原子结构电子排布等习题

BJSDFZ化学竞赛选修资料姓名_______班级________-1-【原子结构练习题】1、分子和离子都是微观粒子，1996年，科学家终于在宇宙深处发现了早在30年前就预言应当存在的一种微粒，这种微观粒子由3个氢原子核和2个电子组成，它的化学式是。2、自然界中，碳除了有2种稳定同位素12C和13C外，还有一种半衰期很长的放射性同位素14C，丰度也十分稳定，如下表所示（注：数据后括号里的数字是最后一位或两位的精确度，14C只提供了大气丰度，地壳中的含量小于表中数据）：同位素相对原子质量地壳丰度（原子分数）12C12（整数）0.9893（8）13C13.003354826（17）0.0107（8）14C14.003241982（27）1.2×10－16（大气中）试问：为什么通常碳的相对原子质量只是其稳定同位素的加权平均值而不将14C也加入取平均值？3、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周期共有种元素；（2）原子核外出现第一个6f电子的元素的原子序数是；（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，可能在自然界都可以找到。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。4、A、B两元素，A原子的M层和N层的电子数分别比B原子的M层和N层的电子数少7个和4个。写出A、B两原子的名称和电子排布式，并说明推理过程。5、五种元素的原子电子层结构如下：A：1s22s22p63s23p63d54s2B：1s22s22p63s2C：1s22s22p6D：1s22s22p63s23p2E：1s22s1试问：其中，（1）哪种元素是稀有气体？（2）哪种元素最可能生成具有催化性质的氧化物？（3）哪种元素的原子的第一电离能最大？BJSDFZ化学竞赛选修资料姓名_______班级________-2-7、目前，科学家正在设法探寻“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反。2002年9月20日，欧洲核子研究中心成功制造出约5万个低能量状态的反氢原子，这是人类首次在受控条件下大批量制造反物质。试回答：（1）科学家制造出的反氢原子的质量数为，电荷数为。（2）一对正、负电子相遇发生湮灭，转化为一对频率相同的光子，已知电子质量为0.9×10－30kg，那么这对电子湮灭时释放的能量是J，这两个光子的频率约为Hz。（保留2位有效数字，普朗克常数h＝6.63×10－34J·s）（3）反物质酸碱中和反应的实质可表示为：。9、假定在下列电子的各组量子数中n正确，请指出哪几种不能存在，为什么？（1）n＝1，l＝1，m＝1，ms＝－1。（2）n＝3，l＝1，m＝2，ms＝＋1/2。（3）n＝3，l＝2，m＝1，ms＝－1/2。（4）n＝2，l＝0，m＝0，ms＝0。（5）n＝2，l＝－1，m＝1，ms＝＋1/2。（6）n＝4，l＝3，m＝2，ms＝2。1、H3＋2、14C不加权不会影响计算结果的有效数字，因其丰度太低了。3、（1）50（2）139（3）七ⅣA7s27p24、A原子的M层电子数比B原子的M层的电子数少7个，说明B原子的M层已经排满；A原子的N层的电子数比B原子的N层的电子数少4个，说明B原子的4s轨道已经排满，由电子排布的知识很容易判断出AB来。A为钒（V），电子排布式为[Ar]3d34s2；B为硒（Se），[Ar]3d104s24p45、（1）稀有气体元素原子的外层电子构型为ns2np6，即s和p能级是全满的，因此上述C是稀有气体元素，它是Ne。（2）过渡元素在化合物中具有可变的化合价，因此它们的氧化物往往具催化性质。在上述五种元素中，A是过渡元素，它的氧化物MnO2是KClO3热分解反应的催化剂。（3）由第一电离能在同一周期和同一族内的递变规律。可以推想到，第一电高能较大的元素应集中在p区元素的右上角区域，而上述五种元素中，C正处于这一区域，因此C是这五种元素中第一电离能最大的元素。BJSDFZ化学竞赛选修资料姓名_______班级________-3-6、由于第一层仅有s亚层，第二层出现2p，第三层出现3d，第四层出现4f，可推知第五层新增5g，第六层新增6h，各亚层排布的电子数为s2、p6、d10、f14、g18、h22，电子的排布遵循，ns→(n－4)h→(n－3)g→(n－2)f→(n－1)d→…的顺序。Eu（63号）和Te（52号）的电子排布式分别为：Eu：[Xe]5f76s2Te：[Kr]4d105s25p4第九周期最后一个元素应从9s开始排布，以118号稀有气体为原子核：[118]9s26h226g187f148d109p6。原子序数为：118＋2＋18＋14＋10＋6＝168第十周期最后一个元素从10s开始排布，以168号稀有气体为原子核：[168]10s26h227g188f149d1010p6，原子序数为：168＋2＋22＋18＋14＋10＋6＝2407、（1）1；－1（2）1.6×10－13；1.2×1020（3）H－＋OH＋＝H2O8、1.23×10－10（m）；3.88×10－10（m）9、（1）、（2）、（4）、（5）、（6）组不能存在。因为：（1）n＝l时，l只能为0，m也只能为0，ms能为＋1/2或－1/2；（2）n＝3，l＝l时，m只能为0或＋1，或－1；（4）n＝2，l只能为0或1，ms只能为1/2或－1/2。n＝2，l只能为0或1；（6）ms只能为1/2或－1/2【原子结构例题答案】例1、分析：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。解（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、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。例2、分析：由物种的带电性，确定其电子总数，再按电子排布规律写出电子结构。解：物种电子排布式13Al3+1s22s22p6或[He]2s22p617Cl－1s22s22p63s23p6或[Ne]3s23p624Cr1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s147Ag1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1或[Kr]4d105s1BJSDFZ化学竞赛选修资料姓名_______班级________-4-例3、分析：本题关键是根据量子数推出价层电子构型，由此即可写出核外电子排布式并回答其他问题。解：（1）由一个价电子的量子数可知，该电子为3d电子，则其它二个价电子必为4s电子（因为E3d＜E4s＝价层电子构型为3d14s2。所以电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2。（2）该元素的原子序数为21，处于周期表中的d区第四周期IIIB族，是金属元素，最高正价为+3。例4、分析：此题是考查四各量子数之间的关系，所以掌握了四个量子数之间的关系，此题就不难解决。解：（2）、（5）、（6）不合理。在（2）中l=n是不对的，l只能是取小于n的正整数，故减小l或增大n均可。在（5）中，∣m∣＞l是不对的，当l取值一定时，∣m∣最大和l的值相等，所以减小∣m∣或增大l均可。在（6）中，l＞n也是不对的，l取值最大为n－1，考虑到m=+2，所以本题只能增大n的取值。例5、分析：此题是根据离子的结构推断相应元素的试题。只不过常见的此类问题提到是电子层、电子亚层，而未涉及主量子数和角量子数，所以此题关键是搞清角量子数为2的轨道属于d亚层。解：l=2为d亚层，只有第四周期及其后各周期的d区和p区元素才有此结构。失去3个电子后，d轨道为半充满的元素一定是在d区，即为副族元素。氪为第四周期元素，故此元素必定为第四周期的副族元素。M3+e3M3d53d64s2（半充满）故该元素为26号元素Fe。例6、分析：解答本题有利于开阔思维。在该题的假设下，原有原子结构理论的有关规律的实质是有用的，但具体的则要发生一些变化。如保里不相容原理和洪特规则就不适用；但能量最低原理是有用的；饱和的概念仍然成立，只是各个轨道、各个亚层、各个电子层最多能容纳的电子数应为原来的一半，如第二层排成2s12p3就饱和了，第三层排成3s13p33d5就饱和了；轨道的能级顺序没有变化，电子的填充顺序也无变化。解：电子排布式：1s12s12p33s13p33d54s14p34d54f75s15p35d56s16p2周期表中的位置：第六周期，第IIIA族。该元素的中性原子在化学反应中可得到一个电子显–1价；可失去3个电子显+3价，也可失去2个p电子而显+2价。