大學(xué)無機化學(xué)第二章(原子結(jié)構(gòu))試題及答案

1、第五章原子結(jié)構(gòu)和元素周期表本章總目標(biāo)：1:了解核外電子運動的特殊性，會看波函數(shù)和電子云的圖形2:能夠運用軌道填充順序圖，按照核外電子排布原理，寫出假設(shè)干元素的電子 構(gòu)型。3:掌握各類元素電子構(gòu)型的特征4: 了解電離勢，電負(fù)性等概念的意義和它們與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。各小節(jié)目標(biāo)：第一節(jié)：近代原子結(jié)構(gòu)理論確實立學(xué)會討論氫原子的玻爾行星模型E eV on第二節(jié)：微觀粒子運動的特殊性1 ：掌握微觀粒子具有波粒二象性-。P mv2:學(xué)習(xí)運用不確定原理x? P 。2 m第三節(jié)：核外電子運動狀態(tài)的描述1:初步理解量子力學(xué)對核外電子運動狀態(tài)的描述方法 處于定態(tài)的核外電子在核外空間的概率密度分布即電子云。2:掌握描述

2、核外電子的運動狀態(tài)能層、能級、軌道和自旋以及4個量子數(shù)。3:掌握核外電子可能狀態(tài)數(shù)的推算。第四節(jié)：核外電子的排布1: 了解影響軌道能量的因素及多電子原子的能級圖。2;掌握核外電子排布的三個原那么：(0能量最低原那么多電子原子在基態(tài)時，核外電子盡可能分布到能量最低的院子軌道。Pauli原那么在同一原子中沒有四個量子數(shù)完全相同的電子，或者說是在同一個原子中沒有運動狀態(tài)完全相同的電子。Hu nd原那么一一電子分布到能量簡并的原子軌道時， 優(yōu)先以自旋相同的方式 分別占據(jù)不同的軌道。3:學(xué)會利用電子排布的三原那么進行第五節(jié)：元素周期表 認(rèn)識元素的周期、元素的族和元素的分區(qū)，會看元素周期表。第六節(jié)：元素根

3、本性質(zhì)的周期性掌握元素根本性質(zhì)的四個概念及周期性變化1原子半徑O1從左向右，隨著核電荷的增加，原子核對外層電子的吸引 力也增加，使原子半徑逐漸減小；O隨著核外電子數(shù)的增加，電子間的相互斥力 也增強，使得原子半徑增加。 但是，由于增加的電子缺乏以完全屏蔽增加的核電 荷，因此從左向右有效核電荷逐漸增加，原子半徑逐漸減小。2：電離能從左向右隨著核電荷數(shù)的增多和原子半徑的減小，原子核對外 層電子的引力增大，電離能呈遞增趨勢。3：電子親和能在同一周期中，從左至右電子親和能根本呈增加趨勢，同 主族，從上到下電子親和能呈減小的趨勢。4：電負(fù)性在同一周期中，從左至右隨著元素的非金屬性逐漸增強而電負(fù) 性增強，在

4、同一主族中從上至下隨著元素的金屬性依次增強而電負(fù)性遞減。 習(xí)題一 選擇題1.3d電子的徑向函數(shù)分布圖有?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版A. 1個峰B.2個峰 C. 3個峰 D. 4個峰2. 波函數(shù)一定，那么原子核外電子在空間的運動狀態(tài)就確定，但仍不能確定的是A.電子的能量B.電子在空間各處出現(xiàn)的幾率密度C.電子距原子核的平均距離D.電子的運動軌跡3. 在以下軌道上的電子，在 xy 平面上的電子云密度為零的是 ?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版 A .3sB .3pxC . 3pzD .3dz24. 以下各組量子數(shù)中，合理的一組是A .n=3， l=1 ， ml=+1 ， ms= +1/2B .n=4，

5、l=5 ， ml= -1 ， ms= +1/2C .n=3， l=3 ， ml=+1 ， ms= -1/2D .n=4，l=2，ml=+3，ms= -1/25.第四周期元素原子中未成對電子數(shù)最多可達 吉大版A.4 B. 5 C .6 D.7?無機化學(xué)例題與習(xí)題?6.以下電子的量子數(shù)n, I, m和ms不合理的是A .3， 0 ， 0 ， +1/2B .3 ， 0 ， 0 ， -1/2C .3, 1, 0, -1/2D .3, 3, 0, +1/27.對 3d 電子來說,以下各組量子數(shù)中不正確的選項是A. 3, 2, 2, +1/2B. 3, 2, 1, -1/2C. 3, 2, 0, +1/2

6、D. 3, 1, 1, +1/28. 主量子數(shù) n=4 能層的亞層數(shù)是A. 3 B. 4 C. 5 ?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版 D. 69. 電子的鉆穿本領(lǐng)及其受其它電子屏蔽效應(yīng)之間的關(guān)系A(chǔ). 本領(lǐng)越大,效應(yīng)越小B. 本領(lǐng)越大，效應(yīng)越大C.兩者無關(guān)系1O.Pt?+離子的價電子層結(jié)構(gòu)是A.6s26p2B.5s25p2D.以上都不對 ?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版 C. 6s2D.5s25p65d1O6s211. 在多電子原子中, 以下電子具有如下量子數(shù), 其中能量最高的電子是 ?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版 A. 2, 1, O, -1/2B. 2, 1, 1, -1/2C. 3, 1, 1, +

7、1/2D.3, 2, -2, -1/2原子的第五電子層只有 2 個電子時,那么原子的第四電子層的電子數(shù)為 ?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版 A .8B. 18C .818D. 83213. 以下離子中的電子構(gòu)型可以用Ai3d6表示的是A.Mn2+B.Fe3+C .Co3+D .Ni2+B. Ar>Mg>Si>BD. B >Mg> Ar >Si ?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉B. Mg 、Ca、Sr、BaD. Cr、Mn、Fe、Co14. 以下元素原子半徑的排列順序正確的選項是A. Mg > B> Si >ArC. Si> Mg > B &

8、gt;Ar15. 以下元素中,原子半徑最接近的一組大版A. Ne 、Ar、Kr、XeC. B、C、N、O16. 鑭系收縮是以下各對元素中性質(zhì)最相似的是 ?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版 A .Zr 和 Hf B.Ru 和 RhC .Mn 和 Tc D.Nd 和 Ta17. 某元素原子的價電子層結(jié)構(gòu)為3d54s2，那么該元素在周期表中位置為 A.第四周期第U A族B.第四周期第U B族C.第四周期第V U A族D.第四周期第V U B族18. 在以下元素中，電負(fù)性大小順序正確的選項是 ?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版 A. F> N> OB. O >CI > OC. As>

9、P>HD. Cl >S>As19. 第二電離能最大的原子應(yīng)該具有的電子構(gòu)型是A. 1 s22s22p5B.1s22s22p6C.1s22s22p63p1D . 1 s22s22p63s220. 以下各組元素的第一電離能按遞增的順序正確的選項是 ?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版 A.Na Mg Al B. B C N C.si P As D.He Ne Ar21. 以下元素中第一電子親和能最大的是 ?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版A.O B. F C.s D.Cl22. 以下元素基態(tài)原子的第三電離能最大的是 ?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版A.C B. B C.Be D.Li23. 某元素

10、基態(tài)原子失去三個電子后，角量字?jǐn)?shù)為2 的軌道半充滿，其原子序數(shù)為 ?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版 A.24 B. 25C.26D.2724. 以下元素中，書鑭系元素的是 ?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版 A.TaB. TiC.TlD.Tm25. 以下元素中屬于放射性元素的是 ?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版 A.TaB. TbC.TcD.Tm二 填空題1.4P亞層中軌道的主量子數(shù)為，角量子數(shù)為，該亞層的軌道最多可以有 種空間取向，最多可容納個電子。?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版22. 波函數(shù) 是描述數(shù)學(xué)函數(shù)式，它和 是同義詞，| |的物理意義是，電子云是形象化表示。3. 周期表中最活潑的金屬為 ，最活潑的

11、非金屬為 ，原子序數(shù)最小的 放射性元素為第 周期元素，其元素符號為 。?無機化學(xué)例題與習(xí) 題?吉大版4. 質(zhì)量數(shù)是56,中子數(shù)是30的基態(tài)原子電子構(gòu)型 ;質(zhì)量數(shù)為209,中子數(shù)為126的基態(tài)原子電子構(gòu)型 。，3d軌道半充滿的是 ， 4s軌道半充滿的是 ，價電層s電子數(shù) 與d電子數(shù)相同的是。?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版6. 原子序數(shù)為24的原子，其價電子結(jié)構(gòu)是 。7. 元素的性質(zhì)隨著的遞增而呈現(xiàn)周期性的變化，這是原子的 變化的反映，第四、六周期分別是 能級組和能級組。8. 在各類原子軌道中，軌道的鉆穿能力最強，由此引起的后果是 ?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版9.第33號元素原子的核外電子排布為，基

12、態(tài)時最外層各電子的量子數(shù)為：n=; 1=; m =; ms=該丿元糸最高氧化態(tài)為 ，在周期表中屬 區(qū)元素，它的低價氧化物的化學(xué)式為，俗稱。10. 鑭系元素包括原子序數(shù)從 至 共 個元素，從La到Lu半徑共減 少 ppm，這一事實稱為，其結(jié)果是。?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版11造成第三過渡元素原子半徑和第二過渡元素原子半徑相近的原因是12. 給出以下元素的原子核外價電子排列方式W ，Nb ，RuRh ，Pd ，Pt。?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版13. 用元素符號填空：最活潑的氣態(tài)金屬元素是 最活潑的氣態(tài)非金屬元素是最不易吸收電子的元素是第四周期的第六個元素電子構(gòu)型是 第I電離勢能最大的元素是第I

13、電子親核勢能最大的元素是第2、3、4周期原子中P軌道半充滿的元素是3d半充滿和全充滿的元素分別是 和電負(fù)性相差最近的元素是一電負(fù)性相差最大的元素是14. 根據(jù)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)理論，核外電子的運動狀態(tài)可用來描述，它在習(xí)慣上被稱為 ；丨丨2表示，它的形象化表示是。?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版15. 非放射性元素中，單電子數(shù)最多的元素單電子數(shù)為，它在周期表中位于第周期，第族。?無機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版三問答題1原子軌道、幾率密度和電子云等概念有何聯(lián)系和區(qū)別？2. 根據(jù)鉀、鈣的電離勢數(shù)據(jù)，從電子構(gòu)型說明在化學(xué)反響過程中，鉀表現(xiàn) +1價, 鈣表現(xiàn)+2價的原因？3寫出以下元素的符號、名稱、價電子構(gòu)型和惰性氣體在

14、周期表中的分區(qū)。?無 機化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版A.第四周期的惰性氣體B.第四周期的W B族元素C. 5p電子半充滿的元素4. K和Ca中的4s能量和3d能量哪個低？試用斯萊特經(jīng)驗公式求算 E值電 子排布式應(yīng)是什么？5. 答復(fù)以下問題：寫出原子序數(shù)為32的元素的核外電子排布、元素符號、元素名稱以及此元素 在周期表中的位置。試用四個量子數(shù)分別表示這個元素原子最外層各價電子的核外運動狀態(tài):最外層各價電子nlmms分別畫出此元素原子最外層 Px電子的軌道角度分布圖及電子云徑向分布圖6. 符號d、3dz2和3d1各代表什么意義?7. 原子核外電子的運動有什么特性?無機8. 什么叫屏蔽效應(yīng)？什么叫鉆穿效應(yīng)

15、？如何解釋以下軌道能量的差異? 化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版1Eisv E2s v E3s v E4S2E3SV E3pV E3d3E4SV E3d9. 說明以下事實的原因：1元素最外層電子數(shù)不超過8個；2元素次外層電子數(shù)不超過18個；3各周期所包含的元素數(shù)分別為 2、8、8、18、18、32個10. 以下術(shù)語的含義是什么？電離勢、電子親合勢、電負(fù)性。它們和元素周期律 有什么樣的關(guān)系？11在第四周期的A、B、C、D四種元素，其價電子數(shù)依次為1、2、2、7,其原 子序數(shù)按A、B、C、D依次增大。A和B的次外層電子數(shù)為8,而C與D 為18,根據(jù)原子結(jié)構(gòu)判斷：1哪些是金屬元素；2D與A的簡單離子是什么？3

16、哪一元素的氫氧化物堿性最強？4B與D兩原子間能形成何種化合物？寫出化學(xué)式。參考答案選擇題1. A2. D3.C4. A5. C6. D7. D8.B9. A10.C11.D12. C13.C14. B15.D16.D17. D18.D19.C20.B填空題1.4, 1, 3, 62. 核外電子空間運動狀態(tài)；原子軌道；電子在核外空間出現(xiàn)的幾率密度；波函數(shù)的形象化表示3. Fr,F五 Tc4. 183d64s2; 786s26p35. As,Cr 和 Mn,K,Cr 和 Cu,Ti6.3d54s1 ;3dxy ,3dxz,3dyz,3dz2,3ck2y27.荷電核數(shù)；最外層的電子數(shù)由18呈現(xiàn)周期性

17、；第W;第8.s,s軌道能量降低，造成能級交錯9.1s22s22p63s23p63d104s24p3;n:44444l:00111m:000-+1ms:+1/2-/2+1/2+1/2+1/2+5;P 區(qū);As2O3;砒霜10.57, 71, 15; 11,鑭系收縮，使第二過度元素和第三過度元素原子半徑相近。11. 鑭系收縮12. W 5d46ss2 Nb 4d45s1 Ru 4d7 5s1 Rh 4d85s1 Pd 4d105s0Pt 5d96s113. Cs F(3) Fr 1s22s22p63s23p64d54s1 HeCl(7) N,P,As Cr, Mn ; Cu, Zn(9) Ce和

18、 Pr ,Pr和 Nd,Dy 和 Ho,Ho 和 Er.Er 和 Tm; F 和 Cs，原子軌道；概率密度，電子云15.8,六，川 B三問答題1. 答：波函數(shù)是描寫原子核外電子運動狀態(tài)的數(shù)學(xué)函數(shù)式 ，可以粗略地把 看 成是在X,Y,Z三維空間里能找到該核電子運動的一個區(qū)域，借用軌道這個詞 稱為軌道，所以原子軌道是 的同義詞；幾率密度是描寫電子在核外空間某處2單位體積內(nèi)出現(xiàn)的多少，可由該電子原子軌道的波函數(shù)的絕對值的平方來確定。電子云是電子在核外運動時，把它在空間各處出現(xiàn)的幾率密度的大小 畫成圖形，這種圖形叫電子云，是幾率密度的形象描述。原子軌道,幾率密度和電 子云都是描述電子運動的根本概念，它

19、們既是不同的概念，但又有密切的聯(lián)系。在物理意義上，波函數(shù)是描寫核外電子空間運動狀態(tài)的數(shù)學(xué)函數(shù)式，而電子云那么 是電子在核外空間出現(xiàn)的幾率分布的形象化描述。從它們的角度分布圖看，形狀相似，但略有不同,電子云的角度分布圖比相應(yīng)原子軌道波函數(shù)的角度分布圖 要稍瘦點，而原子軌道波函數(shù)的角度分布圖有正、負(fù)號；而電子云都是正值。2. 答：查出鉀，鈣的電離勢數(shù)據(jù)如下K:I 1X1O-19J,I 2X10-19J, I3X1O-19JCa: I ix 10-19 J ,12=19.017 X 10-19J, 13X 10-19J由電離勢數(shù)據(jù)可知，鉀的I 2是I 1的7倍多,I 3是I 1的10倍多，因此 鉀易

20、失去1個電子，在化學(xué)反響中表現(xiàn)為+1價。K+離子類似于惰性氣體 Kr的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)所以K+是穩(wěn)定的。鈣的I jI 2差異不大，而I 3是I 1 的8倍多,因此鈣易失去2個電子，在化學(xué)反響中表現(xiàn)為+2價,Ca2+離子 也是類似于惰性氣體Kr的結(jié)構(gòu)，所以Ca2+離子是穩(wěn)定的。3. 答：A是36號元素氪Kr屬于P區(qū),價電子構(gòu)型為：4s24p6;B是22號元素鈦Ti, 屬于d區(qū),價電子構(gòu)型為:3d24s2;C是51號元素銻Sb,屬于P區(qū)，價電子構(gòu)型 為:5s25p34. 答：計算基態(tài)鉀原子的4s和3d的能量根據(jù)斯萊特規(guī)那么：3d =10X 1.0+8X 0.35=12.80,4S=10X 1.0+8X 0

21、.85=16.80,E3dX 19 1 嚴(yán)0232E4sX 19 竽0242/. E3d > E4s同理，對于基態(tài)鈣原子：E3dX 20_呼00= -6.04eV32E4sX 20 嚴(yán)152 eV42/. E3d > E4s所以，K和Ca的4s能量都比3d能量低，它們的電子排布分別為:K: 1s22s22p63S23p64s1Ca：1s22s22p63s23p64s25.答：1核外電子排布為：1s22$s22p63s23p63d104s24p2;元素符號為：Ge；元素 名稱為鍺；它屬于第四周期W A族。nlmms4s4001/2400-1/24p241+1, -1,0+1/2，-1

22、/2410，+1,-1+1/2，-1/26. 答：d是原子軌道的符號，表示1=2的電子運動狀態(tài)。3dz2表示n=3、1=2、m=0的電子空間運動狀態(tài)。它在 z軸方向上電子云密度最 大。3d1代表第三電子層n=3的d1=2原子軌道上有一個電子。該電子處于n=3、 1=2、m=0、土 1或土 2、m=+1/2或-1/2的電子運動狀態(tài)。7. 答：原子核外電子的運動具有波粒二象性，不能同時準(zhǔn)確測定其位置和速度即 測不準(zhǔn)關(guān)系因而它的運動不遵循經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律。 沒有經(jīng)典式的軌道，而是服 從量子力學(xué)的規(guī)律，需要統(tǒng)計規(guī)律來描述。8. 答：其他電子的屏蔽作用對某個選定電子產(chǎn)生的效果叫做屏蔽效應(yīng)；由于電子的角量子

23、數(shù)I不同，其幾率的徑向分布不同，電子鉆到核附近的 幾率較大者受到核的吸引作用較大，因而能量不同的現(xiàn)象稱為電子的鉆穿效應(yīng)。1當(dāng)n不同，I相同時，n越大，電子離核的平均距離越遠(yuǎn)，所以原子 中其它電子對它的屏蔽作用那么較大，即c值越大，能量就越高。故E1sv E2svE3S V E4S。2當(dāng)n相同，I不同時，I越小，電子的鉆穿效應(yīng)越大，電子鉆的越深受核吸引力越強，其它電子對它的屏蔽作用就越小，其能量就越低。故E3S V E3pV E3d03在多電子原子中電子在4s軌道比3s軌道鉆穿效應(yīng)大，可以更好地回 避其它電子的屏蔽。4s軌道雖然主量子數(shù)比3d多1,但角量子數(shù)少2,其鉆穿 效應(yīng)增大對軌道能量的降低作用超過了主量子數(shù)大對軌道能量的升高作用。因此E4s V E3d。9答：1當(dāng)元素最外層電子數(shù)超過8時，電子需要填充在最外層的d軌道上， 但由于鉆穿效應(yīng)的影響，EnSV En-1d,故填充d軌道之前必須先填充更外層的S 軌道，而填充更外層S軌道，那么增加了一個新電子層，原來的d電子層變成了次 外層，故最外層電子數(shù)不超過 8個。2當(dāng)次外層電子數(shù)要超過18時，必須填充f軌道，但在多電子原子