【單元七：原子結構與週期表】 1. (D) 【詳解】 原子是直徑約 10−10公尺的粒子，在其中央部分有直徑約 10−15公尺極微小的原子核， 原子核雖小，但大部分的原子質量都集中於此。原子與原子核的質量約略相等。 原子體積 原子核體積= ( 15 10 10 10 − − )3 = 1 1015 ∴ 原子密度 原子核密度 15 10 1 該原子密度 1.5 g / cm3，則原子核密度約 1.5 × 1015 g / cm3 2. (D) 【詳解】= 0 表示 s 軌域，= 1 表示 p 軌域，= 2 表示 d 軌域。 3. (D) 【詳解】鋁電子組態為 [Ne]3s2 3p1，鋁是金屬元素。 4. (C)(D)(E) 【詳解】 (A)游離能：He > H > Li (B)游離能：Be > B > Li (C)半徑 Li+ < Na+ < K+ ∴ 移去一個電子所需能量 Li+ > Na+ > K+
(D) 相同元素：價數↑ IE↑ 或相同元素：IE1＜IE2＜IE3＜…
∴ O+（O 的 IE2）> O（O 的 IE1）> O−（氧電子親和力的絕對值） (E) 相同電子數：原子序↑ IE↑ ∴ 移去一個電子所需能量 Al3+ > Mg2+ > Na+ 5. (B)(E) 【詳解】 ∴ X 的原子序為 86 + 32 = 118 (A) 118 號元素與 ⅧA 元素相似，應為惰性氣體。 (C)原子序＞83 皆具有放射性。 (D)中性原子的電子數為 118。 6. (B)(C)(E) 【詳解】 (A)氫原子軌域能量：同一 n 值之 n2個軌域能量相等。 (B) s 軌域為球形。 (C) C：1s22s22p1x2p1y (D) n = 4 時，軌域數 = 42 = 16，可容納電子數 = 2 × 16 = 32。 (E) n 愈大，ns 軌域之電子距核愈遠。 7. (B) 【詳解】鉀為 IA 族只有一個價電子，故第二游離能移去的是內層電子。
電子的荷質比最大，因其質量最小。 9. (B) 【詳解】 6C：[He]2s22p 1 x2p 1 y為基態，因符合包立不相容原理及洪德定則。 10. (A)(D)(E) 【詳解】 (A)價電子 5s25p2為第五週期 ⅣA 族元素。 (B)第五週期元素。 (C)為典型元素。 (D) X 為 Sn，可與 Cl2形成 SnCl4或 SnCl2。 (E) X 原子序為 50，含 50 個質子。 11. (A)(B)(C)(D) 【詳解】(E)電子由低能階轉移到高能階須吸收能量。 12. (D) 【詳解】 M2+電子組態：1s22s22p63s23p64s03d4 M(補 2 個電子)電子組態本為：1s22s22p63s23p64s23d4 ∵ d 軌域半滿較穩定 ∴ M 的基態電子組態：1s2 2s22p63s23p64s13d5 13. (C) 【詳解】 ∆E ∝ 12 − 12 nL nH 游離能表示 nL= 1 → nH= ∞ ∴ b a = 2 2 2 2 1 1 ( ) 1 1 1 1 3 / 4 ( ) 1 2 − ∞ = − = 1.33 14. (C)(D)(E) 【詳解】 (A)核反應不遵守質量守恆定律 (B) A−Z。 15. (B)(C)(E) 【詳解】 (A) ∵ 碳原子在基態時的電子組態為 ∴ 只有二個未成對的電子。 (B) ∵ 同週期之游離能大小為： ⅧA＞ⅦA＞ⅤA＞ⅥA＞ⅣA＞ⅡA＞ⅢA＞ⅠA ∴ E1：Ca＞K (C) ∵ 同週期之原子半徑大小為： ⅠA＞ⅡA＞ⅢA＞ⅣA＞ⅤA＞ⅥA＞ⅦA＞ⅧA ∴ r：Al＞S (D) ∵ 同族之電負度由上而下變小 ∴ En：F＞Cl (E) 錳之電子組態：[Ar]3d54s2 Key： 1. A 族價電子：nsxnpy 第 n 週期，x+y 族 2. B 族價電子：ns(n-1)d
16. (E) 【詳解】 (1)道耳頓由質量守恆與定比定律，歸納出原子說。 (2)1869 年門德列夫依原子量的順序及化學性質排列原子，形成元素週期表。 (3)湯姆森利用陰極射線證明了電子的存在。 (4)西元 1913 年英人莫斯利發現用不同的金屬作陽極，被陰極射線撞擊後產生 X－射線， 測得其頻率的平方根對週期表中元素排列次序作圖可得一直線，證實元素在週期表中 排列次序顯然與原子核內電荷數目有關，而建立原子序的概念。 (5)波耳由氫原子光譜建立量子化的氫原子模型。 17. (C) 【詳解】 (1)共價鍵長為共價半徑之和 (甲)水：O＋H (乙)甲烷：C＋H (丙)氨：N＋H (丁)氫氣：H＋H (戊)氟化氫：F＋H 半徑大小 C＞N＞O＞F＞H 共價鍵長為乙＞丙＞甲＞戊＞丁 (2)共價鍵長的比較以往也是熱門考題，但以往都是考相同原子的共價鍵長比較， 如 NO、NO2、NO3 － 間氮氧間鍵長的比較。 18. (E) 【詳解】 24Cr 的電子組態依照遞建原理應為[Ar]4s23d4，但因 d 軌域半滿較穩定，因此基態為[Ar]4s13d5。 19. (C) 【詳解】 (1)氮的電子組態： (2)(A)硼的電子組態： (B)碳的電子組態： (C)釩的電子組態： (D)鈦的電子組態： (E)鎳的電子組態： 故釩與氮原子之電子態皆有 3 個未配對電子數。 20. (A)(B)(E) 【詳解】 (B)第三週期元素的原子半徑由左至右漸減。 (C)同位素的質量數就不相同，如：1H，2H，3H (D)第二及第三週期的元素，其第一游離能，隨原子序增加，成鋸齒狀增加。 21. (D) 【詳解】 電子填充軌域原則，遵守遞建原理、洪德定則、包立不相容原理，故(A)(B)(C)為基態。 但(D)2s 軌域未填滿，電子即填至 2p 軌域，為激發態。 22. (C) 【詳解】 (A)35Br － 與36Kr（氪）電子組態同。 (B)同位素：質子數相同，中子數不同之元素 ∴化性相同。 (C)原子序 24 為 Cr、42 為 Mo ∴為同一族元素。
第 n 游離能：鈉＞鋁＞鎂。一般來說鈉的核電荷較兩者小，游離能應該較低， 但第 n 游離能鈉卻最大，表示鈉移去的是內層電子，故應為第二游離能， 而此時鋁、鎂移去第二電子，仍是外層的價電子，故游離能較小。 24. (A)(B)(C) 【詳解】 鹼金屬族元素原子序增大，電子數與質子數均變大，原子量也增大，電子填到愈外層 的軌域，因此原子半徑與離子半徑均增大。但半徑增大後，金屬原子間的距離變大， 金屬鍵變弱，熔點漸低。半徑增大後價電子離核愈遠，第一游離能也漸小。 25. (D) 【詳解】 鹼土族為週期表第 2 族(IIA 族)的元素，電子組態為上一週期惰性氣體的電子組態加 ns2， 第二~第四週期鹼土族元素的電子組態如下：故選(D) 元素符號 電子組態 Be 2 2 1 2s s Mg 1 2 2s2 s2 p63s 2 Ca 1 2 2s2 s2 p63 3s2 p64s 2 (A)F (B)Ne (C)Ne 激發態 (E)Na 激發態 26. (B) 【詳解】 同週期的原子半徑：原子序愈大，半徑愈小 同一族的原子半徑：原子序愈大，半徑愈大 根據此週期性可知：甲～戊半徑最小者為乙 27. (B)(E) 【詳解】 (A)M(g) M+(g) e − → + ΔH＝游離能(IE)；M(g) e M (g) − − + → ΔH＝電子親和力(EA) ∴原子的游離能與電子親和力無關。 (B)同週期元素的電子親和力，均以ⅦA 族最大(放熱最多) (C)同週期元素的半徑大小隨原子序(正電荷數)的增加而減少 (D)任何 IE > EA
28. (E) 【詳解】 比較金屬原子或離子半徑大小的原則包括： (1)價殼層（n 值）越大，則半徑越大。 (2)n 值相同時，核正電越多者，對核外電子吸引力越強，使粒子半徑越小。 題目中各選項的價電子組態及原子序分別為： (A)4Be：2s2 (B)12Mg2+：2s22p6 (C)30Zn2+：3d10 (D)25Mn：3d54s2 (E)20Ca：4s2 其中 Ca 與 Mn 的 n 值皆為 4，但 Ca 的原子序較小，故半徑最大。 29. (B) 【詳解】 (A)原子半徑隨原子序之增大而變大 (B)原子序愈大半徑愈大，最外層電子與原子核距離愈遠，第一游離能愈小。 (C)價電子數均為 7 個 (D)電子親和力：Cl > F > Br > I (店小二) (E)沸點隨原子序之增大而變大：F2 < Cl2 < Br2 < I2 30. (E) 【詳解】 X A Z 表一個質量數為 A，原子序為 Z 的元素原子 X。
(A)質子數=28，X 為 Ni。 (B)Ni：[Ar]3d84s2價電子數為 10。
(C)核心電子組態為[Ar]。 (D)為第四列元素。 31. (C) 【詳解】 法一：656.3nm 屬於可見光(400～700nm)，則該譜線應由 n＞2 → n＝2(巴耳末系列)。 法二： 34 8 23 3 9 hc 6.63 10 3 10 E h 6.02 10 10 182.4kJ/mol 656.3 10 − − − ∆ ν l ＝ ＝ ＝ × × × × × × ＝ × 由能階圖形得知，電子由 n＝3 → n＝2 (∆E＝－146－(－328)＝182 kJ/mol)
