原子结构和核外电子排布

第一节原子结构和核外电子排布

1、下列说法是否正确？如不正确，应如何改正？

（1）s电子绕核旋转，其轨道为一圆圈，而p电子是走∞字形。

（2）主量子数为1时，有自旋相反的两条轨道。

（3）主量子数为3时，有3s、3p、3d和3f四条轨道。

解析：本题是涉及电子云及量子数的概念题。必须从基本概念出发判断正误。

（1）不正确，因为电子运动并无固定轨道。应改正为：s电子在核外运动电子云图像或几率密度分布是一个球体，其剖面图是个圆。而p电子云图或几率密度分布是一个纺锤体，其剖面图是∞形。

（2）不正确。因为n=1、l=0、m=0，只有一个1s原子轨道，应改为：主量子数为1时，在1s原子轨道中有两个自旋相反的电子。

（3）不正确。因为n=3时，l只能取0、1、2，所以没有3f。另外3s、3p、3d的电子云形状不同，3p还有m=0、±1三种空间取向不同的运动状态，有3个原子轨道，3d有m=0、±1和±2五种空间取向，有5个原子轨道，因此应改为：主量子数为3时，有9个原子轨道。

2、现代原子结构理论认为，在同一电子层上，可有s、p、d、f、g、h……等亚层，各亚层分别有1、

3、5……个轨道。试根据电子填入轨道的顺序预测：

（1）第8周期只有____________种元素。

（2）原子核外出现第一个6f电子的元素的电子序数是_______/

（3）根据“稳定岛”假说，第114号元素是一种稳定同位素，半衰期很长，在自然界都可能可以找到。试推测第114号元素属于______周期_____族元素，原子的外围电子构型是__________。

解析：本题考查四个量子数和电子排布等知识。

（1）根据电子的填充特点：(n －3)g (n －2)f (n －1)d n s n p ，可知在第8周期中，含有s 、p 、d 、f 、g ，其填充的元素种数为：1×2＋3×2＋5×2＋7×2＋9×2=50（种）。解答此问时还可以根据元素原子核外电子排布规律，用数学归纳法得出其通式，求出答案。

综上归纳，当n 为偶数时，每一能级最多可容纳22(1)2

n

+个电子，化简即得n 周期

2(2)2n +种元素：当n 为奇数时，每一个能级组最多可容纳21

2(1)2n -+个电子，化简即得n 周期种元素。这样不难推出第8周期所能容纳的电子数为50种元素。

（2）根据（1）的分析，第一个出现6f 的元素应该是第8周期IIIB 族，应该为类锕系元素，其价电子构型为6f 17d 18s 2。因此它的原子序数为139。

（3）114号元素可以氦为基准。根据每一周期的元素种数，得知该元素应该在第七周期，而位于第七周期的稀有元素的原子序数应该为118号，然后逐步往元素周期表的前面推，正好推到IV A 族，因此它的价电子构型为7s 27p 2。

2(1)2

n +

3、假定某个星球上的元素服从下面的量子数限制。n =1、2、3…；l =0、1、2……；m =±1；m s =＋1/2，则在此星球上，前4个惰性元素的原子序数各是多少？

解析：根据量子数的限制，每周期只能有（2n －1）个元素（可以n =2为例排一下，特别注意m =±1与m s =＋1/2这两条限制，看是否只排出3种元素），最后一种元素的序数为n 2。这样，可得如下周期表形式：

2 3 4 5 6 7 8 9 10

11

12

13

14

15

16

满壳层为惰性元素，即1、4、9、16号元素。

4、（1）欧洲核子研究中心于1995年9、10月间制成了世界上第一批反原子——共9个反氢原子，揭开了人类制造与利用反物质的新篇章。反氢原子的核电荷数是______，核外电子数是______。

（2）1974年Dye 得到含独立的Na －

离子的化合物。试画出Na －

离子的基态电子组态。 （3）金属钠和铅的合金可部分溶于液氨，形成溶液。该溶液导电率的测定实验证实其

中除少量42NH NH +-与外只存在一种阳离子和一种阴离子，且它们的个数比为4︰1，阳离子

只带一个正电荷，阴离子包括9个原子。试写出该溶液中电解质化学式。

解析：（1）反物质的研究是现代科学研究的一个前沿。当物质与反物质相遇时就会发生湮灭，释放出能量。反氢原子核电荷是负电荷，为－1；核外电子则为正电子，正电子数为1。

（2）金属在特定的条件下也可以带上负电荷。Dye 利用穴醚的笔状分子逐个封闭Na +

离子，晶体中有一半的Na 为Na －

。Na －

的基态电子组态为1s 22s 22p 63s 2。

（3）Na —Pb 合金在液氨的溶剂作用下，Na 易失去电子成为Na +；从元素角度考虑， 阴

离子是由Pb原子得电子形成的。依题意，阴离子包括9个原子，又阴、阳离子个数比为1 Pb 。电解质的化学式为Na4Pb9。

︰4，所以阴离子为49