大一工程化學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題答案

本文格式為Word版，下載可任意編輯——大一工程化學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題答案第一章原子結(jié)構(gòu)和元素周期系

[基本要求]了解微觀粒子運(yùn)動(dòng)的特性，熟悉原子軌道的概念，把握四個(gè)量子數(shù)取值范圍，會(huì)用量子數(shù)確定原子軌道及微觀狀態(tài)，記熟s、p、d原子軌道的角分布圖。理解屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng)，會(huì)用鮑林近似能級(jí)圖排布多電子原子核外電子。理解原子結(jié)構(gòu)同周期系的關(guān)系。熟悉原子結(jié)構(gòu)同有效電荷、原子半徑、電離能、電子親合能及電負(fù)性變化的周期性間的關(guān)系。

[重點(diǎn)]四個(gè)量子數(shù)及原子軌道角分布圖、多電子原子核外電子的排布，原子結(jié)構(gòu)與周期系的關(guān)系。

[難點(diǎn)]微觀粒子運(yùn)動(dòng)的特別性、四個(gè)量子數(shù)和原子軌道。[參考教學(xué)學(xué)時(shí)]6學(xué)時(shí)習(xí)題參考答案

1.用里德堡公式計(jì)算H原子電離是需要吸收多少能量？滿足這個(gè)能量的波長(zhǎng)是多少？

解：H原子電離即指核外的一個(gè)電子從基態(tài)（n=1）躍遷到無(wú)窮遠(yuǎn)（n=∞、核作用不到的地方）。所以，其所許能量為：E=hv=hR(1n12?1n212)

=hR（(

1I2?4?)=6.626×10

-34

×3.289×1015×6.02×1023

?1?131.2?10(J)?1312（KJ?mol)

滿足這個(gè)能量的波長(zhǎng)為：λ==

vc3?103.289?10158(1n12?1n22=

)3?108153.289?10=9.12?10?8（m）=91.2（nm）

2.假若H原子核外有一系列軌道的能量分別為：

（1）-5.45×10?19J（2）-2.42×10?19（3）-1×10?19J（4）0J（5）+5.45×10?19J

問：那些軌道是合理的，這些合理軌道分別是第幾能級(jí)。解：H原子的能級(jí)公式為：En=-

2.179?10n2?18(J)n=1，2，3，?

當(dāng)n=1時(shí)，E1=-2.179?10?18（J）

n=2時(shí)，E2=-

2.179?1022?18=-5.448×10?19（J）

?18n=3時(shí)，E3=-

2.179?1032=-2.412×10?19（J）

?18n=4時(shí)，E4=-

2.179?1042=-1.362×10?19（J）

?18n=5時(shí)，E5=-

2.179?1052=-8.716×10?20（J）

?18n=∞時(shí)，E?=-

2.179?1052=0（J）

∴（1）、（2）、（4）都是合理的，分別是其次能級(jí)，第三能級(jí)和電離態(tài)（n=∞）。[2解]滿足En=-2.179?10n2?18=-

E1n2（J）n=1，2，3，?，∞的能量的軌道

是合理的，n不同取值的軌道。（1）n?E1EnE1EnE1EnE1EnE1En??2.179?10?5.45?10?18?19?2

（2）n???2.179?10?2.42?10?18?19?3

（3）n???2.179?10?1?10?19?18?4.67

（4）n???2.179?100?2.179?10?5.45?10?18??

?18（5）n???19?虛數(shù)

故（3）、（5）非正證書是不合理的，（1）、（2）、（4）都是合理的，分別是其次能級(jí)、第三能級(jí)和電離態(tài)（n=∞）。

3.若電子的質(zhì)量為9.0?10?28克，運(yùn)動(dòng)速度為3?107cm2?s?1，求其波長(zhǎng)為多少nm?解：??hmv?6.6?10（J?S）9.1?10（kg)?3?10(m/s)?315?34=2.42?10?9（m）=2.42(nm)

答：其波長(zhǎng)為2.42nm

4.當(dāng)氫原子的一個(gè)電子從其次能級(jí)躍遷到第一能級(jí)時(shí)，發(fā)射出光子波長(zhǎng)是121.6nm；當(dāng)電子從第三能級(jí)躍遷到其次能級(jí)時(shí)，發(fā)射出光子的波長(zhǎng)是656.3nm，試回復(fù)：

（1）哪一種光子的能量較大？說明理由。

（2）求氫原子中電子的第三和其次能級(jí)的能量差及其次和第一能級(jí)的能

量差。說明原子中的能量是否連續(xù)。

解：（1）第一種光子的能量大，由于E?hv?h波長(zhǎng)越短，能量越高。（2）?E‘?21hcc?

?1hc?6.626?10?34?3?10?98121.6?106.626?10?34?1.63?10?18（J）

??E‘32?2??3?10?98656.3?10?3.03?10?19（J）

因此，原子中的能量是不連續(xù)的。

5.波長(zhǎng)為242nm的輻射能旗號(hào)足夠是鈉原子最外層的一個(gè)電子完全轉(zhuǎn)移。試計(jì)算鈉的電離能（KJ.mol?1）。

解：鈉原子最外層的一個(gè)電子完全轉(zhuǎn)移需要的能量應(yīng)等于輻射光的光子能量。所以

E?hc?6.626?10?34?3?10?6.023?102.42?10?9823?=494.7（KJ?mol?1）

6.設(shè)有一個(gè)電子在3d軌道中的一個(gè)軌道上，這個(gè)電子的量子數(shù)n、l、m，可能有哪些取值？用波函數(shù)表示出這些取值所限定的軌道。

解：電子取值的電子數(shù)為：n=3，l=2，而|m|≤2，即m=2，1，0，-1，-2。用波函數(shù)表示為：?3,2,2,?3,2,1,?3,2,0,?3,2,?1.?3,2,?27.以下各組量子數(shù)哪些是不合理的？為什么？（1）n=2,l=1,m=0;（2）n=1,l=2,m=-1;（3）n=3,l=0,m=0;（4）n=4,l=1,m=1;（5）n=2,l=0,m=-1;（6）n=4,l=3,m=4。答：∵（2）l=n,（5）|m|＞1（6）|m|＞1而（1），（2），（3）均符合L＜n，|m|≤1的限制，是合理的，（2）、（5）、（6）是不合理的。

8.在用量子數(shù)表示核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，寫出以下各組所缺少的量子數(shù)。（1）n=?l=2,m=0,ms??（2）n=2l=？,m=-1,ms??1212

（3）n=4l=？,m=0,ms??

（4）n=3l=1,m=？,ms??答：（1）n=3，4，?，∞（滿足n＞1）（2）l=1，（滿足n＞1和l≥|m|）

12

（3）l=3，2，1，0（滿足n＞1）ms??（4）m=1，0，-1（滿足l≥|m|）。9.試指出以下符號(hào)所表示的意義是什么：（1）s；（2）2s；（3）2s1

12,?12

答：（1）s表示角量子數(shù)l=0的原子軌道，該軌道是具球?qū)ΨQ的，波函數(shù)（原子軌道）為正值。

（2）2s表示主量子數(shù)為2，角量子數(shù)為0的原子軌道，或L層的s原子軌道。（3）2s1表示主量子數(shù)為2，角量子數(shù)為0的原子軌道（或L層的s原子軌道）為1個(gè)電子占有。

11.寫出基態(tài)原子的最外層具有以下電子構(gòu)型的所有元素名稱與符號(hào)：（1）ns2np3；（2）(n?1)d6?8ns2；（3）(n?1)d10ns?1

解：(1)基態(tài)原子的外層電子構(gòu)型為ns2np3的元素是周期系中的VA元素，它們是：氦磷砷銻鉍NPAsSbBi

（2）基態(tài)原子的外層電子構(gòu)型為(n?1)d6?8ns2的元素是周期系中的Ⅷ族元素，它們是：

鐵鈷鎳釕銠鈀鋨銥鉑FeCoNiRuRhPdOsIrPt

(3)基態(tài)原子的外層電子構(gòu)型為(n?1)d10ns?1的元素是周期系中的ⅠB族元素，它們是：

銅銀金CuAgAu

13.不看周期表，用原子實(shí)表示以下微觀粒子的電子構(gòu)型：（1）Mg（2）Se(3)Cu?(4)La3(5)Xe解：（1）Mg:[Ne]3s2

（2）Se:[Ar]3d104s24p4（3）Cu?:[Ar]3d10（4）La3?:[?e]

（5）?e:[?r]4d105s25p6

14.憑你對(duì)元素周期表的了解填寫下表的空格（表略）解：

?原子序數(shù)2電子分布式262610外層電子分布式第幾周期5256第幾族ⅢA0ⅥBⅡB什么區(qū)ppdds49101s2s2p3s3p3d4s4p4d226105s5p621105s5p2s2p2211s2s2p226226642801s2s2p3s3p3d4s4p4d22626105s21610144d5s511s2s2p3s3p3d4s4p4d5p5d610261025d104f5s26s26s15.某元素原子X的最外層只有一個(gè)電子，其X3?離子的最高能級(jí)三個(gè)電子的主量子數(shù)n為3，角量子數(shù)為2，寫出元素符號(hào)，第幾周期，第幾族？

解：由題意可知，?3?的電子構(gòu)型為3d3，由多電子核外電子排列規(guī)則可知，該元素的價(jià)電子構(gòu)型為3d54s1，故該元素為鉻（Cr），是第四周期，ⅥB族元素。16.已知甲、乙、丙、丁四種元素，其中甲為第四周期元素，與丁元素能形成原子比為1：1的化合物。乙為第四周期d區(qū)元素，其最高正化合價(jià)為+7。丙與乙同周期，并具有一致的最高正化合價(jià)。丁為所有元素中電負(fù)性最到的元素。試：（1）填寫下表（表略）

（2）推測(cè)四種元素電負(fù)性高低順序。解：（1）

元素價(jià)電子層結(jié)構(gòu)甲乙丙丁4s51周期4442族ⅠAⅦBⅦAⅦA金屬或非金屬金屬金屬非金屬非金屬2553d4s4s4p2s2p22（2）電負(fù)性高低順序：?。颈疽遥炯?7.試解釋以下事實(shí)：

（1）從混合