《材料科学基础》第一章习题——原子结构与键合
一、作业题
1、原子间的结合键共有几种？各自的特点如何？
2、图1-1中绘出3类材料——金属、离子晶体和高分子材料之能量与距离的关系曲线，试指出它们各代表何种材料。
3、A 和B 元素之间键合中离子特性所占的百分比可近似地用下式表示：
%100]1[(%)2
)(25.0 ?-=--B A x x e IC
式中A x 和B x 分别为A 和B 元素的电负性
值。已知Ti ，O ，In 和Sb 的电负性分别为1.5，3.5，1.7和1.9，试计算TiO 2和InSb 的IC （%）。
4、尽管HF 的相对分子质量较低，试解释：为什么HF 的沸腾温度（19.4℃）要比HCl 的沸腾温度（-85℃）高？
5、与陶瓷材料相比，金属材料的导热导电性能优异、韧性塑性好，但熔点低，请从金属材料与陶瓷材料的键合特点加以分析，解释各自性能差异的根本原因。
6、高分子链结构分为近程结构和远程结构。他们各自包含的内容是什么？
7、高分子材料按受热的表现可分为热塑性和热固性两大类，试从高分子链结构角度加以解释。 8、官能度的概念？要获得三维网状的高分子材料，其单体至少需要几个官能度？
二、思考题（不用纸质版上交）
（1）原子的结构包括哪几个部分？在了解LED 结构的基础上，从原子结构的角度讨论LED 荧光粉的发光原理。LED 交通信号灯中，红灯用荧光粉可能有哪些离子，绿灯用荧光粉可能有哪些离子？
（2）原子间的结合键共有几种？他们各自有何特点？分别列举一种常见的金属材料、无机非金属材料、高分子材料，比较其熔点、导电性、硬度、韧性、塑性等性能，从结合键角度来分析其宏观性能的差异。
（3）从结合键的角度讨论，为什么HF 的沸点比HCl 的沸点高？如果让你穿越到19世纪70-80年代，请你告诉爱迪生怎样选择白炽灯的灯丝材料，为什么钨是最合适的灯丝材料之一？
（4）高分子链结构分为近程结构和远程结构，他们各自包含的内容是什么？官能度的概念是什么，要获得三维网状的高分子材料，其单体至少需要几个官能度？
（5）高分子材料按受热的表现可分为热塑性和热固性两大类，试从高分子链结构角度加以解释。
E
分子量及其分布的常见表征方法有哪些，并举例说明其与材料性能之间的关系。(加工性能、物性等) （6）塑料袋可以回收，是线性或者支化的高分子。羊毛衣的判断，点火燃烧后直接碳化的是真羊毛，如果出现软软黏黏的是假羊毛衣。
（7）热塑性：高分子与高分子之间是范德瓦尔斯力的结合；热固性：高分子与高分子之间形成共价键的结合。
（8）高分子材料相对分子质量具有多分散性。聚氯乙烯（PVC）相对分子质量分布表如下。试计算该材料的数均相对分子质量
高考化学提高题专题复习原子结构与元素周期表练习题附答案 一、原子结构与元素周期表练习题（含详细答案解析） 1．硅是构成矿物和岩石的主要成分，单质硅及其化合物具有广泛的用途。完成下列填空： I.某些硅酸盐具有筛选分子的功能，一种硅酸盐的组成为：M 2O·R 2O 3·2SiO 2·nH 2O ，已知元素M 、R 均位于元素周期表的第3周期。两元素原子的质子数之和为24。 （1）该硅酸盐中同周期元素原子半径由大到小的顺序为________________； （2）写出M 原子核外能量最高的电子的电子排布式：__________________； （3）常温下，不能与R 单质发生反应的是___________（选填序号）； a ．CuCl 2溶液 b ．Fe 2O 3 c ．浓硫酸 d ．Na 2CO 3溶液 （4）写出M 、R 两种元素的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式：____________________________________________。 II.氮化硅（Si 3N 4）陶瓷材料硬度大、熔点高。可由下列反应制得： SiO 2+C+N 2???→高温Si 3N 4+CO （5）Si 3N 4晶体中只有极性共价键，则氮原子的化合价为______，被还原的元素为______________。 （6）C 3N 4的结构与Si 3N 4相似。请比较二者熔点高低。并说明理由：_____________________。 （7）配平上述反应的化学方程式，并标出电子转移的数目和方向。_________________ （8）如果上述反应在10L 的密闭容器中进行，一段时间后测得气体密度增加了2.8g/L ，则制得的Si 3N 4质量为_____________。 【答案】Na >Al>Si 3s 1 bd ()-23- 2Al OH +OH =lO +H A O -3 N 2中氮元素 两者均为 原子晶体，碳原子半径小于硅原子半径，因此C 3N 4中碳原子与氮原子形成的共价键键长较Si 3N 4中硅原子与氮原子形成的共价键键长小，键能较大，熔点较高 35g 【解析】 【分析】 【详解】 I ．（1）化合物的化合价代数和为0，因此M 呈+1价，R 呈+3价，M 、R 均位于元素周期表的第3周期，两元素原子的质子数之和为24，则M 为Na ，R 为Al ，该硅酸盐中Na 、Al 、Si 为同周期元素，元素序数越大，其半径越小，因此半径大小关系为：Na >Al>Si ； （2）M 原子核外能量最高的电子位于第三能层，第三能层上只有1个电子，其电子排布式为：3s 1； （3）常温下，Al 与CuCl 2溶液反应能将铜置换出来；Al 与Fe 2O 3在高温反应；Al 与浓硫酸发生钝化；Al 与Na 2CO 3溶液在常温下不发生反应； 故答案为：bd ； （4）Na 、Al 两种元素的最高价氧化物对应的水化物分别为：NaOH 、Al(OH)3，二者反应的
原子结构习题及解析
《原子结构》作业参考解析 1. 下列说法正确的是 A. 因为p轨道是“8”字形的，因此p电子沿“8”字形轨道做绕核运动 B. 主量子数为2时，电子层有2s和2p两个轨道 C. 氢原子核外只有一个电子，因此核外只有一个原子轨道 D. 电子云是 |ψ|2 在空间分布的图像 【D】A：原子核外的电子运动是没有固定轨道的，只是在核外某些区域出现的概率大，在某些区域出现的概率小，因此p电子不是沿着“8”字形轨道做绕核运动的；B：主量子数为2时，有2s和2p两种轨道，而其中2p有3个简并轨道；C：氢原子核外只有一个电子，但是却远远不止1个轨道，当这个电子位于1s轨道上时，氢原子处于基态，而当这个电子位于其它高能级轨道时，氢原子处于激发态；D：电子云是用小黑点密集程度的变化情况来形象化的描述核外电子概率密度分布的图形，而|ψ|2的物理意义是核外某处电子出现的概率密度，因此说电子云是|ψ|2 在空间分布的图像。 2. 下列原子轨道不存在的是 A. 8s B. 3f C. 4d D. 7p 【B】根据量子数的取值要求，主量子数n只能取1,2,3…等非零正整数；轨道角动量量子数l的取值受n的限制，只能取0,1,2,…,(n-1)，共取n个值；磁量子数m的取值又受l的限制，只能取0,±1,±2…±l，共取2l+1个值。据此，当n为3时，l最大只能取值为2，当l为2时是d轨道，所以不可能出现3f轨道。 3. 多电子原子中决定核外电子能量高低的量子数为 A. n,l,m,s B. n,l m C. n,l D. n
【C 】主量子数n 的大小决定了核外电子离核的远近，由于电子离核越近，受原子核吸引越强，因此能量越低，而离核越远，受原子核吸引越小，因此能量越高，所以主量子数也是多电子原子核外电子能量高低的主要因素；而多电子原子核外的电子除了受到原子核的吸引外，还收到其它电子对其的排斥作用，我们主要考虑内层和同层电子对其的屏蔽作用，因此多电子原子核外电子能量的高低，同时还与其轨道角动量量子数l 有关；而磁量子数m 的取值确定原子轨道在空间的伸展方向，所以与电子和轨道的能量无关；自旋角动量量子数s 体现了电子的自旋运动，也与其能量无关，因此对于多电子原子而言，核外电子能量的高低主要受到n 和l 的影响。 不过要特别注意的是，由于单电子原子（氢）和离子（类氢离子）核外只有一个电子，只受到原子核的吸引，因此其能量高低只与其主量子数的取值有关，而与轨道角动量量子数无关。 ）的图形。 222222d d d d A. B. C. D.xy xy x y x y Y Y Y Y -- 【B 】从图中可见，该角度分布图中没有出现正负号，因此这是一个关于电子云的角度分布图，A 、C 两个选项可以排除，根据轨道在空间的伸展方向，可以确定该图形的名称为2 22d x y Y -。 5. 下列各原子电子组态中，属于激发态的是 A. 1s 22s 22p 63s 23p 1 B. 1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 1 C. 1s 22s 22p 63s 23p 63d 54s 1 D. 1s 22s 22p 63s 23p 33d 1
原子结构及元素 一、选择题 1．【2018年山东省德州市】近日，中国在四川某地发现了一个超大规模的锂矿，储量高达52万吨，被称之为“中国锂谷”。锂矿是重要的国家战略资源，有着21世纪改变世界格局的“白色石油”和“绿色能源金属”之称。下图是锂原子结构示意图和锂元素在元素周期表中的相关信息。下列说法正确的是( ) A．锂元素属于非金属元素 B．锂原子在化学反应中易得电子 C．锂原子的相对原子质最是6.94lg D．锂原子核内有3个质子 【答案】D 2．【2018年湖北省随州市】下图是元素周期表中提供的碘元素部分信息及碘原子结构示意图。下列说法错误的是 A．碘单质(I2)是由碘原子直接构成的 B．碘的相对原子质量为127，原子核内质子数为53 C．碘原子核外共有53个电子，最外层有7个电子 D．碘元素属于非金属元素，碘原子在化学反应中容易得到电子 【答案】A 3．【2018年湖南省岳阳市】硒是人体必需的一种微量元素，严重缺硒可能诱发皮肤病和癌症。硒的原子结构示意图及其在元素周期表中的某些信息如图所示，下列分析正确的是（） A．硒属于金属元素 B．硒的相对原子质量为78.96g C．硒原子的核电荷数为34 D．硒原子的核外有6个电子 【答案】C 4．【2018年湖北省咸宁市】1869年发现了元素周期律并编制出元素周期表的科学家是
A．道尔顿 B．阿伏加德罗 C．门捷列夫 D．侯德榜 【答案】C 5．【2018年湖北省咸宁市】稀土是一种重要的战略资源。铈是一种常见的稀土元素，下列有关铈的说法正确的是 A．铈属于非金属元素 B．铈原子的中子数是58 C．铈原子的核外电子数是58 D．铈原子的相对原子质量是140.1g 【答案】C 6．【2018年安徽省】硼是作物生长必需的微量营养元素，硼元素的相关信息如图所示。下列有关硼的说法正确的是 A．相对原子质量为10.81g B．属于金属元素 C．原子的核电荷数为5 D．原子核外有6个电子 【答案】C 7．【2018年广州市】下图为某粒子的结构示意图,下列说法正确的是 A．该粒子有12个质子 B．该粒子有2个电子层 C．该粒子属于非金属元素 D．该粒子已达到相对稳定结构 【答案】A 8．【2018年安徽省】归纳法是学习化学的重要方法之一，下列图示正确的是
第一章原子结构与性质 一.原子结构 1、能级与能层 电子云：用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图.离核越近，电子出现的机会大，电子云密度越大；离核越远，电子出现的机会小，电子云密度越小. 电子层（能层）：根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，核外电子分别处于不同的电子层.原子由里向外对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q. 原子轨道（能级即亚层）：处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动，分别用s、p、d、f表示不同形状的轨道，s轨道呈球形、p轨道呈哑铃形 2、原子轨道 3、原子核外电子排布规律 （1）构造原理：随着核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按下图顺序填入核外电子运动轨道（能级），叫做构造原理。 原子核外电子的运动特征可以用电子层、原子轨道(亚层)和自旋方向来进行描述.
能级交错：由构造原理可知，电子先进入4s轨道，后进入3d轨道，这种现象叫能级交错。 （2）能量最低原理：电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量高的轨道. （3）泡利（不相容）原理：一个轨道里最多只能容纳两个电子，且自旋方向相反（用“↑↓”表示），这个原理称为泡利原理。 （4）洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道（能量相同）时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则叫洪特规则。比如，p3的轨道式为，而不是。 洪特规则特例：在等价轨道的全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）、全空时(p0、d0、f0)的状态，具有较低的能量和较大的稳定性.如24Cr [Ar]3d54s1、29Cu [Ar]3d104s1。 前36号元素中，全空状态的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0；半充满状态的有：7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3；全充满状态的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。 4、基态原子核外电子排布的表示方法 （1）电子排布式 ①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如K：1s22s22p63s23p64s1。 ②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，例如K：[Ar]4s1。 （2）电子排布图(轨道表示式) 每个方框或圆圈代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。 如基态硫原子的轨道表示式为 ↑↓↑ ↑↑↑
第8章原子结构和元素周期律习题参考答案 1 玻尔理论的要点是什么？玻尔理论有哪些局限性？ 答：玻尔提出三点假设： ①核外电子是在某些符合一定条件的轨道上绕核运动的。电子在这些轨道上运动时， 既不吸收能量也不放出能量。②原子在稳定状态时，电子尽可能处在离核最近的轨道上。 这时原子的能量最低（称为基态）。当原子从外界获得能量时，电子可以跃迁到离核较远(即能量较高)的轨道上去，此时原子和电子处于激发态。③处于激发态的电子很不稳定。当电子从离核较远的轨道返回到离核较近的轨道时，会以光的形式释放出能量。光的频率取决于能量较高的轨道与能量较低的轨道之间的能量差。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。 2 ∣ψ∣2的物理意义是什么？它的形象化表示是什么？ 波函数绝对值的平方∣ψ∣2有明确的物理意义。它表示空间某单位体积内电子出现的概率，即概率密度。电子云就是概率密度∣ψ∣2的形象化图示。 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。 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 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：该元素位于周期表中第4周期，ⅤB族，d区。中文名称是钒。描述3d轨道上3个电子运动状态的四个量子数分别是：
第二部分简答题 第一章原子结构 1、原子间的结合键共有几种？各自的特点如何？【11年真题】 答：（1）金属键：基本特点是电子的共有化，无饱和性、无方向性，因而每个原子有可能同更多的原子结合，并趋于形成低能量的密堆结构。当金属受力变形而改变原子之间的相互位置时不至于破坏金属键，这就使得金属具有良好的延展性，又由于自由电子的存在，金属一般都具有良好的导电性和导热性能。 （2）离子键：正负离子相互吸引，结合牢固，无方向性、无饱和性。因此，七熔点和硬度均较高。离子晶体中很难产生自由运动的电子，因此他们都是良好的电绝缘体。 （3）共价键：有方向性和饱和性。共价键的结合极为牢固，故共价键晶体具有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点。共价结合的材料一般是绝缘体，其导电能力较差。 （4）范德瓦尔斯力：范德瓦尔斯力是借助微弱的、瞬时的电偶极矩的感应作用，将原来稳定的原子结构的原子或分子结合为一体的键合。它没有方向性和饱和性，其结合不如化学键牢固。 （5）氢键：氢键是一种极性分子键，氢键具有方向性和饱和性，其键能介于化学键和范德瓦耳斯力之间。 2、陶瓷材料中主要结合键是什么？从结合键的角度解释陶瓷材料所具有的特殊性能。【模拟题一】 答：陶瓷材料中主要的结合键是离子键和共价键。由于离子键和共价键很强，故陶瓷的抗压强度很高、硬度很高。因为原子以离子键和共价键结合时，外层电子处于稳定的结构状态，不能自由运动，故陶瓷材料的熔点很高，抗氧化性好、耐高温、化学稳定性高。 第二章固体结构 1、为什么密排六方结构不能称为一种空间点阵？【11年真题】 答：空间点阵中每个阵点应该具有完全相同的周围环境。密排六方晶体结构位于晶胞内的原子具有不同的周围环境。如将晶胞角上的一个原子与相应的晶胞之内的一个原子共同组成一个阵点，这样得出的密排六方结构应属于简单六方点阵。 2、为什么只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，而间隙固溶体则不能？【模拟题一】 答：因为形成固溶体时，溶质原子的溶入会使溶剂结构产生点阵畸变，从而使体系能量升高。溶质与溶剂原子尺寸相差较大，点阵畸变的程度也越大，则畸变能越高，结构的稳定性越低，溶解度越小。一般来说，间隙固溶体中溶质原子引起的点阵畸变较大，故不能无限互溶，只能有限熔解。 3、试证明四方晶系中只有简单四方点阵和体心四方点阵两种类型。【模拟题三】
1、某元素A原子的L层要比M层少6个电子，它有两种常见的阳离子a和b(其中a的化合价大于b的化合价)。则： (1)a的M层比N层多________个电子；b的L层比M层少________个电子。a的稳定性________(填“大于”或“小于”)b的稳定性。 (2)写出A的电子排布式：______________。a的最外层电子排布图为______________。 2、Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次递增。已知： ①Z的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；②Y原子价电子(外围电子)排布为m s n m p n； ③R原子核外L层电子数为奇数；④Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4。 请回答下列问题：(1)Z2＋的核外电子排布式是________。 (2)Q与Y形成的最简单气态氢化物分别为甲、乙，下列判断正确的是______(填字母)。 a.稳定性：甲>乙 b.稳定性：甲<乙 (3)Q、R、Y三种元素的第一电离能数值由小至大的顺序为________(用元素符号作答)。 (4)五种元素中，电负性最大的非金属元素是_____，电负性最小的非金属元素是_____。 3、(2018·晋江市季延中学期中)A、B、C、D代表4种元素。请填空： (1)A原子序数为24的元素原子中有________个电子层，________个能级，________个未成对电子，位于元素周期表的________区。 (2)B原子的2p轨道上只有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反，写出该原子的价电子排布图：________________________________。 (3)D元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，D元素基态原子的电子排布式为________________，其单质在一定条件下能与浓硫酸反应，试写出该反应的化学方程式：____________________________________________________________。 4、按要求完成下列问题： (1)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题： Co基态原子核外电子排布式为___________________________________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是________，基态原子核外未成对电子数较多的是________。
1. 评 述 下 列 叙 述 是 否 正 确， 如 有 错 误， 试 予 以 改 正。(1) 主 量 子 数 n = 3 时， 有 3s 、3p 、3d 三 个 原 子 轨 道；(2) 四 个 量 子 数 n 、l 、m 、m s 都 是 用 来 描 述 原 子 轨 道 的。 1.解：(1) 错 误。 应 有 3s 、3p 、3d 三 个 亚 层 和 3s ，3p x ，3p y ，3p z ，322 d x y -，3 d xy ，3 d xz ， 3 d yz 和 32 d z ， 共 九 个 轨 道。 (2) 错 误。 量 子 数 n 、l 、m 是 用 来 描 述 原 子 轨 道 的，而 m s 只 描 述 电 子 自 旋 方 向。 、2. 下 列 关 于 原 子 轨 道 的 叙 述 是 否 正 确？ 如 不 正 确 试 予 以 改 正： (1) 主 量 子 数 n = 1 时， 有 自 旋 相 反 的 两 个 原 子 轨 道；(2) 主 量 子 数 n = 4 时， 有 4s ，4p ，4d ，4f 四 个 原 子 轨 道；(3) 磁 量 子 数 m = 0， 对 应 的 都 是 s 原 子 轨 道。 2.解：(1) 不 正 确。n = 1 时, 只 有 1s 亚 层， 也 只 有 一 个 1s 原 子 轨 道， 其 中 最 多 可 容 纳 自 旋 方 式 相 反 的 两 电 子。 (2) 不 正 确。n = 4 时 可 能 有 4s 、4p 、4d 、4f 亚 层， 原 子 轨 道 数 目 分 别 为 1、3、5、7， 所 以 可 以 有 16 个原 子 轨 道。(3) 不 正 确。 原 子 轨 道 空 间 图 象 取 决 于 角 量 子 数 l ，只 有 l = 0，m = 0 时 为 s 原 子 轨 道， 而 l ≠ 0，m = 0时 都 不 是 s 原 子 轨 道。 3. 对 某 一 多 电 子 原 子 来 说 ,(1) 下 列 原 子 轨 道 3s 、3p x 、3p y 、3p z 、3d xy 、3d xz 、3d yz 、3d z 2、3d x y 22- 中， 哪 些 是 等 价（简 并） 轨 道？(2) 具 有 下 列 量 子 数 的 电 子， 按 其 能 量 由 低 到 高 排 序， 如 能 量 相 同 则 排 在 一 起（ 可 用“<”、“=” 符 号 表 示）： (A) 3、2、1、+ 12； (B) 4、3、2、- 12； (C) 2、0、0、+ 12 ； (D) 3、2、0、+ 12； (E) 1、0、0、- 12； (F) 3、1、1、+ 12 。 3.解：(1) 等 价 轨 道 为：3 p x 、3 p y 、3 p z 3 d xy 、3 d xz 、3 d yz 、3d z 2、3d x y 22- (2) 能 量 顺 序： (E) < (C) < (F) < (A) = (D) < (B)。 4. 确 定 一 个 基 态 原 子 的 电 子 排 布 应 遵 循 哪 些 规 则？ 下 列 电 子 排 布 式 各 违 犯 了 哪 一 规 则？ (1) 7N ：1s 2 2s 2 2p x 2 2p y 1 (2) 28Ni ：1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 (3) 22Ti : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 10 4.解： 应 遵 循 的 规 则： 能 量 最 低 原 理， 泡 利 ( Pauli ) 不 相 容 原 理，洪 德(Hund) 规 则； (1) 违 反 洪 德 规 则 (2) 违 反 能 量 最 低 原 理 (3) 违 反 泡 利 不 相 容 原 理。 5. 某 元 素 的 阳 离 子 M 2+ 的 3d 轨 道 中 有 5 个 电 子， 试：(1) 写 出 M 原 子 的 核 外 电 子 排 布 式； (2) M 原 子 的 元 素 符 号 及 其 在 周 期 表 中 的 位 置（ 周 期、 族）；(3) M 2+ 的 5 个 3d 电 子 的 运 动 状 态（用 量 子 数 表 示）。 5.解：(1) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2 (2) Mn ， 第 四 周 期， 第ⅦB 族 (3) n = 3，l = 2，m = 0，m s = + 12； n = 3，l = 2，m = 1，m s = + 12； n = 3，l = 2，m = - 1，m s = + 12； n = 3，l = 2，m = 2，m s = + 12； n = 3，l = 2，m = - 2，m s = + 12 。 6. 已 知 某 元 素 A 与 Ar 在 周 期 表 中 处 于 同 一 周 期， 且 原 子 核 外 相 差 3 个 电 子。 试 回 答： (1) 元 素 A 在 周 期 表 中 所 处 位 置 ( 周 期、 族 ) 及 元 素 符 号；(2) A 原 子 核 外 每 个 不 成 对 电 子 的 运 动 状 态 ( 用 量 子 数 表 示 )；(3) A 与 硫 相 比， 何 者 第 一 电 离 能 大？ 简 述 原 理。 6.(1) 第 三 周 期，ⅤA 族，P (2) 有 3 个 不 成 对 电 子， 它 们 的 量 子 数 为： 3 1 1 +12 ， 3 1 0 +12， 3 1-1 +12 (3) P 的 第 一 电 离 能 比 S 的 第 一 电 离 能 大， 因 为 失 去 的 都 是 3p 亚 层 上 的 电 子，P 原 子 的 3p 亚 层 处 于 半 充 满 状 态， 相 对 较 稳 定， 失 去 较 困 难。 7.原 子 轨 道 就 是 原 子 核 外 电 子 运 动 的 轨 道， 这 与 宏 观 物 体 运 动 轨 道 的 含 义 相 同。（ ）。 7. 错 8.以 电 子 概率(几 率) 密 度 表 示 的 空 间 图 象 即 为 原 子 轨 道， 波 函 数 的 空 间 图 象 即 为 电 子 云。（ ）
课题2 原子的结构 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1.下列关于原子的叙述正确的是( ) A.原子由原子核和核外电子构成 B.原子由原子核和中子构成 C.原子由质子和电子构成 D.原子由质子和中子构成 2.核能已经成为一种重要的能源，氘和氚都是未来生产核能的燃料。氚是氢元素的一种原子，氚原子的核电荷数是( ) A.1 B.2 C.3 D.4 3.下列原子各1×1021个，总质量最大的是( ) A.氧原子 B.氯原子 C.氢原子 D.铁原子 4.下列关于原子的叙述中，错误的是( ) A.原子呈电中性 B.原子是实心球体 C.原子由原子核与核外电子构成 D.原子可以构成分子 5.最近科学家发现了一种与天体中的中子星构成类似的，只由四个中子构成的粒子，这种粒子称为“四中子”，也称为“零号元素”。有关这种粒子的说法正确的是( ) A.易失去电子 B.相当于一个氢分子的质量 C.不显电性 D.在周期表中可与氢元素占同一位 6.2010年2月19日德国重粒子研究中心宣布第112号元素的符号位Cn，它的中文名称为鎶。已知Cn的相对原子质量为277，其质子数是112，则这种原子的核外电子数为( ) A.112 B.165 C.277 D.389 7.从下列图片中不能 ．．获取的信息是( ) A.分子之间有间隔 B.硅原子是由原子核和电子构成的 C.受热水分子运动速率加快 D.构成物质的粒子有分子、原子和离子 8.中科院的全超导的“人造太阳”——托克马克核聚变试验装置的调试运行成功，使我国在该领域的研究处于世界前列。氘和氚是核聚变的原料(氘、氚原子核内都只有1个质子，但含不同数目的中子)，聚变发生后，氘、氚原子核转变为氦原子核。根据以上叙述，下列说法正确的是( ) A.核聚变是化学变化 B.氘原子和氚原子属于不同元素 C.氘原子和氚原子是氢元素的两种不同原子 D.氘原子和氚原子的相对原子质量相同 9.英国科学家道尔顿最先确立了原子学说，他的中心论点主要有：①原子是不能再分的粒子；②原子是微小的实心球；③同种元素的原子，其性质和质量都相同。而现代科学实验表明：同种元素的原子内部有相同的质子数和不一定相同的中子数。从现代的观点看，你认为道尔顿的三个论点中，不确切的是( ) A.① B.①③ C.②③ D.①②③ 10.科学研究发现：氮气不活泼，在3000 ℃时仅有0.1％的分子分裂。在0 ℃常压条件下，向密闭容器M中充入一定量氮气，而后升高温度（不超过300 ℃，压强不变），若该密
一、原子的诞生 1.在物质结构研究的历史上,首先提出原子内有原子核的科学家是( ) 解析:汤姆生最早提出了电子学说,道尔顿最早提出了原子学说,卢瑟福最早提出了原子核,玻尔最早提出了原子的行星模型。 答案:C 2.下列说法中,不符合现代大爆炸宇宙学理论的是( ) A.我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸 B.恒星正在不断地合成自然界中没有的新元素 C.氢、氦等轻核元素是宇宙中天然元素之母 D.宇宙的所有原子中,最多的是氢元素的原子 答案:B 3.据报道,月球上有大量3He存在。下列关于3He的说法正确的是( ) A.是4He的同分异构体 B.比4He多一个中子 C.是4He的同位素 D.比4He少一个质子 答案:C 二、能层与能级 1..M能层对应的电子层是( ) A.第一能层 B.第二能层 C.第三能层 D.第四能层 答案:C 2.下列各能层中不包含p能级的是( ) 答案:D 3.下列各电子能层中含有3p能级的是( ) 能层能层能层能层 答案:C 能层具有的能级数为( ) 解析:每一个能层所具有的能级数等于能层序数,N能层为第四能层,故能级数为4。 答案:B 5.下列各能层中不包含d能级的是( ) 能层能层能层能层答案:C 6.下列能级中,不属于M能层的是( ) 答案:B 7.在N能层中,最多能容纳的电子数为( ) 答案:D 9.下列能级中可容纳电子数最多的是( ) 答案:D 10.下列说法正确的是( ) A.同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐减小 B.同一原子中,2p、3p、4p电子的能量相等 C.能量高的电子在离核近的区域运动,能量低的电子在离核远的区域运动 D.各能层含有的能级数为n(n为能层序数) 答案:D 11.下列是关于多电子原子核外电子运动规律的叙述,其中叙述正确的是( ) A.核外电子是分层运动的 B.所有电子在同一区域里运动 C.能量高的电子在离核近的区域运动 D.同一能层的电子能量相同 答案:A 12.画出Be、N、Ne、Na、Mg这些元素的基态原子结构示意图,并回答下列问题:( (1)只有K层与L层的元素有 (2)含有M层的有 (3)最外层电子数相同的有。 答案: (1)Be、N、Ne (2)Na、Mg (3)Be、Mg 三、构造原理和电子排布式 1.若以E(n l)表示某能级的能量,以下各式中正确的是( ) (3s)>E(2s)>E(1s) (3s)>E(3p)>E(3d) (4f)>E(4s)>E(3d) (5s)>E(4s)>E(4f) 答案:A 2.某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,下列说法中不正确的是( ) A.该元素原子中共有25个电子 B.该元素原子核外有4个能层 C.该元素原子最外层共有2个电子 D.该元素原子M电子层共有8个电子 答案:D 原子的结构示意图为。则x、y及该原子3p能级上的电子数分别为( )、6、4 、8、6 、8、6 ~20、3~8、1~6
原子结构与键合 一、决定材料性质最为本质的内在因素： 组成材料各元素原子结构：原子 原子间相互作用，相互结合：键合 原子或分子在空间的排列：晶体结构 原子集合体的形貌特征：显微组织 二、原子是化学变化中的最小微粒。 原子结构直接影响原子间的结合方式。 三、键的形成：在凝聚状态下，原子间距离十分接近，便产生了原子 间的作用力，使原子结合在一起，就形成了键。 键分为一次键和二次键： 一次键——结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。 二次键——结合力较弱，包括范德华键和氢键。 混合键——对于大多数晶体而言，它们的键并不单纯属于上述五种中的某一种，而具有某种综合性。换言之，许多晶体存在混合键。 四、范德华力、氢键和共价键的对比
五、石墨（共价键、金属键和范德瓦尔斯力的混合键） 1. C原子的三个价电子组成sp2杂化轨道，分别与最近邻的三个C 原子形成三个共价键，在同一平面内互成120°，使碳原子形成六角平面网状结构。 2. 第四个价电子未参与杂化，自由的在整个层内活动，具有金属键的特点。（石墨是一种良导体，可做电极等） 3. 层与层之间以范德瓦尔斯力结合。（结合力弱，所以石墨质地疏松，在层与层之间可插入其它物质，制成石墨插层化合物）。 六、晶体、准晶，非晶体 晶体中原子的排列是有序的，即原子按某种特定方式在三维空间内呈周期性规则重复排列，有固定的熔点。而非晶体内部原子的排列是无序的。 准晶体，亦称为“准晶”，是一种介于晶体和非晶体之间的固体。准晶体具有与晶体相似的长程有序的原子排列；但是准晶体不具备晶体的平移对称性。 七、弥散强化 弥散强化——指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料
9 原子结构习题解答(p262-265) 思考题： 1. 1862年，尚古多提出了元素的性质就是原子量的变化论点，创造了一个元素螺旋图，初步提出了元素的周期性。1864年，迈尔提出了六元素表，为元素周期表提供了雏形。1865年，纽兰兹将元素按原子量次序排列发现了八音律。1869年，人们已经发现了63种元素，门捷列夫按原子量的大小和元素的化学性质之间的关系列成一张表，这便是他的第一张元素周期表。经过继续努力，1871年他发表了关于周期律的新的论文。文中他修正了1869年发表的元素周期表。在前表中，性质类似的各族是横排，周期是竖排；而在新表中，族是竖排，周期是横排，这样各族元素化学性质的周期性变化就更为清晰。同时他将那些当时性质尚不够明确的元素集中在表格的右边，形成了各族元素的副族。在前表中，为尚未发现的元素留下4个空格，而新表中则留下了6个空格。元素周期律，使人类认识到化学元素性质发生变化是由量变到质变的过程，把原来认为各种元素之间彼此孤立、互不相关的观点彻底打破了，使化学研究从只限于对无数个别的零星事实作无规律的罗列中摆脱出来，从而奠定了现代化学的基础。 2. 根据电子排布顺序得出，第八周期排布为：8s、5g、6f、7d、8p，s轨道2个电子、p轨道6个电子、d轨道10个电子、f轨道14个电子、g轨道18个电子，总共有50个电子，也就是八周期元素共有50个元素。 3. 在多电子体系中，由于其他电子对某一电子的排斥作用而抵消了一部分核电荷，从而引起有效核电荷的降低，削弱了核电荷对该电子的吸引，这种作用称为屏蔽作用或屏蔽效应。 在原子核附近出现的概率较大的电子，可更多地避免其余电子的屏蔽，受到核的较强的吸引而更靠近核，这种进入原子内部空间的作用叫做钻穿效应。与屏蔽效应相反，外层电子有钻穿效应。外层角量子数小的能级上的电子，如4s电子能钻到近核内层空间运动，这样它受到其他电子的屏蔽作用就小，受核引力就强，因而电子能量降低，造成E（4s）
原子结构、原子核测试题及解析 1．下列说法正确的是() A．γ射线比α射线的贯穿本领强 B．外界环境温度升高，原子核的半衰期变大 C．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变反应 D．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子 解析：选Aγ射线比α射线的贯穿本领强，选项A正确；外界环境不影响原子核的半衰期，选项B 错误；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的轻核聚变反应，选项C错误；β衰变是原子核内的中子转化为质子时放出的负电子，与原子的外层电子无关，选项D错误。 2.232 90Th经过一系列α衰变和β衰变后变成208 82Pb，则208 82Pb比232 90Th少() A．16个中子，8个质子B．8个中子，16个质子 C．24个中子，8个质子D．8个中子，24个质子 解析：选A208 82Pb比232 90Th质子数少(90－82)＝8个，核子数少(232－208)＝24个，所以中子数少(24－ 8)＝16个，故A正确，B、C、D错误。 3．下列说法正确的是() A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量 B．比结合能越大，原子核越不稳定 C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期 D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损 解析：选A光子像其他粒子一样，不但具有粒子性，而且也有波动性，则不但具有能量，也具有动量，故A正确；比结合能越大，原子核越稳定，B错误；放射性元素的半衰期与外界因素没有任何关系，只和本身性质有关，C错误；原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故D错误。 4．[多选](2019·天津高考)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018 年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利 用核聚变能源奠定了重要的技术基础。下列关于聚变的说法正确的是 () A．核聚变比核裂变更为安全、清洁 B．任何两个原子核都可以发生聚变 C．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加 D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加 解析：选AD与核裂变相比，轻核聚变没有放射性污染，安全、清洁，A正确；只有原子序数小的轻核才能发生聚变，B错误；轻核聚变成质量较大的原子核，比结合能增加、总质量减小，故C错误，D 正确。
原子结构试题及答案 一、原子及其核外电子排布 1．下列对不同时期原子结构模型的提出时间排列正确的是（) ①电子分层排布模型②“葡萄干布丁"模型③量子力学模型④道尔顿原子学说 ⑤核式模型 A．①③②⑤④B．④②③①⑤ C．④②⑤①③D．④⑤②①③ 2．下列微粒：①质子，②中子，③电子，在所有原子中一定含有的微粒是（) A．①②③B．仅有①C．①和③D．①和② 3．某元素原子序数为33，则: (1）此元素原子共有________个运动状态不同的电子,有________个未成对电子。 （2)有________个电子层，________个能级，________个原子轨道。 (3)它的电子排布式为_______________________________________________________。4．有X、Y、Z、Q、T五种元素，X原子的M层p轨道有2个未成对电子，Y原子的外围电子构型为3d64s2，Z原子的L电子层的p能级上有一空轨道,Q原子的L电子层的p能级上只有1对成对电子，T原子的M电子层上p轨道半充满。试写出: (1）X的元素符号________,Y的元素符号________. (2)Z的电子排布式________,Q的电子排布图______________________,T的电子排布图 ________________________________________________________________________。 (3)Y的单质在Q的单质中燃烧的化学方程式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。二、元素周期表及其结构 5．下列有关元素周期系的叙述正确的是（) A．元素周期系中ⅠA族元素又称为碱金属元素 B．元素周期系中每一周期元素的种类均相等 C．元素周期系的形成原因是核外电子排布的周期性变化 D．每一周期的元素最外层电子数均是1→8，周而复始 6．某元素原子的价电子排布式是3s23p4，则它在周期表中的位置是（）A．第二周期第ⅣA族 B．第三周期第ⅣA族 C．第四周期第ⅡA族
第二章、原子结构习题及解答 一、填空题（在划线处填上正确答案） 2101、在直角坐标系下，Li 2+ 的Schr ?dinger 方程为________________ 。 2102、已知类氢离子 He +的某一状态波函数为： () 022-02 302 1e 222241a r a r a ???? ? ?-??? ? ??π 则此状态的能量为 )(a ， 此状态的角动量的平方值为 )(b ， 此状态角动量在 z 方向的分量为 )(c ， 此状态的 n ， l ， m 值分别为 )(d ， 此状态角度分布的节面数为 )(e 。 2103、写出 Be 原子的 Schr ?dinger 方程 。 2104、已知类氢离子 He +的某一状态波函数为 ψ= () 02-02 302 1e 222241a r a r a ???? ? ?-??? ? ??π 则此状态最大概率密度处的 r 值为 )(a ， 此状态最大概率密度处的径向分布函数值为 )(b ， 此状态径向分布函数最大处的 r 值为 )(c 。 2105、原子轨道是原子中的单电子波函数， 每个原子轨道只能容纳 ______个电子。 2106、H 原子的()υr,θψ,可以写作()()()υθr R ΦΘ,, 三个函数的乘积，这三个函数分别由量子数 (a) ， (b)， (c) 来规定。 2107、给出类 H 原子波函数 ()θa r Z a Zr a Z a Zr cos e 68120 320220 2 3021-???? ??-??? ? ??π=ψ 的量子数 n ，l 和 m 。 2108、H 原子 3d 电子轨道角动量沿磁场方向分量的可能值 。 2109、氢原子的波函数 131321122101-++=ψψψψc c c 其中 131211210-ψψψψ和，， 都是归一化的。那么波函数所描述状态的能量平均值为（a ） ，角动量出现在 π22h 的概率是（b ） ，角动量 z 分量的平均值为（c ）。 2110、氢原子中，归一化波函数
原子结构与元素周期表 基础题 一、选择题 1．下列用四个量子数标记某基态原子的电子在原子轨道上的运动状态，其中合理的是 A. 2，2，1，+21 B. 2，1，2，-21 C. ３，2，-2，+21 D. ３，-2，２，-2 1 2．基态原子的核外电子在原子轨道上的能量大小关系不正确的是（ ） A. 3s ＞2s B. ３p ＞3s C. 4s ＞3d D. 3d ＞3s 3．下列符合泡利不相容原理的是（ ） 4．下列哪个选项可以更贴切地展现洪特规则的容（ ） 5．关于价电子的描述正确的是（ ） A.价电子就是元素原子最外层的电子 B.元素的物理性质与价电子的数目密切相关 C.从价电子中可以研究并推测出元素可能具有的价态 D.价电子能量都比较低，较稳定 6．根据鲍林近似能级图，理解正确的是（ ） A.从能级组中我们可以推测对应周期包含元素的种数 B.相邻能级组之间的能量差较小，不相邻的能级组之间的能量差才较大 C.归为一组的能级用线框框在一起，表示其中能级的能量由于相互影响形成能量相同的能级 D.每个能级组中所示的能级，其主量子数都相同 7．下列关于核外电子排布的说法不合理的是（ ） A.族的划分与原子的价电子数目和价电子的排布密切相关 B.周期中元素的种数与原子的能级组最多容纳的电子有关 C.稀有气体元素原子的最外层电子排布ns 2np 6的全充满结构，所以具有特殊稳定性 D.同一副族不同元素原子的电子层数不同，其价电子排布一定也完全不同 8．指定化合物中两个相邻原子的核间距为两个原子的半径之和，再通过实验来测定分子或固体中原子的
核间距，从而求得相关原子的原子半径。不属于这种方法测得的半径是（ ） A.玻尔半径 B.金属半径 C.共价半径 D.德华半径 9．下列关于原子半径的周期性变化描述不严谨的是（ ） A.元素的原子半径随元素原子序数的递增呈周期性变化 B.同周期元素随着原子序数的递增，元素的原子半径自左到右逐渐减小 C.同主族元素随着原子序数的递增，元素的原子半径自上而下逐渐增大 D.电子层数相同时，有效核电荷数越大，对外层电子的吸引作用越强 10、假定有下列电子的各套量子数，指出可能存在的是（ ） A 、13222,,,+ B 、13012 ,,,-- C 、2222,,, D 、1000,,, 11、下列各组元素，按照原子半径依次减小、第一电离能依次增大的顺序排列的是 A 、K 、Na 、Li B 、Al 、Mg 、Na C 、N 、O 、C D 、P 、S 、Cl 12、已知某原子的各级电离能数值如下：1112I 588kJ mol ,I 1817kJ mol ,--=?=? 1134I 2745kJ mol ,I 11578kJ mol --=?=?，则该原子形成离子的化合价为（ ） A 、+1 B 、+2 C 、+3 D 、+4 13、下列说法中正确的是 A 、所有的电子在同一区域里运动 B 、能量低的电子在离核远的区域运动，能量高的电子在离核近的区域运动 C 、处于最低能量的原子叫基态原子 D 、同一原子中，1s 、2s 、3s 所能容纳的电子数越来越多 14、元素X 、Y 、Z 均为主族元素，已知元素X 、Y 的正离子与元素Z 的负离子具有相同的电子层结构，且Y 的原子半径大于X 的原子半径，则此三元素原子序数的大小关系是： A X ＞Y ＞Z B Y ＞X ＞Z C Y ＞Z ＞X D Z ＞Y ＞X 15、下列各原子或离子的电子排列式错误的是 （ ） A. Na + 1s 22s 22p 6 B. F ˉ 1s 22s 22p 6 C N 3+ 1s 22s 22p 6 D. O 2ˉ 1s 22s 22p 6 16、一个价电子构型为2s 22p 5的元素，下列有关它的描述正确的有： A 原子序数为8 B 电负性最大 C 原子半径最大 D 第一电离能最大 17、下列有关认识正确的是（ ） A ．各能级的原子轨道数按s 、p 、d 、f 的顺序分别为1、3、5、7 B ．各能层的能级都是从s 能级开始至f 能级结束 C ．各能层含有的能级数为n —1 D ．各能层含有的电子数为2n 2 18、短周期的三种元素分别为X 、Y 和Z ，已知X 元素的原子最外层只有一个电子，Y 元素原子的M 电子层上的电子数是它的K 层和L 层电子总数的一半，Z 元素原子的L 电子层上的电子数比Y 元素原子的L 电子层上电子数少2个，则这三种元素所组成的化合物的分子式不可能是 A ．X 2YZ 4 B ．XYZ 3 C ．X 3YZ 4 D ．X 4Y 2Z 7 19、以下能级符号不正确的是 （ ） A. 3s B. 3p C . 3d D. 3f 20、下列关于氢原子电子云图的说确的是 （ ）