2023年高考化学考试易错题-原子结构与核外电子排布（教师版）

易错点13原子结构与核外电子排布

易错题(01)原子轨道与能级

①第一能层(K)只有s能级，有1个原子轨道；第二能层(L)有s、p两种能级，有4个原子

轨道；第三能层(M)有s、p、d三种能级，有9个原子轨道。

②同一能级的不同原子轨道具有相同的能量(如2px、2py、2Pz的能量相同)。

③不同能层的同种原子轨道具有的能量随能层序数(〃)增大而升高，如能量：ls<2s<3s

等.

易错题(02)核外电子排布式

①能量最di原理：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最或的虹凯道，使整

个原子的能量最di。“能量最di的原子轨道"指的是电子填入后使整个原子能量到达最di

的轨道。

②洪特规则特例：当能量相同的原子轨道(简并轨道)在全满(p6、dQF4)、半满(p3、

d\f7)或全空(p。、d。、f«)状态时，体系较稳定，体系的能量最di。例如，24。"的电子排布

式为Is22s22P63s23P63dMsL

易错题(03)原子核外电子排布的常见错误

(1)在写基态原子的轨道表示式时，常出现以下错误：

①rn।4।卜।i(违反能量最$原理)

②叵1(违反泡利原理)

③hH।|(违反洪特规则)

④I十I、Ik违反洪特规则)

(2)当出现d轨道时，虽然电子按〃s、(〃-l)d、〃p的顺序填充，但在书写电子排布式

时，仍把("一l)d放在〃s前,如Fe：Is22s22P63s23P63d64s2,而失电子时，却先失4s轨道上

的电子，如Fe3+：Is22s22P63s23P63d5。

(3)注意比拟原子核外电子排布式、简化电子排布式、价电子排布式的区别与联系。如

Cu的电子排布式:ls22s22p63s23p63d104s*；简化电子排布式：Ar]3d，°4子价电子排布式:

3d104s'o

易错题(04)核外空间运动状态

(1)推断核外电子的空间运动状态

①推断依据：核外电子的空间运动状态种类数=原子核外电子占据的原子轨道数。

②方法：先写出基态原子(或离子)的核外电子排布式，结合泡利原理和洪特规则，确定

价电子轨道表示式，再确定电子占据轨道数，即核外电子的空间运动状态种类。

(2)推断核外电子的运动状态：原子核外不同电子的运动状态不同，故核外电子的运动状

态种类=核外电子总数。

典例分析

例题1、基态Fe原子的价层电子排布式为。

(2)基态硫原子价电子排布式为。

(3)基态硅原子最外层的电子排布图(轨道表示式)为。

(解析)(1)基态Fe原子核外有26个电子，核外电子排布式为Ar]3d64s2,则其价电子层

的电子排式为3d64s2。

(2)基态S原子的核外电子排布式为3s23P3则基态硫原子的价电子排式为3s23P、

(3)基态Si原子的价电子层的电子排式为3s23P2,依据泡利原理、洪特规则和能量最di

原理推知，Si的最外层的电子排布图(轨道表示式)为曲曲。

(答案)⑴3d64s2(2)3s23P4⑶^

例题2、(1)基态F原子核外电子的运动状态有种。

(2)对于基态Cr原子，以下表达正确的选项是(填标号)。

A.轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为[Ar]3d54sl

B.4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动

C.电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大

(3)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，假设一种自旋状态用+：表示，与之相反

的用-：表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态的磷原子，其价电子自旋磁量子数的代

数和为«

(解析)(1)基态F原子共有9个核外电子，则每个电子都有对应的轨道和自旋状态，所

以核外电子的运动状态有9种；

(2)基态原子满足能量最di原理，Cr有24个核外电子，轨道处于半充满时体系总能量

低，核外电子排布应为[Ar]3d"s'A正确：Cr核外电子排布为[Ar]3ds4sl由于能级交

错，3d轨道能量高于4s轨道的能量，即3d电子能量较高，B错误；电负性为原子对键合

电子的吸引力，同周期除零族原子序数越大电负性越强，钾与铭位于同周期，铭原子序数

大于钾，故铭电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大，C正确。

(3)对于基态的磷原子，其价电子排布式为3s23P3,其中3s轨道的2个电子自旋状态相

反，自旋磁量子数的代数和为0;依据洪特规则可知，其3P轨道的3个电子的自旋状态相

同，因此，基态磷原子的价电子的自旋磁量子数的代数和为+；3或3

(答案)(1)9(2)A(3)+；3或-53

例题3、(1)在KH2P。4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同

的是(填离子符号)。

(2)Fe基态核外电子排布式为。

(3)A1在周期表中的位置_____________；基态Zn的价层电子排布

式O

(4)基态Ti原子的核外电子排布式为o

(解析)(1)四种组成元素形成的简单离子为K+、T(或H-)、P3—、。2-，其中K+和

P3一的核外电子排布相同，均与Ar原子相同。

(2)Fe是26号元素，基态Fe原子核外电子排布式为Is22s22P63s23P63d64s2或Ar]3d64s2。

(3)Al的核外电子排布为Ne]3s23pl故Al在周期表中处于第三周期第IIIA族。基态Zn

原子核外电子排布式为Ar]3d'04s2,则其层电子排布式为3壮。4s2。

(4)Ti原子核外有22个电子，基态Ti原子的核外电子排布式为Is22s22P63s23P63d24s2或

Ar]3d24s2。

(答案)⑴K+和P3-(2)Is22s22P63s23P63d64s2或Ar]3d64s2

(3)第三周期第IHA族3d,04s2(4)s22s22P63s23P63d24s2或Ar]3d24s2

易错题通关

1.(2022,江苏•高考试题)工业上电解熔融AI/)3和冰晶石(NasAIFj的混合物可制得铝。

以下说法正确的选项是

A.半径大小：r(Al3，)<r(Na9B.电负性大小：X(F)<%(O)

C.电离能大小：I,(O)<I,(Na)D.碱性强弱：NaOH<Al(OH)3

2.(2022・海南・高考试题)钠和钾是两种常见金属，以下说法正确的选项是

A.钠元素的第一电离能大于钾B.基态钾原子价层电子轨道表示式为

3s

m

C.钾能置换出NaCl溶液中的钠D.钠元素与钾元素的原子序数相差18

3.(2022•辽宁•高考试题)短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、

Q原子均有两个单电子，W简单离子在同周期离子中半径最小，Q与Z同主族。以下说法

错误的选项是

A.X能与多种元素形成共价键B.简单氢化物沸点：Z<Q

C.第一电离能：Y>ZD.电负性：W<Z

4.(2022・广东深圳•一模)已知X、Y、Z、W、M为原子序数依次递增的短周期元素，其

中X、Y、Z元素同周期，Y与W元素同主族，它们可以形成一种重要化合物甲。其结构

如下图。以下说法正确的选项是

M

I

M-W-Y=X=Z

A.原子半径：M>W>ZB.第一电离能：Y>Z>X

C.氢化物的沸点：Z>Y>XD.甲中W的杂化方法为sp2

5.12022•广东深圳一模)亚铁氟化铁又名普鲁士蓝，化学式为FejFe(CN)J,是一种配

位化合物，可以用来上釉、用作油画染料等。以下有关普鲁士蓝构成微粒的符号表征正确

的选项是

A.基态Fe"的价电子排布图为t|tItItItIFI

3d4s

\\

B.氮原子的结构示意图为+725

C.CN-的电子式为

NCCN

D.阴离子的结构式为［NC-Fe—>CNr

/\

NCCN

6.(2022・广东•模拟预测)中国航天成绩举世瞩目，化学功不可没。神舟十三号使用了耐

辐照石英玻璃，祝融号火星探测器上使用了钛合金，长征二号F火箭使用N2O4和偏二甲

肿(CH3)2N-NH2］作为推动剂。以下说法正确的选项是

A.石英玻璃的主要成分是NazSiO?

B.基态钛原子的价层电子排布式为3d4

C.偏二甲朋燃烧过程中化学能转化为热能

D.偏二甲肿分子中含有极性键与非极性键，属于非极性分子

7.12022•江苏省木渎高级中学模拟预测)短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增

大，其中只有Y、Z处于同一周期且相邻，Z是地壳中含量最多的元素，W是短周期中金

属性最强的元素。以下说法正确的选项是

A.原子半径：r(X)<r(Y)<r(Z)<r(W)

B.气态氢化物的稳定性：Y>Z

C.第一电离能：YVZ

D.X,Y、Z三种元素可以组成共价化合物和离子化合物

8.(2022•江苏泰州•模拟预测)硼酸和乙醇可以发生酯化反响：B(OH)3+3C2H5OH

——™>(C2H50)3B+3H20O生成的硼酸三乙酯点燃时产生绿色火焰，可通过该现象

鉴定硼酸，以下表示正确的选项是

A.中子数为8的。原子：

B.乙醇分子的比例模型：

C.基态C原子核外价电子的轨道表达式：E也.1」

2s2P

+

D.硼酸在水中的电离方程式：B(OH)3+H2O=B(OH)4+H

9.(2022•江苏泰州•模拟预测)我国“祝融号"火星车成功着陆火星，其矿脉中含有原子序

数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z。已知W、Z同主族，且Z的原子序数是W

的2倍，X的氢化物可用于蚀刻玻璃，Y与Z最外层电子数之和等于8。以下说法正确的

选项是

A.离子半径：Z>Y>W>X

B.同周期第一电离能小于Z的元素有4种

C.X与Y可形成共价化合物YX2

D.简单氢化物的复原性：W的氢化物>2的氢化物

10.（2022•山东省实验中学模拟预测）含有N；、N：的材料Pb（N3）2、N5ASF6可以用于X。

以下说法正确的选项是

A.Pb属于d区元素

B.基态As原子的d轨道与p轨道上的电子数之比为3：2

C.N：的空间构型为直线形

D.基态F原子中，核外电子的空间运动状态有9种

11.（2022・湖北・襄阳四中模拟预测）以下有关Fe、Co、Ni及其化合物的说法错误的选项

是

A.Fe、Co、Ni均位于第周围期第VIII族

B.Fe、Co、Ni基态原子未成对电子数分别为4、3、2

C.Fe、Co、Ni以及它们的合金为黑色金属材料

D.FeO在空气中受热会迅速变为FejCU

12.（2022•山东聊城一中高三期末）短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，

X与Y同族但不相邻，基态Z原子价电子排布ns-'np"-1,以下说法正确的选项是

A.简单离子半径：W>Z>Y>XB.简单阴离子复原性：Z>W

C.电负性：Z>WD.Z与W的简单气态氢化物沸点Z>W

13.（2022•内蒙古赤峰•模拟预测）材料的开展水平始终是时代进步和人类文明的标志.当

前含铁的磁性材料在国防、电子信息等领域中具有广泛应用。请答复以下问题：

（1）基态铁原子的价电子排布图为,基态铁原子核外电子的空间运动状态有

种，其处在最gao能层的电子的电子云形状为。

（2）一种新研发出的铁磁性材料M的分子结构如图1所示.

Fe

图1

①M分子中C、N、。三种元素的电负性由大到小的顺序为o

②M分子中的Fe?+与上下两个五元碳环通过配位键相连且Fe?+共提供了6个杂化轨道，则

铁原子最可能的杂化方法为（填序号）。

A.sp2B.sp3c.dsp2D.d2sp3

③分子中的大兀键可用符号兀：表示，其中m代表参与形成大兀键的原子数，n代表参与

形成大兀键的电子数（如苯分子中的大兀键可表示为戏），则M分子中由碳、氧组成的五

元环中的大兀键应表示为。

（3）铁氮化合物因其特别的组成和结构而具有优异的铁磁性能，某铁氮化合物的立方晶胞结

构如图2所示。

①假设以氮原子为晶胞顶点，则铁原子在晶胞中的位置为。

②该化合物的化学式为,假设晶胞中距离最近的铁原子和氮原子的距离为apm,阿

伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞的密度为gem-3（列出计算式即可）。

14.（2022•山东泰安•三模）六方晶胞是一种常见晶胞，镁、锌和钛的常见晶胞属于六方晶

胞。

（1）①写出Zn所在元素周期表中的分区是；

②Ti的基态原子价电子排布式；

③下表为Na、Mg、Al的第一电离能L（kJ-mo「）。

元素

第一电离能

NaMgAl

I.496738577

请解释其变化规律的原因。

（2）已知以上三种金属的盐的熔沸点（。。如下表:

氯化物

物理性质

MgCl2ZnCl2TiCl4

熔点712290-24.1

沸点1412732136.4

已知：ZnCl2熔融状态下能够导电。请解释三种氯化物熔沸点差异的原因。TiCI4

的熔沸点明显偏低的另一个原因是该分子空间构型是,分子高度对称，没有极性,

分子间作用力很弱。

（3）某晶体属于六方晶系，其晶胞参数a=0.4780nm,c=0.7800nm„晶胞沿着不同方向投影

如下，其中深色小球代表A原子，浅色大球代表B原子（化学环境完全等同）。已知A2原

子坐标为（0.8300,0.1700,0.2500）,B1原子沿c方向原子坐标参数z=0.0630。

①该物质的化学式为o

②晶胞子A1-A2在ab面投影的距离为（保存四位有效数字）。

③B1原子坐标参数为。

15.（2022•新疆昌吉•二模）2022年2月我国科学家在（科学）杂志发表反型钙钛矿太阳能

电池研究方面的科研成果文章，为钙钛矿电池研窕开发新方向。

(1)基态钛原子的Py原子轨道上的电子数为个。与钛同周期的第HA族和HIA族两

种元素中第一电离能较大的是(写元素符号)。。

(2)Ti的配合物有多种。在Ti(C0)6、T(H2。)？和TiF/三种微粒的配体中，所含原子电负

性由大到小排序后，排第3位的元素是(写元素符号)，Ti(H2。)：*中ZH-O-

H(填大于、小于或等于)单个水分子中/H-O-H,原因为；Ti(NO3)4的球

棍结构如图，Ti的配位数是,N原子的杂化方法为,与NO；互为等电子

体的分子为(写分子式)

(3)钛白粉学名为二氧化钛，它是一种染料及颜料，其化学式为Ti。?，如图为Ti。2的晶胞

结构图，答复：已知微粒1、2的坐标分别为(0,0,0)和(0.31,0.31,0),则微粒3的

坐标为;设阿伏加德罗常数的值为NA，Ti。2的密度为g-cm-3(列出计算

式)。

16.(2022•重庆•二模)研究发觉，火星岩的主要成分有K2O、CaO、Na2O>MgO、

AI2O3、Fe2O3>FeO、SQ和H2O。

(1)基态铁原子的价层电子排布式为。

(2)Na、Mg、Al的第一电离能由大到小的是。

⑶AI2O3溶于NaOH溶液生成NaAl(OH)4,Al(OH)/中Al的杂化类型是。

(4)实验室用LFeCNh］检验Fe2+,Fe(CN)613-中6键、兀键数目之比为。

(5)晶体熔点：K2O(填">"或)CaO,原因是o

（6）已知铁和镁形成的晶胞如下图:

①在该晶胞中铁的配位数为«

②图中a处原子坐标参数为。

③已知该晶胞密度为pg/cm\NA为阿伏加德罗常数的值。该晶胞中Fe原子与Mg原子的

最近距离是pm（用含NA、p的代数式表示）。

参考答案

1.A（详解）A.核外电子数相同时，核电荷数越大半径越小，故半径大小为

r（Al3+）＜r（NaT）,故A正确；

B.同周期元素核电荷数越大电负性越大，故%（F）＞%（0）,故B错误；

C.同周期从左往右第一电离能呈增大趋势，同主族从上往下第一电离能呈减小趋势，故

电离能大小为L（O）＞L（Na）,故C错误；

D.元素金属性越强，其最gao价氧化物对应水化物的碱性越强，故碱性强弱为

NaOH＞Al（OH）,,故D错误；

应选Ao

2.A（详解）A.同一主族元素的第一电离能从上到下依次减小，金属性越强的元素，其

第一电离能越小，因此，钠元素的第一电离能大于钾，A说法正确：

B.基态钾原子价层电子为4sL其轨道表示式为由，B说法不正确；

C.钾和钠均能与水发生置换反响，因此，钾不能置换出NaCl溶液中的钠，C说法不正

确：

D.钠元素与钾元素的原子序数分别为11和19,两者相差8,D说法不正确；

综上所述，此题选A。

3.B（详解）短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大，W简单离子在同周期离

子中半径最小，说明W为第三周期元素A1。短周期元素的基态原子中有两个单电子，可

分类商量：①为第二周期元素时，最外层电子排布为2s22P2或2s22P%即C或O；②为第

三周期元素时，最外层电子排布为3s23P2或3s23P4,即Si或S。Q与Z同主族，结合原子

序数大小关系可知，则X、Z、Q分别为C、0和S,则Y为N。

A.X为C,能与多种元素(H、0、N、P、S等)形成共价键，A正确；

B.Z和Q形成的简单氢化物为HzO和H?S,由于H2O分子间能形成氢键，故HzO沸点高

于H?S,B错误；

C.Y为N,Z为0,N的最外层p轨道电子为半充满结构，比拟稳定，故其第一电离能比

0大，C正确；

D.W为ALZ为O,0的电负性更大，D正确：

应选B.,

4.B(详解)已知X、Y、Z、W、M为原子序数依次递增的短周期元素，其中X、Y、Z

元素同周期，X形成四个共价键，则X特征最外层有4个电子，X是C元素；Y形成3个

共价键，Y原子最外层有5个电子，Y是N元素；Z形成2个共价键，则Z最外层有6个

电子，Y与W元素同主族，则W是P元素，M原子序数比P大，可形成1个共价键，则

M最外层有7个电子，M是C1元素，然后依据元素周期律及物质的性质分析解答。

A.同一周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小，所以原子半径P>CL不同周期元素，

原子核外电子层数越多，原子半径越大，则原子半径大小关系为：W(P)>M(C1)>Z(O),

A错误；

B.一般情况下同一周期元素的第一电离能随原子序数的增大而增强，但当元素处于笫

IIA|diVA时，原子核外电子处于全满、半满的稳定状态，其第一电离能大于同一周期相邻

元素，由于N的2P轨道处于半满状态，较稳定，所以第一电离能：N>0>C,B正确；

C.碳的氨化物种类较多，物质分子中含有的C原子数目多少不同，物质沸点上下不同，

因此无法确定X、Y、Z三种元素的氢化物熔沸点上下，C错误；

D.W是P,P原子价层电子对数是3+土尸=4,元素甲中W的杂化方法为sp3杂化，D

错误；

故合理选项是B。

5.B(详解)A.基态Fe2+的价电子排布图为MLLLLLLLLI,A项错误:

3d

B.氮原子结构示意图：+75,B项正确;

C.CN-的电子式为［:C三N:『，C项错误；

D.配位键箭头指向错误，D项错误：

应选

6.C(详解)A.生产石英玻璃的原料是二氧化硅，则石英玻璃的主要成分是Si02,A不

正确；

B.钛为22号元素，其电子排布式为Is22s22P63s23P63d24s2,基态钛原子的价层电子排布式

为3d24s2,B不正确；

C.偏二甲肝燃烧时，放出大量的热，则其燃烧过程中将化学能转化为热能，C正确；

D.偏二甲肺分子中含有C-H、N-H、C-N极性键与N-N非极性键，属于极性分子，D不

正确；

应选C。

7.D(详解)短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，Z是地壳中含量最多的

元素，W是短周期中电负性最小的元素，则Z是0元素，W是Na元素；其中只有Y、Z

处于同一周期且相邻，且Y原子序数小于Z,则Y是N元素，X是H元素，据此解答.

A.原子的电子层数越多其半径越大，原子的电子层数相同时，原子半径随着原子序数的

增大而减小，X位于第一周期，Y、Z位于第二周期且原子序数Y<Z,W位于第三周期，

所以原子半径大小顺序为：r(X)〈r(Z)vr(Y)<r(W),A错误；

B.Y、Z分别是N、0,元素的非金属性越强，其最简气态氢化物的稳定性越强，非金属

性0>N,所以稳定性：H20>NH„B错误；

C.同一周期，从左到右，元素的第一电离能依次增大，但是第HA族、VA族的第一电离

能均高于其相邻的元素，故第一电离能：Y(N)>Z(0),C错误；

D.X、Y、Z三种元素组成的化合物可能是HN03、NH4NO3，其中HNO3是共价化合物，

NH4NO3是离子化合物，D正确。

答案选D。

8.B(详解)A.中子数为8的O原子的质量数为8+8=16,该核素为：0,故A错误；

B.乙醇分子的结构简式为CH3cH2OH,并且原子大小：C>O>H,则乙醇分子的比例模

C.基态C原子的核外电子排布式为Is22s22P2,价电子排布式为2s22P2,依据洪特规则可

知c原子的价电子的轨道表达式为g斗二），故c错误；

+

D.硼酸是一元弱酸，局部电离，电离方程式：B（OH）3+H2ODB（OH）；+H,故D错

误：

应选：Bo

9.B（详解）原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z,已知W、Z同主族，且

Z的原子序数是W的2倍，则W为0,Z为S；X的氢化物可用于蚀刻玻璃，则X为F

元素，Y与Z最外层电子数之和等于8,Y的最外层电子数为8-6=2,Y的原子序数大于

F,则Y为Mg元素，以此解答。

A.离子的核外电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，电子层数越多，离子半径

越大，则离子半径Z>W>X>Y,A错误；

B.同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，但是第HA族和VA族比相邻

元素的大，则同一周期小于Z的元素有Na、Mg、Al、Si,B正确；

C.X和Y形成的化合物为MgF2,含有离子键，属于离子化合物，C错误；

D.非金属性W>Z,则简单氢化物的复原性：W的氢化物<Z的氢化物，D错误；

故答案选Bo

10.C（详解）A.铅元素的原子序数为82,价电子排布式为6s26P2,处于元素周期表的p

区，故A错误：

B.神元素的原子序数为33,电子排布式为Is22s22P63s23P63印。4s24P3,则原子的d轨道与

p轨道上的电子数之比为10：15=2：3,故B错误：

C.等电子体具有相同的空间构型，N；离子与二氧化碳分子的原子个数都为3、价电子数

都为16,互为等电子体，二氧化碳的空间构型为直线形，则N；离子的空间构型为直线

形，故C正确；

D.核外电子的空间运动状态与原子轨道的数目相同，氟元素的原子序数为9,电子排布式

为Is22s22P5,氟原子的原子轨道数目为5,则核外电子的空间运动状态有5种，故D错

误；

应选C。

11.C（详解）A.Fe、Co、Ni位于元素周期表中第周围期第VIII族，A选项正确；

B.Fe是26号元素，基态铁原子的价电子排布式为3d64s2。Co.Ni的基态原子的价电子

排布式分别为3d74s2、3d84s2,三种元素原子的核外未成对电子数分别为4、3、2,B选项

正确；

C.黑色金属材料通常是指铁和以铁为根底元素的合金，C选项错误：

D.Fe2+具有较强复原性，在空气中加热易被局部氧化为+3价生成稳定的Fes。」，D选项正

确；

答案选C。

12.B(详解)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X与Y同族但不相

邻，乂是短周期，则X为H,Y为Na,基态Z原子价电子排布ns"」npe,则Z原子核外

电子排布：Is22s22P63s23P",Z为S,W为Cl,据此解题。

A.离子半径比拟，先看电子层数，层多半径大，同层原子序数小对应离子半径大，则离

子半径：Z>W>Y>X,故A错误；

B.单质非金属性越强，简单阴离子复原性越弱，故离子复原性：Z>W,故B正确；

C.非金属性越强，电负性越强，则电负性：W>Z,故C错误；

D.H2s和HC1都是分子晶体，相对分子质量越大，范德华力就越大，熔沸点就越高，故

H2S的沸点低于HC1,故D错误；

应选B。

3⑴EEZZHBEa-球形

3d4s

(2)0>N>CD兀；

56x4+14

⑶棱心和体心Fe4N(2axlO*M

(解析)(1)依据铁原子核外电子排布分析，占据轨道数即空间运动状态数。依据最ga。

能级为4s级分析电子云为球形。

(2)依据同周期电负性的变化规律分析，依据在形成大兀键过程中每个原子首先形成单

键，余下的最外层电子或孤电子对成大K键进行分析。

(3)依据晶胞的均摊法分析晶胞的分子式和密度。

(1)基态铁原子的价电子排布图为Lti*11!1I1।11।I11।I1LFLiTUl,基态铁原子核外电子排布

3d4s

为Is22s22P63s23P63d64s2,空间运动状态有15种，其处在最gao能层为4S层，电子的电

子云形状为球形。

(2)①M分子中C、N、0三种元素的电负性依据同周期元素，从左到右电负性增大分析，

由大到小的顺序为0>N>C«

②M分子中的Fe2+与上下两个五元碳环通过配位键相连且Fe2+共提供了6个杂化轨道，则

铁原子最可能的杂化方法为d2sp3。

③分子中的大兀键可用符号兀：表示，其中m代表参与形成大兀键的原子数，n代表参与

形成大兀键的电子数(如苯分子中的大兀键可表示为兀；)，则M分子中由碳、氧组成的五

元环中五个原子参与，每个碳上提供一个电子，氧原子提供2个电子，故大兀键应表示为

6

715o

(3)①假设以氮原子为晶胞顶点，则原来在定点的铁原子为晶胞的棱心，原子在面心的铁原

子在体心。

②该晶胞中铁原子的个数为81+6*94,氮原子个数为1,则该化合物的化学式为Fe4N,

oZ

假设晶胞中距离最近的铁原子和氮原子的距离为apm,为棱长的一半，则晶胞的体积为，

,56x4+1456x4+14

QaxlO」。)?cnP,晶胞的质量为f-g,该晶胞的密度为国1萨而-g-cm-3。

14.(1)ds区3d24s2同周期元素，随着核电荷数的增加，原子核对核外电子的吸引

作用增强，故L呈增大趋势；Mg元素3s能级处于全满状态，更稳定，故LMg大于LAI

(2)MgCL与ZnCL是离子晶体，MgCL的晶格能大于ZnCL；TiCl,属于分子晶体，熔

沸点比离子晶体低得多正四面体

(3)A2B0.1407nm(1/3,2/3,0.0630)

(解析)(1)①元素周期表中依据价电子层结构将周期表分为s区、p区、d区ds区、f区。

Zn位丁第周围期HB族，属于ds区；

②Ti位于第周围期IVB族，基态原子价电子排布式为3d24s2；

③Na、Mg、Al属于同周期元素，同周期元素原子的电子层数相同，随着核电荷数的增

加，原子核对核外电子的有效吸引作用增强，故口呈增大趋势;Mg元素第一电离能高于A1

元素的原因在于Mg元素3p能级全空，该能级更稳定，故h(Mg)大于h(Al)：

(2)MgCI2与ZnCl?是离子晶体，MgCl?的晶格能大于ZnCb；TiCL,常温下呈液态，可知其

属于分子晶体，熔沸点比离子晶体低得多。依据价层电子对互斥理论，TiCL,具有4对成键

电子对，中心原子Ti发生sp杂化，形成正四面体结构的分子。

(3)①A原子处于晶胞顶点，c棱中心和内部，计算1+1+6=8,而B原子完全处于晶胞内部

(从a方向投影图可看出)，计量数为4,故化学式为A?B。化学式在保证化学意义的前提

下取最简整数比；

②从图易得晶胞顶点A原子的坐标参数为(0,0,0),棱上A原子的坐标参数为(0,0,

0.5).由A1原子的坐标参数(1,0,0)和A2原子的坐标参数(0.8300,0.1700,

0.2500),利用勾股定理和余弦定理易得

da=|0.8300-1|x0.4780nm=0.081260nm

db=|0.1700-0Ix0.47800nm=0.081260nm

dc=|0.2500-0Ix0.7800nm=0.19500nm

2222

d=7^+d1~2da•dhcos6+d}=^0.081260+0.081260-0.081260x+0.19500

nm=0.2405nm,晶胞子Al—A2在ab面投影的距离为

2222

=5/d-dc=>/0.2405-0.19500=0.1407nm：

③两种对称性值得我们注意：晶胞的反演中心和z=0.2500=l/4处的镜面。由此易得Bi原子

的坐标参数为：(1/3,2/3,0.0630)»

15.(1)4；Ca；(2)C；大于；O原子上的孤对电子与Ti形成配位键后，与另一个孤对电子

2

间的排斥了减小,/H-O-H键角增大；8；sp；SO3⑶(0.69,0.69,1)；

2x(48+16x2)

W,4582X295X10_,°且心，

(解析)(1)Ti的原子序数为22,核外有22个电子，处于周期表中第周围期第IVB族，

基态钛原子的核外电子排布式是Is22s22P63s23P63d24s2,py原子轨道上电子数2py上有2

个，3py上有2个，所以py原子轨道上电子数共4个；与钛同周期的第I1A族和I11A族两

种元素分别为Ca、Ga,基态Ca的电子排布式为Is22s22P63s23P64s2,基态Ga的电子排布

式为Is22s22P63s23P63d。4s24pl则Ca核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子，第一电

离能比Ga的大；

故答案为：4；Ca；

⑵由Ti(CO)6、关;峋畸,、TiF?、可知,它们的配体分别为CO、H2O、F-,含

有的原子有H、C、0、F,而C、0、F的氧化物中它们均表现负化合价，说明电负性均大

于X的，C、0、F属于同周期元素，从左至右，非金属性增强，非金属越强，电负性越

大，所以H、C、0、F的电负性由大到小的顺序是F>0>C>H；有2个共价键且含有2个

孤电子对，孤电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以NH-O-H大于单个

水分子中/H-O-H；O原子上的孤对电子与Ti形成配位键后，与另一个孤时电子间的排斥

了减小，/H-O-H键角增大。由球棍结构可知，每个N0;配体中有两个0原子，与

Ti，+形成环状结构，作为双齿配体，Ti的配位数是2x4=8；NO：中中心原子N原子的价

层电子对数=3+,"一=3+0=3,无孤电子对，N原子采取sp2杂化；在短周期元素组成

的物质中，与NO3-互为等电子体的分子中含有4