中学化学竞赛试题——原子结构

中学化学竞赛试题——原子结构

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1．“原子结构模型”是科学家根据自己的认识，对原子结构的形象描摹，一种模型代表了人类某一阶段对原子结构的认识。人们对原子结构的描摹，按现代向过去顺序排列为：电子云模型、玻尔原子模型、卢瑟福原子模型、 原子模型、 原子模型。则横线内两位化学家是

A 阿伏加德罗、汤姆生

B 道尔顿、拉瓦锡

C 舍勒、普利斯特里

D 汤姆生、道尔顿

2．电子构型为[Xe]4f 145d 76s 2的元素是

A ．稀有气体

B ．过渡元素

C ．主族元素

D ．稀土元素

3．下列离子中最外层电子数为8的是

A ．Ga 3＋

B ．Ti 4＋

C ．Cu ＋

D ．Li ＋

4．下列各组量子数中，取值合理的是（ ）

A ．n=3 l=2 m=0 m s =+1/2

B ．n=2 l=2 m=1 m s =-1/2

C ．n=4 l=2 m=0 m s =+1/2

D ．n=2 l=0 m=1 m s =+1/2

5．下列轨道上的电子在xy 平面上出现机会为零的是

A ．3p z

B ．3d z 2

C ．3p x

D .3d xz

E ．3d yz

6．A 、B 是短周期元素，最外层电子排布式分别为ms x ，ns x np x+1。A 与B 形成的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

7．锕系元素钍（Th ）原子可蜕变为另一元素的原子，并释放出α粒子，Th 232

90→Z ＋

α4

2，关于Z 元素的下列推论正确的是

A ． Z 的硫酸盐难溶于水

B ． Z 是超铀元素，具有放射性

C ． Z 的最高价氧化物对应的水化物呈酸性

D ．Z 单质不能与水反应

8．分子和离子都是微观粒子，1996年，科学家终于在宇宙深处发现了早在30年前就预言应当存在的一种微粒，这种微观粒子由3个氢原子核和2个电子组成，它的化学式是 。

9．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：as a 、bs b bp b 、cs c cp 2c 。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 。

10．已知M2+在n=3，l=2的轨道上有6个电子，请指出：

（1）M原子的价轨道电子排布情况

（2）M元素所属周期、族及在周期表中的区、M的元素符号

（3）M3+的价电子构型及价轨道电子排布情况

11．五种元素的原子电子层结构如下：

A 1s22s22p63s23p63d54s2

B 1s22s22p63s2

C 1s22s22p6

D 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？

假定自旋量子数m s可取值1/2 、0 -1/2。若有关量子数的其他规律和各能级的填充顺序不变，请问：

（1）s、p和d能级分别可容纳多少电子？

（2）n=2的能级可容纳多少电子？

（3）原子序数为8和17的两个元素的电子结构式各是什么？

（4）第一、第二和第四周期各有几种元素？

12．下表是第二周期元素第一电离能的数据。根据原子结构及原子核外电子排布的有关知识回答：第二周期元素的第一电离能为什么在Be和B以及N和O之间出现

13.目前，科学家正在设法探寻“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反。2002年9月20日，欧洲核子研究中心成功制造出约5万个低能量状态的反氢原子，这是人类首次在受控条件下大批量制造反物质。试回答：

（1）科学家制造出的反氢原子的质量数为，电荷数为。

（2）一对正、负电子相遇发生湮灭，转化为一对频率相同的光子，已知电子质量为0.9×10－30kg，那么这对电子湮灭时释放的能量是J，这两个光子的频率约为Hz。（保留2位有效数字，普朗克常数h＝6.63×10－34J·s）

（3）反物质酸碱中和反应的实质可表示为：

14．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？

15）

16．右图表示元素X的头五级电离能的对数值，

试推测X可能是哪些元素？

17.根据下列五种元素的电离能数据（单位：kJ/mol），

回答下面各题。

（1）

A Q和R

B S和T

C T和U

D R和T

E R和U

（2）电解它们的熔融氯化物，阴极放电反应最可能正确的是

A Q2＋＋2e－→Q

B R2＋＋2e－→R

C S3＋＋3e－→S

D T3＋＋3e－→T

E U2＋＋2e－→U

（3）它们的氯化物的化学式，最可能正确的是

A QCl2

B RCl

C SCl3

D TCl

E UCl4

（4）S元素最可能是

A S区元素

B 稀有气体元素

C p区元素

D 准金属

E d区元素

（5）下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是

A 硼（1s22s22p1）

B 铍（1s22s2）

C 锂（1s22s1）

D 氢（1s1）E氦（1s2）F2（g）

18．在XeF2（g）中键能E（Xe—F）=133KJ·mol-1，在中键能（F—F）=155KJ·mol-1，请据次此估算Xe的电负性值。

19．根据下列数据（负值为放热）计算O原子形成O2-离子时的电子亲和能Y

△rHmθ/ KJ·mol-1→

Al（s）→Al（g）326

Al（g）→Al3+ + 3e- 5139

O2（g）→2O（g）498

2Al（s）+3/2 O2（g）→Al2O3（s）-1676

2Al3+（g）+ 3O2-（g）→Al2O3（s）-15111

原子结构答案

1-7、D B B AC ADE C A 8、H3+

9、BeCO3H2CO3 BeCO3 + H2CO3 = Be（HCO3）2

3d5

11、（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。

12、出现第一个转折的原因是由于Li，Be失去的是2s电子，B开始失去的是2p电子，能量比2s高，易失去。第二个转折是由于元素N的2p轨道已半满，从元素O 开始增加的电子要填入p轨道，必然要受到原来已占据该轨道的那个电子的排斥，这些电子与原子核的吸引力减弱，易失去。

另外，出现两个转折还与它们的电子构型有关。B为2s22p1,当2p电子失去后变成2s22p0，即达到2s全满2p全空的稳定结构，故B电离能较低。同样的，O的电子构型为2s22p4，先失去一个p电子后就变成2s22p3，即p轨道达到半满稳定结构。

13、（1）1 －1 （2）1.6×10－13 1.2×1020（3）H－＋OH＋＝H2O

14、（1）746.2是1mol铜的电离势，即E（Cu）＝I p（Cu）·N A，而对于晶体铜，能量434.1kJ是1mol铜的电子脱出功，即φm（Cu）＝φ（Cu）·N A。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，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ΔE＝[I p（Cu）－φ

（Cu）]N A。

（2）2.76×10－7（m）该波长在紫外光区。

（3）温度将大大改变能差ΔE。温度上升引起电离势降低，因此T→∞ΔE＝0，即在高温下从原子或从晶体发射电子并无差别，此时已是自由电子。

15、136pm 16、X可能是Mg、Ca、Sr或Ba

17、（1）E （2）D （3）B （4）A （5）E

18、3.2 19、586 KJ/mol