第五章 原子结 学习指导与自测
大学无机化学原子结构试题及答案
第五章 原子结构和元素周期表本章总目标：1：了解核外电子运动的特殊性，会看波函数和电子云的图形2：能够运用轨道填充顺序图，按照核外电子排布原理，写出若干元素的电子构型。
3：掌握各类元素电子构型的特征4：了解电离势，电负性等概念的意义和它们与原子结构的关系。
各小节目标：第一节：近代原子结构理论的确立 学会讨论氢原子的玻尔行星模型213.6E eV n =。
第二节：微观粒子运动的特殊性1：掌握微观粒子具有波粒二象性（h h P mv λ==）。
2：学习运用不确定原理（2h x P mπ∆•∆≥）。
第三节：核外电子运动状态的描述1：初步理解量子力学对核外电子运动状态的描述方法——处于定态的核外电子在核外空间的概率密度分布（即电子云）。
2：掌握描述核外电子的运动状态——能层、能级、轨道和自旋以及4个量子数。
3：掌握核外电子可能状态数的推算。
第四节：核外电子的排布1：了解影响轨道能量的因素及多电子原子的能级图。
2;掌握核外电子排布的三个原则：○1能量最低原则——多电子原子在基态时，核外电子尽可能分布到能量最低的院子轨道。
○2Pauli 原则——在同一原子中没有四个量子数完全相同的电子，或者说是在同一个原子中没有运动状态完全相同的电子。
○3Hund原则——电子分布到能量简并的原子轨道时，优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道。
3:学会利用电子排布的三原则进行第五节：元素周期表认识元素的周期、元素的族和元素的分区，会看元素周期表。
第六节：元素基本性质的周期性掌握元素基本性质的四个概念及周期性变化1：原子半径——○1从左向右，随着核电荷的增加，原子核对外层电子的吸引力也增加，使原子半径逐渐减小；○2随着核外电子数的增加，电子间的相互斥力也增强，使得原子半径增加。
但是，由于增加的电子不足以完全屏蔽增加的核电荷，因此从左向右有效核电荷逐渐增加，原子半径逐渐减小。
2：电离能——从左向右随着核电荷数的增多和原子半径的减小，原子核对外层电子的引力增大，电离能呈递增趋势。
天津大学无机化学教研室《无机化学》(第4版)课后习题(原子结构与元素周期性)【圣才出品】
价层电子构型为 为相似。
所以它属于第七周期、ⅣA 族，可能与已知元素 Pb 的性质最
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（2）电子最先填充在第一个 59 轨道上的元素的原子序数可能是 121。
推测：根据电子填充轨道的次序为
可知出
现第一个 59 电子的元素的电子分布式应为
8．（1）试写出 S 区、P 区、d 区及 ds 区元素的价层电子构型。 （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？
答：（1）
表 5-2
（2）
表 5-3
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9．已知某副族元素的 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：
所以该元素原子序数是 121。
（3）118。第七周期最后一种元素的价层构型应为
其电子分布式为
所以第七周期最后一种元素的原子序数应为 118。
（4）50。第八周期的元素种数应该是第八能级组可填充的电子数，即
，所以第八周期应该包括（2＋18＋14＋10＋6）＝50 种元素。
（二）习题 1．在下列各组量子数中，恰当填入尚缺的量子数。 （1） （2） （3） （4） 解：（1）n≥3 正整数； （2）l＝1；
（1）写出 A、B 元素原子的电子分布式； （2）根据电子分布，指出它们在周期表中的位置（周期、区、族）。 答：（1）A： B： （2）A：四周期、d 区、ⅣB 族元素；B：四周期、p 区、ⅤA 族元素。
10．不参看周期表，试推测下列每一对原子中哪一个原子具有较高的第一电离能和较 大的电负性值？
2022届高考化学(人教版新课标)一轮复习配套题库：第五章 第一讲 原子结构
第五章物质结构元素周期律第一讲原子结构一、选择题1．据新闻网报道：科学家首次合成第117号元素，被美国《时代》周刊评比为当Up和294117Up 年十大科学发觉。
假如第117号元素符号临时定为Up，下列关于293117的说法中正确的是()。
A.293117Up和294117Up是两种元素B.293117Up和294117Up互为同位素C.293117Up和294117Up质子数不同、中子数相同D.293117Up和294117Up质量数相同、电子数不同解析293117Up和294117Up是同种元素的两种核素，元素符号左上角的数字表示该核素的质量数，左下角的数字表示该核素的质子数，它们的质子数相同，中子数不同，互为同位素，A选项错误，B选项正确；293117Up和294117Up的质子数、电子数都是117，而质量数分别为293、294，中子数分别为176、177，C、D选项均错误。
答案 B2．下列叙述错误的是()。
A．13C和14C属于同一种元素，它们互为同位素B．1H和2H是不同的核素，它们的质子数相等C．14C和14N的质量数相等，它们的中子数不等D．6Li和7Li的电子数相等，中子数也相等解析本题主要考查同位素、核素以及同位素原子中各种微粒的数量关系。
A 项中13C和14C质子数相同，互为同位素；B项中1H和2H是氢元素的两种不同的核素，质子数均为1；C项中14C和14N质量数相同，但是中子数不等；D项中的6Li与7Li为锂元素的两种不同的核素，它们的质子数相等，核外电子数均为3，中子数不等，分别为3和4。
答案 D3．近年来我国政府强化了对稀土元素原料的出口管制，引起了美、日等国家的高度关注与不满。
所谓“稀土元素”是指镧系元素及第五周期ⅢB族的钇(39Y)，它们被称为“工业味精”。
它们在军工生产、高科技领域中有极为重要的作用，下列有关“稀土元素”的说法正确的是()。
A．它们的原子核外均有5个电子层B．它们的原子最外层均含有3个电子C．它们均是金属元素D．76Y、80Y中子数不同，化学性质不同解析镧系元素属于第六周期，而周期序数等于电子层数，A错；过渡元素原子的最外层电子均只有1～2个，B错；76Y、80Y互为同位素，化学性质几乎相同，D错。
教学指导--原子结构和元素周期律
第九章首 页 基本要求原子结构和元素周期律重点难点 讲授学时 内容提要1基本要求[TOP]1.1 掌握四个量子数的取值限制和它们的物理意义,量子数组合和轨道数的关系;原子轨道,电子云的 角度分布; 基态原子核外电子排布遵守的三条规律 (Pauli 不相容原理, 能量最低原理, Hund 规则) . 1.2 熟悉原子轨道和概率密度的观念;熟悉原子轨道的角度分布图,径向分布函数图的意义和特征;熟 悉电子组态与元素周期表的关系,有效核电荷,原子半径及电负性变化规律. 1.3 了解氢原子的 Bohr 模型;电子的波粒二象性,测不准原理;电子云的径向分布;元素性质的周期 性变化规律;元素和人体健康. 2 重点难点 [TOP]2.1 重点 2.1.1 原子轨道,概率密度的观念;n,l,m,s 4 个量子数;电子组态和价层电子组态.熟悉的意义和 特征;熟悉电子组态与元素周期表的关系,有效核电荷,原子半径及电负性变化规律. 2.1.2 原子轨道的角度分布图和径向分布函数图;了解原子结构的有核模型和 Bohr 模型;了解了解元 素和健康的关系. 2.1.3 电子组态的书写,与元素周期表的关系;元素性质的变化规律. 2.2 难点 2.2.1 电子的波粒二象性,测不准原理;波函数和原子轨道. 2.2.2 原子轨道的角度分布图和径向分布函数图. 2.2.3 熟悉电子组态与元素周期表的关系.3讲授学时[TOP]建议 4～6 学时4内容提要[TOP]第一节第二节第三节第四节1氢原子的结构 4.1 第一节 氢原子的结构 4.1.1 氢光谱和氢原子的 Bohr 模型 氢原子的发射光谱是不连续的线光谱. 经典物理学对微观粒子高速运动领域的实验结果已经解释不 了. Bohr N 综合关于热辐射的量子论,光子说和原子有核模型,提出原子结构的三项基本假定: 1.电子在处于某些定态的原子轨道上绕核作圆周运动. 2.原子可由一种定态(能级 E1)跃迁到另一种定态(能级 E2) ,在此过程中吸收或发射辐射,辐射 的频率可由公式 hν = |E2 -E1| 决定. 3.定态时,电子的轨道运动角动量 L 必须等于 h/2π 的整数倍. 计算出氢原子定态的能量为 E n = 4.1.2 电子的波粒二象性 法国物理学家 de Broglie L 导出微观粒子(如电子,原子等)具有波动性的 de Broglie 关系式RH (n=1, 2, 3, 4, …),解释了氢原子光谱. n2λ=h h = (p 为粒子的动量,m 为质量,υ 为粒子运动速度;λ 为粒子波波长) ,提出微观粒子具 p mυ有波粒二象性.微观粒子的波动性和粒子性通过普朗克常量 h 联系和统一起来.de Broglie 关系式分别 被美国物理学家 Davisson C-Germer L 及英国 Thomson G P 的电子衍射实验所证实. Born M 从统计的角度解释了电子的这种波动性,即衍射图像上,亮斑强度大的地方,电子出现的概 率大;反之,电子出现的概率小.所以,电子波是概率波,空间任一点的波强度是和电子在该处出现的 概率成正比. 4.1.3 测不准原理 由于微观粒子的运动兼具波动性,则可料想它不会同时具有确定的位置和动量.1927 年,德国科学 家 Heisenberg W 提出著名的测不准原理.他指出,具有波动性的粒子当某个坐标被确定得越精确,则 在这个方向上的动量(或速度)就越不确定,反之亦然:△x△px≥h/4π (△x 为坐标上粒子在 x 方 向的位置误差,△px 为动量在 x 方向的误差) .测不准原理表明微观粒子的运动不存在确定的运动轨迹. 4.2 第二节 量子数和原子轨道 4.2.1 量子数 波函数(ψ)描述了电子的运动状态,|ψ| 表 示在原子核外空间某处电子出现的概率密度,即在 该处单位体积中电子出现的概率.|ψ| 的几何图形直观地表示电子概率密度的大小,俗称电子云.在量 子力学中,原子轨道仅仅是波函数的代名词,绝无经典力学中的轨道含义.原子轨道在空间是无限扩展22 2[TOP]的,一般把电子出现概率在 99%的空间区域作为原子轨道的大小.ψ(原子轨道)是空间坐标的函数,表示成 ψ(r,θ,φ).合理的波函数,必须满足一些整数条件,否则波函数将为零.这些整数分别被称为主量子数(n) ,角量子数(l) ,磁量子数(m) .当 n,l 和 m 的取值一定时,一个不为零的波函数 ψn,l,m(r,θ,φ)就确定了.此时,它才代表一种确定的运动状态. 研究电子的运动状态实则上是研究原子中电子在核外空间出现的概率密度分布,可以说波函数给出了电 子运动的全部信息.因此,运用一组量子数的组合就可以方便地了解原子轨道,而不必去记忆波函数复 杂的数学式. 量子数的取值限制和它们的物理意义如下: 1. n 是决定电子能量的主要因素 是决定电子能量的主要因素,可以取任意正整数值,即 1,2,3,… .n 越小,能量越低. 氢原子的能量只由主量子数决定.多电子原子由于存在电子间的静电排斥,能量在一定程度上还取决于 量子数 l. 主量子数还决定原子轨道的大小,n 愈大,原子轨道也愈大.n 也称为电子层.电子层用下列符号 表示: 电子层符号 K 1 L 2 M 3 N … 4 …n2. l 决定原子轨道的形状,只能取小于 n 的正整数和零:0,1,2,3,…,(n – 1),共 n 个值, 给出 n 种不同形状的轨道. 在多电子原子中,l 对电子能量高低有影响.当 n 给定,l 愈大,原子轨道能量越高.所以 l 又称 为能级或电子亚层.电子亚层用下列符号表示: 能级符号 s 0 p 1 d 2 f 3 g … 4 …l3. m 决定原子轨道的空间取向,取值受 l 的限制,为 0,±1,±2,…,±l.l 亚层共有 2l+1 个 不同空间伸展方向的原子轨道. 磁量子数与电子能量无关.l 亚层的 2l+1 个原子轨道能量相等,称为简并轨道或等价轨道. 一个原子轨道由 n,l 和 m 三个量子数决定,每个电子层的轨道总数为 n .但要描述电子的运动状 态还需要有第四个量子数——自旋磁量子数(s) . 4.s 表示电子自旋的状态,可以取 +21 1 和 两个值,也可用符号"↑"和"↓"表示.两个电子 2 2自旋处于相同状态称为自旋平行,可用符号"↑↑"或"↓↓"表示;反之,叫做自旋反平行,用符号 "↑↓"或"↓↑"表示.一个电子的运动状态由 n,l,m,ms 四个量子数确定.由于一个原子轨道最3多容纳自旋相反的两个电子,每个电子层最多容纳的电子总数应为 2n . 表 9-1 量子数和轨道数 主量子数 轨道角动 量量子数 磁量子数 波函数 同一电子层的 2 轨道数(n ) 1 同一电子层容纳 2 电子数(2n ) 22n1l0 0m0 0 0ψψ 1s ψ 2s2 1ψ 2p z*48±1 0 0 0 1 ±1 3 0 ±1 2ψ 2p x ,*ψ 2p yψ 3sψ 3p z*ψ 3p x ,*ψ 3p yψ 3d z2918*ψ 3d xz ,*ψ 3d yz*ψ 3d xy ,*2±2ψ 3d x-y2*这些实波函数是经过组合以后得到的.4.2.2 原子轨道的角度分布 将 ψn,l,m(r,θ,φ)进行变量分离,可写成函数 Rn,l(r)和 Y l,m(θ,φ)的积:ψn,l,m(r,θ,φ)= Rn,l(r)Y l,m(θ,φ) Rn,l(r)称为波函数的径向部分或径向波函数, 它是电子离核距离 r 的函数, n 和 l 有关. l,m(θ,φ) 与 Y称为波函数的角度部分或角度波函数,它是方位角 θ 和 φ 的函数,与 l 和 m 有关,体现了轨道的形状 和空间取向. 1.s 轨道角度分布图是球形. 2.p 轨道角度分布图是双波瓣图形,俗称"哑铃"形,每一波瓣是一个球体.三个 p 轨道分别在 x 轴,y 轴和 z 轴方向上伸展.波函数值为零的坐标平面称为节面.p 轨道的电子云图形比相应的角度波 函数图形瘦,而且两个波瓣没有正负号.43.d 轨道的角度分布图各有两个节面,一般有四个橄榄形波瓣. d z 2 的图形很特殊,负波瓣呈环状. dxy,dxz 和 dyz 的波瓣在坐标轴夹角 45 方向上伸展, d x 2 2 和 d z 2 在坐标轴上伸展.共轴线的波瓣代数符 y 号相同.电子云图形相应比较瘦且没有符号的区别. 4.2.3 原子轨道的径向分布 原子轨道的径向分布函数表示电子在一个以原子核为球心,在半径 r 处单位厚度的球壳内出现的概 率:D(r)dr = Rn ,l ( r ) 4πr ,电子云出现概率密度大的地方,D(r)有极大值,但该处|ψ| 不一定极大. 所以径向分布函数真正反映了电子出现的概率与离核距离 r 的关系. 1. 基态氢原子的玻尔半径表示电子出现概率最大处离核的距离. 2. 径向分布函数有(n-l)个峰,每一个峰表现电子在距核 r 处出现的概率的一个极大值.n 越大, 主峰距核越远.电子离核的统计平均距离也越远,原子半径也越大.n 一定时,l 越小,峰越多,电子 在核附近出现的概率越大.两个原子轨道的 n 和 l 都不相同时,外层电子也可能在内层出现. 4.3 第三节 电子组态和元素周期表 4.3.1 多电子原子的能级 多电子原子中某电子受其它电子的排斥,抵消了部分核电荷它的吸引,称为屏蔽作用,屏蔽常数 σ 表示抵消掉的部分核电荷.引某电子的有效核电荷 Z′是核电荷 Z 和屏蔽常数 σ 的差: [TOP]22 2 oZ′= Z –σ以 Z′代替 Z,近似计算电子的能量En = Z ′2 × 2.18 × 10 -18 J 2 n电子的能量与 n,Z,σ 有关.n 越小,能量越低;Z 愈大,能量愈低;σ 愈大,能量越高. 屏蔽作用主要来自内层电子.当 l 相同时,n 越大,电子层数越多,外层电子受到的屏蔽作用越强, 轨道能级愈高:E1s <E2s <E3s <… E2p <E3p <E4p <……n 相同时,l 愈小,径向分布函数 D(r)的峰越多,电子在核附近出现的可能性越大,受到的屏蔽就越弱,能量就愈低:Ens <Enp <End <Enf <… n ,l 都不同时,一般 n 越大,轨道能级愈高.但有时会出现反常现象,比如 E4s<E3d,称为能级交5错. 鲍林的近似能级顺序是:E1s<E2s<E2p<E3s<E3p<E4s<E3d<E4p<…徐光宪用(n+0.7l)估算原子轨道的能级. 4.3.2 原子的电子组态 原子核外的电子排布又称为电子组态.基态原子的电子排布遵守三条规律. (一)Pauli 不相容原理 在同一原子中不可能有 2 个电子具有四个完全相同的量子数.或者说一个原子轨道最多只能容纳自 旋相反的两个电子.据此,一个电子层最多可以容纳 2n 个电子. (二)能量最低原理 基态原子的电子排布时,总是依据近似能级顺序,先占据低能量轨道,然后才排入高能量的轨道, 以使整个原子能量最低. (三)Hund 规则 电子在能量相同的轨道(简并轨道)上排布时,总是尽可能以自旋相同的方向,分占不同的轨道, 因为这样的排布方式总能量最低. 有些副族元素,简并轨道全充满,半充满或全空才是能量最低的稳定状态.这个规律称为 Hund 规 则的补充规定. 例如氮原子组态是 1s 2s 2p ,三个 2p 电子的运动状态是: 2, 1, 0, +2 2 3 21 ; 22, 1, 1, +1 ; 22, 1, -1, +1 2在书写 20 号元素以后基态原子的电子组态时,虽然电子填充按近似能级顺序进行,但电子组态必 须按电子层排列. 为简化电子组态的书写,把内层达到稀有气体电子层结构的部分称为原子芯,用稀有气体元素符号 加方括号表示.原子芯写法还指明了元素的价层电子结构.化学反应中价电子的结构发生改变,引起元 素化合价的变化;原子芯部分的电子结构一般不改变.价电子所处的电子层称为价层. 离子的电子组态仿照原子电子组态的方式书写. 4.4 第四节 元素性质的周期性变化规律 4.4.1 原子的电子组态与元素周期表 (一)能级组和元素周期 按能级的高低把原子轨道划分为若干能级组,不同能级组的原子轨道之间能量差别大,同一能级组 [TOP]6内各能级之间能量差别小.能级组与近似能级顺序一致. n+0.7l)计算法同样能预测能级组(表 9-2) ( . 表 9-2 能级组与周期序列 能级 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7pn + 0.7 l1.0 2.0 2.7 3.0 3.7 4.0 4.4 4.7 5.0 5.4 5.7 6.0 6.1 6.4 6.7 7.0 7.1 7.4 7.7能级组 1 2 3能级组能容最多电子数 2 8 8对应周期 1 2 3每个周期所含元素数 2 8 8418418518518632632732732(二)价层电子组态与族,元素分区 表 9-3 价层电子组态与族,元素分区 价层电子组态 族 ⅠA 和ⅡA(He 除外) ⅢA~ⅦA,0(包括 He) ⅢB~ⅦB,Ⅷ 元素分区 s 区(He 除外) p 区(包括 He) d区ns1 和 ns2 ns2np1~6 (n-1)d1~8ns2 或(n-1)d9ns1或(n-1)d ns10 0(n-1)d10ns1~2 (n-2)f 0~14(n-1)d 0~2ns2(三)过渡元素概念ⅠB 和ⅡB ⅢB(镧系和锕系元素)ds 区 f区过渡元素包括 d 区,ds 区和 f 区的元素,其中镧系和锕系称为内过渡元素. 4.4.2 元素性质的周期性变化规律 (一)有效核电荷7周期表从上到下每增加一个周期,就增加一个电子层,也就增加了一层屏蔽作用大的内层电子,所 以有效核电荷增加缓慢. 同一周期中从左到右,增加的几乎都是同层电子,屏蔽常数较小,有效核电荷增加迅速.短周期增 加较快,长周期增加较慢,f 区元素几乎不增加. (二)原子半径 同一周期从左到右,有效核电荷愈大,主族元素的原子半径逐渐减少,过渡元素原子半径缩小缓慢, 内过渡元素有效核电荷变化不大,原子半径几乎不变. 同一主族从上到下,有效核电荷增加缓慢,而电子层数增加使得原子半径递增. (三)元素的电负性 元素的第一电离能是气态的基态原子失去一个电子,变成气态的正一价离子所需要的最低能量.同 一周期中,第一电离能从左到右逐渐增加,同一主族中,第一电离能从上到下逐渐减小. 气态的基态原子结合一个电子形成负一价气态离子所放出的能量,称为电子亲合势.卤族元素的原 子结合电子放出能量较多,金属元素放出能量较少甚至吸收能量. 元素电负性(χ)表示原子吸引成键电子的相对能力,电负性大者,原子在分子中吸引成键电子的 能力强,反之就弱. 同一周期中,从左到右元素电负性递增;同一主族中,从上到下元素电负性递减.副族元素的电负 性没有明显的变化规律. 金属元素的电负性一般小于 2,非金属元素的电负性一般大于 2.89。
高中化学——元素周期表之原子结构例题及解答
第五章 物质结构 元素周期律课时作业10 原子结构时间：45分钟 满分：100分一、选择题(15×4分＝60分)1．(2008·上海化学)化学科学需要借助化学专用语言来描述，下列有关化学用语正确的是( ) A ．CO 2的电子式∶O ····∶C ····∶O ····∶B ．Cl －的结构示意图C ．乙烯的结构简式C 2H 4D ．质量数为37的氯原子1737Cl【解析】 A 项CO 2的电子式应为；C 项乙烯的结构简式应为CH 2＝CH 2；D 项质量数为37的氯原子应为3717Cl 。
【答案】 B2．(2009·合肥质量检测)金属钛对人体无毒且惰性，能与肌肉和骨骼生长在一起，有“生物金属”之称。
下列有关4822Ti 和5022Ti 的说法中正确的是( ) A.4822Ti 和5022Ti 原子中均含有22个中子B.4822Ti 和5022Ti 在元素周期表中位置相同，都在第4纵行C ．分别由4822Ti 和5022Ti 组成的金属钛单质物理性质相同D.4822Ti 和5022Ti 为同一核素【解析】 4822Ti 和5022Ti 是质子数相同而中子数不同(4822Ti 和5022Ti 的中子数分别为26、28)的两种核素，二者互为同位素；因两种核素的质量数不同，则分别由4822Ti 和5022Ti 组成的金属钛单质物理性质不相同。
【答案】 B3．(2010·天津滨海新区)医学上通过放射14C 标记的C 60进行跟踪研究，发现一种C 60的羧酸衍生物在特定的条件下可通过断裂DNA 杀死细胞，从而抑制艾滋病。
有关C 60和14C 的叙述正确的是( ) A ．12C 与14C 互为同素异形体B ．14C 的原子中有6个质子，8个电子C ．12C 与14C 的原子中含有的中子数之比为3∶4D ．金刚石与C 60都属于原子晶体【解析】 12C 中含6个中子，14C 中含8个中子，两原子的中子数之比为，C 项正确。
第五章物质结构基础
5.1原子结构的近代概念
5.1.1氢原子光谱和玻尔理论 5.1.2微观粒子的波粒二象性 5.1.3波函数和原子轨道 5.1.4波函数和电子云的空间图像 5.1.5四个量子数
5.1.1 氢原子光谱和玻尔理论 经典物理学概念面临的窘境
Rutherford “太阳-行星模型 ”的要点 ：1.所有原子都有一个核即原子核(nucleus)；
象的图形称为电子云图。电子云不是一个 科学术语, 而只是一种形象化比喻.
不同运动状态的电子，电子云的形状是不相 同的，s 态的电子呈球形对称分布，在原子核 附近电子出现的概率最大。
p态电子云与角度有关，其电子云空间分布 图具有一定的方向性，呈“哑铃”形分布， 其几率密度最大的地方不是在原子核附近， 而是分别在三个坐标轴的方向上。
由于微观粒子具有粒子性和波动性，遵循 不确定原理和统计性，因此不能根据经典力 学的方法，用动量和坐标来描述核外电子的 运动状态，而只能用量子力学规律来描述。 微观粒子都具有波动性，可以用描述经典波 的方法来描述电子等微观粒子的运动状态。
任何微观粒子的运动状态都可以用一个波 函数来描述，通常波函数用(x,y,z)表示。
状态变化规律的基本方程之一，是二阶偏微分 方程。
对于一个质量为m的微粒来说，当它处于势 能为V的力场中运动时，其每一个定态可以用
满足这个方程的合理解的波函数来描写，与 每一个相应的常数E，就是微粒处在该定态
时的能量。
波函数是薛定谔方程的一个解。薛定谔方程
有无数个解，只有合理的解才能用作描述电子 运动状态的波函数。
（2）曲线是由若干个峰所组成的。它们符合 的规律是有n-l个峰。
（3）当n 相同，l 不相同时，虽然它们所具 有的峰数不一样，但是它们概率最大的主 峰却具有相似r值。
原子物理学复习总结提纲
第一章 原子的位形：卢瑟福模型一、学习要点1、原子的质量和大小R ~10-10m , N A =⨯1023mol -1,1u=⨯10-27kg 2、原子核式结构模型 1汤姆孙原子模型2α粒子散射实验：装置、结果、分析 3原子的核式结构模型 4α粒子散射理论：库仑散射理论公式：221212200cot cot cot 12422242C Z Z e Z Z e a b E m v θθθπεπε===⋅'⋅ 卢瑟福散射公式：222124401()4416sin sin 22Z Z e a d d dN N nAt ntN E A θθπεΩΩ'== 2sin d d πθθΩ=实验验证:1422sin ,,Z , ,2A dN t E n N d θρμ--'⎛⎫∝= ⎪Ω⎝⎭,μ靶原子的摩尔质量微分散射面的物理意义、总截面24()216sin2a d db db σθπθΩ==()022212244()114416sin 22Z Z e d a d E Sin σθσθθθπε⎛⎫≡== ⎪Ω⎝⎭ 5原子核大小的估计:α粒子正入射0180θ=：：2120Z Z 14m ce r a E πε=≡ ,m r ～10－15－10－14m第一章自测题1. 选择题1原子半径的数量级是：A ．10－10cm; -8m C. 10-10m -13m2原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中：A.绝大多数α粒子散射角接近180︒B.α粒子只偏2︒～3︒C.以小角散射为主也存在大角散射D.以大角散射为主也存在小角散射 3进行卢瑟福理论实验验证时发现小角散射与实验不符这说明： A.原子不一定存在核式结构 B.散射物太厚C.卢瑟福理论是错误的D.小角散射时一次散射理论不成立4用相同能量的α粒子束和质子束分别与金箔正碰,测量金原子核半径的上限. 问用质子束所得结果是用α粒子束所得结果的几倍A. 1/4 B . 1/2 C . 1 D. 25动能E K =40keV 的α粒子对心接近Pbz=82核而产生散射,则最小距离为m ：1010-⨯ 1210-⨯ ⨯ ⨯如果用相同动能的质子和氘核同金箔产生散射,那么用质子作为入射粒子测得的金原子半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子半径上限的几倍2 C.1 D .47在金箔引起的α粒子散射实验中,每10000个对准金箔的α粒子中发现有4个粒子被散射到角度大于5°的范围内.若金箔的厚度增加到4倍,那么被散射的α粒子会有多少A. 168在同一α粒子源和散射靶的条件下观察到α粒子被散射在90°和60°角方向上单位立体角内的粒子数之比为：A ．4:1 B.2:2 C.1:4 :89在α粒子散射实验中,若把α粒子换成质子,要想得到α粒子相同的角分布,在散射物不变条件下则必须使：A ．质子的速度与α粒子的相同；B ．质子的能量与α粒子的相同；C ．质子的速度是α粒子的一半；D ．质子的能量是α粒子的一半2. 填空题1α粒子大角散射的结果证明原子结构为 核式结构 .2爱因斯坦质能关系为 2E mc = . 31原子质量单位u= MeV/c 2.4 204e πε= . 3．计算题习题1-2、习题1-3、习题1-5、习题1-6.4．思考题1、什么叫α粒子散射 汤姆孙模型能否说明这种现象小角度散射如何大角度散射如何2、什么是卢瑟福原子的核式模型 用原子的核式模型解释α粒子的大角散射现象;3、卢瑟福公式的导出分哪几个步骤4、由卢瑟福公式,可以作出什么可供实验检验的结论3、α粒子在散射角很小时,发现卢瑟福公式与实验有显著偏离,这是什么原因4、为什么说实验证实了卢瑟福公式的正确性,就是证实了原子的核式结构5、用较重的带负电的粒子代替α粒子作散射实验会产生什么结果中性粒子代替α粒子作同样的实验是否可行为什么6、在散射物质比较厚时,能否应用卢瑟福公式为什么第二章 原子的量子态：玻尔模型一、学习要点：1、背景知识1黑体辐射：黑体、黑体辐射、维恩位移律、普朗克黑体辐射公式、能量子假说 2光电效应：光电效应、光电效应实验规律、爱因斯坦方程、光量子光子 3氢原子光谱：线状谱、五个线系记住名称、顺序、里德伯公式2211()R n nν=-'、 光谱项()2nRn T =、并合原则：()()T n T n ν'=-2、玻尔氢原子理论：1玻尔三条基本假设2圆轨道理论：氢原子中假设原子核静止,电子绕核作匀速率圆周运动222200002244,0.053Z Z n e e n r n a a nmm e m e πεπε===≈;13714,Z Z 40202≈===c e n c n e c e n πεααπευ；()24222220Z Z 1()42e n m e R hc E hcT n n nπε∞=-=-=-,n ＝１,2,3,…… 3实验验证：a 里德伯常量的验证()()22111[]H R T n T n n n νλ'≡=-=-',(1)e A A m R R R m ∞==+ 类氢离子22211[]A A R Z n n ν=-' b 夫朗克－赫兹实验：原理、装置、.结果及分析；原子的电离电势、激发电势 3、椭圆轨道理论n 称为主量子数, n=1,2,3……; l 称角量子数,n 取定后,l=0,1,2,…,n-1; 4、碱金属原子由于原子实极化和轨道贯穿效应,使得价电子能量降低相当于Z>1 ; 光谱四个线系：第二章自测题1．选择题1若氢原子被激发到主量子数为n 的能级,当产生能级跃迁时可能发生的所有谱线总条数应为：A ．n-1B .nn-1/2C .nn+1/2D .n2氢原子光谱赖曼系和巴耳末系的线系限波长分别为： 4 和R/9 和R/4 C.4/R 和9/R R 和4/R3氢原子赖曼系的线系限波数为R,则氢原子的电离电势为： A ．3Rhc/4 B. Rhc 4e D. Rhc/e4氢原子基态的电离电势和第一激发电势分别是： A ．和 B –和 和; D. –和5由玻尔氢原子理论得出的第一玻尔半径0a 的数值是：1010-⨯ -10m C. ×10-12m ×10-12m6根据玻尔理论,若将氢原子激发到n=5的状态,则：A.可能出现10条谱线,分别属四个线系B.可能出现9条谱线,分别属3个线系C.可能出现11条谱线,分别属5个线系D.可能出现1条谱线,属赖曼系 7欲使处于基态的氢原子发出αH 线,则至少需提供多少能量eVA.13.6B.12.09C. 氢原子被激发后其电子处在第四轨道上运动,按照玻尔理论在观测时间内最多能看到几条线.6 C9氢原子光谱由莱曼、巴耳末、帕邢、布喇开系…组成.为获得红外波段原子发射光谱,则轰击基态氢原子的最小动能为:A . eV . 75eV10用能量为的电子去激发基态氢原子时,受激氢原子向低能级跃迁时最多可能出现几条光谱线不考虑自旋；.10 C12按照玻尔理论基态氢原子中电子绕核运动的线速度约为光速的： 10倍 100倍 C .1/137倍 237倍13已知一对正负电子绕其共同的质心转动会暂时形成类似于氢原子的结构的“正电子素”那么该“正电子素”由第一激发态跃迁时发射光谱线的波长应为：A ．3∞R /8 ∞R 4 C.8/3∞R 3∞R14电子偶素是由电子和正电子组成的原子,基态电离能量为：B.+C.+ 根据玻尔理论可知,氦离子H e +的第一轨道半径是： A ．20a B. 40a C. 0a /2D. 0a /416一次电离的氦离子 H e +处于第一激发态n=2时电子的轨道半径为：⨯-10m ⨯-10m ⨯-10m ⨯-10m 假设氦原子Z=2的一个电子已被电离,如果还想把另一个电子电离,若以eV 为单位至少需提供的能量为：A ． B.-54.4 C. 在H e +离子中基态电子的结合能是： 夫—赫实验的结果表明：A 电子自旋的存在；B 原子能量量子化C 原子具有磁性；D 原子角动量量子化2．计算题1、 试由氢原子里德伯常数计算基态氢原子的电离电势和第一激发电势.2、 能量为的电子射入氢原子气体中,气体将发出哪些波长的辐射3、已知氢和重氢的里德伯常数之比为,而它们的核质量之比为m H /m D =.计算质子质量与电子质量之比. 解: 由He H m m R R /11+=∞和D e D m m R R /11+=∞知:999728.0/1/50020.01/1/1=++=++=He He H e D e D H m m m m m m m m R R 解得: 5.1836/=e H m m4、已知锂原子光谱主线系最长波长nm 7.670=λ,辅线系系限波长nm 9.351=∞λ,求锂原子第一激发电势和电离电势;5、钠原子基态为3s,已知其主线系第一条线共振线波长为,漫线系第一条线的波长为,基线系第一条线的波长为,主线系的系限波长为,试求3S,3P,3D,4F 各谱项的项值;3．思考题1、解释下列概念：光谱项、定态、简并、电子的轨道磁矩、对应原理.2、简述玻尔对原子结构的理论的贡献和玻尔理论的地位与不足.3、为什么通常总把氢原子中电子状态能量作为整个氢原子的状态能量4、对波尔的氢原子在量子态时,势能是负的,且数值大于动能,这意味着什么 当氢原子总能量为正时,又是什么状态5、为什么氢原子能级,随着能量的增加,越来越密6、解释下述的概念或物理量,并注意它们之间的关系:激发和辐射；定态、基态、激发态和电离态；能级和光谱项：线系和线系限；激发能,电离能；激发电位、共振电位、电离电位；第三章 量子力学导论一、学习要点1．德布罗意假设： 1内容： ων ==h E , n k k hp λπλ2,===2实验验证：戴维孙—革末试验电子λ≈nm 2．测不准关系：2 ≥∆⋅∆x p x , 2≥∆⋅∆E t ； 3．波函数及其统计解释、标准条件、归一化条件薛定谔方程、定态薛定谔方程、定态波函数、定态 4．量子力学对氢原子的处理第三章自测题1．选择题1为了证实德布罗意假设,戴维孙—革末于1927年在镍单晶体上做了电子衍射实验从而证明了：A.电子的波动性和粒子性B.电子的波动性C.电子的粒子性D.所有粒子具有二相性 2德布罗意假设可归结为下列关系式： A .E=h υ, p=λh ; =ω ,P=κ ; C. E=h υ ,p =λ ; D. E=ω ,p=λ4基于德布罗意假设得出的公式λ=nm 的适用条件是：A.自由电子,非相对论近似；B.一切实物粒子,非相对论近似；C.被电场束缚的电子,相对论结果； D 带电的任何粒子,非相对论近似5如果一个原子处于某能态的时间为10-7S,原子这个能态能量的最小不确定数量级为以焦耳为单位：A ．10-34； ； ；2．简答题1波恩对波函数作出什么样的解释 长春光机所19992请回答测不准关系的主要内容和物理实质.长春光机所1998第四章 原子的精细结构：电子自旋一、学习要点1．电子自旋1实验基础与内容：电子除具有质量、电荷外,还具有自旋角动量()1,(2S s s s =+=称自旋角量子数和自旋磁矩,3s s B ee S m μμμ=-=. 自旋投影角动量1,2z s s S m m ==±称自旋磁量子数 2单电子角动量耦合：总角动量()1,02,1,02l l J j j j l ⎧±≠⎪⎪=+=⎨⎪=⎪⎩,称总角量子数内量子数、副量子数；总角动量的投影角动量()j j j j m m p j j jz ,1,,1,,----== ,称总磁量子数3描述一个电子的量子态的四个量子数：强场：s l m m l n ,,,；弱场：j m j l n ,,,原子态光谱项符号 j s L n12+S 态不分裂, ,,,,G F D P 态分裂为两层2．原子有效磁矩 J J P me g2-=μ, )1(2)1()1()1(1++++-++=J J S S L L J J g 3．碱金属原子光谱和能级的精细结构⑴原因：电子自旋—轨道的相互作用. ⑵能级和光谱项的裂距； ⑶选择定则：1±=∆l ,1,0±=∆j画出锂、钠、钾原子的精细结构能级跃迁图.4. 外磁场对原子的作用2原子受磁场作用的附加能量:B g M B E B J J μμ=⋅-=∆附加光谱项()1-m 7.464~,~4B mceB L L g M mc eB gM T J J ≈===∆ππ 能级分裂图3史—盖实验；原子束在非均匀磁场中的分裂212J B dB L s M g m dz v μ⎛⎫=- ⎪⎝⎭原子,m 为原子质量4塞曼效应：光谱线在外磁场中的分裂,机制是原子磁矩与外磁场的相互作用,使能级进一步的分裂所造成的. 塞曼效应的意义①正常塞曼效应：在磁场中原来的一条谱线分裂成3条,相邻两条谱线的波数相差一个洛伦兹单位L ~Cd 6438埃 红光1D 2→1P 1 氦原子 66781埃 1D 2→1P 1②反常塞曼效应：弱磁场下：Na 黄光：D 2线 5890埃 2P 3/2→2S 1/21分为6；D 1线5896埃 2P 1/2→2S 1/21分为4Li 2D 3/2→2P 1/2格罗春图、相邻两条谱线的波数差、能级跃迁图选择定则 )(1);(0);(1+-+-=∆σπσJ M垂直磁场、平行磁场观察的谱线条数及偏振情况第四章自测题1．选择题1单个f 电子总角动量量子数的可能值为： A. j =3,2,1,0； B .j=±3； C. j= ±7/2 , ± 5/2; D. j= 5/2 ,7/22单个d 电子的总角动量投影的可能值为：,3 ； ,4 ； C.235, 215； 2, 5/2 . 3d 电子的总角动量取值可能为： A.215,235; B . 23,215; C. 235,263; D. 2,65产生钠的两条黄色谱线的跃迁是：2→2S 1/2 , 2P 1/2→2S 1/2; B. 2S 1/2→2P 1/2 , 2S 1/2→2P 3/2;C. 2D 3/2→2P 1/2, 2D 3/2→2P 3/2;D. 2D 3/2→2P 1/2 , 2D 3/2→2P 3/2 8碱金属原子光谱精细结构形成的根本物理原因： A.电子自旋的存在 B.观察仪器分辨率的提高 C.选择定则的提出 D.轨道角动量的量子化10考虑电子自旋,碱金属原子光谱中每一条谱线分裂成两条且两条线的间隔随波数增加而减少的是什么线系A.主线系；B.锐线系；C.漫线系；D.基线系11如果l 是单电子原子中电子的轨道角动量量子数,则偶极距跃迁选择定则为： A.0=∆l ; B. 0=∆l 或±1; C. 1±=∆l ; D. 1=∆l12碱金属原子的价电子处于n ＝3, l ＝1的状态,其精细结构的状态符号应为： A .32S 1/2； 2； C .32P 1/2; D .32D 3/213下列哪种原子状态在碱金属原子中是不存在的：A .12S 1/2; B. 22S 1/2; C .32P 1/2; D. 32S 1/214对碱金属原子的精细结构12S 1/2 12P 1/2, 32D 5/2, 42F 5/2,32D 3/2这些状态中实际存在的是： 2,32D 5/2,42F 5/2; 2 ,12P 1/2, 42F 5/2; 2,32D 5/2,32D 3/2; 2, 42F 5/2,32D 3/2 15在正常塞曼效应中,沿磁场方向观察时将看到几条谱线：A ．0； ； ；17B 原子态2P 1/2对应的有效磁矩g ＝2／3是 A.B μ33； B. B μ32； C. B μ32 ； D. B μ22. 21若原子处于1D 2和2S 1/2态,试求它们的朗德因子g 值： A ．1和2/3； 和2/3； 和4/3； 和2 22由朗德因子公式当L=S,J≠0时,可得g 值： A ．2； ； 2； 423由朗德因子公式当L=0但S≠0时,可得g 值： A ．1； 2； ；24如果原子处于2P 1/2态,它的朗德因子g 值：3； 3； ； 2 25某原子处于4D 1/2态,若将其放于弱磁场中,则能级分裂为： A ．2个； 个； C.不分裂； 个26判断处在弱磁场中,下列原子态的子能级数那一个是正确的：2分裂为2个； 分裂为3个； C.2F 5/2分裂为7个； 分裂为4个27如果原子处于2P 3/2态,将它置于弱外磁场中时,它对应能级应分裂为： 个 个 个 个28态1D 2的能级在磁感应强度B 的弱磁场中分裂多少子能级个 个 个 个29钠黄光D 2线对应着32P 3/2→32S 1/2态的跃迁,把钠光源置于弱磁场中谱线将如何分裂： 条 条 条 条32使窄的原子束按照施特恩—盖拉赫的方法通过极不均匀的磁场 ,若原子处于5F 1态,试问原子束分裂成A.不分裂 条 条 条 331997北师大对于塞曼效应实验,下列哪种说法是正确的A ．实验中利用非均匀磁场观察原子谱线的分裂情况；B ．实验中所观察到原子谱线都是线偏振光；C ．凡是一条谱线分裂成等间距的三条线的,一定是正常塞曼效应；D．以上3种说法都不正确.2．简答题1碱金属原子能级与轨道角量子数有关的原因是什么造成碱金属原子精细能级的原因是什么为什么S态不分裂,,GDP态分裂为两层F,,,3．计算题教材4-2、4-4、4-5、4-6、4-10、4-121锂原子的基态是S3激发态的锂原子向低能级跃迁时,可能产生几条谱线2,当处于D不考虑精细结构这些谱线中哪些属于你知道的谱线系的同时写出所属谱线系的名称及波数表达式. 试画出有关的能级跃迁图,在图中标出各能级的光谱项符号,并用箭头都标出各种可能的跃迁. 中科院20012分析4D1/2态在外磁场中的分裂情况 .3在Ca的一次正常塞曼效应实验中,从沿磁场方向观察到钙的谱线在磁场中分裂成间距为的两条线,试求磁场强度. 电子的荷质比为×1011C/kg2001中科院固体所；Ca原子3F2 3D2跃迁的光谱线在磁场中可分裂为多少谱线它们与原来谱线的波数差是多少以洛仑兹单位表示若迎着磁场方向观察可看到几条谱线它们是圆偏振光,线偏振光,还是二者皆有中科院第五章多电子原子：泡利原理一、学习要点1. 氦原子和碱土金属原子：氦原子光谱和能级正氦三重态、仲氦单态2. 重点掌握L－S耦合,了解j－j耦合3.洪特定则、朗德间隔定则、泡利不相容原理；4.两个价电子原子的电偶极辐射跃迁选择定则；5．元素周期律：元素周期表,玻尔解释.6．原子的电子壳层：主壳层：K ＬＭＮO P Q次壳层、次支壳层电子填充壳层的原则：泡利不相容原理、能量最小原理7．原子基态的电子组态P228表第五章自测题1．选择题2氦原子由状态1s2p 3P2,1,0向1s2s 3S1跃迁,可产生的谱线条数为：；；；4氦原子有单态和三重态两套能级,从而它们产生的光谱特点是:A.单能级各线系皆为单线,三重能级各线皆为三线；B.单重能级各线系皆为双线,三重能级各线系皆为三线；C.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系皆为双线;D.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系较为复杂,不一定是三线.5下列原子状态中哪一个是氦原子的基态；; ; D．1S0;7氦原子有单态和三重态,但1s1s3S1并不存在,其原因是:A.因为自旋为1/2,l 1=l2=0 故J=1/2 ;B.泡利不相容原理限制了1s1s3S1的存在;C.因为三重态能量最低的是1s2s3S1;D.因为1s1s3S1和 1s2s3S1是简并态8若某原子的两个价电子处于2s2p组态,利用L－S耦合可得到其原子态的个数是：； ; ; .94D3/2 态的轨道角动量的平方值是：３ 2 ; ; ２ 2; D.２ 210一个p电子与一个s电子在L－S耦合下可能有原子态为：,1,2, 3S1 ; B.3P0,1,2 ,1S0; ,3P0,1,2 ; ,1P111设原子的两个价电子是p电子和d电子,在Ｌ－Ｓ耦合下可能的原子态有：个；个；个；个；12电子组态2p4d所形成的可能原子态有：A．1P ３P １F ３F； B. 1P 1D 1F 3P 3D 3F;C．3F 1F; 1P 1D 3S 3P 3D.13铍Be原子若处于第一激发态,则其电子组态：；； ;14若镁原子处于基态,它的电子组态应为：A．2s2s15电子组态1s2p所构成的原子态应为:A．1s2p1P1 , 1s2p3P2,1,0 ,1s2p3S1C．1s2p1S0, 1s2p1P1 , 1s2p3S1 , 1s2p3P2,1,0; ,1s2p1P116判断下列各谱项中那个谱项不可能存在:A.3F2; 2; C.2F7/2; 218在铍原子中,如果3D1,2,3对应的三能级可以分辨,当有2s3d3D1,2,3到2s2p3P2,1,0的跃迁中可产生几条光谱线A．6 .3 C19钙原子的能级应该有几重结构A．双重； B.一、三重； C.二、四重； D.单重20元素周期表中：A.同周期各元素的性质和同族元素的性质基本相同；B.同周期各元素的性质不同,同族各元素的性质基本相同C.同周期各元素的性质基本相同,同族各元素的性质不同D.同周期的各元素和同族的各元素性质都不同21当主量子数n=1,2,3,4,5,6时,用字母表示壳层依次为：ＬＭＯＮＰ；Ｂ.ＫＬＭＮＯＰ；C.ＫＬＭＯＰＮ；D.ＫＭＬＮＯＰ；23在原子壳层结构中,当l＝０,１,２,３,…时,如果用符号表示各次壳层,依次用下列字母表示：Ａ.ｓ,ｐ,ｄ,ｇ,ｆ,ｈ．．．．Ｂ.ｓ,ｐ,ｄ,ｆ,ｈ,ｇ．．．Ｃ.ｓ,ｐ,ｄ,ｆ,ｇ,ｈ．．．Ｄ.ｓ,ｐ,ｄ,ｈ,ｆ,ｇ．．．24电子填充壳层时,下列说法不正确的是：Ａ.一个被填充满的支壳层,所有的角动量为零；Ｂ.一个支壳层被填满半数时,总轨道角动量为零；Ｃ.必须是填满一个支壳层以后再开始填充另一个新支壳层；Ｄ.一个壳层中按泡利原理容纳的电子数为２n225实际周期表中,每一周期所能容纳的元素数依次为：Ａ.２,８,１８,３２,５０,７２；Ｂ.２,８,１８,１８,３２,５０；Ｃ.２,８,８,１８,３２,５０；Ｄ.２,８,８,１8,１８,３２.26按泡利原理,主量子数n确定后可有多少个状态Ａ.n2; Ｂ.22l+1; Ｃ.2j+1; Ｄ.2n227某个中性原子的电子组态是1s22s22p63s3p,此原子是：Ａ.处于激发态的碱金属原子；Ｂ.处于基态的碱金属原子；Ｃ.处于基态的碱土金属原子；Ｄ.处于激发态的碱土金属原子；28氩Ｚ＝１８原子基态的电子组态及原子态是：Ａ.1s22s22p63p８1S0; Ｂ.1s22s22p6２p63d83P0Ｃ.1s22s22p6 3s23p61S0; Ｄ. 1s22s22p63p43d22D1/229某个中性原子的电子组态是1s22s22p63s２3p６5g1,此原子是：Ａ.处于激发态的碱土金属原子；Ｂ.处于基态的碱土金属原子；Ｃ.处于基态的碱金属原子；Ｄ.处于激发态的碱金属原子.30有一原子,n=1,2,3的壳层填满,4s支壳层也填满,4p支壳层填了一半,则该元素是：Ａ.BrZ=35; Ｂ.RrZ=36; Ｃ.VZ=23; Ｄ.AsZ=3331由电子壳层理论可知,不论有多少电子,只要它们都处在满壳层和满支壳层上,则其原子态就都是：Ａ.３Ｓ０；Ｂ.１Ｐ１；Ｃ.２Ｐ１／２；Ｄ.１Ｓ0.32氖原子的电子组态为1s22s22p6,根据壳层结构可以判断氖原子基态为：Ａ.１Ｐ１；Ｂ.３Ｓ１；Ｃ.１Ｓ０；Ｄ.３Ｐ０.2．简答题1简要解释下列概念：泡利不相容原理、洪特定则、朗德间隔定则、能量最小原理、莫塞莱定律.2L-S耦合的某原子的激发态电子组态是2p3p,可能形成哪些原子态若相应的能级顺序符合一般规律,应如何排列并画出此原子由电子组态2p3p向2p3s可能产生的跃迁.首都师大19983写出铍原子基态、第一激发态电子组态及相应光谱项.1991中山大学3．计算题1已知氦原子基态的电子组态是1s1s,若其中一个电子被激发到3s态,问由此激发态向低能态跃迁时,可以产生几条光谱线要求写出相关的电子组态及相应的原子态,并画出能级跃迁图;2镁原子基态的价电子组态是3s3s,若其中一个价电子被激发到4s态,从该激发态向低能级有哪些跃迁写出相关的各电子组态及其相应的原子态,并作出能级跃迁图;一教材习题：杨书P255--256：5—2、5—4、5—5、5—8、5—9、5—11第六章X射线一、学习要点１．x射线的产生与性质２．x射线的连续谱３．x射线的标识谱、莫塞莱定律；４．x射线的吸收、吸收限；５. 康普顿效应第六章自测题1．选择题１伦琴连续光谱有一个短波限 min,它与：Ａ.对阴极材料有关；Ｂ.对阴极材料和入射电子能量有关；Ｃ.对阴极材料无关,与入射电子能量有关；Ｄ.对阴极材料和入射电子能量无关.２原子发射伦琴射线标识谱的条件是：Ａ.原子外层电子被激发；Ｂ.原子外层电子被电离；Ｃ.原子内层电子被移走；Ｄ.原子中电子自旋―轨道作用很强.３各种元素的伦琴线状谱有如下特点：Ａ.与对阴极材料无关,有相仿结构,形成谱线系；Ｂ.与对阴极材料无关,无相仿结构,形成谱线系；Ｃ.与对阴极材料有关,无相仿结构,形成谱线系；Ｄ.与对阴极材料有关,有相仿结构,形成谱线系.2．简答题1简述康普顿散射实验原理、装置、过程和结果分析,如何用该实验来测定普朗克常数2简述X 射线连续谱的特点、产生机制. 什么是轫致辐射3简述X 射线标识谱的特点、产生机制. 写出K 线系的莫塞莱定律.3．计算题教材习题6-2、6-2、6-3、6-5、6-6第七章 原子核物理概论一、学习要点１．原子核的基本性质 １质量数Ａ和电荷数Ｚ；２核由Ａ个核子组成,其中Ｚ个质子p 和N=Ａ－Ｚ个中子n ； ３原子核的大小:Ｒ＝r 0A 1/3 , r 0≈ ~⨯10-15 m ,ρ=1014 t/m 3═常数 5核磁矩：I p I P m e g2=μ, 核磁子B p m e μβ183612≈= 6原子核的结合能、平均结合能、平均结合能曲线E = Zm p +A -Z m n -M N c 2=ZM H +A -Z m n -M A c 2, 1uc 2= ,AEE = 2.核的放射性衰变： 1α、β、γ射线的性质2指数衰变规律：t e N N λ-=0 ,te m m λ-=0 ,λ2ln =T ,λτ1=放射性强度：000,N A e A A tλλ==-5．核反应1历史上几个著名核反应 2守恒定律3核反应能及核反应阈能及其计算 4核反应截面和核反应机制 5核反应类型6重核裂变裂变方程、裂变能、裂变理论、链式反应 7轻核裂变聚变能、热核聚变的条件、类型等第七章自测题1．选择题1可以基本决定所有原子核性质的两个量是：A 核的质量和大小 B.核自旋和磁矩 C.原子量和电荷 D.质量数和电荷数 2原子核的大小同原子的大小相比,其R 核／R 原的数量级应为： A ．105 .103 C3原子核可近似看成一个球形,其半径R 可用下述公式来描述：＝r 0A 1/3 B. R ＝r 0A 2/3 C. R ＝3034r π =334A π6氘核每个核子的平均结合能为,氦核每个核子的平均结合能为 MeV .有两个氘核结合成一个氦核时A.放出能量 MeV;B.吸收能量 MeV;C.放出能量 MeV;D.吸收能量 MeV ,7由A 个核子组成的原子核的结合能为2mc E ∆=∆,其中m ∆指个质子和A-Z 个中子的静止质量之差； 个核子的运动质量和核运动质量之差; C. A 个核子的运动质量和核静止质量之差； D. A 个核子的静止质量和核静止质量之差9原子核的平均结合能随A 的变化呈现出下列规律A.中等核最大,一般在~ MeV ;B.随A 的增加逐渐增加,最大值约为 MeV ;C. 中等核最大,一般在 MeV ；D.以中等核最大,轻核次之,重核最小. 10已知中子和氢原子的质量分别为和,则12C 的结合能为 A.17.6 MeV ； MeV ； MeV ； MeV .11放射性原子核衰变的基本规律是te N N λ-=0,式中N 代表的物理意义是A. t 时刻衰变掉的核数；B. t=0时刻的核数;C. t 时刻尚未衰变的核数；D. t 时刻子核的数目.12已知某放射性核素的半衰期为2年,经8年衰变掉的核数目是尚存的 倍; 倍; 倍; 倍.131克铀23892U 在1秒内发射出⨯104个α粒子,其半衰期为A.3.4⨯1019秒;B. ⨯1017秒；C. ⨯1017秒；D. ⨯10-18秒.14钍23490Th 的半衰期近似为25天,如果将24克Th 贮藏150天,则钍的数量将存留多少克； ； ； .21已知核2H 、3H 、4He 的比结合能分别为、、,则核反应2H+3H 、→4He+n 的反应能为A.3.13MeVB. D .–22235U 核吸收一个热中子之后,经裂变而形成13954Xe 和9438Sr 核,还产生另外什么粒子A.两个中子;B.一个氘核;C.一个氘核和一个质子;D.三个中子. 24一个235U 吸收一个慢中子后,发生的裂变过程中放出的能量为； B. 100MeV ； C .200MeV ； 核力的力程数量级以米为单位A .10-15； B. 10-18；； D. 10-13.26下述哪一个说法是不正确的A.核力具有饱和性;B.核力与电荷有关;C.核力是短程力;D.核力是交换力.2．简答题1解释下列概念：核电四极矩、核力及其性质、核衰变能、核反应能、裂变能、聚变能、链式反应、核反应截面、热核反应、核反应阈能、K俘获、俄歇电子、内转换、. 内转换电子.2何谓衰变常数、半衰期、平均寿命、放射性强度放射性核素的衰变规律如何3原子核的平均结合能曲线有何特点3．计算题教材7-1、7-2、7-3、7-81算出73Lip, 42He的反应能.已知：11H ：, 42He:, 73Li:.2如果开始时放射性物质中含有1克234U,则经过两万年,还有多少未衰变的234U那时它的放射性强度是多少234U的半衰期为×105年2000首都师大314C的半衰期为5500年,写出14C的衰变方程. 如果生物体死后就再没有14C进入体内,现在测得一棵死树的14C放射性强度为活树的1/3,试估算该树已死了多少年1998中科院原子物理复习题1、由氢原子里德伯常数计算氢原子光谱巴尔末系莱曼系中波长最长和最短的谱线波长;2、由氢原子里德伯常数计算基态氢原子的电离电势和第一激发电势;3、已知Li 原子的第一激发电势为,基态的电离电势为,试求Li 原子光谱主线系最长波长和辅线系系限波长的值;1240hc nm eV =⋅4、已知Li 原子光谱主线系最长波长为,辅线系系限波长为, 试求Li 原子的第一激发电势和基态的电离电势;5、试求原子态2P 3/2状态下的的轨道角动量和磁矩、自旋角动量和磁矩和总角动量和磁矩;6、写出下列原子的基态的电子组态和原子态： 11Na,12Mg, 13Al;7、在斯特恩－盖拉赫实验中,极不均匀的横向磁场梯度为 1.0/zB T cm z∂=∂,磁极的纵向长度d=10cm, 磁极中心到屏的长度D=30cm 如图所示, 使用的原子束是处于基态32P 的氧原子,或加热炉温度原子的动能k E =2210-⨯eV;试问在屏上应该看到几个条纹 相邻条纹边沿成分间距是多少 410.578810B eV T μ--=⨯⋅8、在施特恩-盖拉赫实验中,基态的氢原子21/2S 从温度为400K 的加热炉中射出,在屏上接收到两条氢束线,间距为;若把氢原子换成氯原子基态为23/2P ,其它实验条件不变,在屏上可以接收到几条氯束线其相邻两束的间距为多少9、氦原子基态的电子组态是1s1s,若其中有一个电子被激发到3s 态;从形成的激发态向低能态跃迁有几种光谱跃迁 要求写出与跃迁有关的电子组态及在L-S 耦合下各电子组态形成的原子态;并画出相应的能级跃迁图;10、铍原子基态的电子组态是2s2s,若其中有一个电子被激发到3s 态;从形成的激发态向低能态跃迁有几种光谱跃迁 要求写出与跃迁有关的电子组态及在L-S 耦合下各电子组态形成的原子态;并画出相应的能级跃迁图;。
原子物理 杨福家 第五章讲解及习题
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课 后 答 案 网
量最低,即s1= s2=1/2.mlms都相同,那么只有ml不同,L≠2,L≠0,只 有L=1.2 个P电子组合,按正常次序,J取最小值 1 时能量最低,基态应 是3P0. （2）同理，对于np5的原子态同np1的原子态完全一样。 有 L=1,S=1/2
原子态 2 P3/2,1/2
m 数的情况下,J小的能级较低,因而3F2状态能级最低。
3.对于钛原子22Ti,原子外有 22 个电子，按照壳层填充理论，其电子
o 组态为 c 1s22s22p63s23p64s23d2,所以钛原子恰好对应ndnd组态。其基态为3F2。
解：方法二 直接按斯莱特方法进行分析。
. 1．∵ S=1,0 L=4,3,2,1,0
h 投影的情况包含在这些态中.
第五章习题 11,12 参考答案
k 5-11 一束基态的氦原子通过非均匀磁场后，在屏上可以接受到几束?
在相同条件下，对硼原子，可接受到几条?为什么?
. 解：氦原子处于基态时电子组态为 1s1s
w其中n1 1
n2 1
l1 0
l2 0
s1
s2
1 2
所以： s s1 s2 0 L=0 故原子态为 1S0 所以 J=0
基态: S 最大,L 最大.J 最小.应为: 3G5 ,两非同科 d 电子此种情况很少
w见.常见的为同科 p,d,f 电子. w 5-8 铍原子基态的电子组态是 2s2s，若其中有一个电子被激发
到 3p 态，按 L—S 耦合可形成哪些原子态?写出有关的原子态的符 号．从这些原子态向低能态跃迁时，可以产生几条光谱线?画出相应
可求出 J=L±1/2=2±1/2=3/2，5/2 有两个值。
高中化学：物质结构与性质(1)原子结构 核外电子排布原理
Mn
2
2
9.电子云轮廓图形和电子运动状态的判断。(1)[2018·全国卷Ⅱ，35(1)节选]基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为______形。(2)[2017·全国卷Ⅰ，35(2)]基态K原子中，核外电子占据的最高能层的符号是_____，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为______。(3)[2021·山东，16(1)]基态F原子核外电子的运动状态，有_____种。
哑铃
N
球形
9
任务三：基态原子的核外电子排布及表示方法
2.填充顺序——构造原理如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：
3.基态原子核外电子排布的表示方法
表示方法
以硫原子为例
电子排布式
______________
简化电子排布式
__________
轨道表示式(或电子排布图)
_________________________________________
×
×
×
×
√
√
专项突破
一、原子核外电子排布的规范表达1.写出下列原子或离子的①电子排布式、②价层电子的轨道表示式、③电子的空间运动状态、④未成对电子数。(1)N：①_________，②_________________，③_____，④______。(2)Cl：①__________________________，②____________________，③_____，④_____。
中子
质子数
中子数
任务一：原子构成
(2)同位素①天然存在同一元素的各核素所占原子百分数一般不变。②同位素的“六同”与“三不同”
2.“三素”——元素、核素、同位素
初中化学_原子的结构教学设计学情分析教材分析课后反思
课题二 <原子的结构> 教学设计学习目标1、认识原子是由质子、中子、电子构成的，知道核电荷数、质子数和核外电子数的关系；2、初步树立世界的物质性、物质的可分性的辩证唯物主义观点，并通过查阅资料等探究活动培养学生运用分类、归纳、概括、比较等方法对获取的信息进行加工的能力，学习科学家锲而不舍的钻研精神，体会科学在人类发展历程中的重要贡献。
[重点和难点]重点：能够构建原子的结构和明确原子的各种微粒之间的关系。
难点：通过科学探究推论出原子的结构及各种微粒之间的关系，构建原子结构的空间想象思维。
学法指导：同学们课前自己阅读课本内容，收集有关原子结构的各种信息，学会从课本内外多渠道获取信息，学会自己动手构建知识结构图，培养我们的探究、分析、总结的能力。
学习过程复习上节课知识（见课件）（一）、原子的结构（原子结构的探索）1. 19世纪初，英国科学家道尔顿提出“没有人可以将原子再分！”。
2. 1897年，英国科学家汤姆森发现了不同原子中都含有电子。
由此证明原子可以再分。
3. 卢瑟福的α粒子散射实验：1909-1911年英国物理学家卢瑟福等用一束带正电的、质量比电子大得多的高速α粒子轰击薄金箔，得到上图所示现象。
（二）、交流展示【学生活动1】1．极少数的α粒子被反弹了回来说明了什么？2.为什么一小部分α粒子却改变了原来的方向？3.为什么大多数α粒子能穿过金箔且不改变原来的方向？4、科学家探究原子结构的历程，对我们有何启示？【学生活动2】阅读教材，讨论以下问题：（自学指导一）1、原子核是由什么构成的？2、什么是核电荷数？【学生活动3】分析表格数据，讨论下列问题（1）原子中质子数、核电荷数、核外电子数的关系是什么？（2）为什么原子都不显电性？（3）原子核都是由质子和中子构成的吗？【归纳总结】你对原子结构的认识是：【学生活动4】（自学指导二）1、原子中核外电子运动有什么特点？2、原子中核外电子排布有什么特点？3、怎样表示原子的结构？原子结构示意图中各部分表示什么意义？怎样画原子的结构图？【归纳总结】核外电子排布的特点是：【课后反思】学情分析：九年级学生己初步具备了一定的观察问题、分析问题和解决问题的能力，学习本课题之前只是初步建立原子的概念，对原子的内部结构建立了极为初步的概念，因此对学生来说，本课题的知识几乎是全新的。
第5章 原子结构自测题
第5章原子结构自测题一、单选题1．下列说法中符合泡里原理的是（）（A）在同一原子中，不可能有四个量子数完全相同的电子（B）在原子中，具有一组相同量子数的电子不能多于两子（C）原子处于稳定的基态时，其电子尽先占据最低的能级（D）在同一电子亚层上各个轨道上的电子分布应尽先占据不同的轨道，且自旋平行。
2.下列哪一原子的原子轨道能量与角量子数无关（A）Na （B）Ne （C）F ( D) H3．某基态原子的第六电子层只有2个电子时，则第五电子层上电子数目为（）（A）8 （B）18 （C）8-18 （D）8-324．下列各组量子数，不正确的是（）（A）n=2,l=1,m=0,ms=-1/2 （B）n=3,l=0,m=1,ms=1/2（C）n=2,l=1,m=-1,ms=1/2 （D）n=3,l=2,m=-2,ms=-1/25．下列基态离子中，具有3d7电子构型的是（）（A）Mn2＋（B）Fe2＋（C）Co2＋（D）Ni2＋6．和Ar具有相同电子构型的原子或离子是（）（A）Ne （B）Na+（C）F－（D）S2－7．基态时，4d和5s均为半充满的原子是（）（A）Cr （B）Mn （C）Mo （D）Tc8．在下列离子的基态电子构型中，未成对电子数为5的离子是（）（A）Cr3＋（B）Fe3＋（C）Ni2＋（D）Mn3＋9．某元素的原子在基态时有6个电子处于n=3,l=2的能级上，其未成对的电子数为（）（A）4 （B）5 （C）3 （D）210．下列原子的价电子构型中，第一电离能最大的原子的电子构型是（）（A）3s23p1 （B）3s23p2（C）3s23p3（D）3s23p411．角量子数l=2的某一电子，其磁量子数m ( )（A）只有一个数值（B）可以是三个数值中的任一个（C）可以是五个数值中的任一个（D）可以有无限多少数值二、填空题1．位于第四周期的A、B、C、D四种元素，其价电子数依次为1,2,2,7,其原子序数按A、B、C、D的顺序增大。
2022版高考化学一轮复习 第五章 物质结构 元素周期律 第一讲 原子结构 核外电子排布课件 新人
【加固训练——拔高】
1.当宇宙射线射到地面时,会将石英(主要成分 SiO2)中的硅原子和氧原子打破, 生成铝和铍的同位素。我国科学家通过测量 SiO2 中 26Al 和 10Be 两种元素的比 例来确定“北京人”的年龄,这种测量方法叫铝铍测年法。下列关于 26Al 和 10Be
的说法不正确的是()I源自的原子核外电子数为78
D．131 53
I
的原子核内中子数多于质子数
【解析】选
C。同位素化学性质几乎相同，A
正确；131 53
I
的原子序数为
53，核
外电子数为
53，B
正确，C
错误；D
选项考查中子数的计算，131 53
I
的中子数为
78，多于质子数，D 正确。
命题点 2：元素、核素、同位素的概念辨析(综合性考点)
2 1
H 是质子数均为 1，中子数不等的不同氢原子，它们是不同的核素，C 正确；
12C 和 14C 的质子数均为 6，而中子数分别为 6 和 8，故它们互为同位素，其
物理性质不同，但化学性质几乎完全相同，D 正确。
【思维升级·母题延伸】 (1)(宏观辨识与微观探析)12C 和 14C 核外电子排布方式是否相同？ 1H2 与 2H2 是否互为同素异形体？
【解析】选 D。Th 有质量数为 230、232 的两种同位素,因此无法确定 Th 的质 量数,A 错误。不知 230Th 与 232Th 的丰度,无法确定 Th 的相对原子质量,B 错误。 化学变化过程中原子种类不变,而 232Th 转化为 233U 原子种类发生变化,C 错误。 230Th 与 232Th 互为同位素,二者化学性质相同,D 正确。
提示：×。化学变化指的是有新物质生成，但原子种类不变；从微观上讲，既 有化学键的断裂，也有化学键的生成，所以核聚变不是化学变化。
人教版选修3-5原子结构单元检测试卷(word 含答案)
人教版选修3-5《原子结构》单元测评一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.在卢瑟福α粒子散射实验中,有少数α粒子发生大角度偏转,其原因是()。
A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B.正电荷在原子内是均匀分布的C.原子中存在着带负电的电子D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中2.处于n=3的激发态的大量氢原子向基态跃迁的过程中,只有一种光子不能使某金属W产生光电效应,则下列说法正确的是()。
A.不能使金属W产生光电效应的是从n=3激发态跃迁到基态发出的光子B.不能使金属W产生光电效应的是从n=2激发态跃迁到基态发出的光子C.若光子从n=4激发态跃迁到n=3激发态,一定不能使金属W产生光电效应D.若光子从n=4激发态跃迁到n=2激发态,一定不能使金属W产生光电效应3.如图所示,将一阴极射线管置于一通电螺线管的正上方,且在同一水平面内,则阴极射线将()。
A.向外偏转B.向里偏转C.向上偏转D.向下偏转4.根据α粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型。
图示表示了原子核式结构模型的α粒子散射图景。
图中实线表示α粒子的运动轨迹。
其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中(α粒子在b点时距原子核最近),下列判断正确的是()。
A.α粒子的动能先增大后减小B.α粒子的电势能先增大后减小C.α粒子的加速度先变小后变大D.电场力对α粒子先做正功后做负功5.玻尔的原子核模型解释原子的下列问题时,和卢瑟福的核式结构学说观点不同．．的是()。
A.电子绕核运动的向心力,就是电子与核间的静电引力B.电子只能在一些不连续的轨道上运动C.电子在不同轨道上运动的能量不同D.电子在不同轨道上运动时,静电引力不同6.可见光光子的能量在1.61 eV~3.10 eV范围内,如图所示,氢原子从第4能级跃迁到低能级的过程中,根据氢原子能级图可判断()。
第五章 原子结构3
§5-2 波函数和单电子原子的结构
一、波函数、量子数
1926年，奥地利物理学家薛定谔从电子的波 粒二象性出发，把电子的运动与光的波动理论联 系起来，提出了描述氢原子核外电子运动状态的 数学表达式，建立了实物微粒的波动方程，这就 是著名的薛定谔方程。
8π m E V 0 x 2 y 2 z 2 h2
※ D-r 曲线有 n-l 个极值；
D(r)
1s
2s 3s
※ n 值越大，主峰离 核越远；说明轨道基 本是分层排列的。
0
r (a0)
氢原子4s,4d,4f 轨道径向分布图的比较
D(r)
4f 4d 4s
0
r (a0)
外层电子的径向分布图在离核很近处出现小峰， 表示外层电子有穿透到内部的现象，n 相同l 不同 的轨道, l 越小, 小峰离核越近，即穿透能力越强。
1s电子云的等 密度面图。
数字表示曲面 上的概率密度。
1s电子云的界 面图。
界面内电子的 概率＞90%。
(r, , ) 分解 R（r） .Y(，）
R(r) ――径向部分
Y（θ，φ）――角度部分
S轨道的角度分布图： 1 如：Y1s ( , ) 4 此式中不出现θ，，即其角度分布 与θ,φ无关，换句话说，就是任意的θ， 都满足此关系式，所以，它的图系应是 一个以原点（原子核）为球1s的球面。 事实上，所有的S轨道的角度分布图 都是以原点为球心的球面，所不同的是 半径不同，随着n的增大，球面的半径增 大。
2
2
2
2
关于波函数的说明
将空间某点的坐标值，带入到某空间状 态的波函数Ψn，l，m(r,θ,φ)式当中，就可以得 知该点的波函数的值。波函数Ψ本身没有明 确的物理意义，波函数的平方Ψ2 n，l，m(r,θ,φ) 表示电子在该点的概率密度。这就是微观粒 子运动规律的统计学意义。
第五章原子结构与元素周期系ppt课件
1885年 巴尔默(J. J. Balmer) 上述五条谱线的波长可以用一个简单公式表示：
=B
n2 n2
4
n=3 n=4 n=5 n=6 n=7
= 656.210 nm = 486.074 nm = 434.010 nm = 410.120 nm = 397.007 nm
1890年 里德堡(J. R. Rydberg) 描画碱研讨微观粒子的运动时，不能忽略其动摇性 。 微观粒子具有波粒二象性。
粒子的德布罗依波长和半径
粒子 质量/ kg 速度/(m·s–1) 波长/ m
电 子 9×10–31
106 108
7×10–10 7×10–12
氢原子
1.6×10–
27
103 106
4×10–10 4×10–13
Bohr实际(三点假设)：
①核外电子只能在有确定半径和能量的轨 道上运动,且不辐射能量；〔量子化条件〕
②通常，电子处在离核最近的轨道上，能 量最低——基态；原子获得能量后，电子被 激发到高能量轨道上，原子处于激发态；
③从激发态回到基态释放光能，光的频率 取决于轨道间的能量差。
h E2 E1 E2 E1
5.3.2核外电子运动形状的近代描画 1.薛定谔方程
波函数 的几何图象可以用来表示微观粒 子活动的区域。
1926 年，奥地利物理学家薛定谔 〔Schodinger ) 提出用于描画核外电子运动 形状的一个动摇方程，被命名为薛定谔方程。 波函数 就是经过解薛定谔方程得到的。
薛定谔〔SchrÖdinger〕方程
〔1〕元素的最终组分称为简单原子，它们是不可分 割的微粒，在一切化学变化中均坚持其独特性质。
〔2〕同一元素的各个原子，其外形、分量等各种性 质那么各不一样。
2022届高考化学一轮复习知能演练高分跨栏 第5章第1节 原子结构 鲁科版
2022届高考化学一轮复习知能演练高分跨栏第5章第1节原子结构鲁科版1．2022·山东青岛高三质检下列叙述正确的是双选A．D错误!O中，质量数之和是质子数之和的两倍B．Ca18O比Ca16O大2 gC．标准状况下， L 16O2和 L 18O2均含有N A个氧原子D．1 mo H错误!O和1 mo T错误!O中的中子数相同解析：选AC。
“D”、“T”、“H”分别是错误!H、错误!H、错误!H；A项中质量数之和为20，质子数之和为10，正确；1 mo Ca18O比1 mo Ca18O 大2 g，B项不正确；标准状况下，L氧气为 mo，肯定含有N A个氧原子，C项正确；1个H错误!O中含10个中子，1个T错误! O中含12个中子，D项不正确。
2．某元素的一种同位素X的原子质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成H m X分子。
在a g H m X中所含质子的物质的量是A－N＋m mo A－N moA－N mo A－N＋m mo解析：选A。
a g H m X物质的量为错误!mo，每个H m X分子中含有m＋A－N个质子，所以只有A项符合题意。
3．简单原子的原子结构可用如图的表示方法形象表示：其中“●”表示质子或电子，“○”表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的是A．①②③互为同位素B．①②③互为同素异形体C．①②③是三种化学性质不同的粒子D．①②③具有相同的质量数解析：选A。
①②③分别表示H元素的三种核素错误!HH、错误!HD、错误!HT。
可见，只有A 项正确。
4．新闻网报道：科学家首次合成第117号元素，被美国《时代》周刊评选为2022年十大科学发现。
假如第117号元素符号暂时定为U＋两种简单离子，它们的电子层结构相同，下列关系式或化学式不．正确的是A．a－n＝b＋m B．氢化物H n X或XH nC．a＋n＝b－m D．化合物Y n X m解析：选A。
a X n－与b Y m＋核外电子层排布相同，a＋n＝b－m，X在其化合物中显－n价，其氢化物为H n X或XH n，Y在其化合物中显＋m价，二者形成的化合物按化合价规则得：Y n X m，只有A不正确。
北京私立正则中学高中物理选修三第五章《原子核》检测(包含答案解析)
一、选择题1．(0分)[ID ：130928]一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生了衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1∶16，则以下说法正确的是（ ）A ．该原子核发生了α衰变B ．反冲核沿小圆做逆时针方向运动C ．原静止的原子核的原子序数为17D ．沿大圆和沿小圆运动的粒子的周期相同 2．(0分)[ID ：130922]下列说法正确的是（ ） A ．汤姆生发现了电子，表明原子具有核式结构B ．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能C ．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越大D ．质子、中子、α粒子的质量分别为m 1、m 2、m 3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(m 1＋m 2－m 3)c 2(c 表示真空中的光速) 3．(0分)[ID ：130910]下列说法中正确的是（ ） A ．钍的半衰期为24天。
1g 钍23490Th 经过 120 天后还剩0.2g 钍B ．一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，延长入射光照射时间，光电子的最大初动能不会变化 C ．放射性同位素23490Th 经α、β衰变会生成22286Rn ，其中经过了2次α衰变和 3 次β衰变D ．大量处于n =4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光子 4．(0分)[ID ：130898]静止的氡核弱22286Rn 放出α粒子后变成钋核21884Po ，α粒子动能为k E α.若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c ，则该反应中的质量亏损为 A ．24218k E c α⋅ B ．0 C ．2222218k E c α⋅ D ．2218222k E c α⋅ 5．(0分)[ID ：130884]如图是核子平均质量与原子序数Z 的关系图象，下列说法中错误的是( )A ．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型B ．天然放射性元素在衰变过程中核电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中不偏转的是γ射线C ．图中原子核D 和E 聚变成原子核F 要吸收能量 D ．图中原子核A 裂变成原子核B 和C 要放出核能6．(0分)[ID ：130866]一个静止的铀核，放射一个α粒子而变为钍核，在匀强磁场中的径迹如图所示，则正确的说法( )A ．1是α，2是钍B ．1是钍，2是αC ．3是α，4是钍D ．3是钍，4是α7．(0分)[ID ：130861]在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核，它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为7：1，如图所示，那么碳14的衰变方程为A ．14014615C e B →+ B ．14410624C He B e →+ C ．14214615C H B →+D ．14146-17C e N →+8．(0分)[ID ：130854]贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是 A ．14140671C N e -→+B ．2351139951920533902U n I Y n +→++C ．23411120H +H He+n →D ．427301213150He +Al P+n →9．(0分)[ID ：130953]轻核聚变的一个核反应方程为：21H ＋31H→42He ＋X ，若已知21H 的质量为m 1，31H 的质量为m 2，42He 的质量为m 3，X 的质量为m 4，则下列说法中正确的是（ ）A ．21H 和31H 在常温下就能够发生聚变 B ．X 是质子C ．这个反应释放的核能为ΔE ＝（m 1＋m 2－m 3－m 4）c 2D ．我国大亚湾核电站是利用轻核的聚变释放的能量来发电的10．(0分)[ID ：130951]原子核23892U 在天然衰变为20682Pb 的过程中，所经过的α衰变次数质子数减少的个数、中子数减少的个数依次为（ ） A ．8、10、22B ．10、22、8C ．22、8、10D ．8、22、1011．(0分)[ID ：130948]某放射性元素X 的原子核发生了β衰变，产生了新的元素Y 原子核，同时放出γ光子，下列判断正确的是（ ） A ．Y 比X 原子序数小B ．Y 原子核比X 原子核核子平均质量小C ．X 原子核放出β射线，表明X 原子核内有β粒子D ．γ光子来自X 原子核12．(0分)[ID ：130933]在足够大的匀强磁场中，静止的钠的同位素2411Na 发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一个新核，新核与放出的粒子在磁场中运动的轨迹为内切圆，如图所示，下列说法正确的是（ ）A ．2411Na 发生的是α衰变 B ．轨迹1是新核的径迹 C ．新核的中子数为13D ．新核沿逆时针方向旋转二、填空题13．(0分)[ID ：131041]目前，我们学习过的核反应有4种类型：衰变、核裂变、核聚变和人工核转变。
【单元练】深圳菁华中英文实验中学高中物理选修3第五章【原子核】阶段练习(含答案解析)
一、选择题1．贝可勒尔在120 年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。
下列属于核聚变的是（ ）A ．23411120H H He n +→+ B ．427301213130He Al P n +→+ C ．14140671C N e -→+D ．2351131103192053390U n I Y 2n +→++ A解析：AA ．轻核聚变是指质量小的原子核聚变成质量大的原子核，因此23411120H H He n +→+属于轻核聚变，A 正确； B ．核反应427301213130He Al P n +→+属于原子核的人工转变，B 错误； C ．核反应14140671C N e -→+属于β衰变，C 错误； D ．核反应2351131103192053390U n I Y 2n +→++属于重核裂变，D 错误。
故选A 。
2．下列关于原子和原子核的说法正确的是（ ）A ．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核是由质子和中子组成的B ．23892U （铀)衰变为23491Pa （镤)要经过1次α衰变和2次β衰变C ．质子与中子结合成氘核的过程中发生质量亏损并释放能量D ．β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后而形成的电子流C 解析：CA ．卢瑟福通过对α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，并不是提出来了原子核是由质子和中子组成的，故A 错误；B ．经过1次α衰变和1次β衰变，则质量数减小4，而质子减小1，因此23892U （铀)衰变为23491Pa （镤)要经过1次α衰变和1次β衰变，故B 错误；C ．中子与质子结合成氘核的过程中能释放能量，故C 正确；D ．β衰变中产生的β射线实际上是原子核内的中子转化为质子同时释放一个电子，故D 错误。
故选C 。
3．我国科学家为解决“玉兔号”月球车长时间处于黑夜工作的需要，研制了一种小型核能电池，将核反应释放的核能转变为电能，需要的功率并不大，但要便于防护其产生的核辐射。
【单元练】深圳市南山外国语学校高中物理选修3第五章【原子核】基础练习(课后培优)
一、选择题1．14C 发生放射性衰变变为14N ，半衰期约为5700年。
已知植物存活期间，其体内14C 与12C 的比例不变；生命活动结束后，14C 的比例持续减少。
现通过测量得知，某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。
下列说法正确的是（ ）A ．该古木的年代距今约为5700年B ．12C 、13C 、14C 具有相同的中子数 C ．14C 衰变为14N 的过程中放出α射线D ．增加样品测量环境的压强将加速14C 的衰变A 解析：AA ．14C 设原来14C 的质量为M 0，衰变后剩余质量为M 则有01()2n M M =其中n 为发生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的12，故n =1，所以死亡时间为5700年，故A 正确；B ．12C 、13C 、14C 具有相同的质子数和不同的中子数，故B 错误；C ．14C 衰变为14N 的过程中质量数没有变化而核电荷数增加1，所以是其中的一个中子变成了一个质子和一个电子，所以放出β射线，故C 错误；D ．放射元素的半衰期与物理环境以及化学环境无关，故D 错误。
故选A 。
2．下列说法正确的是A ．原子的核式结构模型是汤姆孙最早提出的B ．铀核（23892 U ）衰变为铅核（20882 Pb ）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变 C ．一个氢原子从量子数n ＝3的激发态跃迁到基态时最多可辐射3种不同频率的光子 D ．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的强度太小B 解析：BA.原子的核式结构模型是卢瑟福最早提出的，故A 错误；B.铀核（23892 U ）衰变为铅核（20882 Pb ）的过程中，设要经过x 次α衰变和y 次β衰变，则有：2384206x -=,92282x y -+=解得：8x =，6y =故B 正确；C.一个氢原子从量子数3n =的激发态跃迁到基态时，最多可产生2条不同频率的谱线，而不是3条，因为只有一个氢原子，故C 错误；D.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，根据光电效应发生的条件可知，是因为这束光的光频率小于极限频率，而与光的强度大小无关，故D 错误。
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第五章 原子结 学习指导与自测一． 教学要点：1.核外电子运动状态的描述.2．多电子核外电子的排布。
3．原子结构与元素周期系二．内容提要1． 波尔理论（1） 氢原子光谱：线状光谱。
普朗克（Planck ）量子论：物质吸收或发射能量是不连续的，即量子化的，光量子是能量的最小单位。
νh E =（2）.玻尔理论的基本假设① 玻尔的量子化条件：电子只能满足p=m v r π2h n =条件的轨道上运动， ②电子尽可能处在基态，能量最低。
电子处于较高能量状态时称为激发态，电子的能量大J ×=218n |E －101792. n ＝1，2，3，… 轨道半径r 为 （a 02=a n r 0＝52.9 pm ，叫做玻尔半径。
）③电子跃迁：电子从高能级跃迁到较低能级时，以光子形式放出能量，能量的大小决定于两个能级间能量之差，h ν＝E 2－E 12． 核外电子运动的特殊性及运动状态的描述（1）电子的波粒二象性：德布罗意（Louis de Brolie ）假设：电子具有波粒二象性ph mv h ==λ （2） 波函数和原子轨道薛定谔方程 描述核外电子运动状态的数学表达式，082222222=+++2ΨV E hm z Ψy Ψx Ψ)( Ý Ý Ý Ý Ý Ý－π 薛定谔方程的解为波函数，用ψ表示。
波函数是量子力学中表征微观粒子运动状态的一个函数。
波函数ψ也叫原子轨道。
波函数ψ没有明确的直观物理意义，但波函数绝对值的平方|Ψ|2表示核外空间某处电子出现的几率密度， |Ψ|2的空间图象就是电子运动空间分布图象。
（3）几率密度和电子云用小黑点的疏密形象地描述几率密度的分布情况的图称之为电子云。
离核越近，小黑点越密，几率密度越大；离核越远，小黑点越稀，几率密度越小。
（4） 四个量子数①主量子数:n 是决定电子离核远近和电子能量高低，n 也称做电子层数。
取值为1，2，3, 4,5,6, 7等正整数。
② 角量子数l角量子数规定电子的角动量，在多电子原子中与n 一起影响电子的能量。
l 的取值为: l ＝0，1，2，3，4….从0到（n －1）的正整数，即l 的取值受主量子数取值的限制，最大为(n-1).l 的每一个取值决定一个电子亚层,它表示原子轨道（或电子云）的形状l ＝0，1，2，3，4的轨道分别称为s ，p ，d ，f ，g 等轨道。
③ 磁量子数m磁量子数决定原子轨道（或电子云）在空间的伸展方向。
m 的取值为0，±1，±2，…±l 。
(m 的取值受角量子数l 的制约)。
同一亚层轨道数是（2l ＋1）个取值，④ 自旋量子数m s电子自旋只有两个方向，用“↑”和“↓”来表示自旋相反的两种运动状态。
m s 取值是21+=s m ，21－， 量子数的合理组合:(5).波函数和电子云的空间图象将波函数变换成:),()·(),,(),,(φθφθψψY r R r z y x ==R （r ）是与r 有关的径向分布部分，称为径向波函数，由量子数n 和l 决定；Y （θ，φ）为角度波函数，它由量子数l 和m 决定。
①径向分布图半径为r ，厚度为dr 的薄层球壳体积为4πr 2dr ，在此空间内电子的几率为4πr 2Ψ2·dr 。
令4πr 2Ψ2=D (r )，D (r )称为径向分布函数。
将D (r )对r 作图，得到的曲线，称为径向分布函数图:从径向分布图看出:曲线上峰的个数为（n －l ）个，n 相同,主峰位置相近.n 越大, 主峰越靠外.n 相同,l 越小,峰的个数越多.最小峰离核越近，即穿透能力越强.极小值处(D(r )＝0)电子出现的几率为零，这些点称为节点。
②原子轨道角度分布图: Y （θ，φ）随θ，φ角度变化作图s 轨道为球型,p 轨道为两球相切型,d 轨道为花瓣型.+,-号不代表电荷的正负,③电子云的角度分布图Y 2(θ,φ)随θ，φ的变化作图即得电子云的角度分布图.电子云角度分布与原子轨道角度分布图形是类似的。
都只是反映函数关系的角度部分，而不是原子轨道和电子云的实际形状。
④原子轨道角度分布图电子云的角度分布图区别:电子云的角度分布比原子轨道的角度分布要瘦一些。
原子轨道角度分布有正负号之分，而电子云的角度分布均为正值3. 多电子原子核外电子排布(1) 屏蔽效应和钻穿效应① 屏蔽效应: 多电子原子中某电子i在中心势场中运动，把其它电子对该电子i的作用归结为抵消了一部分核电荷的作用叫做屏蔽效应.,对电子i真正起作用的核电荷称为有效核电荷Z*。
有效核电荷Z*=(Z－σ)，σ叫做屏蔽常数。
屏蔽大小的规律:内层电子，对外层电子的屏蔽作用大，同层电子间的屏蔽效应较小，不考虑外层电子对内层电子的作用。
多电子原子中，l相同n不同的电子，n越大，所受的屏蔽作用越强，能量越高，即E1s<E2s<E3s<…；E2p<E3p<E4p<…；E3d<E4d<E5d<…等等② 钻穿效应外层电子钻入内层电子的内部空间，一方面能较好地避免其它电子的屏蔽，另一方面受原子核的吸引力较强，使轨道能量降低。
这种由于电子的钻穿作用而使轨道能量降低的现象称钻穿效应。
钻穿效应的结果: 造成同一电子层中E ns<E np<E nd<E nf<…，这叫能级分裂发生能级交错。
发生能级交错的还有E5s<E4d，E6s<E4f<E5d，E7s<E5f<E6d等。
(2) 多电子原子的原子轨道近似能级图鲍林近似能级图:按能级从小到大由低到高排列,轨道能量相近，称为一个能级组。
共分为7个能级组徐光宪 (n+0.7l)的近似规律, 其结果与鲍林能级图一致。
图57原子轨道近似5.3.3 多电子原子核外电子排布1核外电子填充的三原则:(1) 保里 (Pauli)不相容原理：在同一原子中，不可能有运动状态完全相同的两个电子存在。
或者说，每个原子轨道最多只能容纳两个自旋方向相反的电子。
(2)能量最低原理：在不违背保里不相容原理的前提下，电子总是尽先占据能量最低的原子轨道，然后才依次进入能量较高的原子轨道，要尽可能地使电子的能量为最低。
(3)洪特(Hund)规则：电子分布到能量相同的等价轨道时，总是尽先单独占据能量相同的轨道。
且等价轨道全充满、半充满和全空的状态一般比较稳定 核外电子填充: 核外电子按三原则进行填充填充:2. 原子核外电子的排布书写电子结构式时, 将主量子数相同的轨道排列在一起, 主量子数小的先写,主量子数大的后写. 铁原子的电子结构式为：Fe 1s22s22p63s23p63d64s2失电子顺序:先失去最外层电子.4 原子结构与元素周期系(1) 原子的电子层结构与元素周期系周期表中分成七个周期, 16个族, 5个区.①．周期共有七个周期: 第一、二、三周期元素相对较少，称为短周期，第四、五、六周期元素相对较多，为长周期，第七周期目前尚未排满，为未完成周期.②．族: 共有18个纵行，分16个族. 除稀有气体的0族和第Ⅷ族外，有7个主族（A族）和7个副族（B族）。
③．区根据元素价电子层结构的特征，可将周期表分为5个区，见表5－3。
s区元素，价电子构型为ns1～2，包括ⅠA、ⅡA族元素。
p区元素，价电子构型为ns2np1～6，包括ⅢA～ⅦA和0族。
d区元素，价电子构型为（n－1）d1～9ns1～2，包括ⅢB～ⅦB和第Ⅷ族元素。
ds区元素，价电子构型为（n－1）d10ns1～2，包括ⅠB、ⅡB元素。
f区元素，(2) 原子结构与元素性质的周期性变化①．原子半径原子半径分为共价半径、金属半径和范德华半径三类同种元素的原子以共价单键结合时，它们核间距离的一半称为共价半径。
在金属晶体中，相邻金属原子核间距离的一半，称为金属半径。
当两个原子之间没有形成化学键而只靠分子间的作用力相互接近时，两个原子核间距离的一半，称为范德华半径。
一般范德华半径比同种元素的单键共价半径大。
原子半径在周期表中的变化规律：同主族内，原子半径从上到下逐渐增大; 同周期主族元素的原子半径自左向右逐渐减小. 每一周期最后的稀有气体原子半径突然变大。
过渡元素的原子自左向右半径略有减小。
②．电离能（I）电离能:是元素的一个基态气态原子失去电子成为气态阳离子所需要的能量。
失去一个电子所需能量称为第一电离能（I1）；失去第二个电子所需的能量称为第二电离能（I2）；SI单位为J·mol－1，常用kJ·mol－1。
元素的I1越小，表示该元素原子在气态时越易失去电子，金属性越强.元素原子的电离能大小取决于原子的有效核电荷、原子半径以及原子的电子层结构，第一电离能变化规律：(a)同一周期从左至右原子的第一电离能逐渐增大，但轨道半充满、全充满时电离能比左右相邻元素的电离能都高。
(b)主族元素从上至下第一电离能减小。
③．电负性(X)电负性X：是指原子在分子中吸引电子的能力。
根据元素的电负性的大小，可以衡量元素的金属性和非金属性。
鲍林（Pauling）电负性X指定氟的电负性最大为4.0，求出了其它元素的相对电负性，电负性X大小变化规律：同一周期从左到右电负性递增，同一主族从上下电负性递，副族元素没有明显的变化规律。
在周期表中，右上方氟的电负性最大，左下方铯的电负性最小，金属性最强。
④.电子亲合能(E)电子亲合能是一个气态原子在基态时得到电子成为气态阴离子所放出的能量。
得到一个电子为元素的第一电子亲合能E1，得到两个电子为第二电子亲合能E2，三．思考题与自测题1. 写出原子系数为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的运动状态.2. 请解释(1)He+中3s和 3p轨道的能量相等,而在Ar+中3s 和3p轨道的能量不相等?3. 已知M2+离子3d轨道中有5个电子,试推出(1)M的核外电子排布式(2)最外层和最高能级组中电子数各为多少?(3)M在周期表中的位置.4. 判断下列各对元素中那一种元素的第一电离能大,说明理由S 和P, Al和Mg, Cu 和 Zn5. n=3的轨道上的电子,在xy平面上的电子云密度为零的是______________.6. 能量最高的是( ) A.3,2,1, B.2,1,+1, C. 3,1,0, D. 3.1.-1.7. 第四周期元素原子中未成对电子最多可达__________.8. 基态原子第五电子层只有两个电子,则该原子的第四电子层的电子数肯定为_______________________.9. 主量子数n=4能层的亚层数为____________________.10. 3d电子的径向分布函数图有几个峰_______________.11 具有下列电子构型的元素中,第一电离能最小的是:A.ns2np3B. ns2np4C.ns2np5D. ns2np612电离能递增顺序正确的是a. Na.Mg.Al, b. B.C.N, c. Si,P,As13．第2电离能最大的元素所具有的电子结构是 A. 1s2 B. 1s22s1 C. 1s22s2 D.1s22s22p114．第四周期元素基态原子失去3个电子后,角量子数为2 的轨道半充满,其原子序数为___________-15．根据现代结构理论，核外电子运动状态可用__________________来描述，它在习惯上被称为____________________;ψ2表示________________,它的形象化表示是_____________________.16．4p亚层中轨道的主量子数为__________________,角量子数为______________,该亚层的轨道数最多可以有_________________-种空间取向,最多可容纳______电子.17．周期表中s区,p区,d区,ds区元素的价电子构型分别为______, ___________, ____________, ________________.18．第四周期元素中,4p轨道半充满的是________,3d轨道半充满的是_________,4s轨道半充满的是___________。