原子结构与元素周期表、元素性质 经典习题

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3d104s1，由此可判断铜在元素周期表中位于第________周期________族。

答案(1)C、Si、Al Ti、Fe(2)Ti、Fe、Cu Fe

(3)(4)4ⅠB

解析(1)C、Si是第ⅣA族元素，Al是第ⅢA族元素；Cu、Ti属于副族，Fe是第Ⅷ族元素。

C、Si、Al为p区，Ti、Fe为d区，Cu为ds区。(2)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ⅣB 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n s n n p n＋2，则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______________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案(1)C或O(2)(3)2p

(4)3d64s2(5)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)

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________。

(2)氨硼烷(NH3BH3)是优良的储氢材料，少量氨硼烷可以由硼烷(B2H6)和NH3合成。

①B、C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为_________________________________。

②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，其原因是_____________

________________________________________________________________________。

(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：

该金属元素是________(填元素符号)。

答案(1)[Ar]3d1H＞B＞Li(2)①N＞O＞C＞B②abd(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)Mg

4．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_____________________________。

(3)叠氮化钾(KN3)晶体中，含有的共价键类型有________________，N－3的空间构型为________。

(4)CO能与金属K和Mn形成配合物K[Mn(CO)5]，Mn元素基态原子的价电子排布式为________。

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)σ键和π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σ键和π键。N－3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[Ar]3d54s2，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)。

A．435B．500C．580D．605E．700

(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700 nm，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，N2H2＋6和SO2－4之间存在离子键，N2H2＋6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，SO2－4中S和O之间形成共价键，N2H6SO4晶体中不存在范德华力，故选D。(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：

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。

①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是________________。

②六氰合亚铁离子[Fe(CN)4－6]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：________。