原子结构与元素周期律精.docx

第10章原子结构与元素周期律1.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： 主量子数一一描述原子轨道的能级；角量子数一一描述原子轨道的形状，并与主量子数共同决定原子轨道的能级；磁量子数一一描述原子轨道的伸展方向；自旋量子数一一描述电子的自旋方向2,区别下列概念：(1) W与I W I 2, (2)电子云和原子轨道， (3)几率和几率密度解：(1) W是量子力学中用来描述原子中电子运动状态的波函数，是薛定谓方程的解；I 2反映了电子在核外空间出现的几率密度2) I ¥1 2在空间分布的形象化描述叫电子云，而原子轨道与波函数 W为同义词3) I ¥1 2表示原子核外空间某点附近单位体积内电子出现的几率，即称几率密度，而某一微小体积dV内电子出现的几率为I W I 2 dVo3 .比较波函数角度分布图与电子云角度分布图，它们有哪些不同之处？解：不同之处为(1)原子轨道的角度分布一般都有正负号之分，而电子云角度分布图均为正值，因为 Y平方后便无正负号了2)除s轨道的电子云以外，电子云角度分布图比原子轨道的角度分布图要稍 瘦”一些，这是因为I Y | < 1,除1不变外，其平方后 Y2的其他值更小。

4 .科顿原子轨道能级图与鲍林近似能级图的主要区别是什么？解：Pauling近似能级图是按能级高低顺序排列的，把能量相近的能级组成能级组，依 1、2、3…能级组的顺序，能量依次增高按照科顿能级图中各轨道能量高低的顺序来填充电子，所 得结果与光谱实验得到的各元素原子中电子排布情况大致相符合科顿的原子轨道能级图指出了原子轨道能量与原子序数的关系，定性地表明了原子序数 改变时，原子轨道能量的相对变化从科顿原子轨道能级图中可看出：原子轨道的能量随原 子序数的增大而降低，不同原子轨道能量下降的幅度不同，因而产生能级交错现象但氢原 子轨道是简并的，即氢原子轨道的能量只与主量子数 n有关，与角量子数l无关5 .判断题：(1)当原子中电子从高能级跃迁至低能级时，两能级间的能量相差越大， 则辐射出的电磁波波长越大2)在多电子原子中，电子的能量只取决于主量子数 no(3) 3个p轨道的能量形状大小都相同，不同的是在空间的取向4)波函数 W是描述微观粒子运动的数学函数式5)电子云的黑点表示电子可能出现的位置， 疏密程度表示电子出现在该范围的机会大小6)电子具有波粒二象性，就是说它一会儿是粒子，一会儿是波动解 1错；2错；3对；4对；5对；6错。

6 .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，而 p电子的轨道是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 4时，有4s、4p、4d、4f四条轨道4)主量子数为4时，其轨道总数为16,电子层最大容量为 32解：(1)错改为：s原子轨道的角度分布图为一个以原子核为球心的球面 p原子轨道的角度分布图为两个在原点相切的球面改为：主量子数为 1时，只有一条轨道，可容纳自旋相反的两个电子改为：主量子数为4时，有4s、4p、4d、4f四个亚层，共有16条轨道(1+3+5+7=16)4)正确7 .指出下列叙述是否正确1)最外电子层排布为 ns1的元素是碱金属元素；(2)皿B族元素的价电子层排布为(n T)d6ns2；(3)过渡元素的原子填充电子时是先填 3d然后填4s,所以失去电子时，也按这个次序进行；(4)因为^系收缩，第六周期元素的原子半径全比第五周期同族元素半径小；(5) O(g) + e - O (g)、O (g) + e - O2 (g)都是放热过程6)氟是最活泼的非金属元素，故其电子亲和能也最大解：(1)不正确因价电子层含有ns1的元素除碱金属元素外， 还有？B族(n-1)d10 ns1的铜、银、金，VIB族(n-1)d5 ns1的铭、铝等元素。

2)不正确VUI B族元素的价电子层排布为 (n T) d 6 10ns0-2 °(3)不正确过渡元素的原子填充电子时是先填 4s然后填3d,但失去电子时也是先失去4s后失3d4)不正确由于^系收缩， 使第六周期元素的原子半径与第五周期同族元素的原子半径相近5)不正确应是 O (g) + e ―> O (g)放热过程，O (g)+e —> O2 (g)是吸热过程6)不正确氟是最活泼的非金属元素，但电子亲和能不是最大虽然氟有强的接受电子 倾向，但由于原子半径最小，加入电子后负电荷密集，电子间的排斥作用剧增，反而导致电 子亲和能比它同族下面的一个元素氯的为小，即具有最大电子亲和能的元素是氯8.选择题(1)量子力学的一个轨道( )A.与玻尔理论中的原子轨道等同； B.指n具有一定数值时的一个波函数；C.指n、l具有一定数值时的一个波函数； D.指n、1、m三个量子数具有一定数值时的一个波函数(2)在多电子原子中，各电子具有下列量子数，其中能量最高的电子是( )A. 2, 1 , 1 , 1 B. 2, 0, 0,-2 2C. 3, 1, 1,」 D. 3, 2, 1 ,-2 2(3)当基态原子的第六电子层只有两个电子时，原子的第五电子层的电子数为( )A.肯定为8个电子 B.肯定为18个电子C.肯定为8〜18个电子 D.肯定为8〜32个电子(4)钻穿效应使屏蔽效应( )A.增强 B.减弱 C.无影响 D.不确定(5)以下元素的原子半径递变规律正确的是( )A. BevBvNavMg B. BvBevMgvNaC. BevBvMgvNa D. BvBevNavMg 解： 1D 2D 3C 4B 5B9.填空题(1)微观粒子运动的特征是 和。

2)当n = 4时，电子层的最大电子容量为 其各轨道能级的顺序为 实际上第一个4f电子将在周期表中第 周期、元素中的第 个元素中出现 该元素的名称为3)按核外电子构型可将元素周期表分为 、、、、五个 区，其各区的价电子通式为 、、、、4)原子最外层电子数最多是 ;原子次外层电子数最多是 ;已填满的各 周期所包含元素的数目分别是 ;例系元素包括原子序数从 至 共 个5)基态电子构型如下的原子中， 半径最大，电离能最小，电负性最大 的是A) 1s22s2 (B) 1s22s2 2p5 (C) 1s2 2s22 p1 (D) 1s2 2s2 2p6 3s1 (E) 1s2 2s2 2P6 3s2解：(1)波动性；微粒性(2) 32; E4s < E4P < E4d< E4f;第六周期；La 系；2;铺(Ce)(3) s区、p区、d区、ds区、f区ns1-2、ns2np1-6、(n - 1 )d0-10 ns0-2、(n -1 )d10 ns1-2、(n - 2 ) f0-14 (n - 1 ) d 0-2 ns2(4) 8; 18; 2、8、8、18、18、32; 57、71、15(5) (D); (D); (B)10.判定下列各对原子或离子哪个半径大，并说明理由。

1)H 与 He; (2) Ba 与 Sr; (3) Sc 与 Ca; (4)Cu 与 Ni; (5)Zr 与 Hf;(6) La 与 Ce; (7) S2-与 S; (8) Na+ 与 Al3+; (9) Fe2+与 Fe3+; (10) Pb2+与 Sn2+解：(1) r ( He) > r( H) r( He)是范氏半径2) r( Ba) > r(Sr)二者同一主族 ，但Ba比Sr多一电子层3) r( Ca) > r(Sc)二者同一周期 ，但Sc的核电荷大4) r( Cu) > r(Ni) 二者同一周期，但Cu次外层电子为18,屏蔽作用大，核电荷对 s电子的引力小，半径稍大5) r( Zr)弋r( Hf)中第系收缩的结果6) r( La) > r( Ce)同一层，Ce的核电荷大⑺r( S2-) > r( S)同一元素，S2-的电子数大于 So⑻r ( Na+) > r ( Al3+)同一族，Al3+核电荷多，外层电子少9) r( Fe2+) > r (Fe3+)同一元素，电子数少者，半径小10) r ( Pb2+) > r( Sn2+)同一族，Pb2+比 Sn2+ 多一电子层注意：决定离子半径大小因素有如下几条：(1) 一般正离子半径小，负离子半径大。

2)同一元素的正离子中，电核越多半径越小3)同一周期的正离子中，半径随电荷增加而减小4)同族元素同价离子的半径自上而下增加5) ^系和舸系元素的同价离子半径随原子序数增加而缓慢减小习题1 .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;当l = 0时，m只能是01)n =: 3, l=2, m =1 ?, ms = + —2(2)n = 4, l ;=?, m =(3)n =二?, l=2, m =1, ms= +12(4)n = 2, l ;=1, m =解：(1)m ;=0,±1, 土2； (2) l =1 2, 3;(3) n :=3, 4,2.用下列各组量子数表示电子运动状态时，请补上所缺少的量子数:0, ms= ?—1, ms =――2(4) ms= ± 123.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) 1s2 2s2 2d1 ;(3) 1s2 2s2 2p4 3s1; (4) 1s2 2s4 2p2(5) [Ar] 3d 104s2 4p4 (6) [Ar] 3d 9 4s2 4p3解：(1)、(5)属于原子的基态；(3)、(6)属于原子的激发态；(2)、(4)纯属错误。

4.当主量子数n = 4时，有几个能级？各能级有几个轨道，最多各容纳多少电子？解：n = 4时，该电子层有4个能级，相应的每一能级的轨道数为 1、3、5、7,最多各容纳2、6、10、14个电子具体见下表：主量子数n相应角 量子数l相应能 级符号相应磁量 子数m各能级轨道数各能级可容纳电子数电子数04s012n = 414p+1,0, -1363224d+2,+1,0, -1,t251034f+3,+2,+1,0, -1,2T7145 .写出下述原子的电子排布式 (2) 18Ar (3) 25Mn (4) 71LU解：70ft电子排伸式(1)8[He]2s22p4(2)18Ar[Ne]3s23p6(3)25Mn[Ar]3d 5 4s2(4)71 Lu[Xe]4f 145d16s26 .以(1)为例，完成下列(1) Na (Z =11)(2) (3) Ca(z =20)(4) (Z =24) (5 ) (6 ) Kr (Z =36)2)〜(6)题1s2 2s22p6 3s11s22。