General Chemistry Chapter 2 Homework 第七章第七章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律一、选择题一、选择题1下列核外电子的各组下列核外电子的各组量子数量子数中合理的是（中合理的是（ ）。）。 A2，1，-1，-1/2 B3，1，2，+1/2 C2，1，0，0 D1，2，0，+1/22下列哪个下列哪个电子亚层可以容纳最多电子电子亚层可以容纳最多电子（ ）。）。 An2，l1 Bn3，l2 Cn4，l3 Dn5，l03在下列的电子组态中激发态的是（在下列的电子组态中激发态的是（ ）。）。 A1s22s22p6 B1s22s13s1 C1s22s1 D1s22s22p63s14某多电子原子中四个电子的量子数表示如下，其中能量最某多电子原子中四个电子的量子数表示如下，其中能量最 高的电子是（高的电子是（ ）。）。 A2，1，1，-1/2 B2，1，0，-1/2 C3，1，1，-1/2 D3，2，-2，-1/2ACBD1 General Chemistry Chapter 2 Homework 5. 某元素基态原子，在某元素基态原子，在n=5的轨道中仅有的轨道中仅有2个电子，则该个电子，则该 原子原子n=4 的轨道中含有电子的轨道中含有电子( ) A8个个 B 18个个 C818个个 D 823个个6. 某原子基态时，次外层中包含有某原子基态时，次外层中包含有3d7，该元素的原子序，该元素的原子序 数为（数为（ ） A25 B26 C27 D287. 下列原子中下列原子中原子半径原子半径最大的是（最大的是（ ） ANa BAl CCl DK8. 下列元素中第一下列元素中第一电离能电离能最大的是（最大的是（ ）。）。 AB BC CN DO9. “镧系收缩镧系收缩”使得下列那些元素性质相似（使得下列那些元素性质相似（ ） AMn和和Tc BSc和和Y CZr和和Hf DRu和和Rh10.下列各组元素中下列各组元素中电负性电负性相差最大的是（相差最大的是（ ） AH和和Rn BF和和Cs CH 和和Cs DF和和RnA2s21s22p63s23p63d104s24p65s22s21s22p63s23p63d74s2CDCCB2 General Chemistry Chapter 2 Homework 二、填空题二、填空题1量子力学中用量子力学中用 来描述微观粒子运动状态，并用来描述微观粒子运动状态，并用 其值的平方表示其值的平方表示 。2填写缺少的量子数填写缺少的量子数 （1）n = ， l = 2， m = 0， ms = +1/2； （2）n = 2， l = ，m = 0， ms = -1/2； （3）n = 4, l = ，m= 0，ms= ； （4）n = 3， l = 1， m = ，ms = -1/2；33d轨道的主量子数为轨道的主量子数为 ，角量子数为，角量子数为 ，该电子亚层的，该电子亚层的 轨道有轨道有 种空间取向种空间取向(伸展方向伸展方向)，最多可容纳，最多可容纳 个电子。个电子。4第四周期第四周期中，中，p轨道半充满的是轨道半充满的是 元素，元素，d轨道半充满的轨道半充满的 是是 元素，元素，s轨道半充满的是轨道半充满的是 元元 素，素，s轨道与轨道与d轨道电子数目相同的是轨道电子数目相同的是 元素。元素。 波函数波函数电子出现的几率密度电子出现的几率密度3 or 4 or 5(2)0 or 1 0 or 1 or 2 or 3 +1/2 or -1/20 or +1 or -13 2 5 10 砷砷 铬铬 and 锰锰 钾钾and 铬铬 and 铜铜 钛钛 3 General Chemistry Chapter 2 Homework 5钻穿效应造成了原子轨道能级的钻穿效应造成了原子轨道能级的 ，其钻穿能力，其钻穿能力 最强的是最强的是 电子。电子。元素符号原子序数电子排布式价电子构型周 期族区491s22s22p64d55s16填充下表填充下表大大s1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p1In5s25p1五五A p Ne102s22p6二二0 p 【Kr】4d55s142Mo五五B d 分裂分裂 Be(2s2)价电子构型为价电子构型为s轨轨道全充满，道全充满，N(2s22p3)价电子构型价电子构型p轨道半充满，均为稳轨道半充满，均为稳定状态，不易失去电子。定状态，不易失去电子。7Be与与N的第一电离能比同周期相邻元素的第一电离能的第一电离能比同周期相邻元素的第一电离能 （大，小或相等），这是因为：（大，小或相等），这是因为：4 General Chemistry Chapter 2 Homework 三、判断题（正确的划三、判断题（正确的划“”，错误的划，错误的划“”）1宏观物体不具有波粒二象性的运动属性。宏观物体不具有波粒二象性的运动属性。 （）（） 2电子的波性，是大量电子运动表现出来的统计性规律的结电子的波性，是大量电子运动表现出来的统计性规律的结果。果。 （）（）3s电子绕核运动，其轨道为一个圆圈，而电子绕核运动，其轨道为一个圆圈，而p电子是走电子是走的。的。 （）（）4氢原子有自旋相反的两条轨道，且没有氢原子有自旋相反的两条轨道，且没有2p轨道。（）轨道。（）5主量子数主量子数n为为3时，有时，有3s、3p、3d、3f 四条轨道。（）四条轨道。（）5 General Chemistry Chapter 2 Homework 四、简答题：四、简答题：1下列电子的各套量子数中，哪些是错误的？指明其原因下列电子的各套量子数中，哪些是错误的？指明其原因 并更正。并更正。 (1) 3，2， 2，1/2 (2) 2，-1，0，1/2 (3) 2，0，-2，-1/2 (4) 1，0，0， 0量子数量子数主量子数主量子数n角量子数角量子数l磁量子数磁量子数m自旋量自旋量子数子数ms取值取值1, 2, 3, n0, 1, 2, (n-1)0, 1, 2 l1/2（2）l 的取值不能为负值；的取值不能为负值； （2，1，0，+1/2）or （2，0，0，+1/2）（3）m的绝对值不能大于的绝对值不能大于l；（；（2，0，0，-1/2）（4）ms 的取值只能为的取值只能为+1/2 or -1/2； （1，0，0，+1/2）or （1，0，0，-1/2）6 General Chemistry Chapter 2 Homework 1s2p2s例如：例如：O：2在在同同一一原原子子基基态态的的组组态态中中，n、l、m三三个个量量子子数数相相同同的的 两个电子，它们的自旋量子数如何？若两个电子，它们的自旋量子数如何？若n、l（l0）相）相 同，同，m不同的两个电子，它们的自旋量子数如何？不同的两个电子，它们的自旋量子数如何？ n、l、m三个量子数相同的两个电子，它们的自旋三个量子数相同的两个电子，它们的自旋量子数必须不同，即一个为量子数必须不同，即一个为+1/2，另一个为，另一个为-1/2。 n、l（l0）相同，）相同，m不同的两个电子，它们的自不同的两个电子，它们的自旋量子数可以相同，也可以不同。旋量子数可以相同，也可以不同。7 General Chemistry Chapter 2 Homework 3已知某元素价层电子组态为已知某元素价层电子组态为4s24p3，试指出该元素的原，试指出该元素的原 子子序序数数，属属于于哪哪一一周周期期？哪哪一一族族，最最高高化化合合价价是是多多 少？是金属元素还是非金属元素？少？是金属元素还是非金属元素？ 2s21s22p63s23p63d104s24p3元素的原子序数为元素的原子序数为33；第四周期第四周期A族族+5非金属非金属砷砷As8 General Chemistry Chapter 2 Homework 4已已知知某某元元素素在在氪氪前前，当当此此元元素素的的原原子子失失去去3个个电电子子后后， 在在它它的的角角量量子子数数为为2的的轨轨道道内内电电子子恰恰为为半半充充满满，试试推推断断 其为何种元素？其为何种元素？ 2s21s22p63s23p63d54s3d64s2铁铁Fe9 General Chemistry Chapter 2 Homework 5解释下列现象：解释下列现象： (1) Na的第一电离能小于的第一电离能小于Mg，而，而Na的第二电离能却的第二电离能却大大超过大大超过Mg。2s21s22p63s1Na：2s21s22p6Mg2+：2s21s22p6Na+：-eI1-eI22s21s22p5Na2+：-eI12s21s22p63s1Mg+：2s21s22p63s2Mg：-eI210 General Chemistry Chapter 2 Homework (2) Mg的第一电离能比它相邻的元素的第一电离能比它相邻的元素Na和和Al都大。都大。 2s21s22p63s1Na：2s21s22p6Na+：2s21s22p63s2Mg：2s21s22p63s1Mg+：2s21s22p63s2Al：3p12s21s22p63s2Al+：-eI1-eI1-eI1(3) V与与Nb的原子半径相差较大，而的原子半径相差较大，而Nb和和Ta的原子半径几乎一样。的原子半径几乎一样。 同一族的元素，自上而下，原子半径由于电子层数的同一族的元素，自上而下，原子半径由于电子层数的增加，原子半径增大。增加，原子半径增大。 “镧系收缩镧系收缩”使使Hf、Ta、W的原子半径相应缩小，与的原子半径相应缩小，与同族上周期元素的原子半径非常相近。同族上周期元素的原子半径非常相近。11 General Chemistry Chapter 2 Atomic Structure and Element Periodicity 量子数量子数取值取值意义意义主量子数主量子数n1, 2, 3, n(1)(1)确定电子的能量；确定电子的能量； (2)(2)确定电子出现几率最大确定电子出现几率最大 处离核的距离。处离核的距离。角量子数角量子数l0, 1, 2, (n-1)(1)(1)确定原子轨道的形状；确定原子轨道的形状；(2)(2)与与n 一起确定多电子原一起确定多电子原子的轨道能。子的轨道能。磁量子数磁量子数m0, 1, 2 l确定原子轨道在空间的取向确定原子轨道在空间的取向自旋量子数自旋量子数ms1/2描述电子绕自轴旋转的状态描述电子绕自轴旋转的状态四个量子数四个量子数12 General Chemistry Chapter 2 Atomic Structure and Element Periodicity 由由泡泡利利不不相相容容原原理理并并结结合合三三个个轨轨道道量量子子数数之之间间的的关关系系, 能能够够推推知知各各电电子子层层和和电电子子亚亚层层的的最最大大容容量量. 各各层层最最大容量与主量子数之间的关系为：最大容量大容量与主量子数之间的关系为：最大容量2n2.13 General Chemistry Chapter 2 Atomic Structure and Element Periodicity 14 General Chemistry Chapter 2 Atomic Structure and Element Periodicity 原子半径的变化规律原子半径的变化规律 同周期内，同周期内，随着原子序数的增大，原子半径自左至右减小。随着原子序数的增大，原子半径自左至右减小。 同族元素原子半径自上而下增大。同族元素原子半径自上而下增大。15 General Chemistry Chapter 2 Atomic Structure and Element Periodicity 镧系收缩效应镧系收缩效应(Effects of the lanthanide contraction) 镧系元素从镧系元素从La到到Lu整个系列的原子半径缓慢减小的整个系列的原子半径缓慢减小的现象称为镧系收缩。现象称为镧系收缩。 内内部部效效应应: : 镧镧系系中中相相邻邻元元素素的的半半径径十十分分接接近近, , 用用普普通通的化学方法将很难分离的化学方法将很难分离. . 外外部部效效应应: 使使第第5、6两两周周期期的的同同族族过过渡渡元元素素（如如Zr-Hf, Nb-Ta等等）性性质质极极为为相相似似，往往往往导导致致在在自自然然界界共共生生，而而且且相互分离不易相互分离不易.16 General Chemistry Chapter 2 Atomic Structure and Element Periodicity 电离能的变化规律电离能的变化规律 同周期，从左向右，同周期，从左向右，逐渐增大。逐渐增大。主族副族主族副族 同族，自上而下，逐渐减小。同族，自上而下，逐渐减小。主族副族主族副族 解解释释： 电电子子层层不不变变，有有效效核核电电荷荷增增加加，原原子子半半径径减减小小，核核对对外外层层电电子子吸吸引引力力增增强强。 解释：解释：电子层增多，有效核电荷减小，原子半径增大，核电子层增多，有效核电荷减小，原子半径增大，核对外层电子吸引力减弱。对外层电子吸引力减弱。 主族元素变化规律中存在波动主族元素变化规律中存在波动 解释：解释：外层电子构型为全充满、半充满或全空时，原子体外层电子构型为全充满、半充满或全空时，原子体系能量最低，相对稳定，不易失去电子，使得电离能较大。系能量最低，相对稳定，不易失去电子，使得电离能较大。反之，失去电子形成以上电子构型时，使得电离能较小。反之，失去电子形成以上电子构型时，使得电离能较小。17 General Chemistry Chapter 2 Atomic Structure and Element Periodicity 电负性的变化规律电负性的变化规律 同周期，从左向右，逐渐增大。同周期，从左向右，逐渐增大。副族元素规律性较差。副族元素规律性较差。 同主族，自上而下，逐渐减小。同主族，自上而下，逐渐减小。副族元素没有明显规律性。副族元素没有明显规律性。 电负性最大的元素电负性最大的元素(氟，氟，4.0)；电负性最小的元素；电负性最小的元素(钫，钫，0.7)。18