第五章思考题与习题

思考题

1.“原子”为什么不像过去那样定义为组成的基本粒子?

2.量子力学的轨道概念与波尔原子模型的轨道有什么区别和联系? 3.波函数与原子轨道有何关系?与电子云有何关系?

4. .量子力学原子模型是如何描述核外电子运动状态的? 解:用四个量子数:主量子数--------描述原子轨道的能级 副量子数------ 描述原子轨道的形状 角量子数-------描述原子轨道的伸张方向 自旋量子数---------描述电子的自旋方向. 5.下列各组量子数哪些是不合理的?为什么? n l m (1) 2 1 0 (2) 2 2 -1 (3) 3 0 +1 解：（2），（3）不合理。当n=2时，l只能是0，1，而（2）中的l =2，当l =0时，m只能是0，而（3）中的m却为+1

6. 为什么任何原子的最外层最多只能有8个电子,次外层最多只能有18个电子?

7. 为什么周期表中各周期的元素数目并不一定等于原子中相应电子层的电子最大容量数(2n2)?

因为存在能级交错现象

8. 量子数n=3,l=1的原子轨道的符号是怎样的?该类原子轨道的形状如何?有几种空间取向?共有几个轨道?可容纳多少个电子?

9. 在下列各组电子分布中哪种属于原子的基态?哪种属于原子的激发态?哪种纯属错误? (1) 1s22s1 (2)1s22s22d1 (3)1s22s22p43s1 (4)1s22s42p2 （1）属于原子的基态；（3）属于原子的激发态；（2），（4）纯属错误。

10.(1) 试写出s区,p区,d区及ds区元素的价层电子构型.

(2) 具有下列价层电子构型的元素位于周期表中哪一个区?它们各是金属还是非金属? ns2 ns2np5 (n-1)d2ns2 (n-1)d10ns2 解：（1） 所在区 价层电子构型 s ns1-2

p ns2np1-6

d (n-1)d1-10ns1-2 ds (n-1)d10ns1-2

(2) 价层电子构型 ns2 ns2np5 (n-1)d2ns2 (n-1)d10ns2 所在区 s p d ds 金属或非金属 金属 非金属 金属 金属

11. 已知某副元素的A原子,电子最后填入3d,最高氧化数为+4,元素B的原子,电子最后填入4p, 最高氧化数为+5.回答下列问题: (1) 写出A,B元素原子的电子分布式;

(2) 根据电子分布,指出它们周期表中的位置(周期,区,族). 解：（1）A：1s22s22p63s23p63d24s2

B: 1s22s22p63s23p63d104s24p3 (2) A: 四周期，d区，IVB族元素 B：四周期，p区，VA族元素

12. 不参看周期表,试推测下列每一对原子中哪一个原子具有较高的第一电离能和较大的电负性值?

(1) 19和29号元素原子 (2) 37和55号元素原子 (3) 37和38号元素原子 解：（1） 电子分布式 周期 族 19 [Ar]4s1 四 IA

29 [Ar]3d104s1 四 IB

故29号元素具有较高的第一电离能和较大的电负性； （2） 电子分布式 周期 族 37 [Kr]5s1 五 IA 55 [Xe]6s1 六 IA

故37号元素具有较高的第一电离能和较大的电负性 （3） 电子分布式 周期 族 37 [Kr]5s1 五 IA 38 [Kr]5s2 五 IIA

故38号元素具有较高的第一电离能和较大的电负性。

第五章 原子结构与元素周期性-习 题解 1.在下列各组量子数中，恰当填入尚缺的量子数。 (1) n=? l=2 m=0 ms = +1/2 (2) n=2 l=? m=-1 ms =-1/2 (3) n=4 l=2 m=0 ms = ? (4) n=2 l=0 m=? ms = +1/2 解: 11(1)n?3正整； (2)l?1； (3)m??或?； (4)m?0s

22

2.在26Fe原子核外的3d，4s 轨道内，下列电子分布哪个正确? 哪个错误? 为什么? (1) ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ___

(2) ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ___ ___ (3) ↑↓ ↑↓ ↑↓ ___ ___ ↑↓ (4) ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ (5) ↑↓ ↑↓ ↑↓ ___ ___ ↑↓

答：(1) 不符合能量最低原理；(2) 不符合能量最低原理和洪特规则；(3) 不符合洪特规则； (4) 不符合泡利不相容原理；(5) 正确。 3.

(1) 下列轨道中哪些是等价轨道? 2s 3s 3px 4px 2px 2py 2pz

(2) 量子数n = 4的电子层有几个亚层?各亚层有几个轨道? 第四电子层最多能容纳多少个电子?

答：(1) 2px 2py 2pz 为等价轨道；

(2) 第四电子层共有四个亚层，最多能容纳32个电子， 即: 4s2 4p6 4d10 4f14

4. 以(1)为例，完成下列(2)至(6)题。 (1) Na(z=11) 1s22s22p63s1

(2) ______________ 1s22s22p63s23p3． (3) Ca(z=20) _______________ (4) ________(z=24) [?]3d54s1 (5) ________ [Ar]3d104s1 (6) Kr(z=36) [?]3d? 4s? 4p?

答: (2) P(z=15) ; (3) 1s22s22p63s23p64s2 ; (4) Cr, [Ar]3d54s1 ; (5) Cu; (6) [Ar] 3d104s2 4p6.

5. 试预测：

(1) 114号元素原子的电子分布，并指出它将属于哪个周期、哪个族？可能与哪个已知元素的最为相似？

(2) 第七周期最后一种元素的原子序数是多少? 答(1) 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d105f14

6s26p66d107s27p2或[Rn] 5f146d107s27p2;属于第七周期、ⅣA族元素，与Pb的性质最为相似。 (2)第七周期最后一个元素原子的电子排布式为： [Rn] 5f146d107s27p6 ；其原子序数为118。

6. 写出下列离子的电子分布式。

S2- K+ Pb2+ Ag+ Mn2+ Co2+

答： S2- ：1s22s22p63s23p6 K+ : 1s22s22p63s23p6

Pb2+ : [Xe] 4f145d106s2 Ag+ : [Kr] 4d10 Mn2+ ：1s22s22p63s23p63d5 Co2+ ： 1s22s22p63s23p63d7

7. 试填出下列空白：

原子序数 电子分布式 各层电子数 周期 族 区 金属或非金属 11 21 53 [Ne] 3s1 [Ar] 3d1 4s2 [Kr] 4d10 5s25p5 2,8,1 2,8,9,2 2,8,18,18,7 三 四 五 ⅠA ⅢB ⅦA s d p 金属 金属 非金属 60 80 [Xe] 4f4 6s2 [Xe] 4f14 5d10 6s2 2,8,18,22,8,2 2,818,32,18,2 六 六 ⅢB ⅡB f ds 金属 金属

8. 填出下表空白： 元素 周期 族 最高氧化数 价电子构型 电子分布式 原子序数 12 甲 3 ⅡA +2 3s2 [Ne] 3s2 乙 6 ⅦB +7 5d56s2 [Xe] 4f14 5d56s2 75 丙 4 ⅣA +4 4s24p2 [Ar] 3d10 4s24p2 32 丁 5 ⅡB +2 4d10 5s2 [Kr] 4d10 5s2 48

9. 有第四周期的A， B， C三种元素，其价电子数依次为1，2，7，其原子序数按A， D， C顺序增大。巳知A，B次外层电子数为8，而C的次外层电子数为18，根据结构判断： (1) 哪些是金属元素？

(2) C与A的简单离子是什么?

(3) 哪一元素的氢氧化物碱性最强?

(4) B与C两元素键间能形成何种化合物? 试写出化学式。

答： (1) ：A、B； (2) ：C-、A+ ； (3) : A; (4) : 离子型化合物BC2 。

10. 元素原子的最外层仅有一个电子，该电子的量子数是，n = 4，l=0, m =o， ms = +1/2，

问：

(1) 符合上述条件的元素可以有几种? 原子序数各为多少‘

(2) 写出相应元素原子的电子分布式，并指出在周期表中的位置。 答： (1) ：有三种，原子序数分别为19、24、29； 19：1s22s22p63s23p64s1 ；第四周期、ⅠA族、s区； 24：1s22s22p63s23p63d54s1 ；第四周期、ⅥB族、d区； 29：1s22s22p63s23p63d104s1 ;第四周期、ⅠB族、ds区；

11. 设有元素A、B，C，D，E、G、M，试按下列所给的条件，推断它们的元素符号及在周期表中的位置(周期、族)，并写出它们的价层电子构型。

(1) A、 B，C为同一周期的金属元素，巳知C有三个电子层，它们的原子半径在所属周期中为最大，并且A > B > C；

(2) D， E为非金属元素，与氢化合生成HD和HE，在室温时D的单质为液体， E的单质为固体；

(3) G是所有元素中电负性最大的元素；

(4) M为金属元素，它有四个电子层，它的最高氧化数与氯的最高氧化数相同。 答： 元素代号 元素符号 周期 族 价层电子结构 A B C D E G M Na Mg Al Br I F Mn 三 三 三 四 五 二 四 ⅠA ⅡA ⅢA ⅦA ⅦA ⅦA ⅦB 3s1 3s2 3s23p1 4s24p5 5s25p5 2s22p5 3d54s2 12. 有A、B、C、D 四种元素，其价电子数依次为1， 2， 6，7，其电子层数依次减少。已知D的电子层结构与Ar原子相同， A和B次外层各只有8个电子， C次外层有18个电子。试判断这四种元素。(1) 原子半径由小到大的顺序；(2) 第一电离能由小到大的顺序；(3) 电负性由小到大的顺序；(4) 金属性由弱到强的顺序；(5) 分别写出各元素原子最外层的l=0的电子的量子数。 答：

元素代号 电子分布式 周期 族 元素符号 D 1s22s22p63s23p5 三 ⅦA Cl C B A

[Ar] 3d10 4s24p4 [Kr] 5s2 [Xe] 6s1 四 五 六 ⅥA ⅡA ⅠA Se Sr Cs A B C D

(1) 原子半径： 大 小 (2) 第一电离能： 小 大 (3) 电负性： (4) 金属性：

小 强 大 弱

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