4．用合理的量子数表示： (1)3d能级； (2)4s1电子
解：(1)3d能级： n=3，l=2；(2)4s1电子：n=4，l=0，m = 0；
5．分别写出下列元素基态原子的电子分布式，并分别指出各元素在周期表中的位置。
9F
10Ne
25Mn
29Cu
24Cr
55Cs
71Lu
解： 1s22s22p5
52
[Ar]3d4s 25Mn
9F 24Cr [Ar]3d71Lu [Xe]4f
5
第二周期VIIA族
第四周期VIIB族 第四周期VI B族
[He]2s22p6
101
29Cu [Ar]3d4s
10Ne 55Cs
第二周期VIIIA族 第四周期I B族 第六周期I A族
4s
1
[Xe]6s
1
14
12
5d6s 第六周期IIIB族
6．以(1)为例，完
成下列(2)?(4)题。
(1)Na (Z = 11) [Ne]3s1 ；
(2) 1s2s2p3s3p； 解：
(1) Na (Z = 11) [Ne]3s1 ； (2) P(Z=15) 1s22s22p63s23p3 ；
7．写出下列离子的最外层电子分布式： S2? K+ Pb2+ Ag+
解： S?
3s3p
2
62
2
2
6
2
3
(3 ) (Z=24) [ ? ] 3d54s1； (4 ) Kr (Z= ) [ ? ] 3d4s4p； (3 ) Cr (Z=24) [Ar ] 3d54s1；
(4 ) Kr (Z= 36 ) [Ar] 3d104s24p6； Mn2+
Co2+
10
2
6
K
3s3p
2
6
+
Pb
6s
2
2+
Ag
4s4p4d
2
6
10
+
Mn
2
6
5
2+
Co
2
6
7
2+
3s3p3d 3s3p3d
8．试完成下表。 区 区 s d p ds
原子序数 价层电子分布式 各层电子数 11 21 35 48 60 82
解：
原子序数 11 21 35 48
价层电子分布式
3s1
3d14s2 4s24p5 4d105s2
各层电子数 2,8,1 2,8,8,3 2,8,18,7 2,8,18,18,2
周期 周期 3 4 4 5
族 族 IA III B VII A II B
60 4f46s2 2,8,18, 22,8, 2 6 III B f
22
82 6s6p 2,8,18,32,18,4 6 IVA p
9．已知某副族元素A的原子，电子最后填入3d轨道，最高氧化值为4；元素B的原子， 电子最后填入4p轨道，最高氧化值为5： (1）写出A、B元素原子的电子分布式；
(2)根据电子分布，指出它们在周期表中的位置（周期、区、族）。
解： A原子最后电子填入3d轨道，应为第四周期d或ds区元素；最高氧化值为4，其价
电子构型应为3d24s2，为22Ti元素；
B原子最后电子填入4p轨道，应为第四周期p区元素，最高氧化值为5，其价电子构
型为4s24p3，应为33As元素；
(1) 22Ti： [Ar]3d24s2；33As：[Ar] 4s24p3；
(2) 22Ti：位于第四周期d区IVB；33As：位于第四周期p区VA；
10．有第四周期的A、B、C三种元素，其价电子数依此为1、2、7，其原子序数按A、B、
C顺序增大。已知A、B次外层电子数为8，而C次外层电子数为18，根据结构判断： (1) C与A的简单离子是什么？
(2) B与C两元素间能形成何种化合物？试写出化学式。
192035
解：依题意，A应为K，B应为Ca，C应为Br；
?+
(1) C与A的简单离子是Br与K；
(2) B与C两元素间能形成离子型化合物：CaBr2。 11．指出第四周期中具有下列性质的元素：
(1) 最大原子半径； (2) 最大电离能； (3) 最强金属性；
(4) 最强非金属性； (5) 最大电子亲和能； (6) 化学性质最不活泼； 解：(1) 最大原子半径：K；(2) 最大电离能：Kr；(3) 最强金属性：K；
(4) 最强非金属性：Br；(5) 最大电子亲和能：Br；(6) 化学性质最不活泼：Kr；
12．元素的原子其最外层仅有一个电子，该电子的量子数是n = 4 , l = 0 , m = 0 ,ms = +1/2 ,
问：
(1) 符合上述条件的元素可以有几种？原子序数各为多少？
(2) 写出相应元素原子的电子分布式，并指出在周期表中的位置。
解：(1) 符合上述条件的元素有三种：K、Cr、Cu；原子序数分别为19、24、29；
151101
(2) 相应元素原子的电子分布式为：[Ar]4s，[Ar]3d4s，[Ar]3d4s；
分别位于周期表中第四周期的s区IA、d区VIB、ds区IB。
13．在下面的电子构型中，通常第一电离能最小的原子具有哪一种构型？
23242526
(1) nsnp； (2) nsnp； (3) nsnp； (4) nsnp；
24
解：通常第一电离能最小的原子具有(2) nsnp构型，该构型原子失去一个电子后成为np半
满稳定构型，故其电离能较小。
14．某元素的原子序数小于36，当此元素原子失去3个电子后，它的角动量量子数等于2
的轨道内电子数恰好半满：
(1) 写出此元素原子的电子排布式；
(2) 此元素属哪一周期、哪一族、哪一区？元素符号是什么？
解：分析：原子序数小于36应为前四周期元素；角动量量子数等于2，l = 2，应为d 轨
道，前四周期只有第四周期有d轨道，因而应为第四周期元素；
(1) 失去3个电子后，3d轨道内电子数半满，该元素应有3d64s2构型，该元素原子的
电子排布式应为[Ar]3d64s2；
(2) 该元素属第四周期VIIIB族d区，元素符号Fe。
15．已知H2O(g)和H2O2(g)的?fH?m 分别为?241.8kJ?mol?1、?136.3kJ?mol?1，H2 (g)和O2(g)
的离解能分别为436 kJ?mol?1 和493kJ?mol?1，求H2O2 中O―O键的键能。
?fH?m(H2O) 解： H2(g) + 1/2 O2(g) H2O(g)
1/2?H?b(O-O) ?H?b(H-H) 2?H?b(H-O)
2H(g) + O(g) ?fH?m(H2O) + 2?H?b(H-O) = ?H?b(H-H) + 1/2?H?b(O-O) 2?H?b(H-O) = ?H?b(H-H) + 1/2?H?b(O-O) ? ?fH?m(H2O)
?1
= [436 + (1/2)?493 ? (?241.8) ] kJ?mol
?1
= 924.3 kJ?mol
H2(g) + O2(g) H2O2(g)
?H?b(H-H)
?fH?m(H2O2)
?rH?m
?H?b(O-O)
2H(g) + 2O(g)
?fH?m(H2O2) + ?rH?m = ?H?b(H-H) + ?H?b(O-O) ?rH?m = ?H?b(H-H) + ?H?b(O-O) ? ?fH?m(H2O2)
= [436 + 493 ? (?136.3)] kJ?mol?1 = 1065.3 kJ?mol?1
?rH?m = 2?H?b(H-O) + ?H?b(-O-O-) ?H?b(-O-O-) = ?rH?m ? 2?H?b(H-O)
?1
= [1065.3 ? 924.3 ]kJ?mol = 141 kJ?mol?1 = E(-O-O-)
?
16．已知NH3(g)的?fHm= ?46kJ?mol?1，H2N―NH2(g)的?fH?m= 95kJ?mol?1，
E(H―H)= 436 kJ?mol?1，E(N≡N) = 946 kJ?mol?1
计算E(N―H)和E(H2N―NH2)。
?fH?m(NH3)
解： 1/2N2(g) + 3/2H2(g) NH3(g)
1/2?H?b(N2) 3/2?H?b(H2) 3?H?b(N-H) N(g) + 3H(g) ??
?fHm(NH3) + 3?Hb(N-H) = 1/2?H?b(N2) + 3/2?H?b(H2) ?H?b(N-H) = 1/3[1/2?H?b(N2) + 3/2?H?b(H2) ? ?fH?m(NH3)]
= 1/3[ (1/2)?946 + (3/2)?436 ? (?46)] kJ?mol?1
?1
= 391 kJ mol = E(N―H) ?
N2(g) + 2H2(g) N2H4(g) ?fHm(N2H4)
?H?b(N2) 2?H?b(H2) ?rH?m
2N(g) + 4H(g) ?(H) ?
?fHm(N2H4) + ?rH?m = ?H?b(N2) + 2?Hb2
?????rHm = ?Hb(N2) + 2?Hb(H2) ? ?fHm(N2H4)
= [946 + 2?436 ?95] kJ?mol?1 = 1723 kJ?mol?1
?rH?m = ?H?b(H2N-NH2) + 4?H?b(N-H) ?H?b(H2N-NH2) = ?rH?m ? 4?H?b(N-H)
= [1723 ? 4 ? 391]kJ mol?1 = 159 kJ mol?1= E(H2N―NH2)
17．写出O2分子的分子轨道表达式，据此判断下列双原子分子或离子：O2+、O2、O2?、
2?
O2各有多少成单电子，将它们按键的强度由强到弱的顺序排列起来，并推测各自的 磁性。
解：O2分子的分子轨道表达式为：
O2 [(?1s)2(?*1s)2(?2s)2(?*2s)2(?2px)2(?2py)2(?2pz)2(?*2py)1(?*2pz)1]
+?2? O2、O2、O2的分子轨道表达式为：
O2+ [(?1s)2(?*1s)2(?2s)2(?*2s)2(?2px)2(?2py)2(?2pz)2(?*2py)1] ? 2*22*2222*2*1O2?(?1s)(?1s)(?2s)(?2s)(?2px)(?2py)(?2pz)(?2py)(?2pz)? O22??(?1s)2(?*1s)2(?2s)2(??2s)2(?2px)2(?2py)2(?2pz)2(?*2py)2(?*2pz)2?
+?2?
O2、O2、O2、O2的单电子数分别为1、2、1和0，分别具有顺磁、顺磁、顺磁和抗(逆)磁性；
+?2?
O2、O2、O2、O2的键级分别为:
键级(O2+)=(8?3)/2 = 2.5；键级(O2) = (8?4)/2 = 2； 键级(O2?)=(8?5)/2 = 1.5；键级(O22?)=(8?6)/2 = 1；
O2+、O2、O2?、O22?的键强度依次下降。
18．据电负性差值判断下列各对化合物中键的极性大小。
(1) FeO 和 FeS (2) AsH3 和 NH3 (3) NH3 和 NF3 (4) CCl4 和 SiCl4
解：(1) xO > xS，FeO极性大于FeS； (2) xN > xAs，N-H极性大于As-H；
(3) ?x(N-H)=(3.0?2.1)=0.9 ，?x(N-F)=(4.0?3.0)=1.0， N-F极性大于N-H； (4) xC > xSi，Si-Cl极性大于C-Cl；
19．用杂化轨道理论解释为何PCl3是三角锥形，且键角为101°，而BCl3却是平面三角形
的几何构型。
233
解：P原子的外层电子构型为3s3p，根据杂化轨道理论， P原子以不等性sp杂化轨道与
3
Cl原子成键，四个sp杂化轨道指向四面体的四个顶点，其中的三个轨道为单电子，与Cl原子的单电子配对成键；而另一个sp3杂化轨道已为一对孤电子对占据，不可能再与Cl原子成键，因而PCl3的分子构型为三角锥。同时，由于孤对电子对键对电子的斥力，使PCl3的键角小于109.5?成为101°。
2
而BCl3中的B原子为sp杂化，三个杂化轨道指向平面三角形的三个顶点，与三个Cl原子的单电子配对，因而是平面三角形构型，键角为120?。 20．第二周期某元素的单质是双原子分子，键级为1是顺磁性物质。
(1) 推断出它的原子序号； (2)写出分子轨道中的排布情况；
解：应为B2分子。(1)为5B； (2)B2[(?1s)2(?*1s)2(?2s)2(?*2s)2 (?2py)1(?2pz)1] 21．下列双原子分子或离子，哪些可稳定存在？哪些不可能稳定存在？请将能稳定存在的双
原子分子或离子按稳定性由大到小的顺序排列起来。
++
H2 He2 He2 Be2 C2 N2 N2
解：按分子轨道理论，相应的分子轨道表达式与键级为：
2 2*2
H2 [(?1s)]；键级=2/2=1； He2?(?1s)(?1s)?；键级=(2?2)/2=0； + 2*1 2*22*2
He2?(?1s)(?1s)?；键级=(2?1)/2= 0.5； Be2?(?1s)(?1s)(?2s)(?2s)?；键级=(4?4)/2= 0；
C2?(?1s)2(?*1s)2(?2s)2(??2s)2 (?2py)2(?2pz)2?；键级=4/2= 2；
2*22*2222
N2 [(?1s)(?1s)(?2s)(?2s)(?2py)(?2pz)(?2px)]；键级=6/2= 3；
N2+[(?1s)2(?*1s)2(?2s)2(?*2s)2(?2py)2(?2pz)2(?2px)1]；键级=(6?1)/2= 2.5；
He2、Be2不能稳定存在，其余均能存在。
稳定性由大到小为：N2、N2+、C2、H2、He2+。 22． 实验测得H－F键的偶极矩 ? = 6.37?10?30 C?m，试计算 F 原子所带电量，并分析
H－F键的离子性。 解： 由 ? = q?l 得 q = ? / l
= 6.37?10?30 C?m / 91.7?10?12m = 6.95?10?20C
= 6.95?10?20C / (1.602?10?19C/元电荷) = 0.434元电荷
H－F键的离子性为43.4%
23．试用价层电子对互斥理论判断下列分子或离子的空间构型。
NH4+ CO32? BCl3 PCl5(g) SiF62? H3O+ XeF4 SO2 分子或离子 中心原子电子构型 NH4+ CO32? BCl3 PCl5 SiF62? H3O+ XeF4
N 2s22p3 C 2s22p2 B 2s2p P 3s23p3 Si 3s23p2 O 2s22p4 Xe 5s25p6
2
1
n (5?1?4)/2=0 (4+2?6)/2=0 (3?3)/2=0 (5?5)/2=0 (4+2?6)/2=0 (6?1?3)/2=1 (8?4)/2=2
VP 4 3 3 5 6 4 6
VP空间排布 分子构型 正四面体 正四面体 平面三角形 平面三角形 平面三角形 平面三角形 三角双锥 正八面体 正四面体 正八面体
三角双锥 正八面体 三角锥
平面四方形