2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫(kù)——分子科學(xué)與工程中的原子結(jié)構(gòu)研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.根據(jù)玻爾模型，決定電子繞核運(yùn)動(dòng)軌道半徑的主要量子數(shù)是（）。A.主量子數(shù)nB.角量子數(shù)lC.磁量子數(shù)mD.自旋量子數(shù)s2.下列哪個(gè)元素原子的基態(tài)電子排布式違反了洪特規(guī)則？（）A.碳(C)B.氮(N)C.鎂(Mg)D.硅(Si)3.在多電子原子中，電子能量主要由（）決定。A.主量子數(shù)n和角量子數(shù)lB.角量子數(shù)l和磁量子數(shù)mC.磁量子數(shù)m和自旋量子數(shù)sD.主量子數(shù)n和自旋量子數(shù)s4.下列元素中，第一電離能最低的是（）。A.鈹(Be)B.鎂(Mg)C.鋁(Al)D.鈉(Na)5.原子軌道角動(dòng)量量子數(shù)l=2所對(duì)應(yīng)的原子軌道類型是（）。A.s軌道B.p軌道C.d軌道D.f軌道6.根據(jù)泡利不相容原理，一個(gè)原子中不可能有兩個(gè)電子具有完全相同的（）。A.主量子數(shù)、角量子數(shù)、磁量子數(shù)B.主量子數(shù)、角量子數(shù)、自旋量子數(shù)C.角量子數(shù)、磁量子數(shù)、自旋量子數(shù)D.主量子數(shù)、磁量子數(shù)、自旋量子數(shù)7.氫原子從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)時(shí)，發(fā)射光子的能量屬于（）區(qū)域。A.紫外線B.可見(jiàn)光C.紅外線D.X射線8.下列元素中，電負(fù)性最大的是（）。A.氫(H)B.氮(N)C.氧(O)D.碳(C)9.對(duì)于同一主量子數(shù)n，能量最高的是（）。A.s軌道B.p軌道C.d軌道D.f軌道10.下列哪個(gè)性質(zhì)隨原子序數(shù)的增加而呈現(xiàn)有規(guī)律的周期性變化？（）A.原子半徑B.電離能C.電負(fù)性D.以上都是二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.描述原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的四個(gè)量子數(shù)分別為_(kāi)_________、__________、__________和__________。2.s軌道是角量子數(shù)l=__________的原子軌道，其形狀為_(kāi)_________形。3.原子失去一個(gè)電子形成正離子時(shí)，該離子的電離能通常比原子本身__________（填“高”或“低”）。4.基態(tài)鈉原子（Na）的核外電子排布式為_(kāi)_________，其中最外層電子的四個(gè)量子數(shù)分別為n=__________，l=__________，m=__________，s=__________。5.原子光譜按其產(chǎn)生方式可分為_(kāi)_________光譜和__________光譜。三、判斷題（每小題2分，共10分。請(qǐng)將“正確”或“錯(cuò)誤”填在括號(hào)內(nèi)）1.所有原子的核外電子排布都嚴(yán)格遵循能量最低原理。（）2.當(dāng)n=3時(shí)，l可以取0,1,2,3四個(gè)值。（）3.在同一周期中，從左到右，元素的第一電離能一般呈遞增趨勢(shì)。（）4.原子的電離能越大，說(shuō)明原子核對(duì)外層電子的束縛力越強(qiáng)。（）5.氫原子光譜是由于電子在原子內(nèi)部不同能級(jí)間躍遷而產(chǎn)生的。（）四、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共15分）1.簡(jiǎn)述量子數(shù)n、l、m、s各自的意義和取值范圍。2.解釋什么是原子光譜？簡(jiǎn)述產(chǎn)生原子光譜的基本過(guò)程。3.比較第一電離能和第二電離能的大小，并說(shuō)明原因。五、計(jì)算題（每小題7分，共14分）1.某元素原子的價(jià)電子排布為3d?4s2。請(qǐng)寫出該元素的原子序數(shù)，并確定其在元素周期表中的位置（周期、族）。2.已知?dú)湓踊鶓B(tài)電子的能量為-13.6eV。請(qǐng)計(jì)算電子從n=4能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)時(shí)，所發(fā)射光子的能量（以eV為單位）。六、論述題（10分）試述原子結(jié)構(gòu)的基本特征，并舉例說(shuō)明原子結(jié)構(gòu)知識(shí)在理解或預(yù)測(cè)物質(zhì)某一物理或化學(xué)性質(zhì)方面的作用。試卷答案一、選擇題1.A2.B3.A4.D5.C6.C7.B8.C9.C10.D二、填空題1.主量子數(shù)，角量子數(shù)，磁量子數(shù)，自旋量子數(shù)2.0，球3.高4.1s22s22p?3s1，3，0，0，+?5.原子，分子三、判斷題1.錯(cuò)誤2.錯(cuò)誤3.正確4.正確5.正確四、簡(jiǎn)答題1.解析思路：分別闡述四個(gè)量子數(shù)的物理意義及其允許的取值范圍。n描述電子離核的平均距離和主要能級(jí)，取正整數(shù)（1,2,3...）。l描述原子軌道的形狀，取值范圍0到n-1，對(duì)應(yīng)s,p,d,f...軌道。m描述原子軌道在空間中的伸展方向，取值范圍-l到+l，包括0。s描述電子自旋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，取值為+?和-?兩種。2.解析思路：首先定義原子光譜是原子發(fā)射或吸收光所形成的光譜。然后描述產(chǎn)生過(guò)程：原子中的電子從較高能量級(jí)躍遷到較低能量級(jí)時(shí)，多余的能量以光子的形式輻射出去，形成發(fā)射光譜；反之，原子吸收特定能量的光子后，電子從較低能量級(jí)躍遷到較高能量級(jí)，形成吸收光譜。3.解析思路：第一電離能定義為氣態(tài)基態(tài)原子失去一個(gè)電子形成+1價(jià)氣態(tài)陽(yáng)離子時(shí)所需的能量。通常第一電離能越大，說(shuō)明原子核對(duì)外層電子的束縛力越強(qiáng)，該電子越難失去。第二電離能定義為氣態(tài)基態(tài)+1價(jià)陽(yáng)離子再失去一個(gè)電子形成+2價(jià)陽(yáng)離子時(shí)所需的能量。由于失去的是已經(jīng)處于較外層且受到內(nèi)層電子屏蔽的電子，克服核電荷的吸引力需要更大的能量，因此第二電離能總是遠(yuǎn)大于第一電離能。五、計(jì)算題1.解析思路：根據(jù)價(jià)電子排布3d?4s2確定原子序數(shù)。該排布式說(shuō)明該元素位于周期表第四周期（最高主量子數(shù)n=4）。其內(nèi)層電子排布應(yīng)為1s22s22p?3s23p?，加上價(jià)層的3d?4s2，總電子數(shù)為2+2+6+2+6+5+2=17。原子序數(shù)為17，是氯（Cl）元素。氯位于第四周期第VIIA族。答案：原子序數(shù)為17，位于第四周期第VIIA族。2.解析思路：利用氫原子能級(jí)公式E_n=-13.6/n2eV計(jì)算能級(jí)能量。計(jì)算n=4和n=2時(shí)的能量E_4和E_2。發(fā)射光子的能量ΔE=E_2-E_4。注意能量用絕對(duì)值表示，ΔE應(yīng)為正值。E_4=-13.6/(42)=-13.6/16=-0.85eVE_2=-13.6/(22)=-13.6/4=-3.4eVΔE=E_2-E_4=-3.4-(-0.85)=-3.4+0.85=-2.55eV發(fā)射光子能量為2.55eV。答案：發(fā)射光子的能量為2.55eV。六、論述題解析思路：首先概述原子結(jié)構(gòu)的基本特征，如電子在核外特定能級(jí)上運(yùn)動(dòng)、存在量子數(shù)描述電子狀態(tài)、電子排布遵循特定規(guī)則、原子具