利用下列数据计算氢原子的电子亲和能。
? ?rHm / kJ·mol-1
H2(g)
= 2H(g)
=
436
-118 83 417
H2(g) + 2K(s) 2KH(s) K(s)
= K(g) = K(g) + e
+
?
K(g)
H-(g) + K+(g)
= KH(s) -742
设如下玻思—哈伯循环：
H2(g) + 2K(s)
?rHm1 ?
?? ??rHm3
?rHm?
=== 2KH(s) ?rHm5
? 2H(g) 2K(g)
?rHm2?
?
? ??rHm4
2H?(g) + 2K+(g) ?????? ?rHm=?rHm1+?rHm2 +?rHm3 +?rHm4 +?rHm5
?rHm2 =?rHm-?rHm???1 -?rHm3 -?rHm4 -?rHm5
??? = -118 – 436 – 2 ??83 – 2 ??417 + 2 ??742
-1
= -70 (kJ·mol)
根据电子亲和能的定义，氢原子的电子亲和能=?所以氢原子的电子亲和能为35 kJ·mol。
6911
计算氦元素的第一电离能I1和第二电离能I2。（屏蔽常数? = 0.30，里德堡常数R = 1312 kJ·mol-1）
Z* = Z - ? = 2 - 0.30 = 1.70
EHe??(Z??)n2212?rHm2
?-1
??2 ??1312 = -(1.70)??2 ??1312 = -7583.4 (kJ·mol)
2
-1
2 -1
EHe+= -1312 ??2 = -5248 (kJ·mol) EHe2+= 0
所以 I1 = EHe-EHe= -5248 - (-7583) = 2335 (kJ·mol-1)
+ I2 = EHe-EHe= 0 - (-5248) = 5248 (kJ·mol-1)
2++6912
-1-1
已知H2的电离能是655.4 kJ·mol，O2的电离能是1175.5 kJ·mol。与相应元素原子的第一电离能I1相比，H2大一些，O2反而小一些，这是什么原因？
(1) 证明H2的电离能大于H的电离能。
从电离能的定义，H2 的电离能就是下面过程所需要的能量：
H H2?????H2 + e
1+?
ΔHD ? ?ΔHC
+?I H + H???H + H + e???
ΔH1代表了H2的电离能，它应等于这一过程各阶段能量变化的总和：
ΔH1=ΔHD +ΔHC + I
ΔH D是氢分子的键离解能，即两个电子“填”在?1s成键轨道的键能。-ΔHC是H2+的键能，相当于1个电子“填”在?1s成键轨道的键能。显然ΔHD>ΔHC，或ΔHD +ΔHC = a > 0，所以ΔH1=ΔHD +ΔHC + I = I + a > I，即氢分子电离能应大于原子的电离能，氢原子的I1 = 1312 kJ·mol-1，实验结果也证明这一点。
(2) 证明O2的电离能小于O的第一电离能，类似上法。
+?H O2 ?????O2 + e
2 ΔHD ? ?ΔHC
1+?I O + O??? O + O + e
ΔH2 =ΔHD +ΔHC + I1
根据O2的分子轨道图，O2的电子构型应该是
O2：KK(?2S)2(?2S)2(?2px)2(?2Py)2(?2Pz)2(?2Py)1(?2Pz)1，键级是2 O2+的电子构型应该是
2222210 O2+：KK(?2S)(?2S)(?2px)(?2Py)(?2Pz)(?2Py)(?2Pz)，键级是2.5
??????因此，从氧原子和氧正离子生成O2+的键能应比从两个氧原子生成O2的键能大，也就是说ΔH D < 或 ??ΔHC，或ΔHD +ΔHC = -a < 0，因此ΔH2 =ΔHD +ΔHC + I1 = I1 - a < 0，实验证明氧分子的电离能比氧原子的电离能小。 6913
写出下列原子和离子的基态电子组态：
(1) Sc, (2) V, (3) Mn, (4) Co, (5) Cr
(1) [Ar]3d14s2；(2) [Ar]3d 2；(3) [Ar]3d5；(4) [Ar]3d 6；(5) [Ar] 6914
写出下列原子和离子的基态电子组态：
(1) C, (2) F, (3) Ca, (4) Ga3+, (5) Bi
(1) [He]2s22p2；(2) [He]2s22p5；(3) [Ar]4s2；(4) [Ar]3d10；(5) [Xe]4f145d106s23p3
3+
2+
3+
6+
6915
不参考任何数据表，排出以下物种性质的顺序： (1) Mg2+, Ar, Br-, Ca2+按半径增加的顺序
+
(2) Na, Na, O, Ne按第一电离能增加的顺序 (3) H, F, Al, O按电负性增加的顺序
(4) O, Cl, Al, F按第一电子亲和能增加的顺序 (1) Mg2+，Ca2+，Ar，Br- (2) Na，O，Ne，Na (3) Al，H，O，F (4) Al，O，F，Cl 6916
Be的核电荷大于Li，但电子亲和能却较少的原因是 。 这两种原子的电子组态分别是[He]2s1和[He]2s2，加入的电子进入Li的2s轨道，但对Be而言就必须进入2p轨道。核对2p轨道上的电子束缚较松，事实上Be中核电荷被屏蔽得如此完善，以致使电子必须吸热。
6917
下列各层或轨道可以填充多少个电子？
(1) 主量子数为n的一个壳层？(2) 量子数为n和l的一个亚层？(3) 一个轨道？ (1) 2n2；(2) 2 (2l + 1)；(3) 2
6918
第4周期部分元素的第二电离能如下：
元素 Ca Sc Ti V Cr Mn
I2 / eV 11.67 12.80 13.58 14.15 16.30 15.64
试确定它们分别对应于哪个轨道上电子的电离，并解释上述数值的变化趋势。 Cr为3d，其余为4s，Cr值高得反常与半满d亚层的稳定性有关。
6919
写出下列电子构型的阳离子位于周期表中的哪些区？并对每种构型的阳离子在每一区中各举一例：8电子构型，18电子构型，18+2电子构型，9—17电子构型，2电子构型。
离子的电子构型 在周期表中所属区 实 例 8 电子型 s区，p区，d区，f区 18 电子型 p区，ds区 18+2 电子型 p区 9~17 电子型 d区，ds区 2 电子型 s区 6920
已知某元素的原子序数为51，试推测：
Na，Al，Sc，Nd Ga3+，Zn2+ Sn
Mn2+，Cu2+ Be2+
2++
3+
3+
3+
+
(1) 该元素的电子结构；(2) 处在哪一周期哪一族？(3) 是非金属还是金属？(4) 最高氧化态及其氧化物的酸碱性。
(1) [Kr]4d105s25p3
(2) 此元素是第五周期VIA族元素，为Sb
(3) 此元素价层电子有3个p电子，性质上应偏于非金属，但所处的周期较大，又具有明显金属性，可以认为它是半金属元素。
(4) Sb的最高氧化态为+5，相应的氧化物为Sb2O5，属偏酸性的两性氧化物。 6921
写出下列物种的基态电子组态：
(1) W (74号), (2) Rh3+(45号), (3) Eu3+(63号), (4) Eu2+(63号), (5) V5+(23号)。 (1) [Xe]4f 5d 6s；(2) [Kr]4d ；(3) [Xe]4f ；(4) [Xe]4f ；(5) [Ar]
6922氧的第一电子亲和能是141 kJ·mol，而过程O(g) + 2e???O的反应热是639
-1
kJ·mol，那么氧的第二电子亲和能为多少？
按题意并根据电子亲和能的定义，可有：
(1) O(g) + e???O (g)
2-(2) O(g) + 2e????O(g)
?
?
-1
?
2-14
4
2
6
6
7
ΔH1 = -141 kJ·mol ΔH2 = 639 kJ·mol-1 ΔH =ΔH2-ΔH1
-1
(2) - (1)得 O (g) + e ???O(g)
-1
??2-
ΔH = 639 - (-141) = 780 (kJ·mol)
因此，氧的第二电子亲和能为-780 kJ·mol-1。 6923
? 已知：NaCl(g)Na+(g) + Cl-(g) 的?rHm = 553.79 kJ·mol-1，Na的电离能I1 = 497.55
=
kJ·mol-1，Cl的电子亲和能E1 = 348.29 kJ·mol-1，试问在高温时NaCl(g)是离解为Na+(g)和Cl-(g) 离子，还是Na和Cl原子，试通过计算加以说明。
根据已知条件：
Na+(g) + e?Cl? (g)
= Na(g)
?
-I1 = -?H-E1=?H?-1
1 = -497.55 kJ·mol
= Cl(g) + e
= Na(g) + Cl(g)
?-1
2 = 348.29 kJ·mol
两式相加得： Na+(g) + Cl(g)
?H?-1
3 = -149.26 kJ·mol
即反应放热，而NaCl(g)离解为Na+(g)和Cl?(g)是吸热的。 所以在高温时将主要离解为Na原子和Cl原子。