1、高考资源网 中学化学竞赛试题资源库原子电子结构A组 D氢原子的电子云图中的小黑点表示的意义是A 一个小黑点表示一个电子 B 黑点的多少表示电子个数的多少C 表示电子运动的轨迹 D 电子在核外空间出现机会的多少 C在化学反应中，会发生变化的是A 质子数 B 中子数 C 电子数 D 质量数 B某元素原子L层电子数是K层电子数的2倍，那么此元素是A F B C C O D N B某元素原子L层电子数是K层电子数的2倍，那么此元素是A F B C C O D N C在第n电子层中，当它作为原子的最外层时，容纳电子数最多与n1层相同；当它作为原子的次外层时，其电子数比n1层最多容纳电子数多10个，则此电
2、子层是A K层 B L层 C M层 D N层 A按照核外电子排布规律：各电子层最多容纳电子数为2n2（n为电子层数）；最外层电子数不超过个；次外层电子数不超过18个，预测核电荷数为118的元素的原子核外电子层排布是A 2，8，18，32，32，18，8 B 2，8，18，32，50，8C 2，8，18，32，18，8 D 2，8，18，32，50，18，8 C在下列分子中，电子总数最少的是A H2S B O2 C CO D NO B下列离子中，所带电荷数与该离子的核外电子层数相等的是A Al3 B Mg2 C Be2 D H D下列离子中，电子数大于质子数且质子数大于中子数的是A D3O B
3、Li C OD D OH D下列各组微粒中，核外电子总数相等的是A K和Na B CO2和NO2 C CO和CO2 D N2和CO B、C下列各组粒子中，含有相同的电子总数的是A S2与HF B H2O与F C H2O与NH4 D Na与K D下列各组微粒中，核外电子总数相等的是A K和Na B CO2和NO2 C CO和CO2 D N2和CO B下列四组物质中，两种分子不具有相同核外电子总数的是A H2O2和HCl B CO和NO C H2O和CH4 D H2S和F2 C下列各组粒子中，核外电子排布相同的是A Al和Al3 B Na和F C Na和Ne D S2和Cl D已知硼化物BxHyz
4、与B10C2H12的电子总数相同，则BxHyz的正确表达式为A B9H152 B B10H142 C B11H132 D B12H122 AA元素的离子An，其核外共有x个电子，该原子的质量数为y，则原子核内含有的中子数为A yxn B yxn C yxn D yxn D在离子RO3n中共有x个核外电子，R原子的质量数为A，则R原子核内含中子的数目为A An48x B An24x C An24x D An24x C某二价阳离子核外有24个电子，其质量数为56，它的核内中子数是A 34 B 32 C 30 D 78 D某阴离子X16O3具有42个电子，质量数为83，那么X元素原子核内的中子数为A
5、 14 B 15 C 17 D 18 B某金属X的含氧酸根离子带有一个单位负电荷，其核外共有58个电子，酸根中各组成原子的质量数之和是119，其中X在此原子团中显示的化合价是7，则X的核内中子数是A 29 B 30 C 37 D 38 BA2阴离子的原子核内有x个中子，A元素的质量数为m，则n克A2阴离子所含电子的物质的量为A n(mx2)/m mol B n(mx2)/m molC (mx2)/mn mol D (mx2)/mn mol B假设A元素不存在同位素，A2阴离子的原子核内有x中子，A元素的质量数为m，则n克A2阴离子所含电子的物质的量为A n(mx2)/m mol B n(mx2
6、)/m molC (mx2)/mn mol D (mx2)/mn mol AX原子的核电荷数为a，它的阴离子Xm与Y原子的阳离子Yn的电子层结构相同，则Y原子的核电荷数为A amn B amn C mna D mna DX、Y、Z和R分别代表四种元素。如果aXm、bYn、cZn、dRm四种离子的电子层结构相同（a、b、d、d为元素的原子序数），则下列关系正确的是A acmn B abnm C cdmn D bdnm Aa、b、c、d是118号元素，a、b元素的阳离子和c、d元素的阴离子都具有相同的电子层结构，且b元素原子的最外层电子数比a元素原子的最外层电子数少，c的阴离子所带的负电荷比d的阴
7、离子所带的负电荷多，则它们的核电荷数大小关系是A abdc B cbad C abcd D bacd D已知元素R有某种同位素的氯化物RClx（RClx为离子化合物），该氯化物中R微粒核内中子数为Y，核外电子数为Z，该同位素的符号为A R B R C R D R B两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等，则在周期表的前10号元素中，满足上述关系的元素共有A 1对 B 2对 C 3对 D 4对 C下列分子的电子式书写正确的是A 氨 B 四氯化碳 C 氮 D 二氧化碳 A下列表达方式错误的是A 甲基的电子式B 硫离子的结构示意图C 碳12原子：CD 用小黑点代表未成键的最外层电子，短
8、线代表共价键，则NH3分子可表示为： C下列表达方式错误的是A 甲烷的电子式 B 氟化钠的电子式 C 硫离子的核外电子排布式 1s22s22p63s23p4D 碳12原子 C C下列微粒的表达式中正确的是A 过氧化钠的结构式：Na-O-O-Na B Be原子的结构示意图：C N3 离子的核外电子排布式：1s22s22p6 D 羟基的电子式：H C下列电子式中错误的是A Na B C D A下列表达方式错误的是A 氯化氢分子的电子式：H B S2的结构示意图：C O18原子的符号：O D CO2分子的结构式：OCO A下列各项中表达正确的是A F的结构示意图： B CO2的分子模型示意图：C N
9、aCl的电子式： D N2的结构式：NN A下列各项表达正确的是A H2O的分子模型示意图： B F的结构示意图：C 乙烯分子的结构简式：CH2CH2 D CaCl2的电子式：Ca22 （1）HCl HS （2）CH4 NH4写出下列微粒的化学式：（1）由两个原子核和18个电子组成的分子_，由两个原子核和18个电子组成的阴离子为_。（2）由五个原子核和10个电子组成的分子为_，由五个原子核和10个电子组成的阳离子为_。 H2O LiHS或NaOH在118号元素组成的化合物中具有三核10个电子的共价化合物是 ；具有三核20个电子的离子化合物是 。 CO2 N2O BeF2 Li2F叠氮化合物在化
10、学工业上有其重要应用。N3叫做叠氮离子，请写出由三个原子构成的含有同N3相同电子数的微粒的化学式（三种） 。 较近的区域 较远的区域 电子层在含有多个电子的原子里，电子的能量并不相同。能量低的通常在离核_运动；能量高的通常在离核 。通常用 来表明运动着的电子离校远近的不同。 （1）CH4、NH3、H2O、HF、Ne （2）NH4、Na、Mg2、Al3 （3）OH、N3、O2、F由核电荷数为118的元素组成的分子、阳离子、阴离子，核外共有10个电子的微粒有（填写分子式或离子符号）：（1）分子有 、 、 、 和 。（2）阳离子除H3O外，还有 、 、 和 。（3）阴离子除NH2外，还有 、 、 和
11、 。 、不正确，正确下列粒子的结构示意图是否正确？若不正确，请说明理由。 Na K Xe Cl He、C H、Al He、S Be、Al C、S两种元素的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等，则在周期表的前18号元素中，满足上述关系的元素组合有（不一定填满）：1234567元素符号H、Be N MgA原子的L电子层比B原子的L电子层少3个电子，B原子核外的电子总数比A原子的核外电子总数多5个。则A是 ，B是 。 A为Mg，B为C有A、B两种原子，A原子的L层比B原子的L层多4个电子，而B原子的M层比A原子M层少2个电子，推测A、B两种元素的符号，并画出原子结构示意图？ A为锂，B为氖，C为氩
12、A、B、C三种元素，其中有一种金属元素。A、B原子的电子层数相同。B、C原子的最外层电子数相同。又知这三种元素原子的最外层电子数之和为17。原子核中的质子数之和为31。试通过计算确定这三种元素的名称。B组 B电子构型为Xe4f145d76s2的元素是A 稀有气体 B 过渡元素 C 主族元素 D 稀土元素 B下列离子中最外层电子数为8的是A Ga3 B Ti4 C Cu D Li B下列基态原子的核外电子排布中，单电子数最多的是A Ar3d94s1 B Ar3d54s1 C Ar3s23p3 D Ar3d54s2 CA、B是短周期元素，最外层电子排布式分别为msx，nsxnpx+1。A与B形成的
13、离子化合物加蒸馏水溶解后可使酚酞试液变红，同时有气体逸出，该气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则该化合物的分子量是A 38 B 55 C 100 D 135 BeCO3 H2CO3 BeCO3H2CO3Be(HCO3)2无机化合物甲、乙分别由三种元素组成。组成甲、乙化合物的元素的特征电子排布都可表示如下：asa、bsbbpb、csccp2c。甲是一种溶解度较小的化合物，却可溶于乙的水溶液。由此可知甲、乙的化学式分别是 、 ；甲溶于乙的水溶液化学方程式为 。 （1）50 （2）139 （3）七 A 7s27p2现代原子结构理论认为，在同一电子层上，可有s、p、d、f、g、h等亚层，各亚层分别有1、
14、3、5、个轨道。试根据电子填入轨道的顺序预测：（1）第8周期共有 种元素；（2）原子核外出现第一个6f电子的元素的原子序数是 ；（3）根据“稳定岛”假说，第114号元素是一种稳定同位素，半衰期很长，可能在自然界都可以找到。试推测第114号元素属于 周期， 族元素，原子的外围电子构型是 A原子的M层电子数比B原子的M层的电子数少7个，说明B原子的M层已经排满；A原子的N层的电子数比B原子的N层的电子数少4个，说明B原子的4s轨道已经排满，由电子排布的知识很容易判断出AB来。A为钒（V），电子排布式为Ar3d34s2；B为硒（Se），Ar3d104s24p4A、B两元素，A原子的M层和N层的电子数
15、分别比B原子的M层和N层的电子数少7个和4个。写出A、B两原子的名称和电子排布式，并说明推理过程。C组 （1）N的原子序数是7。第一层（K层）最多可容纳2个电子，剩下的5个电子排布在第二层（L层）中，能量较低的S轨道排2个，其余3个排在p轨道中。电子排布式为：Is22s22p3通常把内层已达稀有气体的电子层结构写成“原子实”，用稀有气体符号加括号来表示，He2s22p3Ar的原子序数是18。将电子按次序相继排人到K，L和M层中，Is22s22p63s23p6Fe的原子序数是26。超出Ar电子层结构的电子按次序先后排入到4s和3d轨道中，直到26个电子全部排完。Fe的电子排布式为：Is22s22
16、p63s23p63d64s2或Ar3d64s2Fe2有24个电子，比电中性的Fe原子少2个电子。虽然在原子序数为19和20（K和Na）的元素中4s轨道的能量比3d轨道低，但在较高核电荷情况下这一顺序发生颠倒。一般来说，具有最大主量子数的轨道上的电子最容易失去。Fe2的电子排布式为：Ar3d6Pr3有56个电子，比电中性的Pr原子少3个电子。在稀有气体Xe的电子层结构之后是第六周期，电子的充填顺序是；6s2、再排l个5d、然后是4f轨道直至排满为止、再排空下的5d，最后是6p轨道。时常会发生先填充4f轨道而不是sd，或者是先填充sd而不是6S轨道，不过对于Pr3来说这些不规则填充顺序无关紧要。按
17、正常规则从中性原子中移走3个电子形成Pr3离子，即首先移去最外层（主量子数n最大的）电子，然后再移去次外层电子。首先移去6s电子，如果有5d电子的话，随后应移去5d电子（所以说即便是中性原子中有一个5d电子在这种情况下也是要被移去的）。Pr3的电子排布式为Is22s22p63s23p63d104s24p64d104p5s25p6或Xe4f2（2）在一个完全充满电子的亚层中没有未成对电子，所以无须对稀有气体电子结构进行考察。对于N原子，2p是仅有的未充满亚层。按Hund规则3个电子应分占三个不同p轨道，所以它有3个未成对电子。Ar原子中没有未充满亚层，因此没有未成对电子。Fe有6个电子处于仅有的
18、一个未充满亚层中，在5个d轨道中有一个容纳配对的2个电子，其余4个轨道各含一个未成对的单电子。所以它含有4个未成对电子。Fe2有4个未成对电子，理由同Fe。Pr3有2个未成对电子，在7个可占据的f轨道中只有两个轨道各被一个电子所占据。（1）写出下列原子或离子的电子排布式：N、Ar、Fe、Fe2、Pr3。（2）在这些原子或离子中含有多少未成对电子？ 按常规考虑完成Cu的电子排布，应该是在它前面元素Ni的电子构型基础上再加入1个电子，由此预期应该只有9个d电子。对于原子序数为19的元素，3d亚层的能量无疑比4s高，因此钾原子有1个4s电子而没有3d电子。但是，当4s亚层填满以后，从21号元素开始填
19、充3d亚层时，随着3d电子相继填入，3d亚层的平均能量随之降低。这是由于每填入一个电子增加一个原子序数，随之增加一个核电荷，而填入的3d电子对同层的其他3d电子的屏蔽作用较低，因此随着3d电子的填入，核对3d电子束缚增加，3d亚层能量逐步下降，以至低于4s。若采取Ar3d104s1电子构型，则具有一个稳定的球形对称密度分布，因为全充满或半充满亚层是稳定的。若采取Ar3d94s2电子构型，则在3d亚层中有一个“孔穴”，与全充满3d电子构型相差1个电子，从而破坏了球对称性和额外的稳定化作用。综上所述， Cu的电子构型Ar3d104s1。镍原子的电子构型为Ar3d84s2，试判断下一号元素Cu的电子
20、构型Ar3d104s中4s电子数？ 可以，C、O、Si和S所有原子序数Z为奇数的原子一定至少含有一个未成对电子，试说明原子序数为偶数的原子能含有未成对电子吗？如果答案是肯定的，请在前三个周期的元素中找出例证。 只有Zn一个元素，Ar3d104s2在第一过渡系元素（Z2130）中哪些原子是反磁性的？写出它们的电子构型。 Cr实际的电子构型为Ar3d54s1。按照Aufbau原理Cr的价电子构型应该是3d44s2，将s轨道的一个电子填人d轨道，可形成球形对称的半充满电子构型，从而获得额外的稳定化能。Cr的电子构型不服从Aufbau电子排布原理，试推断Cr实际的电子构型，并解释这种异常现象。 H：1
21、s2或He N3：Ne F：Ne S2：Ar负离子的电子构型仍然遵循Anfbau原理，试写出H、N3、F和S2的电子构型？ Ni2；Ar3d8，含2个未成对电子；Re3：Xe4f145d4，含4个未成对电子；Ho3：Xe4f10，含4个未成对电子。写出Ni2、Re3和Ho3的电子排布式，并判断这些离子中的未成对电子数是多少？ n5（符号为O）时，允许的最大l4（符号为g）。按Anfbau原理，g轨道的能量太高，以至于不能接纳任何电子。最先出现g亚层的是哪一主层，写出它的n值和代表符号？如果你的答案是正确的，你将会看到2/3的已知元素在此层填有电子，试说明为什么没有g电子？ 118如果M的下一个
22、稀有气体元素是能够稳定存在或可被人工制造的，并假设处于基态的此元素的9个g轨道仍然没有被电子占据，试推断它的原子序数？ Ce4具有稀有气体Xe的稳定电子构型；Eu2含有61个电子，电子构型为Xe4f7，具有稳定的半充满结构。在绝大多数化合物中镧系元素是以3价态存在的，但有时在少数几种离子型化合物中也能发现Ce4和Eu2，试用价电子构型解释这些离子的变价行为？ （1）稀有气体元素原子的外层电子构型为ns2np6，即s和p能级是全满的，因此上述C是稀有气体元素，它是Ne。 （2）过渡元素在化合物中具有可变的化合价，因此它们的氧化物往往具催化性质。在上述五种元素中，A是过渡元素，它的氧化物MnO2是
23、KClO3热分解反应的催化剂。 （3）由第一电离能在同一周期和同一族内的递变规律。可以推想到，第一电高能较大的元素应集中在p区元素的右上角区域，而上述五种元素中，C正处于这一区域，因此C是这五种元素中第一电离能最大的元素。五种元素的原子电子层结构如下：A 1s22s22p63s23p63d54s2 B 1s22s22p63s2 C 1s22s22p6D 1s22s22p63s23p2 E 1s22s1试问其中（1）哪种元素是稀有气体？（2）哪种元素最可能生成具有催化性质的氧化物？（3）哪种元素的原子的第一电离能最大？ 由于第一层仅有s亚层，第二层出现2p，第三层出现3d，第四层出现4f，可推知
24、第五层新增5g，第六层新增6h，各亚层排布的电子数为s2、p6、d10、f14、g18、h22电子的排布遵循，ns(n4)h(n3)g(n2)f(n1)d的顺序Eu（63）号 Te（52号）为周期在中元素排布分别为Eu：Xe5f76s2 Te：Kr4d105s25p4第九周期最后一个元素应从9s开始排布，以118号稀有气体为原子核：1189s26h226g187f148d109p6。原子序数为：11821814106168第十周期最后一个元素从10s开始排布，以168号稀有气体为原子核：16810s26h227g188f149d1010p6，原子序数为：1682221814106240写出Eu
25、（63号）、Te（52号）元素原子的电子排布式。若原子核外出现5g和6h五层，请预测第九、十周期最后一个元素原子序数和它们的电子排布。 （1）、（2）、（4）、（5）、（6）组不能存在。因为：（1）nl时，l只能为0，m也只能为0，ms能为1/2或1/2；（2）n3，ll时，m只能为0或1，或1；（4）n2，l只能为0或1，ms只能为1/2或1/2。n2，l只能为0或1；（6）ms只能为1/2或1/2假定在下列电子的各组量子数中n正确，请指出哪几种不能存在，为什么？（1）n1，l1，m1，ms1。（2）n3，l1，m2，ms1/2。（3）n3，l2，m1，ms1/2。（4）n2，l0，m0，m
26、s0。（5）n2，l1，m1，ms1/2。（6）n4，l3，m2，ms2。 Fe的原子序数为26，轨道分组为：（1s2）（2s22p6）（3s23p6）（3d6）（4s2），其中3s Z*14.75 3p Z814.75 3d Z*6.25 4s Z*3.75。所以有E3sE3p52.71018J，E3d9.461018J，E4s1.921018J。对于2s、2p Z*21.8，1s Z*25.70。E2sE2p0.2601015J，E1s1.4391015J。故Fe系统的能量：E2E1s2E2s6E2p2E3s6E3p6E3d2E4s5.441015J提示：由于其他电子对某一电子的排斥作用而
27、抵消了一部分核电荷，从而引起有效核电荷的降低，削弱了核电荷对该电子的吸引，这种作用称为屏蔽作用或屏蔽效应。因此，对于多电子原子来说，如果考虑到屏蔽效应，则每一个电子的能量应为：E13.6(Z)2/n2（eV），从式中可见，如果能知道屏蔽常数，则可求得多电子原子中各能级的近似能量。影响屏蔽常数大小的因素很多，除了与屏蔽电子的数目和它所处原子轨道的大小和形状有关以外，还与被屏蔽电子离校的远近和运动状态有关屏蔽常数。可用斯莱脱提出的计算屏蔽常数的规则求得。斯莱脱规则如下：将原子中的电子分成如下几组：（1s）（2s，2p）（3s，3p）（3d）（4s，4p）(4d)（4f）（5s，5p），如此类推。位
28、于被屏蔽电子右边的各组，对被屏蔽电子的0近似的可认为：外层电子对内层电子没有屏蔽作用。1s轨道上两个电子之间0.30。其他主量子数相同的各分层电子之间的0.35。当被屏蔽电子为ns或np时，则主量子数为（n1）的各电子对它们的0.85，而小于（n1）的各电子对它们的屏蔽常数1.00。被屏蔽电子为nd或nf电子时，则位于它左边各组电子对它们的屏蔽常数1.00。在计算某原子中某个电子的值时，可将有关屏蔽电子对该电子的值相加而得。试用斯莱脱（Slate）规则分别计算作用于Fe的3s、3p、3d和4s电子的有效核电荷数，这些电子所在各轨道的能量及Fe原子系统的能量。 （1）746.2是1mol铜的电离
29、势，即E（Cu）Ip（Cu）NA，而对于晶体铜，能量434.1kJ是1mol铜的电子脱出功，即m（Cu）（Cu）NA。由于晶体的晶格中存在着电子与电子、核与核、核与电子之间的相互作用和晶格振动，使原子损失能量，导致晶体铜电离时所需能量较低，两电离过程所需能量的差为EIp（Cu）（Cu）NA。（2）2.76107（m） 该波长在紫外光区。（3）温度将大大改变能差E。温度上升引起电离势降低，但对电子脱出功却难以确定。根据定义：（Cu）EHOMO（HOMO为最高被占分子轨道），即电子脱出功是最高占据分子轨道能量的负值（在高温下），因此T E0，即在高温下从原子或从晶体发射电子并无差别，此时已是自由电
30、子。电离1mol自由铜原子得1mol Cu，需能量为746.2kJ，而由晶体铜电离获得1mol Cu离子仅消耗434.1kJ能量。试问：（1）说明上述两电离过程所需能量不同的主要原因。（2）计算电离1mol晶体铜所需照射光的最大波长。（3）升高温度可否大大改变上述两电离过程所需能量之差？ （1）“平面世界”周期表中前四个周期的排列如表（2）n3条件下，三维空间与“平面世界”相应的元素如下表左，相应的状态如下表右（3）n2元素的杂化轨道如图所示：由元素的电子构型及轨道杂化可知“平面世界”中有机化合物是以元素5为基础；C2H6： ，C2H4：，C6H12：，“平面世界”中不可能有芳香族化合物，因为
31、没有pz轨道组成具有共轭了键的苯环存在。（4）“平面世界”中6电子和10电子规则分别相当于三维空间中8电子和18电子规则。（5）n2时“平面世界”中各元素的第一电离能变化趋势如下图左所示，电负性增长方向如下图右所示。 在我们这个三维空间世界里的周期系是根据4个量子数建立的，即n1，2，3，；l0，1，（n1）；ml0，1，2，l；ms1/2。如果我们搬到一个想像的“平面世界”去，那是一个二维世界，那里的周期系根据三个量子数建立的，即n1，2，3，；m0，1，2，（n1）；ms1/2。这个“平面世界”里的m所表示的意义，相当于三维世界中l和ml二者作用（例如用它也能表示s、p、d能级）。不过，我
32、们在普通三维世界中的基本原理和方法对二维“平面世界”是适用的，下面几个问题都与这个“平面世界”有关。（1）画出“平面世界”周期表中前四个周期，在其中按照核电荷标明原子序数，并用原子序数（Z）当作元素符号，写出每一元素的电子构型。（2）现在研究n3的各元素，指出与“平面世界”中每种元素相对应的我们三维空间中的各种元素的符号，根据这种相似性，你估计在常温、常压下，哪些“二维世界”单质是固体？哪些是液体？哪些是气体？（3）画出n2各元素的杂化轨道。在“平面世界”中的有机化学是以哪一种元素为基础的（用原子序数作元素符号）？指出乙烷、乙烯和环己烷分别与在“平面世界”中什么化合物对应。在“平面世界”中什么
33、样的芳香化合物可能存在？（4）在这个“平面世界”中，有哪些规则和三维世界中所用的8电子和18电子规则相当？（5）画图说明n2的几个“平面世界”元素的第一电离能变化趋势。在“平面世界”周期表中，画出元素的电负性增长方向。 （1）E211.6351018J，故E712.1351018J（2）处于紫外光范围（3）电离氢原子，所需能量为OE12.181018JE1。E21、E71；均小于E1，因而单个光子不能使基态氢原子电离。晶体中原子的电离基于光电效应hr（Cu）1/2mv2。因为E21、E71皆大于（Cu），所以两条谱线发射的光子均可使铜晶体中的铜原子电离。光电子的动能分别为：Ek（2l）8.91
34、1019J，Ek（7l）13.911019J（4）对于E21而言，5.201010（m），对于E71而言，4.161010（m）氢原子的稳态能量由下式给出：En2.181018/n2（J），n是主量子数。（1）计算（所有计算结果均要带单位）：第1激发态（n2）和基态的能量差；第6激发态（n7）和基态（n1）之间的能量差。（2）上述赖曼（Lyman）系跃迁处于什么光谱范围？（3）解释由Lyman系光谱的第三条线及第6条线产生的光子：能否使处于基态的另外的氢原子电离？能否使晶体中的铜原子电离？（铜的电子功函数为7.441019J）（4）若由Lyman系光谱的第1条谱线和第6条谱线产生的光子能使铜晶
35、体电离，计算上述（3）两种情况中从铜晶体发射出的电子的德布罗意波长。（有关常数：普朗克常数h6.62561034J/s，电子质量m（e）9.10911031kg，光速c2.99792108m/s） （1）基态n0是非简并态，而其他n0的状态都是二重简并态。（2） 吡啶 吡咯吡啶中N有1个电子参加键，吡咯中N有2个电子参加键，所以环中键电子数目都是6个。它们的HOMO为1，LUMO为2。吡啶为六元环，吡咯为五元环，吡啶的R值大于吡咯。所以吡啶的能级差（EE2E1）要小一些。电子从HOMO跃迁到LUMO所需激发光的波长（ch/E）吡咯要短一些。（3）在C5H5NH中，键电子数依然为6，和C4H4N
36、H一样。由上图可见，6个电子正好填满0和1，而2是空的。这样全部电子都处于能级低的状态，比较稳定。对于中性的C5H5NH，N原子将有2个电子参加到键中，键电子数变为7个，这样就将会有1个电子进入高能态的2中，所以是不稳定的。（4）单环共轭多烯体系中键电子数目为4m2时（m为正整数），体系稳定存在，称为4m2规则。这个规则可从上图来理解。4m2中的2相当于0所能容纳的电子数，而4m则为n。所能容纳的电子数。即低能级填满电子而高能级全空时，体系稳定存在，这就是4m2规则的本质。已知电子沿着圆环运动（如下图）的势能函数V为：其Schr6dinaer 方程为：将变数x改成和角度有关的函数，XR，解此方
37、程可得波函数n和相应能量En的表达式如下：（1）以“h2/82mR2”作能量单位，作图示出能级的高低及能级简并情况。（2）画出吡啶（C5H5N）和吡咯（C4H4NH）的价键结构式。将环中的电子运动情况近似地看作如上图所示的状态，说明环中键电子的数目，以及它们的LUMO和HOMO。将电子从HOMO跃迁到LUMO，哪一种化合物所需的光的波长要短些？（3）在吡啶盐酸盐（C5H5NH4Cl）中，正离子中键电子数是多少？讨论为什么中性的吡咯C4H4NH能稳定存在，而中性的C5H5NH不稳定？（4）联系讨论单环共轭多烯体系4m2规则的本质。 （1）n2，l0，m0（2）节面处0。，由于仅为r的函数。由函数
38、可知：expZr/2a00，节面位置应。（2Zr/a0）0来推出：2Zr/a022r/a00，得ra0，即节面为ra0的球面。（3）He为类氢离子，其能量为：E213.6eV（4）该状态角动量为：M0（5）作图示于。He的某状态函数为（1）写出该状态的量子数n，l，m值；（2）求算该状态节面处的r值；（3）计算该状态的能量；（4）计算该状态的角动量；（5）画出，2和r22对r的简单示意图。 将各波长换算成波数：1656.47nm 115233 cm12486.27nm 220565 cm13434.17nm 323032 cm14410.29nm 424373 cm1由于这些谱线相邻，可令n1
39、m，n2m1，m2，。列出下列4式：15233R/m2R/（m1）2 （1）20565R/m2R/（m2）2 （2）23032R/m2R/（m3）2 （3）24373R/m2R/（m4）2 （4）（1）（2）15233/20565（2m1）（m2）2/4（m1）0.740725用尝试法得m2（任意两式计算，结果皆同）。将m2代人上列4式中任一式，得：R109678（cm1）因而，氢原子可见光谱（Balmer线系）各谱线的波数可归纳为下式表示：R（1/n121/n22）式中，R109678 cm1，n12，n23，4，5，6。氢原子光谱可见波段相邻4条谱线的波长分别为656.47，486.27，
40、434.17和410.29nm，试通过数学处理将话线的波数归纳成下式表示，并求出常数R和整数n；，nz的数值。R（1/n121/n22） 根据Bohr提出的氢原子结构模型，当电子稳定地绕核作圆周运动时，其向心力与核和电子间的库仑引力大小相等，即：mvn2/rne2/40rn2 n1，2，3，式中，m，rn，vn，e和0。分别是电子的质量、绕核运动的半径、半径为rn时的线速度、电子的电荷和真空电容率。同时，根据量子化条件，电子轨道运动的角动量为：mvnrnnh/2将两式联立，推得：rnh20n2/me2 vne2/2h0n当原子处于基态即n1时，电子绕核运动的半径为：r1h20/me252.91
41、8 pm若用原子的折合质量代替电子的质量m，则：r1h20/e252.947 pm基态时电子绕核运动的线速度为；v1e2/2h02.1877106ms1按Bohr模型计算氢原子处于基态时电子绕核运动的半径（分别用原子的折合质量和电子的质量计算并准确到5位有效数字）和线速度。 （1）氢原子的稳态能量由下式给出：En2.1810181/n2J式中n是主量子数。第一激发态（n2）和基态（n1）之间的能量差为：E1E2E11.641018J原子从第一激发态跃迁到基态所发射出的谱线的波长为：1ch/E121pm第六激发态（n7）和基态之间的能量差为：E6E7E12.141018J所以原子从第六激发态跃迁
42、到基态所发射出的谱线的波长为：6ch/E692.9nm这两条话线皆属Lyman系，处于紫外光区。在上题中，已将氢原子光谱可见波段谱线的波数归纳在下式中：R（1/n121/n22） n1和n2皆正整数事实上，氢原子光谱所有谱线的波数都可用上式表示。当n11时，谱线系称为Lyman系，处于紫外区。当n22时，谱线系称为Balmer系，处于可见光区。当n13，4，5时，指线分别属于Paschen系、Brackett系和 Pfund系，它们皆落在红外光谱区。（2）使处于基态的氢原子电离所需要的最小能量为：E2.181018J而E11.641018JEE62.141018E所以，两条谱线产生的光子均不能
43、使处于基态的氢原子电离。但是E1Cu7.441019JE6Cu7.441019J所以，两条谱线产生的光子均能使铜晶体电离。（3）根据德布罗意关系式和爱因斯坦光子学说，铜晶体发射出的光电子的波长为：h/ph/式中E为照射到晶体上的光子的能量和Cu之差。应用上式，分别计算出两条原子光谱线照射到铜晶体上后铜晶体所发射出的光电子的波长：1，519pm 2，415pm对于氢原子：（1）分别计算从第一激发态和第六激发态跃迁到基态所产生的光谱线的波长，说明这些谱线所属的线系及所处的光谱范围。（2）上述两谱线产生的光子能否使：（i）处于基态的另一氢原子电离？（ii）金属铜中的原子电离？（铜的功函数Cu7.44
44、1019 J）（3）若上述两话线所产生的光子能使银晶体的电子电离，访计算从铜晶体表面射出的光电子的德布罗意波的波长。 氢原子从第六激发态（n7）跃迁到基态（n1）所产生的光子的能量为EH1.285106Jmol1而CH2CHCHCHCHCHCHCH2分子产生吸收光谱所需要的最低能量为ECBE5E44.2821019J2.579105Jmol1显然EHECB，但此两种能量不相等，根据量子化规则，CH2CHCHCHCHCHCHCH2不能产生吸收光效应。若使它产生吸收光谱，可改换光喊例如用连续光谱代替H原子光谱。此时可满足量子化条件，该共轭分子可产生吸收光谱，其吸收波长为hc/E460nm请通过计算
45、说明，用氢原子从第六激发态跃迁到基态所产生的光子照射长度为1120 pm的线型分子H2CCHCHCHCHCHCHCH2，该分子能否产生吸收光谱？若能，计算谱线的最大波长；若不能，请提出将不能变为可能的思路。 氢原子基态波函数为：该函数在ra0和r2a0两处的比值为：而1s2在ra0和r2a0两处的比值为：e27.38906本题的计算结果所表明的物理意义是不言而喻的。而且，如果我们注意到1s在r的全部区间内随着r的增大而单调下降这个事实，计算结果的合理性也是显而易见的。计算氢原子的基态波函数在ra0和r2a0处的比值。 根据波函数、概率密度和电子的概率分布等概念的物理意义，氢原子的1s电子出现在
46、r100 pm的球形界面内的概率为：0.728那么，氢原子的1s电子出现在r100nm的球形界面之外的概率为l0.72820.272。若选定数个适当的r值进行计算，则可获得氢原子1s电子在不同半径为r的球形界面内、外及两个界面之间出现的概率。由上述计算可见，氢原子1s电子出现在半径为r的球形界面内的概率为P（r）1e2r/ao（2r2/a022r/a01）当然，r的取值要考虑在物理上是否有意义。本题亦可根据径向分布函数概念，直接应用式：或进行计算。计算时用原子单位稍方便些。计算氢原子的1s电子出现在r100pm的球形界面内的概率。 根据此式列出P（r）r数据表：根据表中数据作出P（r）r图示于
47、下图中。由图可见：r2.7a0时，P（r）0.1r2.7a0时，P（r）0.1r2.7a0时，P（r）0.1即在r2.7a0的球面之外，电子出现的概率是10；而在r2.7a0的球面以内，电子出现的概率是90，即：计算氢原子的积分：作出P（r）r图，求P（r）0.1时的r值，说明在该r值以内电子出现的概率是90%。 （1）根据量子力学关于“本征函数、本征值和本征方程”的假设，当用Hamilton算符作用于1s时，老所得结果等于一常数乘以1s，则该常数即氢原子的基态能量E1s。氢原子的Hamilton算符为：由于1s的角度部分是常数，因而与，无关：将作用于1s，有所以2.181018J也可用式进行
48、计算，所得结果与上法结果相同。注意，此式中dr4r2dr。将角动量平方算符作用于氢原子的1s，有：01s所以M20 0此结果是显而易见的：不含r项，而1s不含和，角动量平方当然为0，角动量也就为0。通常，在计算原子轨道能等物理量时，不必一定按上述作法，只需将星子数等参数代入简单计算公式即可，如：En2.181018Z*/n2J （2）对氢原子，Vr1，故：TV/2 E1sTVV/2V2E1s27.2Ev TV/213.6Ev此即氢原子的零点能。已知氢原子的归一化基态波函数为；（1）利用量子力学基本假设求该基态的能量和角动量；（2）利用维里定理求该基态的平均势能和零点能。 （1）原子轨道能为：E
49、5.451019J（2）轨道角动量为：h/2 轨道磁矩为：e（3）设轨道角动量M和z轴的夹角为，则因2pz的m0，故可得：cosMx/M0 90o（4）电子离核的平均距离的表达式为：（5）令2pz0，得：r0，r，90o节面或节点通常不包括r0和r。，故2pz的节面只有一个，即xy平面（当然，坐标原点也包含在xy平面内）。亦可直接令函数的角度部分Ycos0，求得90o。（6）概率密度为：由式可见，若r相同，则当0o或180o时最大（亦可令sin0，0o或180o），以0表示，即：将0对r微分并使之为0，有：0解之得：r2a0（r0或r舍去）又因所以，当0o或180o，r2a0时2px2有极大值
50、。此极大值为：（7）D2pxr2R2根据此式列出Dr数据表：按表中数据作出Dr图，得下图。由图可见，氢原子2px的径向分布图有nl1个极大（峰）和nll0个极小（节面），这符合一般径向分布图峰数和节面数的规律。其极大值在r4a0处，这与最大概率密度对应的r值不同，因为二者的物理意义不同。另外，由于径向分布函数只与n和l有关而与m无关，2px、2py和2pz的径向分布图相同。已知氢原子的试回答下列问题：（1）原子轨道能E？（2）轨道角动量？轨道磁矩？（3）轨道角动量M和z轴的夹角是多少度？（4）列出计算电子离校平均距离的公式（不必算出具体的数值）。（5）节面的个数、位置和形状怎样？（6）概率密度
51、极大值的位置在何处？（7）画出径向分布示意图。 根据量子力学基本假设态叠加原理，对氢原子所描述的状态：（1）能量平均值能量3.4eV出现的概率为（2）角动量平均值为角动量h2出现的概率为（3）角动量在z轴上的分量的平均值为Mx（c22c32）h/2角动量z轴分量h/出现的概率为0对氢原子，所有波函数都已归一化。请对所描述的状态计算：（1）能量平均值及能量为3.4 eV出现的概率；（2）角动量平均值及角动量为h2出现的概率；（3）角动量在z轴上的分量的平均值及角动量z轴分量h/出现的概率。 5种3d轨道的轮廓图如下图所示。它们定性地反映了H原子3d轨道的下述性质：（1）轨道在空间的分布；3dx2
52、的两个极大值分别在z轴的正、负方向上距核等距离处，另一类极大值则在xy平面、以核为心的圆周上。其余4个3d轨道彼此形状相同，但空间取向不同。其中3dx2y2分别沿x轴和y轴的正、负方向伸展，3dxy，3dxz和3dyz的极大值（各有4个）夹在相应的两坐标轴之间。例如，3dxz的4个极大值（若以极坐标表示）分别在45o，180o；135o，0o；135o，180o方向上。（2）轨道的节面：3dx2有两个锥形节面（z2x2y2，其顶点在原子核上，锥角约110o。另外4个3d轨道各有两个平面型节面，将4个瓣分开。但节面的空间取向不同：3dxz的节面分别为xy平面板（z0）和yz平面（x0）；3dyz
53、的节面分别为xy平面（z0）和xz平面（y0）；3dxy的节面分别是xz平面（y0）和yx平面（x0）；而3dx2y2的节面则分别为yx和yx（z任意）两个平面。节面的数目服从nl1规则。根据节面的数目可以大致了解轨道能级的高低，根据节面的形状可以了解轨道在空间的分布情况。 3d轨道轮廓图（3）轨道的对称性：5个3d轨道都是中心对称的，且3dx2轨道沿z轴旋转对称。（4）轨道的正、负号：已在图中标明。原子轨道轮廓图虽然只有定性意义，但它图像明确，简单实用，在研究轨道控加形成化学键时具有重要意义。试在直角坐标系中画出氢原子的5种3d轨道的轮廓图，比较这些轨道在空间的分布，正、负号，节面及对称性。
54、 He原子的Schrdinger方程为：式中r1和r2分别是电子1和电子2到核的距离，r12是电子1和电子2之间的距离，若以原子单位表示，则He原子的Schrdinger方程为：用中心力场模型解此方程时作了如下假设；（1）将电子2对电子1（1和2互换亦然）的排斥作用归结为电子2的平均电行分布所产生的一个以原子核为中心的球对称平均势场的作用（不深究排斥作用的瞬时效果，只着眼于排斥作用的平均效果）。该势场叠加在核的库仑场上，形成了一个合成的平均势场。电子1在此平均势场中独立运动，其势能只是自身坐标的函数，而与两电子间距离无关。这样，上述Schrdinger方程能量算符中的第三项就消失了。它在形式上
55、变得与单电子原子的Schruinger方程相似。（2）既然电子2所产生的平均势场是以原子核为中心的球形场，那么它对电子1的排斥作用的效果可视为对核电荷的屏蔽，即抵消了个核电行，使电子1感受到的有效核电荷降低为（2）e。这样，Schrdinger方程能量算符中的吸引项就变成了（2）/r1，于是电子1的单电子Schrdinger方程变为：按求解单电子原子Schrdinger方程的方法即可求出单电子波函数1（1）及相应的原子轨道能E1。（3）上述分析同样适合于电子2，因此电子2的Schrdinger方程为：电子2的单电子波函数和相应的能量分别为2（2）和E2。He原子的波函数可写成两单电子波函数之积
56、：He原子的总能量为：EE1E2He原子激发态（2s）1（2p）1角动量加合后L1，故轨道角动量和轨道磁矩分别为： 写出He原子的Schrdinger方程，说明用中心力场模型解此方程时要作哪些假设，计算其激发态（2s）1（2p）1的轨道角动量和轨道磁矩。 Li2离子的Schrdinger方程为：方程中，和r分别代表Li2的约化质量和电子到核的距离；，和E分别是Laplace算符、状态函数及该状态的能量，h和0则分别是Planck常数和真空电容率。方括号内为总能量算符，其中第一项为动能算符，第二项为势能算符（即势能函数）。Li2离子1s态的波函数为：（1） 1s电子径向分布最大值在距核a0/3处
57、。（2）a0/2（3）因为1s2随着r的增大而单调下降，所以不能用令一阶导数为0的方法求其最大值离核的距离。分析1s2的表达式可见，r0时e6r/a0最大，因而1s2也最大。但实际上r不能为0（电子不可能落到原子核上），因此更确切的说法是r趋近于0时1s电子的概率密度最大。（4）Li2为单电子“原子”，组态的能量只与主量子数有关，所以2s和2p态简并，即E2sE2p。（5）Li原子的基组态为（1s）2（2s）1。对2 s电子来说，1s电子为其相邻内一组电子，0.85。因而：E2s5.75Ev根据Koopmann定理，Li原子的第一电高能为：I15.75eV写出Li2离子的Schrdinger方
58、程，说明该方程中各符号及各项的意义；写出Li2离子1s态的波函数并计算或回答：（1）1s电子径向分布最大值离核的距离；（2）1s电子离核的平均距离；（3）1s电子概率密度最大处离核的距离；（4）比较Li2离子的2s和2 p态能量的高低；（5）Li原子的第一电离能（按Slater屏蔽常数算有效核电荷）。 根据电离能的定义，可写出下列关系式：根据电子结合能的定义，Li原子1s电子结合能为而ELi（1s12s1）138.17eV （4）ELi（1s22s1）203.48eV （5）所以E1s（5）（4）65.3Ev或 E15.7eV 1s电子结合能为E1s65.3eVLi原子的3个电离能分别为I15
59、.39eV，I275.64eV，I3122.45eV，请计算Li原子的1s电子结合能。 （1）He原子的第二电离能I2是下一电离过程所需要的最低能量，即；He（g）He2e I2EEHeHe是单由于“原子”，EHe可按单电子原子能级公式计算，因而：I254.38Ev（2）从原子的电离能的定义出发，按下述步骤推求He原子基态的能量：He（g）Hee I1EHeEHe （1）He（g）He2e I2EHe2EHe （2）由（1）式：EHeEHeI1将（2）式代入，得：EHeEHeI178.97eV推而广之，含有n个电子的多电子原子A，其基态能量等于各级电离能之和的负值，即：EA（3）用J（s，s）
60、表示He原子中两个1s电子的互斥能，则：EHe2EHeJ（s，s）J（s，s）EHe2EHe29.79eV也可直接由人减人求算J（s，s），两法本质相同。（4）EHe13.696eV（2）2/I22 0.3（5）H是核电荷为1的两电子“原子”，其基态为（1s）2，能量为EH13.32eV已知He原子的第一电高能I124.59 eV，试计算：（1）第二电离能；（2）基态能量；（3）在1s轨道中两个电子的互斥能；（4）屏蔽常数；（5）根据（d）所得结果求H的基态能量。 原子或离子 Be（g）Be（g）Be2（g）Be3（g）Be4（g）组态 电子能 根据原子电离的定义式InEAnEA（n1），用S
61、later法计算Be原子的各级电离能如下：I17.871eV I217.98eV I3154.8eV I4217.5Ev计算结果表明：I4I3I2I1；I2和I1相近（差为10.1eV），I4和I3相近（差为62.7eV），而I3和I2相差很大（差为136.8eV）。所以，Be原子较易失去两个2s电子而在其化合物中显正2价。用Slater法计算Be原子的第一到第四电离能，将计算结果与Be的常见氧化态联系起来。 Na原子基态为（1s）2（2s）2（2p）6（3s）1Z*（3s）2.2 Z*（2p）6.85代入计算公式得：r*（3s）4.1a0 r*（2p）0.58a0F原子基组态为（1s）2（2
62、s）2（2p）5 Z*（3s）1.05 Z*（2p）5.2代入公式计算，得：r*（3s）8.6a0 r*（2p）0.77a0用式计算Na原子和F原子的3s和2p轨道的有效半径r*。式中n和Z*分别是轨道的主量子数和该轨道上的电子所感受到的有效核电荷。 写出各原子的基组态和最外层电子排布（对全充满的电子层，电子的自旋互相抵消，各电子的轨道角动量矢量也相互抵消，不必考虑），根据Hund规则推出原子最低能态的自旋量子数S、冷量子数L和总量子数J，进而写出最稳定的光谱支项。（1）Si：Ne3s23p2msl，S1；mL1，L1；LS0：3P0（2）Mn：Ar4s23d3；ms5/2，S5/2，mL0，
63、L0；（3）Br；Ar4s23d104p5：ms1/2，S1/2，mL1，L1；LS3/2；2P3/2（4）Nb：Kr5s14d4：ms5/2，S5/2；mL2，L2；6D1/2（5）Ni；Ar4s23d8：ms1，S1，mL3，L3，LS4，3F4写出下列原子能量最低的光谱支项的符号：（a）Si；（b）Mn；（c）Br；（d）Nb；（e）Ni Na原子的基组态为（1s2）（2s）2（2p）6（3s）1。其中1s、2s和2p三个电子层皆充满电子，它们对整个原子的轨道角动量和自旋角动量均无贡献。Na原子的轨道角动量和自旋角动量仅由3s电子决定：L0，S1/2，故光谱项为2S；J只能为1/2，故光
64、谱支项为2S1/2。F原子的基组态为（Is）2（2s）2（2p）5。与上述理由相同，该组态的光谱项和光谱支项只决定于（2p）5组态。根据等价电子组态的“电子空位”关系，（2p）5组态与（2p）1组态具有相同的谱项；因此，本问题转化为推求（2p）1组态的光谱项和光谱立项。这里只有一个电子，S1/2，L1，故光谱项为2P。又J3/2或J1/2，因此有两个光谱支项：2P3/2和2P1/2对C原子激发态（1s）2（2s）2（2p）1（3p）1，只考虑组态（2p）1（3p）1即可。2p和3p电子是不等价电子，因而（2p）1（3p）1组态不受Pauli原理限制，可按下述步骤推求其诸项：由l11，l21得L
65、2，1，0；由s11/2，s21/2得SI，0。因此可得6个光谱项：3D，3P，1S，1D，1P，1S。根据自旋一轨道相互作用，每一光谱项又分裂成数目不等的光谱支项，如3D，它分裂为3D3，3D2和3D1等3个支项。6个光谱项共分裂为10个光谱支项：3D3，3D2，3D1，3P2。，3P1，3P0，3S1，1D2，1P1，1S0。写出Na原子的基组态、F原子的基组态和碳原子的激发态（1s22s22p13p1）存在的光谱支项符号。 分别求出a，b两种电子组态能量最低的光谱支项，与实验结果对照，即可确定正确的电子组态。组态a：ms1，S1；mL3，L3；LS4。因此，能量最低的光谱支项为3F4，与
66、光谱实验结果相同。组态b：ms1，S1；mL2，L2；lS3。因此，能量最低的光谱支项为3D3，与光谱实验结果不同。所以，基态Ni原子的电子组态为Ar3d84s2。基态Ni原子可能的电子组态为：（a）Ar3d84s2；（b）Ar3d94s1，由光谱实验确定其能量最低的光谱支项为3F4。试判断它是哪种组态。 Pauling标度：AB0.1021/2式中A和B分别是原子A和B的电负性，是AB键的键能与AA键和BB键键能的几何平均值的差。定F的电负性F4。Mulliken标度：M0.18（I1Y）式中I1和Y分别为原子的第一电离能和电子亲和能（取以eV为单位的数值），0.18为拟合常数。列式表明电负
67、性的Pauling标度和Mulliken标度是怎样定的。 原子从某一激发态跃迁回基态，发射出具有一定波长的一条光线，而从其他可能的激发态跃迁回基态以及在某些激发态之间的跃迁都可发射出具有不同波长的光线，这些光线形成了原子发射光谱。原子吸收光谱是由已分散成蒸气状态的基态原子吸收光源所发出的特征辐射后在光源光谱中产生的暗线形成的。基于上述机理，原子吸收光谱分析同原子发射光谱分析相比具有下列优点：（1）灵敏度高。这是因为，在一般火焰温度下（20003000 K），原子蒸气中激发态原子数目只占基态原子数目的1015103左右。因此，在通常条件下，原子蒸气中参与产生吸收光谱的基态原子数远远大于可能产生发
68、射光谱的激发态原子数。（2）准确度较好。如上所述，处于热平衡状态时，原子蒸气中激发态原子的数目极小，外界条件的变化所引起的原子数目的波动，对于发射光谱会有较大的影响，而对于吸收光谱影响较小。例如，假设蒸气中激发态原子占0.1，则基态原子为99.9。若外界条件的变化引起0.1原子的波动，则相对发射光谱会有100的波动影响，而对吸收光谱，波动影响只近于0.1。（3）谱线简单，受试样组成影响小。空心阴极灯光源发射出的特征光，只与待测元素的原子从其基态跃迁到激发态所需要的能量相当，只有试样中的待测元素的原子吸收，其他元素的原子不吸收此光，因而不干扰待测元素的测定。这使谱线简单，也避免了测定前大量而繁杂
69、的分离工作。（4）仪器、设备简单，操作方便、快速。原子吸收光谱分析较原子发射光谱分析有哪些优缺点，为什么？ 利用能量足够高的X射线照射试样，可产生频率低于原生X射线的次生X荧光射线。产生X荧光的机理与产生原生特征X射线的机理相似，即由高能的原生X射线的光子轰击原子内层电子，再由其他内层电子补位而产生X荧光。这些具有一定特征的次生X光形成了X荧光光谱。利用分光计分析X射线荧光光谱（即测定特征话线的波长和强度），鉴定样品的化学成分及其含量，称为X射线荧光分析。X射线一般用晶体光栅进行分光。什么是X射线荧光分析？X射线怎样分光？ 电子探针全名为电子探针X射线显微分析仪，又叫微区X射线谱分析仪。它是利
70、用经过加速和聚焦的极细的电子束作为探针，激发试样中某一微小区域，使其发出特征X射线，测定该X射线的波长和强度，即可对该微区所含的元素作定性和定量分析。电子探针已成为人们研究物质亚微观结构的有力工具。它具有以下优点：（1）能进行微区分析。可分析体积为数个m3内元素的成分。（2）能进行现场分析。无需把分析对象从样品中取出，可直接对大块试样中的微小区域进行分析。把电子显微镜和电子探针结合，可把在显微镜下观察到的显微组织与元素成分联系起来。（3）分析范围广。除H，He，Li，Be等少数轻元素外，其他元素都可用它进行定性和定量分析。什么是电子探针？有何优点？ （1）（注：请对照原图，上图为节省版面作了处
71、理）（2）C 因为成键特性减少而同时反键特性增加。（3）O3：6a1（24e） BO2：4b2（14e） CO2：4b2（22e） NO2：6a1（23e） FO2：2b1（25e）（4）D当两个氢原子相互靠拢时，它们的1s原子轨道相互作用形成成键（bonding）分子轨道和反键（antibonding）分子轨道（下图）：考虑分子的对称性，我们可以以同样的方式讨论较复杂的原子形成分子轨道的情况。试考虑臭氧分子O3，它的形状很像澳大利亚的飞去来器（boomerang）。按下列坐标安放臭氧分子中的氧原子（分子平面为yz面），并假定每个氧原子有1s、2s、2px、2py和2pz轨道（下图）。原子Oa
72、和Oc可以用对称性关联起来，它们的1s轨道可以进行对称和反对称组合（下图）：在该分子中Ob的1s轨道属于对称的。它可以跟由上述的Oa和Oc组合成的轨道进行对称性组合（但是不能跟反对称的轨道进行组合），形成成键和反键分子轨道，反对称组合是非键（nonbonding）的。最后三个分子轨道为如右图所示。（1）在答卷纸上用类似的方法构筑由三个原子的2s轨道、三个原子的2px轨道、三个原子的2py轨道以及三个原子的2pz轨道形成的分子轨道。（记住：Oa和Oc首先发生对称的和反对称的组合）（2）现在我们可以按能级从低到高的顺序重新安排这些分子轨道。这样做也可以构筑其他三原子分子轨道。这些轨道的能量在弯曲的
73、三原子分子（如臭氧）里与线形分子（如二氧化碳）里是不同的。轨道能级的变化可以用答卷纸上的XY型分子的“Walsh图”（下图）表示。该图给出了每一个轨道的能量随YXY角度的变化而发生的变化。各轨道的对称性用下角标表示。在Walsh图中的6a1轨道如右图所示。XY2分子的Walsh图当键角由90变为180时，为什么6a1轨道的能量增加得如此迅速？从下面选择一个答案。A 因为成键特征降低 B 因为反键特征增加C A和B都成立 D 因为轨道重叠减少（3）只有占有电子的分子轨道才影响分子的几何构型。充满电子的轨道比只有一个电子的轨道对分子构型的影响更大。例如，O3有24个电子，键角为135，一直到6a1
74、的所有轨道都充满电子。因此，考虑到空间排斥作用，即4b2、1a2和6a1轨道的能量对比和立体排斥作用，臭氧分子最低能量的几何构型有可能倾向于靠近Walsh图的左侧，这与实验测定的键角116相吻合。参考Walsh图写出在键角为135时，BO2、CO2、NO2和FO2最高占据轨道的对称性符号。O3BO2CO2NO2FO26a1 24e（4）BO2、CO2和O3的实测键角分别为180、180和116，应用答卷纸上的图预测NO2和FO2比O3弯曲程度大还是小。从下面选择一个答案。A NO2的弯曲程度大于O3，而FO2比O3更弯曲。B NO2比O3更弯曲，而FO2不如O3弯曲。C NO2不如O3弯曲，而FO2也不如O3弯曲。D NO2不如O3弯曲，而FO2比O3更弯曲。参考答案（28）w.w.w.k.s.5.u.c.o.m www.K