【化学竞赛试题】第一章 第1节原子结构

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第1节 原子结构模型【自学目标】1了解原子核外电子的运动状态,学会用四个量子数来表示核外电子的运动状态;2知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁,知道原子核外电子跃迁会吸收或放出光子,并了解其应用。3了解原子吸收和发射光谱分析。知道原子核外电子的能量是量子化的,了解原子核外电子的排布规律。4.了解人类探索物质结构的历程,认识从原子、分子等层次研究物质的意义。讨论模型方法在探索原子结构中的应用。5.知道物质是由微粒构成的,了解研究物质结构的基本方法和实验手段。【自学助手】1、原子结构理论发展史:1803年提出原子是一个“实心球体”的是英国化学家 ,1903年汤姆逊提出原子结构的“ ”模型,1911年卢瑟福提出了原子结构的 模型,1913年玻尔提出 的原子结构模型,建立于20世纪20年代中期的 模型已成为现代化学的理论基础。2光谱分为 和 ,氢原子光谱为 。为了解释原子的稳定性和 的实验事实,丹麦科学家波尔在 原子模型的基础上提出了 的原子结构模型,该理论的重大贡献在于指出了原子光谱源自 在不同能量的 上的跃迁,而电子所处的 的能量是 。3.核外电子的运动状态是由 四个量子数决定的。其中,主量子数n的取值为 ,对应的符号为 ,n越大,表明电子离核的平均距离 、能量 ,因此将n值所表示的电子运动状态称为 。在多电子原子中,角量子数l与 一起决定着原子轨道的能量,若两个电子所取的n、 l值均相同,就表明这两个电子具有 。 对于确定的n值,l的取值共 个,分别是 ,对应的符号为 ,在一个电子层中,l 有多少个取值,就表示该电子层有多少个不同的 (也称亚层)。对每一个确定的l,m值可取 ,共 个值;处于同一原子轨道上的电子自旋状态只有 种,分别用 来表示。一旦确定了n、 l和m,就确定了 即原子轨道,再加上 ,即可完整描述原子中的电子运动状态。4. 4p轨道的主量子数为 ,角量子数为 ,该亚层的轨道最多可以有 种空间取向,最多可容纳 个电子。【思维点拨】【例题1】下列各电子层中不包含d亚层的是AN电子层 BM电子层 CL电子层 DK电子层【解答】本题考查学生对四个量子数的掌握情况。在一个多电子的原子中,若两个电子所占据原子轨道的n、l相同,就表明这两个电子具有相同的能量,我们就用电子亚层(或能级)来表达n、l相同电子运动状态。对于确定的n值,l的取值就有n个:0、1、2、3、(n-1),对应符号为s、p、d、f。所以,当n1(K电子层)时,l0,即为s亚层;当n2(L电子层)时,l0,1,即为s亚层和p亚层;当n3(M电子层)时,l0,1,2,即为s亚层、p亚层和d亚层;当n4(N电子层)时,l0,1,2,3,即为s亚层、p亚层、d亚层和f亚层。【答案】CD【例题2】下列说法是否正确?如不正确,应如何改正?(1) s电子绕核旋转,其轨道为一圆圈,而p电子是走字形。(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。【解答】本题是涉及电子云及量子数的概念题。必须从基本概念出发,判断正误。 (1)不正确,因为电子运动并无固定轨道。应改为:s电子在核外运动电子云图像或概率分布呈球型对称,其剖面图是个圆。而p电子云图或概率分布呈哑铃型,其剖面图是形。(2)不正确,因为n1,l0,m0,只有一个1s原子轨道。应改为主量子数为1时,在1s原子轨道中有两个自旋相反的电子。(3)不正确,因为n3时,l只能取0、1、2,所以没有3f。另外3s、3p、3d的电子云形状不同,3p还有m0、1三种空间取向不同的运动状态,有3个原子轨道,3d有m0、1、2五种空间取向,有5个原子轨道。因此应改为:主量子数为3时,有9个原子轨道。【自我检测】1下列电子层中,原子轨道的数目为4的是 ( )AK层 BL层 CM层 DN层2下列关于电子云的说法不正确的是( )A. 电子云是描述核外某空间电子出现的几率密度的概念;B. 电子云是电子在核内外空间出现的几率和几率密度C. 电子云有多种图形,黑点图只是其中一种;D. 电子就象云雾一样在原子核周围运动,故称为电子云.3描述一确定的原子轨道(即一个空间运动状态),需用以下参数 ( )A. n、l B. n、l、m C. n、l、m 、ms D. 只需n4n4时,m的最大取值为 ( )A. 4 B. 4 C. 3 D. 05原子中电子的描述不可能的量子数组合是 ( )A. 1,0,0, B. 3,1,1, C. 2,2,0, D. 4,3,3,6多电子原子中,在主量子数为n,角量子数为l的能级上,原子轨道数为( )A. 2l1 B. n1 C. nl1 D. 2l17玻尔理论不能解释 ( )A. H原子光谱为线状光谱B. 在一给定的稳定轨道上,运动的核外电子不发射能量-电磁波C. H原子的可见光区谱线D. H原子光谱的精细结构8 P轨道电子云形状正确叙述为( )A. 球形对称; B. 对顶双球; C. 极大值在X.Y.Z轴上的纺锤形; D. 互相垂直的梅花瓣形.9首次将量子化概念应用到原子结构,并解释了原子的稳定性的科学家是( )A. 道尔顿 B. 爱因斯坦 C. 玻尔 D. 普朗克10在多电子原子中,具有自下列各组量子数的电子中能量最高的是 ( )A3,2,1, B2,1,1, C3,1,0, D3,1,1,113d能级中原子轨道的主量子数为 ,角量子数为 ,该能级的原子轨道最多可以有 种空间取向,最多可容纳 个电子。12写出具有下列指定量子数的原子轨道符号: n2,l1 ; n3,l0 ; n5,l2 ; n4,l3 。13原子中的电子,下面哪些量子数组是容许的? ( )A. n3,l1,m1 B. n3,l1,m2C. n2,l2,m1 D. n6,l0,m014关于下列对四个量子数的说法正确的是( )A. 电子的自旋量子数是,在某一个轨道中有两个电子,所以总自旋量子数是1或是0B. 磁量子数m=0的轨道都是球形的轨道C. 角量子数l的可能取值是从0到n的正整数D. 多电子原子中,电子的能量决定于主量子数n和角量子数l152p轨道的磁量子数可能有( )A. 1,2 B. 0,1,2 C. 1,2,3 D. 0,1,116 n. l.m确定后,仍不能确定该量子数组合所描述的原子轨道的( )A. 数目 B. 形状 C. 能量 D. 所填充的电子数目17假定有下列电子的各组量子数,其中n正确,请指出哪几组不能存在,为什么?ABCDEFn133224l1120-13m121012ms1+1/2-1/20+1/2218 当n4时,l的可能值是多少? 轨道的总数是多少?最多容纳的电子数是多少?4第 页,共 4页
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