大學無機化學第五章試題及答案

1、第五章原子結(jié)構(gòu)和元素周期表本章總目標：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，電負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：第一節(jié)：近代原子結(jié)構(gòu)理論的確立學會討論氫原子的玻爾行星模型E = eV。n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（二匕二衛(wèi)）0P mv2:學習運用不確定原理（ x* P ）。25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、。2:掌握描述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則：（0能量最低原則多電子原子在基態(tài)時，核外電子盡可能分布到能量最低的院子軌道。Pauli原則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原則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:學會利用電子排布的三原則進行第五節(jié)：元素周期表 認識元素的周期、元素的族和元素的分區(qū)，會看元素周期表。第六節(jié)：元素

3、基本性質(zhì)的周期性掌握元素基本性質(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??；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基本呈增加趨勢，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 性增強，

4、在同一主族中從上至下隨著元素的金屬性依次增強而電負性遞減。 習題一 選擇題1.3d電子的徑向函數(shù)分布圖有（）（無機化學例題與習題吉大版）A. 1個峰B.2個峰 C. 3個峰 D. 4個峰2. 波函數(shù)一定，則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. 在下列軌道上的電子，在 xy 平面上的電子云密度為零的是（） （無機化學例題與習題吉大版 ）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= +1/2

5、B .n=4， l=5 ， ml= -1 ， ms= +1/2C .n=3， l=3 ， ml=+1 ， ms= -1/23D .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）（無機化學例題與習題6.下列電子的量子數(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,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

6、, +1/2D. 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） （ 無機化學例題與習題吉大版 ）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. 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D.以上都不對1O.PtT離子的價電子層結(jié)構(gòu)是（2 2 2 2A.6s26p2B.5s25p2） （ 無機化學例題與習題吉大版 ）C.6s2D.5s25p65d1O6s211.在多電子原子中, 下列電子具有如下量子數(shù),（ 無機化學例題與習題吉大版 ）A. 2, 1 , O, -1/2C. 3, 1 , 1 , +1/2其中能

7、量最高的電子是 （B. 2, 1, 1, -1/2D.3, 2, -2, -1/212.當基態(tài)原子的第五電子層只有2 個電子時,則原子的第四電子層的電子數(shù)為（） （ 無機化學例題與習題吉大版 ）A .8B. 18C .818D. 83213.下列離子中的電子構(gòu)型可以用Ai3d6表示的是（A.Mn2+B.Fe3+C .Co3+）D .Ni2+14.下列元素原子半徑的排列順序正確的是（A. Mg > B> Si >ArC. Si> Mg > B >Ar）B. Ar>Mg>Si>BD. B >Mg> Ar >Si15.下列元素中

8、,原子半徑最接近的一組（大版）A. Ne 、Ar、Kr、XeC. B、C、N、O） （ 無機化學例題與習題吉B. Mg 、Ca、Sr、BaD. Cr、Mn、Fe、Co416. 鑭系收縮是下列各對元素中性質(zhì)最相似的是（）（ 無機化學例題與習題吉大版 ）A .Zr 和 Hf B.Ru 和 RhC .Mn 和 Tc D.Nd 和 Ta17. 已知某元素原子的價電子層結(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. 在下列元素中，電負性大小順序正確的是（）（ 無機化學例題與習題吉大版）A. F&g

9、t; N> OB. O >CI > OC. As>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. 下列各組元素的第一電離能按遞增的順序正確的是（）（ 無機化學例題與習題吉大版 ）A.Na Mg Al B. B C N C.si P As D.He Ne Ar21. 下列元素中第一電子親和能最大的是（）（ 無機化學例題與習題吉大版）A.O B. F C.s D.Cl22. 下列元素基態(tài)原子的第三電離能最大的

10、是（） （ 無機化學例題與習題吉大版）A.C B. B C.Be D.Li23. 某元素基態(tài)原子失去三個電子后，角量字數(shù)為2 的軌道半充滿，其原子序數(shù)為（ ）（ 無機化學例題與習題吉大版 ）A.24 B. 25C.26D.2724. 下列元素中，書鑭系元素的是（）（ 無機化學例題與習題吉大版 ）A.TaB. TiC.TlD.Tm25. 下列元素中屬于放射性元素的是（）（ 無機化學例題與習題吉大版 ）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。（無機化學例題與習題吉大版）22波函數(shù)是描述數(shù)學函數(shù)式，

11、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 。（無機化學例題與習 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，價電層s電子數(shù)與d電子數(shù)相同的是。（無機化學例題與習題吉大版）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

12、子軌道中，軌道的鉆穿能力最強，由此引起的后果是 （無機化學例題與習題吉大版）9.第33號元素原子的核外電子排布為 ，基態(tài)時最外層各電子的量子數(shù)為：n=; l=; rn =; ms該元糸最高氧化態(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。（無機化學例題與習題吉大版）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. 給出下列元素的原子核外價電子排列方式W ，Nb ，RuRh ，Pd ，Pt。（無機化學例題與習題吉大版）13. 用元素符號填空：最活潑的氣態(tài)

13、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 和電負性相差最近的元素是電負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，它在習慣上被稱為 ；丨丨2表示，它的形象化表示是。（無機化學例題與習題吉大版）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。（無機化學例題與習題吉大版）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)

14、據(jù)，從電子構(gòu)型說明在化學反應(yīng)過程中，鉀表現(xiàn)+1價,鈣表現(xiàn)+2價的原因？3寫出下列元素的符號、名稱、價電子構(gòu)型和惰性氣體在周期表中的分區(qū)。（無 機化學例題與習題吉大版）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回答下列問題：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

15、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)？如何解釋下列軌道能量的差別? 化學例題與習題吉大版)(1) Eis< E2s v E3s v E4S(2) E3S< E3p< E3d(3) E4S< E3d9. 說明下列事實的原因：(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. 下列術(shù)語的含義是什么？電離勢、電子親合勢、電負性。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

16、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。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的簡單離子是什么？(3) 哪一元素的氫氧化物堿性最強？(4) B與D兩原子間能形成何種化合物？寫出化學式。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.B21.D22.B23.C24.D25.C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)2

17、I I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W;第8.s,s軌道能量降低，造成能級交錯9.1$2s22p63s23p63d10, 2人 34s 4p ;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

18、5d46ss2 Nb 4d45s1 Ru 4d7 5s1 Rh 4d85s1 Pd 4d105s° Pt 5d96s113. Cs F(3) Fr 1s22s22p63s23p64d54s1 HeCl(7) N,P,As Cr, Mn ; Cu, Zn(9) Ce和 Pr ,Pr和 Nd,Dy 和 Ho,Ho 和 Er.Er 和 Tm; F 和 Cs14. 波函數(shù)，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

19、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)半的絕對值的平方卩 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基本概念，它們既是不同的概念，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，而原子軌道波函數(shù)的角度分布圖有正、負號；

20、而電子云都是正值。2. 答：查出鉀，鈣的電離勢數(shù)據(jù)如下-19-19-19K:Ii=6.954X 10J, I 2=50.663X 10 J,I 3=73.243X 10 J-19-19-19Ca:I1=6.793X 10J, I 2=19.017 X 10 J,I 3=81.555X 10 J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 鉀易失去1個電子，在化學反應(yīng)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 1, I 2差別不大，而I 3是I 1 的8倍多,因此鈣易失去2個電子，在化學反應(yīng)中表現(xiàn)為+2價,Ca2+離子 也是類似

21、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)則）：、3d=10X 1.0+8X 0.35=12.80,、4s=10X 1.0+8X 0.85=16.80,E3d= -13.6X2(19 -12.80)=-1.51eVE4s= -13.6X(19 -16.80)242=-4.11eV11#E3d> E4s同理，對于基態(tài)鈣原子:E3d=13.6X

22、(20 -18.00)232=-6.04eVE4s= -13.6X2(20 -17.15)=-6.90eV# 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:,2小 2小 6小2c 6,1K: 1s 2s 2p 3S 3p 4s小，2小2小6小2小6,2Ca： 1s 2s2p 3s 3p 4s5. 答：（1）核外電子排布為：1s22s22p63s23p63d104s24p2;元素符號為：Ge；元素 名稱為鍺；它屬于第四周期W A族。（2）nlmms4s24001/2400-1/24p41+1, -1,0+1/2，-1/2410，+1,-1+1/2，-1/2y

23、Dr/nmr/nm6. 答：d是原子軌道的符號，表示1=2的電子運動狀態(tài)。23dz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d（l=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，不能同時準確測定其位置和速度（即 測不準關(guān)系）因而它的運動不遵循經(jīng)典力學的規(guī)律。 沒有經(jīng)典式的軌道，而是服 從量子力學的規(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)；由于電子的角量子數(shù)l不同，

24、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n不同，l相同時，n越大，電子離核的平均距離越遠，所以原子 中其它電子對它的屏蔽作用則較大，即 c值越大，能量就越高。故E1SV E2SV E3S v E4S。（2）當n相同，l不同時，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，其它電子對它的屏蔽作用就越小，其能量就越低。故E3Sv E3pv 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E4SV E3d。9答：（1）當元素最外層電子數(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 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）當次外層電子數(shù)要超過18時，必