第9章 原子结构与元素周期律 习题及全解答.doc

精品文档第9章 原子结构与元素周期律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。解：(1)根据rn=a0n2 r5=53pm25= 5310-3nm25=1.325 nm(2) 根据En=/E5= 13.6ev/52=13.6ev/25=0.544ev答: 第五个玻尔轨道半径为1.325 nm，此轨道上的能量为0.544ev。2 计算氢原子电子由=4能级跃迁到=3能级时发射光的频率和波长。解：（1）根据 E（辐射）=EE4E3 2.179-18 J（1/3）2（1/4）2）= 2.179-18 J（1/9-1/16）=2.179-18 J0.0486=1.06X10-19J根据E（辐射）h= E（辐射）/h= 1.0610-19J /6626X1034 = 1.60X1014 s-1（2）法1：根据E（辐射）h= hC/= hC/ E（辐射）= 6626X10 34 J.s38 m.s-1/1.0610-19J=1.8810-6m。法2：根据= C/，= C/=38 m.s-1/1.60X1014 s-1=1.8810-6m。答：频率为1.60X1014 s-1，波长为1.8810-6m。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1s22p11s22s1跃迁时产生的。试计算该红光的频率、波数以及以KJmol-1为单位符号的能量。 解：（1）频率= C/=38 m.s-1/670.8nm10-9 m/nm=4.471014 s-1；（2）波数=1/=1/670.8nm10-9 m/nm=1.49106 m-1(3) 能量E（辐射）h=6626X10 34 J.s4.471014 s-1=2.9610-19 J2.9610-19 J6.0231023mol-110-3KJ/J=178.28 KJ mol-1答: 频率为4.471014 s-1,波数为1.49106 m-1，能量为178.28 KJ mol-1。4 计算下列粒子的德布罗意波的波长：（已知电子的速度为v=1.0106m.s1）（1）质量为1010kg，运动速度为 0.01ms1的尘埃;（2）动能为0.1eV的自由电子；（3）动能为300eV的自由电子。解： h/ m v=6626X10 34 J.s/1010kg0.01ms1=6.62610-22 m(单位运算： h/ m v =J.s/kg.m.s1 =N.m.s/ kg.m.s1 =（kg.m.s2）.m.s/ kg.m.s1 = m)（2）动能单位换算: 已知13.6eV = 2.179-18 J， 1eV = 2.179-18 /13.6 J=1.6010-19J0.1ev = 0.1ev1.6010-19J/ev = 1.6010-20J 动能(EK)与动量(P)换算： EK=(1/2)mv2=(1/2) mvv=(1/2)PvP=2 EK/v已知电子的速度为v=1.0106m.s1P=2 EK/v=21.6010-20J/1.0106m.s1=3.2010-26 kg.m.s1(单位运算;J/ ms-1 = N.m= kg.m.s2.m/ m s-1= kg.m.s1) /P=6.6261034 J.s/3.2010-26 kg.m.s1=2.0710-8 m或者：Ek=(1/2)mv2=(1/2)(P2/m)=0.1ev=0.11.6010-19J /P=6.6261034/3.210-26=2.0710-8 m(3) 动能单位换算: 100ev = 100ev1.6010-19J/ ev = 1.6010-17J 动能(EK)与动量(P)换算： P=2 EK/v已知电子的速度为v=1.0106m.s1P=2 EK/v=21.6010-17J /1.0106m.s1=3.2010-23 kg.m.s1(单位运算:J/ ms-1 = N.m= kg.m.s2.m/ m s-1= kg.m.s1) /P=6626X10 34 J.s/3.2010-23 kg.m.s1=2.0710-11 m(说明：电子的速度取值不同,计算结果有较大的差别)5 如果一束电子的德布罗意波长为1nm，其速度为多少？ 解：已知德布罗依波波长 h/ m v ，1nm=110-9m，电子质量m= 9.1110 -31kg电子速度v = h/ m= 6626X10 34 J.s/9.1110 -31kg110-9m= 7.27105m.s1（单位运算v = h/ m= J.s/kg.m = N.m.s/kg.m=（kg.m.s2）.m.s/kg.m= m.s1）答: 电子速度为7.27105m.s16 子弹（质量 0.01kg，速度 1000ms-1）、尘埃（质量为10 -9kg，速度为 10ms-1），原子中的电子（质量为9.110 -31kg，速度为 1.0106m.s1）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。解：根据：XPX h/4 X h/4PX= h/4（mV）= h/4mV（1）对子弹：质量m= 0.01kg，速度V= 1000ms-1，V=0.11000ms-1=100 ms-1Xh/4mV=6626X10 34 J.s/43.14160.01kg100 ms-1= 5.2710-35 m讨论:子弹的射程可以达到1103 m,而其位置的不确定量为5.2710-35 m, 测不准关系对子弹的运动没有实际意义。（2）对尘埃：质量m= 10 -9kg，速度V= 10ms-1，V=0.110ms-1=1 ms-1Xh/4mV=6626X10 34 J.s/43.1416110 -9kg1 ms-1 = 5.2710-26 m讨论: 尘埃的运动范围约为1m，而其位置的不确定量为5.2710-26 m,所以测不准关系对尘埃的运动没有实际意义。（3）对电子：质量m= 9.110 -31kg，速度V=7.27105m.s1，V=0.11.0106ms-1=1.0105ms-1Xh/4mV=6626X10 34J.s/43.14169.110 -31kg1.0105ms-1= 5.7910-10 m讨论:原子核外电子的运动范围（原子半径）为110-10 m，可是电子运动位置的不确定量为5.7910-10 m大于原子的半径，所以测不准关系对电子的运动有实际意义。7 下列各组量子数，不正确的是 （B）（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=-1/28 角量子数l=2的某一电子，其磁量子数m (C)（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9决定原子等价轨道数目的量子数是（m），决定多电子原子的原子轨道能量的量子数是（n、l）。10 决定多电子原子中等价轨道数目的是哪个量子数（m），原子轨道能量是由什么量子数决定的？（n、l）11指出下列各组量子数中，哪几组不可能存在（1），3，2，2，1/2；（2）3，0，-1，1/2；（3）2，2，2，2；（4）1，0，0，0答：（2）、（3）、（4）组不可能存在，原因是：（2）l=0时，m-1；（3）n=2时，l2，ms2；（4）ms0。12 分别用4个量子数表示P原子的5个电子的运动状态：3s23p313 下列说法中符合泡里原理的是 （A ）（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个（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。14 在下列氧原子的电子排布中，处于激发态的是 （C ）15 下列基态离子中，具有3d7电子构型的是 （C）（A）Mn2（B）Fe2 （C）Co2+ （D）Ni216 基态原子的第六电子层只有2个电子，第五电子层上电子数目为 （C）（A）8 （B）18 （C）8-18 （D）8-3217 和Ar具有相同电子构型的原子或离子是 （D）（A）Ne （B）Na+ （C）F （D）S218 基态时，4d和5s均为半充满的原子是 （C）（A）Cr （B）Mn （C）Mo （D）Tc19 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 （B）（A）Cr3 （B）Fe3 （C）Ni2 （D）Mn320 基态原子有6个电子处于n=3, l=2的能级，其未成对的电数为 （A）（A）4 （B）5（C）3 （D）21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（K、Ca、Zn、Br）。其中C和D所形成的化合物的化学式应为（ZnBr2）。 22 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（3d24S2），此元素是（Ti）。23下列元素的符号是（1）属零族，但没有p电子（He）；（2）在4p能级上有1个电子（Ga）；（3）开始填充4d能级（Y）；（4）价电子构型为3d104s1 （Cu）24第五周期有（18）种元素，因为第（5）能级组最多可容纳（18）个电子，该能级组的电子填充顺序是（5S24d105P6）。25如（1）所示，填充下列各题的空白（1）Na（Z=11），1s22s22p63s1;（2）(P)（ Z=15）1s22s22p63s23p3;（3）Zr（Z=40），Kr4d（2）5s2;（4）Te（Z=52），Kr4d（10）5s25p4; ;（5）Bi（Z=83），Xe4f（14）5d（10）6s（2）6p（3）。26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；（2）24Cr；（3）26Fe；（4）33As；（5）47Ag ；（6）82Pb 答：（1）13Al： 1s22s22p63s23p1，第三周期IIIA族；（2）24Cr： 1s22s22p63s23p63d54s1，第四周期VIB族； （3）26Fe： 1s22s22p63s23p63d64s2，第四周期VIII族； （4）33As： 1s22s22p63s23p63d104s24p3，第四周期VA族； （5）47Ag： 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1，第五周期IB族； （6）82Pb： 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p64f145d106s26p2 ，第六周期IVA族。27已知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B族；答：Ti，3d24s2 （2） 第四周期第B族；答：Mn，3d54s2 （3） 第五周期第A族；答：I，5s25p5 （4） 第六周期第A族；答： Tl，6s26p1 28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答：（1）1个2s轨道（2）不存在3f轨道（3）3个4p轨道（4）不存在2d轨道（5）5个5d轨道。29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？答：未成对电子数： V 3，Si 4，Fe 2。30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：答：ns2np2 ，IVA族元素（2） 有2个n=4，l=0的电子，6个n=3和l=2的电子：答：3d64s2，Fe元素；（3） 3d全充满，4s只有1个电子的元素：答：3d104s1，Cu元素。 31某元素A能直接与VA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； 答：A为Si元素，B为Cl元素；（2） 元素A属第几周期、第几族； 答：元素A属第三周期、第IVA族；（3） 最高价氧化物的化学式。答：SiO2 32（1）某元素+2价离子和Ar的电子构型相同；（Ca）（2）某元素的+3价离子和F-的电子构型相同；（Al）（3）某元素的+2价离子的3d电子数为7个；（Co） 33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？答：Ar3d24s2，Ti34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）答：（1）O 与F同属二周期的元素，n相同，核电荷Z依次增大，有效核电荷Z*也依次增大，故r（O）大于r（F）；又中性原子得电子变成负离子，半径增大，且负电核越高半径越大，故进一步使r（O）大于r（F）。（2）Na、Mg 与Al 同属二周期的元素，n相同，核电荷Z依次增大，有效核电荷Z*也依次增大，故r（Na）大于r（Mg）大于r（Al），又中性原子失电子变