原子结构习题解答②

第7章习题解答②
一、是非题
1.原子核外每一电子层最多可容纳2n2个电子，所以元素周期系第五周期有50
种元素。

.（）
解：错
2.原子序数为37的元素，其原子中价电子的四个量子数应为5，0，0，+1
2
）。

.（）
（或-1
2
解：对
3.对多电子原子来说，其原子能级顺序为E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)。

.（）
解：对
4.鲍林(Pauling)能级图表明了原子能级随原子序数而发生的变化。

.（）
解：错
5.电子在原子核外运动的能级越高，它与原子核的距离就越远。

因为
E(1s)<E(2s)，所以任何时候1s电子比2s电子靠近原子核。

.（）解：错
6.对氢原子来说，其原子能级顺序为1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d。

.（）
解：错
7.原子序数为33的元素，其原子核外M亚层的电子数是23。

（）
解：错
8.某元素的原子处在基态时，3d亚层有2个电子，该元素的原子序数为22。

.
（）
解：对
二、选择题
1.下列各种原子的核外电子排布中，属于基态的是.（）。

(A)1s22s12p1；(B)1s22s22p33s1；
(C)1s22s22p63s14s1；(D)1s22s22p63s23p64s1。

解：D
2.39号元素钇原子的电子排布应是（）。

(A)1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2；
(B)1s22s22p63s23p63d104s24p65s25p1；
(C)1s22s22p63s23p63d104s24p64f15s2；
(D)1s22s22p63s23p63d104s24p65s25d1。

解：A
3.下列电子排布式中，原子处于激发状态的是（）。

(A)1s22s22p6；(B)1s22s22p33s1；
(C)1s22s22p63s23p63d54s1；(D)1s22s22p63s23p63d34s2。

解：B
4.下列叙述中正确的是（）。

(A)在一个多电子原子中，可以有两个运动状态完全相同的电子；
(B)在一个多电子原子中，不可能有两个能量相同的电子；
(C)在一个多电子原子中，M层上的电子能量肯定比L层上的电子能量高；
(D)某一多电子原子的3p亚层上仅有两个电子，它们必然自旋相反。

解：C
5.下列叙述中最符合Pauli(泡利)不相容原理的是.（）。

(A)需用四个不同的量子数来描述原子中的每一个电子；
(B)在原子中，不能有两个电子具有一组相同的量子数；
(C)充满一个电子层需要8个电子；
(D)电子之间存在着斥力。

解：B
6.对某原子中的各电子来说，其主量子数n≤3，则原子处于基态时.（）。

(A)只有s电子；(B)只有s电子和p电子；
(C)只有p电子；(D)有s、p和d电子。

解：B
7.用量子数描述的下列亚层中，可以容纳电子数最多的是.（）。

(A)n=2，l=1；(B)n=3，l=2；(C)n=4，l=3；(D)n=5，l=0。

解：C
8.24Cr原子处于基态时，价层电子排布轨道图可表示为.（）。

(A)↑↑↑↑↑↑；(B)↑↑↑↑_↑↓；
3d4s3d4s
(C)↑↑↑↑↓_↑；(D)↑↓↑↓___↑↓。

3d4s3d4s
解：A
9.为估计原子核外某一电子受到的屏蔽效应，需考虑对该电子排斥作用的是.（
）。

(A)仅是位于该电子内层的电子；
(B)位于该电子外层的电子；
(C)仅是位于该电子同层的电子；
(D)位于该电子的内层和同层的电子。

解：D
10.若将6C原子的电子排布写成1s22s22p x2，它违背了（）。

(A)能量守恒原理；(B)Pauli(泡利)不相容原理；
(C)能量最低原理；(D)Hund(洪德)规则。

解：D
11.若将15P原子的电子排布式写成1s22s22p63s23p x23p y1，它违背了.（）。

(A)能量守恒原理；(B)Pauli(泡利)不相容原理；
(C)能量最低原理；(D)Hund(洪德)规则。

解：D
12.一基态原子的第五电子层只有2个电子，则该原子的第四电子层电子数可能为.
（）。

(A)8；(B)18；(C)8~18；(D)18~32。

解：C
13.原子序数为33的元素，其原子在n=4，l=1，m=0的轨道中电子数为.（）。

(A)1；(B)2；(C)3；(D)4。

解：A
14.钠原子的1s电子能量与氢原子的1s电子能量相比较，应是（）。

(A)前者高；(B)相等；(C)前者低；(D)无法比较。

解：C
15.原子最外层只有一个电子，它的次外层角量子数为2的亚层内电子全充满，满
足此条件的元素有（）。

(A)1种；(B)2种；(C)3种；(D)4种。

解：C
16.某元素原子仅有的2个价电子填充在n=4，l=0亚层上，则该元素的原子序数
为.（）。

(A)14；(B)19；(C)20；(D)33。

解：C
17.某元素原子的价电子构型为5d106s1，其原子序数是.（）。

(A)39；(B)47；(C)61；(D)79。

解：D
18.基态Fe2+价层电子的排布是.（）。

(A)↑↑↑↑↑↓_；(B)↑↑↑↑↑↑；
3d4s3d4s
(C)↑↓↑↓↑↓___；(D)↑↓↑↓↑__↑。

3d4s3d4s
解：A
19.对基态原子来说，在主量子数n=2的电子层中，最多能容纳8个电子，所根
据的原理是.（）。

(A)能量守恒原理；(B)Pauli(泡利)不相容原理；
(C)能量最低原理；(D)Hund(洪德)规则。

解：B
20.原子序数从1~100的100种元素的原子中，具有1s电子的元素有.（）。

(A)100种；(B)98种；(C)96种；(D)94种。

解：A
21.原子序数从1~100的100种元素的原子中，具有2p电子的元素有（）。

(A)100种；(B)98种；(C)96种；(D)94种。

解：C
22.原子序数从1~100的100种元素的原子中，具有3d电子的元素有.（）。

(A)80种；(B)70种；(C)60种；(D)50种。

解：A
23.原子序数从1~100的100种元素的原子中，具有4d电子的元素有（）。

(A)32种；(B)42种；(C)52种；(D)62种。

解：D
24.第三周期元素的基态原子中，不可能出现d电子，主要依据是（）。

(A)能量守恒原理；(B)泡里(Pauli)不相容原理；
(C)洪特(Hund)规则；(D)能级交错。

解：D
25.38Sr原子的基态中，符合量子数m=0的电子数是.（）。

(A)14；(B)16；(C)18；(D)20。

解：C
26.20Ca原子的基态中，符合量子数m=0的电子数应是（）。

(A)12；(B)4；(C)6；(D)8。

解：A
27.38Sr原子的基态中，不符合量子数m=0的电子数是.（）。

(A)14；(B)16；(C)18；(D)20。

解：D
28.29Cu原子在基态时，符合量子数m=0的电子数应是.（）。

(A)12；(B)13；(C)14；(D)15。

解：B
29.47Ag原子在基态时，符合量子数m=0的电子数应是.（）。

(A)16；(B)17；(C)18；(D)19。

解：D
三、填空
1.表示多电子原子的轨道能级高低顺序的图叫做_______________，它是由
__________实验事实总结出来的。

解：近似能级图；光谱。

2.某元素的原子核外共有7个电子，能级最高的3个电子的四个量子数分别为
________________、________________、________________；该元素符号为
________。

解：2、2、1、+1
2，2、2、0、+1
2
，2、2、-1、+1
2
；N。

3.某元素的原子核外共有5个电子，其中对应于能级最高的电子的量子数
n=______，l=________。

解：2；1。

4.原子核外第一个出现5s电子的元素，其原子序数应为________，电子排布式
为___________________________________________。

解：37；1s22s22p63s23p63d104s24p65s1。

5.19号元素基态原子的E4s______E3d；24号元素基态原子的E4s______E3d。

解：<；>。

6.原子序数为42的元素，其原子核外电子排布为_________________________；
未成对电子数为__________，有______个能级组，最高氧化值是________。

解：1s22s22p63s23p63d104s24p64d55s1；6；5；6。

7.原子序数为47的元素，其原子核外电子排布为________________________，
价电子对应的主量子数n为______，角量子数l为______，磁量子数m为________。

解：1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1；5；0；0。

8.原子序数为53的元素，其原子核外电子排布为_____________________，未成
对电子数为__________，有______个能级组，最高氧化值是________。

解：1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p5；1；5；7。

9.第34号元素的原子价层电子构型为___________________________________；
第75号元素的原子价层电子构型为___________________________________。

解：4s24p4；5d56s2。

10.原子序数为48的元素，其原子核外电子排布为________________________，
价电子对应的主量子数n为______，角量子数l为______，磁量子数m为________。

解：1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s2；5；0；0。

11.原子核外最先开始填充4p亚层的元素的原子序数为________；原子核外最先
开始填充7s亚层的元素的原子序数为________。

解：31；87。

12.某元素原子的最外层有2个电子，其主量子数n=4，在次外层l=2的原子轨道
中电子已完全充满。

则该元素的原子序数为____________，原子核外电子的排
布式为____________________________。

解：30；1s22s22p63s23p63d104s2。

13.某元素原子的最外层有2个电子，其主量子数n=4，在次外层l=2的原子轨道
电子数为零。

则该元素的原子序数为______，原子核外电子的排布式为
________________________。

解：20；1s22s22p63s23p64s2。

14.主量子数n=4的电子层中电子的最大容量为________。

如果没有能级交错，
该层各轨道能级由低到高的顺序为________________，4f电子实际在第______
周期的________系元素的原子中出现。

解：32；4s、4p、4d、4f；六；镧。

四、解答题
1.对某一多电子原子来说,
(1)下列原子轨道3s、3p x、3p y、3p z、3d xy、3d xz、3d yz、31
5、35
2
中，哪些是等
价（简并）轨道？
(2)具有下列量子数的电子，按其能量由低到高排序，如能量相同则排在一起（可用“<”、“=”符号表示）：
(A)3、2、1、+1
2；(B)4、3、2、-1
2
；(C)2、0、0、+1
2
；
(D)3、2、0、+1
2；(E)1、0、0、-1
2
；(F)3、1、1、+1
2。

解：
(1)等价轨道为：3p x、3p y、3p z
3d xy、3d xz、3d yz、3d
z2、3d
x y
22
（5分）
(2)能量顺序：
(E)<(C)<(F)<(A)=(D)<(B)。

（10分）
2.原子的第四电子层最多可容纳多少个电子？周期系第四周期中包含多少种元素？二
者是否相同？为什么？
解：原子的第四电子层最多可容纳32个电子，这可按电子层
最大电子容量与主量子数n的关系为2n2=2×42=32得出。

（2分）
周期系第四周期包含18种元素。

（4分）
由上所述二者不相同。

（6分）
由于能级交错，ns、(n-1)d、(n-2)f、np为一能级组，
4s、3d、4p组成第四能级组，共9个轨道，可容纳18个电子，所以第四周期只有18种元素。

（10分）
3.A、B两元素的原子仅差一个电子，然而A的单质是原子序数最小的活泼金属，B
的单质却是极不活泼的气体。

试说明：
(1)A 原子最外层电子的四个量子数，它们所处原子轨道的形状，A 的元素符号。

(2)B 的元素符号。

(3)A 、B 性质差别很大的根本原因。

解：
(1)n =2，l =0，m =0，m s =+lg .
1010；
球形 Li （4分） (2)He （6分）
(3)Li 原子最外层只有一个电子。

内层已充满，
He 原子电子层结构为全充满型，有特殊稳定性。

（10分）
4. (1)写出51号元素具有原子实的原子核外电子排布式；
(2)画出该元素原子最外层电子所处原子轨道角度分布示意图（包括形状、坐标），
并写明每一轨道中的电子数。

解：
(1)[Kr]4d 105s 25p 3（2分） (2)5s
有2个电子（4分）
5p x
有1个电子（6分）
5p y
有1个电子（8分）
5p z
有1个电子（10分）
5.试从核外电子的填充规律说明：
(1)原子的最外层电子数≤8；
(2)原子的次外层电子数≤18；
(3)原子的外数第三层电子数≤32。

解：
原子最外层电子数≤8，次外层电子数≤18，外数第三层电子数≤32，这是能级交错的结果。

从原子核外电子填充顺序来说，是按着ns→(n-2)f→
(n-1)d→np的顺序；（4分）
ns、np属最外层，电子数≤8；（6分）
(n-1)d属次外层，次外层由(n-1)s、(n-1)p、(n-1)d亚层组成，所能容纳的电子数≤18；（8分）
外数第三层是由(n-2)s、(n-2)p、(n-2)d、(n-2)f亚层组成，电子数≤32。

（10分）
6.确定一个基态原子的电子排布应遵循哪些规则？下列电子排布式各违犯了哪一规
则？
(1)7N：1s22s22p x22p y1
(2)28Ni：1s22s22p63s23p63d10
(3)22Ti:1s22s22p63s23p10
解：应遵循的规则：能量最低原理，泡利(Pauli)不相容原理，洪德(Hund)规则；
（4分）
(1)违反洪德规则; （6分）
(2)违反能量最低原理; （8分）
(3)违反泡利不相容原理。

（10分）
7.某元素的阳离子M2+的3d轨道中有5个电子，试：
(1)写出M原子的核外电子排布式；
(2)M原子的元素符号及其在周期表中的位置（周期、族）；
(3)M2+的5个3d电子的运动状态（用量子数表示）。

解：
(1)1s22s22p63s23p63d54s2（2分）
(2)Mn，第四周期，第ⅦB族（5分）
(3)n=3，l=2，m=0，m s=+1
；
2
n=3，l=2，m=1，m s=+1
；
2
n=3，l=2，m=-1，m s=+1
；
2
n=3，l=2，m=2，m s=+1
；
2
n=3，l=2，m=-2，m s=+1。

（10分）
2
8.设有一新元素，其原子核内有115个质子。

(1)写出该元素原子核外电子排布式；
(2)该元素与何元素在化学性质上最相似；
(3)写出其原子最外层每个电子相应的量子数。

解：
(1)1s22s23s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d105f146s26p66d107s27p3
（4分）
(2)铋(Bi)（6分）
(3)7s2：7、0、0、±1
2
7p3：7、1、0、+1
2
7、1、1、+1
2
7、1、-1、+1
（10分）
2。