高中 | 原子的基态与激发态、光谱 题目答案及解析

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高中 | 原子的基态与激发态、光谱题目答案及解析如下,仅供参考!

选修三

第一章 原子结构与性质

第一节 原子结构

原子的基态与激发态、光谱

$\rm \text{CoC}{{\text{l}}_{2}}$溶液中滴加过量的氨水得到含有$\rm \left[ \text{Co}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_{3}} \right)}_{6}} \right]\text{C}{{\text{l}}_{2}}$的溶液。

基态$\rm \text{C}{{\text{o}}^{2+}}$的价电子排布式为                

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$\\rm 3d^{7}$

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$\rm Co$$\rm 27$号元素,其基态原子的价电子排布式为$\rm 3d^{7}4s^{2}$,则$\rm \text{C}{{\text{o}}^{2+}}$价层电子排布式为$\rm 3d^{7}$

基态$\rm \text{C}{{\text{l}}^{-}}$占据的最高能级的电子云轮廓图的形状是                

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哑铃形

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基态$\rm \text{C}{{\text{l}}^{-}}$核外电子排布式为$\rm 1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}$,其最高能级为$\rm 3p$,电子云轮廓图的形状是哑铃形。

下列状态的氮中,电离最外层一个电子所需能量最小的是                $\rm ($填序号$\rm )$

$\rm a$

$\rm b$

$\rm c$

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$\\rm c$

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基态$\rm N$原子的价层电子排布式为$\rm 2s^{2}2p^{3}$,则$\rm a$$\rm {{\text{N}}^{-}}$$\rm b$为基态$\rm N$原子,$\rm c$为激发态$\rm N$原子,由于基态$\rm N$原子电离一个电子之后再电离一个电子比较困难,所需能量较高,因此$\rm a$所需能量最大;$\rm b$$\rm c$比较,基态$\rm N$原子吸收能量,电子跃迁到较高能级,变为激发态$\rm N$原子,则激发态$\rm N$原子能量较高,电离最外层一个电子所需能量较小;由此可知,电离最外层一个电子所需能量最小的是$\rm c$

$\rm \left[ \text{Co}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_{3}} \right)}_{6}} \right]\text{C}{{\text{l}}_{2}}$的晶胞结构示意图如下。

①在下图虚线框内画出$\rm {{\left[ \text{Co}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_3} \right)}_6} \right]}^{2+}}$中一个$\rm \text{N}{{\text{H}}_{3}}$的结构式。                

②比较$\rm \text{H}-\text{N}-\text{H}$键角:$\rm \text{N}{{\text{H}}_{3}}$                $\rm {{\left[ \text{Co}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_3} \right)}_6} \right]}^{2+}}\rm ($填“$\rm \gt $”“$\rm \lt $”或“$\rm =$$\rm )$,原因是                

③已知该立方晶胞的边长为$a\ \text{cm}$,阿伏伽德罗常数为${{N}_{\text{A}}}$$\rm \left[ \text{Co}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_{3}} \right)}_{6}} \right]\text{C}{{\text{l}}_{2}}$的摩尔质量为$M\ \text{g/mol}$,该晶体的密度为                $\rm \text{g/c}{{\text{m}}^{3}}$

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$\\rm \\lt $$\\rm \\text{N}{{\\text{H}}_{3}}$中心$\\rm N$原子有$\\rm 1$对孤电子对,$\\rm N-H$成键电子对受到的排斥力较大,而在$\\rm {{\\left[ \\text{Co}{{\\left( \\text{N}{{\\text{H}}_3} \\right)}_6} \\right]}^{2+}}$中,$\\rm \\text{N}{{\\text{H}}_{3}}$提供孤电子对与$\\rm Co^{2+}$形成配位键后,$\\rm N-H$成键电子对受到的排斥力减小;$\\dfrac{{4M}}{{{{a}}^{\\text{3}}}{{{N}}_{\\text{A}}}}$

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$\rm \text{N}{{\text{H}}_{3}}$中心$\rm N$原子提供孤电子对,与提供空轨道的$\rm Co^{2+}$形成配位键,则$\rm N$原子价层电子对数为$\rm 4$,采取$\rm sp^{3}$杂化,空间构型为四面体形,可画出其结构式为

$\rm \text{N}{{\text{H}}_{3}}$中心$\rm N$原子有$\rm 1$对孤电子对,$\rm N-H$成键电子对受到的排斥力较大,而在$\rm {{\left[ \text{Co}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_3} \right)}_6} \right]}^{2+}}$中,$\rm \text{N}{{\text{H}}_{3}}$提供孤电子对与$\rm Co^{2+}$形成配位键后,$\rm N-H$成键电子对受到的排斥力减小,因此$\rm H$$\rm N$$\rm H$键角:$\rm \text{N}{{\text{H}}_{3}}\rm \lt {{\left[ \text{Co}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_3} \right)}_6} \right]}^{2+}}$

③该晶胞中,位于顶点和面心的$\rm {{\left[ \text{Co}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_3} \right)}_6} \right]}^{2+}}$个数为$\rm 8\times \dfrac{1}{8}+6\times \dfrac{1}{2}=4$,位于晶胞内部$\rm Cl^{-}$个数为$\rm 8$,故晶胞的密度为$\dfrac{{4M}}{{{{a}}^{\text{3}}}{{{N}}_{\text{A}}}}\text{ g}/\text{c}{{\text{m}}^{3}}$

①在空气中久置后,$\rm \text{CoC}{{\text{l}}_{2}}$溶液无明显变化,$\rm {{\left[ \text{Co}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_3} \right)}_6} \right]}^{2+}}$会被氧化为$\rm \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{6}\right]^{3+}$,据此推测                $\rm ($填“$\rm \text{C}{{\text{o}}^{2+}}$”或“$\rm {{\left[ \text{Co}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_3} \right)}_6} \right]}^{2+}}$$\rm )$还原性更强。

②已知:${\rm \text{C}{{\text{o}}^{2+}}+6\text{N}{{\text{H}}_{3}}\rightleftharpoons {{\left[ \text{Co}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_{3}} \right)}_{6}} \right]}^{2+}}}\quad{{K}_{1}}$

${\rm \text{C}{{\text{o}}^{3+}}+6\text{N}{{\text{H}}_{3}}\rightleftharpoons {{\left[ \text{Co}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_{3}} \right)}_{6}} \right]}^{3+}}}\quad{{K}_{2}}$

利用氧化还原反应规律,可作出推测:${{K}_{1}}$                ${{K}_{2}}\rm ($填“$\rm \gt $”“$\rm \lt $”或“$\rm =$$\rm )$

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$\\rm {{\\left[ \\text{Co}{{\\left( \\text{N}{{\\text{H}}_3} \\right)}_6} \\right]}^{2+}}$$\\rm \\lt $

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①在空气中久置后,$\rm \text{CoC}{{\text{l}}_{2}}$溶液无明显变化,$\rm {{\left[ \text{Co}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_3} \right)}_6} \right]}^{2+}}$会被氧化为$\rm \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{6}\right]^{3+}$,据此推测$\rm {{\left[ \text{Co}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_3} \right)}_6} \right]}^{2+}}$易被氧化,还原性更强。

②空气中$\rm {{\left[ \text{Co}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_3} \right)}_6} \right]}^{2+}}$会被氧化为$\rm \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{6}\right]^{3+}$,可知$\rm \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{6}\right]^{3+}$更稳定,推测${{K}_{1}}\lt {{K}_{2}}$

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