原子结构与元素周期律习题及全解答

1、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。2解：根据rn=aon-3r5=53pmX 25= 53 x 10 nmx 25= nm2(2) 根据 En=-B / nE5= 52= 25=答：第五个玻尔轨道半径为 nm,此轨道上的能量为-。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。解：1根据 E 辐射= E= E4 E3 = X10 -18 J 1/3 2 1/4 2 =xio -18 J 1/9-1/16 =xio -18 J x =根据E 辐射=h vv = E 辐射/h= x 10-19J /6 .

2、 626X10-34 = s -12法1:根据E 辐射=hv = hC/入入=hC/ E 辐射=6 . 626X10 -34 x 3X 1 0 8 x 10-19J=x 10-6m法 2 :根据 v = C/ 入，入=C/ v =3x10 8 s -1 = x 10- 6m。答：频率为s -1，波长为x 10-6m。3. 将锂在火焰上燃烧放出红光，波长=，这是Li原子由电子组态1s22p1f 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。解：(1)频率 v = C/ 入=3x10 8 x 10-9 m/nm= x 1014 s -1;961(2)波数

3、 v =1/ 入=1/ x 10- m/nm= x 10 m-(3) 能量 E (辐射)=h v =6. 626X10 -34 xx 1014 s-1=x 10-19 J-19-1-3-1x 10 J xx 1023mol x 10 KJ/J= KJ mol答：频率为x 1014 s-1,波数为x 106 m-1，能量为KJ mol -1。4. 计算以下粒子的德布罗意波的波长：(电子的速度为 v= x 106m.s 1)(1) 质量为10 10kg ,运动速度为s 1的尘埃；(2) 动能为的自由电子；(3) 动能为300eV的自由电子。解：入=h/ m v=6 . 626X10 -34 10

4、10kg xs 1 = x 10-22 m(单位运算：入=h/ m v =().=m)(2)动能单位换算：_, .-18-18-19=xio J , 1eV =X10/ J= X 10 J-19-20=XX 10 j/ev = x 10 J2动能(Ek)与动量(P)换算：EK=(1/2)mv =(1/2) mvv=(1/2)PvP=2 Ek/v电子的速度为 v= x-206 1-26.、/-,、m.-1P=2 Ek/v=2 xx 10 J/ x 10 m.s =x kg 单位运算;J/ ms = = m sh /P= x 103426x 10- m或者：Ek=(1/2)mv 2=(1/2)(P

5、 2/m)= xx 10-19J2 0.1 1.6010-199.11 10 313.2 1026X= h/P= x 10 -34/ x 10-26=x 10-8 m3 动能单位换算：100ev = 100ev xx 10-19J/ ev =x 10-17J动能E k与动量P换算：P=2 E k/v一 1电子的速度为 v= xh/P=6 . 626X10-176-23 八、一-1-1P=2 Ek/v=2 xx 10 J / x 10 m.s 仁x kg 单位运算:J/ ms = = m s =23x 10- m说明：电子的速度取值不同，计算结果有较大的差异5. 如果一束电子的德布罗意波长为1n

6、m,其速度为多少?解：德布罗依波波长入=h/ m v ,-91nm=1x 10 m,电子质量 m= x 10 - 31kg34-31-9电子速度 v = h/ m 入=6 . 626X10 x 10 kg x 1 x 10 m= x(单位运算 v = h/ m 入=().= 一1)答：电子速度为x 一16. 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x 10 -31kg，速度为 x 106m.s一1等，假设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： XA PX h

7、/4 n X h/4 nA PX= h/4 nA( mV = h/4 n mA V-1 -1 1(1) 对子弹：质量 m=，速度 V= 1000ms- , V=x 1000m-s - =100 m -s - X h/4 n mA V=6. 626X10 - 34 4 XXX 100 m -s -1= X 10-35 m讨论：子弹的射程可以到达1 X 103 m,而其位置的不确定量为X 10-35 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=X 10m-s -1=1 m -s-134-9-126 X h/4 n mA V=6

8、. 626X104 XX 1X 10 kgX 1 m -s = X 10- m讨论：尘埃的运动范围约为 1m而其位置的不确定量为X10-26 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= X10 -3 1 kg ，速度 V=X 1，6-15-1 V=xx 10 m-s- =x 10 m-s-AA-315-10 X h/4 n mA V=6. 626X104XXX 10 kg XX 10 m-s-1= X 10 m讨论:原子核外电子的运动范围(原子半径)为 1 X 10-10 m,可是电子运动位置的不确定量为 X 10-10 m大于原子的半径，所以测不准关系对电子的运动

9、有实际意义。7. 以下各组量子数,不正确的选项是( B)(A) n=2,l=1,m=0,m s=-1/2(B) n=3,l=0,m=1,m s=1/2(C) n=2,l=1,m=-1,m s=1/2(D) n=3,l=2,m=-2,m s=-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、I )。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

10、、 I )11. 指出以下各组量子数中，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，I 工2, m 2; (4) m 0。12. 分别用4个量子数表示 P原子的5个电子的运动状态：3s23p3(A )13. 以下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个(C) 原子处于稳定的基态时，其电子尽先占据

11、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. 在以下氧原子的电子排布中，处于激发态的是(C )(A)1I1I1111I(C)1II1II(D)1IJlx2s女15. 以下基态离子中，具有3d7电子构型的是(C)(A) Mn+ ( B) Fe2 + (C) Co2+ ( D) Ni2+16. 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) S2 一18. 基态时，4d和5s均为

12、半充满的原子是(C)(A) Cr( B) Mn (C) Mo (D) Tc19. 在以下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) MrT20. 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。 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

13、为(ZnBr2)。4,0,0,+1/2), ( 4,0,0,-1/2) , ( 3,2,0,3d24S2)，此元素是(Ti )。22. 某元素的四个价电子的四个量子数分别为(+1/2 ), ( 3,2,1,+1/2)，那么该元素原子的价电子排布为(23. 以下元素的符号是(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，填充以下各

14、题的空白2 2 6 1( 1)Na( Z=11)， 1s22s22p63s1;(2)(P) ( Z=15)1s22s22p63s23p3;3) Zr(Z=40), Kr4d4) Te( Z=52), Kr4d( 2) 5s2;( 10)5s25p4; ;5) Bi ( Z=83), Xe4f( 14)5d(10) 6s(2) 6p(3)。26用 s，p， d，f 等符号表示以下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) 13AI : 1s22s22p63s23p1,第三周期 IIIA

15、 族；(2) 24Cr: 1s 22s22p63s23p63d54s1，第四周期 VIB 族；2 2 6 2 6 6 2，(3) 26Fe： 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s，第四周期 VHI 族；(4) 33As： 1s 22s22p63s23p63d104s24p3，第四周期 VA族；(5) 47Ag: 1s 22s22p63s23p63d104s24p64d105s1,第五周期 IB 族；( 6) 82Pb： 1s 22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p64f 145d106s26p2 ，第六周期 IVA 族。27元素在周期表中的位置，写出它们的外围电子

16、构型和元素符号( 1)第四周期第WB族;答：Ti , 3d24s2( 2)第四周期第四B族;答：52Mn, 3d4s( 3)第五周期第四A族;答：I , 5s25p5( 4)第六周期第川A族;答：TI , 6s26p128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。答：未成对电子数： V 3 ，Si 4 ，Fe 2。30外围电子构型满足以下条件之一是哪一类或哪一个元素？( 1) 具有

17、2 个 p 电子：22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 ：62答 ： 3d 4s ， 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VH A族中某元素B反响时生成 A的最高氧化值的化合物 ABX在此化合 物中B的含量为%而在相应的氧化物中，氧的质量占 。ABX为无色透明液体，沸点为 5 7.6 C, 对空气的相对密度约为。试答复：(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

18、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 ： SiO232. (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某元素的最外层有4个价电子，它们的 4个量子数(n、I、m m)分别是：(4, 0, 0,+1/2 )，(4， 0， 0， -1/2 )，( 3， 2， 0， +1/2 )，(3， 2， 1， +1/2 )，那么元素原子的价电子组态是什 么？是什么元素？22答： Ar3d 24s2, Ti34.说明以下等电子离子的半径

19、值在数值上为什么有差异：(1) F- (133pm)与 了 (136pm)(2) . Na+ ( 98pm)、M(g+ (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成正离子，半径减小，且正电核 越高半径越，故进一步使r (Na)大于r( Mg)大于r(Al)。35第一电离能最大的原子的