无机化学第四版第五章思考题与习题 - 无机化学简明教程 天津大学 杨宏孝 第四版 课后思考题和习题答案

第五章原子结构与元素周期性-思考题

1.量子力学的轨道概念与波尔原子模型的轨道有什么区别和联系?

解：量子力学的原子轨道是解薛定谔方程得到的，以满足量子化条件为前提的，适用于所有原子；玻尔先假定了一个量子化条件，从经典理论推导出来的，但只适用于氢原子，多电子原子不适用。

2. .量子力学原子模型是如何描述核外电子运动状态的?

解:用四个量子数: 主量子数--------描述原子轨道的能级

副量子数------ 描述原子轨道的形状

角量子数-------描述原子轨道的伸张方向

自旋量子数---------描述电子的自旋方向.

3. 为什么任何原子的最外层最多只能有8个电子,次外层最多只能有18个电子? 解：根据能量最低原理,泡利不相容原理以及洪特规则,我们就可以推算出各电子层,电子亚层和轨道中最多能容纳多少电子,以及每一个原子的核外电子排布形式，从结果上看，最外层只出现s亚层和p亚层，最都只能有8个电子，而次外层只会出现s、p、d亚层，最有只能有18个电子。

4. 为什么周期表中各周期的元素数目并不一定等于原子中相应电子层的电子最大容量数(2n2)?

解：因为存在能级交错现象，比如d区原子，最外层为n，但原子数目取决于n-1的d亚层的电子容量。如第4-7周期的原子数据远远大于2n2。

5. 量子数n=3,l=1的原子轨道的符号是怎样的?该类原子轨道的形状如何?有几种空间取向?共有几个轨道?可容纳多少个电子?

解：原子轨道符号位3p，原子轨道的形状为哑铃形，有3种空间取向，共3个轨道，可容纳6个电子。

6.(1) 试写出s区,p区,d区及ds区元素的价层电子构型.

解：s区ns1-2 p区ns2np1-6 d区(n-1)d1-9ns1-2 ds区(n-1)d10ns1-2 (2) 具有下列价层电子构型的元素位于周期表中哪一个区?它们各是金属还是非金属?

价层电子构型ns2 ns2np5 (n-1)d2ns2 (n-1)d10ns2

所在区s p d ds

金属或非金属金属非金属金属金属

11. 已知某副元素的A原子,电子最后填入3d,最高氧化数为+4,元素B的原子,电子最后填入4p, 最高氧化数为+5.回答下列问题:

(1) 写出A,B元素原子的电子分布式;

(2) 根据电子分布,指出它们周期表中的位置(周期,区,族).

解：（1）A：1s22s22p63s23p63d24s2

B：1s22s22p63s23p63d104s24p3

(2) A: 四周期，d区，IVB族元素

B：四周期，p区，V A族元素

习题

1.在26Fe原子核外的3d，4s轨道内，下列电子分布哪个正确? 哪个错误? 为什么?

答：(1) 不符合能量最低原理；(2) 不符合能量最低原理和洪特规则；(3) 不符合洪特规则；(4) 不符合泡利不相容原理；(5) 正确。

2. 以(1)为例，完成下列(2)至(6)题。

(1) Na(z=11) 1s22s22p63s1

(2) _ P(z=15)__ 1s22s22p63s23p3

(3) Ca(z=20) _1s22s22p63s23p64s2_

(4) _ Cr _(z=24) [Ar]3d54s1

(5) __ Cu ___ [Ar]3d104s1

(6) Kr(z=36) [Ar] 3d104s2 4p6

6. 有第四周期的A，B，C三种元素，其价电子数依次为1，2，7，其原子序数按A，D，C顺序增大。巳知A，B次外层电子数为8，而C的次外层电子数为18，根据结构判断：

(1) 哪些是金属元素？

(2) C与A的简单离子是什么?

(3) 哪一元素的氢氧化物碱性最强?

(4) B与C两元素键间能形成何种化合物? 试写出化学式。

答：(1) ：A、B；(2) ：C-、A+ ；(3) : A; (4) : 离子型化合物BC2 。

7. 元素原子的最外层仅有一个电子，该电子的量子数是，n = 4，l=0, m =o，ms = +1/2，问：

(1) 符合上述条件的元素可以有几种? 原子序数各为多少‘

(2) 写出相应元素原子的电子分布式，并指出在周期表中的位置。

答：(1) ：有三种，原子序数分别为19、24、29；

19：1s22s22p63s23p64s1；第四周期、ⅠA族、s区；

24：1s22s22p63s23p63d54s1；第四周期、ⅥB族、d区；

29：1s22s22p63s23p63d104s1;第四周期、ⅠB族、ds区；

8. 设有元素A、B，C，D，E、G、M，试按下列所给的条件，推断它们的元素符号及在周期表中的位置(周期、族)，并写出它们的价层电子构型。

(1) A、B，C为同一周期的金属元素，巳知C有三个电子层，它们的原子半径在所属周期中为最大，并且A > B > C；

(2) D，E为非金属元素，与氢化合生成HD和HE，在室温时D的单质为液体，E的单质为固体；

(3) G是所有元素中电负性最大的元素；

9. 有A、B、C、D 四种元素，其价电子数依次为1，2，6，7，其电子层数依次减少。已知D的电子层结构与Ar原子相同，A和B次外层各只有8个电子，C次外层有18个电子。试判断这四种元素。(1) 原子半径由小到大的顺序；(2) 第一电离能由小到大的顺序；(3) 电负性由小到大的顺序；(4) 金属性由弱到强的

(1) 原子半径：A>B>C>D

(2) 第一电离能：A

(3) 电负性：A

(4) 金属性：A