第1章习题参考答案
第1章原子结构和元素周期律部分习题参考答案
1.1 玻尔理论有哪些局限性？
答：玻尔理论的缺陷在于未能完全冲破经典物理的束缚，加入了一些假定，仍然认为，电子在原子核外的运动采用了宏观物体运动的固定轨道。玻尔理论不能解释这种光谱的精细结构，玻尔理论也不能解释多电子原子的光谱。
1.3 原子轨道的角度分布图与电子云的角度分布图相比有哪些不同？
答：比较电子云的角度分布与原子轨道的角度分布图，可以看到，它们主要有两点区别：① 原子轨道的角度分布图上有正、负号，而电子云角度分布图上均为正值。②电子云的角度分布图比原子轨道的角度分布图要瘦一些。这是因为，Y的值总是小于1的，而∣Y∣2的值更小。
1.4 给出下面每组中可能的量子数： (1) n = 3 , l = 1 , m = ?
(2) n = 4 , l = ? , m = -1 (3) n = ?，l = 1 , m = +1
答：(1) m = 0 ，±1。 (2) l = 3，2，1。 (3) n≥2
1.5 M2+离子的3d轨道上有3个电子，该元素位于周期表中哪一周期？什么族？什么区？中文名称是什么？分别写出描述这3个电子运动状态的四个量子数。
答：依题意：M的价层电子构型为3d34s2。因此可推知：该元素位于周期表中第4周期，ⅤB 族，d区。中文名称是钒（V）。3d3四个量子数分别是：（3，2，+1，+1/2），（3，2，-1，+1/2），（3，2，0，+1/2）。
1.6 填空
元素代号原子序数周期族区价电子排布
1 17 3 ⅧA p 3s23p5
2 24 4 ⅥB d 3d 54s1
3 29
4 ⅠB ds 3d 104s1
4 37
5 ⅠA s 5s1
5 64
6 ⅢB f 4f75d 16s2
1.7 某元素在Kr之前，当它的原子失去3个电子后，角量子数为2 的轨道上的电子恰好是半充满。写出该元素的核外电子排布式并指出该元素位于哪一周期？什么族？什么区？中文名称是什么？
答：该元素的核外电子排布式为[Ar]3d64s2。该元素位于第4周期，Ⅷ族，d区，中文名称是铁。
1.10 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。
答：A原子是钒，电子排布式为：1s22
2s2p63s23p63d34s2
B原子是硒，电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p43d 104s24p6。
1.11写出具有电子构型为1s22s22p5的原子中各电子的全套量子数。
答：n l m m n l m m
s s
1s2 1 0 0 +1/2 1 0 0 -1/2
2s2 2 0 0 +1/2 2 0 0 -1/2
2p5 2 1 +1 +1/2 2 1 +1 -1/2
2 1 -1 +1/2 2 1 -1 -1/2
2 1 0 +1/2
1.17 为什么Na 的第一电离能小于Mg 的第一电离能而Na 的第二电离能却大大超过Mg 的第二电离能？
答：由于Na 的价电子层结构为1s 22s 22p 63s 1，Na 易失去最外层的s 电子，Mg 的价电子层结构为1s 22s 22p 63s 2，属于全充满结构，不易失去电子，所以Na 的第一电离能小于Mg 。而Na 的第二电离能是Na +离子失去全充满结构1s 22s 22p 6的一个电子，而Mg 是失去1s 22s 22p 613s 的一个s 电子所以Na 的第二电离能大大超过Mg 。
1.19 什么是电子亲和能？氯和氟哪种元素的电子亲和能大？为什么？
答：元素的一个处于基态的气态原子获得一个电子生成气态 -1价阴离子时所放出的能量称为该元素的第一电子亲和能。氯的电子亲和能大，这是因为，第二周期非金属元素的原子半径非常小，电子密度很大，电子间排斥作用大，以致当加合一个电子形成阴离子时由于电子间强烈的排斥作用使放出的能量减小。而对应的第三周期元素，原子半径较大，电子排斥作用减小，因而加合电子时放出的能量相对较大。
1.21什么是电负性？同周期以及同族元素的电负性随着原子序数的增加有什么变化规律？ 答：分子中原子吸引电子的能力就是元素的电负性。元素的电负性是呈现周期性变化的，变化的基本规律是：同一周期从左向右电负性增大；同族(主族)元素自上而下电负性减小。
1.23 有A 、B 、C 、D 四种元素。其中A 为第四周期元素，与D 可形成1:1和1:2原子比的化合物。B 为第四周期d 区元素，最高氧化数为7。C 和B 是同周期的元素，具有相同的最高氧化数。D 为所有元素中电负性第二大的元素。给出四种元素的元素符号，并按电负性由大到小排列之。
答：这四种元素分别为：A —Ge （K ，Ca ）；B —Mn ；C —Br ；D —O 。 这四种元素按电负性由大到小排列为：O> Br > Ge > Mn
1.24 什么是镧系收缩？其影响是什么？
答：镧系收缩指的是镧系元素的原子半径（离子半径）随着原子序数的增大逐渐减小的现象。镧系收缩的结果使镧系元素后面的过渡元素的原子半径都相应的缩小，使第六周期元素的原子半径与对应第五周期元素的原子半径相近，使得Zr 和Hf ，Nb 和Ta ，Mo 和W 的化学性质极为相似，很难分离。
1.25 用斯莱特法则计算说明元素Pd 的核外电子排布是[Kr]4d 10而不是[Kr]4d 85s 2。 8解：如果Pd 原子基态的电子构型是[Kr]4d 5s 2
Pd 原子核作用于一个5s 电子上的有效核电荷为： *Z = Z –σ= 46-(0.35×1+0.85×16 +1.0×28) = 4.05
eV E s 92.85
05.46.1322
5?=×?=
如果Pd 原子基态的电子构型是[Kr]4d 10，Pd 原子核作用于一个4d 电子上的有效核电荷为：
*Z = Z – σ = 46-(0.35×9+1.0×36) = 6.85
eV E d 88.394
85.66.1322
4?=×?=
108 从以上计算说明Pd 原子基态的电子构型为[Kr]4d 时最外层电子的能量比[Kr]4d 5s 2时要低，所以Pd 原子基态的电子构型是[Kr]4d 10而不是[Kr]4d 85s 2。