原子结构与元素周期表、元素性质 经典习题

1、原子结构与元素周期表、元素性质经典习题1碳、硅、铁、铜、铝、钛是重要的材料元素。请回答下列有关问题：(1) 上述元素中属于主族元素的是(填写元素符号，下同)，在元素周期表d区的元素是。(2) 原子核外电子含有四个电子层的元素是，基态原子的原子轨道中未成对电子数最多的是。(3) 基态钛原子价电子的轨道表示式为。(4) 基态铜原子的价电子排布式为3di04si,由此可判断铜在元素周期表中位于第周期族。答案(1)C、Si、AlTi、Fe(2)Ti、Fe、CuFe3d4s(3)(4)4IB解析(1)C、Si是第WA族元素，Al是第IIIA族元素；Cu、Ti属于副族，Fe是第哪族元素。C、Si、Al为p

2、区，Ti、Fe为d区，Cu为ds区。第4周期的Ti、Fe、Cu均有四个电子层；基态Fe原子的价电子排布式为3d64s2,d轨道中含有4个未成对电子。(3)钛位于第4周期WB族，价电子排布式为3d24s2。(4)由外围电子排布中的4s可推知Cu为第4周期，由价电子排布式中的电子为11个可知Cu在元素周期表中第11列，位于第IB族。2. A、B、C、D、E、F代表6种元素。请填空：(1) A元素基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为。(2) B元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，该原子的轨道表示式为。(3) C元素的原子最外层电子排布式为nswpn+2

3、,贝y该原子中能量最高的是电子。(4) D元素的正三价离子的3d能级为半充满，该基态原子的价电子排布式为。(5) E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，该基态原子的电子排布式为Is2s2p答案(1)C或O(2)(3)2p(4)3d64s2(5)1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1)3. 开发新型储氢材料是氢能源利用的重要研究方向之一。请回答以下问题：(1)Ti(BH4)3是一种储氢材料，可由TiCl4和LiBH4反应制得。基态Ti3+的电子排布式为；LiBH4中Li、B、H元素的电负性由大到小的排列顺序为。氨硼烷(NH3BH3)是优良的

4、储氢材料，少量氨硼烷可以由硼烷(B2H6)和NH3合成。 B、C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为。 氨硼烷在高温下释放氢后生成的立方氮化硼晶体，具有类似金刚石的结构，硬度略小于金刚石。则立方氮化硼晶体可用做(填字母)。a.切削工具b.钻探钻头c导电材料d耐磨材料(3)一种有储氢功能的铜合金晶体具有面心立方最密堆积结构，该晶体储氢后的化学式为Cu3AuH8。铜与其他许多金属及其化合物都可以发生焰色反应，其原因38(4)金属氢化物也是具有良好发展前景的储氢材料。某储氢材料是短周期金属元素R的氢化物。R的部分电离能数据如表所示：I/kJmol-1I2/kJmo卜1I3kJmol-1I4/kJmo

5、卜14/kJ.mol-1738145177331054013630该金属元素是(填元素符号)。答案(l)Ar3diH>B>Li(2)N>O>C>Babd(3)激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长的光的形式释放能量(4)Mg4. 钾的化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题：(1) 处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用形象化描述。(2) 钾的焰色反应为色，发生焰色反应的原因是。叠氮化钾(KN3)晶体中，含有的共价键类型有，N亍的空间构型为(4)CO能与金属K和Mn形成配合物KMn(CO)5，Mn元素基态原子的价电子排布式

6、为答案(1)电子云(2)紫电子由较高能级跃迁到较低能级时，以光的形式释放能量(3)o键和n键直线形(4)3d54s2解析(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用电子云形象化描述。(2)钾的焰色反应为紫色。发生焰色反应，是由于电子从较高能级跃迁到较低能级时释放能量，释放的能量以光的形式呈现。(3)根据氮原子的结构，叠氮化钾晶体中含有的共价键类型有g键和n键。N亍的空间构型为直线形。(4)Mn元素基态原子核外有25个电子，电子排布式为Ar3d54s2,故其价电子排布式为3d54s2。5. 硫和钙的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：(1) 钙元素

7、的焰色反应呈砖红色，其中红色对应的辐射波长为nm(填字母)。A435B500C580D605E700(2) 元素S和Ca中，第一电离能较大的是(填元素符号)，其基态原子价电子排布式为，其基态原子中电子的空间运动状态有种。(3) 硫的最高价氧化物对应的水化物h2so4能与肼反应生成n2h6so4,n2h6so4晶体类型与硫酸铵相同，则n2h6so4晶体内不存在(填字母)。A.离子键B.共价键C.配位键D.范德华力(4) 基态Ca原子中，核外电子占据最高电子层的符号是，该电子层为次外层时最多可以容纳的电子数为。钙元素和锰元素属于同一周期，且核外最外层电子排布相同，但金属钙的熔点、沸点等都比金属锰的

8、低，原因是。答案(1)E(2)s3s23p416(3)D(4)N18Ca原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱解析(1)钙元素的焰色反应呈砖红色，其中红色对应的辐射波长为700nm,故选E。(2)S原子吸引电子的能力大于Ca原子，第一电离能较大的是S，S是16号元素，基态原子价电子排布式为3s23p4。(3)N2H6SO4和(NH4)2SO4都是离子晶体，比弋+和SO-之间存在离子键，N2H2+中N和H之间形成6个共价键(其中2个为配位键)，N和N之间形成共价键，SO-中S和O之间形成共价键，N2H6SO4晶体中不存在范德华力，故选Do(4)基态Ca原子含有4个电子层，核外电子占据最高电子层的

9、符号是N,该电子层为次外层时容纳的电子数不超过18个。Ca原子半径较大且价电子数较少，导致钙中金属键较弱，使得金属钙的熔点、沸点等都比金属锰的低。6.Mn、Fe均为第4周期过渡元素，两元素的部分电离能数据列于表中：元糸MnFe电离能/kJ-mol-1I1717759I215091561I332482957回答下列问题：(1)Mn元素价电子层的电子排布式为，比较两元素的I2、I3可知，气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难。对此，你的解释是(2)Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道而能与一些分子或离子形成配合物。 与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征。 六

10、氰合亚铁离子Fe(CN)6-中的配体CN-中C原子的杂化轨道类型是，写出一种与CN-互为等电子体的单质分子的路易斯结构式：。(3) 三氯化铁常温下为固体，熔点282°C,沸点315°C,在300°C以上易升华。易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体为。(4) 金属铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示。面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为。体心立方面心立方答案(l)3d54s2由Mn2+转化为Mn3+时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态，较难(或Fe2+转化为Fe3+时，3d能级由不

11、稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态，较易)具有孤对电子sp1:N三N：(3)分子晶体(4)2:1解析(1)Mn为25号元素，核外电子排布式为Ar3d54s2。Mn2+的价电子排布式为3d5,半充满，更稳定，而Fe2+的价电子排布式为3d6,易失去1个电子生成更稳定的3d5结构。Fe具有空轨道，能与提供孤对电子的粒子形成配位键。CN-中C原子的价层电子对数为2,sp1杂化。(3)FeCl3易升华，为分子晶体。(4)面心立方晶胞中Fe原子数为4，体心立方晶胞中Fe原子数为2。7某盐的组成可表示为3H3ON53NH4N5NH4Cl。回答下列问题：(1) 氯原子的电子排布式为。(2) 元素

12、的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E)。第2周期部分元素的E1变化趋势如图(a)所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是氮元素的E1呈现异常的原因是(3)经X射线衍射测得化合物3H3ON53NH4N5NH4Cl的晶体结构，其局部结构如图(b)所示。HoNC10*0 H3O+中心原子的杂化类型为,NH才的空间构型为。®3H3ON53NH4N5NH4Cl中阴离子N?中的o键总数为个。分子中的大n键可用符号nn表示，其中m代表参与形成大n键的原子数，n代表参与形成大n键的电子数(如苯m分子中的大n键可表示为np,则N?中的大n

13、键应表示为。图(b)中虚线代表氢键，其中表示式为(NHpN、。答案(1)1s22s22p63s23p5(2)同周期元素随核电荷数增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量(化)依次增大N原子的2p轨道为半充满状态，具有稳定性，故不易结合一个电子Sp3杂化正四面体 5口6(H3O+)0H“(“?)(NH+)NH-N(Nj)解析氯原子的核电荷数为17,其电子排布式为Is22s22p63s23p5。(2) 同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合1个电子释放出的能量依次增大，氮原子的2p轨道为半充满状态，具有稳定性。(3) H30+中价层电子对数都是3且含有一对孤电子对，所以为

14、三角锥形结构，中心原子的杂化类型为sp3杂化，NH+中价层电子对个数是4且不含孤电子对，其空间构型为正四面体。3H3ONJ3NH4N5NH4C1中阴离子比中的o键总数为5个，根据已知信息，比中参与形成大n键的原子数为5，形成大n键的电子数为6，所以N?中的大n键表示为坐。图(b)中虚线代表氢键，其中表示式为(NH+)NH-C1、(H3O+)OH-N(NR、(NH+)NH“(“§)。8磷是生物体中不可缺少的元素之一，它能形成多种化合物。(1) 基态磷原子中，电子占据的最高电子层符号为；该电子层能量最高的电子云在空间有个伸展方向，原子轨道呈形。(2) 磷元素与同周期相邻两元素相比，第一电离能由大到小的顺序为。(3) 单质磷与Cl2反应，可以生成PCl3和PC15,其中各原子均满足8电子稳定结构的化合物中，P原子的杂化轨