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第二章 原子结构和元素周期律习题解答1指出下列各原子轨道相应的主量子数n及角量子数l的数值是多少？轨道数分别是多少？2p 3d 4s 4f 5s【解答】 2p 主量子数2，角量子数1，轨道数33d 主量子数3，角量子数2，轨道数54s 主量子数4，角量子数0，轨道数14f 主量子数4，角量子数3，轨道数75s 主量子数5，角量子数0，轨道数12当主量子数n=4时，可能有多少条原子轨道？分别用n,l,m表示出来。电子可能处于多少种运动状态？（考虑自旋在内）【解答】当n=4时，可能有n2=16条原子轨道。nlM4012300，10，1，20，1，2，34,0,0，4,1,0，4,1,1，4,1,-1，4,2,0，4,2,1，4,2,-1，4,2,2，4,2,-2，4,3,0，4,3,1，4,3,-1，4,3,2，4,3,-2，4,3,3，4,3,-3每条轨道上可以容纳两个自旋相反的电子，16条原子轨道，电子可能处于32种运动状态。3将下列轨道上的电子填上允许的量子数。（1）n ，l2，m=0，ms=1/2（2）n=2，l= ，m=0，ms=1/2（3）n=4，l=2，m= ，ms=1/2（4）n=3，l=2，m=2，ms = （5）n=2，l= ，m=1，ms =1/2（6）n=5，l=0，m= ，ms =1/2【解答】（1） 3，4，5，正整数；（2） 0，1（3） 0，1，2（4） +1/2，-1/2（5） 1（6） 04填上n、l、m、ms等相应的量子数： 量子数 确定多电子原子轨道能量E的大小；的函数式则是由量子数 所确定；确定核外电子运动状态的量子数是 ；原子轨道或电子云的角度分布图的不同情况取决于量子数 。【解答】主量子数n和角量子数l；主量子数n、角量子数l和磁量子数m；主量子数n、角量子数l、磁量子数m和自旋量子数ms；角量子数l和磁量子数m。5按近代量子力学的观点，核外电子运动的特征是 。A具有波、粒二象性。B可以用2表示电子在核外出现的几率。C原子轨道的能量是不连续变化的。D电子的运动轨迹可以用的图象表示。【解答】A，C。微观粒子电子的运动具有波粒二象性；可以用2表示电子在核外出现的几率密度或概率密度；原子轨道的能量是量子数的，即不连续变化的；2的空间图象是电子云。6电子云的角度分布图是 。A波函数在空间分布的图形。B波函数2在空间分布的图形。C波函数径向部分R(r)随r变化的图形。D波函数角度部分的平方Y2(，)随，变化的图形。【解答】D。波函数用以描述具有一定能量电子的运动状态，则表示电子在空间各点出现的概率密度。原子轨道和电子云除用数学式描述外，通常还可用相应的图形来表示。如原子轨道和电子云的角度分布图、原子轨道和电子云的径向函数图、电子云图和电子云的径向分布函数图。原子轨道角度分布图是将径向部分Rn,l视为常量来考虑不同方位上Y的相对大小，即角度函数Yl,m（q,j）随q，j变化的图像，这种分布图只与l，m有关，而与n无关，因此只要l和相同的原子轨道，它们的角度分布图相同。电子云角度部分|Yl,m|2随角度q，j变化的图形，称为电子云角度分布图。将原子轨道的角度部分Yl,m视为常量来讨论其径向函数Rn,l，绘出Rn,l-r图为原子轨道的径向函数图，而Rn,l2-r图，就是电子云径向函数图，电子云图是指在空间的分布，即电子在空间出现的概率密度的分布图。以原子核为中心的球体可分割成许多极薄的球壳。半径为r、厚度为dr的球壳体积为4r2dr。核外电子在该球壳中出现的概率为4r2dr。若原子轨道的角度部分视为常数，便可定义径向分布函数D(r)=r2R2(r)，并作D(r)-r图，称为电子云的径向分布函数图7下列说法是否正确？应如何改正？（1）s电子绕核旋转，其轨道为一圆圈，p电于是走8字形。（2）主量子数为1时，有自旋相反的两条轨道。（3）主量子数为3时，有3s、3P、3d、3f四条轨道。（4）主量子数为4时，轨道总数为16，电子层最多可容纳32个电子。【解答】（1）错误。s轨道的形状是球形，表示s电子球形区域出现的概率大，并不表示s电子绕核旋转。同样p轨道的形状是哑铃形，表示p电子在哑铃形区域内出现的概率大，并不表示p电子走8字形。（2）主量子数为1时，即n=1表示1s轨道，1s轨道上可以容纳2个自旋相反的电子。（3）主量子数为3时，l=0,1,2，有3s、3p、3d三条轨道。（4）正确。8某原子的最外层电子的最大主量子数为4时 。A仅有s电子。B仅有s和p电子。C有s、p和d电子。D有s、p、d和f电子。【解答】最外层的最大主量子数n=4时，即该原子属于第四周期，原子轨道能级由小到大依次为1s2s2p3s3s3p4s3d4p，因而可能有s电子、p电子和d电子，不可能有f电子，则D是错误的。A仅有s电子是错误的，肯定有p电子。B仅有s和p电子也是错误的，它可能的d电子。C也不完成正确，如C改为：可能有s、p和d电子，那就是正确的。9某元素有6个电子处于n=3，l=2的能级上，推测该元素的原于序数为 。根据洪特规则在d轨道上有 个未成对电子，它的电子分布式为 。【解答】26。4，1s22s22p63s23p63d64s2。分析：某元素有6个电子处于n=3，l=2的能级上，即3d轨道上有6个电子，3d6，按原子轨道能级的高低顺序1s2s2p3s3p4s3d和核外电子排布的三个原则，可推测该元素的原了序数为26。d轨道在空间有5个伸展方向，6个电子填充5个d轨道，可知d轨道上有4个未成对电子。10填充下表原子序数电子分布式外层电子构型第几周期第几族哪一区金属或非金属531s22s22p63s23p63d54s1六B【解答】原子序数电子分布式外层电子构型第几周期第几族哪一区非金属或金属531s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p54d105s25p5五VIIAp非181s22s22p63s23p63s23p6三0p非241s22s22p63s23p63d54s13d54s1四VIBd金791s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s15d106s1六IBds金11下列原子的基态电子分布中，未成对电子数最多的是 。AAg； BCd； CSn； DMo； ECo【解答】A Ag原子序数47，1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1B Cd原子序数48，1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s2C Sn原子序数50，1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p2D Mo原子序数42，1s22s22p63s23p63d104s24p64d55s1E Co原子序数27，1s22s22p63s23p63d74s2由此可知，未成对电子数最多的是D，未成对电子数是6个。12在下列一组元素：Ba、V、Ag、Ar、Cs、Hg、Ni、Ga中，原子的外层电子构型属ns12的是 ，属于(n1)d18ns2的是 ， 属(n1)d10ns12的是 ，属ns2np16是 。【解答】原子的外层电子构型属ns12的是Ba，Cs；属于(n1)d18ns2的是V，Ni；属(n1)d10