第8章原子結(jié)構(gòu)習(xí)題及答案

第8章原子結(jié)構(gòu)和元素周期律習(xí)題參考答案1玻爾理論的要點是什么？玻爾理論有哪些局限性？答：玻爾提出三點假設(shè)：①核外電子是在某些符合一定條件的軌道上繞核運動的。電子在這些軌道上運動時，既不吸收能量也不放出能量。②原子在穩(wěn)定狀態(tài)時，電子盡可能處在離核最近的軌道上。這時原子的能量最低（稱為基態(tài)）。當(dāng)原子從外界獲得能量時，電子可以躍遷到離核較遠(yuǎn)(即能量較高)的軌道上去，此時原子和電子處于激發(fā)態(tài)。③處于激發(fā)態(tài)的電子很不穩(wěn)定。當(dāng)電子從離核較遠(yuǎn)的軌道返回到離核較近的軌道時，會以光的形式釋放出能量。光的頻率取決于能量較高的軌道與能量較低的軌道之間的能量差。玻爾理論的缺陷在于未能完全沖破經(jīng)典物理的束縛，加入了一些假定，仍然認(rèn)為，電子在原子核外的運動采用了宏觀物體運動的固定軌道。玻爾理論不能解釋這種光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)，玻爾理論也不能解釋多電子原子的光譜。22的物理意義是什么？它的形象化表示是什么？波函數(shù)絕對值的平方2有明確的物理意義。它表示空間某單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的概率，即概率密度。電子云就是概率密度2的形象化圖示。3原子軌道的角度分布圖與電子云的角度分布圖相比有哪些不同？答：比較電子云的角度分布與原子軌道的角度分布圖，可以看到，它們主要有兩點區(qū)別：①原子軌道的角度分布圖上有正、負(fù)號，而電子云角度分布圖上均為正值。②電子云的角度分布圖比原子軌道的角度分布圖要瘦一些。這是因為，|Y|的值總是小于1的，而Y2的值更小。4給出下面每組中可能的量子數(shù)：(1)n=3,l=1,m=?(2)n=4,l=?,m=-1(3)n=?,l=1,m=+1答：(1)m=0，±1。(2)l=3，2，1。(3)n≥25M2+離子的3d軌道上有3個電子，該元素位于周期表中哪一周期？什么族？什么區(qū)？中文名稱是什么？分別寫出描述這3個電子運動狀態(tài)的四個量子數(shù)。答：該元素位于周期表中第4周期，ⅤB族，d區(qū)。中文名稱是釩。描述3d軌道上3個電子運動狀態(tài)的四個量子數(shù)分別是：nlmms(1)32+2+1/2(2)32+1+1/2(3)320+1/2.6填空元素代號原子序數(shù)周期族區(qū)價電子排布1173ⅦAp3s23p52244ⅥBd3d54s13294ⅠBds3d104s14375ⅠAs5s15646ⅢBf4f75d16s7某元素在Kr之前，當(dāng)它的原子失去3個電子后，角量子數(shù)為2的軌道上的電子恰好是半充滿。寫出該元素的核外電子排布式并指出該元素位于哪一周期？什么族？什么區(qū)？中文名稱是什么？答：該元素的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2。該元素位于第4周期，ⅧB族，d區(qū)，中文名稱是鐵。8將氫原子核外電子從基態(tài)激發(fā)到2s或2p軌道，所需要的能量是否相同？為什么？如果是氦原子情況又是怎樣的？答：由于氫原子是單電子原子，E2s=E2p，所以將氫原子核外電子從基態(tài)激發(fā)到2s或2p軌道，所需要的能量相同。氦原子是多電子原子，兩個電子間存在斥力E2s≠E2p，所以將氦原子核外電子從基態(tài)激發(fā)到2s或2p軌道，所需要的能量不相同。.9下列敘述是否正確？將不正確的改正過來。(1)氫原子只有一個電子，故氫原子只要一個軌道。(2)主量子數(shù)為2時，有2s、2p兩個軌道。(3)因為p軌道的角度分布呈“8”字形，所以p電子運動的軌道為“8(4)電子云是波函數(shù)2在空間分布的形象化表示。答：(1)不正確。正確的敘述是：氫原子只有一個電子，但氫原子核外的原子軌道不只一個。(2)不正確。正確的敘述是：主量子數(shù)為2時，有1個2s軌道，3個2p軌道。(3)不正確。正確的敘述是：p軌道的角度分布呈“8”字形，p(4)正確。10A、B兩元素，A原子的M層和N層的電子數(shù)分別比B原子的M層和N層的電子數(shù)少7個和4個。寫出A、B兩原子的名稱和電子排布式。答：A原子是釩，電子排布式為：1s22s22p63s23p63d34s2B原子是硒，電子排布式為：1s22s22p63s23p63d104s24p4。11寫出具有電子構(gòu)型為1s22s22p5的原子中各電子的全套量子數(shù)。答：nlmms(1)100+1/2(2)100-1/2(3)200+1/2(4)200-1/2(5)21+1+1/2(6)21+1-1/2(7)21-1+1/2(8)21-1-1/2(9)210+1/212什么是屏蔽效應(yīng)？什么是鉆穿效應(yīng)？什么是能級交錯現(xiàn)象？答：在多電子原子中，由于其他電子對某電子的排斥作用抵消了一部分核電荷，從而使有效核電荷降低，削弱了核電荷對該電子的引力，這種作用被稱為屏蔽作用或屏蔽效應(yīng)。外層電子鉆到靠近原子核的內(nèi)層空間，從而躲避其他電子的排斥使本身能量降低的現(xiàn)象稱為鉆穿作用。對于多電子原子而言，原子軌道的能量由主量子數(shù)n和角量子數(shù)l共同決定，主量子數(shù)n小和角量子數(shù)l大的軌道（內(nèi)層軌道）能量反而高于主量子數(shù)n大和角量子數(shù)l小的軌道（外層軌道）能量，如對于元素K：E4s＜E3d，這種現(xiàn)象稱為能級交錯現(xiàn)象。13核外電子排布遵循哪三項原則？其主要內(nèi)容是什么？答：核外電子排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特規(guī)則。(1)能量最低原理：電子在原子中所處的狀態(tài)總是要盡可能使整個體系的能量最低，該體系是最穩(wěn)定的。核外電子總是盡可能分布到能量最低的軌道。(2)泡利原理：泡利原理指出，在同一原子中沒有四個量子數(shù)完全相同的電子?；蛘哒f，在同一原子中沒有運動狀態(tài)完全相同的電子。從泡利原理可以得出下面的結(jié)論，對于n，l，m都相同的原子軌道，每一個軌道中最多只能容納兩個自旋方向不同的電子。(3)洪特規(guī)則：電子分布到能量簡并的原子軌道時，總是盡可能保持相同的自旋方向，分占不同的軌道。14按原子半徑從大到小的順序排列下列元素：Ca,Si,As,Te答：Ca>Te>As>Si15什么是電離能？說明第三周期元素隨著原子序數(shù)的增加，電離能變化的特點。答：使元素處于基態(tài)的氣態(tài)原子失去一個電子成為+1價氣態(tài)陽離子所需要的能量，稱為該元素的第一電離能。Na的第一電離能最低，由Na到Mg隨著核電荷升高電離能升高，這是由于Mg為3s2的穩(wěn)定電子構(gòu)型，Al失去一個電子可得到3s23p0的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以Al的第一電離能反而比Mg低；P原子有較高的電離能，因它為半充滿的p3結(jié)構(gòu)；S原子的電離能又低于P原子，因其失去一個電子可得半充滿的p3結(jié)構(gòu),Ar為3s23p6的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，在這一周期中電離能最高。16按各基態(tài)原子第一電離能從大到小的順序排列下列元素：B,Be,C,N,O答：N>O>C>Be>B17為什么Na的第一電離能小于Mg的第一電離能而Na的第二電離能卻大大超過Mg的第二電離能？答：答：由于Na的價電子層結(jié)構(gòu)為1s22s22p63s1，Na易失去最外層的s電子，Mg的價電子層結(jié)構(gòu)為1s22s22p63s2，屬于全充滿結(jié)構(gòu)，不易失去電子,所以Na的第一電離能小于Mg。而Na的第二電離能是Na+離子失去全充滿結(jié)構(gòu)1s22s22p6的一個電子，而且這個電子屬于原來的內(nèi)層，而Mg是失去1s22s22p63s1的一個s電子，所以Na的第二電離能大大超過Mg。18為什么鋰在化合物中常呈+1氧化態(tài)，而鈹在化合物中常呈+2氧化態(tài)？答：鋰的第二電離能(7298.165kJ·mol-1)是第一電離能(520.2222kJ·mol-1)的大約11倍，所以鋰通常失去一個電子顯+Ⅰ氧化態(tài)。鈹?shù)牡诙婋x能(1757.109kJ·mol-1)約為第一電離能(899.50kJ·mol-1)的兩倍，而第三電離能(14848.76kJ·mol-1)約是第二電離能的8倍，表明鈹易失去兩個電子，而難于失去第3個電子，所以鈹通常顯+Ⅱ氧化態(tài)。19什么是電子親和能？氯和氟哪種元素的電子親和能大？為什么？答：元素的一個處于基態(tài)的氣態(tài)原子獲得一個電子生成氣態(tài)-1價陰離子時所放出的能量稱為該元素的第一電子親和能。氯的電子親和能大，這是因為，第二周期非金屬元素的原子半徑非常小，電子密度很大，電子間排斥作用大，以致當(dāng)加合一個電子形成陰離子時由于電子間強烈的排斥作用使放出的能量減小。而對應(yīng)的第三周期元素，原子半徑較大，且同一層中又有空的d軌道可容納電子，電子排斥作用減小，因而加合電子時放出的能量相對較大。20按第一電子親和能從大到小的順序排列下列元素：B,C,O,S答：S>O>C>B21什么是電負(fù)性？同周期以及同族元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)的增加有什么變化規(guī)律？答：分子中原子吸引電子的能力就是元素的電負(fù)性。元素的電負(fù)性是呈現(xiàn)周期性變化的。變化的基本規(guī)律是：同一周期從左向右電負(fù)性增大；同族元素自上而下電負(fù)性減小。22按電負(fù)性從大到小的順序排列下列元素：Al,B,Be,Mg答：B>Al>Be>Mg23有A、B、C、D四種元素。其中A為第四周期元素，與D可形成1:1和1:2原子比的化合物。B為第四周期d區(qū)元素，最高氧化數(shù)為7。C和B是同周期的元素，具有相同的最高氧化數(shù)。D為所有元素中電負(fù)性第二大的元素。給出四種元素的元素符號，并按電負(fù)性由大到小排列之。答：這四種元素分別為：A—KorCaorGe；B—Mn；C—Br；D—O。這四種元素按電負(fù)性由大到小排列為：O>Br>Ge>Mn(>Ca>K)24什么是鑭系收縮？其影響是什么？答：鑭系收縮指的是，鑭系元素的原子半徑（離子半徑）隨著原子序數(shù)的增大逐漸減小的現(xiàn)象。鑭系收縮的結(jié)果使鑭系元素后面的過渡元素的原子半徑都相應(yīng)的縮小，使第三過渡系列元素的原子半徑與第二過渡系列元素的原子半徑相近，使得Zr和Hf，Nb和Ta，Mo和W的性質(zhì)極為相似，很難分離。25用斯萊特法則計算說明元素Pd的核外電子排布是[Kr]4d10而不是[Kr]4d85s2。解：如果Pd原子基態(tài)的電子構(gòu)型是[Kr]4d85s