教材第二章习题解答

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1、第二章原子结构和元素周期律习题解答1．指出下列各原子轨道相应的主量子数n及角量子数l的数值是多少？轨道数分别是多少？2p3d4s4f5s【解答】2p主量子数2，角量子数1，轨道数33d主量子数3，角量子数2，轨道数54s主量子数4，角量子数0，轨道数14f主量子数4，角量子数3，轨道数75s主量子数5，角量子数0，轨道数12．当主量子数n=4时，可能有多少条原子轨道？分别用Ψn,l,m表示出来。电子可能处于多少种运动状态？（考虑自旋在内）【解答】当n=4时，可能有n2=16条原子轨道。nlM4012300，±10，±

2、1，±20，±1，±2，±3Ψ4,0,0，Ψ4,1,0，Ψ4,1,1，Ψ4,1,-1，Ψ4,2,0，Ψ4,2,1，Ψ4,2,-1，Ψ4,2,2，Ψ4,2,-2，Ψ4,3,0，Ψ4,3,1，Ψ4,3,-1，Ψ4,3,2，Ψ4,3,-2，Ψ4,3,3，Ψ4,3,-3每条轨道上可以容纳两个自旋相反的电子，16条原子轨道，电子可能处于32种运动状态。3．将下列轨道上的电子填上允许的量子数。（1）n＝，l＝2，m=0，ms=±1/26（2）n=2，l=，m=0，ms=±1/2（3）n=4，l=2，m=，ms=－1/2（4）n=

3、3，l=2，m=2，ms=（5）n=2，l=，m=－1，ms=－1/2（6）n=5，l=0，m=，ms=＋1/2【解答】（1）3，4，5，……，正整数；（2）0，1（3）0，±1，±2（4）+1/2，-1/2（5）1（6）04．填上n、l、m、ms等相应的量子数：量子数确定多电子原子轨道能量E的大小；Ψ的函数式则是由量子数所确定；确定核外电子运动状态的量子数是；原子轨道或电子云的角度分布图的不同情况取决于量子数。【解答】主量子数n和角量子数l；主量子数n、角量子数l和磁量子数m；主量子数n、角量子数l、磁量子数m和自

4、旋量子数ms；角量子数l和磁量子数m。5．按近代量子力学的观点，核外电子运动的特征是。A．具有波、粒二象性。B．可以用∣Ψ∣2表示电子在核外出现的几率。C．原子轨道的能量是不连续变化的。D．电子的运动轨迹可以用Ψ的图象表示。【解答】A，C。微观粒子电子的运动具有波粒二象性；可以用∣6Ψ∣2表示电子在核外出现的几率密度或概率密度；原子轨道的能量是量子数的，即不连续变化的；∣Ψ∣2的空间图象是电子云。6．电子云的角度分布图是。A．波函数Ψ在空间分布的图形。B．波函数Ψ2在空间分布的图形。C．波函数径向部分R(r)随r变化

5、的图形。D．波函数角度部分的平方Y2(θ，φ)随θ，φ变化的图形。【解答】D。波函数Ψ用以描述具有一定能量电子的运动状态，则表示电子在空间各点出现的概率密度。原子轨道和电子云除用数学式描述外，通常还可用相应的图形来表示。如原子轨道和电子云的角度分布图、原子轨道和电子云的径向函数图、电子云图和电子云的径向分布函数图。原子轨道角度分布图是将径向部分Rn,l视为常量来考虑不同方位上Y的相对大小，即角度函数Yl,m（q,j）随q，j变化的图像，这种分布图只与l，m有关，而与n无关，因此只要l和ｍ相同的原子轨道，它们的角度分布

6、图相同。电子云角度部分

7、Yl,m

8、2随角度q，j变化的图形，称为电子云角度分布图。将原子轨道的角度部分Yl,m视为常量来讨论其径向函数Rn,l，绘出Rn,l-r图为原子轨道的径向函数图，而∣Rn,l∣2-r图，就是电子云径向函数图，电子云图是指在空间的分布，即电子在空间出现的概率密度的分布图。以原子核为中心的球体可分割成许多极薄的球壳。半径为r、厚度为dr的球壳体积为4πr2dr。核外电子在该球壳中出现的概率为64πr2dr。若原子轨道的角度部分视为常数，便可定义径向分布函数D(r)=r2R2(r)，并作D(r)-r

9、图，称为电子云的径向分布函数图7．下列说法是否正确？应如何改正？（1）s电子绕核旋转，其轨道为一圆圈，p电于是走8字形。（2）主量子数为1时，有自旋相反的两条轨道。（3）主量子数为3时，有3s、3P、3d、3f四条轨道。（4）主量子数为4时，轨道总数为16，电子层最多可容纳32个电子。【解答】（1）错误。s轨道的形状是球形，表示s电子球形区域出现的概率大，并不表示s电子绕核旋转。同样p轨道的形状是哑铃形，表示p电子在哑铃形区域内出现的概率大，并不表示p电子走8字形。（2）主量子数为1时，即n=1表示1s轨道，1s轨道

10、上可以容纳2个自旋相反的电子。（3）主量子数为3时，l=0,1,2，有3s、3p、3d三条轨道。（4）正确。8．某原子的最外层电子的最大主量子数为4时。A．仅有s电子。B．仅有s和p电子。C．有s、p和d电子。D．有s、p、d和f电子。【解答】最外层的最大主量子数n=4时，即该原子属于第四周期，原子轨道能级由小到大依次为1s2s2p3s3s3p