北师大无机化学四版习题答案9章原子结构.doc

第9章原子结构和元素周期系
9.1*　在自然界中氢有三种同位素，氧也有三种同位素，问：总共有多少种含不同核素的水分子？由于3H太少，可以忽略不计，问：不计3H时天然水中共有多少种同位素异构水分子？
解I ：组合解：
( l ) ( C31·C31－3 )·C31＝18；
( 2 ) (C21+C21)·C31＝9
解2 ：方阵(拉丁方)解：
( l )氢不相同：H16OD H16OT D16OT
H17OD H17OT D17OT
H18OD H18OT D18OT
为3×3 方阵
氢相同： H16OH H17OH H18OH
D16OD D17OD D18OD
T16OT T17OT T18OT
也为3×3 方阵．
( 2 )氢相同： H16OH H17OH H18OH
D16OD D17OD D18OD
为2×3 方阵
氢不同： H16OD　 H17OD　 H18OD
为1×3方阵
答：总共有18 种含不同核素的水分子；不计3H时天然水中共有9 种同位素异构水分子。
评注：第一个答案并没有给出同位素异构体的具体化学式，只是一个数学解而已，还不是化学解。

9.2*　天然氟是单核素元素(19 F )，而天然碳有两种稳定同位素(12C和13C) ，请预言在质谱仪中能出现几个相应于CF4+的峰？
答：两个。即：12C19F4+ 峰和13C19F4+峰。

9.3 用质谱仪测得溴的两种天然同位素的相对原子质量和同位素丰度分别为79Br 78 . 9183 占50.54%，81Br 80.9163 占49.46%，求溴的相对原子质量（原子量）。
解：溴的相对原子量＝78.9183×50.54%+80.9163 ×49.46%=39.885+40.021＝79.91
答：溴的相对原子质量为79.91 。
评注：(1)本题的运算应当遵守有效数字运算规则。此题由于同位素丰度的有效数字只有4 位，算得的原子量的有效数字只有4 位，达不到五位有效数字。由原子量表中查得的溴的相对原子质量79.904(1)的获得显然要求更精确的同位素丰度。同位素丰度的有效数字的位数常常不是由于测定方法不够精确，而是由于取样得到的样品本身存在丰度的涨落，后者正是许多元素的原子量有效数字较少的主要原因。(2)请注意，在上述计算中，加和前的中间结果应当比最终结果多一位数字，其最后一位数字称为“保留数字”。

9.4 铊的天然同位素203Tl和205Tl的核素质量分别为202.97 amu 和204.97 amu ，已知铊的相对原子质量(原子量)为204.39 ，求铊的同位素丰度。
解：设铊203Tl 的丰度为x ，则：
202.97x + 204.97 (1－x)＝204.39
x＝0.29
答：铊203Tl丰度为29 % ，205Tl丰度为71 % 。
评注：计算遵从有效数字运算规则，结果只有2位有效数字。

9.5 等质量的银制成氯化银和碘化银，测得质量比AgCl：AgI =1.63810：1 ， 又测得银和氯的相对原子质量(原子量)分别为107.868 和35.453，求碘的相对原子质量(原子量)。
解：碘的相对原子质量＝(107.686+35.453 ) ×1.68310－107.868＝234.774－107.868＝126.906
评注：此题是用化学方法测定原子量的典型例子， 所得结果的有效数字位数达到6位，但仍得不到原子量表中的数据的精度：126.90447(3)

9.6*　贝采里乌斯1826 年测得的铂原子量与现代测定的铂的相对原子质量(原子量)相比，有多大差别？
答：相对误差＝( 194 .753－195.07 /195.078 ) × 100 % ＝－0.167 %
评注：通过此题可对贝采里乌斯有更高的评价。

9.7 *　设全球有50亿人，设每人每秒数2个金原子，需要多少年全球的人才数完1摩金原子(1年按365 天计)?
解： 6.02 × 1023 mol－1× l mol/[50×108×2×(3600 s/h×24 h/d×365 d/a)] ＝1.9×106 a
答： 需要1.9×106年才数完(注：像这种数据可考虑取概数：200万年)

9.8 试讨论，为什么有的元素的相对原子质量(原子量)的有效数字的位数多达9位，而有的元素的相对原子质量(原子量)的有效数字的位数却少至3～4 位？
答：单核元素只有一种同位素，因而它们的相对原子质量十分准确，有效数字达到的位数较多；对于那些只有一种同位素的丰度特别大(99%以上)的元素，同位素丰度的不确定性对它们的原子量的准确性的影响较小，而对于那些几个同位素的丰度都较大的元素，原子量的不确定性的就较高了，特别是那些不同来源的样品中同位素丰度涨落很大的元素，原子量的不确定性就更明显了。

9.9* 太阳系，例如地球，存在周期表所有稳定元素，而太阳却只开始发生氢燃烧，该核反应的产物是只是氦，应怎样理解这个事实？
答： 太阳的质量不大，是一个年轻的恒星，尚未发生氦燃烧，不能合成比氦重的原子。太阳系的组成中所有比氦重的原子都是在形成太阳系时从其他星体的喷发物中俘获的，而不是太阳合成的。
评注：太阳中的碳氧循环只起到催化氢燃烧的作用而不产生新的核素：
p+12C → 13N+γ
13N → 13C+e++υ
p+13C → 14N+γ
p+14N → 15O+γ
15O → 15N+e++υ
p+15N → 12C+α+γ
总结果：

4 p → α+2e++2υ+26.7MeV

9.10* 中国古代哲学家认为，宇宙万物起源于一种叫“元气”的物质，“元气生阴阳，阴阳生万物”，请对比元素诞生说与这种古代哲学。
参考答案：可把所谓的“元气”类比成宇宙大爆炸前的物质形态．阴阳比作大爆炸形成的电子和质子，它们大部分转化为氢，随后凝集成星团，发生核反应，“万物”，即其他原子和由原子结合生成的分子乃至建立在分子水平以上各层次的物质由此而生。
评注：这种类比决不意味着古人的哲学猜想是科学假设。科学假设的基础是科学观察和科学实验的分析与综合，不是主观思辨的产物，尽管科学假设仍有可能被科学实验证实是错误的。尽管哲学有可能指导科学研究，没有哲学头脑不可能成为有成就的科学家，但哲学永远不可能代替科学本身。

9.11* “金木水火土”是中国古代的元素论，至今仍有许多人对它们的“相生相克”深信不疑。与化学元素论相比，它出发点最致命的错误是什么？
参考答案：根据化学元素论，化学反应只是改变了原子的结合方式，而一种元素不会变成另一种元素，只有在发生核反应的条件下，元素才会转化。然而，五行说却认为在通常条件下金木水火土（元素）相生相克，即可以相互转化，这说明，五行说跟其他古代文明的元素论相似，其出发点最致命错误是：并未认识到，客观世界千变万变的表象背后组藏着的元素本身并不会在通常条件下发生改变，物质的变化仅仅是元素结合方式发生改变而已。

9.12* 请用计算机编一个小程序， ＝1/λ＝RH(1/22－1/n22)计算氢光谱各谱系的谱线的波长（本练习为开放式习题，并不需要所有学生都会做）。
n1 n2
1 （来曼谱系） 1 2 3 4
波长
2 （巴尔麦谱系） 1 2 3 4
波长
3 （帕逊谱系） 1 2 3 4
波长
4 （布来凯特谱系） 1 2 3 4
波长
5 (冯特谱系） 1 2 3 4
波长
参考答案：以下是用Visual Basic 语言编的程序：
输入nl ，n2，输出w 为波长labeI4 . caption 为提示
If ( nl ＝1 ) Then
Lable14 .Caplion ＝“来曼谱系”
Elself ( nl＝2 ) Then
Lable14 .Caplion ＝“巴尔麦谱系”
Elself ( nl＝3 ) Then
Lable14 .Caplion ＝“帕逊谱系”
Elself ( nl＝4 ) Then
Lable14 .Caplion＝“布来凯特谱系”
Elself ( nl＝5 ) Then
Lable14 .Caplion ＝“冯特谱系”
Else
Lable14 .Caplion ＝”error轻确认nl为1至5的数”
End If

If（n2>0And n2<5）Then
If(nl＝n2) Then
W＝0
Else
W＝Abs(1/1.1*10^7*(i1*i1)－(i2*i2))))
End If
Else
Lable14 .Caplion ＝”error轻确认n2为1至4的数”
End If

9.13* 计算下列辐射的频率并给出其颜色：( 1 )氦－氖激光波长633nm ; ( 2 )高压汞灯辐射之一435 . 8nm ； ( 3 )锂的最强辐射670 . 8 nm。
解：(1)频率υ＝c/λ ＝2.998×108m . s－1/633×10－9m＝4.72×1014Hz
( 2 )频率υ＝c/λ ＝2.998×108m . s－1/435.8×10－9m＝6.879×1014Hz
( 3 )频率υ＝c/λ ＝2.998×108m . s－1/670.8×10－9m＝4.469×1014Hz
评注：从本题开始到19题的目的是熟练掌握波长、频率、能量的关系，同时也为使解题人接触与化学有关的光的某些基本事实。

9.14 Br2 分子分解为Br原子需要的最低解离能为190kJ/mol ，求引起溴分子解离需要吸收的最低能量子的波长与频率。
解： E＝NAhυ
υ＝E/ NAh＝190×103J. mol－1/6.626×10－34 J. s－1 × 6.02x1023 mol－1＝4.76×1014Hz
λ ＝c/υ＝2.998×108m . s－1/4.76×1014 s－1＝6.30×10－7m
答：能引起溴分子分解需要吸收的最低能量子的波长是630 nm ;频率是4.76 ×1014 Hz 。
评注：引起溴分子分解的光子能量一定高于溴吸收可见光而显色的能量，因后者是分子的化学键的振动即不分解引起的。为加强读者对此的认识，特将溴的吸收光谱图附于后：

9.15* 高压钠灯辐射589.6 和589.0 nm 的双线，它们的能量差为多少kJ/mol?
解： △E＝hc(1/λ1－1/λ2) NA
＝6.626×10－34 J. s－1×2.998×108m . s－1(1/589.0nm－1/589.6nm)×6.02×1023 mol－1
＝2.06 kJ/mol
答：它们的能量差为2.06kJ/mol。

9.16* 当频率为1.30 ×1015 Hz的辐射照射到金属铯的表面，发生光电子效应，释放出的光量子的动能为5.2 ×10－19J，求金属铯释放电子所需要的能量？
解： E＝hυE＝hυ－ EK＝6.626×10－34 J. s－1 ×1.30 ×1015 Hz－5.2 ×10－19J＝3.4 ×10－19J
答：金属铯释放电子所需要的能量为3.4 ×10－19J

9.17* 变色眼镜因光照引起玻璃中的氯化银发生分解反应——AgCl→Ag+Cl，析出的银微粒导致玻璃变暗，到暗处该反应逆转，已知该反应的能量变化为310 KJ/mol，问：引起变色镜变暗的最大波长为多少？
解：E＝hcNA/λ
λ＝hcNA/ E
＝6.626×10－34 J· s－1 ×2.998×108m ·s－1 ×6.02×1023 mol－1/310 kJ/mol
＝386nm
答：引起变色镜变暗的最大波长为386 nm（注：近紫外线波段）

9.18* 光化学毒雾的重要组分之一NO2 解离为NO和O2需要的能量为305 kJ/mol，引起这种变化的光的最大波长多大？这种光属于哪一种辐射范围(可见、紫外、X－光等等)? 已知射到地面的阳光的最短波长为320nm ， NO2气体在近地大气里会不会解离？
解：(1)λ＝hcNA/ E
＝6.626×10－34 J· s－1 ×2.998×108m· s－1 ×6.02×1023 mol－1/305 kJ/mol
＝392nm
故引起这种变化的最大波长为392 nm 。
( 2 )这种光属于紫外光。
( 3 ) 320nm < 392 nm ，超过分解所需提供的能最，因而NO2气体在近地大气里会分解。

9.19 氢原子核外电子光谱中的莱曼光谱中有一条谱线的波长为103 nm ，问：它相应于氢原子核外电子的哪一个跃迁？
解：莱曼光谱：n＝1 ，根据1/λ＝RH(1/n12－1/n22)，代入数据，
1/103nm＝1.09677×107 ×(1/1－1/n22)
解得，n＝3 ，
答：是M→ K 跃迁。

9.20* 氦首先发现于日冕．1868 年后30 年间，太阳是研究氦的物理、化学性质的唯一源泉。 (a)观察到太阳可见光谱中有波长为4338， 4540，4858， 5410和6558Å 的吸收(1 Å ＝10－10m) 。请用现代量子力学来分析，这些吸收是由哪一种类氢原子激发造成的？是He，He+ 还是He2+
(b)以上跃迁都是由ni＝4 向较高能级(nf)的跃迁。试确定nf值，求里德堡常数RHe+
(c)求上述跃迁所涉及的粒子的电离能，用电子伏特为单位.
(d)已知IE(He+ )/ IE(He )=2.180。这两个电离能的和值是表观能AE (He2+ )，即从He得到He2+的能量。AE (He2+ ) 是最小的能量子。试计算能够引起He电离成He2+所需的最低能量子。在太阳光中，在地球上，有没有这种能量子的有效源泉？
已知：c＝2.997925×108ms－1；h＝6.62618 ×10－34 Js；1ev＝96.486 kJ/mol=2.4180 ×1014Hz
解：(a) 中性氦原子有两个电子，类氢原子只有一个电子，因此，类氢原子是He+ ；
(b)由氢谱的关系式：1/λ＝RH(1/ni2－1/nf2)，推论，He+的谱线的关系式：
1/λ＝RHe+ (1/ ni2－1/nf2)
其中，△E＝hn＝hc/λ
则RHe+＝(hc/λ)(1/ 42－1/nf2)－1
尝试法：设λ＝6.558 ×10－7m 的辐射nf＝5 的原子轨道向ni＝4 的原子轨道跃迁释放的，则有：
λ/m nf RHe+/J
6.558 ×10－7 5 1.35× 10－17
6.558 × 10－7 6 1.06 × 10－17
6.558 × 10－7 7 0.97×10－17
6.558 × 10－7 8 0.93 × 10－17
6.558 ×10－7 9 0.91 × 10－17
如果假设的是正确的，所有的跃迁都应该得到相同的RHe+的值，可见假设是错误的。
设λ=6.558 ×10－7 m的辐射是nf ＝6场的原子轨道向n＝4 的原子轨道跃迁释放的．则有：
λ/m nf RHe+/J
6.558 ×10－7 6 8.72 ×10－18
5.410 × 10－7 7 8.72 × 10－18
4.858 ×10－7 8 8.72 × 10－18
4.540 × 10－7 9 8.72 × 10－18
4.338 × 10－7 10 8.72 × 10－18
所得RHe+值相同，可见这个假设是正确的。
( c ）IE(He+ )值等于RHe+，只需更换单位即可得到结果：
IE(He+ )＝8.72×10－18J×6.02×1023 mol－1/96486 kJ·mol－1·eV－1＝54.44 eV
( d ) IE(He+ )/ IE(He ) ＝2.180，所以 IE(He ) ＝24.97 eV
因此，AE (He2+ )＝IE(He )+ IE(He+ )＝79.41 eV＝1.272 ×10－27J。
计算频率得v＝E/h＝1.920×1016s－1，波长λ＝c/υ ＝15.61nm。这是使氦发生双电离的最低能量，它比可见光的波长（400nm到700nm 之间）要短得多，太阳不是能够热到产生如此高能量辐射的黑体，而且即使产生了在达到地球表面之前也被大气吸收了。
注：此题及其题解源自第30 届国际化学奥林匹克竞赛预备题。此题通过尝试法解题是一种经常采取的研究方法。

9.21 当电子的速度达到光速的20.0%时。该电子的德布罗意波长多大？当锂原子(质量7. 02 amu )以相同速度飞行时，其德布罗意波长多大？
解：电子λ＝h/p＝h/mp
＝6.626×10－34 J·s－1/ 9.1×10－31kg×2.998×108m·s－1 ×20.0%＝12.1pm
锂原子λ＝h/p＝h/mp
＝6.626×10－34 J·s－1/7.02×1.67×10－27kg×2.998×108 m·s－1×20%＝9.43×10－4pm
答：电子的速度达到光速的20.0%时其德布罗意的波长为 12.1pm；锂原子以相同速度飞行时德布罗意波的波长为9.43×10－4pm。
评注：前者的波长与伽马射线波长相当，后者的波长与高能宇宙射线波长相当。

9.22 *垒球手投掷出速度达153km/h质量为142kg 的垒球，求其德布罗意波长。
解：153km/h=42.5m·s－1
垒球λ＝h/p＝h/mp＝6.626×10－34 J·s－1/（0.142kg × 42.5m·s－1）＝1.10 × 10－22 pm
答：其德布罗意波长为1.10 × 10－22 pm
评注：10－6pm的波长是能测量的波长极限，因此飞行的垒球的波是不可测量的，因而不再具有波粒二象性。

9.23 处于K 、L 、M 层的电子最大可能数目各为多少？
答： 能层中电子的可能状态数为2n2；K 层，n＝1 ，电子最大可能数目为2 ，依此类推，L 层 和M 层电子的最大可能数目分别为8 和18 。

9.24 以下哪些符号是错误的？( a ) 6s( b ) lp( c ) 4d ( d ) 2d ( e ) 3p ( f ) 3f
答： ( b )、(d)、(f)是错的。

9.25 描述核外电子空间运动状态的下列哪一套量子数是不可能存在的？
n l m n 1 m n l m n l m
2 0 0 1 1 0 2 1 －1 6 5 5
解： n l m n 1 m
1 1 0 6 5 5 是不可能存在的。

9.26 以下能级的角量子数多大？( a ) 1s ( b ) 4p ( c ) 5d ( d ) 6s ( e ) 5f ( f ) 5g
答： ( a )l=0;( b )l=1;( c )l=2; ( d )l=0;( e )l=3; ( f )l=4

9.27 4s 、5p ， 6d 、7f 、5g 能级各有几个轨道？
答： 对应的轨道数4s：l 个；5p：3个；6d：5个；7f：7个；5g：9个。

9.28 根据原子序数给出下列元素的基态原子的核外电子组态：
( a ) K ( b ) Al ( c ) Cl ( d )Ti（Z=22 ) ( e ) Zn (Z=30 ) ( f ) As ( Z=33 )
答： ( a ) [Ar]4s1；( b )[Ne]3s23p1；( c ) [Ne]3s23p5； ( d ) [Ar] 3d24s2； ( e ) [Ar] 3d104s2；( f ) [Ar]4s24p3
注；书写电子组态表达式时不宜颠倒能层顺序，例如将[Ar] 3d24s2 写成[Ar] 4s23d2不能认为是恰当的，容易混淆能层和能级的概念。

9.29* 若构造原理对新合成的及未合成的人造元素仍有效，请预言第118 和第166号元素在周期表中的位置。
解： 第118号为第七周期零族元素；第166 号为第八周期VIA组族元素．

9.30 给出下列基态原子或离子的价电子层电子组态，并用方框图表示轨进，填入轨道的电子则用箭头表示。(a )Be ( b ) N ( c ) F ( d ) Cl－ (e)Ne+ ( f )Fe3+
解： 2s 2p
( a ) Be ：[He ] 2s2 ↑↓
( b )N ：[He ] 2s2 2p3 ↑↓ ↑ ↑ ↑
( c ) F ：[He ] 2s2 2p5 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
3s 3p
( d ) Cl－：[Ar]3s23p5 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
(e ) Ne+：[He ] 2s2 2p5 2s 2p
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
( f ) Fe3+：[Ar]3d5 3d
↑ ↑ ↑ ↑ ↑

9.31 以下哪些组态符合洪特规则？
1s 2s 2p 3s 3p
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↓ ↓
↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑
答：第l 组符合。
评注：洪特规则只对能最相同的简并轨道而言的。同理：铬的基态电子组态不能用洪特规则解释。

9.32 以下哪些原子或离子的电子组态是基态、激发态还是不可能的组态？
( a ) 1s22s2 ( b ) 1s23s1 ， ( c ) 1s23d3 ( d ) [Ne]3s23d1 ( e ) [Ar] 3d24 s2
( f)1s22s22p63s1 ( g ) [Ne]3s23d12 ( f )[Xe]4f7 ( g )[Ar] 3d6
答：( a )基态；( b )激发态；( c )不可能(因为激发态不能同时激发3 个电子)；( d)激发态；( e )基态；( f ) 基态；( g )不可能态；( f )基态；( g )基态。

9.33 Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+的基态的最外层电子组态与次外层电子组态分别如何？
解：

Li+
Na+
K+
Rb+
Cs+
最外层组态
1s2
2s22p6
3s23p6
4s24p6
5s25p6
次外层组态

1s2
2s22p6
3s23p63d10
4s24p64d10
评注：碱金属离子的次外层结构不尽相同。
9.34 以下+3价离子哪些具有8电子外壳？Al3+、Ga3+、Bi3+、Mn3+、Sc3+
解： Al3+和Sc3+具有8电子外壳

9.35己知电中性的基态原子的价电子层电子组态分别为： ( a ) 3s23p5 ( b ) 3d64s2 ， ( c ) 5s2 ( d ) 4f96s2（e）5d106s1试根据这个信息确定它们在周期表中属于哪个区、哪个族、哪个周期。
解：( a ) p 区，VIIA 族，第三周期；( b ) d 区，VIII族，第四周期；( c ) s 区，IIA 族，第五周期；( d ) f 区，IIIB 族，第六周期；( e ) ds 区，IB 族，第六周期。

9.36 根据Ti、Ge 、Ag 、Rb 、Ne在周期表中的位置，推出它们的基态原子的电子组态。
答：Ti位于第四周期IVB 族，它的基态原子的电子组态为[Ar] 3d24s2；
Ge位于第四周期IVA族，它的基态原子的电子组态为[Ar] 3d104s24p2；
Ag位于第五周期IB 族，它的基态原子的电子组态为[Kr] 4d105s1；
Rb位于第五周期IA 族， 它的基态原子的电子组态为[Kr] 5s1；
Ne位于第二周期0 族，它的基态原子的电子组态为[Ar] 2s22p6；

9.37* 有人推测尚未合成的第114 号元素有相当稳定的同位素，恰处在不稳定核素的“海洋”中浮起的一群较稳定核素的“岛屿”的中心。问：114 号元素是第几周期第几族元素？它的可能氧化态？
答：114号元素是第七周期第IVA族元素，可能的氧化态是+2和+4 。
评注：第七周期元素的氧化态远比第六周期同族元素丰富，除最高氧化态外，以上从同周期己知元素的氧化数对第七周期同族元素的氧化数的推断不一定反映实际。

9.38* 若推导基态原子电子组态的构造原理对未合成的重元素仍然适合，请问：第八周期
的最后一个元素的原子序数多大？请写出它的基态原子的电子组态。
答：原子序数为168 ；其基态原子的电子组态为：
1s22s23s23p63d104s24p64d104f145s25p65d105f145g186s26p66d106f147s27p67d108s28p6

9.39* 若我们所在的世界不是三维的而是二维的，元素周期系将变成什么样子？
答：若我们所在的世界不是三维的而是二维的，则pz，dxz，dyz，dz2等轨道就不存在了，
每层只有一个s 轨道、两个p 轨道、两个d 轨道等，依此类推。则元素周期系变成了第一周期2个元素；第二周期有6个元素；第三周期有10个元素利用构造原理，依此类推。

9.40* 1869 年门捷列夫发现元素周期律时预言了一些当时尚未发现的元素的存在，“类铝”就是其中之一。1879 年，门氏预言的“类铝”被发现，当时他己知：Ca与Ti的熔点分别为110、1941K ，沸点分别为1757、3560K，密度分别为：1.55 、4 .50g/cm3，试预言在周期表中处于钙—钛之间的“类铝”熔沸点和密度，并与现代数据对比，
解：“类铝”的熔点＝( 1110 + 1941 ）K/2＝1526K
沸点＝( 1757 + 3560 ) K/2 ＝2659K
密度＝( 1.55+ 4.50 ) g/cm3/2＝3.03 g/cm3
钪的熔点是1814K，沸点是3130K，密度是2.985g/cm3
两者比较，“类铝”和钪的熔沸点和密度相近。
（数据来源：httop//；

9.41* 若核外电子的每个空间状态只能容纳一个电子，试问：仍按构造原理的41号元素的最高氧化态和最低氧化态？
解：若每个空间运动状态只能容纳一个电子，各周期的元素数目将从2n 2下降n 2，即依次减为1， 4， 4， 9， 9， 16， 16，因此，第6周期最后一个元素的原子序数将为43 ( 1 + 4 + 4 +9+9+16=43 )，所以第41号元素将是4s14p1 ，表现最高氧化态时，最外层2个电子全部失去，为+2，表现最低氧化态时，最外层各个轨道全都填充l个电子，为－2 。
答：在题设条件下，41号元素的最高氧化态为+2 ，最低氧化态为－2。

9.42 某元素的基态价层电子构型为5d66s2，请给出比该元素的原子序数小4的元素的基态原子电子组态。
解：按构造原理，该元素的基态电子组态为［Xe］4f145d24s2
答： ［Xe］4f126s2

9.43 某元素的价电子为4s24p4，问：它的最外层、次外层的电子数；它的可能氧化态，它在周期表中的位置(周期、族、区)，它的基态原子的未成对电子数，它的氢化物的立体结构。
答：最外层6个电子，次外层18个电子(3s23p63d10)：其可能的氧化态是－2 、+4 、+6；它位于第四周期、VIA 族、p 区；其基态原子的未成对电子数为2；氢化物的立体结构是V型。

9.44 某元素基态原子最外层为5s2，最高氧化态为＋4 ，它位于周期表哪个区？是第几周期第几族元素？写出它的+4 氧化态离子的电子构型。若用A代替它的元素符号，写出相应氧化物的化学式。
解： 按构造原理，该元素的基态电子组态为[Kr]4d25s2，即第40号元素锆(Zr ) 。
答：它位于d 区，第五周期IVB 族。+4 氧化态离子的电子构型为[Kr] ，即1s22s22p63s23p63d104s24p6；其相应氧化物为AO2

9.45* Na+、Mg2+、Al3+的半径为什么越来越小？Na， K， Rb， Cs 的半径为什么越来越大？
答： ( l )这三个离子电子总数相同，电子层数相同，核电荷数依次增大，核对电子的吸引力依次增大，因而原子半径越来越小。
( 2 )它们的电子层数依次增大，而原子核对最外层电子ns1的引力依次减小，因而半径越来越大。

9.46* 周期系从上到下、从左到右原子半径呈现什么变化规律？主族元素与副族元素的变化规律是否相同？为什么？
答：对于主族元素，从上到下有效核电荷减小，原子半径逐渐增大，从左到右有效核电荷增大，半径逐渐减小。对于副族元素，从上到下有效核电荷与电子层增大的因素相互矛盾，从第四周期到第五周期，后一因素占主导，同族元素的原子半径明显增大，但从第五周期到第六周期，前者占主导，半径增大不多，几乎相等，甚至减小；从左到右核电荷增大，最外层电子只有l －2 个(s 电子)而次外层d 电子数在增多，原子半径的变化呈现较复杂的情形，但总的来说渐渐减小，不过，向右延伸到ds 区的出现，半径增大变得明显。
评注：( l )原子半径有不同的定义。本章正文中给出了经验性的原子体积变化和量子力学计算的轨道半径．并指出实测的原子半径有共价半径、范德华半径和金属半径之分。不同来源的半径数据不存在可比性。(2)主族元素的原子半径的变化十分规律．可从网站http//；www.iun.edu/~cpanhd/C101webnotes/modernatomic－theory/atomic－radii.html 得到形象的图解，摘录如下：

(请责任编辑将最后一页中的Ti改成Tl)

( 3 ) 从网站 http//：www.iumsc.indiana.edu/radii.html可查到许多原子半径数据，其中副族元素的金属半径的配位数均为12 ，具有较好的可比性，摘录如下，由这些数据可见本题的解答是合适的，而下列数据可使我们获得更细致的信息．
Sc 164.1 Y 180.1 La 187.7
Ti 146.2 Zr 160.2 Hf 158.0
V 134.6 Nb 146.8 Ta 146.7
Cr 128.2 Mo 140.0 W 140.8
Mn 126.4 Tc 136.0 Re 137.5
Fe 127.4 Ru 133.9 Os 135.3
Co 125.2 Rh 134.5 Ir 135.7
Ni 124.6 Pd 137.6 Pt 138.7
Cu 127.8 Ag 144.5 Au 144.2
Zn 139.4 Cd 156.8 Hg 157.3

9.47 周期系中哪一个元素的电负性最大？哪一个元素的电负性最小？周期系从左到右和
从上到下元素的电负性变化呈现什么规律？为什么？
答：电负性最大是氟，电负性最小的是铯和钫，电负性变化的整体趋势是：从左到右逐渐增大，从上到下逐渐减小。但这一趋势对于位于周期表d 区后半段和p 区某些元素是不符合的。这是因为在该区域尽管核电荷数增大，原子半径却增加得很少，有效核电荷数增大。

9.48* 马立肯电负性的计算式表明电负性的物理意义是什么？
答：马立肯电负性标度为[1/2(I1+E)eV＝χ]，这表明电负性的大小既与原子失去电子的能力有关，又与原子得到电子的能力有关，前者是原子对自身电子的束缚力的体现，后者是原子对外来电子的接受能力有关，而键合电子通常是由这两种电子配对形成的，由此可见，马利肯形成了如下思想：电负性是原子吸引外来电子的能力(电子亲和能)和抵抗丢失电子的能力(电离能)的加和的平均化。

9.49* 试计算F 、O 、N 、H