大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)第五章試題及答案.

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(yùn)動(dòng)的特殊性，會(huì)看波函數(shù)和電子云的圖形2：能夠運(yùn)用軌道填充順序圖，按照核外電子排布原理，寫出若干元素的電子構(gòu)型。3：掌握各類元素電子構(gòu)型的特征4：了解電離勢(shì)，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)理論的確立學(xué)會(huì)討論氫原子的玻爾行星模型13.6En2 eV 。第二節(jié)：微觀粒子運(yùn)動(dòng)的特殊性1：掌握微觀粒子具有波粒二象性（hh ）。Pmv2：學(xué)習(xí)運(yùn)用不確定原理（ x Ph）。2 m第三節(jié)：核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述1：初步理解量子力學(xué)對(duì)核外電子運(yùn)動(dòng)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、。2：掌握描述核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)能層、能級(jí)、軌道和自旋以及4 個(gè)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(jí)圖。2;掌握核外電子排布的三個(gè)原則：1 能量最低原則多電子原子在基態(tài)時(shí)，核外電子盡可能分布到能量最低的院子軌道。2 Pauli 原則在同一原子中沒(méi)有四個(gè)量子數(shù)完全相同的電子，或者說(shuō)是在同一個(gè)原子中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子。3 Hund 原則電子分布到能量簡(jiǎn)并的原子軌道時(shí)，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(huì)利用電子排布的三原則進(jìn)行第五節(jié)：元素周期表認(rèn)識(shí)元素的周期、元素的族和元素的分區(qū)，會(huì)看元素周期表。第六節(jié)：元

3、素基本性質(zhì)的周期性掌握元素基本性質(zhì)的四個(gè)概念及周期性變化1：原子半徑1 從左向右，隨著核電荷的增加，原子核對(duì)外層電子的吸引力也增加，使原子半徑逐漸減?。?2隨著核外電子數(shù)的增加， 電子間的相互斥力也增強(qiáng)，使得原子半徑增加。 但是，由于增加的電子不足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(duì)外層電子的引力增大，電離能呈遞增趨勢(shì)。3：電子親和能在同一周期中，從左至右電子親和能基本呈增加趨勢(shì)，同主族，從上到下電子親和能呈減小的趨勢(shì)。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(qiáng)而電負(fù)性增強(qiáng)，在同

4、一主族中從上至下隨著元素的金屬性依次增強(qiáng)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（A.1 個(gè)峰B.2 個(gè)峰）( 無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版 C. 3個(gè)峰 D. 4 個(gè)峰)2.波函數(shù)一定，則原子核外電子在空間的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)軌跡3.在下列軌道上的電子，在xy平面上的電子云密度為零的是（）( 無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版)A .3sB .3pxC . 3pzD .3dz24.下列各組量子數(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(duì)電子數(shù)最多可達(dá)（）(無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版 )A.4B. 5C .6D.76.下列電子的量子數(shù)（ n，l， 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(duì) 3d 電子來(lái)說(shuō)，下列各組量子數(shù)中不正確的是（）A. 3，2，2，+1/2B. 3，2，1，-1/2C. 3，2，0，+1/2D. 3，1，1，+1/28.主量子數(shù) n=

6、4 能層的亞層數(shù)是（）( 無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版 )A. 3B. 4C. 5D. 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.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(wú)關(guān)系D.以上都不對(duì)10.Pb2+離子的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)是（）( 無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版 )A.6s26p2B.5s25p2C.6s2D.5s25p65d106s211.在多電子原子中， 下列電子具有如下量子數(shù)， 其中能量最高的電子是 （）( 無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版 )A. 2，1，0，-1/2B. 2，1，1，-1/2C. 3，1，1，+1/2D.3，2，-2，-1/212.當(dāng)基態(tài)原子的第五電子層只有2

7、 個(gè)電子時(shí)，則原子的第四電子層的電子數(shù)為（）( 無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版)A .8B. 18C .818D. 83213.下列離子中的電子構(gòu)型可以用 A 13d6 表示的是（）A.Mn 2+B.Fe3+C .Co3+D .Ni 2+14.下列元素原子半徑的排列順序正確的是（）A. Mg B SiArB. Ar Mg Si BC. Si Mg B ArD. B Mg Ar Si15.下列元素中，原子半徑最接近的一組（）( 無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版 )A. Ne 、Ar 、 Kr 、XeB. Mg 、Ca、Sr、 BaC. B、C、N、OD. Cr、Mn 、Fe、 Co16.鑭系收縮是下列各對(duì)元素

8、中性質(zhì)最相似的是（）( 無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版 )A .Zr 和 HfB.Ru 和 RhC .Mn 和 TcD.Nd 和 Ta17.已知某元素原子的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)為3d54s2 ，則該元素在周期表中位置為（）A.第四周期第 A 族B.第四周期第 B 族C.第四周期第 V A 族D.第四周期第 V B 族18.在下列元素中，電負(fù)性大小順序正確的是（）( 無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版 )A. F N OB. OCl OC. ASPHD. Cl SA S19.第二電離能最大的原子應(yīng)該具有的電子構(gòu)型是（）A.1s22s22p5B.1s22s22p6C.1s22s22p63p1D.1s22s22p63s22

9、0.下列各組元素的第一電離能按遞增的順序正確的是（ ） ( 無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版 )A.Na Mg AlB. B C NC.Si P AsD.He Ne Ar21.下列元素中第一電子親和能最大的是（）( 無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版 )A.OB. FC.SD.Cl22.下列元素基態(tài)原子的第三電離能最大的是（ ） ( 無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版 )A.CB. BC.BeD.Li23.某元素基態(tài)原子失去三個(gè)電子后，角量字?jǐn)?shù)為2 的軌道半充滿，其原子序數(shù)為（）( 無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版)A.24B. 25C.26D.2724.下列元素中，書鑭系元素的是（）( 無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版)A.TaB.

10、TiC.TlD.Tm25.下列元素中屬于放射性元素的是（）( 無(wú)機(jī)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)為有 種空間取向，最多可容納，角量子數(shù)為，該亞層的軌道最多可以個(gè)電子。(無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題 吉大版 )2.波函數(shù)是描述數(shù)學(xué)函數(shù)式，它和是同義詞，2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(hào)為。( 無(wú)機(jī)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。5.第四周期元

11、素中4P 軌道半充滿的是， 3d 軌道半充滿的是， 4s 軌道半充滿的是，價(jià)電層 s 電子數(shù)與 d 電子數(shù)相同的是。( 無(wú)機(jī)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(jià)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(jí)組和能級(jí)組。8.在各類原子軌道中，軌道的鉆穿能力最強(qiáng)，由此引起的后果是。( 無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版 )9.第 33 號(hào)元素原子的核外電子排布為，基態(tài)時(shí)最外層各電子的量子數(shù)為： n=；l=； =；ms該元素最高氧化態(tài)為，在周期表中屬區(qū)元素，它的低價(jià)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(gè)元素，從 L

12、a 到 Lu 半徑共減少ppm，這一事實(shí)稱為，其結(jié)果是。( 無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版 )11. 造成第三過(guò)渡元素原子半徑和第二過(guò)渡元素原子半徑相近的原因是。12.給出下列元素的原子核外價(jià)電子排列方式W，NbRh，Pd，Pt。( 無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版，Ru)，13.用元素符號(hào)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(gè)元素電子構(gòu)型是第電離勢(shì)能最大的元素是第電子親核勢(shì)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(yùn)動(dòng)狀

13、態(tài)可用來(lái)描述，它在習(xí)慣上被稱為；2 表示，它的形象化表示是。( 無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版)三 問(wèn)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(shì)數(shù)據(jù)，從電子構(gòu)型說(shuō)明在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，鉀表現(xiàn)+1價(jià)，鈣表現(xiàn) +2 價(jià)的原因？3.寫出下列元素的符號(hào)、 名稱、價(jià)電子構(gòu)型和惰性氣體在周期表中的分區(qū)。(無(wú)機(jī)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(gè)低？（

14、試用斯萊特經(jīng)驗(yàn)公式求算 E 值）電子排布式應(yīng)是什么？5.回答下列問(wèn)題：寫出原子序數(shù)為32 的元素的核外電子排布、元素符號(hào)、元素名稱以及此元素在周期表中的位置。試用四個(gè)量子數(shù)分別表示這個(gè)元素原子最外層各價(jià)電子的核外運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：最外層各價(jià)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(hào) d、3dz2 和 3d1 各代表什么意義？7.原子核外電子的運(yùn)動(dòng)有什么特性？8.什么叫屏蔽效應(yīng)？什么叫鉆穿效應(yīng)？如何解釋下列軌道能量的差別？ ( 無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版 )（ 1） E1s E2s E3s E4 s（ 2） E3s E3pE3d（ 3） E4s E3d9.

15、說(shuō)明下列事實(shí)的原因：（ 1）元素最外層電子數(shù)不超過(guò) 8 個(gè)；（ 2）元素次外層電子數(shù)不超過(guò) 18 個(gè)；（ 3）各周期所包含的元素?cái)?shù)分別為 2、8、8、18、18、32 個(gè)。10.下列術(shù)語(yǔ)的含義是什么？電離勢(shì)、電子親合勢(shì)、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(jià)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。已知 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；（ 2） D 與 A 的簡(jiǎn)單離子是什么？（ 3）哪一元素的氫氧化物堿性最強(qiáng)？（ 4） B 與 D 兩原子間能

16、形成何種化合物？寫出化學(xué)式。參考答案一 選擇題1. A2. D3.C4. A5. C6. D7. D8.B9. A10.C11.D12. C13.C14. B15.D16.D17. D18.D19.C20.B21.D22.B23.C24.D25.C二 填空題1.4，1，3，62.核外電子空間運(yùn)動(dòng)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)2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 ,3dx2y27.荷電核數(shù)；最外層的電子數(shù)由18 呈現(xiàn)周期性；第；第；

17、8.s,s軌道能量降低，造成能級(jí)交錯(cuò)。9.1s22s22p63s23p63d104s24p3;n:44444l:00111m:0001+1ms:+1/21/2+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(guò)度元素和第三過(guò)度元素原子半徑相近。11.鑭系收縮12. W 5d4 6s2Nb 4d45s1Ru 4d7 5s1Rh 4d85s1Pd 4d105s0Pt 5d96s113.CsClDy 和 Ho,Ho F Fr N,P,As Cr, Mn和 Er.Er 和 Tm; 1s22s22p63s23p64d54s1; Cu, Zn Ce 和

18、 F 和 CsHePr ,Pr 和 Nd,14.波函數(shù)，原子軌道；概率密度，電子云15.8，六， B三 問(wèn)答題1.答 : 波函數(shù) ( )是描寫原子核外電子運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的一個(gè)區(qū)域 ,借用 ”軌道 ”這個(gè)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(duì)值的平方來(lái)確定。電子云是電子在核外運(yùn)動(dòng)時(shí) ,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(yùn)動(dòng)的基本概念 ,它們

19、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(yùn)動(dòng)狀態(tài)的數(shù)學(xué)函數(shù)式 ,而電子云則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(diǎn),而原子軌道波函數(shù)的角度分布圖有正、負(fù)號(hào)；而電子云都是正值。2.答 : 查出鉀 ,鈣的電離勢(shì)數(shù)據(jù)如下K: 1=6.954×10-19J,2 =50.663×10-19J, 3=73.243×10-19JCa: 1=6.793×10-19 J ,2=19.017 ×10-19J, 3

20、=81.555×10-19J由電離勢(shì)數(shù)據(jù)可知 ,鉀的 2 是 1 的 7 倍多 , 3 是1 的 10 倍多 ,因此鉀易失去 1 個(gè)電子 ,在化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)為 +1 價(jià)。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 12 差別不大 ,而 3 是 1,的 8 倍多 ,因此鈣易失去 2 個(gè)電子 ,在化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)為 +2 價(jià),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(hào)元素氪 Kr 屬于 P 區(qū),價(jià)電子構(gòu)型為 :4s24p6;B 是 22 號(hào)元素鈦 Ti, 屬于 d 區(qū),價(jià)電子構(gòu)型為 :3d24s2;C

21、是 51 號(hào)元素銻 Sb, 屬于 P 區(qū) ,價(jià)電子構(gòu)型為:5s25p34.答：計(jì)算基態(tài)鉀原子的4s 和 3d 的能量（根據(jù)斯萊特規(guī)則） ：3d =10×1.0+8×0.35=12.80，4S =10×1.0+8×0.85=16.80，E3d= -13.6× (1912.80) 2= -1.51eV32E4s= -13.6× (1916.80) 2= -4.11eV42E3dE4s同理，對(duì)于基態(tài)鈣原子： E3d× (2018.00)2=13.632= -6.04eVE4s= -13.6× (2017.15) 2= -

22、6.90eV42E3dE4s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： 1s22s22p63s23p63d104s24p2；元素符號(hào)為： Ge；元素名稱為鍺； 它屬于第四周期 A 族。（2）4s2nlmms4001/2400-1/24p241+1， -1,0+1/2，-1/2410，+1,-1+1/2，-1/2yDr/nm -1-+Xr/nm(3)6.答： d 是原子軌道的符號(hào)，表示l=2 的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。2表示 n=3、l=2、m=0 的電子

23、空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。它在z 軸方向上電子云密度最3dz大。3d1 代表第三電子層 （ n=3）的 d（l=2）原子軌道上有一個(gè)電子。 該電子處于 n=3、l=2、m=0、± 1 或± 2、ms=+1/2 或-1/2 的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。7.答：原子核外電子的運(yùn)動(dòng)具有波粒二象性， 不能同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定其位置和速度 （即測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系） 因而它的運(yùn)動(dòng)不遵循經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律。 沒(méi)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(jì)規(guī)律來(lái)描述。8.答：其他電子的屏蔽作用對(duì)某個(gè)選定電子產(chǎn)生的效果叫做屏蔽效應(yīng)；由于電子的角量子數(shù) l 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

24、，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， l 相同時(shí)， 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(duì)它的屏蔽作用則較大，即 值越大，能量就越高。故 E1sE2sE3s E4s。（2）當(dāng) n 相同， l 不同時(shí)， l 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(qiáng)，其它電子對(duì)它的屏蔽作用就越小，其能量就越低。故E3s E3p E3d。（3）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(duì)軌道能量的降低作用超過(guò)了主量子數(shù)大對(duì)軌道能量的升高作用。 因此E4s E3d。9 答：（ 1）當(dāng)元素最外層電子數(shù)超過(guò) 8 時(shí)，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， Ens E（ n-1） d，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，則增加了一個(gè)新電子層，原來(lái)的 d 電子層變成了次外層，故最外層電子數(shù)不超過(guò) 8 個(gè)。（ 2）當(dāng)次外層電子數(shù)要超過(guò) 18 時(shí)，必須填充 f 軌道，但在多電子原子中，由于Ens E（ n-2）