第1章课后习题

1-3
(3) 27Co 3d 8、(1) 在下列各组中填入合适的量子数： 4s
n= ？ l=2 n=2 n=3 n=4
m=2
ms = + ms = -
1 2 1 2 1 2Fra bibliotekl= ？ m=1 l=1 l=0
m = ？ ms = + m=0
ms = ？
(2) 指出电子所处的能级； (3) 指出电子所处的原子轨道。 解： (1) ① n≥3 (2) ①3d or 4d or 5d… 更具体按角度分布 3dx2−y2 or 4dx2−y2 等 (3) ①ψ322 orψ422 … ② ψ211 ③ ψ311，ψ310，ψ31−1 ④ ψ400 ② l=1 ② 2p or 2 px ③ m = +1or 0 or −1 ③ 3p or 3px，3pz，3py ④ms = + 2 or ④ 4s 仍是 4s
2+ 4 24Cr 电子结构[Ar]3d 27Co 48Cd 57La 3+ 2+
电子结构[Ar]3d6 电子结构[Kr]4d10
3+
电子结构[Xe]4f 0
20、 讨论图 1-4-3 中从 Na 到 Ar 第一电离能曲线为什么呈锯齿形变化？并写出曲线上各点对 应的元素名称。
Ar
Na
1-7
解：从图可见第一电离能 Mg>Al，P>S，它们的外电子层结构分别为： Mg 3s2, 电子成对 稳定结构 Al 3s23p1, P 3s23p3, 呈半充满 稳定结构 S 3s23p4
并指出它们各属于第几周期？第几族？ 解：(1) 18Ar (2) 26Fe (3) 53I (4) 47Ag 1S2 2S22p63S23P6 1S2 2S22P63S23P63d64S2 第三周期 ⅧA 族 第四周期 ⅧB 族
1S2 2S22P63S23P63d104S24p64d10 5S25P5 第五周期 ⅦA 族 1S2 2S22P63S23P63d104S24P64d10 5S1 第五周期 ⅠB 族
1-5
14、第五周期某元素，其原子失去 2 个电子，在 l = 2 的轨道内电子刚好全充满，试推断该 元素的原子序数、电子结构，并指出位于周期表中哪一族？是什么元素？ 解：该元素失去 2 个电子为 M2+，则电子结构[Kr] 4d105S0 该元素 M 其电子结构为[Kr] 4d105S2 原子序数 = 36 + 10 + 2 = 48 位于ⅡB 族，是 48Cd。
12、已知四种元素的原子的价电子层结构分别为： (1) 4s2 (2) 3s23p5 (3) 3d24s2 (4)5d106s2
试指出： (1) 它们在周期系中各处于哪一区？哪一周期？哪一族？ (2) 它们的最高正氧化值各为多少？ (3) 电负性的相对大小。 解： 外电子层结构 ① ② ③ ④ 4S2 3S23P5 3 d2 4 S 2 5d10 6S2 区 周期 四 三 四 六 族 ⅡA ⅦA ⅣB ⅡB 最高正氧化值 +2 +7 +4 +2
(3) n = 4 l = 2 m = 0 ms = + (4) n = 2 l = 1 m = 1 ms = + 解：(1) 不存在。 因为 l = n (2) 不存在。因为 m > l
1-1
(3) (4) 存在。 4、写出 Ni 原子最外两个电子层中每个电子的四个量子数。 解：28Ni 1s2 2s22p63s2 3p63d8 4s2 最外层两个电子层
1
− 1 2
9、写出 48Cd 的电子排布式，并画出 Cd 原子最外两层电子的原子轨道角度分布图。 解：48Cd 在亚层中的电子排布：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p6 4d10 5s2 最外两层是 4s2 4p6 4d10 和 5s2 对于 4s、5s 角度分布图只有一种取向：(图略) 对于 4p 角度分布图有三种取向： 对于 4d 角度分布图有五种取向：
m
1 2 0 0 0 1
ms
+ + + +
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
解：(1) 3d，(2) 4f，(3) 2s，(4) 3d，(5) 1s，(6) 3p 各电子按能量由低高到排序：(5) < (3) < (6) < (1) = ( 4) < (2) 6、对下列各组轨道，填充合适的量子数。 (1) n = ？ l = 3 (2) n = 2 (3) n = 4 (4) n = 1 解：(1) n = 4
n
3s2 3 3 3 3 3 p6 3 3 3 3 3 3
8
l
0 0 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 0 0
m
0 0 +1 +1 0 0
ms
+
−
1 2
1 2
+
−
1 2
1 2
+
−
1 2
1 2
−1 −1
+2 +1 0
+
−
1 2
1 2
+ + + + +
− − −
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
所以 Mg 和 P 都是较稳定结构，较难失去电子，电离能较大，而呈现锯齿形变化。
21、(1) 确定下列化合物中铋、铬、钼、锇的氧化值： NaBiO3、K2Cr2O7、H2MoO4、(NH4)2OsCl6 (2) 指出上述 4 个元素在周期表中的位置(周期、族)和最高氧化值。 (3) 写出它们的外电子构型。 解： Bi (1) (2) +5 六周期ⅤA 族 +5 (3) Cr +6 四周期ⅥB 族 +6 (n-1)d5ns1 Mo +6 五周期ⅥB 族 +6 (n-1)d4ns2 Os +4 六周期ⅧB 族 +8 (n-1)d6~8ns2
16、指出相应于下列各特征元素的名称： (1) 具有 1s22s22p63s23p5 电子层结构的元素； (2) 碱金属族中原子半径最大的元素； (3) IIA 族中第一电离能最大的元素； (4) VIIA 族中具有最大电子亲和能的元素； (5) +2 离子具有[Ar]3d5 结构的元素。 解：(1) Cl；(2) Fr；(3) Be；(4) Cl；(5) Mn2+
c
λ
已知阿伏加德罗常数 N = 6.022 × 1023 mol −1 ，普朗克常数 h = 6.626 × 10 −34 J⋅ s 光速 c = 3 × 108 m⋅ s
−1
−1
I=
6.022 × 10 mol
23
× 6.626 × 10
−34
× 10 kJ ⋅ s × 3 × 10 m ⋅ s m
17、试解释下列事实： (1) 从混合物中，分离 V 与 Nb 容易，而分离 Nb 和 Ta 难。 (2) K 的第一电离能小于 Ca，而第二电离能则大于 Ca。 (3) Be 的第一电子亲和能为正值而 B 为负值；Cl 的第一电子亲和能负值大于 F。
1-6
解：(1) V、Nb 半径相差较大，性质差异大，易分离；Nb、Ta 由于镧系收缩而使半径 几乎相等，性质相似，不易分离。 (2) K：[Ar]4s1，外层一个电子，易失去； Ca：[Ar]4s2，外层二个电子，全充满，稳定，不易失去； 所以 I1(K) < I1(Ca )。 K 失去一个电子后成为 K+，电子结构为[Ar]，具有稀有气体稳定结构，不易再失去电子， 所以第二电离能大于 Ca 的第二电离能。 (3) Be: [He]2s2 , 不易结合电子，B: [He]2s22p1 , 能获得电子。F 为第二周期元素， 半径小，对外来电子排斥力大，因此 Cl 的第一电子亲和能大于 F。 18、波长为 242nm 的辐射能恰好足够使钠原子最外层的 1 个电子完全移出。试计算钠 的电离能(kJ⋅mol-1)。 解：I = N⋅ΔE = N⋅h ⋅ N ⋅h ⋅
−3
8
−1
2420 × 10
−10
= 494.7 kJ⋅mol −1 19、写出下列离子的电子结构，并确定它们基态时未成对的电子数：
22Ti 3+
、24Cr2+、27Co3+、48Cd2+、57La3+ 未成对电子数 1 未成对电子数 4 未成对电子数 4 未成对电子数 0 未成对电子数 0
解：22Ti3+电子结构[Ar]3d1
24Cr 29Cu
1S2 2S22P63S23P64S1 1S2 2S22P63S23P63d54S1 1S2 2S22P63S23P63d104S1
处于 s 区，第四周期 ⅠA 族； 处于 d 区，第四周期 ⅥB 族； 处于 ds 区，第四周期ⅠB 族。
11、试用 s，p，d，f 符号来表示下列各元素的电子结构： (1) 18Ar (2) 26Fe (3) 53I (4) 47Ag
∆E =
=
hc λ
−34
6.626 × 10
J ⋅ s × 3 × 10 m ⋅ s
−7
8
−1
1.54 × 10 m
= 1.29×10 −18 J 3、下列的电子运动状态是否存在？为什么？ (1) n = 2 l = 2 m = 0 ms = + (2) n = 3 l = 1 m = 2
1 2 1 ms = 2 1 2 1 2
1
1
2
5
又 ∆E = h£h ∴
ν =
ch ∆E
∆E h
λ=
c
ν
=
3 ×108 ms-1 × 6.626×10-34 J ⋅ s = = 4.34×10 −7 m = 434 nm 4.58×10-19 J