第七章习题答案

第七章

1．计算氢原子核外电子从第三能级跃迁到第二能级时产生的谱线H α的波长与频率。 解： ν = R H ⎪⎭⎫ ⎝⎛-222111

n n

= 3.289 ⨯ 1015⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛-223121s -1

= 4.57⨯1014s -1

νλc

= =1141

8s 1057.4s m 10998.2--⨯⋅⨯

= 656⨯10-9m

= 656nm

2．计算基态氢原子的电离能为多少？ 解： I = ∆E = h ν

= 6.626⨯10-34 J ⋅s ⨯3.289⨯1015s -1(1/12 -1/∞)

=2.179⨯10-18J

3．下列各组量子数哪些是不合理的？为什么？

n l m

(1) 2 1 0

(2) 2 2 -1

(3) 2 3 +2

解：(1)合理；(2) l 取值不合理，应小于n ；

(3) l 、m 取值不合理，l 应小于n ，m 取值为0, ±1, ±2,⋯ ± l ；

4．用合理的量子数表示：

(1)3d 能级； (2)4s 1电子

解：(1)3d 能级： n =3，l =2；(2)4s 1电子：n =4，l =0，m = 0；

5．分别写出下列元素基态原子的电子分布式，并分别指出各元素在周期表中的位置。

9F 10Ne 25Mn 29Cu 24Cr 55Cs 71Lu

解：

9F 1s 22s 22p 5 第二周期VIIA 族 10Ne [He]2s 22p 6 第二周期VIIIA 族

25Mn [Ar]3d 54s 2 第四周期VIIB 族 29Cu [Ar]3d 104s 1 第四周期I B 族

24Cr [Ar]3d 54s 1 第四周期VI B 族 55Cs [Xe]6s 1 第六周期I A 族

71Lu [Xe]4f 145d 16s 2 第六周期IIIB 族

6．以(1)为例，完成下列(2)~(4)题。

(1)Na (Z = 11) [Ne]3s 1 ； (3 ) (Z =24) [ ? ] 3d 54s 1；

(2) 1s 22s 22p 63s 23p 3 ； (4 ) Kr (Z = ) [ ? ] 3d 104s 24p 6；

解：

(1) Na (Z = 11) [Ne]3s 1 ； (3 ) Cr (Z =24) [Ar ] 3d 54s 1；

(2) P(Z=15) 1s 22s 22p 63s 23p 3 ； (4 ) Kr (Z = 36 ) [Ar] 3d 104s 24p 6；

7．写出下列离子的最外层电子分布式：

S 2-

K + Pb 2+ Ag + Mn 2+ Co 2+ 解：

8．试完成下表。

原子序数 价层电子分布式 各层电子数

周期 族 区 11

21

35

48

60

82

解：

原子序数

价层电子分布式 各层电子数 周期 族 区 11

3s 1 2,8,1 3 IA s 21

3d 14s 2 2,8,8,3 4 III B d 35

4s 24p 5 2,8,18,7 4 VII A p 48

4d 105s 2 2,8,18,18,2 5 II B ds 60

4f 46s 2 2,8,18, 22,8, 2 6 III B f 82 6s 26p 2 2,8,18,32,18,4 6 IVA p 9．已知某副族元素A 的原子，电子最后填入3d 轨道，最高氧化值为4；元素B 的原子，

电子最后填入4p 轨道，最高氧化值为5：

(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）。

解： A 原子最后电子填入3d 轨道，应为第四周期d 或ds 区元素；最高氧化值为4，其价

电子构型应为3d 24s 2，为22Ti 元素；

B 原子最后电子填入4p 轨道，应为第四周期p 区元素，最高氧化值为5，其价电子构型为4s 24p 3，应为33As 元素；

(1) 22Ti ： [Ar]3d 24s 2；33As ：[Ar] 4s 24p 3；

(2) 22Ti ：位于第四周期d 区IVB ；33As ：位于第四周期p 区VA ；

10．有第四周期的A 、B 、C 三种元素，其价电子数依此为1、2、7，其原子序数按A 、B 、

C 顺序增大。已知A 、B 次外层电子数为8，而C 次外层电子数为18，根据结构判断： S 2-

K + Pb 2+ Ag + Mn 2+ Co 2+ 3s 23p 6 3s 23p 6 6s 2 4s 24p 64d 10 3s 23p 63d 5 3s 23p 63d 7

(1) C 与A 的简单离子是什么？

(2) B 与C 两元素间能形成何种化合物？试写出化学式。

解：依题意，A 应为19K ，B 应为20Ca ，C 应为35Br ；

(1) C 与A 的简单离子是Br -与K +；

(2) B 与C 两元素间能形成离子型化合物：CaBr 2。

11．指出第四周期中具有下列性质的元素：

(1) 最大原子半径； (2) 最大电离能； (3) 最强金属性；

(4) 最强非金属性； (5) 最大电子亲和能； (6) 化学性质最不活泼；

解：(1) 最大原子半径：K ；(2) 最大电离能：Kr ；(3) 最强金属性：K ；

(4) 最强非金属性：Br ；(5) 最大电子亲和能：Br ；(6) 化学性质最不活泼：Kr ；

12．元素的原子其最外层仅有一个电子，该电子的量子数是n = 4 , l = 0 , m = 0 ,m s = +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。

解：(1) 符合上述条件的元素有三种：K 、Cr 、Cu ；原子序数分别为19、24、29；

(2) 相应元素原子的电子分布式为：[Ar]4s 1，[Ar]3d 54s 1，[Ar]3d 104s 1；

分别位于周期表中第四周期的s 区IA 、d 区VIB 、ds 区IB 。

13．在下面的电子构型中，通常第一电离能最小的原子具有哪一种构型？

(1) n s 2n p 3； (2) n s 2n p 4； (3) n s 2n p 5； (4) n s 2n p 6 ；

解：通常第一电离能最小的原子具有(2) n s 2n p 4构型，该构型原子失去一个电子后成为n p

半满稳定构型，故其电离能较小。

14．某元素的原子序数小于36，当此元素原子失去3个电子后，它的角动量量子数等于2

的轨道内电子数恰好半满：

(1) 写出此元素原子的电子排布式；

(2) 此元素属哪一周期、哪一族、哪一区？元素符号是什么？

解：分析：原子序数小于36应为前四周期元素；角动量量子数等于2，l = 2，应为d 轨

道，前四周期只有第四周期有d 轨道，因而应为第四周期元素；

(1) 失去3个电子后，3d 轨道内电子数半满，该元素应有3d 64s 2构型，该元素原子

的电子排布式应为[Ar]3d 64s 2；

(2) 该元素属第四周期VIIIB 族d 区，元素符号Fe 。

15．已知H 2O(g)和H 2O 2(g)的∆f H m 分别为-241.8kJ ⋅mol -1、-136.3kJ ⋅mol -1，H 2 (g)和O 2(g)

的离解能分别为436 kJ ⋅mol -1 和493kJ ⋅mol -1，求H 2O 2 中O ―O 键的键能。 解： H 2(g) + 1/2 O 2(g) H 2O(g)

2H(g) + O(g)

∆f H m (H 2O) + 2∆H b (H-O) = ∆H b (H-H) + 1/2∆H b (O-O)

2∆H b (H-O) = ∆H b (H-H) + 1/2∆H b (O-O) - ∆f H m (H 2O)

= [436 + (1/2)⨯493 - (-241.8) ] kJ ⋅mol -1

= 924.3 kJ ⋅mol -1

∆f H m (H 2O) ∆H b (H-H) 1/2∆H b ∆H b (H-O)