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1第二章 原子结构和元素周期律习题解答1．指出下列各原子轨道相应的主量子数 n 及角量子数 l 的数值是多少？轨道数分别是多少？2p 3d 4s 4f 5s【解答】 2p 主量子数 2，角量子数 1，轨道数 33d 主量子数 3，角量子数 2，轨道数 54s 主量子数 4，角量子数 0，轨道数 14f 主量子数 4，角量子数 3，轨道数 75s 主量子数 5，角量子数 0，轨道数 12．当主量子数 n=4 时，可能有多少条原子轨道？分别用Ψ n,l,m表示出来电子可能处于多少种运动状态？（考虑自旋在内）【解答】当 n=4 时，可能有 n2=16 条原子轨道n l M4012300，±10，±1，±20，±1，±2，±3Ψ 4,0,0，Ψ 4,1,0，Ψ 4,1,1，Ψ 4,1,-1，Ψ 4,2,0，Ψ 4,2,1，Ψ 4,2,-1，Ψ 4,2,2，Ψ 4,2,-2，Ψ 4,3,0，Ψ 4,3,1，Ψ 4,3,-1，Ψ 4,3,2，Ψ 4,3,-2，Ψ 4,3,3，Ψ 4,3,-3每条轨道上可以容纳两个自旋相反的电子，16 条原子轨道，电子可能处于 32 种运动状态。

3．将下列轨道上的电子填上允许的量子数2（1）n＝ ，l＝2，m=0，m s=±1/2（2）n=2，l= ，m=0，m s=±1/2（3）n=4，l=2，m= ，m s=－1/2（4）n=3，l=2，m=2，m s = （5）n=2，l= ，m=－1，m s =－1/2（6）n=5，l=0，m= ，m s =＋1/2【解答】 （1） 3，4，5，……，正整数；（2） 0，1（3） 0，±1，±2（4） +1/2，-1/2（5） 1（6） 04．填上 n、 l、m、m s等相应的量子数： 量子数 确定多电子原子轨道能量 E 的大小； Ψ 的函数式则是由量子数 所确定；确定核外电子运动状态的量子数是 ；原子轨道或电子云的角度分布图的不同情况取决于量子数 解答】主量子数 n 和角量子数 l；主量子数 n、角量子数 l和磁量子数 m；主量子数 n、角量子数 l、磁量子数 m 和自旋量子数ms；角量子数 l 和磁量子数 m5．按近代量子力学的观点，核外电子运动的特征是 。

A．具有波、粒二象性B．可以用∣Ψ∣ 2表示电子在核外出现的几率C．原子轨道的能量是不连续变化的3D．电子的运动轨迹可以用 Ψ 的图象表示解答】A，C微观粒子电子的运动具有波粒二象性；可以用∣Ψ∣ 2表示电子在核外出现的几率密度或概率密度；原子轨道的能量是量子数的，即不连续变化的；∣Ψ∣ 2的空间图象是电子云6．电子云的角度分布图是 A．波函数 Ψ 在空间分布的图形B．波函数 Ψ 2在空间分布的图形C．波函数径向部分 R(r)随 r 变化的图形D．波函数角度部分的平方 Y2(θ，φ)随 θ，φ 变化的图形解答】D波函数 Ψ 用以描述具有一定能量电子的运动状态，则表示电子在空间各点出现的概率密度原子轨道和电子云除2用数学式描述外，通常还可用相应的图形来表示如原子轨道和电子云的角度分布图、原子轨道和电子云的径向函数图、电子云图和电子云的径向分布函数图原子轨道角度分布图是将径向部分 Rn,l视为常量来考虑不同方位上 的相对大小，即角度函数 Yl,m（, ）随 ， 变化的图像，这种分布图只与 l，m 有关，而与 n 无关，因此只要 l 和ｍ相同的原子轨道，它们的角度分布图相同。

电子云角度部分|Y l,m|2随角度， 变化的图形，称为电子云角度分布图将原子轨道的角度部分 Yl,m视为常量来讨论其径向函数 Rn,l，绘出 Rn,l-r 图为原子轨道的径向函数图，而∣R n,l∣ 2-r 图，就是电子云径向函数图，4电子云图是指 在空间的分布，即电子在空间出现的概率密2度的分布图以原子核为中心的球体可分割成许多极薄的球壳半径为 r、厚度为 dr 的球壳体积为 4πr 2dr核外电子在该球壳中出现的概率为 4πr 2dr若原子轨道的角度部分视为常数，便可定义径向分布函数 D(r)=r2R2(r)，并作 D(r)-r 图，称为电子云的径向分布函数图7．下列说法是否正确？应如何改正？（1）s 电子绕核旋转，其轨道为一圆圈，p 电于是走 8 字形2）主量子数为 1 时，有自旋相反的两条轨道3）主量子数为 3 时，有 3s、3P、3d、3f 四条轨道4）主量子数为 4 时，轨道总数为 16，电子层最多可容纳32 个电子解答】 （1）错误s 轨道的形状是球形，表示 s 电子球形区域出现的概率大，并不表示 s 电子绕核旋转同样 p 轨道的形状是哑铃形，表示 p 电子在哑铃形区域内出现的概率大，并不表示 p 电子走 8 字形。

2）主量子数为 1 时，即 n=1 表示 1s 轨道，1s 轨道上可以容纳 2 个自旋相反的电子3）主量子数为 3 时，l=0,1,2，有 3s、3p、3d 三条轨道4）正确8．某原子的最外层电子的最大主量子数为 4 时 A．仅有 s 电子5B．仅有 s 和 p 电子C．有 s、p 和 d 电子D．有 s、p、d 和 f 电子解答】最外层的最大主量子数 n=4 时，即该原子属于第四周期，原子轨道能级由小到大依次为 1s2s2p3s3s3p4s3d4p，因而可能有 s 电子、p 电子和 d 电子，不可能有 f 电子，则 D 是错误的A仅有 s 电子是错误的，肯定有 p 电子B 仅有 s 和 p 电子也是错误的，它可能的 d 电子C 也不完成正确，如 C 改为：可能有 s、p和 d 电子，那就是正确的9．某元素有 6 个电子处于 n=3， l=2 的能级上，推测该元素的原于序数为 根据洪特规则在 d 轨道上有 个未成对电子，它的电子分布式为 解答】264，1s 22s22p63s23p63d64s2分析：某元素有 6 个电子处于 n=3， l=2 的能级上，即 3d 轨道上有 6 个电子，3d 6，按原子轨道能级的高低顺序 1s2s2p3s3p4s3d 和核外电子排布的三个原则，可推测该元素的原了序数为 26。

d 轨道在空间有 5 个伸展方向，6 个电子填充 5 个 d 轨道，可知 d 轨道上有 4 个未成对电子10．填充下表原子序数电子分布式外层电子构型第几周期第几族哪一区金属或非金属531s22s22p63s23p63d54s1六 ⅠB6【解答】原子序数 电子分布式外层电子构型第几周期第几族哪一区非金属或金属53 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p5 4d105s25p5 五 VIIA p 非18 1s22s22p63s23p6 3s23p6 三 0 p 非24 1s22s22p63s23p63d54s1 3d54s1 四 VIB d 金79 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s1 5d106s1 六 IB ds 金11．下列原子的基态电子分布中，未成对电子数最多的是 A．Ag； B．Cd； C．Sn； D．Mo； E．Co【解答】A Ag 原子序数 47，1s 22s22p63s23p63d104s24p64d105s1B Cd 原子序数 48，1s 22s22p63s23p63d104s24p64d105s2C Sn 原子序数50，1s 22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p2D Mo 原子序数 42，1s 22s22p63s23p63d104s24p64d55s1E Co 原子序数 27，1s 22s22p63s23p63d74s2由此可知，未成对电子数最多的是 D，未成对电子数是 6 个。

12．在下列一组元素：Ba、V、Ag、Ar、Cs、Hg、Ni、Ga 中，原子的外层电子构型属 ns1～2 的是 ，属于 (n－1)d 1～8 ns2的是 ， 属(n－1)d 10ns1～2 的是 ，属 ns2np1～6 是 解答】原子的外层电子构型属 ns1～2 的是 Ba，Cs；属于(n－1)d1～8 ns2的是 V，Ni；属(n－1)d 10ns1～2 的是 Ag，Hg；属 ns2np1～67是 Ar，Ga13．下列 4 个元素原子的外层电子构型中，估计哪一种元素的第一电离能最小？说明原因A．4s 24p3； B．4s 24p4 C．4s 24p5； D．4s 24p6【解答】B因为 4s24p4失去了电子，形成 4s24p3，p 轨道半充满，能量最低，越稳定，易形成，第一电离能最小。