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？

2111解： c 3 ? c 3 ? ? c 3 ( 3 ) ? 18 共有18种不同核素的水分子 c 3? 3 ?3 ? 2 1 1 1 共有9种不同核素的水分子

c2?c3?c2?c3?3?(1?2)?91-2．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 78.9183 占 50.54%，81Br 80.9163 占 49.46%，求溴的相对原子质量。 解：

1-4铊的天然同位素

203

Ar(Br)?78.9183?50.54%?80.9163?49.46%?79.91205

Tl和Tl的核素质量分别为202.97u和204.97u，已知铊的相对原子质量为

204.39，求铊的同位素丰度。

解： 设203Tl的丰度为X，205Tl的丰度为1-X 204.39 = 202.97X + 204.97(1-X) X= 29.00%

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）= 1：1.63810，又测得银和氯的相对原子质量分别为107.868和35.453，求碘的原子量。 解： m(AgCl)1107.868?35.453? m ( AgI ) 1 .63810 107.868 ? X X= 126.91

?

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) = 4.74×1014 Hz 氦-氖激发是红光

（2）r=c/λ=(3.0×108)/(435.8×10-9) = 6.88×1014 Hz 汞灯发蓝光

1

（3）r=c/λ=(3.0×108)/(670.8×10-9) = 4.47×1014 Hz 锂是紫红

1-14 Br2分子分解为Br原子需要的最低解离能为190kJ.mol-1，求引起溴分子解离需要吸收的最低能量子的波长与频率。 解：

??E190000??4.76?1014s?123?34NAh6.02?10?6.626?103?108?109????630nm?4.76?1014c1-17. 解：r = E/h = (310×103)/(6.63×10-34×6.02×1023) 则λ = c/r = 397 nm

1-18光化学毒雾的重要组分之一——NO2解离为NO和O2需要的能量为305kJ.mol-1，引起这种变化的光最大波长多大？属于哪种辐射范围？已知射到地面阳光最短波长为320 nm ，NO2气体在近地大气里会不会解离？ 解：

属于紫外光区（可见光波长范围400～760nm），在近地大气里会解离。

1-19氢原子核外电子光谱中的莱曼光谱中有一条谱线的波长为103 nm，问：它相应于氢原子核外电子的哪一个跃迁？ 解：

NAhc6.02?1023?6.626?10?34?3?108???E305000 ?3.92?10?7m?392nm6.626?10?34?3?108?E?h???1.93?10?18J?12.1ev?9?103?10c?E??13.6(11?)?12.122n2n1已知 n1= 1 解得：n2=3 即电子从M→K

1-21当电子的速度达到光速的20%时，该电子的德布罗依波长多大？当锂原子（质量7.02amu)以相同速度飞行时，其德布罗依波长多大？ 解：

h6.626?10?34?1???1.21?10?11m?12.1pm?318mv9.1?10?3?10?20%2

1-23．解：K层电子最大数目：2 L层电子最大数目：8 M层电子最大数目：8 h6.626?10?34?16?4?2?? ?9.48?10m?9.48?10pm?278mv7.02?1.66?10?3?10?20%1-24．解：（b）1p (d) 2d (f) 3f这些符号是错误的。 1-25．解：N=1 l=1 m=0 这一套量子数是不存在的

1-26．解：（a） l=0 (b) l=1 (c) l=2 (d) l=0 (e) l=3 (f) 1-27. 解：4s能级有1个轨道 5p能级有3个轨道

6d能级有5个轨道 7f能级有7个轨道 5g能级有9个轨道

1-28根据原子序数给出下列元素的基态原子的核外电子组态：

(a)19K (b)13Al (c)17Cl (d)22Ti (e)30Zn (f)33As 解：K: [Ar]4s1 Al: [Ne]3s23p1 Cl: [Ne]3s23p5 Ti: [Ar]3d24s2

Zn: [Ar]3d104s2 As: [Ar]3d104s24p3

1-29请预言第118和第166号元素在周期表中的位置. 解：118号: [Rn]5f146d107s27p6 第七周期, 零族 166号: [118]5g186f147d108s28p4 第八周期, ⅥA族

1-30 给出下列基态原子或离子的价电子层电子组态，并用方框图表示轨道。

(a) Be (b)N (c)F (d)Cl- (e)Ne+ (f) Fe3+ (g)As3+

解：Be: 2s2

N: 2s22p3

F: 2s22p5

Cl-: 3s23p6

3

l=4

Ne+: 2s22p5

Fe3+: 3d5 As3+: 4s2

1-31. 解： 1s 2s 2p

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 这组组态符合洪特规则

1-32 以下哪些原子或离子的电子组态是基态、激发态还是不可能的组态？

(a)1s22s2 (b)1s23s1 (c)1s23d3 (d)[Ne]3s23d1 (e)[Ar]3d24s2 (f)1s22s22p63s1 (g)[Ne]3s23d12 答：a e f h i 是基态 b c d 是激发态 g是不可能组态

1-33 Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+的基态最外层电子组态与次外层电子组态分别如何？ 解： Li+: 1s2

Na+: 2s22p6 次外层——1s2 2e-

K+: 3s23p6 次外层——2s22p6 8e- Rb+: 4s24p6 次外层——3s23p63d10 18e- Cs+: 5s25p6 次外层——4s24p64d10 18e-

1-34 Al3+, Cs+具有8电子外壳

1-35 已知电中性的基态原子的价电子层电子组态分别为： (a) 3s23p5 (b) 3d64s2 (c)5s2 (d)4f96s2 (e) 5d106s1

试根据这个信息确定它们在周期表中属于哪个区？哪个族？哪个周期？ 解： (a) p区、ⅦA、第三周期 (b) d区、 Ⅷ、第四周期

4

(c) s区、ⅡA、第五周期 (d) f区、ⅢB、第六周期 (e) ds区、ⅠB、第六周期

1-36 根据Ti、Ge、Ag、Rb、Ne在周期表中的位置，推出它们的基态原子的电子组态。 解： Ti：ⅣB、第四周期 电子组态：[Ar]3d24s2

Ge：ⅣA、第四周期 电子组态：[Ar]3d104s24p2

Ag：ⅠB、第五周期 电子组态：[Kr]4d105s1 Rb：ⅠA、第五周期 电子组态：[Kr]5s1

Ne：零族、第二周期 电子组态：[He]2s22p6

1-37 试推测114号元素在周期表的位置和可能的氧化态。

答： 114号：[86Rn] 5f146d107s27p2 第七周期、ⅣA、氧化态——+2、 +4

1-38 第八周期的最后一个元素的原子序数多大？请写出它的基态原子的电子组态。第八周期的最后一个元素： 原子序数 = 86 + 32 +50 = 168 [118] 5g186f147d108s28p6

1-42 某元素的基态价层电子构型为5d26s2，请给出比该元素的原子序数小4的元素的基态原子电子组态。

答： [54Xe] 4f126s2

1-43 某元素的价电子为4s24p4，问：它的最外层、次外层的电子数；可能氧化态及在周期表中的位置，它的基态原子的未成对电子数，它的氢化物的立体结构。

答：最外层=6e-， 次外层=18e-； 氧化态= -2、+4、+6； 第四周期、ⅥA，p区； 未成对电子= 2， 氢化物的结构为V型。

1-44 某元素基态原子最外层为5s2，最高氧化态为+4，它位于周期表哪个区？是第几周期第几族元素？写出它的+4氧化态离子的电子构型。若用A代替它的元素符号，写出相应氧化物的化学式。 答： d区、第五周期、ⅣB；

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