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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、2p、2p 的能量相同）。
x y z
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， Cr的电子排布式为
24
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ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，
仍把(n－1)d放在ns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
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 ，A正确； Cr核外电子排布为 ，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 ，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 或 。
【答案】（1）9 （2）A （3） 或
例题3、（1）在KH PO 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
2 4
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—）、P3—、O2—，其中K+和
P3—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1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2。
（3）Al的核外电子排布为[Ne]3s23p1，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]3d104s2，则其层电子排布式为3d104s2。
（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1s22s22p63s23p63d24s2或
[Ar]3d24s2。
【答案】（1）K+和P3— （2）1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
（3）第三周期第IIIA族 3d104s2 （4）s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s21．（2022·江苏·高考真题）工业上电解熔融 和冰晶石 的混合物可制得铝。
下列说法正确的是
A．半径大小： B．电负性大小：
C．电离能大小： D．碱性强弱：
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：
C．第一电离能： D．电负性：
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sp２
5．（2022·广东深圳·一模）亚铁氰化铁又名普鲁士蓝，化学式为 ，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 的价电子排布图为
B．氮原子的结构示意图为
C． 的电子式为
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NO 和偏二甲肼
2 4
[(CH )N-NH]作为推进剂。下列说法正确的是
3 2 2
A．石英玻璃的主要成分是NaSiO
2 3
B．基态钛原子的价层电子排布式为3d4
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：
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) +3C HOH
3 2 5
(C HO) B+3H O。生成的硼酸三乙酯点燃时产生绿色火焰，可通过该现象
2 5 3 2
鉴定硼酸，下列表示正确的是
A．中子数为8的O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：
D．硼酸在水中的电离方程式：B(OH) +H O=B(OH) +H+
3 2
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YX
2
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 、N 的材料Pb(N )、NAsF 可以用于炸药。
3 2 5 6
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 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Fe O
3 4
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nsn-1npn+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式为_______(填序号)。
A．sp2 B．sp3 C．dsp2 D．d2sp3
③分子中的大π键可用符号π 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π )， 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 ，则该晶胞的密度为_______g·cm-3 (列出计算式即可)。
A
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 。
元素
第一电离
能
Na Mg Al
496 738 577
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
熔点 712 290 -24.1
沸点 1412 732 136.4
已知： 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_______。
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 ， 。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 ，B1原子沿c方向原子坐标参数 。
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 原子轨道上的电子数为_______个。 与钛同周期的第ⅡA族和ⅢA族两
y
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) 、T(HO) 和TiF 三种微粒的配体中，所含原子电负性
6 2
由大到小排序后，排第3位的元素是_______(写元素符号)， Ti(HO) 中∠H-O-
2
H_______(填大于、小于或等于)单个水分子中∠H-O-H，原因为_______ ； Ti(NO ) 的球
3 4
棍结构如图，Ti 的配位数是_______，N原子的杂化方式为_______， 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TiO，如图为TiO 的晶胞结
2 2
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 ，TiO 的密度为_______g·cm-3(列出计算式)。
A 2
16．（2022·重庆·二模）研究发现，火星岩的主要成分有KO、CaO、NaO、MgO、
2 2
Al O、Fe O、FeO、SiO 和HO。
2 3 2 3 2 2
(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)AlO 溶于NaOH溶液生成Na[Al(OH) [Al(OH) ]-中Al的杂化类型是_______。
2 3 4， 4
(4)实验室用K[Fe(CN) ]检验Fe2+，[Fe(CN) ]3-中σ键、π键数目之比为_______。
3 6 6
(5)晶体熔点：KO_______(填“>”或“<”)CaO，原因是_______。
2
(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 为阿伏加德罗常数的值。该晶胞中Fe原子与Mg原子的最
A
近距离是_______pm(用含N 、ρ的代数式表示)。
A
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
，故A正确；
B．同周期元素核电荷数越大电负性越大，故 ，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 ，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
，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4s1，其轨道表示式为 ，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2s22p2或2s22p4，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、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HO和HS，由于HO分子间能形成氢键，故HO沸点高
2 2 2 2
于HS，B错误；
2
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
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＞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+ =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SiO，A不
2
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YN，所以稳定性：HO>NH ，B错误；
2 3
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、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(O)，C错误；
D．X、Y、Z三种元素组成的化合物可能是HNO、NH NO ，其中HNO 是共价化合物，
3 4 3 3
NH NO 是离子化合物，D正确。
4 3
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 ，故A错误；
B．乙醇分子的结构简式为CHCHOH，并且原子大小：C＞O＞H，则乙醇分子的比例模
3 2
型为 ，故B正确；
C．基态C原子的核外电子排布式为1s22s22p2，价电子排布式为2s22p2，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： ，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ⅡA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MgF ，含有离子键，属于离子化合物，C错误；
2
D．非金属性W>Z，则简单氢化物的还原性：W的氢化物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．HS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
2
HS的沸点低于HCl，故D错误；
2
故选B。
13．(1) 15 球形
(2) O>N>C D π
(3) 棱心和体心 Fe N
4
【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1s22s22p63s23p63d64s2，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式为d2sp3。
③分子中的大π键可用符号π 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π )， 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π
。
(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 ，氮原子个数为1，则该化合物的化学式为Fe N ，
4
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，
cm3，晶胞的质量为 g，该晶胞的密度为 g·cm-3。
14．(1) ds区 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 呈增大趋势；Mg元素3s能级处于全满状态，更稳定，故Mg大于 Al
(2) 与 是离子晶体， 的晶格能大于 ； 属于分子晶体，熔
沸点比离子晶体低得多 正四面体
(3) 0.1407nm
【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ⅡB族，属于ds区；
②Ti位于第四周期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|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(Mg)大于l(Al)；
1 1
(2) 与 是离子晶体， 的晶格能大于 ；TiCl 常温下呈液态，可知其
4
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 具有4对成键
4
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AB。化学式在保证化学意义的前提
2
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=∣0.8300－1∣×0.4780nm＝0.081260nm
a
d=∣0.1700－0∣×0.47800nm＝0.081260nm
b
d=∣0.2500－0∣×0.7800nm＝0.19500nm
c
d= nm=0.
2405nm，晶胞中原子A1—A2在ab面投影的距离为
；
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 原子
1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；sp2；SO （3）(0.69， 0.69， 1)；
3
g/cm3
【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1s22s22p63s23p63d24s2，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ⅡA族和ⅢA族两种元
素分别为Ca、Ga，基态Ca的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，基态Ga的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s24p1，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、HO、F-，含
2
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
Ti4+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sp2杂化；在短周期元素组成
的物质中，与NO -互为等电子体的分子中含有4个原子、电子数为24为SO
3 3。
故答案为：C、大于、8、sp2 、SO 。
3
（3）如图为TiO2的晶胞结构知微粒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(0.69， 0.69， 1)；由TiO 的晶胞结构可知，Ti原子在晶胞的8个顶点
2和1个在体内，Ti原子的个数为8× +1=2，O原子4个在面上，2个在体内，O原子个数为
4× +2=4，则1mol晶胞的质量为m=2×(48+16×2)g，一个晶胞的质量为m= 2×(48+16×2)gNA
，体积为V=4582 ×295×10-30cm3，则TiO 的密度为ρ= = g/cm3
2
故答案为：(0.69， 0.69， 1)、 g/cm3.
16．(1)3d64s2
(2)Mg>Al>Na
(3)sp3
(4)1：1
(5) < KO、CaO均为离子晶体，Ca2+比 K+所带电荷数多且半径小，故CaO晶格能大，
2
熔点高
(6) 8 ( ， ， )
【解析】(1)Fe为26号元素，基态铁原子的核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，所以
其价层电子排布式为：3d64s2，故答案为3d64s2；
(2)同周期元素从左往右，第一电离能呈现增大趋势，但由于第ⅡA元素是全充满结构，较
稳定，所以第一电离能第ⅡA元素>第ⅢA元素，因此Na、Mg、Al的第一电离能由大到
小的是Mg>Al>Na，故答案为Mg>Al>Na；
(3)根据价电子互斥理论计算公式，可知[Al(OH) ]-中Al的价电子对数为：
4
，所以其杂化类型是sp3，故答案为sp3；
(4)[Fe(CN) ]3-中σ键数目为6+6=12，π键数目为6×2=12，两者的比例为1:1，故答案为
6
1:1；
(5)离子晶体中阴阳离子电荷数越高，离子半径越小，则离子间作用力就越强，晶格能就越
大，熔点就越高。KO、CaO均为离子晶体，Ca2+比K+所带电荷数多且半径小，故CaO晶
2
格能大，熔点高，故答案为：< ，KO、CaO均为离子晶体，Ca2+比K+所带电荷数多且半
2
径小，故CaO晶格能大，熔点高；
(6)①分析晶胞结构可知，该晶胞中铁的配位数为8，故答案为8；②根据晶胞结构中的原子坐标信息可知a处原子坐标参数为( ， ， )，故答案为( ，
， )；
③根据均摊法，晶胞中Fe原子有 个，Mg原子有8个，晶胞中Fe原子与Mg
原子的最近距离是晶胞体对角线长度的 ，而晶胞体对角线长度等于晶胞棱长的 倍，设
晶胞的棱长为a cm，再结合公式晶胞的质量 ，可得 即
，所以晶胞中Fe原子与Mg原子的最近距离是 ，故答
案为 。
