2025年原子结构、分子结构测试题一及答案

2025年原子结构、分子结构测试题一及答案一、选择题（每题3分，共30分）1.下列各组量子数中，合理描述基态硫原子（Z=16）最外层p轨道电子的是（）A.n=3,l=1,m=+1,ms=+1/2B.n=3,l=2,m=0,ms=-1/2C.n=2,l=1,m=-1,ms=+1/2D.n=3,l=1,m=+2,ms=-1/22.某元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d⁷4s²，下列说法错误的是（）A.该元素位于第四周期Ⅷ族B.价电子层为3d⁷4s²C.未成对电子数为3D.原子半径小于同周期相邻的钾（K）原子3.关于H2O、H2S、H2Se分子的键角，下列排序正确的是（）A.H2O>H2S>H2SeB.H2Se>H2S>H2OC.H2S>H2O>H2SeD.H2O>H2Se>H2S4.下列分子中，中心原子采用sp³d杂化且分子空间构型为三角双锥的是（）A.PCl5B.SF4C.BrF3D.XeF25.下列分子中，极性最强的是（）A.HClB.HBrC.HID.HF6.下列物质中，既存在分子间氢键又存在分子内氢键的是（）A.邻硝基苯酚B.对硝基苯酚C.甲醇（CH3OH）D.甲酸（HCOOH）7.根据分子轨道理论，下列分子或离子中键级最大的是（）A.O2⁺B.O2C.O2⁻D.O2²⁻8.已知某配合物[Co(NH3)6]³⁺的磁矩μ≈0μB，推测其中心离子Co³⁺的d轨道电子排布为（）A.t2g⁶eg⁰（低自旋）B.t2g⁴eg²（高自旋）C.t2g³eg³（高自旋）D.t2g⁵eg¹（低自旋）9.下列关于键长和键能的关系，错误的是（）A.键能越大，键长越短B.同一类型化学键中，键级越高，键能越大、键长越短C.C-C键长大于C=C键长，C-C键能小于C=C键能D.离子键的键长通常大于共价键的键长10.某主族元素原子的逐级电离能（kJ·mol⁻¹）数据为：I1=578，I2=1817，I3=2745，I4=11575，I5=14830。该元素在周期表中的位置是（）A.第三周期ⅢA族B.第三周期ⅣA族C.第四周期ⅢA族D.第四周期ⅣA族二、填空题（每空2分，共20分）1.基态铁原子（Fe，Z=26）的价电子排布式为________，其3d轨道的未成对电子数为________。2.分子ClO2F的中心原子Cl的杂化方式为________，分子空间构型为________（用VSEPR理论判断）。3.比较键角大小：NH3________PH3（填“>”“<”或“=”）；比较熔点：SiO2________CO2（填“>”“<”或“=”）。4.分子轨道理论中，O2的分子轨道电子排布式为________，其键级为________。5.配合物[Cu(NH3)4]SO4中，中心离子的配位数为________，配位原子为________（填元素符号）。三、简答题（每题10分，共30分）1.解释为何NF3分子的极性远小于NH3分子。（要求结合杂化轨道、孤对电子和电负性分析）2.用分子轨道理论比较N2和O2的稳定性，并说明原因。3.已知[Fe(H2O)6]³⁺（μ≈5.9μB）为高自旋配合物，[Fe(CN)6]³⁻（μ≈1.7μB）为低自旋配合物，分析两者d轨道分裂能（Δo）与电子成对能（P）的相对大小，并说明CN⁻为何是强场配体。四、计算题（每题10分，共20分）1.已知H-H键能为436kJ·mol⁻¹，Cl-Cl键能为243kJ·mol⁻¹，H-Cl键能为431kJ·mol⁻¹，计算反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的反应热ΔH。2.某元素原子的最外层电子为4s²4p³，其逐级电离能（I1~I5）分别为：577、1816、2744、11575、14830（单位：kJ·mol⁻¹）。（1）判断该元素在周期表中的位置（周期、族）；（2）计算其第三电离能与第四电离能的差值，并解释该差值显著增大的原因。答案一、选择题1.A（硫原子最外层为3p轨道，l=1，m可取-1、0、+1，ms±1/2，故A正确；B中l=2为d轨道，错误；C中n=2为次外层，错误；D中m=+2超过l=1的范围，错误。）2.D（该元素为钴，位于第四周期Ⅷ族，价电子层3d⁷4s²，3d轨道有3个未成对电子；同周期中，钾原子半径最大，钴原子半径小于钾，故D错误。）3.A（中心原子电负性O>S>Se，对成键电子对的吸引力逐渐减弱，键对间斥力减小，键角逐渐减小。）4.A（PCl5中心P原子价层电子对数=5+0=5，sp³d杂化，三角双锥构型；SF4为变形四面体，BrF3为T型，XeF2为直线型。）5.D（键的极性由成键原子电负性差决定，F电负性最大，H-F键极性最强。）6.A（邻硝基苯酚中-OH与硝基形成分子内氢键，同时分子间可通过-OH形成氢键；对硝基苯酚主要形成分子间氢键；甲醇、甲酸只有分子间氢键。）7.A（O2⁺键级=（8-3）/2=2.5；O2键级=2；O2⁻=1.5；O2²⁻=1，故A最大。）8.A（磁矩μ≈0，说明无未成对电子，Co³⁺（d⁶）在强场中低自旋排布为t2g⁶eg⁰。）9.D（离子键无固定键长，共价键键长通常更短，如NaCl中Na⁺-Cl⁻距离大于Cl-Cl键长，故D错误。）10.A（I4远大于I3，说明失去3个电子后达到稳定结构，为ⅢA族；I1~I3较小，为第三周期（Na、Mg、Al），故为第三周期ⅢA族。）二、填空题1.3d⁶4s²；4（Fe价电子为3d⁶4s²，3d轨道有4个未成对电子）2.sp³；三角锥形（Cl价层电子对数=（7+0+1）/2=4，sp³杂化，3个σ键+1对孤对电子，三角锥形）3.>；>（N电负性大于P，NH3中键对斥力更大，键角更大；SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体，熔点更高）4.[KK](σ2s)²(σ2s)²(σ2pz)²(π2px)²(π2py)²(π2px)¹(π2py)¹；2（键级=（8-4）/2=2）5.4；N（[Cu(NH3)4]²⁺中Cu²⁺与4个NH3的N原子配位）三、简答题1.NH3和NF3均为sp³杂化，三角锥形结构。NH3中N电负性大于H，共用电子对偏向N，N带部分负电荷；NF3中F电负性远大于N，共用电子对强烈偏向F，N带部分正电荷。同时，N的孤对电子在NH3中与键对电子的偶极方向一致（增强分子极性），在NF3中与键对电子偶极方向相反（削弱分子极性），因此NF3极性远小于NH3。2.N2的分子轨道电子排布为[KK](σ2s)²(σ2s)²(π2px)²(π2py)²(σ2pz)²，键级=（8-2）/2=3；O2的排布为[KK](σ2s)²(σ2s)²(σ2pz)²(π2px)²(π2py)²(π2px)¹(π2py)¹，键级=2。键级越大，分子越稳定，因此N2稳定性大于O2。3.[Fe(H2O)6]³⁺为高自旋，说明Δo<P（分裂能小于电子成对能），电子优先分占不同轨道，未成对电子数多（5个，μ≈5.9μB）；[Fe(CN)6]³⁻为低自旋，Δo>P，电子优先成对，未成对电子数少（1个，μ≈1.7μB）。CN⁻是强场配体，因其提供的孤对电子与中心离子d轨道形成强的配位场，导致d轨道分裂能Δo显著增大。四、计算题1.反应热ΔH=反应物键能总和-提供物键能总和=(436+243)-2