第1章原子结构与元素周期律1.在自然界中氢有三种同位素，氧也有三种同位素，问：总共有多少种含有不同核素的水分子？由于H太少，可忽略不计，问：不计H时天然水中共有多少种同位素异构水分子？解：（共有18种不同核素的水分子c.cj +cj.c =3×(3+3)=18c2·c, +cz ·c, = 3×(1+2)= 9共有9种不同核素的水分子2.用质谱仪测得溴的两种天然同位素的相对原子质量和同位素丰度分别为Br78.9183占50.54%，Br80.9163占49.46%，求溴的相对原子质量。解：Ar(Br)=78.9183×50.54%+80.9163×49.46%=79.9)3.的天然同位素2"3T1和205T1的核素质量分别为202.97u和204.97u，已知铊的相对原子质量为204.39，求的同位素丰度。解：设20T1的丰度为X，205T1的丰度为1-XX= 29.00%204.39=202.97X+204.97(1-X)4.等质量的银制成氯化银和碘化银，测得质量比m（AgC1)：m（AgI）=1：1.63810，又测得银和氯的相对原子质量分别为107.868和35.453，求碘的原子量。解：m(AgCl)1107.868+35.453X= 126.911.63810107.868+Xm(Agl)5：为什么有的元素原子量的有效数字的位数多达9位，而有的元素的原子量的有效数字的位数却少至3~4位？答：单核素元素只有一种同位素，因而它们的原子量十分准确。而多核素元素原子量的准确性与它们同位素丰度的测量准确性有关（样品的来源、性质以及取样方式方法等）。若同位系丰度涨落很大的元素，原子量就不可能取得很准确的数据。6.Brz分子分解为Br原子需要的最低解离能为190kJ.mol-，求引起溴分子解离需要吸收的最低能量子的波长与频率。解：E190000N,h6.02×10×6.626×10-=4.76x10"s-V=1=二_3x10°×109=630nm4.76×1014v7.光化学毒雾的重要组分之一一一NO,解离为NO和0,需要的能量为305kJ.mo1，引起这种变化的光最大波长多大？属于哪种辐射范围？已知射到地面阳光最短波长为320nm，NO，气体在近地大气里会不会解离？
第 1 章 原子结构与元素周期律 1．在自然界中氢有三种同位素，氧也有三种同位素，问：总共有多少种含有不同核素的水 分子？由于 3H 太少，可忽略不计，问：不计 3H 时天然水中共有多少种同位素异构水分子？ 解： 共有 18 种不同核素的水分子 共有 9 种不同核素的水分子 2．用质谱仪测得溴的两种天然同位素的相对原子质量和同位素丰度分别为 79Br 78.9183 占 50.54%， 81Br 80.9163 占 49.46%，求溴的相对原子质量。 解： 3．铊的天然同位素 203Tl 和 205Tl 的核素质量分别为 202.97u 和 204.97u，已知铊的相对原子 质量为 204.39，求铊的同位素丰度。 解： 设 203Tl 的丰度为 X， 205Tl 的丰度为 1-X 204.39 = 202.97X + 204.97(1-X) X= 29.00% 4．等质量的银制成氯化银和碘化银，测得质量比 m（AgCl）：m（AgI）= 1：1.63810，又测 得银和氯的相对原子质量分别为 107.868 和 35.453，求碘的原子量。 解： X= 126.91 5．为什么有的元素原子量的有效数字的位数多达 9 位，而有的元素的原子量的有效数字的 位数却少至 3～4 位？ 答：单核素元素只有一种同位素，因而它们的原子量十分准确。而多核素元素原子量的准确 性与它们同位素丰度的测量准确性有关（样品的来源、性质以及取样方式方法等）。若同位 素丰度涨落很大的元素，原子量就不可能取得很准确的数据。 6．Br2分子分解为 Br 原子需要的最低解离能为 190kJ.mol-1，求引起溴分子解离需要吸收的 最低能量子的波长与频率。 解： 7．光化学毒雾的重要组分之一——NO2解离为 NO 和 O2需要的能量为 305kJ.mol-1，引起这种 变化的光最大波长多大？属于哪种辐射范围？已知射到地面阳光最短波长为 320nm ，NO2气 体在近地大气里会不会解离？ 3 (3 3) 18 1 3 1 3 1 3 2 c3 c c c 3 (1 2) 9 1 3 1 2 1 3 2 c2 c c c Ar(Br) 78.9183 50.54% 80.9163 49.46% 79.91 107.868 X 107.868 35.453 1.63810 1 (AgI) (AgCl) m m 14 1 23 34 4.76 10 6.02 10 6.626 10 190000 s N h E A nm c 630 4.76 10 3 10 10 14 8 9
解：= NAhc_ 6.02×10* ×6.626×10-* ×3×10*E305000=3.92×10-7m=392nm属于紫外光区（可见光波长范围400～760nm），在近地大气里会解离。8：氢原子核外电子光谱中的莱曼光谱中有一条谱线的波长为103nm，问：它相应于氢原子核外电子的哪一个跃迁？AE = h._ 6.626×10-*×3x108解：=1.93×10-18J=12.1ev1103×10-9.11AE =-13.6(-)=12.1nn解得：n=3即电子从M-K已知n,= 19.当电子的速度达到光速的20%时，该电子的德布罗依波长多大？当锂原子（质量7.02amu)以相同速度飞行时，其德布罗依波长多大？解：h6.626×10-42== 1.21x10-" m = 12.1 pm9.1×10-3l×3×10°×20%m6.626×10-34h1, ==9.48×10-16m=9.48×10-pmmy7.02×1.66×10-27×3×10*×20%10.根据原子序数给出下列元素的基态原子的核外电子组态：(a)°k(b)"Al(c)"cl(d)2"Ti(e)"Zn(f)"As解：K:[Ar]4s'Al:[Ne]3s'3p'Cl:[Ne]3s'3p'Ti:［Ar]3d'4sZn: [Ar]3d"4s?As:[Ar]3d"°4s4p11.请预言第118和第166号元素在周期表中的位置[Rn]5f6d'7s"7p解：118号：第七周期，零族166号：[118]5g"6fl47d8s*8p*第八周期，VIA族12：给出下列基态原子或离子的价电子层电子组态，并用方框图表示轨道。(f) Fe3*(g)As"(a) Be(b) N(c)F(d) CI(e) Net解：Be:2s[N: 2s2p*F:2s*2p5
解： 属于紫外光区（可见光波长范围 400～760nm），在近地大气里会解离。 8．氢原子核外电子光谱中的莱曼光谱中有一条谱线的波长为 103nm，问：它相应于氢原子 核外电子的哪一个跃迁？ 解： 已知 n1= 1 解得：n2=3 即电子从 M→K 9. 当电子的速度达到光速的 20%时，该电子的德布罗依波长多大？当锂原子（质量 7.02amu) 以相同速度飞行时，其德布罗依波长多大？ 解： 10．根据原子序数给出下列元素的基态原子的核外电子组态： (a)19K (b)13Al (c)17Cl (d)22Ti (e)30Zn (f)33As 解：K: [Ar]4s1 Al: [Ne]3s23p1 Cl: [Ne]3s23p5 Ti: [Ar]3d24s2 Zn: [Ar]3d104s2 As: [Ar]3d104s24p3 11．请预言第 118 和第 166 号元素在周期表中的位置. 解：118号: [Rn]5f146d107s27p6 第七周期, 零族 166号: [118]5g186f147d108s28p4 第八周期, ⅥA族 12．给出下列基态原子或离子的价电子层电子组态，并用方框图表示轨道。 (a) Be (b)N (c)F (d)Cl- (e)Ne+ (f) Fe3+ (g)As3+ 解：Be: 2s2 N: 2s22p3 F: 2s22p5 m nm E N hc A 3.92 10 392 305000 6.02 10 6.626 10 3 10 7 23 34 8 J ev c E h 1.93 10 12.1 103 10 6.626 10 3 10 18 9 34 8 ) 12.1 1 1 13.6( 2 1 2 2 n n E m pm mv h 1.21 10 12.1 9.1 10 3 10 20% 6.626 10 11 31 8 34 1 m pm mv h 16 4 27 8 34 2 9.48 10 9.48 10 7.02 1.66 10 3 10 20% 6.626 10
[C1: 3s*3p例Ne':2s2pFe: 3d'As*: 4s?13.以下哪些原子或离子的电子组态是基态、激发态还是不可能的组态？(a)1s2s2(b)1s*3s(c)1s3d’(d)[Ne]3s"3d(e)[Ar]3d'4s(f)1s*2s*2p'3s(g) [Ne]3s'3di2答：aefhi是基态bcd是激发态g是不可能组态14.Li、Na、K、Rb、Cs的基态最外层电子组态与次外层电子组态分别如何？解：Lit:1s?次外层——1s22eNa': 2s*2p8eK:3s'3p次外层——2s?2pRb:4s4p次外层——3s3p3d18eCs:5s*5p次外层——4s*4p°4d*18e15.已知电中性的基态原子的价电子层电子组态分别为：(a)3s"3p(b)3d'4s(c)5s2 (d)4f6s(e) 5d"°6s试根据这个信息确定它们在周期表中属于哪个区？哪个族？哪个周期？解：（a）p区、VIA、第三周期(b）d区、VIl、第四周期(c）s区、IIA、第五周期(d）f区、IIB、第六周期(e）ds区、IB、第六周期16.根据Ti、Ge、Ag、Rb、Ne在周期表中的位置，推出它们的基态原子的电子组态。电子组态：［Ar]3d4s解：Ti：IVB、第四周期Ge：IVA、第四周期电子组态：［Ar]3d"4s4p电子组态：[Kr]4d"5s'Ag：IB、第五周期电子组态：[Kr]5s'Rb：A、第五周期Ne：零族、第二周期电子组态：[He]2s?2p17：试推测114号元素在周期表的位置和可能的氧化态。第八周期的最后一个元素的原子序数多大？请写出它的基态原子的电子组态
Cl-: 3s23p6 Ne+: 2s22p5 Fe3+: 3d5 As3+: 4s2 13. 以下哪些原子或离子的电子组态是基态、激发态还是不可能的组态？ (a)1s22s2 (b)1s23s1 (c)1s23d3 (d)[Ne]3s23d1 (e)[Ar]3d24s2 (f)1s22s22p63s1 (g)[Ne]3s23d12 答：a e f h i 是基态 b c d 是激发态 g是不可能组态 14．Li+、Na+、K +、Rb+、Cs+的基态最外层电子组态与次外层电子组态分别如何？ 解： Li+: 1s2 Na+: 2s22p6 次外层——1s2 2e- K +: 3s23p6 次外层——2s22p6 8e- Rb+: 4s24p6 次外层——3s23p63d10 18e- Cs+: 5s25p6 次外层——4s24p64d10 18e- 15．已知电中性的基态原子的价电子层电子组态分别为： (a) 3s23p5 (b) 3d64s2 (c)5s2 (d)4f96s2 (e) 5d106s1 试根据这个信息确定它们在周期表中属于哪个区？哪个族？哪个周期？ 解： (a) p区、ⅦA、第三周期 (b) d区、 Ⅷ、第四周期 (c) s区、ⅡA、第五周期 (d) f区、ⅢB、第六周期 (e) ds区、ⅠB、第六周期 16．根据Ti、Ge、Ag、Rb、Ne在周期表中的位置，推出它们的基态原子的电子组态。 解： Ti：ⅣB、第四周期 电子组态：[Ar]3d24s2 Ge：ⅣA、第四周期 电子组态：[Ar]3d104s24p2 Ag：ⅠB、第五周期 电子组态：[Kr]4d105s1 Rb：ⅠA、第五周期 电子组态：[Kr]5s1 Ne：零族、第二周期 电子组态：[He]2s22p6 17．试推测114号元素在周期表的位置和可能的氧化态。第八周期的最后一个元素的原子序 数多大？请写出它的基态原子的电子组态
答：114号：［sRn]5f6d7s7p第七周期、IVA、氧化态一一+2、+4第八周期的最后一个元素：原子序数=86+32+50=168[118]5g6fl7d8s8p18.某元素的基态价层电子构型为5d6s，请给出比该元素的原子序数小4的元素的基态原子电子组态。答：［sXe]4f6s19某元素的价电子为4s4p，问：它的最外层、次外层的电子数：可能氧化态及在周期表中的位置，它的基态原子的未成对电子数，它的氢化物的立体结构。答：最外层=6e-，次外层=18e-：氧化态=-2、+4、+6：第四周期、VIA，p区；未成对电子=2，氢化物的结构为V型。20.某元素基态原子最外层为5s，最高氧化态为+4，它位于周期表哪个区？是第儿周期第几族元素？写出它的+4氧化态离子的电子构型。若用A代替它的元素符号，写出相应氧化物的化学式。答：d区、第五周期、IVB；A"：[Ar]3d"4s4p氧化物的化学式：AO,21.某元素原子的最外层上仅有1个电子，此电子的量子数是n=4，1=0，m=0，m=%。问：①符合上述条件的元素有几种？原子序数各为多少？②写出相应元素的元素符号和电子排布式，并指出其价层电子结构及在周期表中的区和族。解：①4s——3种19号、24号和29号②K--[Ar]4s'价电子构型4ss区IAd区VIBCr——[Ar]3d'4s价电子构型3d4sCu——[Ar]3d"4s'价电子构型3d4sds区IB22.某元素的原子序数为35，试回答：①其原子中的电子数是多少？有几个未成对电子？②其原子中填有电子的电子层、能级组、能级、轨道各有多少？价电子数有几个？③该元素属于第几周期，第几族？是金属还是非金属？最高氧化态是多少？解：①电子数为35，1个未成对电子。②4个电子层：4个能级组；18个轨道；8个能级一一1s,2s，2p,3s，3p,3d,4s，4p7个价电子③第四周期，VIA，非金属，最高氧化态为7
答： 114号：[86Rn] 5f146d107s27p2 第七周期、ⅣA、氧化态——+2、 +4 第八周期的最后一个元素： 原子序数 = 86 + 32 +50 = 168 [118] 5g186f147d108s28p6 18. 某元素的基态价层电子构型为5d26s2，请给出比该元素的原子序数小4的元素的基态原子 电子组态。 答： [54Xe] 4f126s2 19. 某元素的价电子为4s24p4，问：它的最外层、次外层的电子数；可能氧化态及在周期表 中的位置，它的基态原子的未成对电子数，它的氢化物的立体结构。 答：最外层=6e-， 次外层=18e-； 氧化态= -2、+4、+6； 第四周期、ⅥA，p区； 未成对电子= 2， 氢化物的结构为V型。 20. 某元素基态原子最外层为5s2，最高氧化态为+4，它位于周期表哪个区？是第几周期第 几族元素？写出它的+4氧化态离子的电子构型。若用A代替它的元素符号，写出相应氧化物 的化学式。 答： d区、第五周期、ⅣB； A 4+：[Ar]3d104s24p6 氧化物的化学式：AO2 21. 某元素原子的最外层上仅有1个电子，此电子的量子数是n=4，l=0，m=0，ms= ½ 。问： ①符合上述条件的元素有几种？原子序数各为多少？②写出相应元素的元素符号和电子排 布式，并指出其价层电子结构及在周期表中的区和族。 解：① 4s1——3种 19号、24号和29号 ② K——[Ar]4s1 价电子构型 4s1 s区 ⅠA Cr——[Ar]3d54s1 价电子构型 3d54s1 d区 ⅥB Cu——[Ar]3d104s1 价电子构型 3d104s1 ds区 ⅠB 22. 某元素的原子序数为35，试回答： ①其原子中的电子数是多少？有几个未成对电子？ ②其原子中填有电子的电子层、能级组、能级、轨道各有多少？价电子数有几个？ ③该元素属于第几周期，第几族？是金属还是非金属？最高氧化态是多少？ 解：①电子数为35，1个未成对电子。 ②4个电子层；4个能级组；18个轨道；8个能级——1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s,4p； 7个价电子 ③第四周期，ⅦA，非金属，最高氧化态为 7