1、第9章原子結構與元素周期律1根據玻爾理論，計算氫原子第五個玻爾軌道半徑(nm)及電子在此軌道上的能量。2解：根據rn=aon-3r5=53pmX 25= 53 x 10 nmx 25= nm2(2) 根據 En=-B / nE5= 52= 25=答：第五個玻爾軌道半徑為 nm,此軌道上的能量為-。2. 計算氫原子電子由n =4能級躍遷到n =3能級時發射光的頻率和波長。解：1根據 E 輻射= E= E4 E3 = X10 -18 J 1/3 2 1/4 2 =xio -18 J 1/9-1/16 =xio -18 J x =根據E 輻射=h vv = E 輻射/h= x 10-19J /6 .

2、 626X10-34 = s -12法1:根據E 輻射=hv = hC/入入=hC/ E 輻射=6 . 626X10 -34 x 3X 1 0 8 x 10-19J=x 10-6m法 2 :根據 v = C/ 入，入=C/ v =3x10 8 s -1 = x 10- 6m。答：頻率為s -1，波長為x 10-6m。3. 將鋰在火焰上燃燒放出紅光，波長=，這是Li原子由電子組態1s22p1f 1s22s1躍遷時產生的。試計算該紅光的頻率、波數以及以KJ mol-1為單位符號的能量。解：(1)頻率 v = C/ 入=3x10 8 x 10-9 m/nm= x 1014 s -1;961(2)波數

3、 v =1/ 入=1/ x 10- m/nm= x 10 m-(3) 能量 E (輻射)=h v =6. 626X10 -34 xx 1014 s-1=x 10-19 J-19-1-3-1x 10 J xx 1023mol x 10 KJ/J= KJ mol答：頻率為x 1014 s-1,波數為x 106 m-1，能量為KJ mol -1。4. 計算以下粒子的德布羅意波的波長：(電子的速度為 v= x 106m.s 1)(1) 質量為10 10kg ,運動速度為s 1的塵埃；(2) 動能為的自由電子；(3) 動能為300eV的自由電子。解：入=h/ m v=6 . 626X10 -34 10

4、10kg xs 1 = x 10-22 m(單位運算：入=h/ m v =().=m)(2)動能單位換算：_, .-18-18-19=xio J , 1eV =X10/ J= X 10 J-19-20=XX 10 j/ev = x 10 J2動能(Ek)與動量(P)換算：EK=(1/2)mv =(1/2) mvv=(1/2)PvP=2 Ek/v電子的速度為 v= x-206 1-26.、/-,、m.-1P=2 Ek/v=2 xx 10 J/ x 10 m.s =x kg 單位運算;J/ ms = = m sh /P= x 103426x 10- m或者：Ek=(1/2)mv 2=(1/2)(P

5、 2/m)= xx 10-19J2 0.1 1.6010-199.11 10 313.2 1026X= h/P= x 10 -34/ x 10-26=x 10-8 m3 動能單位換算：100ev = 100ev xx 10-19J/ ev =x 10-17J動能E k與動量P換算：P=2 E k/v一 1電子的速度為 v= xh/P=6 . 626X10-176-23 八、一-1-1P=2 Ek/v=2 xx 10 J / x 10 m.s 仁x kg 單位運算:J/ ms = = m s =23x 10- m說明：電子的速度取值不同，計算結果有較大的差異5. 如果一束電子的德布羅意波長為1n

6、m,其速度為多少?解：德布羅依波波長入=h/ m v ,-91nm=1x 10 m,電子質量 m= x 10 - 31kg34-31-9電子速度 v = h/ m 入=6 . 626X10 x 10 kg x 1 x 10 m= x(單位運算 v = h/ m 入=().= 一1)答：電子速度為x 一16. 子彈質量0.01kg，速度1000m-s -1 、塵埃質量為10 -9kg，速度為10m-s -1,原子中 的電子質量為x 10 -31kg，速度為 x 106m.s一1等，假設速度的不確定均為速度的 10%判斷在確 定這些質點的位置時，測不準關系是否有實際意義。解：根據： XA PX h

7、/4 n X h/4 nA PX= h/4 nA( mV = h/4 n mA V-1 -1 1(1) 對子彈：質量 m=，速度 V= 1000ms- , V=x 1000m-s - =100 m -s - X h/4 n mA V=6. 626X10 - 34 4 XXX 100 m -s -1= X 10-35 m討論：子彈的射程可以到達1 X 103 m,而其位置的不確定量為X 10-35 m,測不準關系對子彈的運動沒有實際意義。(2) 對塵埃：質量 m= 10 -9kg，速度 V= 10ms-1, V=X 10m-s -1=1 m -s-134-9-126 X h/4 n mA V=6

8、. 626X104 XX 1X 10 kgX 1 m -s = X 10- m討論：塵埃的運動范圍約為 1m而其位置的不確定量為X10-26 m,所以測不準關系對塵埃的運動沒有實際意義。(3) 對電子：質量 m= X10 -3 1 kg ，速度 V=X 1，6-15-1 V=xx 10 m-s- =x 10 m-s-AA-315-10 X h/4 n mA V=6. 626X104XXX 10 kg XX 10 m-s-1= X 10 m討論:原子核外電子的運動范圍(原子半徑)為 1 X 10-10 m,可是電子運動位置的不確定量為 X 10-10 m大于原子的半徑，所以測不準關系對電子的運動

9、有實際意義。7. 以下各組量子數,不正確的選項是( B)(A) n=2,l=1,m=0,m s=-1/2(B) n=3,l=0,m=1,m s=1/2(C) n=2,l=1,m=-1,m s=1/2(D) n=3,l=2,m=-2,m s=-1/28. 角量子數 l=2 的某一電子,其磁量子數 m(C)(A)只有一個數值(B)可以是三個數值中的任一個(C)可以是五個數值中的任一個(D)可以有無限多少數值9. 決定原子等價軌道數目的量子數是(m),決定多電子原子的原子軌道能量的量子數是(n、I )。10. 決定多電子原子中等價軌道數目的是哪個量子數(m),原子軌道能量是由什么量子數決定的？ (n

10、、 I )11. 指出以下各組量子數中，哪幾組不可能存在(1) ，3，2，2，1/2；( 2) 3， 0 ， -1 ， 1/2 ；( 3) 2 ， 2 ， 2， 2；( 4) 1 ， 0 ， 0， 0答：(2)、(3)、(4)組不可能存在，原因是：(2) l=0 時，m-1; (3) n=2 時，I 工2, m 2; (4) m 0。12. 分別用4個量子數表示 P原子的5個電子的運動狀態：3s23p3(A )13. 以下說法中符合泡里原理的是(A) 在同一原子中，不可能有四個量子數完全相同的電子(B) 在原子中，具有一組相同量子數的電子不能多于兩個(C) 原子處于穩定的基態時，其電子盡先占據

11、最低的能級(D) 在同一電子亞層上各個軌道上的電子分布應盡先占據不同的軌道，且自旋平行。14. 在以下氧原子的電子排布中，處于激發態的是(C )(A)1I1I1111I(C)1II1II(D)1IJlx2s女15. 以下基態離子中，具有3d7電子構型的是(C)(A) Mn+ ( B) Fe2 + (C) Co2+ ( D) Ni2+16. 基態原子的第六電子層只有2個電子，第五電子層上電子數目為(C)(A) 8( B) 18( C) 8-18( D) 8-3217. 和Ar具有相同電子構型的原子或離子是(D)(A) Ne( B) Na+(C) F (D) S2 一18. 基態時，4d和5s均為

12、半充滿的原子是(C)(A) Cr( B) Mn (C) Mo (D) Tc19. 在以下離子的基態電子構型中，未成對電子數為5的離子是(B)(A) Cr3 +( B) Fe3+ ( C) Ni2 + (D) MrT20. 基態原子有6個電子處于n=3,l=2的能級，其未成對的電數為(A)(A) 4 ( B) 5 ( C) 3 ( D)21 位于第四周期的A B C、D四種元素，其價電子數依次為1,2,2,7,其原子序數按 A B C、D的順序增大。 A和B的次外層電子數為 8, C和D的次外層電子數為18,由此可以推斷四種元素的符號是(K、Ca、Zn、Br)。其中C和D所形成的化合物的化學式應

13、為(ZnBr2)。4,0,0,+1/2), ( 4,0,0,-1/2) , ( 3,2,0,3d24S2)，此元素是(Ti )。22. 某元素的四個價電子的四個量子數分別為(+1/2 ), ( 3,2,1,+1/2)，那么該元素原子的價電子排布為(23. 以下元素的符號是(1) 屬零族，但沒有 p電子(He);(2) 在4p能級上有1個電子(Ga);(3)開始填充 4d 能級( Y)；(4) 價電子構型為 3d104s1 ( Cu)24第五周期有( 18)種元素，因為第( 5)能級組最多可容納( 18)個電子，該能級組的電子 填充順序是( 5S24d105P6)。25如( 1)所示，填充以下各

14、題的空白2 2 6 1( 1)Na( Z=11)， 1s22s22p63s1;(2)(P) ( Z=15)1s22s22p63s23p3;3) Zr(Z=40), Kr4d4) Te( Z=52), Kr4d( 2) 5s2;( 10)5s25p4; ;5) Bi ( Z=83), Xe4f( 14)5d(10) 6s(2) 6p(3)。26用 s，p， d，f 等符號表示以下元素的原子電子層結構，判斷它們所在的周期和族(1)13Al ；(2)24Cr；(3)26Fe；(4)33As；(5)47Ag ；(6) 82Pb答：(1) 13AI : 1s22s22p63s23p1,第三周期 IIIA

15、 族；(2) 24Cr: 1s 22s22p63s23p63d54s1，第四周期 VIB 族；2 2 6 2 6 6 2，(3) 26Fe： 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s，第四周期 VHI 族；(4) 33As： 1s 22s22p63s23p63d104s24p3，第四周期 VA族；(5) 47Ag: 1s 22s22p63s23p63d104s24p64d105s1,第五周期 IB 族；( 6) 82Pb： 1s 22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p64f 145d106s26p2 ，第六周期 IVA 族。27元素在周期表中的位置，寫出它們的外圍電子

16、構型和元素符號( 1)第四周期第WB族;答：Ti , 3d24s2( 2)第四周期第四B族;答：52Mn, 3d4s( 3)第五周期第四A族;答：I , 5s25p5( 4)第六周期第川A族;答：TI , 6s26p128以下各“亞層哪些可能存在，包含多少軌道？( 1 ) 2s( 2) 3f ( 3) 4p( 4) 2d( 5) 5d答：(1) 1 個 2s 軌道( 2)不存在 3f 軌道( 3) 3 個 4p 軌道( 4)不存在 2d 軌道 ( 5) 5 個 5d 軌道。答：未成對電子數： V 3 ，Si 4 ，Fe 2。30外圍電子構型滿足以下條件之一是哪一類或哪一個元素？( 1) 具有

17、2 個 p 電子：22答 ： ns2np2 ，IVA 族元素( 2) 有 2 個 n=4，l =0 的電子， 6 個 n=3 和 l =2 的電子 ：62答 ： 3d 4s ， Fe 元素；(3) 3d 全充滿， 4s 只有 1 個電子的元素 ：答：3d104s1, Cu元素。31 某元素A能直接與VH A族中某元素B反響時生成 A的最高氧化值的化合物 ABX在此化合 物中B的含量為%而在相應的氧化物中，氧的質量占 。ABX為無色透明液體，沸點為 5 7.6 C, 對空氣的相對密度約為。試答復：(1) 元素A、B的名稱；答 ： A 為 Si 元素， B 為 Cl 元素；( 2)元素 A 屬第幾

18、周期、第幾族 ；答 ：元素 A 屬第三周期、第 IVA 族；( 3)最高價氧化物的化學式。答 ： SiO232. (1)某元素+2價離子和Ar的電子構型相同；(Ca)(2) 某元素的+3價離子和F-的電子構型相同；(Al)(3) 某元素的+2價離子的3d電子數為7個；(Co)33某元素的最外層有4個價電子，它們的 4個量子數(n、I、m m)分別是：(4, 0, 0,+1/2 )，(4， 0， 0， -1/2 )，( 3， 2， 0， +1/2 )，(3， 2， 1， +1/2 )，那么元素原子的價電子組態是什 么？是什么元素？22答： Ar3d 24s2, Ti34.說明以下等電子離子的半徑

19、值在數值上為什么有差異：(1) F- (133pm)與 了 (136pm)(2) . Na+ ( 98pm)、M(g+ (74pm)與 Al3+ (57pm)答：(1) O與F同屬二周期的元素，n相同，核電荷Z依次增大，有效核電荷 Z*也依次增大， 故r (O)大于r ( F);又中性原子得電子變成負離子，半徑增大，且負電核越高半徑越大，故進 一步使r (O)大于r (F)。(2) Na、Mg與Al同屬二周期的元素，n相同，核電荷Z依次增大，有效核電荷Z*也依次增大，故r (Na)大于r ( Mg)大于r (Al),又中性原子失電子變成正離子，半徑減小，且正電核 越高半徑越，故進一步使r (Na)大于r( Mg)大于r(Al)。35第一電離能最大的原子的