無機(jī)化學(xué)內(nèi)容精要及習(xí)題第一章原子結(jié)構(gòu)

1、第一章 原子結(jié)構(gòu)一、關(guān)鍵詞1.核外電子運(yùn)動的描述量子化特性和波粒二象性是微觀粒子所共有的特征，因而核外電子運(yùn)動狀態(tài)不能用經(jīng)典力學(xué)來描述。量子數(shù)與對應(yīng)的原子軌道 2.電子層結(jié)構(gòu)與元素周期表 元素的分區(qū)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系區(qū)包括的族價電子層構(gòu)型s 區(qū)A、A族ns12p 區(qū)AA族，0族ns2np16d 區(qū)BVIIB族，族（n-1）d19ns02ds 區(qū)B、B 族（n-1）d10 ns12f 區(qū)鑭系、錒系元素（n-2）f014（n-1）d02 ns23.元素性質(zhì)遞變規(guī)律元素基本性質(zhì)變化趨勢基本性質(zhì)原子半徑電離能電子親和能電負(fù)性同周期減小增大增大增大同族增大減小減小減小二、學(xué)習(xí)感悟1.原子結(jié)構(gòu)模型的演變歷史

2、給我們的啟迪盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型道爾頓原子學(xué)說湯姆遜原子結(jié)構(gòu)模型玻爾原子結(jié)構(gòu)模型量子力學(xué)模型原子結(jié)構(gòu)原子核外電子原子核質(zhì)子中子原子結(jié)構(gòu)模型是科學(xué)家根據(jù)自己的認(rèn)識，對原子結(jié)構(gòu)的形象描摹。一種模型代表了人類對原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識的一個階段。人類認(rèn)識原子的歷史是漫長的、無盡的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類對原子的認(rèn)識過程還會不斷深化?；瘜W(xué)認(rèn)識發(fā)展的規(guī)律和所有科學(xué)認(rèn)識發(fā)展的規(guī)律一樣是繼承、積累和突破。實驗方法是科學(xué)研究的一種重要方法，實驗手段的不斷改進(jìn)促使化學(xué)理論向前發(fā)展。人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識體現(xiàn)了人類認(rèn)識自然的歷程，向我們提示了一個科學(xué)理論發(fā)展的模式：實踐-認(rèn)識-再實踐-再認(rèn)識。2.研究原子結(jié)構(gòu)涉及較深的數(shù)學(xué)知識

3、和物理知識初學(xué)者往往覺得枯燥難懂，因此，學(xué)習(xí)時重點放在理解，接受相關(guān)的基本概念，加上一定的空間想像。3.結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)體現(xiàn)結(jié)構(gòu)元素的電離能、電子親和能和電負(fù)性在衡量元素的金屬性和非金屬性強(qiáng)弱時，結(jié)果是大致相同的。但由于元素的電負(fù)性的大小是表示分子中原子吸引電子的能力大小，所以它能方便地定性反映元素的某些性質(zhì)，如：金屬性與非金屬性、氧化還原性；化合物中化學(xué)鍵的類型、鍵的極性等，故它在化學(xué)領(lǐng)域中被廣泛地運(yùn)用。而元素的電子親和能的數(shù)值一般較電離能小一個數(shù)量級，而且已知的元素的電子親和能數(shù)據(jù)較少，測定的準(zhǔn)確性也差，所以其重要性不如元素的電離能。三、難點輔導(dǎo)1. 微觀粒子運(yùn)動具有哪些特點？ 能量是量

4、子化的。量子化是相對于連續(xù)而言，也就是說變化過程是不連續(xù)的，是間隔的，是跳躍式的，一個一個的，不連續(xù)的。與宏觀物體的逐漸的、連續(xù)的運(yùn)動有很大的區(qū)別。打個比方說，光從微觀角度講就是不連續(xù)的，愛因斯坦的光子說中把每一個光子叫做光量子，是一個個不連續(xù)的能量包，雖然光沒有靜質(zhì)量，但光有動質(zhì)量，有質(zhì)量就有能量。能量是不連續(xù)的，每個獨(dú)立的能量叫做一個能級，就象臺階一樣，氫原子的第1能級是-13.6eV，這是基態(tài)，就是能量最小的時候。它的第2能級是-3.4eV，和上面第1能級的能量并不連續(xù)，只能是一些特定值。運(yùn)動是二象性的(波粒二象性)，微觀粒子想怎么運(yùn)動就怎么運(yùn)動，這是它們的自由，微觀粒子的運(yùn)動不受牛頓定

5、律的制約，可以在不受任何力的情況下隨時改變自己的運(yùn)動狀態(tài)，如電子繞原子核的運(yùn)動就是不確定的，并沒有什么“軌道”。 粒子自由運(yùn)動的波動性，是粒子運(yùn)動存在的固有本性，但運(yùn)動的隨機(jī)性，根源于真空的各向同性特性，而不是微觀粒子運(yùn)動的本性。微粒子運(yùn)動的統(tǒng)計性。海森堡關(guān)系式表明，微觀粒子的運(yùn)動速度和位置不能同時測準(zhǔn)。因此對微觀粒子的運(yùn)動而言，確定的軌跡已無意義。所以對微觀粒子運(yùn)動的描述常用統(tǒng)計的方法。給出一種統(tǒng)計的規(guī)律，微觀粒子運(yùn)動的物質(zhì)波可以看作是一種幾率波。在空間某點，電子物質(zhì)波的強(qiáng)度與該點附近一個微體積元中電子出現(xiàn)的幾率密度成正比的。2. 與2 在原子結(jié)構(gòu)理論中的意義。薛定諤方程的解的解是，稱波函數(shù)

6、，又稱原子軌道，也稱伸展方向，它是描述電子運(yùn)動的函數(shù)，每一個波函數(shù)代表電子的一種運(yùn)動狀態(tài)。2也稱幾率密度，即電子在核外空間某處單位體積中出現(xiàn)的幾率，2的形象化表達(dá)就是電子云。3. 為何第四、五、六周期電子排布的例外比較多?隨著原子序數(shù)增加，電子所受到的有效核電荷增加，使ns電子激發(fā)到(n-1)d軌道上只需很少的能量。如果激發(fā)后能增加軌道中自旋平行的單電子數(shù)，其降低的能量超過激發(fā)能或激發(fā)后形成全滿降低的能量超過激發(fā)能時，就將造成特殊排布。4. 原子的共價半徑的變化規(guī)律是什么?1) 同一周期元素原子半徑的變化規(guī)律：短周期：自左至右原子半徑逐漸降低，變化幅度較大；長周期過渡元素：自左至右，原子半徑逐

7、漸降低，變化幅度較小，變化不規(guī)律。 2)周期表中各族元素原子的共價半徑變化規(guī)律：同一主族元素自上而下，由于主量子數(shù)增大 ，原子半徑增大 ； 同一副族元素，自上而下變化幅度小，第五、六周期元素原子半徑非常接近。四、補(bǔ)充習(xí)題 (一) 單項選擇題1.下列關(guān)于氫原子結(jié)構(gòu)敘述不正確的是( )A. 電子在r=53pm處出現(xiàn)的幾率最大B. 電子在r=53pm處出現(xiàn)的幾率密度最大C. 電子在r<53pm的區(qū)域出現(xiàn)的幾率密度大 D. 電子在r>53pm的空間出現(xiàn)的幾率和幾率密度隨r的增大都減小2.下列關(guān)于電子云的說法不正確的是( )A. 電子云是2的數(shù)學(xué)圖形B. 電子云有多種圖形，黑點圖只是其中一種

8、C. 電子就象云霧一樣在原子核周圍運(yùn)動，故稱為電子云D. 電子云是描述核外某空間電子出現(xiàn)的幾率密度的概念3. P軌道電子云形狀正確敘述為( )A. 球形對稱 B. 對頂雙球C. 互相垂直的梅花瓣形 D. 極大值在X、Y、Z軸上的雙梨形4. 氧原子的第一電子親合勢和第二電子親合勢( )A. 都是正值 B. E1為正值，E2為負(fù)值C. 都是負(fù)值 D. E1為負(fù)值，E2為正值5.下列說法不正確的是( )A. 就是原子軌道 B. 表示電子的幾率密度C. 沒有直接的物理意義 D. 是薛定格方程的合理解，稱為波函數(shù)6. 描述一確定的原子軌道(即一個空間運(yùn)動狀態(tài))，需用以下參數(shù)( )A. n, l B. n

9、, l, m C. N, l, m,ms D. 只需n7.下列說法不正確的是( )A. 氫原子中，電子的能量只取決于主量子數(shù)nB. 多電子原子中，電子的能量不僅與n有關(guān)，還與l有關(guān)C. 波函數(shù)由四個量子數(shù)確定D. ms= ±½表示電子的自旋有兩種方式8.下列波函數(shù)符號錯誤的是( )A. 1, 0, 0 B. 2, 1, 0 C. 1, 1, 0 D. 3, 0, 09. n=4時m的最大取值為( )A. 4 B. ± 4 C. 3 D. 010. 2p軌道的磁量子數(shù)可能有( )A. 1, 2 B. 0, 1, 2 C. 1, 2, 3 D. 0, +1, -111

10、.原子中電子的描述不可能的量子數(shù)組合是( )A. 1, 0, 0, +1/2 B. 3, 1, 1, -1/2C. 2, 2, 0, -1/2 D. 4, 3, -3, -1/212.描述核外電子空間運(yùn)動狀態(tài)的量子數(shù)組合是( )A. n, l B. n, l, m C. n, l, m, ms D. n, l, ms13. n, l, m確定后，仍不能確定該量子數(shù)組合所描述的原子軌道的( )A. 數(shù)目 B. 形狀 C. 能量 D. 所填充的電子數(shù)目14. 下列原子中電離勢最大的是( )A. Be B. C C. Al D. Si15. 關(guān)于下列對四個量子數(shù)的說法正確的是( )A. 電子的自旋量

11、子數(shù)是½，在某一個軌道中有兩個電子，所以總自旋量子數(shù)是1或是0;B. 磁量子數(shù)m=0的軌道都是球形的軌道;C. 角量子數(shù)l的可能取值是從0到n的正整數(shù);D. 多電子原子中，電子的能量決定于主量子數(shù)n和角量子數(shù)l.16. 在主量子數(shù)為4的電子層中，能容納的最多電子數(shù)是( )A. 18 B. 24 C. 32 D. 3617. 多電子原子中，在主量子數(shù)為n，角量子數(shù)為l的電子層上，原子軌道數(shù)為( )A. 2l + 1 B. n - 1 C. n - l+ 1 D. 2l - 118. 對原子軌道敘述錯誤的是( )A. 描述核外電子運(yùn)動狀態(tài)的函數(shù) B. 核外電子運(yùn)動的軌跡C. 和波函數(shù)為同

12、一概念D. 圖形可分為角向部分和徑向部分的一個數(shù)學(xué)式子19. 首次將量子化概念應(yīng)用到原子結(jié)構(gòu)，并解釋了原子的穩(wěn)定性的科學(xué)家是( )A. 道爾頓 B. 愛因斯坦 C. 玻爾 D. 普朗克20. 鉀原子中4s電子能量為-4.11ev，則4s電子所受的屏蔽常數(shù)為( )A. 13.6 B. 16.8 C. 2.2 D. 1821. 多電子原子中某電子能量( )A. 是精確考慮各因素后計算得到的; B. 無法計算;C. 由中心勢場理論近似處理而得; D. E=-13.6×Z2/n2 (ev).22. 第一電子親合勢最大的元素是( )A. F B. Cl C. Na D. H23. 有A，B和C

13、三種主族元素，若A元素陰離子與B.C元素的陽離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，且B的陽離子半徑大于C，則這三種元素的原子序數(shù)大小次序是( )A. B<C<A B. A<B<C C. C<B<A D. B>C>A24.第六周期元素最高能級組為( )A. 6s6p B. 6s6p6d C. 6s5d6p D. 4f5d6s6p25.玻爾理論不能解釋( )A. H原子光譜為線狀光譜B. 在一給定的穩(wěn)定軌道上，運(yùn)動的核外電子不發(fā)射能量-電磁波.C. H原子的可見光區(qū)譜線D. H原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)26. H原子第一激發(fā)態(tài)上的電子能量為( )A. -13.6ev B

14、. -3.4ev C. -6.8ev D. 13.6ev27. 基態(tài)H原子的半徑為( )A. 0.53pm B. 0.53nm C. 53pm D. 53nm28. H原子光譜中，電子從n=3的軌道上跳回到n=2的軌道上時譜線波長為(已知C=2.998×10m·s-1，h=6.626×10-34J·s-1) ( )A. 524nm B. 434nm C. 486nm D. 656nm29. 氫原子的3d和4s能級的能量高低是( )A. 3d > 4s B. 3d < 4s C. 3d = 4s D. 無3d，4s軌道，無所謂能量高低30. 在

15、下面的電子結(jié)構(gòu)中，第一電離能最小的原子可能是( )A. ns2np3 B. ns2np5 C. ns2np4 D. ns2np631.下面各系列哪一個是按電離能增加的順序排列的( )A. C, P, Se B. O, F, Ne C. B, Be, Li D. Li, Na, K32.為表示一個原子在第三電子層上有10個電子可以寫成( )A. 3 d 10 B. 3d10 C. 3s23p63d2 D. 3s23p64s233.下列原子或離子中，半徑最大的是( )A. P B. S2- C. Mg2+ D. Cl-(二) 多項選擇題 34. 下列說法錯誤的是( )A. 2值一定大于Y值B. 2

16、表示電子出現(xiàn)的幾率C. 2表示電子出現(xiàn)的幾率密度D. 2在空間分布的圖形稱為電子云E. 2圖形與Y圖形相比，形狀相同，但2圖略“瘦”些. 35. 對于原子中的電子，下面哪些量子數(shù)組是容許的( )A. n=3，l=1，m=-1 B. n=3，l=1，m=2C. n=2，l=2，m=-1 D. n=6，l=0，m=0E. n=4，l=-2，m=136. 對于多電子原子來說，下列說法正確的是( )A. 主量子數(shù)n決定原子軌道的能量B. 主量子數(shù)n決定原子軌道的形狀C. 主量子數(shù)n決定角量子數(shù)l的取值范圍D. 主量子數(shù)n值愈大，軌道能量正值愈大E. 主量子數(shù)n是決定原子軌道能量的主要因素37. 已知多

17、電子原子中，下列各電子具有如下量子數(shù)，其中能量最高的為( )A. 3，2，-2，-1/2 B. 2，0，0，-1/2 C. 2，1，1，-1/2D. 3，2，2，+1/2 E. 3，1，1，-1/2 38. 下列說法錯誤的是( )A. n值相同，l越小，則鉆穿效應(yīng)越強(qiáng)B. 電子的鉆穿效應(yīng)越強(qiáng)，電子能量越低C. 電子所受屏蔽效應(yīng)越強(qiáng)，電子能量越低D. 屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng)的結(jié)果引起能級交錯E. 由于屏蔽效應(yīng)，所有元素的原子中的電子所受的有效核電荷數(shù)都小于原子的核電荷數(shù) 39. 關(guān)于影響屏蔽常數(shù)s大小的因素，正確的說法是( )A. n=1的電子所受屏蔽s=0B. 被屏蔽電子離核越遠(yuǎn)，s值越C. 屏蔽

18、電子的n值越小，s值越大D. 屏蔽電子的數(shù)目越多，s值越大E. 被屏蔽電子的l值越小，s值越大40. 下列各對元素中，第一電離勢大小順序正確的是( )A. Cs>Au B. Zn>Cu C. S>PD. Rb>Sr E. Mg>Al41. 下列用核電荷數(shù)表示出的各組元素，有相似性質(zhì)的是( )A. 1和2 B. 6和14 C. 16和17D. 12和24 E. 19和5542. 下列電負(fù)性大小順序錯誤的是( )A. H>Li B. As<P C. Si>CD. Hg>Zn E. Cu>Ag43. X、Y是短周期元素，兩者能組成化合物X2Y3，已知X的原子序數(shù)為n，則Y的原子序數(shù)為( )A. n+11 B. n-11 C. n-6 D. n-5 E. n+5（三）簡答題1. 什么叫電離勢?什么叫電子親合勢?從原子結(jié)構(gòu)解釋電離勢都是正值，而且數(shù)值大于電子親合勢?2. 從原子結(jié)構(gòu)解釋，第二周期元素中的Be與B，N與O的第一電離勢出現(xiàn)不符合規(guī)律的現(xiàn)象。3. 請用四個量子數(shù)表示原子序數(shù)為24的元素的每個價電子的運(yùn)動狀態(tài).4. 當(dāng)n=4時