第9章原子结构和元素周期系 9.1·在自然界中氢有三种同位素，氧也有三种同位素，问：总共有多少种含不同核素的水分子？ 由于H太少，可以忽略不计，问：不计H时天然水中共有多少种同位素异构水分子？ 解1：组合解 (1)(C·C-3)·C=18: (2)C+C·C=g 解2：方阵（拉丁方解： (1)氢不相同：HOD H"OT DOT HOD HOT DOT 为3x3方阵 氢相同：HOH HOH H8OH D"OD DOD D"OD TOT T"OT T"OT 也为3x3方阵 (2)氢相同：HOH HOH HOH D'OD DOD D"OD 为2x3方阵 氢不同：HoDH7ODH8OD 为1x3方阵 答：总共有18种含不同核素的水分子；不计州时天然水中共有9种同位素异构水分子。 评注：第一个答案并没有给出同位素异构体的具体化学式，只是一个数学解而己，还不是化 学解。 是单货素元而天然碳有两种稳定同位东℃和0·请预首在质 能出现几 答：两个。即：2℃℉时峰和3C℉峰。 9.3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B78.9183占 50.54%,"Br80.9163占4946%，求溴的相对原子质量（原子量） 解：溴的相对原子量 =78.9183×50.54%+80.9163×49.46%-39.885+40.021=79.91 答：溴的相对原子质量为991。 评注：(1)本题的运算应当遵守有效数字运算规则。此题由于同位素丰度的有效数字只有4 位，算得的原子量的有效数字只有4位，达不到五位有效数字。由原子量表中查得的溴的 相对原子质量79.904(1)的获得显然要求更精确的同位素丰度。同位素丰度的有效数字的位 数常常不是由 于测定方法不够 而是由 取样得到的样品本 存在丰度的涨落。 正是许多元素的原子量有效数字较少的主要原因。(2)请注意，在上述计算中，加和前的时 间结果应当比最终结果多一位数字，其最后一位数字称为保留数字”。 94铊的天然同位素20T和0T1的核素质量分别为202.97amu和204.97amu,已知铊的相对 原子质量（原子量）为20439，求铊的同位素丰度. 解：设轮的丰度为x,则： 202.97x+204.97(1-x)=204.39
第 9 章原子结构和元素周期系 9.1* 在自然界中氢有三种同位素， 氧也有三种同位素， 问： 总共有多少种含不同核素的水分子？ 由于 3H 太少，可以忽略不计，问：不计 3H 时天然水中共有多少种同位素异构水分子？ 解 I ：组合解： ( l ) ( C3 1·C3 1－3 )·C3 1＝18； ( 2 ) (C2 1+C2 1)·C3 1＝9 解 2 ：方阵(拉丁方)解： ( l )氢不相同：H 16OD H 16OT D 16OT H 17OD H 17OT D 17OT H 18OD H 18OT D 18OT 为 3×3 方阵 氢相同： H 16OH H 17OH H 18OH D 16OD D 17OD D 18OD T 16OT T 17OT T 18OT 也为 3×3 方阵． ( 2 )氢相同： H 16OH H 17OH H 18OH D 16OD D 17OD D 18OD 为 2×3 方阵 氢不同： H 16OD H 17OD H 18OD 为 1×3 方阵 答：总共有 18 种含不同核素的水分子；不计 3H 时天然水中共有 9 种同位素异构水分子。 评注：第一个答案并没有给出同位素异构体的具体化学式，只是一个数学解而已，还不是化 学解。 9.2* 天然氟是单核素元素( 19 F )，而天然碳有两种稳定同位素( 12C 和 13C) ，请预言在质谱仪中 能出现几个相应于 CF4+ 的峰？ 答：两个。即：12C 19F4+ 峰和 13C 19F4+ 峰。 9.3 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（原子量）。 解：溴的相对原子量＝78.9183×50.54%+80.9163 ×49.46%=39.885+40.021＝79.91 答：溴的相对原子质量为 79.91 。 评注：(1)本题的运算应当遵守有效数字运算规则。此题由于同位素丰度的有效数字只有 4 位，算得的原子量的有效数字只有 4 位，达不到五位有效数字。由原子量表中查得的溴的 相对原子质量 79.904(1)的获得显然要求更精确的同位素丰度。同位素丰度的有效数字的位 数常常不是由于测定方法不够精确，而是由于取样得到的样品本身存在丰度的涨落，后者 正是许多元素的原子量有效数字较少的主要原因。(2)请注意，在上述计算中，加和前的中 间结果应当比最终结果多一位数字，其最后一位数字称为“保留数字”。 9.4 铊的天然同位素 203Tl 和 205Tl 的核素质量分别为 202.97 amu 和 204.97 amu ，已知铊的相对 原子质量(原子量)为 204.39 ，求铊的同位素丰度。 解：设铊 203Tl 的丰度为 x ，则： 202.97x + 204.97 (1－x)＝204.39
x=029 答：铊0T1丰度为29%，T1丰度为71%。 评注：计算遵从有效数字运算规测，结果只有2位有效数字。 9.5等质量的银制成氯化银和陕化银，测得质量比AgC1:Ag-1.63810:1,又测得银和氯的 相对原子质量（原子量）分别为107.868和35.453，求碘的相对原子质量（原子量）。 解：碘的相对原子质量=(107.686+35.453)×1.68310-107.868=234.774-107.868=126.906 评注：此题是用化学方法测定原子量的典型例子，所得结果的有效数字位数达到6位，但 仍得不到原子量表中的数据的精度：126.904473 9.6*贝采里乌斯1826年测得的铂原子量与现代测定的铂的相对原子质量（原子量）相比，有多大 差别？ 答：相对误差=(194.753-195.07195.078)×100%=-0.167% 评注：通过此题可对贝采里乌斯有更高的评价。 97*设全球有50亿人，设每人每秒数2个金原子，需要多少年全球的人才数完1摩金原子(1 年按365天计)2 解：602×10mol-×1mol/T50×10×2x(3600s/h×24h/d×365d/a)1=19x105a 答：需要1.9x10年才数完（注：像这种数据可考虑取概数：200万年） 9,8试讨论，为什么有的元素的相对原子质量（原子量）的有效数字的位数多达9位，而有的元素 的相对原子质量（原子量）的有效数字的位数却少至3~4位？ 答：单核元素只有一种同位素，因而它们的相对原子质量十分准确，有效数字达到的位数较多： 对于那些只有一种同位素的丰度特别大(99%以上)的元素，同位素丰度的不确定性对它们的 原子量的准确性的曼 向较小，而对 那些 个同 素的丰度都较大的元素，原子量的不确定 性的就较高了，特荆是那些不同来源的样品中同位素丰度涨落很大的元素，原子量的不确定 性就更明显了。 9.9太阳系。例如地球，存在周期表所右稳定元素，而太阳却只开始发生氢燃烧。该核反应的 怎样理解这个事实？ 答： 太阳的质量不大，是 个年轻的恒星，尚未发生氨燃烧 不能合成比氨重的原子。太阳系 的组成中所有比氨重的原子都是在形成太阳系时从其他星体的喷发物中俘获的，而不是太阳 合成的。 评注：太阳中的碳氧循环只起到催化氢燃烧的作用而不产生新的核素： p+C→Ny p4I4N→15O+y 15O→15N+e+u p叶liN一2C+a+y 总结果： 4p→a+2e'+2t26.7MeV
x＝0.29 答：铊 203Tl 丰度为 29 % ，205Tl 丰度为 71 % 。 评注：计算遵从有效数字运算规则，结果只有 2 位有效数字。 9.5 等质量的银制成氯化银和碘化银，测得质量比 AgCl：AgI =1.63810：1 ， 又测得银和氯的 相对原子质量(原子量)分别为 107.868 和 35.453，求碘的相对原子质量(原子量)。 解：碘的相对原子质量＝(107.686+35.453 ) ×1.68310－107.868＝234.774－107.868＝126.906 评注：此题是用化学方法测定原子量的典型例子， 所得结果的有效数字位数达到 6 位，但 仍得不到原子量表中的数据的精度：126.90447(3) 9.6* 贝采里乌斯 1826 年测得的铂原子量与现代测定的铂的相对原子质量(原子量)相比，有多大 差别？ 答：相对误差＝( 194 .753－195.07 /195.078 ) × 100 % ＝－0.167 % 评注：通过此题可对贝采里乌斯有更高的评价。 9.7 * 设全球有 50 亿人，设每人每秒数 2 个金原子，需要多少年全球的人才数完 1 摩金原子(1 年按 365 天计)? 解： 6.02 × 10 23 mol－1× l mol/[50×10 8×2×(3600 s/h×24 h/d×365 d/a)] ＝1.9×10 6 a 答： 需要 1.9×10 6 年才数完(注：像这种数据可考虑取概数：200 万年) 9.8 试讨论，为什么有的元素的相对原子质量(原子量)的有效数字的位数多达 9 位，而有的元素 的相对原子质量(原子量)的有效数字的位数却少至 3～4 位？ 答：单核元素只有一种同位素，因而它们的相对原子质量十分准确，有效数字达到的位数较多； 对于那些只有一种同位素的丰度特别大(99%以上)的元素，同位素丰度的不确定性对它们的 原子量的准确性的影响较小， 而对于那些几个同位素的丰度都较大的元素，原子量的不确定 性的就较高了， 特别是那些不同来源的样品中同位素丰度涨落很大的元素，原子量的不确定 性就更明显了。 9.9* 太阳系，例如地球，存在周期表所有稳定元素，而太阳却只开始发生氢燃烧，该核反应的 产物是只是氦，应怎样理解这个事实？ 答： 太阳的质量不大，是一个年轻的恒星，尚未发生氦燃烧，不能合成比氦重的原子。太阳系 的组成中所有比氦重的原子都是在形成太阳系时从其他星体的喷发物中俘获的， 而不是太阳 合成的。 评注：太阳中的碳氧循环只起到催化氢燃烧的作用而不产生新的核素： p+ 12C → 13N+γ 13N → 13C+e + +υ p+ 13C → 14N+γ p+ 14N → 15O+γ 15O → 15N+e + +υ p+ 15N → 12C+α+γ 总结果： 4 p → α+2e+ +2υ+26.7MeV
9.10*中国古代哲学家认为，宇宙万物起源于一种叫“元气”的物质，“元气生阴阳，阴阳生万 物”，诗对比元素诞生说与这种古代哲学 参考答案：可把所谓的“元气”类比成字宙大爆炸前的物质形态。阴阳比作大爆炸形成的电 子和质子，它们大部分转化为氢，随后凝集成星团，发生核反应，“万物，即其他原子和 由原子结合生成的分子乃至建立在分子水平以上各层次的物质由此而生。 评注：这种类比决不意味着古人的哲学猜想是科学假设。科学假设的基础是科学观察和 科学实验的分析与综合，不是主观思辨的产物，尽管科学假设仍有可能被科学实验证实 是错误的。尽管哲学有可能指导科学研究，没有哲学头脑 可能成为有成就的科学家 但哲学永远不可能代替科学本身。 9.11*“金木水火土”是中国古代的元素论，至今仍有许多人对它们的“相生相克深信不疑。与 化学元素论相比，它出发点最致命的错误是什么？ 参考答案：根据化学元素论，化学反应只是改变了原子的结合方式，而一种元素不会变成 有在发生核反 应的条件下 元素才 然而， 五行说却认为在通常条 件下金木水火土（元素）相生相克，即可以相互转化，这说明，五行说跟共他古代文明的 元素论相似，其出发点最致命错误是：并未认识到，客观世界千变万变的表象背后组藏着 的元素本身并不会在通常条件下发生改变，物质的变化仅仅是元素结合方式发生改变而 已。 9.12*请用计算机编一个小程序，v=1=R(122一1m,2计算氢光谱各谐系的谱线的波长（本 练习为开放式习题，并不需要所有学生都会做)。 n. 1(来曼谱系) 1 3 4 2(巴尔麦谱系) 1 2 3 4 波长 3(帕逊谱系) 1 2 3 4 波长 4(布来凯特系 1 33 4 波长 5(冯特谱系) 1 2 4 波长 参老答案：以下是用Visual Basic语言锦的程序： 输入l,n2,输出w为波长label4.caption为提示 If(nl =1)Then Lablel4.Caplion=“来曼谱系 Elself(nl=2 Then Lable14 Caplion=“巴尔麦谱系 Elself (nl=3)Then Lablel4.Caplion=“帕逊谱系 Elself(nl=4 Then Lablel4.Caplion-“布来凯特谱系 Elself nl=5 Then Lable14.Caplion=“冯特系
9.10* 中国古代哲学家认为，宇宙万物起源于一种叫“元气”的物质，“元气生阴阳，阴阳生万 物”，请对比元素诞生说与这种古代哲学。 参考答案：可把所谓的“元气”类比成宇宙大爆炸前的物质形态．阴阳比作大爆炸形成的电 子和质子，它们大部分转化为氢，随后凝集成星团，发生核反应，“万物”，即其他原子和 由原子结合生成的分子乃至建立在分子水平以上各层次的物质由此而生。 评注：这种类比决不意味着古人的哲学猜想是科学假设。科学假设的基础是科学观察和 科学实验的分析与综合，不是主观思辨的产物，尽管科学假设仍有可能被科学实验证实 是错误的。尽管哲学有可能指导科学研究，没有哲学头脑不可能成为有成就的科学家， 但哲学永远不可能代替科学本身。 9.11* “金木水火土”是中国古代的元素论，至今仍有许多人对它们的“相生相克”深信不疑。与 化学元素论相比，它出发点最致命的错误是什么？ 参考答案：根据化学元素论，化学反应只是改变了原子的结合方式，而一种元素不会变成 另一种元素，只有在发生核反应的条件下，元素才会转化。然而，五行说却认为在通常条 件下金木水火土（元素）相生相克，即可以相互转化，这说明，五行说跟其他古代文明的 元素论相似，其出发点最致命错误是：并未认识到，客观世界千变万变的表象背后组藏着 的元素本身并不会在通常条件下发生改变，物质的变化仅仅是元素结合方式发生改变而 已。 9.12* 请用计算机编一个小程序， v ＝1/λ＝RH(1/2 2－1/n2 2)计算氢光谱各谱系的谱线的波长 （本 练习为开放式习题，并不需要所有学生都会做）。 n1 n2 1 （来曼谱系） 1 2 3 4 波长 2 （巴尔麦谱系） 1 2 3 4 波长 3 （帕逊谱系） 1 2 3 4 波长 4 （布来凯特谱系） 1 2 3 4 波长 5 (冯特谱系） 1 2 3 4 波长 参考答案：以下是用 Visual Basic 语言编的程序： 输入 nl ，n2，输出 w 为波长 labeI4 . caption 为提示 If ( nl ＝1 ) Then Lable14 .Caplion ＝“来曼谱系” Elself ( nl＝2 ) Then Lable14 .Caplion ＝“巴尔麦谱系” Elself ( nl＝3 ) Then Lable14 .Caplion ＝“帕逊谱系” Elself ( nl＝4 ) Then Lable14 .Caplion＝“布来凯特谱系” Elself ( nl＝5 ) Then Lable14 .Caplion ＝“冯特谱系
Else Lablel4.Caplion-"eror轻确认nl为1至5的数 End If If (n2>0And n2<5)Then If(nl=n2)Then W=0 Else W=AbsV1.1107**i1-(2*i2m End If Else Lablel4.Caplion=”error径确认n2为1至4的数 End If 9.13*计算下列辐射的频率并给出共颜色：(1)一激光波长633m;(2)高压汞灯辐射之 435.8nm:(3)锂的最强辐射670.8nm. 解：(1)频率o=cn.=2.998×10m.s-'/633×10-”m=4.72×10“ (2)频率D=cn.=2.998x10m.s435.8×10-m=6879x104Hz （3)频率D=c0.=2998×103ms-1/670.8×10-9m=4.469x1014H2 ,从本题开始到19题的目的是熟练掌握波长、频率、能量的关系，同时也为使解题人 接触与化学有关的光的某些基本事实。 9.14Br2分子分解为Br原子需要的最低解离能为190kJm0l，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： E=NAh =E/Nh=190x10.ml6.626×10-J.s-1×6.02x102mol-1=4.76×10 1=cb=2.998×10m.s-/4.76x104s-'=6.30x10-7m 答：能引起溴分子分解需要吸收的最低能量子的波长是630m频率是4.76×10也。 评注：引起溴分子分解的光子能量一定高于溴吸收可见光而显色的能量，因后者是分子的 化学键的振动即不分解引起的。为加强读者对此的认识，特将溴的吸收光谱图附于后：
Else Lable14 .Caplion ＝”error 轻确认 nl 为 1 至 5 的数” End If If（n2>0And n2<5）Then If(nl＝n2) Then W＝0 Else W＝Abs(1/1.1*10^7*(i1*i1)－(i2*i2)))) End If Else Lable14 .Caplion ＝”error 轻确认 n2 为 1 至 4 的数” End If 9.13* 计算下列辐射的频率并给出其颜色：( 1 )氦－氖激光波长 633nm ; ( 2 )高压汞灯辐射之一 435 . 8nm ； ( 3 )锂的最强辐射 670 . 8 nm。 解：(1)频率 υ＝c/λ ＝2.998×10 8m . s－1 /633×10－9m＝4.72×10 14Hz ( 2 )频率 υ＝c/λ ＝2.998×10 8m . s－1 /435.8×10－9m＝6.879×10 14Hz ( 3 )频率 υ＝c/λ ＝2.998×10 8m . s－1 /670.8×10－9m＝4.469×10 14Hz 评注：从本题开始到 19 题的目的是熟练掌握波长、频率、能量的关系，同时也为使解题人 接触与化学有关的光的某些基本事实。 9.14 Br2 分子分解为 Br 原子需要的最低解离能为 190kJ/mol ，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： E＝NAhυ υ＝E/ NAh＝190×10 3J. mol－1 /6.626×10－34 J. s－1 × 6.02x10 23 mol－1＝4.76×10 14Hz λ ＝c/υ＝2.998×10 8m . s－1 /4.76×10 14 s－1＝6.30×10－7m 答：能引起溴分子分解需要吸收的最低能量子的波长是 630 nm ;频率是 4.76 ×10 14 Hz 。 评注：引起溴分子分解的光子能量一定高于溴吸收可见光而显色的能量，因后者是分子的 化学键的振动即不分解引起的。为加强读者对此的认识，特将溴的吸收光谱图附于后：
10 200 300 400 500 Wavelength(nm) 9.15*高压钠灯辐射589.6和589.0nm的双线，它们的能量差为多少kJmo? 解：△E=h(In-ln)Na =6.626X10-41.s-1×2.998×10m.s/589.0nm-1/589.6nm)×6.02×102mol- -2.06kJ/mol 答：它们的能量差为2.06kJm0l. 9.16*当频率为1.30×105出的辐射照射到金属铯的表面，发生光电子效应，释放出的光量子的 动能为52×10-，求金属铯释放电子所需要的能量？ hE-hu =6.626× 1.30×105h-5.2×10-19=34×10-19 答：金属绝释放电子所需要的能量为3.4×10-灯 9.17*变色眼镜因光照引起玻璃中的氯化银发生分解反应一AgC1→Ag+C1,析出的银微粒导致 玻璃变暗，到暗处该反应逆转，已知该反应的能量变化为310KJmo,问：引起变色镜变 暗的最大波长为多少 解：E=heN). 1.=hcN/E =6.626×10-4J·s↓×2.998x10m·s1x6.02x102mo310kJ/m0dl =386nm 答：引起变色镜变暗的最大波长为386nm(注：近紫外线波段) 9.18*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,引起这种变 化的光的最大波长多大？这种光属于哪一种辐射范围（可见、紫外、X一光等等）？已知射到 地面的阳光的最短波长为320m,NO,气体在近地大气里会不会解离？ 解：(I以=hcNE =6.626x10-4J·s-x2.998x10m·s-x6.02x1025mol-/305 kJ/mol =392nm 故引起这种变化的最大波长为32nm。 (2)这种光属于紫外光
9.15* 高压钠灯辐射 589.6 和 589.0 nm 的双线，它们的能量差为多少 kJ/mol? 解： △E＝hc(1/λ1－1/λ2) NA ＝6.626×10－34 J. s－1×2.998×10 8m . s－1(1/589.0nm－1/589.6nm)×6.02×10 23 mol－1 ＝2.06 kJ/mol 答：它们的能量差为 2.06kJ/mol。 9.16* 当频率为 1.30 ×10 15 Hz 的辐射照射到金属铯的表面，发生光电子效应，释放出的光量子的 动能为 5.2 ×10－19J，求金属铯释放电子所需要的能量？ 解： E＝hυE＝hυ－ EK＝6.626×10－34 J. s－1 ×1.30 ×10 15 Hz－5.2 ×10－19J＝3.4 ×10－19J 答：金属铯释放电子所需要的能量为 3.4 ×10－19J 9.17* 变色眼镜因光照引起玻璃中的氯化银发生分解反应——AgCl→Ag+Cl，析出的银微粒导致 玻璃变暗，到暗处该反应逆转，已知该反应的能量变化为 310 KJ/mol，问：引起变色镜变 暗的最大波长为多少？ 解：E＝hcNA/λ λ＝hcNA/ E ＝6.626×10－34 J· s－1 ×2.998×10 8m ·s－1 ×6.02×10 23 mol－1 /310 kJ/mol ＝386nm 答：引起变色镜变暗的最大波长为 386 nm（注：近紫外线波段） 9.18* 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 305 kJ/mol，引起这种变 化的光的最大波长多大？这种光属于哪一种辐射范围(可见、紫外、X－光等等)? 已知射到 地面的阳光的最短波长为 320nm ， NO2 气体在近地大气里会不会解离？ 解：(1)λ＝hcNA/ E ＝6.626×10－34 J· s－1 ×2.998×10 8m· s－1 ×6.02×10 23 mol－1 /305 kJ/mol ＝392nm 故引起这种变化的最大波长为 392 nm 。 ( 2 )这种光属于紫外光
(3)320nm<392m,超过分解所需提供的能最，因而NO2气体在近地大气里会分解。 9.19氢原子核外电子光谱中的菜曼光谱中有一条谱线的波长为103m,问：它相应于氢原子核 外电子的哪 个跃迁？ 解：莱曼光谱：n=1,根据1n=R(1m2-1),代入数据， 1/103nm=1.09677×102×(/1-1m,3 解得，n=3 答：是M一K跃迁。 920*氢首先发现于日冕.1868年后30年间，太阳是研究氨的物理、化学性质的唯一源泉。(@) 观察到太阳可见光谱中有波长为4338,4540,4858,5410和6558A的吸收(1A=10 m).请用现代量子力学来分析，这些吸收是由哪一种类氢原子激发造成的？是e,e还 月日24 b)以上跃迁都是由n,=4向较高能级)的跃迁。试确定n值，求里德堡常数Rk (©)求上述跃迁所涉及的粒子的电离能，用电子伏特为单包 (d已知HeY1Ee)2.180.这两个电离能的和值是表观能4E(He2*),即从e得到He2 的能量。AE(H+)是最小的能量子。试计算能够引起He电离成He所需的最低能量子。 在太阳光中，在地球上，有没有这种能量子的有效源泉？ 已知：c=2997925x10ms-':h=6.62618×10-4Js:1ev=96.486kJ/mol=2.4180×10*H 解：)中性氨原子有两个电子，类氢原子只有一个电予，因此， 类氢原子是He' (b)由氢语的关系式：In=R(I/n一Ih),推论，He的谱线的关系式： 1=Rik (I/n2-l/n) 其中，△E=m=hc 则R+=hcnM1/42-1h2-l 尝试法：设=6.558×10-'m的辐射n=5的原子轨道向n,=4的原子轨道跃迁释放的， 则有： Mm De Rue'/J 6.558×10-7 5 135×10- 6.558×10-7 6 1.06×10-1 6.558×10-7 1 0.97x10-7 6.558×10-7 093x10-n 6.558×10- 9 0.91×10-1 如果假设的是正确的，所有的跃迁都应该得到相同的的值，可见假设是错误的。 设入6.558×10m的辐射是=6场的原子轨道向n=4的原子轨道跃迁释放的.。则有： n R刀 6.558×10 8.72×10 5.410x10- 7 8.72x10-1 4.858×10- 87)×10-1W 4540×10-1 872×10-18 4338×10-7 10 8.72×10-8 所得R值相同，可见这个假设是正确的。 (c)EHe)值等于RHe,只需更换单位即可得到结果： EHe)=8.72x10-ix6.02x1023mol-l/96486kJ-mol-leV-l=54.44eV (d)E((He）-2.180,所以1e）-24.97eV
( 3 ) 320nm < 392 nm ，超过分解所需提供的能最，因而 NO2 气体在近地大气里会分解。 9.19 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：莱曼光谱：n＝1 ，根据 1/λ＝RH(1/n1 2－1/n2 2)，代入数据， 1/103nm＝1.09677×10 7 ×(1/1－1/n2 2) 解得，n＝3 ， 答：是 M→ K 跃迁。 9.20* 氦首先发现于日冕．1868 年后 30 年间， 太阳是研究氦的物理、 化学性质的唯一源泉。 (a) 观察到太阳可见光谱中有波长为 4338， 4540，4858， 5410 和 6558Å 的吸收(1 Å ＝10－ 10m) 。 请用现代量子力学来分析， 这些吸收是由哪一种类氢原子激发造成的？是 He，He + 还 是 He 2+ (b)以上跃迁都是由 ni＝4 向较高能级(nf)的跃迁。试确定 nf 值，求里德堡常数 RHe + (c)求上述跃迁所涉及的粒子的电离能，用电子伏特为单位. (d)已知 IE(He + )/ IE(He )=2.180。 这两个电离能的和值是表观能 AE (He 2+ )， 即从 He 得到 He 2+ 的能量。AE (He 2+ ) 是最小的能量子。试计算能够引起 He 电离成 He 2+ 所需的最低能量子。 在太阳光中，在地球上，有没有这种能量子的有效源泉？ 已知：c＝2.997925×10 8ms－1；h＝6.62618 ×10－34 Js；1ev＝96.486 kJ/mol=2.4180 ×10 14Hz 解：(a) 中性氦原子有两个电子，类氢原子只有一个电子，因此，类氢原子是 He + ； (b)由氢谱的关系式：1/λ＝RH(1/ni2－1/nf 2)，推论，He + 的谱线的关系式： 1/λ＝RHe + (1/ ni2－1/nf 2) 其中，△E＝hn＝hc/λ 则 RHe + ＝(hc/λ)(1/ 4 2－1/nf 2)－1 尝试法：设 λ＝6.558 ×10－7m 的辐射 nf＝5 的原子轨道向 ni＝4 的原子轨道跃迁释放的， 则有： λ/m nf RHe + /J 6.558 ×10－7 5 1.35× 10－17 6.558 × 10－7 6 1.06 × 10－17 6.558 × 10－7 7 0.97×10－17 6.558 × 10－7 8 0.93 × 10－17 6.558 ×10－7 9 0.91 × 10－17 如果假设的是正确的，所有的跃迁都应该得到相同的 RHe + 的值，可见假设是错误的。 设 λ=6.558 ×10－7m 的辐射是 nf ＝6 场的原子轨道向 n＝4 的原子轨道跃迁释放的．则有： λ/m nf RHe + /J 6.558 ×10－7 6 8.72 ×10－18 5.410 × 10－7 7 8.72 × 10－18 4.858 ×10－7 8 8.72 × 10－18 4.540 × 10－7 9 8.72 × 10－18 4.338 × 10－7 10 8.72 × 10－18 所得 RHe + 值相同，可见这个假设是正确的。 ( c ）IE(He + )值等于 RHe + ，只需更换单位即可得到结果： IE(He + )＝8.72×10－18J×6.02×10 23 mol－1 /96486 kJ·mol－1·eV －1＝54.44 eV ( d ) IE(He + )/ IE(He ) ＝2.180，所以 IE(He ) ＝24.97 eV
因此，AE(He2*)）=EHe+1E(He)=79.41eV=1.272×10-2”1。 计算频率得r=Eh=1.920×106s1,波长=ch=15.6lnm。这是使氨发生双电离的最低能 量， 它比可见光的波长(400nm到700nm之间)要短得多， 下是能够热到产生如此高 能量辐射的黑体，而且即使产生了在达到地球表面之前也被大气吸收了 注：此题及其题解源自第30届国际化学奥林匹克竞赛预备题。此题通过尝试法解题是一种 经常采取的研究方法。 921当电子的速度达到光速的20.0%时.该电子的德布罗意波长多大？当锂原子质量7.02amu) 以相同速度飞行时，其德布罗意波长多大？ 解：电子，=h的=hmp =6.626×10-4J-s-/9.1×10-kgx2998x10ms-1×200%=12.1pm 钾原子)=ho=h/城 =6.626x10-4」g7.02x1.67x10-2kx2998x10ms-120%=9.43x10-pm 答：电子的速度达到光速的2009%时其德布罗意的波长为121pm:锂原子以相同速度飞行时德 布罗意波的波长为9.43×10pm。 评注：前者的波长与如马射线波长相当，后者的波长与高能宇宙射线波长相当。 922*垒球手投掷出速度达153kmh质量为142kg的垒球，求共德布罗意波长。 解：153kmh-42.5a·s1 垒球=h的=p=6.626x10-4J·s(0.142kg×42.5·s)=1.10×10-2pm 答：其德布罗意波长为1.10×10-”pm 评注：10~pm的波长是能测量的波长极限，因此飞行的垒球的波是不可测量的，因而不再 具有波粒一二象性。 923处于K、L、M层的电子最大可能数目各为多少 答：能层中电子的可能状态数为2如：K层，n=1,电子最大可能数目为2，依此类推，L层 和M层电子的最大可能数目分别为8和18。 24以下哪些符号是错误的？(a)6s(b)lr(c)4d(d)2d(e)3p(f)3 答 (b)人(d、(0是错的。 925描述核外电子空间运动状态的下列哪一套量子数是不可能存在的？ n I m n I m n I m n I m 20011021-1 655 解： n I m n 1 m 10 655是不可能存在的 9.26以下能级的角量子数多大？(a)1s(b)4p(c)5d(d)6s(e)5f(f)5g 答：(a)-0.(b)=1:c=2:(d=0.(e=3:(f)=4 9274s、5p,6d、7f、5g能级各有几个轨道 答：对应的轨道数4s:1个：5p:3个：6d:5个：7f:7个：5g:9个。 928根据原子序数给出下列元素的基态原子的核外电子组态：
因此，AE (He 2+ )＝IE(He )+ IE(He + )＝79.41 eV＝1.272 ×10－27J。 计算频率得 v＝E/h＝1.920×10 16s－1，波长 λ＝c/υ ＝15.61nm。这是使氦发生双电离的最低能 量，它比可见光的波长（400nm 到 700nm 之间）要短得多，太阳不是能够热到产生如此高 能量辐射的黑体，而且即使产生了在达到地球表面之前也被大气吸收了。 注：此题及其题解源自第 30 届国际化学奥林匹克竞赛预备题。此题通过尝试法解题是一种 经常采取的研究方法。 9.21 当电子的速度达到光速的20.0%时。 该电子的德布罗意波长多大？当锂原子(质量7. 02 amu ) 以相同速度飞行时，其德布罗意波长多大？ 解：电子 λ＝h/p＝h/mp ＝6.626×10－34 J·s－1 / 9.1×10－31kg×2.998×10 8m·s－1 ×20.0%＝12.1pm 锂原子 λ＝h/p＝h/mp ＝6.626×10－34 J·s－1 /7.02×1.67×10－27kg×2.998×10 8 m·s－1×20%＝9.43×10－4pm 答：电子的速度达到光速的 20.0%时其德布罗意的波长为 12.1pm；锂原子以相同速度飞行时德 布罗意波的波长为 9.43×10－4pm。 评注：前者的波长与伽马射线波长相当，后者的波长与高能宇宙射线波长相当。 9.22 *垒球手投掷出速度达 153km/h 质量为 142kg 的垒球，求其德布罗意波长。 解：153km/h=42.5m·s－1 垒球 λ＝h/p＝h/mp＝6.626×10－34 J·s－1 /（0.142kg × 42.5m·s－1）＝1.10 × 10－22 pm 答：其德布罗意波长为 1.10 × 10－22 pm 评注：10－6pm 的波长是能测量的波长极限，因此飞行的垒球的波是不可测量的，因而不再 具有波粒二象性。 9.23 处于 K 、L 、M 层的电子最大可能数目各为多少？ 答： 能层中电子的可能状态数为 2n 2；K 层，n＝1 ，电子最大可能数目为 2 ，依此类推，L 层 和 M 层电子的最大可能数目分别为 8 和 18 。 9.24 以下哪些符号是错误的？( a ) 6s( b ) lp( c ) 4d ( d ) 2d ( e ) 3p ( f ) 3f 答： ( b )、(d)、(f)是错的。 9.25 描述核外电子空间运动状态的下列哪一套量子数是不可能存在的？ n l m n 1 m n l m n l m 2 0 0 1 1 0 2 1 －1 6 5 5 解： n l m n 1 m 1 1 0 6 5 5 是不可能存在的。 9.26 以下能级的角量子数多大？( a ) 1s ( b ) 4p ( c ) 5d ( d ) 6s ( e ) 5f ( f ) 5g 答： ( a )l=0;( b )l=1;( c )l=2; ( d )l=0;( e )l=3; ( f )l=4 9.27 4s 、5p ， 6d 、7f 、5g 能级各有几个轨道？ 答： 对应的轨道数 4s：l 个；5p：3 个；6d：5 个；7f：7 个；5g：9 个。 9.28 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)K (b)Al (e)CI (d)Ti (Z=22)(e)Zn(Z=30)(f)As(Z=33) :(a)[Ar]4s':(b)[Ne]3s"3p':(c)[Ne]3s3p:(d)[Ar]34s:(e)[Ar]3d4:(f) 注：书写电子组态表达式时不宜颠倒能层顺序，例如将[A]3d45写成[A]453不能认为 是恰当的，容易混希能层和能级的概念。 9.29*若构造原理对新合成的及未合成的人造元素仍有效，请预言第118和第166号元素在周 期表中的位置 解： 第118号为第七周期零族元素：第166号为第八周期1A组族元素 9.30给出下列基态原子或离子的价电子层电子组态，并用方框图表示轨进，填入轨道的电子则 用箭头表示。(a)Be(b)N(c)F(d)CI(eNe(f)Fe 2p (a)Be [He ]2s 4 (b )N:[He ]22p ↑↑↑ (c)F [He 12s2p> ↑ :↑ 3s 30 (d)CI-:IArl3s'3p ↑1 !↑！↑ (e)Ne':[He ]2s2p 2。 (f)Fe":[Ar]3d 3d ↑↑↑↑↑ 93引以下哪些组态符合洪特规则？ 35 3p T↓ ↑↑1↑↑↑ ↑ ↑↑1↑↑↑1 ↑↑↑↑ 答：第1组符合。 评注：洪特规则只对能最相同的简并轨道而言的。同理：铬的基态电子组态不能用洪特规 解释 9.32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)1s22s'(b)1s3s',(c)1s3d(d)Ne]3s23d(e)[A3d4s (2p3s(g)[()Xe)4f (g)IAr]3d 答：(a)基态：(b)激发态：(c)不可能（因为微发态不能同时激发3个电子(d激发态：(e】 基态：（「）基态：（息）不可能态：（「）基态：(g)#态。 9.33Li、Na、K、b、Cs的基态的最外层电子组态与次外层电子组态分别如何？ 解： Na K 最外层组态 1s2 2s 2p 3s23p6 4s4p° 5s'3p 次外层组态 1s2 2s 2p 3s23p3d0 评注：碱金属离子的次外层结构不尽相同
( a ) K ( b ) Al ( c ) Cl ( d )Ti（Z=22 ) ( e ) Zn (Z=30 ) ( f ) As ( Z=33 ) 答： ( a ) [Ar]4s1；( b )[Ne]3s23p 1；( c ) [Ne]3s23p 5； ( d ) [Ar] 3d 24s2； ( e ) [Ar] 3d 104s2；( f ) [Ar]4s24p 3 注；书写电子组态表达式时不宜颠倒能层顺序，例如将[Ar] 3d 24s2 写成[Ar] 4s23d 2 不能认为 是恰当的，容易混淆能层和能级的概念。 9.29* 若构造原理对新合成的及未合成的人造元素仍有效，请预言第 118 和第 166 号元素在周 期表中的位置。 解： 第 118 号为第七周期零族元素；第 166 号为第八周期 VIA 组族元素． 9.30 给出下列基态原子或离子的价电子层电子组态，并用方框图表示轨进，填入轨道的电子则 用箭头表示。(a )Be ( b ) N ( c ) F ( d ) Cl－ (e)Ne + ( f )Fe 3+ 解： 2s 2p ( a ) Be ：[He ] 2s2 ↑↓ ( b )N ：[He ] 2s2 2p 3 ↑↓ ↑ ↑ ↑ ( c ) F ：[He ] 2s2 2p 5 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 3s 3p ( d ) Cl－ ：[Ar]3s23p 5 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ (e ) Ne + ：[He ] 2s2 2p 5 2s 2p ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ( f ) Fe 3+ ：[Ar]3d 5 3d ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 9.31 以下哪些组态符合洪特规则？ 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↓ ↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ 答：第 l 组符合。 评注：洪特规则只对能最相同的简并轨道而言的。同理：铬的基态电子组态不能用洪特规则 解释。 9.32 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 ) 1s23d 3 ( d ) [Ne]3s23d 1 ( e ) [Ar] 3d 24 s 2 ( f)1s22s22p 63s1 ( g ) [Ne]3s23d 12 ( f )[Xe]4f 7 ( g )[Ar] 3d 6 答：( a )基态；( b )激发态；( c )不可能(因为激发态不能同时激发 3 个电子)；( d)激发态；( e ) 基态；( f ) 基态；( g )不可能态；( f )基态；( g )基态。 9.33 Li+ 、Na + 、K + 、Rb + 、Cs+ 的基态的最外层电子组态与次外层电子组态分别如何？ 解： Li+ Na + K + Rb + Cs+ 最外层组态 1s2 2s22p 6 3s23p 6 4s24p 6 5s25p 6 次外层组态 1s2 2s22p 6 3s23p 63d 10 4s24p 64d 10 评注：碱金属离子的次外层结构不尽相同
9.34以下+3价离子哪些具有8电子外壳？A、Ga、Bi、Mh3、SC A和SC具有8电子外壳 9,35己知电中性的基态原子的价电子层电子组态分别为：(a)3523p(b)30452,(c)5对(d) 46s2(©)5d6s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，VA族，第三周期：(b)d区，V族，第四周期：(c)s区，A族，第五周 期：(d)f区，B族，第六周期：(e)ds区，B族，第六周期。 9.36根据Ti、Ge 、Ag、Rb、e在周期表中的位置，推出它们的基态原子的电子组态。 答：Ti位于第四周期VB族，它的基态原子的电子组态为A如3d4s2: Ge位于第四周期IVA族，它的基态原子的电子组态为Ar3d4s24p Ag位于第五周期1B族，它的基态原子的电子组态为K4d"5s': Rb位于第五周期IA族， Ne位于第二 9.37*有人推测尚未合成的第114号元素有相当稳定的同位素，恰处在不稳定核素的“海洋中浮 起的一群较稳定核素的“岛屿”的中心。问：114号元素是第几周期第几族元素？它的可能 氧化态？ 答：114号元素是第七周期第IVA族元素，可能的氧化态是+2和+4 评注：第七周期元素的氧化态远比第六周期同族元素丰宫，除最高氧化态外，以上从同周期 己知元素的氧化数对第七周期同族元素的氧化数的推新不一定反映实际。 938*若推导基态原子电子组态的构造原理对未合成的重元素仍然话合，请问：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。 答：原子序数为168 其基态 子的电子组态为 1s2s3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f5g6s6p6d6f7s7p7d8s8p 9.39*若我们所在的世界不是三维的而是二维的，元素周期系将变成什么样子？ 答：若我们所在的世界不是三维的而是二维的，则P ,d等轨道就不存在了， 每层只有 s轨道、两个p轨道、两个轨道等，依此类推。则元素周期 变成了第 周期2个元素：第二周期有6个元素：第三周期有10个元素利用构造原理，依此类推。 9.40*1869年门捷列夫发现元素周期律时预言了一些当时尚未发现的元素的存在，“类铝”就是其 中之一。1879年，门氏预言的类铝被发现，当时他已知：Ca与Ti的缩点分别为110、 1941K,沸点分别为1757、3560K,密度分别为：1.55、4.50gcm3,试预言在周期表中 处于钙一钛之间的“类铝熔沸点和密度，并与现代数据对比 解：“类铝的熔点=(1110+1941)K2=1526K 弗点=(1757+3560)K2=2659K 密度=(1.55+4.50)ecm/2=3.03/cm3 钪的熔点是1814K,涕点是3130K,密度是2.985gm 两者比较，“类铝和航的熔沸点和密度相近。 (数据来源：httop/:www.webelements.com/webelements/elements/text/Sc/heat.html)
9.34 以下+3 价离子哪些具有 8 电子外壳？Al3+ 、Ga 3+ 、Bi3+ 、Mn 3+ 、Sc 3+ 解： Al3+ 和 Sc 3+ 具有 8 电子外壳 9.35 己知电中性的基态原子的价电子层电子组态分别为：( a ) 3s23p 5 ( b ) 3d 64s2 ，( c ) 5s2 ( d ) 4f 96s2（e）5d 106s1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 族，第三周期；( b ) d 区，VIII 族，第四周期；( c ) s 区，IIA 族，第五周 期；( d ) f 区，IIIB 族，第六周期；( e ) ds 区，IB 族，第六周期。 9.36 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。 答：Ti 位于第四周期 IVB 族，它的基态原子的电子组态为[Ar] 3d 24s2； Ge 位于第四周期 IVA 族，它的基态原子的电子组态为[Ar] 3d 104s24p 2； Ag 位于第五周期 IB 族，它的基态原子的电子组态为[Kr] 4d 105s1； Rb 位于第五周期 IA 族， 它的基态原子的电子组态为[Kr] 5s1； Ne 位于第二周期 0 族，它的基态原子的电子组态为[Ar] 2s22p 6 ； 9.37* 有人推测尚未合成的第 114 号元素有相当稳定的同位素， 恰处在不稳定核素的“海洋”中浮 起的一群较稳定核素的“岛屿”的中心。问：114 号元素是第几周期第几族元素？它的可能 氧化态？ 答：114 号元素是第七周期第 IVA 族元素，可能的氧化态是+2 和+4 。 评注：第七周期元素的氧化态远比第六周期同族元素丰富，除最高氧化态外，以上从同周期 己知元素的氧化数对第七周期同族元素的氧化数的推断不一定反映实际。 9.38* 若推导基态原子电子组态的构造原理对未合成的重元素仍然适合，请问：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。 答：原子序数为 168 ；其基态原子的电子组态为： 1s22s23s23p 63d 104s24p 64d 104f 145s25p 65d 105f 145g 186s26p 66d 106f 147s27p 67d 108s28p 6 9.39* 若我们所在的世界不是三维的而是二维的，元素周期系将变成什么样子？ 答：若我们所在的世界不是三维的而是二维的，则 pz，dxz，dyz，dz2等轨道就不存在了， 每层只有一个 s 轨道、两个 p 轨道、两个 d 轨道等，依此类推。则元素周期系变成了第一 周期 2 个元素；第二周期有 6 个元素；第三周期有 10 个元素利用构造原理，依此类推。 9.40* 1869 年门捷列夫发现元素周期律时预言了一些当时尚未发现的元素的存在，“类铝”就是其 中之一。1879 年，门氏预言的“类铝”被发现，当时他己知：Ca 与 Ti 的熔点分别为 110、 1941K ，沸点分别为 1757、3560K，密度分别为：1.55 、4 .50g/cm 3，试预言在周期表中 处于钙—钛之间的“类铝”熔沸点和密度，并与现代数据对比， 解：“类铝”的熔点＝( 1110 + 1941 ）K/2＝1526K 沸点＝( 1757 + 3560 ) K/2 ＝2659K 密度＝( 1.55+ 4.50 ) g/cm 3 /2＝3.03 g/cm 3 钪的熔点是 1814K，沸点是 3130K，密度是 2.985g/cm 3 两者比较，“类铝”和钪的熔沸点和密度相近。 （数据来源：httop//；www.webelements.com/webelements/elements/text/Sc/heat.html）
9.41*若核外电子的每个空间状态只能容纳一个电子，试问：仍按构造原理的41号元素的最高 氧化态和最低氧化态？ 解：若每个空间运动状态只能容纳一个电子，各周期的元素数目将从22下降2，即依次减为 1,4,4,9,9,16,16,因此，第6周期最后 个元素的原子序数将为43(1+4+4 +9+9+16■43)，所以第41号元素将是4s4p,表现最高氧化态时，最外层2个电子全部失 去，为+2，表现最低氧化态时，最外层各个轨道全都填充1个电子，为一2。 答：在题设条件下，41号元素的最高氧化态为+2，最低氧化态为一2。 9.42某元素的基态价层电子构型为5d°6s2,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 解：按构造原理，该元素的基态电子组态为[Xe]4f*5d'4s 答：[Xe]4r26s 9.43某元素的价电子为454p,问：它的最外层、次外层的电子数：它的可能氧化态，它在周 期表中的 位置（周期、族 区)，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6个电子，次外层18个电子3s23p3d):其可能的氧化态是-2、+4、+6：它位于 第四周期、4族、p区：其基态原子的未成对电子数为2：氢化物的立体结构是V型。 9.44某元素基态原子最外层为5，最高氧化态为十4，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 的化学式。 解：按构造原理，该元素的基态电子组态为K]45s,即第40号元素钻（亿）· 答：它位于d区，第五周期IVB族。+4氧化态离子的电子构型为K],即 1s22s22p3s23p3d4524p:其相应氧化物为A02 9.45 Na、Mg2”、A的半径为什么越来越小？Na,K,Rb,Cs的半径为什么越来越大 答：(1)这三个离子电子总数相同，电子层数相同，核电荷数依次增大，核对电子的吸引力依次 增大，因而原子半径越来越小。 (2它们的电子层数依次增大，而原子核对最外层电子s的引力依次减小，因而半径越米 越大 946*周期系从上到下、从左到右原子半径呈现什么变化规律？主族元素与剧族元素的变化规律 是否相同？为什么？ 答：对于主族元素，从上到下有效核电荷减小，原子半径逐渐增大，从左到右有效核电荷增大， 半径逐渐减小。对于副族元素，从上到下有效核电荷与电子层增大的因素相互矛盾，从第 四周期到第五周期 后 因素占主导，同族元素的原子半径明显 但从第五周期到第 六周期，前者占主导，半径增大不多，几乎相等，甚至减小：从左到右核电荷增大，最乡 层电子只有1一2个(s电子)而次外层d电子数在增多，原子半径的变化呈现较复杂的情 形，但总的来说渐渐减小，不过，向右延伸到s区的出现，半径增大变得明显。 评注：(1)原子半径有不同的定义。本章正文中给出了经验性的原子体积变化和量子力学 计算的轨道半径。并指出实测的原子半径有共价半径、 范德华半径和金属半径之分。不同 来源的半径数据不存在可比性。(2)主族元素的原子半径的变化十分规律.可从网站htp www.iun.edW-cpanhd/C101webnotes/modernatomic--theory/atomic-radi.html得到形象的 图解，摘录如下：
9.41* 若核外电子的每个空间状态只能容纳一个电子，试问：仍按构造原理的 41 号元素的最高 氧化态和最低氧化态？ 解：若每个空间运动状态只能容纳一个电子，各周期的元素数目将从 2n 2下降 n 2，即依次减为 1， 4， 4， 9， 9， 16， 16，因此，第 6 周期最后一个元素的原子序数将为 43 ( 1 + 4 + 4 +9+9+16=43 )，所以第 41 号元素将是 4s14p 1 ，表现最高氧化态时，最外层 2 个电子全部失 去，为+2，表现最低氧化态时，最外层各个轨道全都填充 l 个电子，为－2 。 答：在题设条件下，41 号元素的最高氧化态为+2 ，最低氧化态为－2。 9.42 某元素的基态价层电子构型为 5d 66s2，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。 解：按构造原理，该元素的基态电子组态为［Xe］4f 145d 24s2 答： ［Xe］4f 126s2 9.43 某元素的价电子为 4s24p 4，问：它的最外层、次外层的电子数；它的可能氧化态，它在周 期表中的位置(周期、族、区)，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 6 个电子，次外层 18 个电子(3s23p 63d 10)：其可能的氧化态是－2 、+4 、+6；它位于 第四周期、VIA 族、p 区；其基态原子的未成对电子数为 2；氢化物的立体结构是 V 型。 9.44 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。 解： 按构造原理，该元素的基态电子组态为[Kr]4d 25s2，即第 40 号元素锆(Zr ) 。 答：它位于 d 区，第五周期 IVB 族。+4 氧化态离子的电子构型为[Kr] ，即 1s22s22p 63s23p 63d 104s24p 6；其相应氧化物为 AO2 9.45* Na + 、Mg 2+ 、Al3+ 的半径为什么越来越小？Na， K， Rb， Cs 的半径为什么越来越大？ 答： ( l )这三个离子电子总数相同，电子层数相同，核电荷数依次增大，核对电子的吸引力依次 增大，因而原子半径越来越小。 ( 2 )它们的电子层数依次增大，而原子核对最外层电子 ns 1 的引力依次减小，因而半径越来 越大。 9.46* 周期系从上到下、从左到右原子半径呈现什么变化规律？主族元素与副族元素的变化规律 是否相同？为什么？ 答：对于主族元素，从上到下有效核电荷减小，原子半径逐渐增大，从左到右有效核电荷增大， 半径逐渐减小。对于副族元素，从上到下有效核电荷与电子层增大的因素相互矛盾，从第 四周期到第五周期，后一因素占主导，同族元素的原子半径明显增大，但从第五周期到第 六周期，前者占主导，半径增大不多，几乎相等，甚至减小；从左到右核电荷增大，最外 层电子只有 l －2 个(s 电子)而次外层 d 电子数在增多，原子半径的变化呈现较复杂的情 形，但总的来说渐渐减小，不过，向右延伸到 ds 区的出现，半径增大变得明显。 评注：( l )原子半径有不同的定义。本章正文中给出了经验性的原子体积变化和量子力学 计算的轨道半径．并指出实测的原子半径有共价半径、范德华半径和金属半径之分。不同 来源的半径数据不存在可比性。(2)主族元素的原子半径的变化十分规律．可从网站 http//； www.iun.edu/~cpanhd/C101webnotes/modernatomic－theory/atomic－radii.html 得到形象的 图解，摘录如下：