Домашні завдання Глава 1

Last updated

Oct 25, 2022
Save as PDF
- 1.3: Періодичні властивості атомів
- Концепція Огляд Питання Глава 1

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Завдання домашніх завдань

Секція 1

Вправа 1

Кобальт утворює два сульфіди, CoS і Co ₂ S ₃. Прогнозуйте співвідношення мас сірки, які з'єднуються з фіксованою масою кобальту з утворенням CoS і Co ₂, S ₃

Відповідь

У Co ₂, S ₃ на атом Co припадає 1,5 атоми S.

У CoS припадає 1 атом S на атом Co.

Масове співвідношення S в двох сполуках становить 1:1,5 = 2:3

Вправа 2

Що правда про модель атома Резерфорда?

а) Це пояснює, чому атоми не посилають електромагнітне випромінювання постійно

б) Це пояснює, чому альфа-частинки розсіюються атомами

в) Пояснює атомний спектр атома водню

г) Це пояснює хвильово-частинковий дуалізм

Відповідь: б) Це пояснює, чому альфа-частинки розсіюються атомами

Вправа 3

Радіус Бора (радіус електронної орбіти атома Н в його наземному стані) становить 5,29 х 10 ^-11 м Розрахуйте радіус електрона в третій оболонці атома Н за моделлю атома Бора.

Відповідь: р ₃ = 3 ² х 5,29 х 10 ^-11 м = 47,61 х 10 ^-11 м.

Секція 2

Вправа 1

Електрон в атомі Н зазнає електронний перехід від ^3-ї до ^2-ї оболонки. Яку частоту має випромінюване світло? Енергія електрона в першій оболонці дорівнює -2,18 х 10 ^-18 Дж.

Відповідь

Енергія електрона в ^3-й оболонці: Е ₃ = -2,18 х 10 ^-18 Дж/3 ² = -0,24 х 10 ^-18 Дж

Енергія електрона у ^2-й оболонці: Е ₂ = -2,18 х 10 ^-18 Дж/2 ² = -0,545 х 10 ^-18 Дж

Різниця енергій між двома електронами: Е ₃ -Е ₂ = 0,305 х 10 ^-18 Дж

Частота випромінюваного світла: п = (Е ₃ -Е ₂) /год = 0,305 х 10 ^-18 Дж/ 6,63 х 10 ^-34 Джс = 4,60 х 10 ¹⁴ с ^-

Вправа 2

Яка маса фотона з довжиною хвилі 400 нм, який подорожує в космосі?

Відповідь: λ = ч/мк —> м = h/λc = 6,63 х 10 ^-34 Джс/(400 х 10 ^-9 м х 3,00 х 10 ⁸ м/с) = 5,525 х 10 ^-36 кг.

Вправа 3

Два об'єкти рухаються з однаковою швидкістю. Які (якщо такі є) з наведених нижче тверджень відповідають дійсності?

а) Довжина хвилі DeBroglie важчого об'єкта довша, ніж у більш легкого.

б) Якщо один об'єкт має в два рази більше маси, ніж інший, його довжина хвилі дорівнює половині іншого

в) Подвоєння швидкості одного з об'єктів матиме такий же вплив на його довжину хвилі, як подвоєння його маси.

Відповідь

а) Якщо один об'єкт має в два рази більше маси, ніж інший, його довжина хвилі дорівнює половині іншого

б) Подвоєння швидкості одного з об'єктів матиме такий же вплив на його довжину хвилі, як подвоєння його маси

Вправа 4

Потужність червоного лазера з довжиною хвилі 630 нм) становить 1,00 Вт (1,00 Джс). Скільки фотонів в секунду випромінює лазер?

Відповідь

Вправа 5

Яку з наступних хвиль ви вважаєте стоячою хвилею матерії?

а) Вібрація барабана.

б) Звук, що подорожує під відкритим небом.

в) Цунамі.

г) Жодне з перерахованих вище.

Відповідь: а) Вібрація барабана.

Вправа 6

Припустімо, що електрон рухається в одновимірній коробці (як обговорювалося в класі) довжиною 1 м. шукайте відповідні константи в Інтернеті або відповідному підручнику.

а) Яка довжина хвилі пов'язаної стоячої хвилі речовини в наземному стані?

б) Яка швидкість електрона в наземному стані?

в) Що таке енергія електрона в наземному стані?

Відповідь

а)

б)

в)

Вправа 7

Електрон в першому збудженому стані рухається зі швидкістю 15 м/с в межах одновимірної коробки. Яка довжина коробки?

Відповідь

У першому збудженому стані n =2. Для n = довжина коробки дорівнює довжині хвилі. Тому довжина ящика становить 4,9 х 10 ^-5 м.

Вправа 8

Що таке орбіталі (правильним може бути більше однієї відповіді)?

а) Хвильові функції, які описують електрони як тривимірні стоячі хвилі речовини в атомі.

б) Простори всередині атома, в яких електрон рухається як класична частинка.

в) Розв'язки рівняння Шредінгера для атома водню.

Відповідь

а) Хвильові функції, які описують електрони як тривимірні стоячі хвилі речовини в атомі.

в) Розв'язки рівняння Шредінгера для атома водню.

Вправа 9

Які квантові числа l допустимі, коли квантове число n дорівнює 4?

Відповідь: л може бути 3,2,1,0

Вправа 10

Які квантові числа m допустимі, коли квантове число l дорівнює 3?

Відповідь: -3, -2, -1,0, +1, +2, +3

Вправа 11

Що правда щодо наступної хвильової функції?

а) Його не має кутових вузлів

б) Його не має сферичних вузлів

в) Його амплітуда дорівнює 0 в ядрі

г) Хвильова функція являє собою орбітальну

Відповідь: в) Його амплітуда дорівнює 0 в ядрі

Вправа 12

Кутова частина хвильової функції орбіти має наступний вигляд:

Які площини є площинними вузлами в цій орбіталі?

Відповідь: Хвильова функція дорівнює 0 для x = y та x = -y. Таким чином, це дві площини, які розсікають вісь x і y.

Вправа 13

Замовте наступні орбіталі щодо їх проникнення здібностей:

4с, 4п, 4д, 4ф

Відповідь: 4с > 4р > 4д > 4ф

Вправа 14

Який ефективний ядерний заряд на електроні в іоні He ⁺?

Відповідь

Вправа 15

Обчисліть орбітальну енергію електрона 3p в атомі сірки, використовуючи правила Слейтера.

Відповідь

(1 с ²) (2 с ², 2 п ⁶) (3 с ², 3 п ⁴)

Вправа 16

Обчисліть орбітальну енергію 3d електрона в атомі паладію за правилами Слейтера.

Відповідь

(1с ²) (2с ², 2п ⁶) (3с ², 3п ⁶) (3д ¹⁰) (4с ², 4 п ⁶) (4д ⁸) (5с ²)

Вправа 17

Обчисліть, наскільки вище перша енергія іонізації атома кисню порівняно з атомом фтору. Використовуйте правила Слейтера, щоб відповісти на питання.

Відповідь

О: (1с ²) (2с ² 2п ⁴)

Template:ContribLandskron