原子结构与元素周期律(习题及答案)

轨道有 5 种空间取向(伸展方向)，最多可容纳10 个电子。
4．第四周期中，p轨道半充满的是 砷 元素，d轨道半充满的
是 铬 and 锰 元素，s轨道半充满的是 钾and 铬 and 铜 元
素，s轨道与d轨道电子数目相同的是 钛 元素。
3
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Chapter 2 Homework
五 ⅣB
d
7．Be与N的第一电离能比同周期相邻元素的第一电离能 大
（大，小或相等），这是因为： Be(2s2)价电子构型为s轨
道全充满，N(2s22p3)价电子构型p轨道半充满，均为稳
定状态，不易失去电子。
4
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Chapter 2 Homework
三、判断题（正确的划“√”，错误的划“×”）
I1 -e
Mg+：1s2 2s2 2p6 3s1
I2 -e
Mg2+：1s2 2s2 2p6
10
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(2) Mg的第一电离能比它相邻的元素Na和Al都大。
Na： 1s2 2s2 2p6 3s1 -e Na+：1s2 2s2 2p6
I1
原子半径的变化规律
☆ 同周期内，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。
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Chapter 2 Atomic Structure and Element Periodicity
☆ 镧系收缩效应(Effects of the lanthanide contraction)
电负性的变化规律
☆ 同周期，从左向右，逐渐增大。副族元素规律性较差。 ☆ 同主族，自上而下，逐渐减小。副族元素没有明显规律性。 ☆ 电负性最大的元素(氟，4.0)；电负性最小的元素(钫，0.7)。
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1 Three p orbitals
6
2 Five d orbitals
10
3 Seven f orbitals
14
13
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Chapter 2 Atomic Structure and Element Periodicity
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Chapter 2 Atomic Structure and Element Periodicity
B．n＝3，l＝2
C．n＝4，l＝3
D．n＝5，l＝0
3．在下列的电子组态中激发态的是（ B）。
A．1s22s22p6
B．1s22s13s1
C．1s22s1
D．1s22s22p63s1
4．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（ D）。
A．2，1，1，-1/2
B．2，1，0，-1/2
“镧系收缩”使Hf、Ta、W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。
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Chapter 2 Atomic Structure and Element Periodicity
四个量子数
量子数 主量子数n 角量子数l 磁量子数m
取值
意义
1, 2, 3, … n 0, 1, 2, … (n-1)
5．钻穿效应造成了原பைடு நூலகம்轨道能级的 分裂 ，其钻穿能力
最强的是 s 电子。
6．填充下表
元素 原子 符号 序数
电子排布式
价电子 构型
周期
族
区
1s22s22p63s23p6
In
49 3d104s24p64d10 5s25p1
五 ⅢA
p
5s25p1
Ne 10
1s22s22p6
2s22p6
二
0
p
Mo 42 【Kr】4d55s1 4d55s1
Chapter 2 Homework
2．在同一原子基态的组态中，n、l、m三个量子数相同的 两个电子，它们的自旋量子数如何？若n、l（l>0）相
同，m不同的两个电子，它们的自旋量子数如何？
例如：O： 1s 2s
2p
n、l、m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+1/2，另一个为-1/2。
自旋量 子数ms ±1/2
（2）l 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l；（2，0，0，-1/2）
（4）ms 的取值只能为+1/2 or -1/2；
（1，0，0，+1/2）or （1，0，0，-1/2）
6
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(1)确定电子的能量； (2)确定电子出现几率最大 处离核的距离。
(1)确定原子轨道的形状；
(2)与n 一起确定多电子原子 的轨道能。
0, ±1, ±2 … ±l 确定原子轨道在空间的取向
自旋量子数ms
±1/2
描述电子绕自轴旋转的状态
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Chapter 2 Atomic Structure and Element Periodicity
-e
Mg：1s2 2s2 2p6 3s2
Mg+：1s2 2s2 2p6 3s1
I1
-e
Al： 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
I1
Al+： 1s2 2s2 2p6 3s2
(3) V与Nb的原子半径相差较大，而Nb和Ta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 增加，原子半径增大。
9. “镧系收缩”使得下列那些元素性质相似（C ）
A．Mn和Tc B．Sc和Y C．Zr和Hf D．Ru和Rh
10.下列各组元素中电负性相差最大的是（ B）
A．H和Rn B．F和Cs C．H 和Cs D．F和Rn
2
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二、填空题
Chapter 2 Homework
1．量子力学中用 波函数 来描述微观粒子运动状态，并用 其值的平方表示 电子出现的几率密度 。
对外层电子吸引力减弱。
☆ 主族元素变化规律中存在波动 解释：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。 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
Chapter 2 Homework
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
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 主量子数 n
角量子数 l
磁量子数 m
取值 1, 2, 3, … n 0, 1, 2, … (n-1) 0, ±1, ±2 … ±l
镧系元素从La到Lu整个系列的原子半径缓慢减小的 现象称为镧系收缩。
◆ 内部效应: 镧系中相邻元素的半径十分接近, 用普通的化 学方法将很难分离.
◆ 外部效应: 使第5、6两周期的同族过渡元素（如Zr-Hf, Nb-Ta等）性质极为相似，往往导致在自然界共生，而且 相互分离不易.
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由泡利不相容原理并结合三个轨道量子数之间的关 系, 能够推知各电子层和电子亚层的最大容量. 各层最大 容量与主量子数之间的关系为：最大容量＝2n2.
Maximum number of Maximum number of
n
l Number of orbitals
electrons per sublevel
C．3，1，1，-1/2
D．3，2，-2，-1/2
1
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5. 某元素基态原子，在n=5的轨道中仅有2个电子，则该
原子n=4 的轨道中含有电子( A) A．8个 B． 18个 C．8~18个 D． 8~23个
6. 某原子基态时，次外层中包含有3d7，该元素的原子序
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Chapter 2 Homework
第七章 原子结构与元素周期律
一、选择题
1．下列核外电子的各组量子数中合理的是（ A）。
A．2，1，-1，-1/2
B．3，1，2，+1/2
C．2，1，0，0
D．1，2，0，+1/2
2．下列哪个电子亚层可以容纳最多电子（ C）。
A．n＝2，l＝1
Chapter 2 Atomic Structure and Element Periodicity
电离能的变化规律
☆ 同周期，从左向右，
逐渐增大。主族＞副族 解释：电子层不变，
有效核电荷增加，原子 半径减小，核对外层电 子吸引力增强。
☆ 同族，自上而下，逐渐减小。主族＞副族 解释：电子层增多，有效核电荷减小，原子半径增大，核
1．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
果。
√
（）
3．s电子绕核运动，其轨道为一个圆圈，而p电子是走×∞的。
（）
×
4．氢原子有自旋相反的两条轨道，且没有2p轨道。（ ）
×
5．主量子数n为3时，有3s、3p、3d、3f 四条轨道。（ ）
5
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2．填写缺少的量子数
（1）n = 3 or 4 or 5…(＞2) ， l = 2， m = 0， ms = +1/2； （2）n = 2， l = 0 or 1 ，m = 0， ms = -1/2； （3）n = 4, l =0 or 1 or 2 or 3 ，m= 0，ms= +1/2 or -1/2； （4）n = 3， l = 1， m = 0 or +1 or -1 ，ms = -1/2； 3．3d轨道的主量子数为 3 ，角量子数为 2 ，该电子亚层的
元素的原子序数为33；
第四周期
砷
ⅤA族
+5
As
非金属
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4．已知某元素在氪前，当此元素的原子失去3个电子后， 在它的角量子数为2的轨道内电子恰为半充满，试推断 其为何种元素？
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d56 4s2
铁 Fe
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Chapter 2 Homework
5．解释下列现象： (1) Na的第一电离能小于Mg，而Na的第二电离能却大
大超过Mg。
Na： 1s2 2s2 2p6 3s1
I1 -e
Na+：1s2 2s2 2p6
I2 -e
Na2+：1s2 2s2 2p5
Mg：1s2 2s2 2p6 3s2
n、l（l>0）相同，m不同的两个电子，它们的自
旋量子数可以相同，也可以不同。
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Chapter 2 Homework
3．已知某元素价层电子组态为4s24p3，试指出该元素的原 子序数，属于哪一周期？哪一族，最高化合价是多 少？是金属元素还是非金属元素？
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3
electrons per level
1
0 One s orbital
2
2
2
0 One s orbital
2
8
1 Three p orbitals
6
3
0 One s orbital
2
18
1 Three p orbitals
6
2 Five d orbitals
10
4
0 One s orbital
2
32
数为（1sC2）2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
A．25 B．26 C．27 D．28
7. 下A．列N原a1子s2中2B原s．2子A2半lp径6 最3sC大2．3的pC是6l （3dD7）D4．s2K
8. 下列元素中第一电离能最大的是（ C）。
A．B B．C C．N
D．O