易错点13 原子结构与核外电子排布-备战2023年高考化学考试易错题(解析版)

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2p x、2p y、2p z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（n）增大而升高，如能量：1s＜2s＜3s 等。

易错题【02】核外电子排布式
①能量最低原理：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低。

“能量最低的原子轨道”指的是电子填入后使整个原子能量达到最低的轨道。

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、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)状态时，体系较稳定，体系的能量最低。

例如，24Cr的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d54s1。

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：
①(违反能量最低原理)
②(违反泡利原理)
③(违反洪特规则)
④(违反洪特规则)
（2）当出现d轨道时，虽然电子按n s、(n－1)d、n p的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在n s前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而失电子时，却先失4s轨道上的电子，如Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。

（3）注意比较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：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；价电子排布式：3d104s1。

易错题【04】核外空间运动状态
（1）判断核外电子的空间运动状态
①判断依据：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）判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3s23p4，则基态硫原子的价电子排式为3s23p4。

（3）基态Si原子的价电子层的电子排式为3s23p2，根据泡利原理、洪特规则和能量最低原理推知，Si的最外层的电子排布图（轨道表示式）为。

【答案】（1）3d64s2（2）3s23p4（3）
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，下列叙述正确的是_______(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51
[Ar]3d4s
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，若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低原理，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51
[Ar]3d4s，A正确；Cr核外电子排布为51
[Ar]3d4s，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，钾与铬位于同周期，铬原子序数大于钾，故铬电负性比钾高，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23
3s3p，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；根据洪特规则可知，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
2
+或3
2
-。

【答案】（1）9 （2）A （3）或
例题3、（1）在KH 2PO 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）Al 在周期表中的位置 ；基态Zn 的价层电子排布式 。

（4）基态Ti 原子的核外电子排布式为 。

【解析】（1）四种组成元素形成的简单离子为K +、H +（或H —）、P 3—、O 2—，其中K +和P 3—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1s 22s 22p 63s 23p 63d 64s 2或[Ar]3d 64s 2。

（3）Al 的核外电子排布为[Ne]3s 23p 1，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 104s 2，则其层电子排布式为3d 104s 2。

（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1s 22s 22p 63s 23p 63d 24s 2或
[Ar]3d 24s 2。

【答案】（1）K +和P 3— （2）1s 22s 22p 63s 23p 63d 64s 2或[Ar]3d 64s 2
（3）第三周期第IIIA 族 3d 104s 2 （4）s 22s 22p 63s 23p 63d 24s 2或[Ar]3d 24s 2
1．（2022·江苏·高考真题）工业上电解熔融23Al O 和冰晶石()36Na AlF 的混合物可制得铝。

下列说法正确的是
A ．半径大小：()()3++r Al <r Na
B ．电负性大小：χ(F)<χ(O)
C ．电离能大小：11I (O)<I (Na)
D ．碱性强弱：3NaOH<Al(OH) 2．（2022·海南·高考真题）钠和钾是两种常见金属，下列说法正确的是
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
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·高考真题）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。

下列说法错误的是
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>Z
D ．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。

其结构如图所示。

下列说法正确的是
A ．原子半径：M ＞W ＞Z
B ．第一电离能：Y ＞Z ＞X
C ．氢化物的沸点：Z ＞Y ＞X
D ．甲中W 的杂化方式为sp ２
5．（2022·广东深圳·一模）亚铁氰化铁又名普鲁士蓝，化学式为()463Fe Fe CN ⎡⎤⎣⎦，是一种配
位化合物，可以用来上釉、用作油画染料等。

下列有关普鲁士蓝构成微粒的符号表征正确的是
A ．基态3Fe +的价电子排布图为
B ．氮原子的结构示意图为
C ．CN -的电子式为[]C N -
D ．阴离子的结构式为
6．（2022·广东·模拟预测）中国航天成就举世瞩目，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N 2O 4和偏二甲肼
[(CH 3)2N -NH 2]作为推进剂。

下列说法正确的是
A ．石英玻璃的主要成分是Na 2SiO 3
B ．基态钛原子的价层电子排布式为3d 4
C ．偏二甲肼燃烧过程中化学能转化为热能
D ．偏二甲肼分子中含有极性键与非极性键，属于非极性分子
7．（2022·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。

下列说法正确的是
A ．原子半径：()()()()X <r Y <r r Z <r W
B ．气态氢化物的稳定性：Y>Z
C．第一电离能：Y＜Z
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应：B(OH)3+3C2H5OH 24
浓H SO
Δ
−−−−−→(C2H5O)3B+3H2O。

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，下列表示正确的是
A．中子数为8的O原子：8
8
O
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：
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。

下列说法正确的是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．简单氢化物的还原性：W的氢化物＞Z的氢化物
10．（2022·山东省实验中学模拟预测）含有N-
3、N+
5
的材料Pb(N3)2、N5AsF6可以用于炸药。

下列说法正确的是
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-
3
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）下列有关Fe、Co、Ni及其化合物的说法错误的是A．Fe、Co、Ni 均位于第四周期第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Fe3O4
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 n-1np n+1。

下列说法正确的是
A．简单离子半径：W>Z>Y>X B．简单阴离子还原性：Z>W
C．电负性：Z>W D．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）材料的发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。

请回答下列问题：
(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， 其处在最高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。

①M 分子中C 、N 、O 三种元素的电负性由大到小的顺序为_______。

②M 分子中的Fe 2+与上下两个五元碳环通过配位键相连且Fe 2+共提供了6个杂化轨道，则铁原子最可能的杂化方式为_______(填序号)。

A ．sp 2
B ．sp 3
C ．dsp 2
D ．d 2sp 3
③分子中的大π键可用符号πn
m 表示，其中m 代表参与形成大π键的原子数，n 代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为π66)， 则M 分子中由碳、氧组成的五元环中的大π键应表示为_______。

(3)铁氮化合物因其特殊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若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_______，若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N A ，则该晶胞的密度为_______g·cm -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()11I kJ mol -⋅。

第一电离能
元素
Na Mg Al
1I 496 738 577。

(2)已知以上三种金属的盐的熔沸点(℃)如下表： 物理性质
氯化物
2MgCl 2ZnCl 4
TiCl 熔点 712 290 -24.1
沸点 1412 732
136.4 已知：2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_______。

4TiCl 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_______。

②晶胞中原子A1—A2在ab 面投影的距离为_______(保留四位有效数字)。

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最新科研成果论文，为钙钛矿电池研究开辟新方向。

(1)基态钛原子的p y 原子轨道上的电子数为_______个。

与钛同周期的第℃A 族和℃A 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(CO)6、T(H 2O)26+和TiF 26-三种微粒的配体中，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(H2O)26+中∠H-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，
-互为等电子体的分子为
Ti 的配位数是_______，N原子的杂化方式为_______，与NO
3
_______ (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TiO2，如图为TiO2的晶胞结构图，回答：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N A，TiO2的密度为_______g·cm-3(列出计算式)。

16．（2022·重庆·二模）研究发现，火星岩的主要成分有K2O、CaO、Na2O、MgO、Al2O3、Fe2O3、FeO、SiO2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_______。

(3)Al2O3溶于NaOH溶液生成Na[Al(OH)4，[Al(OH)4]-中Al的杂化类型是_______。

(4)实验室用K3[Fe(CN)6]检验Fe2+，[Fe(CN)6]3-中σ键、π键数目之比为_______。

(5)晶体熔点：K2O_______(填“>”或“<”)CaO，原因是_______。

(6)已知铁和镁形成的晶胞如图所示：
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ρg/cm3，N A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N A 、ρ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()()3++
r Al
<r Na ，故A 正确；
B ．同周期元素核电荷数越大电负性越大，故χ(F)χ(O)＞，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11I (O)I (Na)＞，故C 错误；
D ．元素金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越强，故碱性强弱为
3NaOH Al(OH)＞，故D 错误； 故选A 。

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4s 1
，其轨道表示式为4s
↑，B 说法不正确；
C ．钾和钠均能与水发生置换反应，因此，钾不能置换出 NaC1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，本题选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Al 。

短周期元素的基态原子中有两个单电子，可分类讨论：①为第二周期元素时，最外层电子排布为2s 22p 2或2s 22p 4，即C 或O ；②为第三周期元素时，最外层电子排布为3s 23p 2或3s 23p 4，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 、O 和S ，则Y 为N 。

A ．X 为C ，能与多种元素(H 、O 、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H 2O 和H 2S ，由于H 2O 分子间能形成氢键，故H 2O 沸点高于H 2S ，B 错误；
C ．Y 为N ，Z 为O ，N 的最外层p 轨道电子为半充满结构，比较稳定，故其第一电离能比O 大，C 正确；
D ．W 为Al ，Z 为O ，O 的电负性更大，D 正确；
故选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Cl 元素，然后根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(Cl)＞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，但当元素处于第
℃A|di℃A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＞O＞C，B正确；C．碳的氢化物种类较多，物质分子中含有的C原子数目多少不同，物质沸点高低不同，因此无法确定X、Y、Z三种元素的氢化物熔沸点高低，C错误；
D．W是P，P原子价层电子对数是3+5-1
2
3
⨯
=4，元素甲中W的杂化方式为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，A项错误；
B．氮原子结构示意图：，B项正确；
C．CN-的电子式为[]
:C N:-，C项错误；
D．配位键箭头指向错误，D项错误；
故选B。

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SiO2，A不正确；
B．钛为22号元素，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，基态钛原子的价层电子排布式为3d24s2，B不正确；
C．偏二甲肼燃烧时，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．偏二甲肼分子中含有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；
故选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O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)<r(Y)<r(W)，A错误；
B ．Y 、Z 分别是N 、O ，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O>N ，所以稳定性：H 2O>NH 3，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IIA 族、V A 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(O)，C 错误；
D ．X 、Y 、Z 三种元素组成的化合物可能是HNO 3、NH 4NO 3，其中HNO 3是共价化合物，NH 4NO 3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168O ，故A 错误；
B ．乙醇分子的结构简式为CH 3CH 2OH ，并且原子大小：
C ＞O ＞H ，则乙醇分子的比例模型为，故B 正确；
C ．基态C 原子的核外电子排布式为1s 22s 22p 2，价电子排布式为2s 22p 2，根据洪特规则可知C 原子的价电子的轨道表达式为，故C 错误；
D ．硼酸是一元弱酸，部分电离，电离方程式：()+3-24B(OH)+H O
B OH +H ，故D 错误； 故选：B 。

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O ，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℃A 族和℃A 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MgF 2，含有离子键，属于离子化合物，C 错误；
D ．非金属性W>Z ，则简单氢化物的还原性：W 的氢化物<Z 的氢化物，D 错误； 故答案选B 。

10．C 【详解】A ．铅元素的原子序数为82，价电子排布式为6s 26p 2，处于元素周期表的p 区，故A 错误；
B ．砷元素的原子序数为33，电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 24p 3，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 -
3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 -3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1s 22s 22p 5，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；
故选C 。

11．C 【详解】A ．Fe 、Co 、Ni 位于元素周期表中第四周期第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3d 64s 2。

Co 、Ni 的基态原子的价电子排
布式分别为3d 74s 2、3d 84s 2，三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基础元素的合金，C 选项错误；
D ．Fe 2+具有较强还原性，在空气中加热易被部分氧化为+3价生成稳定的Fe 3O 4，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，又是短周期，则X 为H ，Y 为Na ，基态Z 原子价电子排布n-1n+1ns np ，则Z 原子核外电子排布：226241s 2S 2p 3S 3p ，Z 为S ，W 为Cl ，据此解题。

A ．离子半径比较，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，简单阴离子还原性越弱，故离子还原性：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 ．H 2S 和HCl 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H 2S 的沸点低于HCl ，故D 错误；
故选B 。

13．(1)
15 球形
(2) O>N>C D π65
(3) 棱心和体心 Fe 4N -103A 564+14(2a 10)N ⨯⨯ 【解析】（1）根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。

根据最高能级为4s 级分析电子云为球形。

（2）根据同周期电负性的变化规律分析，根据在形成大π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π键进行分析。

（3）根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，基态铁原子核外电子排布为1s 22s 22p 63s 23p 63d 64s 2，空间运动状态有15种， 其处在最高能层为4S 层，电子的电子云形
状为球形。

(2)①M 分子中C 、N 、O 三种元素的电负性根据同周期元素，从左到右电负性增大分析，由大到小的顺序为O>N>C 。

②M 分子中的Fe 2+与上下两个五元碳环通过配位键相连且Fe 2+共提供了6个杂化轨道，则铁原子最可能的杂化方式为d 2sp 3。

③分子中的大π键可用符号πn m 表示，其中m 代表参与形成大π键的原子数，n 代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为π66)， 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π键应表示为π65。

(3)①若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1186=482⨯+⨯ ，氮原子个数为1，则该化合物的化学式为Fe 4N ，若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，-103(2a 10)⨯cm 3，晶胞的质量为A 564+14N ⨯g ，该晶胞的密度为-103A
564+14(2a 10)N ⨯⨯g·cm -3。

14．(1) ds 区 223d 4s 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1I 呈增大趋势；Mg 元素3s 能级处于全满状态，更稳定，故1I Mg 大于1I Al
(2) 2MgCl 与2ZnCl 是离子晶体，2MgCl 的晶格能大于2ZnCl ；4TiCl 属于分子晶体，熔沸点比离子晶体低得多 正四面体
(3) 2A B 0.1407nm ()1/3,2/3,0.0630
【解析】(1)①元素周期表中根据价电子层结构将周期表分为s 区、p 区、d 区ds 区、f 区。

Zn 位于第四周期℃B 族，属于ds 区；
②Ti 位于第四周期℃B 族，基态原子价电子排布式为3d 24s 2；
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|1呈增大趋势; Mg 元素第- -电离能高于Al 元素的原因在于Mg 元素3 p 能级全空,该能级更稳定，故l 1(Mg)大于l 1(Al)；
(2)2MgCl 与2ZnCl 是离子晶体，2MgCl 的晶格能大于2ZnCl ；TiCl 4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。

根据价层电子对互斥理论，TiCl 4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 2B 。

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
d a =∣0.8300－1∣×0.4780nm ＝0.081260nm
d b =∣0.1700－0∣×0.47800nm ＝0.081260nm
d c =∣0.2500－0∣×0.7800nm ＝0.19500nm 2222222
12cos 0.0812600.0812600.0812600.195002a b a b c d d d d d θ⎛⎫+-++-⨯-+ ⎪⎝⎭
•＝nm=0.2405nm ，晶胞中原子A1—A2在ab 面投影的距离为
122222c =d d =0.24050.19500=0.1407nm A A d --投影；
③两种对称性值得我们注意：晶胞的反演中心和z =0.2500=1/4处的镜面。

由此易得B 1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
间的排斥了减小，∠H -O -H 键角增大；8；sp 2；SO 3（3）(0.69， 0.69， 1)；()230
24816245829510A N -⨯+⨯⨯⨯g/cm 3
【解析】（1）Ti 的原子序数为22，核外有22个电子，处于周期表中第四周期第IVB 族，
基态钛原子的核外电子排布式是1s 22s 22p 63s 23p 63d 24s 2，
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℃A 族和℃A 族两种元素分别为Ca 、Ga ，基态Ca 的电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 64s 2，基态Ga 的电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 24p 1，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 ；
（2）由Ti(CO)6、 、 、 可知，它们的配体分别为CO 、H 2O 、F -，含有的原子有H 、C 、O 、F ，而C 、O 、F 的氢化物中它们均表现负化合价，说明电负性均大于氢元素的，C 、O 、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 、O 、F 的电负性由大到小的顺序是F>O>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∠H -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，与另一个孤对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
配体 中有两个O 原子，与Ti 4+形成环状结构， 作为双齿配体，Ti 的配位数是2×4=8；
中中心原子N 原子的价层电子对数=3+ =3+0=3，无孤电子对，N 原子采取sp 2杂化；在短周期元素组成的物质中，与NO 3-互为等电子体的分子中含有4个原子、电子数为24为SO 3。

故答案为：C 、大于、8、sp 2 、SO 3。