第九章 原子结构和元素周期律(最终版)
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第九章原子结构和元素周期律一、选择题1. 某原子的基态电子组态是[Xe]4f145d106s2,该元素属于( )A. 第六周期,IIA族,s区B. 第六周期,IIB族,p区C. 第六周期,IIB族,f区D. 第六周期,IIA族,d区E. 第六周期,IIB族,ds区2. 某一电子有下列成套量子数(n、l、m、s),其中不可能存在的是( )A. 3,2,2,1/2B. 3,1,-1,1/2C. 1,0,0,-1/2D. 2,-1,0,1/2E. 1,0,0,1/23.下列说法中,正确的是( )A. 主量子数为1时,有自旋相反的两个轨道。
B. 主量子数为3时,3s、3p、3d共三个轨道。
C. 在除氢以外的原子中,2 p能级总是比2s能级高。
D. 电子云是电子出现的概率随r变化的图像。
E. 电子云图形中的小黑点代表电子。
4. 基态29Cu 的电子组态是( )A. [Ar]4s23d4B. [Kr] 3d44s2C. [Ar] 3d104s1D. [Xe]4s13d5E. [Xe] 3d44s25. Ne的E l s与Kr的E l s相比,应有( )A. E l s(He) = E l s(Kr)B. E l s(He)<E l s(Kr)C. E l s(He)>E l s(Kr)D. E l s(He) <<E l s(Kr)E. 无法比较。
6. 在多电子原子中,决定电子能量的量子数为( )A.nB. n和lC. n,l和mD. lE. n,l,m,和s7. 某原子的基态电子组态是[Kr]4d105s25p1,该元素的价层电子是( )A. 4d105s25p1B. 5s25p1C. 5p1D. 4d10E. 4d105p18. 基态19K原子最外层电子的四个量子数应是( )A. 4,1,0,1/2B. 4,1,1,1/2C. 3,0,0,1/2D. 4,0,0,1/2E. 4,1,-1,1/29. de Broglie关系式是( )A. Δx·Δp≥ h / 4πB. hν= E2 - E1C. λ= h / pD. λ= c /νE. p = mν10.填电子时下列能级能量最高的是( )A. n = 1,l = 0B. n = 2,l = 0C. n = 4,l = 0D. n = 3,l = 2E. n = 2,l = 111.下列能级属于同一个能级组的是( )A. 3s3p3dB. 4s4p4d4fC. 6p7s5f6dD. 4f5d6s6pE. 2s2p3s12.下列关于电子亚层的正确说法是( )A. p亚层有一个轨道B. 同一亚层的各轨道是简并的C. 同一亚层电子的运动状态相同D. d亚层全充满的元素属主族E. s亚层电子的能量低于p亚层电子答:1.E 2.D 3.C 4.C 5.C 6.B7.B 8.D 9.C 10. D 11.D 12.B二、填空题1.屏蔽作用使电子的能量,钻穿作用使电子的能量。
第九章原子结构和元素周期律首页难题解析学生自测题学生自测答案章后习题解答难题解析例9-1 什么是原子轨道?原子轨道是什么样子?析原子轨道不是像月球绕地球运动或地球绕太阳运动的那种圆形或椭圆形的运动轨迹,因为原子核外的电子具有波粒二象性,不可能同时有确定的位置和速度,也就无法按照一定方向行进。
电子的运动并不是没有规律可循:我们不能知道某一刻电子在什么位置,但是我们能知道它出现在那个位置的可能性有多大。
为了表达这样的概率,人们发现了波函数。
波函数的几何图形就是原子轨道的形状。
答原子中的电子在核外空间出现的概率是通过波函数描述的,波函数的平方的意义是电子在核外空间出现的概率密度。
习惯上把这种描述电子运动的波函数称作原子轨道。
原子轨道的角度部分和径向部分可以用几何图形表现出来。
角度部分的几何图形是原子轨道的形状,如s轨道是球形的,p轨道是哑铃形的。
径向部分的图形是曲线,例如径向分布函数曲线的峰表现据原子核一定距离处电子概率的极大值。
例9-2 概率密度、概率、径向分布函数之间是些什么关系?析概率就是可能性。
电子在原子核外的整个无限区间出现的概率为1,在空间某一有限区域出现的概率必小于1。
这个空间区域电子概率的大小与空间区域的大小和概率密度有关,是这两个因素的总体体现。
答概率密度反映了电子在原子核外的某一点周围微小区域单位体积内出现的概率,概率密度与此微体积的乘积就是这个微区域的电子概律;把微体积扩大到无限空间,概率等于1。
如果把微小区域定义为离原子核一定距离的球形表面乘以表面上微壳层的厚度,那么概率密度函数乘以求表面积所得到的径向分布函数,表现了离原子核一定距离处电子概率的大小。
例9-3 为什么周期表中从左到右原子半径减小,从上到下原子半径增大?非金属元素的原子一般都比金属原子小吗?析原子半径的大小可以表现为电子出现的平均概率离原子核的远近,或者直接说电子离核的远近,它受核对电子吸引力大小的直接影响。
所以本题的关键是有效核电荷的变化规律。
第九节元素周期表和元素周期律一.原子结构原子序数= = =在阳离子中:数 > 数;在阴离子中:数 > 数二.元素周期表的结构1.元素周期表的编排原则按的顺序从左到右排列;将的元素排成一个横行;把的元素(个别例外)按的顺序从上到下排成纵行。
2.元素周期表的结构(1)横行:每一横行称为一个。
其中第周期中包含的元素数目较少,叫做;第周期中包含的元素数目较多,叫做。
(2)纵行:个纵行构成个族。
三.质量数1.质量数()= ( )+ ( )2.符号:表示1个为Z,为A的原子,中子数为.四.同位素相同而不同的同一元素的不同原子互称为同位素,即同一元素的不同互称为同位素.如.和三种核素都是的同位素。
【巩固练习】1.19世纪中叶,门捷列夫的突出贡献是 ( )A.提出原子学说B.发现元素周期律C.提出分子学说D.发现氧气2.关于Hf18572说法正确的是()A.该元素的原子序数是72 B.该元素的原子序数是113C.该元素是一种新原子D.该元素是一种新元素3.据报导,1994年12月科学家发现了一种新元素,它的原子核内有161个中子,质量数272该元素的原子序数为() A.111 B.161 C.272 D.433五、元素周期律:1.元素的金属性:在同一周期,由左到右,元素的金属性___________;在同一主族,元素的金属性。
可以通过:和比较元素金属性强弱。
2.元素的非金属性:在同一周期,由左到右,元素的非金属性____________。
可以通过:和比较元素非金属性强弱。
3.原子半径,同一周期______________________,同一主族_______________________。
4.以上变化的根本原因是______________________________ 。
【巩固练习】1.从原子序数11依次增加到17,下列所叙递变关系错误的是( )A.电子层数逐渐增多 B.原子半径逐渐增大C.最高正价数值逐渐增大 D.从硅到氯负价从-4-12.原子序数从3~10的元素,随着核电荷数的递增而逐渐增大的是( ) A..电子层数B..电子数 C..原子半径D..化合价3.某元素气态氢化物的化学式为H2X,则此元素最高氧化物水化物的化学式应是 ( ) A.H2XO3 B.H2XO4 C.H3XO4 D.H6XO64.下列各含氧酸中,酸性最强的是 ( )A.H3PO4 B.H2SO4 C.HClO4 D.HBrO45.下列各组按碱性依次减弱顺序排列的是:( )A.LiOH、NaOH、CsOH B.Ba(OH)2、Ca(OH)2、Mg(OH)2C.Ca(OH)2、KOH、Ba(OH)2 D.Al(OH)3、Mg(OH)2、NaOH6.用元素符号回答原子序数11~18号的元素的有关问题(1)除稀有气体外,原子半径最大的是。
第9章原子结构与元素周期律1.根据玻尔理论,计算氢原子第五个玻尔轨道半径(nm)及电子在此轨道上的能量。
解:(1)根据rn=a0n2r5=53pm×25= 53×10-3nm×25=1.325 nm(2) 根据En=-B/2 nE5= -13.6ev/52=-13.6ev/25=-0.544ev答: 第五个玻尔轨道半径为 1.325 nm,此轨道上的能量为-0.544ev。
2.计算氢原子电子由n=4能级跃迁到n=3能级时发射光的频率和波长。
解:(1)根据 E(辐射)=ΔE=E4-E3 = 2.179×10-18 J((1/3)2-(1/4)2)= 2.179×10-18 J(1/9-1/16)=2.179×10-18 J×0.0486=1.06X10-19J根据E(辐射)=hνν= E(辐射)/h= 1.06×10-19J /6.626X10–34 = 1.60X1014 s-1(2)法1:根据E(辐射)=hν= hC/λλ= hC/ E(辐射)= 6.626X10 –34 J.s×3×108 m.s-1/1.06×10-19J=1.88×10-6m。
法2:根据ν= C/λ,λ= C/ν=3×108 m.s-1/1.60X1014 s-1=1.88×10-6m。
答:频率为 1.60X1014 s-1,波长为 1.88×10-6m。
3.将锂在火焰上燃烧放出红光,波长=670.8nm,这是Li原子由电子组态1s22p1→1s22s1跃迁时产生的。
试计算该红光的频率、波数以及以KJ·mol-1为单位符号的能量。
解:(1)频率ν= C/λ=3×108 m.s-1/670.8nm×10-9 m/nm=4.47×1014 s-1;(2)波数ν=1/λ=1/670.8nm×10-9 m/nm=1.49×106 m-1(3) 能量E(辐射)=hν=6.626X10 –34 J.s×4.47×1014 s-1=2.96×10-19 J2.96×10-19 J×6.023×1023mol-1×10-3KJ/J=178.28 KJ mol-1答: 频率为 4.47×1014 s-1,波数为 1.49×106 m-1,能量为178.28 KJ mol-1。
原子结构与元素周期律原子结构指的是原子的组成和结构。
根据量子力学理论,原子由电子、质子和中子组成。
质子和中子集中在原子核中,而电子则存在于原子的外层。
电子以特定的轨道围绕着原子核运动,这些轨道又被称为电子壳。
每个电子壳能够容纳不同数量的电子,其中第一电子壳最多容纳2个电子,第二电子壳最多容纳8个电子,而后续的电子壳分别容纳最多18个、32个和50个电子。
这是因为电子的分布满足一定的能级规则,即每个电子壳的能级比前一个电子壳的能级高。
元素周期律是研究和分类元素的规律性表达方式。
元素周期表是根据元素的原子序数和化学性质编排的表格。
元素周期表的主体是按照原子序数递增排列的,每个元素的原子序数代表了其原子核中的质子数。
现在的元素周期表是按照门捷列夫周期定律、贝尔定律和气体化学定律编撰的。
门捷列夫周期定律是指元素的性质会随着原子序数的增加而循环性地变化。
贝尔定律则是指元素的化学性质主要取决于其原子外层电子的数目。
基于这些定律和规律,元素周期表将元素分成了相应的周期和族。
元素周期表的周期是指元素周期表中的横行,也称为周期。
一共有7个周期,每个周期中的元素具有相似的化学性质。
元素周期表中的族则是指元素周期表中的竖列,也称为族。
元素周期表中的元素周期和族数共同描述了元素的化学性质,周期性地变化。
对于周期表上的每个元素,都有相应的元素符号、原子序数、相对原子质量和周期表中的位置。
元素周期表的开创者是俄国化学家门捷列夫,他在19世纪初首次提出了元素周期定律,并将元素按照这个定律排列在一张表上。
随着现代化学的发展,元素周期表逐渐完善,并逐渐扩展。
如今的元素周期表已经包含了118个元素,其中92个是自然界存在的元素,剩下的是由科学家们在实验室中合成的人工合成元素。
总结起来,原子结构和元素周期律是化学中两个重要的概念。
原子结构指的是原子的组成和结构,包括质子、中子和电子的分布。
元素周期律则是描述和分类元素的规律性表达方式,根据原子序数和周期规律将元素排列在一个表格里,以反映元素的周期性变化。
第九章原子结构和元素周期律§本章摘要§1.微观粒子运动的特殊性微观粒子的波粒二象性测不准原理微观粒子运动的统计性规律2.核外电子运动状态的描述薛定谔方程用四个量子数描述电子的运动状态几率和几率密度径向分布和角度分布3.核外电子排布和元素周期律多电子原子的能级核外电子排布原则元素周期表科顿(F. A. Cotton) 轨道能级图斯蕾特(Slater) 规则4.元素基本性质的周期性原子半径电离能电子亲合能E 电负性原子结构理论的发展过程:100 年前的今天,正是人类揭开原子结构的秘密的非常时期。
我们共同来回顾19 世纪末到20 世纪初,科学发展史上的一系列重大的事件。
1879 年英国人Crookes 发现阴极射线1896 年法国人Becquerel 发现铀的放射性1897 年英国人thomson 测电子的荷质比发现电子1898 年波兰人Marie Curie 发现钋和镭的放射性1899 年英国人Rutherford 发现, , 射线1900 年德国人Planck 提出量子论1905 年瑞士人Einstein 提出光子论解释光电效应1909 年美国人Millikan 用油滴实验测电子的电量1911 年英国人Rutherford 进行粒子散射实验提出原子的有核模型1913 年丹麦人Bohr 提出Bohr 理论解释氢原子光谱§1. 微观粒子运动的特殊性微观粒子的运动,不能用经典力学(牛顿力学)来描述,因为微观粒子的运动具有它本身的特殊性.要研究微观粒子,首先要了解其运动的特殊性.一.微观粒子的波粒二象性人们当年研究光时, 只考虑到光的波动性, 到了麦克斯韦, 波动性已经发展到顶峰. 而Planck提出的光电效应, 指出光具有粒子性, 也为人们所忽略. 通过光的干涉,衍射及其光电效应实验,证明光具有波粒二象性。
根据:(1)Einstein 的质能联系公式E = m (2)Planck 量子论(3)Einstein光子的能量公式E = h得到光具有波粒二象性:其中: P:动量,m:光子质量(粒子性), : 光的频率, : 光的波长(波动性)c :光速, h = 6.626J.s( Planck常数)1924年, 法国年轻的物理学家Louis de Broglie ( 德布罗意), 当年32岁, 根据光的波粒二象性规律,大胆提出人们在研究微观粒子时, 忽略了粒子的波动性,指出微粒象光一样,也具有波粒二象性, 并提出德布罗意关系式:等式左边: m, p 是与质量, 动量相关, 说明具备粒子性等式右边: 与相关, 说明具备波动性.(v为粒子的运动速度)电子衍射实验:1927年, 两位美国科学家进行了电子衍射实验, 证实了德布罗意关系式的正确性。