高中化學競賽題匯編

中學化學競賽試題資源庫一一原子電子結構

1.氫原子的電子云圖中的小黑點表示的意義是

A一個小黑點表示一個電子B黑點的多少表示電子個數(shù)的多少

C表示電子運動的軌跡D電子在核外空間出現(xiàn)機會的多少

2.在化學反應中，會發(fā)生變化的是

A質(zhì)子數(shù)B中子數(shù)C電子數(shù)D質(zhì)量數(shù)

3.某元素原子L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的2倍，那么此元素是

AFBCCODN

4.某元素原子L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的2倍，那么此元素是

AFBCCODN

5.在笫n電子層中，當它作為原子的最外層時，容納電子數(shù)最多與n—1

層相同；當它作為原子的次外層時，其電子數(shù)比n+1層最多容納電子數(shù)多10

個，則此電子層是

AK層BL層CM層DN層

6.按照核外電子排布規(guī)律：各電子層最多容納電子數(shù)為2n2（n為電子層

數(shù)）；最外層電子數(shù)不超過8個；次外層電子數(shù)不超過18個，預測核電荷數(shù)為

118的元素的原子核外電子層排布是

A2,8,18,32,32,18,8B2,8,18,32,50,8

C2,8,18,32,18,8D2,8,18,32,50,18,8

7.在下列分子中，電子總數(shù)最少的是

AH2SBO2CCODNO

8.下列離子中，所帶電荷數(shù)與該離子的核外電子層數(shù)相等的是

AAl3+BMg?+CBe2+DH+

9.下列離子中，電子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)且質(zhì)子數(shù)大于中子數(shù)的是

AD3O+BLi+COD-DOH-

IO.下列各組微粒中，核外電子總數(shù)相等的是

和和和

AK*Na+BCO?NO2CCOCO2DN2和CO

11.下列各組粒子中，含有相同的電子總數(shù)的是

AS2一與HFBH2O與F-CH2O與NH4+DNa卡與K

12.下列各組微粒中，核外電子總數(shù)相等的是

AK+和Na+BCO?和NO2CCO和CO2DN2和CO

13.下列四組物質(zhì)中，兩種分子不具有相同核外電子總數(shù)的是

AH2O2和HC1BCO和NOCH2O和CH4DH2s和F2

14.下列各組粒子中，核外電子排布相同的是

AAl和A13+BNa和F-CNa卡和NeDS2一和Cl

15.已知硼化物BxIV一與B10C2H12的電子總數(shù)相同，則BxHyZ一的正確表達

式為

2-2-2-2-

AB9H15BBIOHUCBHHI3DB12Hi2

16.A元素的離子A『，其核外共有x個電子，該原子的質(zhì)量數(shù)為y,則

原子核內(nèi)含有的中子數(shù)為

Ay-x+nBy-x—nCy+x+nDy+x-n

17.在離子RO3n中共有x個核外電子，R原子的質(zhì)量數(shù)為A,則R原子

核內(nèi)含中子的數(shù)目為

AA+n+48+xBA—n—24—xCA—n+24—xDA+n

+24—x

18.某二價陽離子核外有24個電子，其質(zhì)量數(shù)為56,它的核內(nèi)中子數(shù)是

A34B32C30D78

19.某陰離子X16O3一具有42個電子，質(zhì)量數(shù)為83,那么X元素原子核內(nèi)

的中子數(shù)為

A14B15C17D18

20.某金屬X的含氧酸根離子帶有一個單位負電荷，具核外共有58個電

子，酸根中各組成原子的質(zhì)量數(shù)之和是119,其中X在此原子團中顯示的化合

價是+7,則X的核內(nèi)中子數(shù)運

A29B30C37D38

21.A?一陰離子的原子核內(nèi)有x個中子，A元素的質(zhì)量數(shù)為m,則n克A?

一陰離子所含電子的物質(zhì)的量為

An(m-x-2)/mmolBn(m-x+2)/mmol

C(m-x+2)/mnmolD(m-x-2)/mnmol

22.假設A元素不存在同位素，A?一陰離子的原子核內(nèi)有x中子，A元素

的質(zhì)量數(shù)為m,則n克AZ一陰離子所含電子的物質(zhì)的量為

An(m—x-2)/mmolBn(m-x+2)/mmol

C(m—x+2)/mnmolD(m—x-2)/mnmol

23.X原子的核電荷數(shù)為a,它的陰離子Xm-與Y原子的陽離子丫戶的電

子層結構相同，則Y原子的核電荷數(shù)為

Aa+m+nBa—m—nCm+n—aDm—n—a

24.X、Y、Z和R分別代表四種元素。如果aXm+、bY+、cZ『、dRm-四種

離子的電子層結構相同(a、b、d、d為元素的原子序數(shù))，則下列關系正確的

是

Aa—c=m—nBa—b=n—mCc—d=m+nDb—d=n

+m

25.a、b、c、d是1?18號元素，a、b元素的陽離子和c、d元素的陰離

子都具有相同的電子層結構，且b元素原子的最外層電子數(shù)比a元素原子的最

外層電子數(shù)少，c的陰離子所帶的負電荷比d的陰離子所帶的負電荷多，則它

們的核電荷數(shù)大小關系是

Aa>b>d>cBc>b>a>dCa>b>c>dDb>a>c>

d

26.已知元素R有某種同位素的氯化物RClx(RClx為離子化合物)，該氯

化物中R微粒核內(nèi)中子數(shù)為Y,核外電子數(shù)為Z,該同位素的符號為

AB髭RCDX+MR

27.兩種元素原子的核外電子層數(shù)之比與最外層電子數(shù)之比相等，則在周

期表的前10號元素中，滿足上述關系的元素共有

A1對B2對C3對D4對

28.下列分子的電子式書寫正確的是

HC1

A氨??B四氯化碳C1：C：C]

H：N：Hc：l

C氮：N“N：D二氧化碳：6：c：6：

29.下列表達方式錯誤的是

H

A甲基的電子式H道：

H

B硫離子的結構示意圖

C碳一12原子：[C

D用小黑點代表未成鍵的最外層電子，短線代表共價鍵，則N%分子可

表示為：人、

30.下列表達方式錯誤的是

H

A甲烷的電子式H：C：H

B氟化鈉的電子式Na+

C硫離子的核外電子排布太Is22s22P63s23P4

D碳一12原子1C

31.下列微粒的表達式中正確的是

A過氧化鈉的結構式：Na-O-O-NaBBe原子的結構示意圖:

CN3一離子的核外電子排布式：Is22s22P6D羥基的電子式：：0：H

32.下列電子式中錯誤的是

:ci：

ANa+B[：6：HrCN：H

????DH：C：H

HH

33.下列表達方式錯誤的是

A氯化氫分子的電子式：HIbiq-BS2一的結構示意圖：0288

C0-18原子的符號：1ODCO2分子的結構式：O=C

=0

34.下列各項中表達正確的是

A廣的結構示意圖：磅BC02的分子模型示意圖：成$

CNa。的電子式：Na；@：DN2的結構式：：N三N：

35.下列各項表達正確的是

AH2O的分子模型示意圖：BF的結構示意圖：?27

C乙烯分子的結構簡式：CH2cH2DCaCb的電子式：Ca2+［：C1：］

~2

36.寫出下列微粒的化學式：

（1）由兩個原子核和18個電子組成的分子，由兩個原子核和18

個電子組成的陰離子為o

（2）由五個原子核和10個電子組成的分子為,由五個原子核和10

個電子組成的陽離子為o

37.在1?18號元素組成的化合物中具有三核10個電子的共價化合物

是;具有三核20個電子的離子化合物是o

38.疊氮化合物在化學工業(yè)上有其重要應用。N3一叫做疊氮離子，請寫出

由三個原子構成的含有同N3一相同電子數(shù)的微粒的化學式（三

種）o

39.在含有多個電子的原子里，電子的能量并不相同。能量低的通常在離

核運動；能量高的通常在離核O通常用來表明運動著的

電子離校遠近的不同。

40.由核電荷數(shù)為1?18的元素組成的分子、陽離子、陰離子，核外共有

10個電子的微粒有（填寫分子式或離子符號）：

（1）分子有、、、和。

（2）陽離子除H3O+外，還有、、和o

（3）陰離子除NH2一外，還有、、和o

41.下列粒子的結構示意圖是否正確？若不正確，請說明理由。

7))、）））

①NaGQ182②K(卜@289

)))支））

…^)))))7))

③XeG-54)2818206④CP(+17)288

f))

)))))

42.兩種元素的核外電子層數(shù)之比與最外層電子數(shù)之比相等，則在周期表

的前18號元素中，滿足上述關系的元素組合有（不一定填滿）:

1234567

元素符號H、Be

43.A原子的L電子層比B原子的L電子層少3個電子，B原子核外的電

子總數(shù)比A原子的核外電子總數(shù)多5個。則A是，B是o

44.有A、B兩種原子，A原子的L層比B原子的L層多4個電子，而B

原子的M層比A原子M層少2個電子，推測A、B兩種元素的符號，并畫出

原子結構示意圖？

45.A、B、C三種元素，其中有一種金屬元素。A、B原子的電子層數(shù)相

同。B、C原子的最外層電子數(shù)相同。又知這三種元素原子的最外層電子數(shù)之

和為17。原子核中的質(zhì)子數(shù)之和為31。試通過計算確定這三種元素的名稱。

B組

46.電子構型為[Xe]4P45(176s2的元素是

A稀有氣體B過渡元素C主族元素D稀土元素

47.下列離子中最外層電子數(shù)為8的是

AGa3+BTi4+CCu+DLi+

48.下列基態(tài)原子的核外電子排布中，單電子數(shù)最多的是

A[Ar]3d94slB[Ar]3d54slC[Ar]3s23p3D

[Ar]3d54s2

49.A、B是短周期元素，最外層電子排布式分別為ms*,nsxnpx+1oA與B

形成的離子化合物加蒸偏水溶解后可使酚儆試液變紅，同時有氣體逸出，該氣

體可使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，則該化合物的分子量是

A38B55C100D135

50.無機化合物甲、乙分別由三種元素組成。組成甲、乙化合物的元素的

特征電子排布都可表示如下：as\bsbbp\csccp2co甲是一種溶解度較小的化合

物，卻可溶于乙的水溶液。由此可知甲、乙的化學式分別是、；

甲溶于乙的水溶液化學方程式

為。

51.現(xiàn)代原子結構理論認為，在同一電子層上，可有s、p^d^f、g、h.....

等亞層，各亞層分別有1、3、5、……個軌道。試根據(jù)電子填入軌道的順序預

測：

(1)第8周期共有種元素；

(2)原子核外出現(xiàn)第一個6f電子的元素的原子序數(shù)是；

(3)根據(jù)“穩(wěn)定島”假說，第114號元素是一種穩(wěn)定司位素，半衰期很長,

可能在自然界都可以找到。試推測第114號元素屬于周期，族元

素，原子的外圍電子構型是

52.A、B兩元素，A原子的M層和N層的電子數(shù)分別比B原子的M層

和N層的電子數(shù)少7個和4個。寫出A、B兩原子的名稱和電子排布式，并說

明推理過程。

C組

53.(1)寫出下列原子或離子的電子排布式：N、Ar、Fe、Fe2\Pr3^

(2)在這些原子或離子中含有多少未成對電子？

54.銀原子的電子構型為[Ar]3d84s2,試判斷下一號元素Cu的電子構型

[Ar]3d,04s中4s電子數(shù)？

55.所有原子序數(shù)Z為奇數(shù)的原子一定至少含有一個未成對電子，試說明

原子序數(shù)為偶數(shù)的原子能含有未成對電子嗎？如果答案是肯定的，請在前三個

周期的元素中找出例證。

56.在第一過渡系元素(Z=21?30)中哪些原子是反磁性的？寫出它們

的電子構型。

57.Cr的電子構型不服從Aufbau電子排布原理，試推斷Cr實際的電子構

型，并解釋這種異常現(xiàn)象。

58.負離子的電子構型仍然遵循An伯a(chǎn)u原理，試寫出H，N3\"和S?

一的電子構型？

59.寫出Ni2+、Re3+和H03+的電子排布式，并判斷這些離子中的未成對電

子數(shù)是多少？

60.最先出現(xiàn)g亞層的是哪一主層，寫出它的n值和代表符號？如果你的

答案是正確的，你將會看到2/3的己知元素在此層填有電子，試說明為什么沒

有g電子？

61.如果M的下一個稀有氣體元素是能夠穩(wěn)定存在或可被人工制造的，并

假設處于基態(tài)的此元素的9個g軌道仍然沒有被電子占據(jù)，試推斷它的原子序

數(shù)？

62.在絕大多數(shù)化合物中鐲系元素是以+3價態(tài)存在的，但有時在少數(shù)幾

種離子型化合物中也能發(fā)現(xiàn)Cr+和EU2+,試用價電子構型解釋這些離子的變價

行為？

63.五種元素的原子電子層結構如下：

AIs22s22P63s23P63d54s2BIs22s22P63s?CIs22s22P6

DIs22s22P63s23P2EIs22sl

試問其中

（1）哪種元素是稀有氣體？

（2）哪種元素最可能生成具有催化性質(zhì)的氧化物？

（3）哪種元素的原子的第一電離能最大？

64.寫出Eu（63號）、Te（52號）元素原子的電子排布式。若原子核外出

現(xiàn)5g和6h五層，請預測第九、十周期最后一個元素原子序數(shù)和它們的電子排

布。

65.假定在下列電子的各組量子數(shù)中n正確，請指出哪幾種不能存在，為

什么？

(1)n=l,1=1,m=l,ms=-lo

(2)n=3,1=1,m=2,叫=+1/2。

(3)n=3,1=2,m=l,叫=—1/2。

(4)n=2,1=0,m=0,ms=0o

(5)n=2,1=-1,m=1,m$=+l/

(6)n=4,1=3,m=2,nis~2o

66.試用斯萊脫（Slate）規(guī)則分別計算作用于Fe的3s、3p、3d和4s電子

的有效核電荷數(shù)，這些電子所在各軌道的能量及Fe原子系統(tǒng)的能量。

67.電離Imol自由銅原子得ImolCiT,需能量為746.2kJ,而由晶體銅電

離獲得ImolCiT離子僅消耗434.1kJ能量。試問：

（1）說明上述兩電離過程所需能量不同的主要原因。

（2）計算電離Imol晶體銅所需照射光的最大波長。

(3)升高溫度可否大大改變上述兩電離過程所需能量之差？

68.在我們這個三維空間世界里的周期系是根據(jù)4個量子數(shù)建立的，即n

=1,2,3,....；1=0,1,…，(n—1)；mi=0,±1,±2…，±1；ms=±

l/2o如果我們搬到一個想像的“平面世界”去，那是一個二維世界，那里的周

期系根據(jù)三個量子數(shù)建立的，即n=l,2,3,……；m=0,±1,±2…，±

(n-l)；ms=±l/2o這個“平面世界”里的m所表示的意義，相當于三維世

界中1和mi二者作用(例如用它也能表示s、p、d……能級)。不過，我們在普

通三維世界中的基本原理和方法對二維“平面世界”是適用的，下面幾個問題

都與這個“平面世界”有關。

(1)畫出“平面世界”周期表中前四個周期，在其中按照核電荷標明原子

序數(shù)，并用原子序數(shù)(Z)當作元素符號，寫出每一元素的電子構型。

(2)現(xiàn)在研究nW3的各元素，指出與“平面世界”中每種元素相對應的

我們?nèi)S空間中的各種元素的符號，根據(jù)這種相似性，你估計在常溫、常壓下,

哪些“二維世界”單質(zhì)是固體？哪些是液體？哪些是氣體？

(3)畫出n=2各元素的雜化軌道。在“平面世界”中的有機化學是以哪

一種元素為基礎的(用原子序數(shù)作元素符號)？指出乙烷、乙烯和環(huán)己烷分別

與在“平面世界”中什么化合物對應。在“平面世界”中什么樣的芳香化合物

可能存在？

(4)在這個“平面世界”中，有哪些規(guī)則和三維世界中所用的8電子和

18電子規(guī)則相當？

(5)畫圖說明n=2的幾個“平面世界”元素的第一電離能變化趨勢。在

“平面世界”周期表中，畫出元素的電負性增長方向。

-182

69.氫原子的穩(wěn)態(tài)能量由下式給出:En=2.18X10/n(J),n是主量子

數(shù)。

(1)計算(所有計算結果均要帶單位)：①第1激發(fā)態(tài)(n=2)和基態(tài)的

能量差；②第6激發(fā)態(tài)(n=7)和基態(tài)(n=l)之間的能量差。

(2)上述賴曼(Lyman)系躍遷處于什么光譜范圍？

(3)解釋由Lyman系光譜的第三條線及第6條線產(chǎn)生的光子：①能否使

處于基態(tài)的另外的氫原子電離？②能否使晶體中的銅原子電離？(銅的電子功

函數(shù)為6=7.44X10-9j)

(4)若由Lyman系光譜的第1條譜線和第6條譜線產(chǎn)生的光子能使銅晶

體電離，計算上述(3)兩種情況中從銅晶體發(fā)射出的電子的德布羅意波長。(有

關常數(shù)：普朗克常數(shù)h=6.6256Xl()r4j/s,電子質(zhì)量m(e)=9.1091X10-31kg,

光速c=2.99792XI08m/s)

70.已知電子沿著圓環(huán)運動(如下圖)的勢能函數(shù)V為：

(0,r=R

V=

loo,rWR

其Schr6dinaer方程為：一卷當即期3

將變數(shù)x改成和角度①有關的函數(shù)，X=6R,解此方程

可得波函數(shù)膽和相應能量En的表達式如下：

以=-J=exp[i*]n為量子數(shù),〃=0,±1,士2,…

V2K

?n2h2

(1)以“h2/8兀2mR2”作能量單位，作圖示出能級的高低及能級簡并情況。

(2)畫出毗咤(C5H5N)和叱咯(C4H4NH)的價鍵結構式。將環(huán)中的兀

電子運動情況近似地看作如上圖所示的狀態(tài)，說明環(huán)中兀鍵電子的數(shù)目，以及

它們的LUMO和HOMOo將電子從HOMO躍遷到LUMO,哪一種化合物所需

的光的波長要短些？

(3)在此咤鹽酸鹽(C5H5NH4+?C「)中，正離子中兀鍵電子數(shù)是多少？

討論為什么中性的毗咯C4H4NH能穩(wěn)定存在，而中性的C5H5NH不穩(wěn)定？

(4)聯(lián)系討論單環(huán)共輾多烯體系4m+2規(guī)則的本質(zhì)。

24PZr

71.He+的某狀態(tài)函數(shù)為中=

(1)寫出該狀態(tài)的量子數(shù)n,1,m值；

(2)求算該狀態(tài)節(jié)面處的r值；

(3)計算該狀態(tài)的能量；

(4)計算該狀態(tài)的角動量；

(5)畫出w/和12"對「的簡單示意圖。

72.氫原子光譜可見波段相鄰4條譜線的波長分別為656.47,486.27,434.17

和410.29nm,試通過數(shù)學處理將話線的波數(shù)歸納成下式表示，并求出常數(shù)R和

整數(shù)n；,nz的數(shù)值。

v=R(1/ni2—l/n22)

73.按Bohr模型計算氫原子處于基態(tài)時電子繞核運動的半徑(分別用原子

的折合質(zhì)量和電子的質(zhì)量計算并準確到5位有效數(shù)字)和線速度。

74.對于氫原子：

(1)分別計算從第一激發(fā)態(tài)和第六激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)所產(chǎn)生的光譜線的波

長，說明這些譜線所屬的線系及所處的光譜范圍。

(2)上述兩譜線產(chǎn)生的光子能否使：(i)處于基態(tài)的另一氫原子電離？(ii)

金屬銅中的原子電離？(銅的功函數(shù)①cu=7.44Xl(T13)

(3)若上述兩話線所產(chǎn)生的光子能使銀晶體的電子電離，訪計算從銅晶體

表面射出的光電子的德布羅意波的波長。

75.請通過計算說明，用氫原子從第六激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)所產(chǎn)生的光子照

射長度為1120Pm的線型分子H2CCHCHCHCHCHCHCH2，該分子能否產(chǎn)生吸

收光譜？若能，計算譜線的最大波長；若不能，請?zhí)岢鰧⒉荒茏優(yōu)榭赡艿乃悸贰?/p>

76.計算氫原子的基態(tài)波函數(shù)在r=ao和r=2ao處的比值。

77.計算氫原子的1s電子出現(xiàn)在r=100pm的球形界面內(nèi)的概率。

2

78.計算氫原子的積分：°(玲=]0]J,0i.rsin^drd^

作出P(r)—r圖，求P(r)=0.1時的1?值，說明在該r值以內(nèi)電子出現(xiàn)的概

率是90%。

79.已知氫原子的歸一化基態(tài)波函數(shù)為；血?=(*Vexp[-勺

(1)利用量子力學基本假設求該基態(tài)的能量和角動量；

(2)利用維里定理求該基態(tài)的平均勢能和零點能。

80.已知氫原子的保=一臺(撲xp[-W|cX

試回答下列問題：

(1)原子軌道能E=?

(2)軌道角動量IMI=?軌道磁矩1〃1=?

(3)軌道角動量M和z軸的夾角是多少度？

(4)列出計算電子離校平均距離的公式(不必算出具體的數(shù)值)。

(5)節(jié)面的個數(shù)、位置和形狀怎樣？

(6)概率密度極大值的位置在何處？

(7)畫出徑向分布示意圖。

81.對氫原子，0=^1^2104-^211+^311,所有波函數(shù)都已歸一化。請對\|/所描

述的狀態(tài)計算：

(I)能量平均值及能量為-3.4eV出現(xiàn)的概率；

(2)角動量平均值及角動量為后h/2”出現(xiàn)的概率；

(3)角動量在z軸上的分量的平均值及角動量z軸分量h/n出現(xiàn)的概率。

82.試在直角坐標系中畫出氫原子的5種3d軌道的輪廓圖，比較這些軌道

在空間的分布，正、負號，節(jié)面及對稱性。

83.寫出He原子的Schrodinger方程，說明用中心力場模型解此方程時要

作哪些假設，計算其激發(fā)態(tài)(2s)1(2p)?的軌道角動量和軌道磁矩。

84.寫出口2+離子的Schrodinger方程，說明該方程中各符號及各項的意義;

寫出口2+離子Is態(tài)的波函數(shù)并計算或回答：

(1)1s電子徑向分布最大值離核的距離；

(2)1s電子離核的平均距離；

(3)1s電子概率密度最大處離核的距離；

(4)比較口2+離子的2s和2P態(tài)能量的高低；

(5)Li原子的第一電離能(按Slater屏蔽常數(shù)算有效核電荷)。

85.Li原子的3個電離能分別為L=5.39eV,5=75.64eV,b=122.45eV,

請計算Li原子的Is電子結合能。

86.已知He原子的第一電高能L=24.59eV,試計算：

(1)第二電離能；

(2)基態(tài)能量；

(3)在1s軌道中兩個電子的互斥能；

(4)屏蔽常數(shù)；

(5)根據(jù)(d)所得結果求H-的基態(tài)能量。

87.用Slater法計算Be原子的第一到第四電離能，將計算結果與Be的常

見氧化態(tài)聯(lián)系起來。

88.用式1=頭％計算Na原子和F原子的3s和2P軌道的有效半徑r*。

式中n和Z*分別是軌道的主量子數(shù)和該軌道上的電子所感受到的有效核電荷。

89.寫出下列原子能量最低的光譜支項的符號：(a)Si；(b)Mn；(c)Br；

(d)Nb；(e)Ni

90.寫出Na原子的基組態(tài)、F原子的基組態(tài)和碳原子的激發(fā)態(tài)

(Is22s22Pl3pD存在的光譜支項符號。

91.基態(tài)Ni原子可能的電子組態(tài)為：(a)[Ar]3d84s2；(b)[Ar]3d94sl由

3

光漕實驗確定其能量最低的光譜支項為F4O試判斷它是哪種組態(tài)。

92.列式表明電負性的Pauling標度和Mulliken標度是怎樣定的。

93.原子吸收光譜分析較原子發(fā)射光譜分析有哪些優(yōu)缺點，為什么？

94.什么是X射線熒光分析？X射線怎樣分光？

95.什么是電子探針？有何優(yōu)點？

96.當兩個氫原子相互靠攏時，它們的1s原子軌道相互作用形成成鍵

(bonding)分子軌道和反鍵(anti-bonding)分子軌道(下圖)：

?！狾反鍵

。------Q成鍵

考慮分子的對稱性，我們可以以同樣的方式討論較復雜的原子形成分子軌

道的情況。＜

試考慮臭氧分子03,它的形狀很像澳大利亞的飛去來器(boomerang)o按

下列坐標安放臭氧分子中的氧原子(分子平面為yz面)，并假定每個氧原子有

Is、2s、2px、2py和2Pz軌道(下圖)。

原子Qi和Oc可以用對稱性關聯(lián)起來，它們的1S軌道可以進行對稱和反對

稱組合(下圖)：

A

對稱反對稱反鍵

在該分子中Ob的1s軌道屬于對稱的。它可以跟由上述ZK

的Oa和Oc組合成的軌道進行對稱性組合(但是不能跟反對非鍵

成鍵

稱的軌道進行組合），形成成鍵和反鍵分子軌道，反對稱組合是非鍵

（nonbonding）的。最后三個分子軌道為如右圖所示。

（1）在答卷紙上用類似的方法構筑由三個原子的2s軌道、三個原子的2px

軌道、三個原子的2py軌道以及三個原子的2Pz軌道形成的分子軌道。（記?。?/p>

0a和0c首先發(fā)生對稱的和反對稱的組合）

（2）現(xiàn)在我們可以按能級從低到高的順序重新安排這些分子軌道。這樣做

也可以構筑其他三原子分子軌道。這些軌道的能量在彎曲的三原子分子（如臭

氧）里與線形分子（如二氧化碳）里是不同的。軌道能級的變

化可以用答卷紙上的XY型分子的“Walsh圖”（下圖）表示。0

該圖給出了每一個軌道的能量隨Y—X—Y角度的變化而發(fā)生65

的變化。各軌道的對稱性用下角標表示?！?

在Walsh圖中的6al軌道如右圖所示。

原子軌道分子軌道

當鍵角由90°變?yōu)?80°時，為什么6al軌道的能量增加得如此迅速？從

下面選擇一個答案。

A因為成鍵特征降低B因為反鍵特征增加

CA和B都成立D因為軌道重疊減少

（3）只有占有電子的分子軌道才影響分子的幾何構型。充滿電子的軌道比

只有一個電子的軌道對分子構型的影響更大。例如，03有24個電子，鍵角為

135°,一直到6ai的所有軌道都充滿電子。因此，考慮到空間排斥作用，即4b2、

3和6ai軌道的能量對比和立體排斥作用，臭氧分子最低能量的幾何構型有可

能傾向于靠近Walsh圖的左側，這與實驗測定的鍵角116。相吻合。

參考Walsh圖寫出在鍵角為135°時，BO2、CO2>NO2和FCh最高占據(jù)軌

道的對稱性符號。

03BO2CO2NO2FO2

6al24e_________

(4)BO2、CO2和Ch的實測鍵角分別為180°、180°和116°,應用答

卷紙上的圖預測NO2和FO2比03彎曲程度大還是小。從下面選擇一個答案。

ANO2的彎曲程度大于O3,而FCh比03更彎曲。

BNO2比03更彎曲，而FO2不如03彎曲。

CN02不如03彎曲，而F02也不如。3彎曲。

DN02不如03彎曲，而F02比03更彎曲。

中學化學競賽試題資源庫一一原子結構

A組

97.原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了

A原子的質(zhì)量數(shù)B核外電子數(shù)C核電荷數(shù)D核內(nèi)中子

數(shù)

98.元素的種類和原子的種類

A前者大B后者大C相等D不能確定

99.符號:;C1中左上角的“35”代表

A元素的質(zhì)量數(shù)B同位素的質(zhì)量數(shù)

C元素的平均原子量D元素的近似原子量

100.核內(nèi)質(zhì)子數(shù)不同，核外電子數(shù)相同的兩種微粒，它們可能是

A同種元素的兩種離子B同種元素的原子和離子

C不同元素的離子D不同元素的原子

101.核外電子數(shù)相等的兩個原子，它們之間的關系是

A質(zhì)量數(shù)一定相等B互稱為同位素

C一定是同種原子D分別組成的單質(zhì)，物理性質(zhì)一定相等

102.用化學方法不能實現(xiàn)的是

A生成一種新分子B生成一種新離子

C生成一種新核素D生成一種新單質(zhì)

103.兩種微粒的質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)都相等，它們不可能是

A一種陽離子和一種陰離子B一種單質(zhì)分子和一種化合物分子

C一種分子和一種離子D一種原子和一種分子

104.道爾頓的原子學說曾經(jīng)起到很大作用。他的學說中，包含有下述三個

論點：①原子是不能再分的粒子；②同種元素的原子的各種性質(zhì)和質(zhì)量都相同;

③原子是微小的實心球體。從現(xiàn)代的觀點看，你認為這三個論點中，不確切的

是

A只有③B只有①、③C只有②、③D有①、②、③

105.下列關于原子的幾種描述中，不正確的是

A18。與I9F具有相同的中子數(shù)B16。與17。具有相同的電子數(shù)

C12c與13c具有相同的質(zhì)量數(shù)DI5N與I4N具有相同的質(zhì)子數(shù)

106.下列有關原子的敘述中，正確的是

A保持物質(zhì)化學性質(zhì)的最小微粒B構成物質(zhì)的最小微粒

C不能再分的最小微粒D化學變化中的最小微粒

107.下列有關陽離子的說法中錯誤的是

①陽離子都是由金屬原子失去電子而形成的②非金屬原子也能形成陽離

子

③合陽離子的物質(zhì)一定含有陰離子④陽離子都是穩(wěn)定結構，不會再失去

電子

A①②④B②③④C①②③D①③④

108.元素R核電荷數(shù)為16,原子的質(zhì)量數(shù)32,則R離子應包含

A16e->16Z、16NB18e-、16Z、I6N

C18e->18Z、16ND16e">16Z、18N

109.若用x代表一個中性原子中核外的電子數(shù)，y代表此原子的原子核內(nèi)

的質(zhì)子數(shù)，z代表此原子的原子核內(nèi)的中子數(shù)，則對用Th的原子來說

Ax=90y=90z=234Bx=90y=90z=144

Cx=144y=144z=90Dx=234y=234z=324

HO.分析發(fā)現(xiàn)，某隕石中含有半衰期極短的鎂的一種放射性同位素28Mg,

該同位素的原子核內(nèi)的中子數(shù)是

A12B14C16D18

111.居里夫人發(fā)現(xiàn)了放射性元素鐳（2j；Ra）,該元素含有的中子數(shù)為

A88B138C226D314

112.我國苜座秦山核電站所用的核燃料是鈾一235的氧化物話制UO2,

Imol此氧化物所含有的中子數(shù)目是阿伏加德羅常數(shù)的

A143倍B243倍C151倍D159倍

113.我國科學工作者在世界上首次發(fā)現(xiàn)伯的一種新同位素筮Pt,下列說

法正確的是

A2黑口的相對原子質(zhì)量為202B2墨已的原子質(zhì)量為202

C伯元素的質(zhì)量數(shù)為202D2:口的原子核內(nèi)有124個中子

114.據(jù)最新報道，放射性同位素秋%H?？捎行У刂委煾伟Ｔ撏凰卦?/p>

子核內(nèi)的中子數(shù)與核外電子數(shù)之差是

A32B67C99D166

115.最新科技報導,美國夏威夷聯(lián)合天文中心的科學家發(fā)現(xiàn)了新型氫微粒,

這種微粒是由3個氫原子核（只含質(zhì)子）和2個電子構成，對這種微粒，下列

說法正確的是

A是氫的一種新的同素異形體B是氫的一種新的同位素

C它的組成可用H3表示D它比一個普通Hz分子多一個氫原

子核

116.2001年初，利用制造原子彈的核廢料238u（原子序數(shù)為92）制成的

貧鈾彈在歐洲鬧得沸沸揚揚。下列有關238U的說法，不正確的是

A238U具有放射性B238U的原子質(zhì)量約為12c的238倍

C238U原子核內(nèi)有146個中子D238U是U元素的一種同位素

117.97年伊始，我國宣布在世界上首次合成甯Gd（專L）,這是原子核物

理領域中的重要成果。下列敘述中，正確的是

AGd元素的相對原子質(zhì)量是135B其原子的質(zhì)量是12c質(zhì)量的135

倍

C其中子數(shù)是71D其核外電子數(shù)是71

118.2004年2月1日俄羅斯和美國同時宣布，成功合成了113和115號

新元素。已知115號元素的一種核素為289X,下列有關113號、115號元素的

有關敘述正確的是

A113號元素位于周期表第八周期

B該115號的元素的這種核素中，中子數(shù)與電子數(shù)之差為174

C該115號元素原子與碳一12原子質(zhì)量之比為115：12

D115號元素可顯+5價

119.已知某非金屬元素R的氣態(tài)氫化物的分子式為RHm,它的最高價氧

化物對應的水化物的分子中有b個氧原子，則這種酸的分子式為

AH2b8+mR0bBH2b-8-mRObCHsm2bRObDHm+8+

2bROb

120.在以下四種物質(zhì)中①28g一氧化碳（鼠［0）②28g氮氣（八2）

③26g乙煥（腿232）④28g硅（都i）,所含微粒數(shù)相同的是

A分子數(shù)B原子數(shù)C中子數(shù)D電子數(shù)

121.下列說法中，正確的是

①金剛石、石墨是碳的兩種同位素②金剛石、石墨是碳的兩種單質(zhì)

③金剛石、石墨是碳的兩種元素④金剛石、石墨互稱為碳的同素異形

體

A只有④B只有②④C只有①②D只有③④

122.由相同的兩種元素組成的四種粒子，Imol粒子內(nèi)質(zhì)子數(shù)分別是9NA、

IONA、UNA、18NA（NA表示阿伏加德羅常數(shù)），則這四種粒子的化學式分別

是—、—、—、—（依上述順序）

123.已知A、B、C、D可形成多種化合物，若A、B、C、D的原子個數(shù)

比為4：1：2：1,則該化合物的分子式為；該化合物是一種常見的化

肥，通常稱為;若A、B、C、D原子個數(shù)比為7：2：1：2,且化合物

分子量為77,該化合物既能與鹽酸反應，又能與燒堿反應，則它的名稱

為o

B組

124.法國里昂的科學家最近發(fā)現(xiàn)一種只由四個中子構成的粒子，這種粒子

稱為“四中子”，也有人稱之為“零號元素”。下列有關“四中子”粒子的說法

不正確的是

A該粒子不顯電性B該粒子質(zhì)量數(shù)為4

C在周期表中與氫元素占同一位置D該粒子質(zhì)量比氫原子大

125.“原子結構模型”是科學家根據(jù)自己的認識，對原子結構的形象描摹,

一種模型代表了人類某一階段對原子結構的認識。人們對原子結構的描摹，按

現(xiàn)代向過去順序排列為：電子云模型、玻爾原子模型、盧瑟福原子模型、原

子模型、原子模型。則橫線內(nèi)兩位化學家是

A阿伏加德羅、湯姆生B道爾頓、拉瓦錫

C舍勒、普利斯特里D湯姆生、道爾頓

126.核磁共振（NMR）技術已廣泛應用于復雜分子結構的測定和醫(yī)學診

斷等高科技領域。已知只有質(zhì)子數(shù)或中子數(shù)為奇數(shù)的原子核有NMR現(xiàn)象。試

判斷下列哪組原子均可產(chǎn)生NMR現(xiàn)象

A,8O3,P,,9Sn

B27A1I9F,2C

C元素周期表中HIA族所有元素的原子

D元素周期表中第三周期所有元素的原子

127.以mD、mp、mN分別表示笊核、質(zhì)子、中子的質(zhì)量，則

AmD=mp+rriNBmD=mp+2mNCmo>mp+mNDHID

Vmp+mN

128.自英國科學家狄拉克提出反粒子存在的預言，人類開始在茫茫宇宙中

尋找反物質(zhì)的例證。后又聚焦于反物質(zhì)的合成研究。1997年人類首次合成了9

個反氫原子。2002年是人類合成反物質(zhì)的豐收年，合成了5萬個反氫原子，也

是對狄拉克誕辰100周年祭典的一份厚禮。你認為反氫原子的組成應該為

A由1個帶負電荷的質(zhì)子與一個帶正電荷的電子構成

B由1個帶正電荷的質(zhì)子與一個帶負電荷的電子構成

C由1個不帶電荷的中子與一個帶負電荷的電子構成

D由1個帶負電荷的質(zhì)子與一個帶負電荷的電子構成

129.分子和離子都是微觀粒子，1996年，科學家終于在宇宙深處發(fā)現(xiàn)了

早在30年前就預言應當存在的一種微粒，這種微觀粒子由3個氫原子核和2

個電子組成，它的化學式是o

130.揭示原子內(nèi)部結構的奧秘，有助于理解我們所處的物質(zhì)世界。

（1）右表中元素f的氫化物的電子式是

a

，此氫化物的熱穩(wěn)定性比元素g的氫化物

bCde

的熱穩(wěn)定性________（填“強”或“弱”），元素f和g

的性質(zhì)有一定的變化規(guī)律，與其原子結構有關。-美國切主f編田g加.

（2）某元素原子共有3種能量不同的電子，核外兀素周期表（短周期局部）

電子占有的軌道總數(shù)是4個，該元素是（填編號）。該元素有多種同位

素，在科學上均有重要的應用，任寫出其中一種用途

（3）。粒子是（填編號）原子所形成的一種離子，1909年，盧

瑟福等人用。粒子做了著名的實驗，從而提出原子結構的行星模型，下列選項

中能正確表示這種模型的是

B

（4）古代哲學家們也形成了不少有關物質(zhì)構成的觀點。例如，我國戰(zhàn)國時

期的惠施認為物質(zhì)是無限可分的；而同時期的墨子則認為如果物質(zhì)不存在被分

割的條件，物質(zhì)就不能被無限分割?；菔┑挠^點可用下圖表示：1------------1

請你用相同的圖示方法表示墨子的觀點：

131.現(xiàn)有aA、bB、cC、cD、eE五種短周期元素，它們都是生命體不可缺

少的重要元素已知它們的原子序數(shù)有如下關系：a+b=c,a+c=d,c+d=e,

B、D、E都有多種同素異形體。B的化合物種類與A的化合物種類何者更多，

目前學術界還有爭議，但有一點是肯定的，那就是沒有第三種元素的化合物種

數(shù)會超出它們。根據(jù)以上信息回答下列有關問題：

(1)請比較B2A4、C2A4、E2A4三種化合物的沸點由高到低的順

序o

(2)從給定的元素中選出若干種組成化合物，寫出相對分子質(zhì)量最小的離

子化合物的化學式;

(3)從題中元素為選擇對象，寫出不少于三種炸藥的化學式或名

稱。、、O

(4)有人設想某種分子式為C4N4O8的物質(zhì)(該物質(zhì)中同種原子的化學環(huán)

境完全相同)是一種威力極強的炸藥，請推測它的結構簡式。

132.目前，科學家正在設法探尋“反物質(zhì)二所謂“反物質(zhì)”是由“反粒

子”構成的，“反粒子”與其對應的正粒子具有相同的質(zhì)量和相同的電量，但電

荷的符號相反。2002年9月20日，歐洲核子研究中心成功制造出約5萬個低

能量狀態(tài)的反氫原子，這是人類首次在受控條件下大批量制造反物質(zhì)。試回答:

(1)科學家制造出的反氫原子的質(zhì)量數(shù)為，電荷數(shù)

為O

(2)一對正、負電子相遇發(fā)生湮滅，轉(zhuǎn)化為一對頻率相同的光子，已知電

子質(zhì)量為0.9X10-3°kg,那么這對電子湮滅時釋放的能量是J,這

兩個光子的頻率約為Hzo(保留2位有效數(shù)字，普朗克常數(shù)h

=6.63X10-34J-S)

(3)反物質(zhì)酸堿中和反應的實質(zhì)可表示為：

133.目前，科學家正在設法探尋“反物質(zhì)二所謂“反物質(zhì)”是由“反粒

子”構成的，“反粒子”與其對應的正粒子具有相同的質(zhì)量和相同的電量，但電

荷的符號相反。試回答：

(1)若有反&粒子，它的質(zhì)量數(shù)為，電荷數(shù)為o

(2)如果有該反Q粒子轟擊反12c原子，得到反H原子，寫出該核反應

方程式：

(3)一對正、負電子相遇發(fā)生湮滅，轉(zhuǎn)化為一對頻率相同的光子，已知

電子質(zhì)量為0.9X10-30kg,那么這兩個光子的頻率約為Hz(保留2位

有效數(shù)字)。

(4)反物質(zhì)酸堿中和反應的實質(zhì)可表示

為o

C組

134.將下列用波長表示的電磁波換算成頻率

(1)O.lOnm；(2)5000A；(3)4.4.m；(4)89m；(5)562nm。

135.(1)如果每個原子發(fā)生躍遷后都產(chǎn)生1Hz的輻射，那