无机化学第六章习题答案宋天佑第二版教学文稿.docx
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无机化学第六章习题答案宋天佑第二版教学文稿
无机化学第六章习题答案-宋天佑-第二版
6—1
巴尔麦公式λ=B
里德堡公式σ=RH（
）
指出上述两个公式之间的内在联系，并由Rh=1.097×105cm-1求出巴尔麦公式中的常数B的数值（以pm为单位）
解：
波长λ与波数σ之间互为倒数关系，既
σ=
将巴尔麦公式λ=B
的两端分别取倒数，得
σ=
=
（
）
里德堡公式σ=Rh（
）中当n1=2时即表现为巴尔麦公式，且有RH=
故B=
将B的数值代入其中，得
B=
=3.646×105cm-1=3.646×105pm
6-2
根据里德堡公式求算，氢原子核外电子由n2=3能级跃迁至n1=1能级时放出的波数和以pm为单位的波长
解:
里德堡公式σ=RH（
）
σ=1.097×λcm-1（
-
）=9.75×λcm-1
λ=
=
=1.03×10-5cm=1.03×105pm
6-3
钠的特征黄光波长为588nm，求这种光的频率及光子的能量。
解：
光波的波长λ，频率υ和光速c只之间的关系为
λ=
将题设数据带入其中，得
υ=
=5.10×1014S-1
光子的能量E与频率的关系为
E=hυ
将数据带入其中，得
E=6.626×10-34JS×5.10×1014S-1=3.38×10-19J
6-4
若核外某电子的动能为13.6eV，求该电子徳不罗意波的波长
解：
先将13.6eV转换成以J为单位的能量
E=
mv2得v=
=2.19×106ms-1
动量p=mv=9.11×10-31kg×2.19×106ms-1=2.00×10-24kgms-1
λ=
=
=3.31×10-10m
λ=3.31×102pm
6-5
用量子数n，l，m对原子核外n=4的所有可能的原子轨道分别进行描述。
解：
n=4，则l=0，1,2,3.
L=0m=-1,0，+1
L=2m=-2，-1,0，+1，+2
L=3m=-3，-2，-1,0+1，+2,+3
轨道数目：
1+3+5+7=16
这16个原子轨道可以用量子数分别描述如下
Nlm
1400
241-1
3410
4411
5422
642-1
7420
8421
9422
1043-3
1143-2
1243-1
13430
14431
15432
16433
6-6
用四个量子数n，l，m和ms。
对原子核外n=3的所有电子进行分别描述
解：
n=3，则l=0,1,2
L=0m=0
L=1m=-1,0,+1
L=2m=-2，-1,0，+1，+2
轨道数目：
1+3+5=9
电子数：
2×9=18
这18个电子运动状态可以用量子数分别描述如下：
Nlmms
1300
2300-
331-1
431-1-
5310
6310-
7311
8311-
932-2
1032-2-
1132-1
1232-1-
13320
14320-
15321
16321-
17322
18322-
6-7
将氢原子核外电子从基态激发到2s或2p轨道。
所需能量是否相同？
为什么？
若是He原子情况又怎样？
若是He+或Li+情况又怎么样？
解：
将氢原子核外电子从基态激发到2s或2p轨道，所需能量相同，原因是氢原子核外只有一个电子，这个电子仅受到原子核的作用，电子的能量只与主量子数有关，如下式所示
E=-13.6×
eV
将He+或LI2+核外电子从激发态激发到2s或2p轨道，所需能量也相同，原因是这些氢原子核外只有一个电子，这个电子也仅仅收到原子核的作用，电子的能量只与主量子数有关，不涉及内层电子的引力，而且还要受到其他电子的斥力。
He第一层有两个电子，其中一个电子除了受原子核对它的引力外，还受到两一个电子对它的排斥作用。
这一电子的排斥作用可以考虑成对它核电荷的屏蔽效应，2s和2p轨道受到的屏蔽不同，故两者的能量也不相同，所以电子从基态激发到2s和2p轨道，所需能量
6-8
Cu原子形成+1价离子时失去的是4s电子还是3d电子？
用Slater规则的计算结果加以说明。
解：
Cu原子的电子结构式是
1s22s22p63s23p63d104s1
4s电子的σ4s=（0.85×18）+（1.00×10）=25.3
E4s=-13.6×
eV=-11.64eV
3d电子的σ3d=（0.35×9）+（1.00×18）=21.15
E3d=-13.6×
eV=-93.12eV
计算结果是E4s>E3d，说明Cu原子失去4s轨道中的电子。
6-9
分别写出原子序数为24,41和78的元素名称、符号、电子结构式，并用四个量子数分别表示各价电子的运动状态。
解：
24铬Cr（chromium）[Ar]3d54s1
各价电子
n
l
m
ms
3d5
3
2
+2
+
3
2
+1
+
3
2
0
+
3
2
-1
+
3
2
-2
+
4s1
4
0
0
+
41铌Nb（niobium）[Kr]4d45s1
各价电子
n
l
m
ms
4d4
4
2
+2
+
4
2
+1
+
4
2
0
+
4
2
-1
+
5s1
5
0
0
+
78铂Pt（platinum）[Xe]4f145d96s1
各价电子
n
l
m
ms
4f14
4
3
+3
±
4
3
+2
±
4
3
+1
±
4
3
0
±
4
3
-1
±
4
3
-2
±
4
3
-3
±
5d9
5
2
+2
±
5
2
+1
±
5
2
0
±
5
2
-1
±
5
2
-2
+
6s1
6
0
0
+
6-10
已知离子M2+3d轨道中有5个电子试推出
（1）M原子的核外电子排布；
（2）M元素的米名称和元素符号；
（3）M元素在周期表元素的位置。
解：
先列出具有3d5~7的元素及其电子构型：
25号锰Mn[Ar]3d54s2
26号铁Fe[Ar]3d64s2
27号钴Co[Ar]3d74s2
根据科盾原子轨道能级图，它们的E4s>E3d，所以形成的M2+时，失去的是2个4s电子。
由此可以得出结论
（1）M原子的核外电子排布为[Ar]3d54s2结论
（2）M元素是锰，气元素符号为Mn。
[Ar]3d54s2中最高能级属于第四能级组，故M为第四周期元素。
D电子未充满，属于d区副族元素，其族数等于最高能级组的电子总数，即（5+2）为7.由此可推出结论（3）元素周期表位于d区，第四周期、ⅦB族。
6-11
指出下列四个量子数表示的电子运动状态那些事错误的，并说明出现错误的原因。
序号
n
l
m
ms
1
3
2
-2
2
4
0
0
0
3
3
1
-1
-
4
4
1
-2
5
2
-1
0
-
6
-2
1
-1
7
3
3
1
-
解：
错误的有②④⑤⑥⑦
②错在自旋量子数ms的取值没有0这个值
④错在角量子数l=1时，磁量子数m不能去-2这个值。
⑤错在角量子数不能为-1.
⑥错在主量子数不能为-2
⑦错在主量子数n=3时，角量子数不能取3这个值。
6-12写出下列元素基态原子的电子结构式，并给出原子序数和元素名称;
（1）第四个稀有气体；
（2）第四周期的第六个过渡元素；
（3）4p轨道半充满的元素；
（4）电负性最大的元素；
（5）4f轨道填充4个电子的元素；
（6）第一个4d轨道全充满的元素。
解：
电子排布式原子序数元素名称
（1）[Ar]3d104s24p636氪Kr
（2）[Ar]3d104s24p626铁Fe
（3）[Ar]3d64s233砷As
（4）[Ar]2s22p59氟F
（5）[Ar]4f46s260钕Nd
（6）[Ar]4d1046钯Pd
6-13
写出下列离子的电子机构式，并给出化学式：
（1）与Ar电子构型相同的+2价离子；
（2）与F-电子构型相同的+3价离子
（3）核中质子个数最少的3d轨道全充满+1价离子
（4）与Kr电子构型相同的-1价离子。
解：
（1）1s22s22p63s23p6Ca2+
（2）1s22s22p6Al3+
（3）[Ar]3d10Cu+
（4）[Ar]3d104s24p6Br–
6-14
某原子共有6个电子，其状态分别用四个量子数表示如下
序号
n
l
m
ms
1
3
2
-2
2
4
0
0
-
3
2
0
0
4
4
0
0
5
2
1
0
6
3
1
-1
（1）用主量子数与角量子数的光谱学符号相结合的方式（例如2p，3s），表示每个电子所处的轨道；
（2）将各个轨道按照能量由高到低的次序排列起来。
解：
（1）①3d②4s③2s④4s⑤2p⑥3p
（2）该原子共有六个电子，这是激发态的碳原子，比照科顿原子轨道能级图各轨道能量由高到低的次序排列如下：
4s，3d，3p，2p，2s
6-15
某元素在Kr之前，当它的原子失去3个电子后，其角量子数为2的轨道上的电子恰好是半满。
推断该元素的名称，并给出其基态原子的电子构型。
解：
Kr的电子构型式为平[Ar]3d104s24p6
角量子数为2的轨道是d轨道，d轨道5重简并，半充满是指具有d5结构。
只有比[Ar]3d104s2电子数少的原子，其M3+离子才会改变3d电子的结构。
失去2个4s电子和1个3d电子后具有3d5构型的原子，其电子结构中应有6个3d电子。
因此钙元素的原子的电子构型为[Ar]3d104s2这是26好元素铁。
6-16
若四个量子数n，l，m，ms的取值及相互关系重新规定如下：
N为正整数。
对于给定的n值，l可以取下列n个值：
L=0,1,2……（n-1）个值：
对于给定的l值，m可以取下列（l+1）个值：
M=0，+1，+2……+l
ms=±
据此可以得到新的元素周期表。
试根据新的周期表回答下列问题：
（1）第二、第四周期各有多少种元素？
（2）P区元素共有多少列？
（3）位于第三周期、最后一列的元素的原子序数是多少啊？
（4）原周期表中电负性最大的元素，在新的周期表中位于第几周期、第几列？
（5）新的周期表中第一个具有d电子的原子，在原周期表中位于第几周期、第几列？
解：
新规定的不同在于m的取值。
当l=0时，m只有1个取值0:
；
L=1时，m有2个取值0，1；
L=2时，m有3个取值0,1,2.
这说明l=0的s轨道只有一个取向，简并度为1；
L=1的p轨道有2个不同的取向，简并度为2；
L=2的d轨道有3个不同取向的，简并度为3。
于是可得新元素周期表
HHe
LiBeBCNO
FNeNaMgAlSi
PSCIArKCaScTIVCrMnFe
S区元素d区元素p区元素
根据新周期表回答问题如下：
（1）第二周期有6种元素，第四周期有12种元素。
（2）P区元素共有四列。
（3）原周期表中电负性最大的元素是F，在新的周期表中位于第三周期，第1列。
（4）新周期表中的第一个具有d电子的元素是CI，它在元周期表中位于第三周期、第17列
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