1、第9章原子結(jié)構(gòu)和元素周期系9.1*在自然界中氫有三種同位素，氧也有三種同位素，問：總共有多少種含不同核素的水分子？由于3H太少，可以忽略不計(jì)，問：不計(jì)3H時(shí)天然水中共有多少種同位素異構(gòu)水分子？解I ：組合解：( l ) ( C31·C313 )·C3118；( 2 ) (C21+C21)·C319解2 ：方陣(拉丁方)解：( l )氫不相同：H16OD H16OT D16OT H17OD H17OT D17OT H18OD H18OT D18OT 為3×3 方陣氫相同： H16OH H17OH H18OH D16OD D17OD D18OD T16OT

2、T17OT T18OT 也為3×3 方陣( 2 )氫相同： H16OH H17OH H18OH D16OD D17OD D18OD 為2×3 方陣氫不同： H16OD H17OD H18OD 為1×3方陣答：總共有18 種含不同核素的水分子；不計(jì)3H時(shí)天然水中共有9 種同位素異構(gòu)水分子。評(píng)注：第一個(gè)答案并沒有給出同位素異構(gòu)體的具體化學(xué)式，只是一個(gè)數(shù)學(xué)解而已，還不是化學(xué)解。9.2*天然氟是單核素元素(19 F )，而天然碳有兩種穩(wěn)定同位素(12C和13C) ，請(qǐng)預(yù)言在質(zhì)譜儀中能出現(xiàn)幾個(gè)相應(yīng)于CF4+的峰？答：兩個(gè)。即：12C19F4+ 峰和13C19F4+峰。9.3

3、 用質(zhì)譜儀測(cè)得溴的兩種天然同位素的相對(duì)原子質(zhì)量和同位素豐度分別為79Br 78 . 9183 占50.54%，81Br 80.9163 占49.46%，求溴的相對(duì)原子質(zhì)量（原子量）。 解：溴的相對(duì)原子量78.918379.91 答：溴的相對(duì)原子質(zhì)量為79.91 。評(píng)注：(1)本題的運(yùn)算應(yīng)當(dāng)遵守有效數(shù)字運(yùn)算規(guī)則。此題由于同位素豐度的有效數(shù)字只有4 位，算得的原子量的有效數(shù)字只有4 位，達(dá)不到五位有效數(shù)字。由原子量表中查得的溴的相對(duì)原子質(zhì)量79.904(1)的獲得顯然要求更精確的同位素豐度。同位素豐度的有效數(shù)字的位數(shù)常常不是由于測(cè)定方法不夠精確，而是由于取樣得到的樣品本身存在豐度的漲落，后者正是許

4、多元素的原子量有效數(shù)字較少的主要原因。(2)請(qǐng)注意，在上述計(jì)算中，加和前的中間結(jié)果應(yīng)當(dāng)比最終結(jié)果多一位數(shù)字，其最后一位數(shù)字稱為“保留數(shù)字”。9.4 鉈的天然同位素203Tl和205Tl的核素質(zhì)量 amu ，已知鉈的相對(duì)原子質(zhì)量(原子量)為204.39 ，求鉈的同位素豐度。解：設(shè)鉈203Tl 的豐度為x ，則：x + 204.97 (1x) x答：鉈203Tl豐度為29 % ，205Tl豐度為71 % 。評(píng)注：計(jì)算遵從有效數(shù)字運(yùn)算規(guī)則，結(jié)果只有2位有效數(shù)字。9.5 等質(zhì)量的銀制成氯化銀和碘化銀，測(cè)得質(zhì)量比AgCl：1 ， 又測(cè)得銀和氯的相對(duì)原子質(zhì)量(原子量)分別為107.868 和35.453，

5、求碘的相對(duì)原子質(zhì)量(原子量)。評(píng)注：此題是用化學(xué)方法測(cè)定原子量的典型例子， 所得結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)達(dá)到6位，但仍得不到原子量表中的數(shù)據(jù)的精度：126.90447(3)9.6*貝采里烏斯1826 年測(cè)得的鉑原子量與現(xiàn)代測(cè)定的鉑的相對(duì)原子質(zhì)量(原子量)相比，有多大差別？答：相對(duì)誤差( 194 .753195.07 /195.078 ) × 100 % 0.167 % 評(píng)注：通過此題可對(duì)貝采里烏斯有更高的評(píng)價(jià)。9.7 *設(shè)全球有50億人，設(shè)每人每秒數(shù)2個(gè)金原子，需要多少年全球的人才數(shù)完1摩金原子(1年按365 天計(jì))? 解： 6.02 × 1023 mol1× l mo

6、l/50×108×2×(3600 s/h×24 h/d×365 d/a) 1.9×106 a答： 需要1.9×106年才數(shù)完(注：像這種數(shù)據(jù)可考慮取概數(shù)：200萬年)9.8 試討論，為什么有的元素的相對(duì)原子質(zhì)量(原子量)的有效數(shù)字的位數(shù)多達(dá)9位，而有的元素的相對(duì)原子質(zhì)量(原子量)的有效數(shù)字的位數(shù)卻少至34 位？答：?jiǎn)魏嗽刂挥幸环N同位素，因而它們的相對(duì)原子質(zhì)量十分準(zhǔn)確，有效數(shù)字達(dá)到的位數(shù)較多；對(duì)于那些只有一種同位素的豐度特別大(99%以上)的元素，同位素豐度的不確定性對(duì)它們的原子量的準(zhǔn)確性的影響較小，而對(duì)于那些幾個(gè)同位素的豐

7、度都較大的元素，原子量的不確定性的就較高了，特別是那些不同來源的樣品中同位素豐度漲落很大的元素，原子量的不確定性就更明顯了。9.9* 太陽系，例如地球，存在周期表所有穩(wěn)定元素，而太陽卻只開始發(fā)生氫燃燒，該核反應(yīng)的產(chǎn)物是只是氦，應(yīng)怎樣理解這個(gè)事實(shí)？答： 太陽的質(zhì)量不大，是一個(gè)年輕的恒星，尚未發(fā)生氦燃燒，不能合成比氦重的原子。太陽系的組成中所有比氦重的原子都是在形成太陽系時(shí)從其他星體的噴發(fā)物中俘獲的，而不是太陽合成的。評(píng)注：太陽中的碳氧循環(huán)只起到催化氫燃燒的作用而不產(chǎn)生新的核素：p+12C 13N+13N 13C+e+p+13C 14N+p+14N 15O+15O 15N+e+p+15N 12C+

8、總結(jié)果： 4 p +2e+9.10* 中國(guó)古代哲學(xué)家認(rèn)為，宇宙萬物起源于一種叫“元?dú)狻钡奈镔|(zhì)，“元?dú)馍庩枺庩柹f物”，請(qǐng)對(duì)比元素誕生說與這種古代哲學(xué)。參考答案：可把所謂的“元?dú)狻鳖惐瘸捎钪娲蟊ㄇ暗奈镔|(zhì)形態(tài)陰陽比作大爆炸形成的電子和質(zhì)子，它們大部分轉(zhuǎn)化為氫，隨后凝集成星團(tuán)，發(fā)生核反應(yīng)，“萬物”，即其他原子和由原子結(jié)合生成的分子乃至建立在分子水平以上各層次的物質(zhì)由此而生。評(píng)注：這種類比決不意味著古人的哲學(xué)猜想是科學(xué)假設(shè)。科學(xué)假設(shè)的基礎(chǔ)是科學(xué)觀察和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的分析與綜合，不是主觀思辨的產(chǎn)物，盡管科學(xué)假設(shè)仍有可能被科學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)是錯(cuò)誤的。盡管哲學(xué)有可能指導(dǎo)科學(xué)研究，沒有哲學(xué)頭腦不可能成為有成就的科學(xué)

9、家，但哲學(xué)永遠(yuǎn)不可能代替科學(xué)本身。9.11* “金木水火土”是中國(guó)古代的元素論，至今仍有許多人對(duì)它們的“相生相克”深信不疑。與化學(xué)元素論相比，它出發(fā)點(diǎn)最致命的錯(cuò)誤是什么？參考答案：根據(jù)化學(xué)元素論，化學(xué)反應(yīng)只是改變了原子的結(jié)合方式，而一種元素不會(huì)變成另一種元素，只有在發(fā)生核反應(yīng)的條件下，元素才會(huì)轉(zhuǎn)化。然而，五行說卻認(rèn)為在通常條件下金木水火土（元素）相生相克，即可以相互轉(zhuǎn)化，這說明，五行說跟其他古代文明的元素論相似，其出發(fā)點(diǎn)最致命錯(cuò)誤是：并未認(rèn)識(shí)到，客觀世界千變?nèi)f變的表象背后組藏著的元素本身并不會(huì)在通常條件下發(fā)生改變，物質(zhì)的變化僅僅是元素結(jié)合方式發(fā)生改變而已。9.12* 請(qǐng)用計(jì)算機(jī)編一個(gè)小程序，

10、1/RH(1/221/n22)計(jì)算氫光譜各譜系的譜線的波長(zhǎng)（本練習(xí)為開放式習(xí)題，并不需要所有學(xué)生都會(huì)做）。 n1 n2 1 （來曼譜系） 1 2 3 4 波長(zhǎng)2 （巴爾麥譜系） 1 2 3 4 波長(zhǎng)3 （帕遜譜系） 1 2 3 4 波長(zhǎng)4 （布來凱特譜系） 1 2 3 4 波長(zhǎng)5 (馮特譜系） 1 2 3 4 波長(zhǎng)參考答案：以下是用Visual Basic 語言編的程序：輸入nl ，n2，輸出w 為波長(zhǎng)labeI4 . caption 為提示If ( nl 1 ) Then Lable14 .Caplion “來曼譜系”Elself ( nl2 ) Then Lable14 .Caplion

11、“巴爾麥譜系” Elself ( nl3 ) Then Lable14 .Caplion “帕遜譜系”Elself ( nl4 ) Then Lable14 .Caplion“布來凱特譜系”Elself ( nl5 ) Then Lable14 .Caplion “馮特譜系”ElseLable14 .Caplion ”error輕確認(rèn)nl為1至5的數(shù)”End IfIf（n2>0And n2<5）ThenIf(nln2) ThenW0ElseWAbs(1/1.1*107*(i1*i1)(i2*i2)End IfElseLable14 .Caplion ”error輕確認(rèn)n2為1至4的

12、數(shù)”End If9.13* 計(jì)算下列輻射的頻率并給出其顏色：( 1 )氦氖激光波長(zhǎng)633nm ; ( 2 )高壓汞燈輻射之一435 . 8nm ； ( 3 )鋰的最強(qiáng)輻射670 . 8 nm。解：(1)頻率c/ 2.998×108m . s1/633×109m4.72×1014Hz ( 2 )頻率c/ 2.998×108m . s1/435.8×109m6.879×1014Hz ( 3 )頻率c/ 2.998×108m . s1/670.8×109m4.469×1014Hz評(píng)

13、注：從本題開始到19題的目的是熟練掌握波長(zhǎng)、頻率、能量的關(guān)系，同時(shí)也為使解題人接觸與化學(xué)有關(guān)的光的某些基本事實(shí)。9.14 Br2 分子分解為Br原子需要的最低解離能為190kJ/mol ，求引起溴分子解離需要吸收的最低能量子的波長(zhǎng)與頻率。解： ENAhE/ NAh190×103J. mol1/6.626×1034 J. s1x1023 mol14.76×1014Hz  c/2.998×108m . s1/4.76×1014 s16.30×107m答：能引起溴分子分解需要吸收的最低能量子的波長(zhǎng)是630 nm ;頻率是4.76

14、×1014 Hz 。評(píng)注：引起溴分子分解的光子能量一定高于溴吸收可見光而顯色的能量，因后者是分子的化學(xué)鍵的振動(dòng)即不分解引起的。為加強(qiáng)讀者對(duì)此的認(rèn)識(shí)，特將溴的吸收光譜圖附于后：9.15* 高壓鈉燈輻射589.6 和589.0 nm 的雙線，它們的能量差為多少kJ/mol?解： Ehc(1/11/2) NA 6×1034 J. s1×8×108m . s1(1/589.0nm1/589.6nm)××1023 mol1 kJ/mol答：它們的能量差為2.06kJ/mol。9.16* 當(dāng)頻率為1.30 ×1015 Hz的輻

15、射照射到金屬銫的表面，發(fā)生光電子效應(yīng)，釋放出的光量子的動(dòng)能為5.2 ×1019J，求金屬銫釋放電子所需要的能量？解： EhEh EK6.626×1034 J. s1 ×1.30 ×1015 Hz5.2 ×1019J3.4 ×1019J答：金屬銫釋放電子所需要的能量為3.4 ×1019J9.17* 變色眼鏡因光照引起玻璃中的氯化銀發(fā)生分解反應(yīng)AgClAg+Cl，析出的銀微粒導(dǎo)致玻璃變暗，到暗處該反應(yīng)逆轉(zhuǎn)，已知該反應(yīng)的能量變化為310 KJ/mol，問：引起變色鏡變暗的最大波長(zhǎng)為多少？解：EhcNA/hcNA/ E6.626&#

16、215;1034 J· s1×108m ·s1 ×6.02×1023 mol1/310 kJ/mol386nm答：引起變色鏡變暗的最大波長(zhǎng)為386 nm（注：近紫外線波段）9.18* 光化學(xué)毒霧的重要組分之一NO2 解離為NO和O2需要的能量為305 kJ/mol，引起這種變化的光的最大波長(zhǎng)多大？這種光屬于哪一種輻射范圍(可見、紫外、X光等等)? 已知射到地面的陽光的最短波長(zhǎng)為320nm ， NO2氣體在近地大氣里會(huì)不會(huì)解離？解：(1)hcNA/ E6.626×1034 J· s1 ×2.998×108m

17、· s1 ×6.02×1023 mol1/305 kJ/mol392nm故引起這種變化的最大波長(zhǎng)為392 nm 。( 2 )這種光屬于紫外光。( 3 ) 320nm < 392 nm ，超過分解所需提供的能最，因而NO2氣體在近地大氣里會(huì)分解。9.19 氫原子核外電子光譜中的萊曼光譜中有一條譜線的波長(zhǎng)為103 nm ，問：它相應(yīng)于氫原子核外電子的哪一個(gè)躍遷？解：萊曼光譜：n1 ，根據(jù)1/RH(1/n121/n22)，代入數(shù)據(jù)，1/103nm1.09677×107 ×(1/11/n22)解得，n3 ， 答：是M K 躍遷。9.20* 氦首先

18、發(fā)現(xiàn)于日冕1868 年后30 年間，太陽是研究氦的物理、化學(xué)性質(zhì)的唯一源泉。 (a)觀察到太陽可見光譜中有波長(zhǎng)為4338， 4540，4858， 5410和6558Å 的吸收(1 Å 1010m) 。請(qǐng)用現(xiàn)代量子力學(xué)來分析，這些吸收是由哪一種類氫原子激發(fā)造成的？是He，He+ 還是He2+ (b)以上躍遷都是由ni4 向較高能級(jí)(nf)的躍遷。試確定nf值，求里德堡常數(shù)RHe+ (c)求上述躍遷所涉及的粒子的電離能，用電子伏特為單位. (d)已知IE(He+ )/ IE(He )=2.180。這兩個(gè)電離能的和值是表觀能AE (He2+ )，即從He得到He2+的能量。AE

19、(He2+ ) 是最小的能量子。試計(jì)算能夠引起He電離成He2+所需的最低能量子。在太陽光中，在地球上，有沒有這種能量子的有效源泉？已知：c2.997925×108ms1；h6.62618 ×1034 Js；1ev96.486 kJ/mol=2.4180 ×1014Hz解：(a) 中性氦原子有兩個(gè)電子，類氫原子只有一個(gè)電子，因此，類氫原子是He+ ；(b)由氫譜的關(guān)系式：1/RH(1/ni21/nf2)，推論，He+的譜線的關(guān)系式： 1/RHe+ (1/ ni21/nf2)其中，Ehnhc/則RHe+(hc/)(1/ 421/nf2)1嘗試法：設(shè)6.558 

20、15;107m 的輻射nf5 的原子軌道向ni4 的原子軌道躍遷釋放的，則有：/m nf RHe+/J 6.558 ×107 5 1.35× 10176.558 × 107 6 1.06 × 10176.558 × 107 7 0.97×10176.558 × 107 8 0.93 × 10176.558 ×107 9 0.91 × 1017如果假設(shè)的是正確的，所有的躍遷都應(yīng)該得到相同的RHe+的值，可見假設(shè)是錯(cuò)誤的。設(shè)=6.558 ×107 m的輻射是nf 6場(chǎng)的原子軌道向n4 的原

21、子軌道躍遷釋放的則有：/m nf RHe+/J6.558 ×107 6 8.72 ×10185.410 × 107 7 8.72 × 10184.858 ×107 8 8.72 × 10184.540 × 107 9 8.72 × 10184.338 × 107 10 8.72 × 1018所得RHe+值相同，可見這個(gè)假設(shè)是正確的。( c ）IE(He+ )值等于RHe+，只需更換單位即可得到結(jié)果：IE(He+ )8.72×1018J×6.02×1023 mol1/

22、96486 kJ·mol1·eV154.44 eV ( d ) IE(He+ )/ IE(He ) ，所以 IE(He ) 24.97 eV因此，AE (He2+ )IE(He )+ IE(He+ )79.41 eV1.272 ×1027J。計(jì)算頻率得vE/h1.920×1016s1，波長(zhǎng)c/ 15.61nm。這是使氦發(fā)生雙電離的最低能量，它比可見光的波長(zhǎng)（400nm到700nm 之間）要短得多，太陽不是能夠熱到產(chǎn)生如此高能量輻射的黑體，而且即使產(chǎn)生了在達(dá)到地球表面之前也被大氣吸收了。注：此題及其題解源自第30 屆國(guó)際化學(xué)奧林匹克競(jìng)賽預(yù)備題。此

23、題通過嘗試法解題是一種經(jīng)常采取的研究方法。9.21 當(dāng)電子的速度達(dá)到光速的20.0%時(shí)。該電子的德布羅意波長(zhǎng)多大？當(dāng)鋰原子(質(zhì)量7. 02 amu )以相同速度飛行時(shí)，其德布羅意波長(zhǎng)多大？解：電子h/ph/mp6.626×1034 J·s1/ 9.1×1031kg×2.998×108m·s1 ×20.0%鋰原子h/ph/mp 6.626×1034 J·s1/7.02×1.67×1027kg×2.998×108 m·s1×20%9.43×

24、104pm答：電子的速度達(dá)到光速的20.0%時(shí)其德布羅意的波長(zhǎng)為 12.1pm；鋰原子以相同速度飛行時(shí)德布羅意波的波長(zhǎng)為9.43×104pm。評(píng)注：前者的波長(zhǎng)與伽馬射線波長(zhǎng)相當(dāng)，后者的波長(zhǎng)與高能宇宙射線波長(zhǎng)相當(dāng)。9.22 *壘球手投擲出速度達(dá)153km/h質(zhì)量為142kg 的壘球，求其德布羅意波長(zhǎng)。m·s1壘球h/ph/mp6.626×1034 J·s1/（0.142kg × m·s1）1.10 × 1022 pm答：其德布羅意波長(zhǎng)為1.10 × 1022 pm評(píng)注：106pm的波長(zhǎng)是能測(cè)量的波長(zhǎng)極限，因此飛行的壘

25、球的波是不可測(cè)量的，因而不再具有波粒二象性。9.23 處于K 、L 、M 層的電子最大可能數(shù)目各為多少？答： 能層中電子的可能狀態(tài)數(shù)為2n2；K 層，n1 ，電子最大可能數(shù)目為2 ，依此類推，L 層 和M 層電子的最大可能數(shù)目分別為8 和18 。9.24 以下哪些符號(hào)是錯(cuò)誤的？( a ) 6s( b ) lp( c ) 4d ( d ) 2d ( e ) 3p ( f ) 3f 答： ( b )、(d)、(f)是錯(cuò)的。9.25 描述核外電子空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的下列哪一套量子數(shù)是不可能存在的？n l m n 1 m n l m n l m 2 0 0 1 1 0 2 1 1 6 5 5 解： n l

26、m n 1 m1 1 0 6 5 5 是不可能存在的。9.26 以下能級(jí)的角量子數(shù)多大？( a ) 1s ( b ) 4p ( c ) 5d ( d ) 6s ( e ) 5f ( f ) 5g答： ( a )l=0;( b )l=1;( c )l=2; ( d )l=0;( e )l=3; ( f )l=49.27 4s 、5p ， 6d 、7f 、5g 能級(jí)各有幾個(gè)軌道？答： 對(duì)應(yīng)的軌道數(shù)4s：l 個(gè)；5p：3個(gè)；6d：5個(gè)；7f：7個(gè)；5g：9個(gè)。9.28 根據(jù)原子序數(shù)給出下列元素的基態(tài)原子的核外電子組態(tài)：( a ) K ( b ) Al ( c ) Cl ( d )Ti（Z=22 )

27、( e ) Zn (Z=30 ) ( f ) As ( Z=33 )答： ( a ) Ar4s1；( b )Ne3s23p1；( c ) Ne3s23p5； ( d ) Ar 3d24s2； ( e ) Ar 3d104s2；( f ) Ar4s24p3注；書寫電子組態(tài)表達(dá)式時(shí)不宜顛倒能層順序，例如將Ar 3d24s2 寫成Ar 4s23d2不能認(rèn)為是恰當(dāng)?shù)模菀谆煜軐雍湍芗?jí)的概念。9.29* 若構(gòu)造原理對(duì)新合成的及未合成的人造元素仍有效，請(qǐng)預(yù)言第118 和第166號(hào)元素在周期表中的位置。解： 第118號(hào)為第七周期零族元素；第166 號(hào)為第八周期VIA組族元素9.30 給出下列基態(tài)原子或離子

28、的價(jià)電子層電子組態(tài)，并用方框圖表示軌進(jìn)，填入軌道的電子則用箭頭表示。(a )Be ( b ) N ( c ) F ( d ) Cl (e)Ne+ ( f )Fe3+解： 2s 2p ( a ) Be ：He 2s2 ( b )N ：He 2s2 2p3 ( c ) F ：He 2s2 2p5 3s 3p( d ) Cl：Ar3s23p5 (e ) Ne+：He 2s2 2p5 2s 2p ( f ) Fe3+：Ar3d5 3d 9.31 以下哪些組態(tài)符合洪特規(guī)則？1s 2s 2p 3s 3p 答：第l 組符合。評(píng)注：洪特規(guī)則只對(duì)能最相同的簡(jiǎn)并軌道而言的。同理：鉻的基態(tài)電子組態(tài)不能用洪特規(guī)則解釋

29、。9.32 以下哪些原子或離子的電子組態(tài)是基態(tài)、激發(fā)態(tài)還是不可能的組態(tài)？( a ) 1s22s2 ( b ) 1s23s1 ， ( c ) 1s23d3 ( d ) Ne3s23d1 ( e ) Ar 3d24 s2 ( f)1s22s22p63s1 ( g ) Ne3s23d12 ( f )Xe4f7 ( g )Ar 3d6答：( a )基態(tài)；( b )激發(fā)態(tài)；( c )不可能(因?yàn)榧ぐl(fā)態(tài)不能同時(shí)激發(fā)3 個(gè)電子)；( d)激發(fā)態(tài)；( e )基態(tài)；( f ) 基態(tài)；( g )不可能態(tài)；( f )基態(tài)；( g )基態(tài)。9.33 Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+的基態(tài)的最外層電子組態(tài)與次外層電

30、子組態(tài)分別如何？解：Li+Na+K+Rb+Cs+最外層組態(tài)1s22s22p63s23p64s24p65s25p6次外層組態(tài)1s22s22p63s23p63d104s24p64d10評(píng)注：堿金屬離子的次外層結(jié)構(gòu)不盡相同。9.34 以下+3價(jià)離子哪些具有8電子外殼？Al3+、Ga3+、Bi3+、Mn3+、Sc3+解： Al3+和Sc3+具有8電子外殼9.35己知電中性的基態(tài)原子的價(jià)電子層電子組態(tài)分別為： ( a ) 3s23p5 ( b ) 3d64s2 ， ( c ) 5s2 ( d ) 4f96s2（e）5d106s1試根據(jù)這個(gè)信息確定它們?cè)谥芷诒碇袑儆谀膫€(gè)區(qū)、哪個(gè)族、哪個(gè)周期。解：( a )

31、 p 區(qū)，VIIA 族，第三周期；( b ) d 區(qū)，VIII族，第四周期；( c ) s 區(qū)，IIA 族，第五周期；( d ) f 區(qū)，IIIB 族，第六周期；( e ) ds 區(qū)，IB 族，第六周期。9.36 根據(jù)Ti、Ge 、Ag 、Rb 、Ne在周期表中的位置，推出它們的基態(tài)原子的電子組態(tài)。答：Ti位于第四周期IVB 族，它的基態(tài)原子的電子組態(tài)為Ar 3d24s2；Ge位于第四周期IVA族，它的基態(tài)原子的電子組態(tài)為Ar 3d104s24p2；Ag位于第五周期IB 族，它的基態(tài)原子的電子組態(tài)為Kr 4d105s1；Rb位于第五周期IA 族， 它的基態(tài)原子的電子組態(tài)為Kr 5s1；Ne位于

32、第二周期0 族，它的基態(tài)原子的電子組態(tài)為Ar 2s22p6；9.37* 有人推測(cè)尚未合成的第114 號(hào)元素有相當(dāng)穩(wěn)定的同位素，恰處在不穩(wěn)定核素的“海洋”中浮起的一群較穩(wěn)定核素的“島嶼”的中心。問：114 號(hào)元素是第幾周期第幾族元素？它的可能氧化態(tài)？答：114號(hào)元素是第七周期第IVA族元素，可能的氧化態(tài)是+2和+4 。評(píng)注：第七周期元素的氧化態(tài)遠(yuǎn)比第六周期同族元素豐富，除最高氧化態(tài)外，以上從同周期己知元素的氧化數(shù)對(duì)第七周期同族元素的氧化數(shù)的推斷不一定反映實(shí)際。9.38* 若推導(dǎo)基態(tài)原子電子組態(tài)的構(gòu)造原理對(duì)未合成的重元素仍然適合，請(qǐng)問：第八周期的最后一個(gè)元素的原子序數(shù)多大？請(qǐng)寫出它的基態(tài)原子的電子

33、組態(tài)。答：原子序數(shù)為168 ；其基態(tài)原子的電子組態(tài)為：1s22s23s23p63d104s24p64d104f145s25p65d105f145g186s26p66d106f147s27p67d108s28p69.39* 若我們所在的世界不是三維的而是二維的，元素周期系將變成什么樣子？答：若我們所在的世界不是三維的而是二維的，則pz，dxz，dyz，dz2等軌道就不存在了，每層只有一個(gè)s 軌道、兩個(gè)p 軌道、兩個(gè)d 軌道等，依此類推。則元素周期系變成了第一周期2個(gè)元素；第二周期有6個(gè)元素；第三周期有10個(gè)元素利用構(gòu)造原理，依此類推。9.40* 1869 年門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律時(shí)預(yù)言了一些當(dāng)時(shí)

34、尚未發(fā)現(xiàn)的元素的存在，“類鋁”就是其中之一。1879 年，門氏預(yù)言的“類鋁”被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)他己知：Ca與Ti的熔點(diǎn)分別為110、1941K ，沸點(diǎn)分別為1757、3560K，密度分別為：1.55 、4 .50g/cm3，試預(yù)言在周期表中處于鈣鈦之間的“類鋁”熔沸點(diǎn)和密度，并與現(xiàn)代數(shù)據(jù)對(duì)比，解：“類鋁”的熔點(diǎn)( 1110 + 1941 ）K/21526K沸點(diǎn)( 1757 + 3560 ) K/2 2659K ) g/cm3/23.03 g/cm3鈧的熔點(diǎn)是1814K，沸點(diǎn)是3130K，密度是/cm3 兩者比較，“類鋁”和鈧的熔沸點(diǎn)和密度相近。（數(shù)據(jù)來源：httop/；xt/Sc/heat.html

35、）9.41* 若核外電子的每個(gè)空間狀態(tài)只能容納一個(gè)電子，試問：仍按構(gòu)造原理的41號(hào)元素的最高氧化態(tài)和最低氧化態(tài)？解：若每個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)只能容納一個(gè)電子，各周期的元素?cái)?shù)目將從2n 2下降n 2，即依次減為1， 4， 4， 9， 9， 16， 16，因此，第6周期最后一個(gè)元素的原子序數(shù)將為43 ( 1 + 4 + 4 +9+9+16=43 )，所以第41號(hào)元素將是4s14p1 ，表現(xiàn)最高氧化態(tài)時(shí)，最外層2個(gè)電子全部失去，為+2，表現(xiàn)最低氧化態(tài)時(shí)，最外層各個(gè)軌道全都填充l個(gè)電子，為2 。答：在題設(shè)條件下，41號(hào)元素的最高氧化態(tài)為+2 ，最低氧化態(tài)為2。9.42 某元素的基態(tài)價(jià)層電子構(gòu)型為5d66s2

36、，請(qǐng)給出比該元素的原子序數(shù)小4的元素的基態(tài)原子電子組態(tài)。解：按構(gòu)造原理，該元素的基態(tài)電子組態(tài)為Xe4f145d24s2答： Xe4f126s29.43 某元素的價(jià)電子為4s24p4，問：它的最外層、次外層的電子數(shù)；它的可能氧化態(tài)，它在周期表中的位置(周期、族、區(qū))，它的基態(tài)原子的未成對(duì)電子數(shù)，它的氫化物的立體結(jié)構(gòu)。答：最外層6個(gè)電子，次外層18個(gè)電子(3s23p63d10)：其可能的氧化態(tài)是2 、+4 、+6；它位于第四周期、VIA 族、p 區(qū)；其基態(tài)原子的未成對(duì)電子數(shù)為2；氫化物的立體結(jié)構(gòu)是V型。9.44 某元素基態(tài)原子最外層為5s2，最高氧化態(tài)為4 ，它位于周期表哪個(gè)區(qū)？是第幾周期第幾族元

37、素？寫出它的+4 氧化態(tài)離子的電子構(gòu)型。若用A代替它的元素符號(hào)，寫出相應(yīng)氧化物的化學(xué)式。解： 按構(gòu)造原理，該元素的基態(tài)電子組態(tài)為Kr4d25s2，即第40號(hào)元素鋯(Zr ) 。答：它位于d 區(qū)，第五周期IVB 族。+4 氧化態(tài)離子的電子構(gòu)型為Kr ，即1s22s22p63s23p63d104s24p6；其相應(yīng)氧化物為AO29.45* Na+、Mg2+、Al3+的半徑為什么越來越小？Na， K， Rb， Cs 的半徑為什么越來越大？答： ( l )這三個(gè)離子電子總數(shù)相同，電子層數(shù)相同，核電荷數(shù)依次增大，核對(duì)電子的吸引力依次增大，因而原子半徑越來越小。 ( 2 )它們的電子層數(shù)依次增大，而原子核對(duì)

38、最外層電子ns1的引力依次減小，因而半徑越來越大。9.46* 周期系從上到下、從左到右原子半徑呈現(xiàn)什么變化規(guī)律？主族元素與副族元素的變化規(guī)律是否相同？為什么？答：對(duì)于主族元素，從上到下有效核電荷減小，原子半徑逐漸增大，從左到右有效核電荷增大，半徑逐漸減小。對(duì)于副族元素，從上到下有效核電荷與電子層增大的因素相互矛盾，從第四周期到第五周期，后一因素占主導(dǎo)，同族元素的原子半徑明顯增大，但從第五周期到第六周期，前者占主導(dǎo)，半徑增大不多，幾乎相等，甚至減小；從左到右核電荷增大，最外層電子只有l(wèi) 2 個(gè)(s 電子)而次外層d 電子數(shù)在增多，原子半徑的變化呈現(xiàn)較復(fù)雜的情形，但總的來說漸漸減小，不過，向右延伸到ds 區(qū)的出現(xiàn)，半徑增大變得明顯。評(píng)注：( l )原子半徑有不同的定義。本章正文中給出了經(jīng)驗(yàn)性的原子體積變化和量子力學(xué)計(jì)算的軌道半徑并指出實(shí)測(cè)的原子半徑有共價(jià)半徑、范德華半徑和金屬半徑之分。不同來源的半徑數(shù)據(jù)不存在可比性。(2)主族元素的原子半徑的變化十分規(guī)律可從網(wǎng)站 /； /cpanhd/C101webnotes/modernatomictheory/atomicradii.html 得到形象的圖解，摘錄如下：(請(qǐng)責(zé)任編輯將最后一頁中的Ti改成Tl) ( 3 ) 從網(wǎng)站 /radii