大學(xué)無機(jī)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(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(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)理論確實(shí)立學(xué)會(huì)討論氫原子的玻爾行星模型E eV on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-。P mv2:學(xué)習(xí)運(yùn)用不確定原理x? P 。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:掌握描述

2、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)原那么：(0能量最低原那么多電子原子在基態(tài)時(shí)，核外電子盡可能分布到能量最低的院子軌道。Pauli原那么在同一原子中沒有四個(gè)量子數(shù)完全相同的電子，或者說是在同一個(gè)原子中沒有運(yùn)動(dòng)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(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那么進(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)：元素根

3、本性質(zhì)的周期性掌握元素根本性質(zhì)的四個(gè)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(duì)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(qiáng)，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(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根本呈增加趨勢(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

4、同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?無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版A. 1個(gè)峰B.2個(gè)峰 C. 3個(gè)峰 D. 4個(gè)峰2. 波函數(shù)一定，那么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(jī)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(duì)電子數(shù)最多可達(dá) 吉大版A.4 B. 5 C .6 D.7?無機(jī)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(duì) 3d 電子來說,以下各組量子數(shù)中不正確的選項(xiàng)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(jī)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(jià)電子層結(jié)構(gòu)是A.6s26p2B.5s25p2D.以上都不對(duì) ?無機(jī)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(jī)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(gè)電子時(shí),那么原子的第四電子層的電子數(shù)為 ?無機(jī)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(jī)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(xiàng)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(duì)元素中性質(zhì)最相似的是 ?無機(jī)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(jià)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(xiàng)是 ?無機(jī)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(xiàng)是 ?無機(jī)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(jī)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(jī)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(gè)電子后，角量字?jǐn)?shù)為2 的軌道半充滿，其原子序數(shù)為 ?無機(jī)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(jī)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(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，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(gè)電子。?無機(jī)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(hào)為 。?無機(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 。，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

12、態(tài)時(shí)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(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La到Lu半徑共減 少 ppm，這一事實(shí)稱為，其結(jié)果是。?無機(jī)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(jià)電子排列方式W ，Nb ，RuRh ，Pd ，Pt。?無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題?吉大版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I電離勢(shì)能最大的元素是第I

13、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(yùn)動(dòng)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(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。?無機(jī)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(shì)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(jià), 鈣表現(xiàn)+2價(jià)的原因？3寫出以下元素的符號(hào)、名稱、價(jià)電子構(gòu)型和惰性氣體在

14、周期表中的分區(qū)。?無 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(gè)低？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. 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(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?無機(jī)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(shí)的原因：1元素最外層電子數(shù)不超過8個(gè)；2元素次外層電子數(shù)不超過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. 以下術(shù)語的含義是什么？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。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(jiǎn)單離子是什么？3

16、哪一元素的氫氧化物堿性最強(qiáng)？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(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)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(jí)交錯(cuò)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(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(yùn)動(dòng)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(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: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(shì)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(gè)電子，在化學(xué)反響中表現(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(gè)電子，在化學(xué)反響中表現(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)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(duì)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(hào)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(hào)，表示1=2的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。3dz2表示n=3、1=2、m=0的電子空間運(yùn)動(dòng)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(gè)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(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

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(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(shí)，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(qiáng)，其它電子對(duì)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(duì)軌道能量的降低作用超過了主量子數(shù)大對(duì)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(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，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(gè)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(gè)。2當(dāng)次外層電子數(shù)要超過18時(shí)，必須填充f軌道，但在多電子原子