第8章原子结构.docx
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第8章原子结构
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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