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。解：(1)根据rn=a0n2r5=53pmX25=53x10'3nmX25=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)=AE=E4-E3=X10-18J(1/3)2(1/4)2)=x10-18J(1/9-1/16)=x10-18Jx=根据E(辐射)=h丫V=E(辐射)/h=X10-19J/6.626X1034=s-1(2)法1:根据E(

2、辐射)=hv=hC/入入=hC/E(辐射)=6.626X10-34X3X108X10-19J=X10-6ni法2:根据丫=C/入，入=C/丫=3X108s-1=X10-6m=答：频率为s-1,波长为x10-6ni3 .将锂在火焰上燃烧放出红光，波长=，这是Li原子由电子组态1s22p1f1s22s1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)频率丫=C/入=3x108x10-9m/nm=x1014s-1;(2)波数丫=1/入=1/x10-9m/nm=X106m-1(3) 能量E(辐射)=hv=6.626X1034XX1014s-1=x10-19Jx10

3、-19Jxx1023mol-1x10-3KJ/J=KJmol-1答：频率为X1014s-1,波数为x106m-1,能量为KJmol-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=X106m$T)(1)质量为1010kg,运动速度为s-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/mv=6.626X10341010kgxs1=><10-22m(单位运算：入=h/mv=().=m)(2)动能单位换算：已知=X10-18J,1eV=X10-18/J=x10-19J=xx10-19j/ev=x10-20j动能(Ek)与动量(P)换算：EK=

4、(1/2)mv2=(1/2)mvv=(1/2)PvP=2Ek/v.-1已知电子的速度为v=xP=2Ek/v=2xx1020J/x106m.s1=x26kg单位运算；J/ms1=ms1=h/P=x10x10-26m或者：Ek=(1/2)mv2=(1/2)(P2/m)=xx10-19Jp.2-0.1-1.60-10-19-9.1110313.21026入=h/P=x1034/X10-26=x10-8m(3)动能单位换算：100ev=100evxx10-19J/ev=x10-17J动能(Ek)与动量(P)换算：P=2Ek/v.-1h/P=6.626X10已知电子的速度为v=xP=2Ek/v=2xx1

5、017J/x106m.s1=x23kg单位运算:J/ms1=ms1=x10-23m（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入=h/mv,-91nm=1x10m,电子质量m=x10-31kg电子速度v=h/m入=6.626X1034x10-31kgx1x10-9m=x（单位运算v=h/m入=（）.=I答：电子速度为x16.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x10-31kg,速度为x106m$T）等，若速度的不确定均为速度的10%判

6、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：XAPX>h/4兀X>h/4兀PX=h/4兀(mV=h/4兀nAV(1)对子弹：质量m=,速度V=1000ms-1,V=x1000ms-1=100ms-1XRh/4兀mAV=6.626X10344XXX100m-s-1=X10-35m讨论：子弹的射程可以达到1x103m,而其位置的不确定量为x10-35m,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=10m-s-1,V=x10ms-1=1ms-1 X>h/4兀mAV=6.626X10344xx1X10-9kgx1ms-1=x10-

7、26m讨论：尘埃的运动范围约为1m,而其位置的不确定量为x10-26m,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=X10-31kg,速度V=x1 v=xx106ms-1=x105ms-1 X>h/471mAV=6.626X104Xxx10-31kgxx105ms-1=x10-10m讨论：原子核外电子的运动范围(原子半径)为1X10-10m,可是电子运动位置的不确定量为X10-10m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,

8、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)

9、组不可能存在，原因是：(2)l=0时，m-1;(3)n=2时，lw2,mw2;(4)mw0。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)MrT(B)Fe2+(C)Co+(D)Ni2+16 .基

10、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(Q8-18(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)S18 .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)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、RC、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

11、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(ZnBrz)。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

12、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(5824d105P6)。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) 13AI;(2)24Cr；(3)26Fe；(4)33As；(5)47Ag;(6)82P

13、b答：(1)13AI:1s22s22p63s23p1,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

14、的外围电子构型和元素符号：(1) 第四周期第WB族；答：Ti,3d24s2(2) 第四周期第口B族；52答：Mn,3d4s(3) 第五周期第口A族；答：I,5s25p5(4) 第六周期第mA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。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：V3,Si4,Fe2。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

15、) 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VnA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%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57.6C,对空气的相对密度约为。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：SiO232 .(1

16、)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、mm)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)与酋(136pm)(2) .Na+(98pm)、M(f+(74pm)与Al3+(57pm)答：(1)O与F同属二

17、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(Q大于r(F)。(3) 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电子构型是(C)(A)3s23p1(B)3s23p2C)3s23p3(D)3s23p436 .解释下列现象(1) Na的Ii小于Mg的，但Na的12却大大超过Mg的；答：比较价层电子结构，Na：is22s22p63s1Mg：is22s22p63s：Na原子失去第一个电子可以形成稳定结构Ii小，而在此基础上失去第2个电子将破坏稳定结构I2大，而Mg原子恰好相反，故Na的Ii小于Mg的Ii,I2远远大于Mg的I2。(2) Be原子的Ii-I4各级电离能分别为：899KJ-mol"、i757KJ-mol"、xi04KJ-mol"、xi04KJ-mol"、解释各级电离能逐渐增大并有突跃的原