题目
6、用4个量子n、l、m、m_(s)描述基态氮原子最外层的3个p电子,正确的是()A. (2、1、0、-(1)/(2)),(2、1、+1、-(1)/(2)),(2、1、-1、-(1)/(2))B. (3、1、0、-(1)/(2)),(3、1、+1、-(1)/(2)),(3、1、-1、-(1)/(2))C. (2、1、0、-(1)/(2)),(2、1、+1、+(1)/(2)),(2、1、+1、-(1)/(2))D. (2、1、+1、-(1)/(2)),(2、2、-1、-(1)/(2)),(2、3、-1、-(1)/(2))
6、用4个量子n、l、m、$m_{s}$描述基态氮原子最外层的3个p电子,正确的是()
A. (2、1、0、$-\frac{1}{2}$),(2、1、+1、$-\frac{1}{2}$),(2、1、-1、$-\frac{1}{2}$)
B. (3、1、0、$-\frac{1}{2}$),(3、1、+1、$-\frac{1}{2}$),(3、1、-1、$-\frac{1}{2}$)
C. (2、1、0、$-\frac{1}{2}$),(2、1、+1、+$\frac{1}{2}$),(2、1、+1、$-\frac{1}{2}$)
D. (2、1、+1、$-\frac{1}{2}$),(2、2、-1、$-\frac{1}{2}$),(2、3、-1、$-\frac{1}{2}$)
题目解答
答案
A. (2、1、0、$-\frac{1}{2}$),(2、1、+1、$-\frac{1}{2}$),(2、1、-1、$-\frac{1}{2}$)
解析
本题考查原子结构中量子数的概念以及基态原子电子排布的相关知识。解题的关键在于明确氮原子的电子排布式,确定最外层$p$电子所在的电子层、轨道类型,再根据量子数的取值规则来判断各选项的正确性。
步骤一:确定氮原子的电子排布式
氮原子的原子序数为$7$,根据电子排布的规律,其电子排布式为$1s^{2}2s^{2}2p^{3}$。由此可知,氮原子最外层的$3$个$p$电子位于第$2$电子层,即主量子数$n = 2$。
步骤二:确定角量子数$l$的值
对于$p$轨道,角量子数$l$的值为$1$。
步骤三:确定磁量子数$m$的取值
当$l = 1$时,磁量子数$m$的取值为$-l$到$+l$的整数,即$m = -1$,$0$,$+1$。这表示$2p$轨道有$3$个不同的空间取向,分别为$2p_{x}$、$2p_{y}$、$2p_{z}$。
步骤四:确定自旋量子数$m_{s}$的取值
自旋量子数$m_{s}$只有两个取值,即$+\frac{1}{2}$和$-\frac{1}{2}$,表示电子的两种不同自旋状态。
步骤五:分析各选项
- A选项:$(2、1、0、-\frac{1}{2})$,$(2、1、+1、-\frac{1}{2})$,$(2、1、-1、-\frac{1}{2})$,主量子数$n = 2$,角量子数$l = 1$,磁量子数$m$分别为$0$、$+1$、$-1$,自旋量子数$m_{s}=-\frac{1}{2}$,符合上述量子数的取值规则,该选项正确。
- B选项:主量子数$n = 3$,与氮原子最外层$p$电子位于第$2$电子层不符,该选项错误。
- C选项:其中$(2、1、+1、+\frac{1}{2})$和$(2、1、+1、-\frac{1}{2})$的磁量子数$m$相同,这意味着两个电子处于同一轨道,而根据泡利不相容原理,同一轨道最多只能容纳两个自旋方向相反的电子,且这里没有体现出$m = -1$的轨道,该选项错误。
- D选项:存在$l = 2$和$l = 3$的情况,与$p$轨道$l = 1$不符,该选项错误。