1、1 General Chemistry Chapter 2 Homework 第七章第七章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律一、选择题一、选择题1下列核外电子的各组下列核外电子的各组量子数量子数中合理的是（中合理的是（）。）。A2，1，-1，-1/2 B3，1，2，+1/2 C2，1，0，0 D1，2，0，+1/22下列哪个下列哪个电子亚层可以容纳最多电子电子亚层可以容纳最多电子（）。）。An2，l1 Bn3，l2 Cn4，l3 Dn5，l03在下列的电子组态中激发态的是（在下列的电子组态中激发态的是（）。）。A1s22s22p6 B1s22s13s1 C1s22s1 D1s22s22
2、p63s14某多电子原子中四个电子的量子数表示如下，其中能量最某多电子原子中四个电子的量子数表示如下，其中能量最 高的电子是（高的电子是（）。）。A2，1，1，-1/2 B2，1，0，-1/2 C3，1，1，-1/2 D3，2，-2，-1/2ACBD2 General Chemistry Chapter 2 Homework 5.某元素基态原子，在某元素基态原子，在n=5的轨道中仅有的轨道中仅有2个电子，则该个电子，则该 原子原子n=4 的轨道中含有电子的轨道中含有电子()A8个个 B 18个个 C818个个 D 823个个6.某原子基态时，次外层中包含有某原子基态时，次外层中包含有3d7，该
3、元素的原子序，该元素的原子序 数为（数为（）A25 B26 C27 D287.下列原子中下列原子中原子半径原子半径最大的是（最大的是（）ANa BAl CCl DK8.下列元素中第一下列元素中第一电离能电离能最大的是（最大的是（）。）。AB BC CN DO9.“镧系收缩镧系收缩”使得下列那些元素性质相似（使得下列那些元素性质相似（）AMn和和Tc BSc和和Y CZr和和Hf DRu和和Rh10.下列各组元素中下列各组元素中电负性电负性相差最大的是（相差最大的是（）AH和和Rn BF和和Cs CH 和和Cs DF和和RnA2s21s22p63s23p63d104s24p65s22s21s22
4、p63s23p63d74s2CDCCB3 General Chemistry Chapter 2 Homework 二、填空题二、填空题1量子力学中用量子力学中用 来描述微观粒子运动状态，并用来描述微观粒子运动状态，并用 其值的平方表示其值的平方表示 。2填写缺少的量子数填写缺少的量子数 （1）n=，l=2，m=0，ms=+1/2；（2）n=2，l=，m=0，ms=-1/2；（3）n=4,l=，m=0，ms=；（4）n=3，l=1，m=，ms=-1/2；33d轨道的主量子数为轨道的主量子数为 ，角量子数为，角量子数为 ，该电子亚层的，该电子亚层的 轨道有轨道有 种空间取向种空间取向(伸展方向伸
5、展方向)，最多可容纳，最多可容纳 个电子。个电子。4第四周期第四周期中，中，p轨道半充满的是轨道半充满的是 元素，元素，d轨道半充满的轨道半充满的 是是 元素，元素，s轨道半充满的是轨道半充满的是 元元 素，素，s轨道与轨道与d轨道电子数目相同的是轨道电子数目相同的是 元素。元素。波函数波函数电子出现的几率密度电子出现的几率密度3 or 4 or 5(2)0 or 1 0 or 1 or 2 or 3+1/2 or-1/20 or+1 or-13 2 5 10 砷砷 铬铬 and 锰锰 钾钾and 铬铬 and 铜铜 钛钛 4 General Chemistry Chapter 2 Homew
6、ork 5钻穿效应造成了原子轨道能级的钻穿效应造成了原子轨道能级的 ，其钻穿能力，其钻穿能力 最强的是最强的是 电子。电子。元素符号原子序数电子排布式价电子构型周 期族区491s22s22p64d55s16填充下表填充下表大大s1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p1In5s25p1五五A p Ne102s22p6二二0 p 【Kr】4d55s142Mo五五B d 分裂分裂 Be(2s2)价电子构型为价电子构型为s轨轨道全充满，道全充满，N(2s22p3)价电子构型价电子构型p轨道半充满，均为稳轨道半充满，均为稳定状态，不易失去电子。定状态，不易失去电子。7Be与
7、与N的第一电离能比同周期相邻元素的第一电离能的第一电离能比同周期相邻元素的第一电离能 （大，小或相等），这是因为：（大，小或相等），这是因为：5 General Chemistry Chapter 2 Homework 三、判断题（正确的划三、判断题（正确的划“”，错误的划，错误的划“”）1宏观物体不具有波粒二象性的运动属性。宏观物体不具有波粒二象性的运动属性。（）（）2电子的波性，是大量电子运动表现出来的统计性规律的结电子的波性，是大量电子运动表现出来的统计性规律的结果。果。（）（）3s电子绕核运动，其轨道为一个圆圈，而电子绕核运动，其轨道为一个圆圈，而p电子是走电子是走的。的。（）（）4氢
8、原子有自旋相反的两条轨道，且没有氢原子有自旋相反的两条轨道，且没有2p轨道。（）轨道。（）5主量子数主量子数n为为3时，有时，有3s、3p、3d、3f 四条轨道。（）四条轨道。（）6 General Chemistry Chapter 2 Homework 四、简答题：四、简答题：1下列电子的各套量子数中，哪些是错误的？指明其原因下列电子的各套量子数中，哪些是错误的？指明其原因 并更正。并更正。(1)3，2，2，1/2 (2)2，-1，0，1/2 (3)2，0，-2，-1/2 (4)1，0，0，0量子数量子数主量子数主量子数n角量子数角量子数l磁量子数磁量子数m自旋量自旋量子数子数ms取值取值
9、1,2,3,n 0,1,2,(n-1)0,1,2 l1/2（2）l 的取值不能为负值；的取值不能为负值；（2，1，0，+1/2）or（2，0，0，+1/2）（3）m的绝对值不能大于的绝对值不能大于l；（；（2，0，0，-1/2）（4）ms 的取值只能为的取值只能为+1/2 or-1/2；（1，0，0，+1/2）or（1，0，0，-1/2）7 General Chemistry Chapter 2 Homework 1s2p2s例如：例如：O：2在同一原子基态的组态中，在同一原子基态的组态中，n、l、m三个量子数相同的三个量子数相同的 两个电子，它们的自旋量子数如何？若两个电子，它们的自旋量子数
10、如何？若n、l（l0）相）相 同，同，m不同的两个电子，它们的自旋量子数如何？不同的两个电子，它们的自旋量子数如何？n、l、m三个量子数相同的两个电子，它们的自三个量子数相同的两个电子，它们的自旋量子数必须不同，即一个为旋量子数必须不同，即一个为+1/2，另一个为，另一个为-1/2。n、l（l0）相同，）相同，m不同的两个电子，它们的自不同的两个电子，它们的自旋量子数可以相同，也可以不同。旋量子数可以相同，也可以不同。8 General Chemistry Chapter 2 Homework 3已知某元素价层电子组态为已知某元素价层电子组态为4s24p3，试指出该元素的原，试指出该元素的原
11、子序数，属于哪一周期？哪一族，最高化合价是多子序数，属于哪一周期？哪一族，最高化合价是多 少？是金属元素还是非金属元素？少？是金属元素还是非金属元素？2s21s22p63s23p63d104s24p3元素的原子序数为元素的原子序数为33；第四周期第四周期A族族+5非金属非金属砷砷As9 General Chemistry Chapter 2 Homework 4已知某元素在氪前，当此元素的原子失去已知某元素在氪前，当此元素的原子失去3个电子后，个电子后，在它的角量子数为在它的角量子数为2的轨道内电子恰为半充满，试推断的轨道内电子恰为半充满，试推断 其为何种元素？其为何种元素？2s21s22p6
12、3s23p63d54s3d64s2铁铁Fe10 General Chemistry Chapter 2 Homework 5解释下列现象：解释下列现象：(1)Na的第一电离能小于的第一电离能小于Mg，而，而Na的第二电离能却大的第二电离能却大大超过大超过Mg。2s21s22p63s1Na：2s21s22p6Mg2+：2s21s22p6Na+：-eI1-eI22s21s22p5Na2+：-eI12s21s22p63s1Mg+：2s21s22p63s2Mg：-eI211 General Chemistry Chapter 2 Homework(2)Mg的第一电离能比它相邻的元素的第一电离能比它相邻
13、的元素Na和和Al都大。都大。2s21s22p63s1Na：2s21s22p6Na+：2s21s22p63s2Mg：2s21s22p63s1Mg+：2s21s22p63s2Al：3p12s21s22p63s2Al+：-eI1-eI1-eI1(3)V与与Nb的原子半径相差较大，而的原子半径相差较大，而Nb和和Ta的原子半径几乎一样。的原子半径几乎一样。同一族的元素，自上而下，原子半径由于电子层数的同一族的元素，自上而下，原子半径由于电子层数的增加，原子半径增大。增加，原子半径增大。“镧系收缩镧系收缩”使使Hf、Ta、W的原子半径相应缩小，的原子半径相应缩小，与同族上周期元素的原子半径非常相近。与
14、同族上周期元素的原子半径非常相近。12 General Chemistry Chapter 2 Atomic Structure and Element Periodicity 量子数量子数取值取值意义意义主量子数主量子数n1,2,3,n(1)(1)确定电子的能量；确定电子的能量；(2)(2)确定电子出现几率最大确定电子出现几率最大 处离核的距离。处离核的距离。角量子数角量子数l0,1,2,(n-1)(1)(1)确定原子轨道的形状；确定原子轨道的形状；(2)(2)与与n 一起确定多电子原一起确定多电子原子的轨道能。子的轨道能。磁量子数磁量子数m0,1,2 l确定原子轨道在空间的取向确定原子轨道
15、在空间的取向自旋量子数自旋量子数ms1/2描述电子绕自轴旋转的状态描述电子绕自轴旋转的状态四个量子数四个量子数13 General Chemistry Chapter 2 Atomic Structure and Element Periodicity n l Number of orbitals Maximum number of electrons per sublevel Maximum number of electrons per level 1 2 3 4 0 0 1 0 1 2 0 1 2 3 One s orbital One s orbital Three p orbital
16、s One s orbital Three p orbitals Five d orbitals One s orbital Three p orbitals Five d orbitals Seven f orbitals 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 8 18 32 由泡利不相容原理并结合三个轨道量子数之间的关由泡利不相容原理并结合三个轨道量子数之间的关系系,能够推知各电子层和电子亚层的最大容量能够推知各电子层和电子亚层的最大容量.各层最大各层最大容量与主量子数之间的关系为：最大容量容量与主量子数之间的关系为：最大容量2n2.14 General Chemistry C
17、hapter 2 Atomic Structure and Element Periodicity 15 General Chemistry Chapter 2 Atomic Structure and Element Periodicity 原子半径的变化规律原子半径的变化规律 同周期内，随着原子序数的增大，原子半径自左至右减小。同周期内，随着原子序数的增大，原子半径自左至右减小。同族元素原子半径自上而下增大。同族元素原子半径自上而下增大。16 General Chemistry Chapter 2 Atomic Structure and Element Periodicity 镧系收缩效
18、应镧系收缩效应(Effects of the lanthanide contraction)镧系元素从镧系元素从La到到Lu整个系列的原子半径缓慢减小的整个系列的原子半径缓慢减小的现象称为镧系收缩。现象称为镧系收缩。内部效应内部效应:镧系中相邻元素的半径十分接近镧系中相邻元素的半径十分接近,用普通用普通的化学方法将很难分离的化学方法将很难分离.外部效应外部效应:使第使第5、6两周期的同族过渡元素（如两周期的同族过渡元素（如Zr-Hf,Nb-Ta等）性质极为相似，往往导致在自然界共生，而且等）性质极为相似，往往导致在自然界共生，而且相互分离不易相互分离不易.17 General Chemistr
19、y Chapter 2 Atomic Structure and Element Periodicity 电离能的变化规律电离能的变化规律 同周期，从左向右，同周期，从左向右，逐渐增大。逐渐增大。主族副族主族副族 同族，自上而下，逐渐减小。同族，自上而下，逐渐减小。主族副族主族副族 解释：解释：电子层不变，电子层不变，有效核电荷增加，原子有效核电荷增加，原子半径减小，核对外层电半径减小，核对外层电子 吸 引 力 增 强。子 吸 引 力 增 强。解释：解释：电子层增多，有效核电荷减小，原子半径增大，核电子层增多，有效核电荷减小，原子半径增大，核对外层电子吸引力减弱。对外层电子吸引力减弱。主族元素
20、变化规律中存在波动主族元素变化规律中存在波动 解释：解释：外层电子构型为全充满、半充满或全空时，原子体外层电子构型为全充满、半充满或全空时，原子体系能量最低，相对稳定，不易失去电子，使得电离能较大。系能量最低，相对稳定，不易失去电子，使得电离能较大。反之，失去电子形成以上电子构型时，使得电离能较小。反之，失去电子形成以上电子构型时，使得电离能较小。18 General Chemistry Chapter 2 Atomic Structure and Element Periodicity 电负性的变化规律电负性的变化规律 同周期，从左向右，逐渐增大。同周期，从左向右，逐渐增大。副族元素规律性较差。副族元素规律性较差。同主族，自上而下，逐渐减小。同主族，自上而下，逐渐减小。副族元素没有明显规律性。副族元素没有明显规律性。电负性最大的元素电负性最大的元素(氟，氟，4.0)；电负性最小的元素；电负性最小的元素(钫，钫，0.7)。
