第8章原子结构.docx
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第8章原子结构
无机化学精品课程习题库：
第1章第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 第9章 第10章 第11章 第12章
（1） 第12章
（2） 第13章 第14章 第15章 第16章 第17章 第18章
第8章 原子结构
一、单选题
1．下列说法中符合泡里原理的是 （ ）
（A）在同一原子中，不可能有四个量子数完全相同的电子
（B）在原子中，具有一组相同量子数的电子不能多于两子
（C）原子处于稳定的基态时，其电子尽先占据最低的能级
（D）在同一电子亚层上各个轨道上的电子分布应尽先占据不同的轨道，且自旋平行。
2．在下列氧原子的电子排布中，处于激发态的是 （ ）
3．某基态原子的第六电子层只有2个电子时，则第五电子层上电子数目为（ ）
（A）8 （B）18 （C）8-18 （D）8-32
4．下列各组量子数，不正确的是 （ ）
（A）n=2,l=1,m=0,ms=-1/2 （B）n=3,l=0,m=1,ms=1/2
（C）n=2,l=1,m=-1,ms=1/2 （D）n=3,l=2,m=-2,ms=-1/2
5．下列基态离子中，具有3d7电子构型的是 （ ）
（A）Mn2＋ （B）Fe2＋ （C）Co2＋ （D）Ni2＋
6．和Ar具有相同电子构型的原子或离子是 （）
（A）Ne （B）Na+ （C）F－ （D）S2－
7．基态时，4d和5s均为半充满的原子是 （C ）
（A）Cr （B）Mn （C）Mo （D）Tc
8．在下列离子的基态电子构型中，未成对电子数为5的离子是 （ ）
（A）Cr3＋ （B）Fe3＋ （C）Ni2＋ （D）Mn3＋
9．某元素的原子在基态时有6个电子处于n=3,l=2的能级上，其未成对的电子数为
（ ）
（A）4 （B）5 （C）3 （D）2
10．下列原子的价电子构型中，第一电离能最大的原子的电子构型是 （ ）
（A）3s23p1 （B）3s23p2 （C）3s23p3 （D）3s23p4
11．角量子数l=2的某一电子，其磁量子数m （ ）
（A）只有一个数值 （B）可以是三个数值中的任一个
（C）可以是五个数值中的任一个 （D）可以有无限多少数值
二、填空题
1．位于第四周期的A、B、C、D四种元素，其价电子数依次为1,2,2,7,其原子序数按A、B、C、D的顺序增大。
已知A和B的次外层电子数为8，C和D的次外层电子数为18，由此可以推断四种元素的符号是（ ）。
其中C和D所形成的化合物的化学式应为 （ ） 。
2．已知某元素的四个价电子的四个量子数分别为（4,0,0,+1/2），（4,0,0,-1/2），（3,2,0,+1/2），（3,2,1,+1/2），则该元素原子的价电子排布为（ ），此元素是（ ） 。
3．下列元素的符号是
（1）在零族，但没有p电子（ ） ；
（2）在4p能级上有1个电子（ ）；
（3）开始填充4d能级（ ）；
（4）价电子构型为3d104s1（ ）。
4．第五周期有（ ）种元素，因为第（ ）能级组最多可容纳（ ）个电子，该能级组的电子填充顺序是（ ）。
5．决定原子等价轨道数目的量子数是（ ），决定多电子原子的原子轨道能量的量子数是（ ）。
6．如
（1）所示，填充下列各题的空白
（1）Na（Z=11），1s22s22p63s1
（2）（ ），1s22s22p63s23p3
（3）Zr（Z=40），[Kr]4d（）5s2
（4）Te（Z=52），[Kr]4d（）5s25p4
（5）Bi（Z=83），[Xe]4f（）5d（）6s（）6p（）。
7．用s，p，d，f等符号表示下列元素的原子电子层结构，判断它们所在的周期和族：
（1）13Al 1s22s22p63s23p1 （）
（2）24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1（）
（3）26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 （）
（4）33As 1s22s22p63s23p63d104s24p3 （）
（5）47Ag 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1（）
（6）82Pb 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p64f145d106s26p2（）
8．已知下列元素在周期表中的位置，写出它们的外围电子构型和元素符号：
（1）第四周期第ⅣB族； （ ）
（2）第四周期第ⅦB族；（）
（3）第五周期第ⅦA族； （）
（4）第六周期第ⅢA族；（）
三、问答题
1．决定多电子原子中等价轨道数目的是哪个量子数，原子轨道能量是由什么量子数决定的？
2．指出下列各套量子数中，哪几套不可能存在
（1），3，2，2，1/2；
（2）3，0，-1，1/2；
（3）2，2，2，2；
（4）1，0，0，0
3．分别用4个量子数表示P原子的5个电子的运动状态：
3s23p3
4．以下各“亚层”哪些可能存在，包含多少轨道？
（1）2s
（2）3f （3）4p （4）2d （5）5d
5．画出下列原子的价电子的轨道图：
V，Si，Fe，这些原子各有几个未成对电子？
6．外围电子构型满足下列条件之一是哪一类或哪一个元素？
（1）具有2个p电子；
（2）有2个n=4，l=0的电子，6个n=3和l=2的电子；
（3）3d全充满，4s只有1个电子的元素。
7．某元素A能直接与VⅡA族中某元素B反应时生成A的最高氧化值的化合物ABX，在此化合物中B的含量为83.5%，而在相应的氧化物中，氧的质量占53.3%。
ABX为无色透明液体，沸点为57.6℃，对空气的相对密度约为5.9。
试回答：
（1）元素A、B的名称；
（2）元素A属第几周期、第几族；
（3）最高价氧化物的化学式。
8．
（1）某元素+2价离子和Ar的电子构型相同；
（2）某元素的+3价离子和F-的电子构型相同；
（3）某元素的+2价离子的3d电子数为7个；
9．已知某元素的最外层有4个价电子，它们的4个量子数（n、l、m、ms）分别是：
（4，0，0，+1/2），（4，0，0，-1/2），（3，2，0，+1/2），（3，2，1，+1/2），则元素原子的价电子组态是什么？
是什么元素？
10．说明下列等电子离子的半径值在数值上为什么有差别：
（1）F-（133pm）与O2-（136pm）
（2）．Na+（98pm）、Mg2+（74pm）与Al3+（57pm）
11．判断下列各对原子（或离子）哪一个半径大，并查表核对是否正确
（1）Ba与Sr；
（2）Sc与Ca；（3）Fe2+与Fe3+；（4）S2-与S
12．解释下列现象
（1）Na的I1小于Mg的，但Na的I2却大大超过Mg的；
（2）Be原子的I1－I4各级电离能分别为：
899KJ·mol-1、1757KJ·mol-1、1.484×104KJ·mol-1、2.100×104KJ·mol-1、
解释各级电离能逐渐增大并有突跃的原因。
13．给出价电子结构为（A）3s23p1 （B）3s23p2 （C）3s23p3和（D）3s23p4原子的第一电离能的大小顺序，并说明原因。
四、计算题
1．根据玻尔理论，计算氢原子第五个玻尔轨道半径（nm）及电子在此轨道上的能量。
2．计算氢原子电子由n=4能级跃迁到n=3能级时发射光的频率和波长。
3．将锂在火焰上燃烧放出红光，波长
=670.8nm，这是Li原子由电子组态1s22p1→1s22s1跃迁时产生的。
试计算该红光的频率、波数以及以KJ·mol-1为单位符号的能量。
4．计算下列粒子的德布罗意波的波长：
（1）质量为10－10kg，运动速度为0.01m·s－1的尘埃;
（2）动能为0.1eV的自由电子；
（3）动能为300eV的自由电子。
5．如果一束电子的德布罗意波长为1nm，其速度为多少？
6．子弹（质量0.01kg，速度1000m·s-1）、尘埃（质量为10-9kg，速度为10m·s-1），原子中的电子（质量为9.1×10-31kg，速度为1000m·s-1）等，若速度的不确定均为速度的10%，判断在确定这些质点的位置时，测不准关系是否有实际意义。
7*．计算Li原子的1s轨道能量E1s。
无机化学习题库参考答案:
第八章 原子结构
一、 单选题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
答案
A
C
C
B
C
D
C
B
A
C
C
二、填空题
1．（K、Ca、Zn、Br），（ZnBr2）
2．（ 3d24S2），（ Ti ）
3．
（1）（He） ；
（2）（Ga）；（3）（Y）；（4）（Cu）。
4．（18），（5），（18），（5S24d105P6）。
5．（m），（n、l）。
6．
（1）（Z=11），
（2）P（Z=15），（3）
（2）（4）（10）（5）（14）（10）
（2）（3）。
7．
（1） （第三周期第ⅢA族）
（2）（第四周期第ⅥB族）（3）（第四周期第Ⅷ族）
（4）（第四周期第VA族）（5）（第五周期第ⅠB族）（6）（第六周期第IVA族）
8．
（1）（Ti 3d24s2 ）
（2）（Mn 3d54s2）（3）（I 5s25p5）（4）（Tl 6s26p1）
三、问答题
1．答：
决定多电子原子中等价轨道数目的是磁量子数m，原子能量是由主量子数n和l决定的。
2．
（1）可能存在。
（2）不可能存在。
因为当l=0时，m只能等于0。
（3）不可能存在，因为当n=2时，l只能等于0或1。
此外，自旋量子数只能为1/2或-1/2，不能为其它数。
（4）不可能存在。
因为自旋量子数只能为1/2或-1/2，不能为其它数。
3．答：
p的5个电子的（n、l、m、ms）表示如下
（3，0，0，+1/2） （3，0，0，－1/2）
（3，1，0，+1/2） （3，1，1，+1/2） （3，1，－1，+1/2）
或：
（3，1，0，－1/2） （3，1，1，－1/2） （3，1，－1，－1/2）
4．答：
（1）存在，1个轨道；
（2）不存在；（3）存在，3个轨道；（4）不存在
（5）存在，5个轨道
5．答：
6．答：
（1）ns2np2，IVA族元素
（2）3d64s2，Fe元素（3）3d104s1，Cu元素
7．答：
（1）元素A、B的名称；A：
Si、B：
Cl；
（2）元素A属第2周期IVA族；
（3）最高价氧化物的化学式为SiO2
8．答：
（1）Ca
（2）Al（3）Co
9．答：
由元素的4个量子数（4，0，0，+1/2），（4，0，0，-1/2）得4s轨道且最大容量为2，即为4s2由（3，2，0，+1/2），（3，2，1，+1/2）得3d2所以元素的价电子组态是[Ar]3d24s2，即为Ti元素。
10．答：
（1）F-与O2-的主量子数、电子数相等，但F-的核电荷数比O2-的多，所以最外层亚电子的有效核电荷数也比O2-大，
∴
（2）．Na+、Mg2+、Al3+的主量子数相等，但是最外层电子的有效核电荷数为
11．答：
（1）
；
（2）
；（3）
；（4）
；
12．
（1）答：
Na的价电子层为3s1，而Mg的为3s2，相对来说，Mg的较稳定不易失电子，所以Na的I1，小于Mg的；而Na+的价电子变为2p6，Mg+的变为3s1，这样Na+处于较稳定状态，而Mg+又处不太稳定状态，所以Na的I2远远大于Mg的。
（2）答：
规律为：
I1＜I2＜I3＜I4，且在I3处有突跃，原因为：
由于原子序数不变，主量子数也不变，而又失去一个电子，则屏蔽常数减小，Z*变大，所以I2比I1大；由于原子序数不变而主量子数突然由2减小为1，所以I3比I2有突跃；由于原子序数不变，主量子数也不变，而又失去一个电子，屏蔽常数减小，Z*增大，所以I4比I3大。
13．答：
第一电离能大小，C>D>B>A
因为：
C：
3s23p3为稳定组态半满，电子不易被电离，其第一电离能比相邻两族B、D、A都大，所以C为最大
并且：
主量子数相同的条件下，有效核电荷数越大，电离能越大，因为D>B>A
四、计算题
1．解：
由公式r=53n2pm 得
n=5时，r=53×52pm
10-3nm
pm-1=1.3nm
由公式 E=－B·1/n2得
n=5时，E=－13.6eV×1/25=－0.54eV
答：
氢原子第五个玻尔轨道半径为1.3nm，电子在其上的能量为－0.54eV。
2．解：
由
可得
ν=E0
由
可得
m
答：
发射光的频率和波长分别为1.6×1014s-1，1.9×10-6m
3．解：
频率υ=c/λ=3x108m.s-1/670.8m=4.47x1014s-1
波数
m-1
能量E=NAhυ=6.023
1023mol-1
6.626
10-34Js
10-3kJ
J-1
4.47
1014s-1
KJ·mol-1
4．解：
（1）λ=h/p=h/mv=6.626x10-34Js/10－10kgx10-2s－1
=6.626x10-22m
（其中单位运算：
J·S/kg·m·s－1=N·m·s/kg·m·s－1
= kg·m·s－2·m·s/kg·m·s－1=m）
（2）λ=h/p E动=1/2mv2
p=mv=2E动/v=
E动×2×m
=6.626x10-34Js/
=3.88×10－9m
（其中单位运算：
J.S/
=J.S/
=J.S/
=J.S/=J.S/Kg.m.S-1
=N·m·s/kg·m·s－1= kg·m·s－2·m·s/kg·m·s－1=m）
（3）解：
kg·m·s-1
λ=h/p=6.626
10-34J·s/9.35
10-20
kg·m·s-1=7.09
10-11m
5．解：
，1nm=1×10-9m
6．解：
子弹：
=
尘埃：
=
电子：
=
答：
子弹、尘埃的位置不确定程度远小于尺寸，而电子的位置不确定程度远大于尺寸。
测不准关系对子弹、尘埃考虑无意义，对电子考虑有意义。
7*．解：
根据斯莱特规则，将查得的各轨道上电子的屏蔽常数代入能量公式即可
Z=3
Z*=Z-
=2.7
（其中R=-13.6eV）
=－13.6eV×2.72/12=－99.144eV
答：
Li原子的1s轨道能量E1s为－99.144eV
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