原子结构习题

2.什么是屏蔽效应和钻穿效应？怎样解释同一主层中的能级分裂即不同主层中的能级交错？答：由于内层电子对外层电子的排斥作用而抵消了一部分核电荷，从而使有效核电荷降低，削弱了核电荷对该电子的引力，这种作用称为屏蔽效应。外层电子具有钻入内层靠近原子核，使能量降低的作用称为钻穿效应。由于角量子数不同的电子钻穿作用不同，从而使其能量降低程度不同，造成了能级分裂，产生能级交错。3.写出原子序数为24的元素的名称、符号及其基态原子的电子结构式，并用四个量子数分别表示每个价电子。答：电子排布式：14s3dAr4s3d3p3s2p2s1s:Cr2451562622第四周期，VIB，铬Cr6个价电子：3d5:n=3l=2m=2,1,0,-1,-2ms=1/2,½,½,½,1/24.已知M2+离子3d轨道中有5个电子,试推出(1)M原子的核外电子排布;(2)M原子的最外层和最高能级组中的电子数;(3)M元素在周期表中的位置答(1):2525626224s3dAr4s3d3p3s2p2s1s(2)M原子最外层:4S2,所以有2个电子最高能级组:3d54S2,所以有7个电子(3)4周期,VIIB.5.按Slater规则计算K,Cu,I的最外层电子感受到的有效核电荷及相应能级的能量.答:162622,4s3p,3s2p,2s1s(19):K4s电子的σ=0.85×8+1.00×10=16.8evzEs11.44)8.1619(6.1346.1322224Cu(29):11062622,4s,3d3p,3s2p,2s1s(29):Cu4s电子的σ=0.85×18+1.00×10=25.3evzEs64.114)3.2529(6.1346.1322224I(53)52106210626225p,5s,4d4p,4s,3d3p,3s2p,2s1s(53):I5p电子的σ=6X0.35+0.85X18+1.00X28=45.4evzEp42.315)4.4553(6.1356.13222255s电子的σ=1X0.35+0.85X18+1.00X28=43.65evzEs56.475)65.4353(6.1356.13222256.根据原子结构知识,写出17,23,80号元素的基态原子的电子结构式答:526223p,3s2p,2s1s:172362622433p3s2p2s1s:23sd2101465d[Xe54]4f:80s7.画出s,p,d个原子轨道的角度分布图和径向分布图,并说明图形的含义反应了波函数随球坐标角度的变化图形经向分布函数反应了电子在半径为r,单位厚度的球壳内电子出现的几率,随球半径的变化.8.描述原子核外电子运动状态的4个量子数的物理意义各是什么?他们的可能的取值什么?主量子数n用来描述核外电子离核的远近，决定电子层数，决定电子的能量高低，n越大，电子离核越远，能量越高→（形状相同的原子轨道或电子云的电子）取值:１２３４５……..正整数KLMNO…角量子数l:表示原子轨道和电子云的形状，取值0，1，2，3,4……n-1（共n个值）s,p,d,f,g…...表示同一主层中不同的分层,与n一起决定原子轨道或电子的能量，当n相同时：l越大，E越高。•9.下列量子数那些不合理,为什么?(1)n=2,l=1,m=o(2)n=2,l=2,m=-1(3)n=3,l=0,m=0(4)n=3,l=1,m=1(5)n=2,l=0,m=-1(6)n=2,l=3,m=210.下列说法是否正确?不正确的应如何改正?(1)s电子绕核运动时,其轨道为一圆周,而p电子走形的.答:错.s电子在核外一个球形空间内出现的几率最大.或s电子云是球形对称的.p原子轨道或电子云是哑铃形的.(2)主量子数n=1时,有自选相反的两条轨道.答:错.只有1条轨道,可容纳自旋相反的2个电子.∞∞(3)n=4时,轨道总数为16,电子层最大容量为32个电子.答:对.n=4,l=0,1,2,3当l=0,m=0→4s轨道1条当l=1,m=1,0,-1→4p轨道3条当l=2,m=2,1,0,-1,-2→4d轨道5条当l=3,m=3,2,1,0-1,-2,-3→4f轨道7条共16条轨道,可填32个电子.(4)n=3时,有3s,3p,3d三条轨道答:错.n=3,l=0,1,2,当l=0,m=0→4s轨道1条当l=1,m=1,0,-1→4p轨道3条当l=2,m=2,1,0,-1,-2→4d轨道5条共9条轨道11.将氢原子核外电子从基态激发到2s或2p,所需能量是否相等?若是He原子情况又怎样?答:.将氢原子核外电子从基态激发到2s或2p,所需能量相等.(单电子院子,能量只与n有关)若是He原子,则不等.因为核外有2个电子,能量与n,l有关.,所以从基态激发到2s或2p所需能量不同.2s轨道上的电子钻穿作用大于2p,所以能量较低,从基态激发到2s轨道所需能量较低.12通过近似计算说明:12,16,25号元素的原子中,4s,3d那一能级的能量高?答:10016220002622,4s,3d3p,3s2p,2s1s:(12)41.,4s,3d3p,3s2p,2s1s:(12)轨道个电子激发到当s4s电子的σ=0.85×1+1.00×10=10.85evzEs124.14)85.1012(6.1346.13222241016220002622,3d3p,3s2p,2s1s:(12)31.,4s,3d3p,3s2p,2s1s:(12)轨道个电子激发到当d3d电子的σ=1.00×11=11evzEd511.13)1112(6.1336.1322223所以E4sE3d10326220042622,4s,3d3p,3s2p,2s1s:(16)41.,4s,3d3p,3s2p,2s1s:(16)轨道个电子激发到当s4s电子的σ=0.85×5+1.00×10=14.25evzEs603.24)25.1416(6.1346.13222241326220042622,3d3p,3s2p,2s1s:(16)31.,4s,3d3p,3s2p,2s1s:(16)轨道个电子激发到当d3d电子的σ=1.00×15=15evzEd511.13)1516(6.1336.1322223所以E4sE3d.,4s,3d3p,3s2p,2s1s:(25)25626224s电子的σ=1X0.35+0.85×13+1.00×10=17.89evzEs0.114)89.1725(6.1346.13222243d电子的σ=4X035+1.00×18=19.4evzEd39.473)4.1925(6.1336.1322223所以E4sE3d13.根据原子轨道近似能级图,指出表中各电子层中电子数有无错误.说明理由.元素KLMNOP19289812221088102302818233282018356028181822128226241062106262265p,5s4f,4d4p,4s,3d3p,3s2p,2s1s(60):Nds14.说明在同周期和同族中,元素的原子半径的变化规律,并讨论其原因.答:短周期中:从左到右,Z增大,有效和电荷增大,故r减小.长周期中:增大,有效和电荷增大,故r减小.但在过渡元素中,由于电子进入n-1d轨道,对外曾电子的屏蔽作用较大,有效和电荷增加缓慢,半径减小缓慢.相邻原子半径减小4pm左右.同一主族中:从上到下,电子曾数增加,半径增大同一副族中:从上倒下,由于镧系收缩,第6和第7周期同族元素,原子半径基本不变.•15说明下列各原子对中,那一原子的第一电离能高?为什么?S~P,Al~Mg,Sr~Rb,Cu~Zn,Cs~Rn,Rn~At答:SP,AlMgSrRbCuZnCsRnRnAt高稳定半满132622,3p,3s2p,2s1s:P15I高稳定全满12622,,3s2p,2s1s:Mg12I高稳定全满12,[Kr36]4s:Sr38I高稳定全满1210,4s[Ar18]3d:Zn30I高稳定全满1621014,64s5d[Xe54]4f:Rn86Ip低不稳定152101464s5d[Xe54]4f:At85Ip16电子亲和能与原子半径之间有何规律性的关系?为什么有些非金属元素(如O,F等)却显得反常.答:原子半径越小,电子亲和能越大.但在VA,VIA族中,从上倒下虽然原子半径增大,但电子亲和能最大的不是原子半径最小的O,F.而是半径较大的S,Cl.主要原因是:O,F为第二周期元素,半径太小,电子云密度很大,导致获得以个电子需要要克服的电子之间的排斥力太大,释放出的能量降低,所以电子亲和能降低.17.什么是元素的电负性?它在同周期,同族中有何变化规律?答:元素的电负性是分子中原子吸引电子的能力,用X表示.同周其中,从左向右X增大,非金属性增强.同一主族中,从上到下,X减小,金属性增强.同一副族中,从上到下,X变化无明显的规律性.周期表中,右上角的F电负性最大,非金属性最大;左坐下角的Cs电负性最小,金属性最强18.若磁量子m数的取值有所变化,即m=0,1,2----l共l+1个值.,其余不变,那么周期表将变成什么样?按新周期表写出前20号元素中最活泼的金属元素,第一个稀有气体元素,第一个过渡元素的原子序数,元素符号及名称.答：m=0,1,2----l共l+1个值.第一层：n=1,l=o,m=0------1S轨道:1条第二层：n=2,l=0,m=0------2S轨道:1条l=1,m=0,1-----2p轨道:2条共3条。第三层：n=3,l=0,m=0------3S轨道:1条l=1,m=0,1-----3p轨道:2条l=2,m=0,1,2-----3d轨道:3条共6条第四层：n=4,l=0,m=0------4S轨道:1条l=1,m=0,1-----4p轨道:2条l=2,m=0,1,2-----4d轨道:3条l=3,m=0,1,2,3共10条S轨道1条；p轨道2条；d轨道3条；F轨道4条第一周期→第一能级组：1S,1条轨道，填2个元素。第二周期→第二能级组：2S2p,3条轨道，填6个元素。第三周期→第三能级组：3S3p,3条轨道，填6个元素。第四周期→第四能级组：4S3d4p,6条轨道，填12个元素。第五周期→第五能级组：5S4d5p,6条轨道，填12个元素。第六周期→第六能级组：6S4f5d6p,10条轨道填20个元素。原子结构习题18.doc所以20号元素前最活泼的碱金属是：P第一个稀有气体元素是：He第一个过渡元素是：Cl