分子的中心原子杂化类型是，分子构型是。

（2）Ga与As相比，第一电离能较大的元素是，GaAs中砷的化合价为。

研究表明，在GaAs晶体中，Ga、As原子最外电子层均达到8电子稳定结构，则GaAs的晶体类型是。

13．氟及氟产品在工农业生产中应用非常广泛，回答下列问题：

（1）基态氟原子核外电子的运动状态有____________种，这些电子的电子云形状有___________种；氟原子的价电子排布式为______________；

（2）NaHF2（氟化氢钠）电解可制氟气，NaHF2中所含作用力的类型有______；与HF2-互为等电子体的分子有________；（举一例）．

（3）N2F2（二氟氮烯）分子中，氮原子的杂化轨道类型为_____________，画出N2F2可能的结构式______________；

14．X、Y、Z、U、W是原子序数依次增大的前四周期元素．其中Y的原子核外有7种运动状态不同的电子；X、Z中未成对电子数均为2；U是第三周期元素形成的简单离子中半径最小的元素；W的内层电子全充满，最外层只有1个电子．请回答下列问题：

（1）X、Y、Z的第一电离能从大到小的顺序是___________（用元素符号表示，下同）。

（2）写出W的价电子排布式_____________，W同周期的元素中，与W原子最外层电子数相等的元素还有____________。

（3）根据等电子体原理，可知化合物XZ的结构式是__________,YZ2-的VSEPR模型是___________。

（4）X、Y、Z的．简单氮化物的键角从大到小的顺序是_______（用化学式表示），原因是________________

（5）由元素Y与U元素组成的化合物A，晶胞结构如图所示（黑球表示Y原子，白球表示U原子），请写出化合物A的化学式___________，该物质硬度大，推测该物质为_________晶体。

其中Y元素的杂化方式是______。

（6）U的晶体属立方晶系，其晶胞边长为405pm，密度是2.70g/cm3，通过计算确定其晶胞的类型_____（堆简单立方堆积、体心立方堆积或面心立方最密堆积）（己知：

4053=6.64×107）。

15．【物质结构与性质】硒（Se）是一种有抗癌、抗氧化作用的元素，可以形成多种化合物。

（1）基态硒原子的价层电子排布式为。

（2）锗、砷、硒的第一电离能大小排序为。

H2SeO4的酸性比H2SeO3的强，其原因是。

（3）H2SeO3的中心原子杂化类型是；SeO32-的立体构型是。

与SeO42-互为等电体的分子有（写一种物质的化学式即可）。

（4）H2Se属于（填：

极性或非极性）分子；单质硒的熔点为217℃，它属于晶体。

（5）硒化锌是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图所示，该晶胞中硒原子的配位数为；若该晶胞密度为ρg•cm-3，硒化锌的摩尔质量为Mg/mol。

NA代表阿伏加德罗常数，则晶胞参数a为___________pm。

16．砷（As）及其化合物可用于制半导体及除草剂等。

回答下列问题：

（1）砷是氮的同族元素，比氮多2个电子层，砷在周期表中的位置为第__________周期___________族；AsH3的热稳定性比NH3___________（填“强”或“弱”）。

砷在自然界中丰度最大的核素的中子数为40，该核素为______________（用元素符号表示）。

（2）砷化镓是常见的半导体材料，Ga与As同周期，镓最外层有3个电子，砷化镓的化学式为____________。

（3）某工业废水中含有少量的As2O3，向该废水中通入硫化氢可将其转化为更难溶的As2S3，该反应的化学方程式为__________________。

17．M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z是一种过渡元素。

M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍，R是同周期元素中最活泼的金属元素，X和M形成的一种化合物是引起酸雨

的主要大气污染物，该化合物有漂白性，能使品红溶液褪色，Z的基态原子4s和3d轨道半充满。

请回答下列问题：

（1）Z原子的价电子排布式是，X和Y中电负性较大的是（填元素符号）。

（2）X的氢化物的沸点低于与其组成相似的M的氢化物，其原因是。

（3）X与M形成的XM3分子的空间构型是，中心原子的杂化轨道类型为。

（4）M和R所形成的一种离子化合物R2M晶体的晶胞如下图所示，则图中黑球代表的离是____________（填离子符号）。

评卷人

得分

三、推断题

18．【选修3：

物质结构与性质】X、Y、M、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。

XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；M是周期表中电负性最大的元素；Z基态原子的M层是K层电子数的3倍；R2＋离子的3d轨道中有9个电子。

请回答下列问题：

（1）基态Y原子的价电子排布图是___________；Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是___________（元素名称）。

（2）XY2¯离子的立体构型是___________；R2+的水合离子[R（H2O）4]2+中，提供孤电子对的原子是___________（元素符号）。

（3）已知XH3易与R2+形成配离子，但XM3不易与R2+形成配离子，其原因是______________________。

（4）Y与R所形成的化合物晶体晶胞如下图所示，该晶体的化学式：

___________；晶胞参数如下图所示，则该晶胞密度是___________g·cm－3（列式并计算结果，保留小数点儿后一位）。

（5）图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点（见图2），分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。

下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是___________（填标号）。

a．CF4b．CH4c．NH4+d．H2O

参考答案

1．A

【解析】

试题分析：

氧化物的化学式为RO，则n克它的氧化物所含电子物质的量为

，答案选A。

考点：

考查核素组成的有关判断

2．D

【解析】

试题分析：

A．D2O分子中氧原子含有的价层电子对数＝

，因此为sp3杂化，A正确；B．Cr原子的原子序数是24，区价电子排布式：

3d54s1，B正确；C．硫离子的核外有18个电子，其电子排布式为1s22s22p63s23p6，C正确；D．S原子的电子排布图为

，D错误，答案选D。

考点：

考查化学用语正误判断

3．B

【解析】

试题分析：

A.处于基态的原子的核外电子排布为1s22s22p6，核外电子排布为1s22s22p2，1s22s22p43s2的原子处于激发态，A项正确；B.某元素质量数51，中子数28，则质子数为51-28=23，其基态原子的核外电子排布为[Ar]3d34s2，其未成对电子数为3，B项错误；C.根据基态原子的外围电子排布为4d15s2，可知该该元素原子核外有5个电子层，C项正确；D.根据价层电子对互斥理论，BF3中成键电子对为3，孤电子对为（3-3）÷2=0，价电子对数为3+0=3，则B原子sp2杂化，为平面三角形，D项正确；答案选B。

考点：

考查核外电子排布，杂化类型的判断等知识。

4．C

【解析】

试题分析：

能级的轨道数分别为1、3、5、7，故选项C正确。

考点：

考查能级和轨道数等知识。

5．D

【解析】

试题分析：

原子核外电子排布，应满足能量最低原理，洪特规则以及泡利不相容原理，以此进行判断．

解：

A．同一轨道自旋方向相同，违反泡利不相容原理，故A错误；

B.2p能层有3个电子，应在3个不同的轨道，不符合洪特规则，故B错误；

C．不同轨道的单电子自旋方向不同，违反了洪特规则，故C错误；

D．符合洪特规则、泡利不相容原理，故D正确．

故选D．

6．C

【解析】

试题分析：

根据构造原理，核外电子排满4s再排3d，元素的基态原子失去3个电子后，它的3d轨道上的电子恰好半满3d5，所以4s上的电子数为2，其原子子的电子排布为：

1s22s22p63s23p63d64s2，核外电子数为26，答案为C。

考点：

考查元素的推断

7．A

【解析】

试题分析：

A选项电子能量处于最低的状态即为基态；B选项中2s上的电子激发到2p上，应为激发态，能量较高；C选项中2p上的三个电子尽可能分占不同轨道，且自旋方向相同时能量最低；D选项中，应先填满2s，再填2p，错误．

考点：

原子电子排布

8．

（1）[Ar]3d5

（2）sp2杂化；2

（3）直线型；SCN-（或CNO-或OCN-等）

（4）Ti（钛）

【解析】

试题分析：

（1）铁是26号元素，铁原子核外有26个电子，铁原子失去3个电子变为Fe3+，根据构造原理知，该离子核外电子排布式为[Ar]3d5，故答案为：

[Ar]3d5；

（2）HCHO中C原子杂化轨道数为3+

×（4-2×1-2）=3，采取sp2杂化方式，HCN中含有1个H-C键，1个C≡N键，共有2个σ键，所以1molHCN中含有的σ键的数目为2mol，故答案为：

sp2；2；

（3）N2O中O原子杂化轨道数为2+

×（6-2×3）=2，采取sp杂化方式，空间构型为直线型，与N2O互分等电子体的一种离子为SCN-等，故答案为：

直线型；SCN-等；

（4）黑球的数目=8×

+1=2，白球数目=4×

=4，黑白球比例为1：

2，故黑球是Ti，故答案为：

钛（Ti）。

考点：

考查了核外电子排布式的书写、等电子体、杂化轨道类型、σ键数的判断、配位键的相关知识。

9．

（1）[Ar]3d54s2；

（2）①8mol；②sp3，CO2；③

IF5+3H2O＝HIO3+5HF；（3）4。

【解析】

试题分析：

（1）Mn是25号元素，位于第四周期VIIB族元素，电子排布式为：

[Ar]3d54s2；

（2）①成键原子间只能形成一个σ键，因此1mol此物质中含有8molσ键；②H2O2的结构简式为H－O－O－H，杂化轨道数等于价层电子对数，价层电子对数=σ键+孤电子对数，因此O的价层电子对数为4，杂化类型为sp3，等电子体是原子总数相等，价电子总数的相等的微粒，因此与CS2是等电子体的是CO2；③发生双水解反应，根据水解的定义，此反应式IF5＋3H2O=HIO3＋5HF；（4）S2－位于顶点和面上，离子晶体的配位数是距离最近的异性微粒的个数，即S2－的配位数是4。

考点：

考查化学用语、杂化类型、等电子体等知识。

10．

（1）①

②亚铜离子核外电子处于稳定的全充满状态（1分）

（2）①Cu（OH）2+4NH3=[Cu（NH3）4]2++2OH-（2分）

②a、b、d（2分）③正四面体（1分），sp3（2分）

（3）12（2分），4×64/[6.02×1023×（361.4×10-10）3]（3分）

【解析】

试题分析：

（1）①Cu的核外电子排布为3d104s1，故价电子轨道排布图为

。

②亚铜离子核外电子处于稳定的全充满状态，所以导致高温下Cu2O比CuO更稳定；

（2）①Cu（OH）2溶解氨气的离子方程式为Cu（OH）2+4NH3=[Cu（NH3）4]2++2OH-；

②Cu（NH3）4SO4·H2O晶体中存在的化学键有离子键，极性键和配位键，答案选a、b、d；

③SO42-中S原子的价层电子对数是4，且不存在孤对电子，为sp3杂化，立体构型为正四面体；

（3）由Cu原子的构型可知，晶胞中Cu原子的配位数为12，Cu晶体的密度为

。

考点：

考查核外电子排布、配位键、杂化轨道、空间构型、晶体结构与性质以及计算等

11．

（1）1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3，3；

（2）sp3，60o；（3）N>P>As；（4）4；

（5）氮化硼（BN）晶体；（145×4）/[NA·（a×10-10）3]或5.8×1032/（NA·a3）。

【解析】

试题分析：

（1）P属于15号元素，位于第三周期第VA族，核外电子排布式1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3，p能级有三个空轨道，每一个电子优先占据一个轨道，且自旋方向相同，因此有3个未成对电子；

（2）根据白磷的分子结构，每一个氮原子有3个σ键，一个孤电子对，因此杂化类型为sp3，白磷的空间构型为正四面体，但键角是60o；（3）同主族从上到下第一电离能减小，即N>P>As；（4）根据晶胞的结构，B原子全部位于晶胞内，因此每个晶胞有4个B原子；（5）两者为原子晶体，N－B的键长比Ga－As的键长短，因此沸点高的是BN，此晶胞中含B原子数为4个，晶胞的质量为4×145/NAg，晶胞的体积为（a×10－10）3cm3，因此密度为：

（145×4）/[NA·（a×10-10）3]或5.8×1032/（NA·a3）。

考点：

考查能级、杂化类型、第一电离能、晶胞等知识。

12．

（1）AsCl5；sp3杂化；三角锥型；

（2）As；-3；原子晶体；109°28′；

II.（3）1s22s22p63s23p63d34s2或[Ar]3d34s2；+5；2V2O5+4NaCl+O2=4NaVO3+2Cl2；V2O5+5Ca=2V+5CaO；

（4）8；

ρd3NA。

【解析】

试题分析：

（1）AsCl3中As的价层电子对数=3+

（5-1×3）=4，采用sp3杂化，为三角锥型分子，是极性分子；AsCl5中As的价层电子对数=5+

（5-1×5）=5，为三角双锥型分子，是非极性分子，故答案为：

AsCl5；sp3杂化；三角锥型；

（2）同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，所以第一电离能As＞Ga，GaAs中砷的电负性大于镓，所以砷显-3价；由晶体中镓、砷原子最外层电子数目知，镓与砷之间形成了四个共价键（其中有一个为配位键），晶体中每个镓原子、砷原子均与另外四个原子成键，形成空间网状结构的晶体，属于原子晶体，晶体中化学键的键角是109°28′，故答案为：

As；-3；原子晶体；109°28′；

II.（3）钒是23号元素，原子核外电子数为23，基态原子核外电子排布式为：

1s22s22p63s23p63d34s2或[Ar]3d34s2，钒的价电子数为5，结合流程图，在钒的几种价态中，最稳定的是+5价。

反应①是V2O5在空气中与氯化钠反应生成NaVO3，根据化合价的变化情况，Cl元素化合价升高，生成氯气，反应的方程式为2V2O5+4NaCl+O2=4NaVO3+2Cl2；反应②是V2O5被钙还原生成V，反应的方程式为V2O5+5Ca=2V+5CaO，故答案为：

1s22s22p63s23p63d34s2或[Ar]3d34s2；+5；2V2O5+4NaCl+O2=4NaVO3+2Cl2；V2O5+5Ca=2V+5CaO；

（4）根据晶胞图可知，每个矾原子周围距离最近的有8个矾原子，所以矾的配位数为8，每个晶胞中含有的矾原子数为1+8×

=2，晶胞的体积为d3cm3，根据ρ＝

可知，钒的相对原子质量M=

ρVNA=

ρd3NA，故答案为：

8；

ρd3NA。

【考点定位】考查原子核外电子的排布、原子轨道杂化方式及杂化类型判断、晶胞的计算

【名师点睛】本题考查原子核外电子的排布规律、原子轨道杂化方式及杂化类型判断、晶胞的计算等知识。

掌握基础知识和基本技能是解题的关键。

根据构造原理可以确定核外电子排布式。

①能量最低原理：

原子核外电子先占有能量较低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道；②泡利不相容原理：

每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子；③洪特规则：

在等价轨道（相同电子层、电子亚层上的各个轨道）上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同。

杂化类型的判断：

中心原子电子对计算公式：

电子对数n=

（中心原子的价电子数+配位原子的成键电子数±电荷数）。

注意：

①当上述公式中电荷数为正值时取“-”，电荷数为负值时取“+”；②当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零；根据n值判断杂化类型：

一般有如下规律：

当n=2，sp杂化；n=3，sp2杂化；n=4，sp3杂化。

13．

（1）9；2；2s22p5

（2）离子键、共价键、氢键；CO2（或Na2O）

（3）sp2；

；

（4）分子

（5）①8；4；②

．

【解析】

试题分析：

（1）基态氟原子核外含有9个电子，则其核外电子的运动状态有9种；氟原子核外含有2s轨道和p轨道两种轨道，则氟原子的电子的电子云形状有2种；氟原子的外围含有7个电子，其外围电子排布式为：

2s22p5，故答案为：

9；2；2s22p5；

（2）NaHF2为离子化合物，存在离子键，H-F键为共价键，F的电负性较强，还存在氢键，故答案为：

离子键、共价键、氢键；CO2（或Na2O）；

（3）N2F2（二氟氮烯）分子中，氮原子形成了3个σ键和1个π键，则其杂化轨道类型为sp2；N2F2可能的结构式为：

，故答案为：

sp2；

；

（4）三氟化硼乙醚（如图1）的熔点为-58℃，沸点为126～129℃，其熔沸点降低，应该属于分子晶体，故答案为：

分子；

（5）①在CaF2晶胞中每个Ca2+连接4个氟离子，但在下面一个晶胞中又连接4个氟离子，所以其配位数为8；在CaF2晶胞中每个F-连接4个钙离子，所以其配位数为4，故答案为：

8；4；

②该晶胞中含有钙离子个数=8×

+6×

=4，氟离子在该晶胞的内部，所以氟离子个数是8，该晶胞中含有4个CaF2，该晶胞的体积为：

V=（5.55×10-6）3cm3，该晶胞的密度为：

ρ=

=

，故答案为：

ρ=

。

考点：

考查了原子核外电子排布、原子轨道杂化方式及杂质类型、晶胞结构及计算的相关知识。

14．

（1）N>O>C；

（2）3d104s1；K、Cr；

（3）C≡O；平面三角形；

（4）CH4>NH3>H2O；3种氢化物的中心原子价层电子多少均为4，VSEPR模型均为正四面体结构，但中心原子的孤电子对数依次增加，导致键角变小；

（5）AlN；原子；sp3；

（6）面心立方最密堆积

【解析】

试题分析：

X、Y、Z、U、W是原子序数依次增大的前四周期元素．其中Y的原子核外有7种运动状态不同的电子，则Y为N元素；U是第三周期元素形成的简单离子中半径最小的元素，则U为Al；X、Z中未成对电子数均为2，X的原子序数小于N，而Z的原子序数介于N、Al之间，X、Z的核外电子排布分别为1s22s22p2，1s22s22p4，故X为C元素、Z为O元素；W的内层电子全充满，最外层只有1个电子，原子序数大于Al，只能处于第四周期，核外电子数为2+8+18+1=29，故W为Cu元素。

（1）同周期随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，但N元素2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能N＞O＞C，故答案为：

N＞O＞C；

（2）W为Cu元素，价电子排布式为3d104s1，W同周期的元素中，与W原子最外层电子数相等的元素还有3p64s1，为K元素、3d54s1，为Cr元素，故答案为：

3d104s1；K、Cr；

（3）根据等电子体原理，可知化合物CO与N2互为等电子体，CO的结构式是C≡O，YZ2-为NO2-，中心原子价层电子对数=2+

×（5+1-2×2）=3，VSEPR模型是平面三角形，故答案为：

C≡O；平面三角形；

（4）X、Y、Z的最简单氢化物分别为CH4、NH3、H2O，3种氢化物的中心原子价层电子对数均为4，VSEPR模型均为正四面体形，但中心原子的孤电子对数依次增大，导致键角变小，故键角：

CH4＞NH3＞H2O，故答案为：

CH4＞NH3＞H2O；3种氢化物的中心原子价层电子对数均为4，VSEPR模型均为正四面体形，但中心原子的孤电子对数依次增大，导致键角变小；

（5）晶胞中N原子数目为4，Al原子数目为8×

+6×

=4，故该化合物化学式为AlN，该物质硬度大，属于原子晶体，Y原子形成4个共价键，故Y原子杂化方式为sp3，故答案为：

AlN；原子；sp3；

（6）设晶胞中Al原子数目为N（Al），则N（Al）×

g=（405×10-10）3×2.70g/cm3，解得N（Al）=4.00，所以其晶胞的类型面心立方密堆积，故答案为：

面心立方最密堆积。

【考点定位】考查核外电子排布、电离能、杂化方式、晶胞计算

【名师点晴】本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、电离能、杂化方式、晶胞计算等，是对学生综合能力的考查。

关键是准确推断