1 宣道中學 化學測驗 電子結構 S.6S 16/3/2009 1. 下圖為氫原子放射線光譜的其中一部分： (a) 為何光譜是由個別獨立的譜線而非由連續譜線所組成？ (b) 為何譜線相互之間愈來愈接近？ (c) 所有的譜線是否具有相同的強度？ 試解釋你的答案。 2. 下列為元素A及元素B的首六級電離焓(kJ mol-1 ) ： 1400 2945 4422 7502 9460 53270 → → → → → → A(g) A+(g) A2+(g) A3+(g) A4+(g) A5+(g) A6+(g) 1305 3380 5307 7451 11015 13300 → → → → → → B(g) B+(g) B2+(g) B3+(g) B4+(g) B5+(g) B6+(g) (a) 元素B的原子序數較A的大一個單位。試估計元素B的第七電離焓的近似值，並簡 單解釋你的答案。 (b) 元素C的原子序數較A小一個單位。C首四級電離焓 (kJ mol-1 ) 數據如下： 1090 2345 4650 6305 → → → → C(g) C+(g) C2+(g) C3+(g) C4+(g) 試估計元素C的第五電離焓的近似值，並簡單解釋你的答案。 3. 下圖顯示出在氫原子光譜的賴曼系中，六條最顯著譜線的頻率。以及氫原子的一些能 階（並不按比例）。
2 (a) 在上圖中，試利用一箭咀以表示譜線 A 的產生是涉及甚麼電子躍遷而產生的？假 設這譜線為一放射光譜。 (b) 在上圖中，試利用一粗線以顯示出由個別譜線達至連續時的頻率位置。 (c) 由此估計每個氫原子的電離能。 普朗克常數 = 6.625×10-34 J s 4. (a) 寫出屬於下列等離子物質的電子組態。 S2-，Cl-，K+，Ar (b) 若從上述 (a) 項中每個氣態粒子除去一粒電子。試按其所需能量的遞增次序，由 小至大排列。並解釋之。 (c) 利用磷作為例子，寫出第一電離焓變化過程的方程式。
3 1. (a) 因為氫原子的能階是不連續的（量子化），當氫原子的電子在某兩能階之間躍遷 時，只能產生某特定波長的光，為不連續光譜。 (b) 因為氫原子能階之間並不是等距的，而且會在高能量逐漸會聚，所以能階之差值 在高能量處也會出現愈來愈接近而逐漸會聚的情況，結果由此而產生之光線的頻 率，也會在高能量處逐漸會聚。 (c) 譜線的強度與放出光子的粒數成正比，換言之與在兩能階之間躍遷的電子數成正 比。所以各光線產生的機會並不均等，因此不會有相同強度。 2. (a) 60 000至80 000 kJ mol-1。 根據資料顯示，把A的第五電離焓 (9 460 kJ mol-1 ) 學第六電離焓(53 270 kJ mol-1) 比較。後者的值較前者高出很多，這顯示出從A5+ (g) 移走電子極可能屬於內層電 子。B原子較A原子多一粒電子，因此B原子的第七電離焓與A原子的第六電離焓 情況相似，所以電離焓同樣會大幅度地增加。而且A5+ (g) 與B6+(g) 離子具有相同 的電子組態，B原子核內的質子數又較A多一粒。所以B6+ (g) 最外層的電子與原子 核之間的吸引力，必定較A5+ (g) 的為高，因此B的第七電離焓應較A的第六電離焓 略高。 (b) 25 000至53 000 kJ mol-1。 原因與 (a) 項相同，由於C的原子序數較A的少一個單位。因此它的第五電離焓亦 出現急劇增加的現象。 而C的核電荷較A的為少，因此C4+ (g) 的電離焓應較A5+(g) 的電離焓略低。亦即C 的第五電離焓較A的第六電離焓略低。 3. (a) (b) A：是由 n = 4 → n = 1 (賴曼系第三條光線) (c) 上述光譜線約在 3390×1012 Hz會聚而形成連續。這頻率亦即是電子從 n = ∞ → n = 1時所放出的光之頻率。 ∴ 氫原子的電離能 = E∞ - E2 = hν = 6.625×10-34 × 3390×1012 × 6.0×1023 = 1308 kJ mol-1 A
4 4. (a) 它們的電子組態均為 1s2 2s22p63s23p6 (b) S2- < Cl- < Ar < K+ 因為由 S2- 至 K+，它們的核電荷順序漸增。因此最外層電子所感受的核吸引力亦 漸增，移走最外層電子亦較困難。 (c) P(g) → P+ (g) + e
