(1)3d84s2(2分) 5(2分) (2)A<C<B<D(2分) (3)9(2分) 4(2分) (4)发射光谱(2分)
题目解答
答案
[解析] (1)Ni为28号元素,价电子排布式为3d84s2,排布时能量最高的电子所占的能级为3d,3d能级的原子轨道有5个伸展方向。(2)基态氮原子具有的能量最低,激发态氮原子具有的能量较高,且较高能级轨道排布的电子越多,原子具有的能量越高,故氮原子能量由低到高的顺序是A<C<B<D。(3)钪(Sc)为21号元素,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2,M能层电子数为2+6+1=9;f能级有7个轨道,基态镝原子4f能级上填充了10个电子,则未成对电子数为2×7-10=4。(4)基态原子的电子吸收能量跃迁到较高能级,电子又从较高能级跃迁到较低能级,以光的形式释放能量。
解析
- 价电子排布式与能级分析：考查元素周期表中元素的原子序数确定、价电子排布式的书写，以及能级的伸展方向数。
- 原子能量比较：基态与激发态原子能量关系，能级跃迁对原子能量的影响。
- 能层电子数与未成对电子数：根据电子排布式计算能层电子数，应用Hund规则计算未成对电子数。
- 光谱类型判断：基态原子跃迁产生光谱的类型。
(1) 价电子排布式与能级伸展方向数
确定原子序数与价电子排布式
Ni是第28号元素，根据构造量子数规则，其价电子排布式为 $3d^8 4s^2$。
能级伸展方向数
3d能级的轨道数由角量子数 $l=2$ 决定，轨道伸展方向数为 $2l+1=5$。
(2) 氮原子能量排序
基态与激发态能量关系
基态能量最低，激发态能量随电子跃迁能级升高而增大。
轨道填充对能量的影响
A为基态（$2p_x^1$），C为最低激发态（$2p_x^0 3s^1$），B（$2p_x^0 3p^1$）、D（$2p_x^0 4p^1$）为更高激发态，故能量顺序为 A < C < B < D。
(3) 能层电子数与未成对电子数
Sc的电子排布式
Sc（21号）电子排布式为 $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^1 4s^2$，M能层（n=3）电子数为 $2+6+1=9$。
镝的未成对电子数
基态镝（Dy）的4f轨道填充10电子，根据Hund规则，最大多性时未成对电子数为 $2 \times 7 - 10 = 4$。
(4) 光谱类型判断
跃迁方向与光谱类型
基态原子吸收能量跃迁到激发态时产生吸收光谱，而电子跃迁回低能级时释放光子，产生发射光谱。题目描述符合发射光谱特征。