第一章 原子结构(习题答案)

⽆机化学习题答案第1章原⼦结构与元素周期律1-1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1-2．答：出现两个峰1-3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 占 %，81Br 占 %，求溴的相对原⼦质量。

解：1-4铊的天然同位素203Tl 和205Tl 的核素质量分别为和，已知铊的相对原⼦质量为，求铊的同位素丰度。

解：设203Tl 的丰度为X ，205Tl 的丰度为1-X= + (1-X) X= %1-5等质量的银制成氯化银和碘化银，测得质量⽐m （AgCl ）：m （AgI ）= 1：，⼜测得银和氯的相对原⼦质量分别为和，求碘的原⼦量。

解： X=1-8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。

1-13．解：（1）r=c /λ=(3×108)/(633×10-9) = ×1014Hz 氦-氖激发是红光（2）r=c/λ=×108)/×10-9) = ×1014Hz 汞灯发蓝光18)21(313121322=+?=?+?c c c c 91.79%46.499163.80%54.509183.78)Br (=?+?=Ar X 107.86835.453107.86863810.11)AgI ()AgCl (++==m m（3）r=c/λ=×108)/×10-9) = ×1014Hz 锂是紫红1-14 Br 2分⼦分解为Br 原⼦需要的最低解离能为，求引起溴分⼦解离需要吸收的最低能量⼦的波长与频率。

一、选择题1．下列说法中正确的是（）A．3d3表示3d能级有3个轨道B．np能级全满时的电子排布图为：C．核外电子运动的概率密度分布图(电子云)就是原子轨道D．电子的运动状态可从能层、能级、轨道3个方面进行描述答案：B【详解】A. 3d3表示3d能级有3个电子，故A错误；B. p轨道有3个，每个轨道容纳两个自选相反的电子，则np能级全满时的电子排布图为：，故B正确；C. 电子云就是用小黑点疏密来表示空间各电子出现概率大小的一种图形，电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，核外电子运动的概率分布图（电子云）并不完全等同于原子轨道，故C错误；D. 决定电子运动状态有四个量：主量子数、角量子数、磁量子数、自旋量子数；所以电子的运动状态可从能层、能级、轨道、自旋方向4个方面进行描述，故D错误；故选B。

2．如图为元素周期表短周期的一部分，对Y、Z、M的说法正确的是（）A．非金属性：Y>Z>MB．可以用HY的水溶液来刻蚀玻璃C．Z的氧化物均具有漂白性D．M的含氧酸酸性最强答案：B解析：图为元素周期表中短周期的一部分，由元素在周期表的位置可知，X为He，Y为F，Z为S，M为Cl。

【详解】A．同周期从左向右非金属性增强，同主族从上到下非金属性减弱，则非金属性：Y>M>Z，故A错误；B．HY是HF，HF可以与二氧化硅反应，所以可以用HY的水溶液来刻蚀玻璃，故B正确；C．Z为S，对应的最高价氧化物是三氧化硫，三氧化硫不具有漂白性，故C错误；D．M的最高价氧化物对应的水化物酸性最强，故D错误；故选：B。

3．寿山石M4[N4Y10(YX)8]是我国四大印章石之首，被称为国石。

X、Y、M、N是原子序数依次增大的短周期元素，M元素是地壳中含量最高的金属元素，N元素的单质常用来制造太阳能电池，X3Y+和YX-含有相同的电子数。

下列说法正确的是（）A．可以写成氧化物形式2M2Y3·4NY2·4X2Y B．M的氧化物属于碱性氧化物C．第82号元素与M位于同一主族D．N的最高价氧化物溶于水显酸性答案：A解析：M元素是地壳中含量最高的金属元素，则M为Al；N元素的单质常用来制造太阳能电池，则N为Si；X3Y+和YX-含有相同的电子数，则X为H，Y为O，X3Y+为H3O+，YX-为OH-；综上所述，X、Y、M、N分别为：H、O、Al、Si，据此解答。

《无机化学》第6版张天蓝主编课后习题答案第一章原子结构1、υ=∆E/h=(2.034⨯10-18 J) / (6.626⨯10-34 J⋅s)=3.070⨯1015 /s; λ=hc/∆E= (6.626⨯10-34 J⋅s ⨯2.998⨯108 m/s ) / (2.034⨯10-18 J)= 9.766⨯10-8 m2、∆υ≥ h/2πm∆x = (6.626⨯10-34 kg⋅m2/s) / (2⨯3.14⨯9.11⨯10-31 kg⨯1⨯10-10m)=1.16⨯106 m/s。

其中1 J=1(kg⋅m2)/s2, h=6.626⨯10-34 (kg⋅m2)/s3、(1) λ=h/p=h/mυ=(6.626⨯10-34 kg⋅m2/s) / (0.010 kg⨯1.0⨯103 m/s)=6.626⨯10-35 m，此波长太小，可忽略；（2）∆υ≈h/4πm∆υ =(6.626⨯10-34 kg⋅m2/s) / (4⨯3.14⨯0.010 kg⨯1.0⨯10-3 m/s)= 5.27⨯10-30 m，如此小的位置不确定完全可以忽略，即能准确测定。

4、He+只有1个电子，与H原子一样，轨道的能量只由主量子数决定，因此3s与3p轨道能量相等。

而在多电子原子中，由于存在电子的屏蔽效应，轨道的能量由n和l决定，故Ar+中的3s与3p轨道能量不相等。

5、代表n=3、l=2、m=0，即3d z2轨道。

6、（1）不合理，因为l只能小于n；（2）不合理，因为l=0时m只能等于0；（3）不合理，因为l只能取小于n的值；（4）合理7、（1）≥3；（2）4≥l≥1；（3）m=08、14Si：1s22s22p63s23p2，或[Ne] 3s23p2；23V：1s22s22p63s23p63d34s2，或[Ar]3d34s2；40Zr：1s22s22p63s23p63d104s24p64d25s2，或[Kr]4d25s2；Mo：1s22s22p63s23p63d104s24p64d55s1，或[Kr]4d55s1；79Au：421s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s1，或[Xe]4f145d106s1；9、3s2：第三周期、IIA族、s区，最高氧化值为II；4s24p1：第四周期、IIIA 族、p区，最高氧化值为III；3d54s2：第四周期、VIIB族、d区，最高氧化值为VII；4d105s2：第五周期、IIB族、ds区，最高氧化值为II；10、（1）33元素核外电子组态：1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d10s24p3，失去3个电子生成离子的核外电子组态为：1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2，属第四周期，V A族；（2）47元素核外电子组态：1s22s22p63s23p63d104s24p64d05s1或[Kr]4d105s1，失去1个电子生成离子的核外电子组态为：1s22s22p63s23p63d104s24p64d10或[Kr]4d10，属第五周期，I B族；（3）53元素核外电子组态：1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p5或[Kr]4d105s25p5，得到1个电子生成离子的核外电子组态为：1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6或[Kr]4d105s25p6，属第五周期，VII A族。

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。

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:C2.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:B3.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:C2.下列各能层中不包含p能级的是( )答案:D3.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:B5.下列各能层中不包含d能级的是( )能层能层能层能层答案:C6.下列能级中,不属于M能层的是( )答案:B7.在N能层中,最多能容纳的电子数为( )答案:D9.下列能级中可容纳电子数最多的是( )答案:D10.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:D11.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:A12.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。

原子结构练习题(含参考答案)题目一1. 原子核由哪两种粒子组成？2. 电子的属性是什么？3. 原子的质量数由什么决定？4. 如何计算一个原子的电子数？5. 请列举五种不同元素的符号和原子序数。

参考答案：1. 原子核由质子和中子组成。

2. 电子具有负电荷和质量很小的特性。

3. 原子的质量数由其质子数和中子数之和决定。

4. 一个原子的电子数等于其质子数。

5. 例如：氢(H) - 1，氧(O) - 8，氮(N) - 7，铜(Cu) - 29，铁(Fe) - 26.题目二1. 什么是元素周期表？2. 哪个元素是元素周期表中的第一元素？3. 元素周期表是如何组织的？4. 元素的周期性特点是什么？5. 元素周期表中有多少个主要分组？参考答案：1. 元素周期表是一种排列化学元素的表格，按照一定规则组织元素信息。

2. 氢元素是元素周期表中的第一元素。

3. 元素周期表按元素的原子序数和化学性质进行组织，相似化学性质的元素分在同一垂直列(组)中。

4. 元素周期表中的元素周期性特点表现为周期性变化的原子半径、电离能和电负性等。

5. 元素周期表中有18个主要分组。

题目三1. 排列下列元素按原子升序：铜、氧、铁、钠。

2. 哪个元素的电子云最靠近原子核？3. 一个元素的原子序数是其原子中有多少个什么？4. 请列举两种气体元素。

5. 化合物是由什么组成的？参考答案：1. 氧、钠、铁、铜。

2. 电子云最靠近原子核的元素是氧。

3. 一个元素的原子序数是其原子中有多少个质子。

4. 例如：氢(H)和氧(O)。

5. 化合物是由两种或更多不同元素结合而成的。

高中物理《原子结构》练习题（附答案解析）学校:___________姓名：___________班级：___________一、单选题1．提出原子核式结构模型的科学家是（）A．汤姆孙B．法拉第C．卢瑟福D．奥斯特2．卢瑟福预言原子核内除质子外还有中子的事实依据是（）A．电子数与质子数相等B．绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大于质子的质量与电荷量之比C．原子核的核电荷数等于质子数D．质子和中子的质量几乎相等3．世界上第一台激光器诞生于1960年，我国于1961年研制出第一台激光器，40多年来，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域。

原子从高能级向低能级跃迁产生光子，将频率相同的光子汇聚可形成激光。

下列说法正确的是（）A．频率相同的光子能量相同B．原子跃迁发射的光子频率连续C．原子跃迁只产生单一频率的光子D．激光照射金属板不可能发生光电效应n=的激发态向低能级跃迁时，产生的光子种类可能是（）4．一个氢原子从5A．4种B．10种C．6种D．8种5．如图所示为氢原子的能级分布图，已知可见光光子的能量在1.61 3.10eV范围内，由图可知（）n=能级A．基态氢原子吸收能量为10.3eV的光子能从n＝1能级跃迁到2B．基态氢原子的电离能为13.6eVn=能级的氢原子向低能级跃迁时，可辐射6种不同频率的光子C．一群处于5D ．氢原子从4n =能级跃迁到3n =能级，辐射的是可见光光子6．下列说法中正确的是（ ）A ．汤姆孙依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型B ．目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变C ．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分D ．质子不可能衰变为一个中子和一个正电子7．如图所示为玻尔原子理论的氢原子能级图，下列说法正确的是（ ）A ．大量处于5n =能级的氢原子向基态跃迁，最多可以发出20种不同频率的光B ．处于2n =能级的氢原子其电势能比处于3n =能级的氢原子的电势能小C ．若氢原子由4n =能级分别直接跃迁至3n =和2n =能级时所发出光的波长为λ1和λ2，则λ1＜λ2D ．用光子能量为12.5eV 的光照射大量处于基态的氢原子，此过程中氢原子最多可以发出3种不同频率的光8．处于不同能级的氢原子，电子做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ ）A ．能量越大的氢原子，电子的向心加速度越大B ．能量越大的氢原子，电子的动能越大，电势能越小C ．处于基态的氢原子，电子的运动周期最大D ．处于基态的氢原子，电子运动的角速度最大二、多选题9．对于原子光谱，下列说法正确的是（ ）A ．原子光谱是不连续的B ．因为原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的光谱是相同的C ．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的光谱也是不同的D ．分析物质的光谱，可鉴别物质含哪种元素10．关于元电荷，下列说法正确的是（ ）A ．元电荷就是电子B ．元电荷所带电荷量等于电子或质子所带的电荷量C ．某物体所带电荷量可以是196.610C -⨯D ．美国物理学家密立要用实验最早测定了元电荷的数量值11．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）A ．图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子B ．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的C ．图丙：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一D ．图丁：每种原子都有自己的特征谱线，故光谱分析可用来鉴别物质12．图甲为氢原子的能级图，大量处于n ＝2激发态的氢原子吸收一定频率的光子后跃迁到较高的能级，之后再向低能级跃迁时辐射出10种不同频率的光子。

第一章原子结构与元素周期系1-1：区分下列概念(1) 质量数和相对原子质量(2) 连续光谱和线状光谱(3) 定态、基态和激发态(4) 顺磁性和逆磁性(5) 波长、波数和频率(6) 经典力学轨道和波动力学轨道(7) 电子的粒性与波性(8) 核电荷和有效核电荷答：(1) 质量数：指同位数原子核中质子数和中子数之和, 是接近同位素量的整数。

相对原子质量：符号为Ar，被定义为元素的平均原子质量与核素12C 原子质量的1/12 之比，代替“原子量”概念（后者已被废弃）；量纲为1（注意相对概念）。

(2) 连续光谱: 波长连续分布的光谱。

炽热的固体、液体或高压气体往往发射连续光谱。

电子和离子复合时，以及高速带电离子在加速场中运动时亦能发射这种光谱。

线状光谱：彼此分立、波长恒定的谱线。

原子受激发（高温、电孤等）时，电子由低能级轨道跃迁到高能级轨道，回到低能级时产生发射光谱（不同原子具有各自特征波长的谱线）。

(3) 定态是由固定轨道延伸出来的一个概念。

电子只能沿若干条固定轨道运动，意味着原子只能处于与那些轨道对应的能态，所有这些允许能态统称为定态。

主量子数为1 的定态叫基态，其余的定态都是激发态。

波动力学中也用基态和激发态的概念。

(4) 物质在外磁场中表现出来的性质。

受吸引的性质叫顺磁性，这类物质中含有未成对电子；受排斥的性质叫抗磁性，这类物质中不含未成对电子。

(5) 波长：符号λ，单位m（或m 的倍数单位）；波数：符号σ，单位m-1（常用cm-1）；频率：符号ν，单位Hz，相互关系：σ=1/λ，ν= c/λ。

(6) 汉语中都叫原子轨道，但英语中的区分却是明确的。

“orbital”是波动力学的原子轨道，是特定能量的某一电子在核外空间出现机会最多的那个区域，亦叫“原子轨函”。

“orbit”是玻尔从旧量子学提出的圆型原子轨道。

(7) 粒性：电子运动具有微粒运动的性质，可用表征微粒运动的物理量（如距离和动量）描述；波性：电子运动也具有波的性质（如衍射），可用表征波的物理量（如波长和频率）描述。

第一章原子结构一、是非题1、电子在原子核外运动的能量越高，它与原子核的距离就越远任何时候，1s电子总比2s电子更靠近原子核，因为E2s > E1s。

2、电子与光子一样，都具有波粒二象性光波是电磁波，电子波也应是电磁波。

3、在电子云图形中，黑点越密的地方其几率密度就越大，电子出现的机会就越多；反之，黑点越稀的地方，电子出现的机会就越少。

4、3p电子的电子云图象代表了它在核外空间几率密度的分布而不是径向几率分布。

5、原子中某电子的各种波函数，代表了该电子可能存在的各种运动状态，每一种状态可视为一个轨道。

6、n=2的原子轨道离核的平均距离是n=1的原子轨道离核距离的2倍；m=+2说明该轨道的方向是+2，m=0说明该轨道无方向。

7、氢原子中，2s与2p轨道是简并轨道，其简并度为4；在钪原子中，2s与2p 轨道不是简并轨道，2px，2py，2pz为简并轨道，简并度为3。

8、就径向几率分布而言，n=4的几个波函数中，4s有4个峰值，钻穿效应最强，能量最低；4p有3个峰值，4d，4f依次减少，4f只有一个峰值，钻穿效应最差。

9、根据原子轨道能级图和能级高低的顺序，氟原子2p电子能量应比铍原子2s电子能量高。

10、从原子轨道能级图上可知，任何原子在相同主量子数的轨道上，能量高低的顺序总是f > d > p > s；在不同主量子数的轨道上，总是(n-1)p > (n-2)f > (n-1)d > ns。

11、在元素周期表中，每一周期的元素个数正好等于该周期元素最外电子层轨道可以容纳的电子个数。

12、元素在化合物中的最高氧化数，不一定等于该元素在周期表中的族次。

13、所有非金属元素(H，He除外)都在p区，但p区所有元素并非都是非金属元素。

14、就热效应而言，电离能一定是吸热的，电子亲和能一定是放热的。

15、原子中某电子所受到的屏蔽效应可以认为是其它电子向核外排斥该电子的效应。