1869年门捷列夫发现了

篇一：大学《无机化学》第四版_习题答案

无机化学（第四版）答案

第一章物质的结构

1-1 在自然界中氢有三种同位素，氧也有三种同位素，问：总共有种含不同核素的水分子？由于3H太少，可以忽略不计，问：不计3H时天然水中共有多少种同位素异构水分子？

1-2 天然氟是单核素（19F）元素，而天然碳有两种稳定同位素（12C和13C），在质谱仪中，每一质量数的微粒出现一个峰，氢预言在质谱仪中能出现几个相应于CF4+的峰？

1-3 用质谱仪测得溴得两种天然同位素的相对原子质量和同位素丰度分别为79Br 789183占50。54%，81Br 80。9163占49。46%，求溴的相对原子质量（原子量）。

1-4 铊的天然同位素Tl和Tl的核素质量分别为202。97u和204。97u，已知铊的相对

原子质量（原子量）为204。39，求铊的同位素丰度。

203205

1-5 等质量的银制成氯化银和碘化银，测得质量比m（AgCl）：m（AgBr）=1。63810：1， 又测得银和氯得相对原子质量（原子量）分别为107。868和35。453，求碘得相对原子质量（原子量）。

1-6 表1-1中贝采里乌斯1826年测得的铂原子量与现代测定的铂的相对原子质量（原子量）相比，有多大差别？

1-7 设全球有50亿人，设每人每秒数2个金原子，需要多少年全球的人才能数完1mol金原子（1年按365天计）？

1-8 试讨论，为什么有的元素的相对质量（原子量）的有效数字的位数多达9位，而有的元素的相对原子质量（原子量）的有效数字却少至3～4位？

1-9 太阳系，例如地球，存在周期表所有稳定元素，而太阳却只开始发生氢燃烧，该核反应的产物只有氢，应怎样理解这个事实？

1-10 中国古代哲学家认为，宇宙万物起源于一种叫“元气”的物质，“元气生阴阳，阴阳生万物”，请对比元素诞生说与这种古代哲学。

1-11 “金木水火土”是中国古代的元素论，至今仍有许多人对它们的“相生相克”深信不疑。与化学元素论相比，它出发点最致命的错误是什么？

1-12 请用计算机编一个小程序，按1.3式计算氢光谱各谱系的谱线的波长（本练习为开

放式习题，并不需要所有学生都会做）。

n1 n2

波长

2（巴尔麦谱系） 1 2 3 4

波长

3（帕逊谱系） 1 2 3 4

波长

4（布来凯特谱系） 1 2 3 4

波长

5（冯特谱系） 1 2 3 4

波长

1-13 计算下列辐射的频率并给出其颜色：（1）氦-氖激发光波长633nm；（2）高压汞灯辐

射之一435。8nm；（3）锂的最强辐射670。8nm。

1-14 Br2分子分解为Br原子需要的最低离解能为190KJ。mol-1 ，求引起溴分子解离需要吸收的最低能量子的波长与频率。

1-15 高压钠灯辐射589.6nm和589.0nm的双线，他们的能量差为多少KJ.mol-1 ？

1-16 当频率为 1.0×10Hz 的辐射照射到金属铯的表面，发生光电子效应，释放出的光

量子的动能为 5.2×10-19 ，求金属铯释放电子所需能量。

-15

1-17 变色眼镜因光照引起玻璃中的氯化银发生分解反应——AgCl-Ag+Cl ，析出的银微粒导致玻璃变暗，到暗处该反应逆转。已知该反应的能量变化为310KJ.mol-1 ，问：引起变色眼镜变暗的最大波长为多少？

1-18 光化学毒雾的重要组分之一——NO2 解离为NO 和O2 需要的能量为305KJ.mol-1，引起这种变化的光最大波长多大？这种光属于哪一种辐射范围（可见，紫外，X光等等）？ 已知射到地面的阳光的最短波长为320nm，NO2 气体在近地大气里会不会解离？

1-19 氢原子核外电子光谱中的莱曼光谱中有一条谱线的波长为103nm，问：它相应于氢

原子核外电子的哪一个跃迁？

1-20 氦首先发现于日冕。1868年后30年间，太阳是研究氦的物理，化学性质的唯一源泉。 （a）观察到太阳可见光谱中有波长为4338A，4540A，4858A，5410A，6558A

的吸收（1A=10-10m来分析，这些吸收是由哪一种类氢原子激发造成的？是 He，He +还是He2+ ？

（b）以上跃迁都是由ni=4向较高能级（nf）的跃迁。试确定 nf 值，求里德堡常数RHei+。

（c）求上述跃迁所涉及的粒子的电离能I（Hej+），用电子伏特为单位。

（d）已知 I（He+）/ I（He）=2.180。这两个电离能的和是表观能A（He2+），即从He 得到He2+的能量。A（He2+）是最小的能量子。试计算能够引起He 电离成He2+ 所需要的最

低能量子。在太阳光中，在地球上，有没有这种能量子的有效源泉？

（c=2.997925×108 ms-1;h=6.626×10-34Js;1eV=96.486KJ.mol-1=2.4180×1014Hz）

1-21 当电子的速度达到光速的20.0%时，该电子的德布罗意波长多大？ 锂原子（质量7.02amu）以相同速度飞行时，其德布罗意波长多大？

1-22 垒球手投掷出速度达152Km.h-1质量为142g的垒球，求德布罗意波长。

1-23 处于K﹑L﹑M 层的最大可能数目各为多少？

1-24 以下哪些符号是错误的？（a）6s (b)1p (c)4d (d)2d (e)3p

(f)3f

1-25 描述核外电子空间运动状态的下列哪一套量子数是不可能存在的？

n l m n l m n l m n l m

2 0 0 1 1 0 2 1 -1 6 5 5

1-26 以下能级的角量子数多大？

(a)1s (b)1p (c)4d (d)2d (e)3p (f)3f

1-27 4s﹑5p﹑6d﹑7f﹑5g 能级各有几个轨道？

1-28 根据原子序数给出下列元素的基态原子的核外电子组态：

(a)K (b)Al (c)Cl (d)Ti(Z=22) (e)Zn(Z=30)

(f)As(Z=33)

1-29 若构造原理对新合成的及未合成的人造元素仍有效，请预言第118和166号元素在周期表中的位臵（注：1999年美国宣布合成了118 号元素及其衰变产物116号元素，但2001年因不能重复而收回该报道）。

1-30 给出下列基态原子或离子的价电子层电子组态，并用方框图表示轨道，填入轨道的

电子则用箭头表示。(a)Be (b)N (c)F (d)Cl- (e)Ne+ (f)Fe3+ (g)As3+

1-31 下列哪些组态符合洪特规则？

1s 2s 2p 3s 3p

↑→ ↑→ ↑→ →→

↑→ ↑→ ↑ ↑ ↑

↑→ ↑→ ↑→ ↑→↑→ ↑↑↑↑

1-32 以下哪些原子或离子的电子组态是基态﹑激发态还是不可能的组态？

（a）1s22s2 （b）1s23s1 （c）1s23d3 （d）[Ne]3s23d1 （e）[Ar]3d24s2 （f）1s22s22p63s1

（g）[Ne]3s23d12 （f）[Xe]4f7 （ g）[Ar]3d6

篇二：大学《无机化学》第四版_习题答案

无机化学（第四版）答案

第一章物质的结构

1-1 在自然界中氢有三种同位素，氧也有三种同位素，问：总共有种含不同核素的水分子？由于3H太少，可以忽略不计，问：不计3H时天然水中共有多少种同位素异构水分子？

1-2 天然氟是单核素（19F）元素，而天然碳有两种稳定同位素（12C和13C），在质谱仪中，每一质量数的微粒出现一个峰，氢预言在质谱仪中能出现几个相应于CF4+的峰？

1-3 用质谱仪测得溴得两种天然同位素的相对原子质量和同位素丰度分别为

占50。54%，81Br 80。9163占49。46%，求溴的相对原子质量（原子量）。

79Br 789183

1-4 铊的天然同位素Tl和Tl的核素质量分别为202。97u和204。97u，已知铊的相对

原子质量（原子量）为204。39，求铊的同位素丰度。

203205

1-5 等质量的银制成氯化银和碘化银，测得质量比m（AgCl）：m（AgBr）=1。63810：1， 又测得银和氯得相对原子质量（原子量）分别为107。868和35。453，求碘得相对原子质量（原子量）。

1-6 表1-1中贝采里乌斯1826年测得的铂原子量与现代测定的铂的相对原子质量（原子量）相比，有多大差别？

1-7 设全球有50亿人，设每人每秒数2个金原子，需要多少年全球的人才能数完1mol金原子（1年按365天计）？

1-8 试讨论，为什么有的元素的相对质量（原子量）的有效数字的位数多达9位，而有的

元素的相对原子质量（原子量）的有效数字却少至3～4位？

1-9 太阳系，例如地球，存在周期表所有稳定元素，而太阳却只开始发生氢燃烧，该核反应的产物只有氢，应怎样理解这个事实？

1-10 中国古代哲学家认为，宇宙万物起源于一种叫“元气”的物质，“元气生阴阳，阴阳生万物”，请对比元素诞生说与这种古代哲学。

1-11 “金木水火土”是中国古代的元素论，至今仍有许多人对它们的“相生相克”深信不疑。与化学元素论相比，它出发点最致命的错误是什么？

1-12 请用计算机编一个小程序，按1.3式计算氢光谱各谱系的谱线的波长（本练习为开

放式习题，并不需要所有学生都会做）。

n1 n2

波长

2（巴尔麦谱系） 1 2 3 4

波长

3（帕逊谱系） 1 2 3 4

波长

4（布来凯特谱系） 1 2 3 4

波长

5（冯特谱系） 1 2 3 4

波长

1-13 计算下列辐射的频率并给出其颜色：（1）氦-氖激发光波长633nm；（2）高压汞灯辐

射之一435。8nm；（3）锂的最强辐射670。8nm。

1-14 Br2分子分解为Br原子需要的最低离解能为190KJ。mol-1 ，求引起溴分子解离需要吸收的最低能量子的波长与频率。

1-15 高压钠灯辐射589.6nm和589.0nm的双线，他们的能量差为多少KJ.mol-1 ？

1-16 当频率为 1.0×10Hz 的辐射照射到金属铯的表面，发生光电子效应，释放出的光

量子的动能为 5.2×10-19 ，求金属铯释放电子所需能量。

-15

1-17 变色眼镜因光照引起玻璃中的氯化银发生分解反应——AgCl-Ag+Cl ，析出的银微粒导致玻璃变暗，到暗处该反应逆转。已知该反应的能量变化为310KJ.mol-1 ，问：引起变色眼镜变暗的最大波长为多少？

1-18 光化学毒雾的重要组分之一——NO2 解离为NO 和O2 需要的能量为305KJ.mol-1，引起这种变化的光最大波长多大？这种光属于哪一种辐射范围（可见，紫外，X光等等）？ 已知射到地面的阳光的最短波长为320nm，NO2 气体在近地大气里会不会解离？

1-19 氢原子核外电子光谱中的莱曼光谱中有一条谱线的波长为103nm，问：它相应于氢

原子核外电子的哪一个跃迁？

1-20 氦首先发现于日冕。1868年后30年间，太阳是研究氦的物理，化学性质的唯一源泉。 （a）观察到太阳可见光谱中有波长为4338A，4540A，4858A，5410A，6558A

的吸收（1A=10-10m来分析，这些吸收是由哪一种类氢原子激发造成的？是 He，He +还是He2+ ？

（b）以上跃迁都是由ni=4向较高能级（nf）的跃迁。试确定 nf 值，求里德堡常数RHei+。 （c）求上述跃迁所涉及的粒子的电离能I（Hej+），用电子伏特为单位。

（d）已知 I（He+）/ I（He）=2.180。这两个电离能的和是表观能A（He2+），即从He

得到He2+的能量。A（He2+）是最小的能量子。试计算能够引起He 电离成He2+ 所需要的最

低能量子。在太阳光中，在地球上，有没有这种能量子的有效源泉？

（c=2.997925×108 ms-1;h=6.626×10-34Js;1eV=96.486KJ.mol-1=2.4180×1014Hz）

1-21 当电子的速度达到光速的20.0%时，该电子的德布罗意波长多大？ 锂原子（质量7.02amu）以相同速度飞行时，其德布罗意波长多大？

1-22 垒球手投掷出速度达152Km.h-1质量为142g的垒球，求德布罗意波长。

1-23 处于K﹑L﹑M 层的最大可能数目各为多少？

1-24 以下哪些符号是错误的？（a）6s (b)1p (c)4d (d)2d (e)3p

(f)3f

1-25 描述核外电子空间运动状态的下列哪一套量子数是不可能存在的？

n l m n l m n l m n l m

2 0 0 1 1 0 2 1 -1 6 5 5

1-26 以下能级的角量子数多大？

(a)1s (b)1p (c)4d (d)2d (e)3p (f)3f

1-27 4s﹑5p﹑6d﹑7f﹑5g 能级各有几个轨道？

1-28 根据原子序数给出下列元素的基态原子的核外电子组态：

(a)K (b)Al (c)Cl (d)Ti(Z=22) (e)Zn(Z=30)

(f)As(Z=33)

1-29 若构造原理对新合成的及未合成的人造元素仍有效，请预言第118和166号元素在周期表中的位置（注：1999年美国宣布合成了118 号元素及其衰变产物116号元素，但2001年因不能重复而收回该报道）。

1-30 给出下列基态原子或离子的价电子层电子组态，并用方框图表示轨道，填入轨道的

电子则用箭头表示。(a)Be (b)N (c)F (d)Cl- (e)Ne+ (f)Fe3+ (g)As3+

1-31 下列哪些组态符合洪特规则？

1s 2s 2p 3s 3p

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↓↓

↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓↑↓ ↑↑↑↑

1-32 以下哪些原子或离子的电子组态是基态﹑激发态还是不可能的组态？

（a）1s22s2 （b）1s23s1 （c）1s23d3 （d）[Ne]3s23d1 （e）[Ar]3d24s2 （f）1s22s22p63s1

（g）[Ne]3s23d12 （f）[Xe]4f7 （ g）[Ar]3d

6

篇三：高一化学期中测试题

高一化学期中测试题

一、选择题(本题包括10小题，每小题1分，共10分。每小题有一个选项符合题意)

216

1．由11H、1H、8O三种原子组成的化合物一共有

( ) ( )

A. 3种 B. 2种 C. 6种 D. 4种 2．下列叙述中错误的是

－

A. 一般气体的分子直径约是4×1010米

B. 同一周期元素中随核电荷数的增加, 离子半径逐渐变小 C. 元素周期表中, 第三周期元素的离子半径最小的是铝离子

－－

D. S2、Cl、K+的半径依次减小

两性物质的是

①OH ②NH4+ ③H2O ④H2PO4 ⑤HS ⑥H3O+

－

－

－

3．根据酸碱质子理论, 凡是给出质子的分子或离子都是酸, 凡是能结合质子的分子或离子都是碱。下列微粒中, 属于

( )

A. ①③⑥ B. ②④⑤ C. ③④⑤ D. ②③⑥

4．已知X、Y、Z、T四种非金属元素,X、Y在反应时各结合一个电子形成稳定结构所放出的能量是Y>X; 氢化物稳

定性是HX>HT; 原子序数T>Z, 其稳定结构的离子核外电子数相等,而其离子半径是Z>T。四种元素的非金属性从强到弱排列顺序正确的是

A. X、Y、Z、T B. Y、X、Z、T C. X、Y、T、Z D. Y、X、T、Z 5．两个原硅酸分子的OH原子团之间可以相互作用而脱去一分子水: 2H4SiO4==H6Si2O7+H2O 原硅酸结构为(见右图) 则在所得的H6Si2O7分子的结构中,含有的硅氧键数目为 ( ) A. 5

B. 6

C. 7

D. 8

HO

OH

( )

6．现代无机化学理论的基石之一——元素周期律，是1869年门捷列夫在总结前人经验的基础上发现的，对新元素的

发现、化学理论和实验等研究工作起到了指导作用。周期律揭示的规律包括以下内容的 ①元素的性质随相对原子质量的递增作周期性的变化；②元素的性质是元素原子序数的周期性函数；③事物的量变可以引起质变；④元素性质的递变只取决于其核电荷数的递变，与原子结构无关

A. ①② B. ②③ C. ①④ D. ①②③④ 7．若NA表示阿伏加德罗常数，则10g重水(D216O)中所含的中子数是

( ) ( )

A. 0.5NA B. 2NA C. 5NA D. 10NA

235

8．我国自己设计安装的秦山核电站所用的燃料铀-235的氧化物92UO2(氧的质量数为16)，1mol此氧化物中所含的中

子数是阿伏加德罗常数的 ( ) A. 143倍 B. 159倍 C. 267倍 D. 151倍

9．R原子核外有3个电子层，它的最外层上达到饱和所需电子数小于次外层和最内层电子数之和的1/2，且等于最内

层电子数和正整数倍，关于R的正确的说法是 ( ) A. 常温下能稳定存在的R的氧化物都与烧碱溶液反应 B. R的最高正价氧化物对应水化物都是强酸 C. R易形成离子

D. R的气态氢化物在常温下都能稳定地在空气中存在

10．氯有两种天然同位素35Cl和37Cl，其物质的量之比为3:1，则氯的三种单质35Cl2、

3537

ClCl、37Cl2的物质的量之比为 ( ) A. 6:6:1 B. 9:6:1 C. 3:2:1 D. 1:3:2

二、选择题(本题包括12小题，每小题2分，共24分。每小题有一至二个选项符合题意，少选扣1分，多选、错选均

不给分) －

11．aXn和bYm+两种单原子离子,它们的电子层结构相同,下列关系式或化学式正确的是( )

A. a－n=b+m B. 氢化物HnX(或XHn) C. a+n=b－m D. 氧化物YOm

12．若发现114号元素X, 它的最外层有4个电子,则下列有关它的叙述正确的是 ( ) A. X有稳定的气态氢化物XH4 B. X的最高价氧化物是XO2

C. X应为非金属元素 D. X的低价氧化物是酸性氧化物

13．我国最早报道的超高温导体中，铊是重要组成之一。已知铊是ⅢA族元素，关于铊的性质判断值得怀疑的是

( ) A. 铊既能与强酸反应又能与强碱反应 B. 能生成+3价的化合物

C. Tl(OH)3的碱性比Al(OH)3强 D. Tl(OH)3 与Al(OH)3一样是两性氢氧化物 14．以NA表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是 ( )

－

A. 10.6gNa2CO3固体中，含有0.1NA个CO32 B. 1molCl2与足量烧碱完全转移电子数为2NA C. 16g甲烷中含有NA个C－H键 D. 16g臭氧(O3)含有NA个氧原子

15．第七周期为不完全周期，若将来的发现把这一周期完全排满，则下列有关推论可能错误的是 ( ) A. 第七周期排满时有32种元素，全部是放射性元素

B. 第七周期排满时最后一种的单质不与任何物质发生化学反应 C. 第七周期第ⅦA族元素的原子序数为117，是一种金属元素

D. 第七周期第ⅢA族元素的氢氧化物与Al(OH)3具有相似的化学性质 16．下列说法正确的是 ( ) A. 具有相同电子数的中性微粒，都是同种元素的原子 B. 每种元素可能有几种质量数不同的原子

C. 质量数相同的原子，它们一定具有相同的质子数

D. 元素的相对原子质量就等于该元素的一种原子的相对质量

17．根据已知的化合物：SF6、PCl5、SbCl3、XeF4、Na2SiF6。试预言下列物质可能存在的是 ( ) A. OF4 B. AsCl5 C. NeF3 D. NaGeF6 18．下列各组顺序的排列不正确的是 ( ) A. 离子半径：Na+>Mg2+>Al3+>F- B. 热稳定性：HCl>H2S>PH3>AsH3

C. 酸性强弱：H3AlO3NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3

19．某元素原子的质量数为A，它的阴离子Xn-核外有x个电子，wg这种元素的原子核内中子数为 ( )

A(A?x?n)w(A?x?n)

mol B. mol

www(A?x?n)w(A?x?n)

C. mol D. mol

AA

A.

20．同周期的X、Y、Z三种元素，已知其最高氧化物对应的水化物的酸性强弱顺序是：HXO4>H2YO4>H3ZO4，则下

列各判断中正确的是 ( ) A. 原子半径：X>Y>Z B. 单质的非金属性：X>Y>Z C. 气态氢化物的稳定性：XY>Z

第28届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可满足人类1000年的能源需要。天然气水

合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个CH4分子或1个游离H2O分子。根据上述信息，完成第21、22小题：

21．下列关于天然气水合物中两种分子极性的描述正确的是 A. 两种都是极性分子 B. 两种都是非极性分子

C. CH4是极性分子，H2O是非极性分子 D. H2O是极性分子，CH4是非极性分子

22．若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离H2O分子填充，则天然气水合物的平均组成可表

示为

A. CH4·14H2O B. CH4·8H2O C. CH4·72H2O D. CH4·6H2O 三、填空题(本题包括11小题，共51分)

3

23．(4分)相同质量的D2O和H2O中质子数之比是________；相同物质的量的D2O和H2O中中子数之比是________；

相同状况下电解相同物质的量的D2O和H2O时产生的气体体积比为___________，产生的氢气的质量比为___________。

24．(5分)具有双核10个电子的共价化合物的化学式是________，三核10个电子的共价化合物的化学式是_________，

四核10个电子的共价化合物的化学式是_________，五核10个电子的共价化合物的化学式是_________，以上四种化合物的稳定性由小到大的顺序是____________________________。

25．(1分)如果氯化钠是由23Na及37Cl两种原子组成，则0.5mol氯化钠中含有的中子数为___________个。

26．(9分)X、Y、Z是三种短周期元素的单质，甲、乙是两种常见的化合物。这些单质和化合物之间存在如下关系。

⑴在甲、乙两种化合物中，不含有X元素的是_________；不含有Y元素的是________(用“甲”、“乙”填写)。 ⑵单质X是_________(填“金属”或“非金属”)。

⑶①若单质X是________，则单质Y、Z分别是________、________。 ②若单质X是________，则单质Y、Z分别是________、________。

27．(7分)设想你去外星球做了一次科学考察，采集了该星球上十种元素单质的样品，为了确定这些元素的相对位置以

按照元素性质的周期性递变规律，试确定以上十种元素的相对位置，并填入下表：

－

28．(7分)有一种稀有气体化合物：六氟铂酸氙(XePtF6)的研究报告指出：“关于XePtF6的电价有Xe2+[PtF6]2和Xe+[PtF6]

－

两种可能，巴特列用不可能参加氧化还原反应的五氟化碘作溶剂，将XePtF6溶解，然后在此溶液中加入RbF可得到RbPtF6；加入CsF可得到CsPtF6，这些化合物都不溶于CCl4等非极性溶剂”。试回答： ⑴XePtF6中各元素的化合价分别是：Xe为___、Pt为___、F为___； ⑵XePtF6是___________化合物(填“离子”或“共价”)；

⑶写出Xe与PtF6生成XePtF6的反应式______________________________，而且O2与PtF6可发生类似的反应，

其反应式是___________________________，上述反应属________ A. 均为氧化还原反应

B. 前者是氧化还原反应，后者是非氧化还原反应 C. 均为非氧化还原反应

29．(4分)根据周期律对角线规则，金属Be与Al单质及化合物的性质相似，又已知AlCl3熔沸点较低易升华。试回答

下列问题：

⑴写出Be与NaOH溶液反应的离子方程式(生成Na2BeO2)_________________________

______________________________。

⑵Be(OH)2与Mg(OH)2可用试剂______________鉴别，离子方程式为________________

__________________________________________。

⑶BeCl2是_________________(填离子化合物或共价化合物)。

30．(4分)氮可以形成多种离子，如N3-、NH2-、N3-、NH4+、N2H5+、N2H42+等。已知N2H5+离子的形成过程类似于NH4+

的形成过程，N2H5+在碱性溶液中生成电中性的分子和水，试填写下列空白。 ⑴该电中性分子的化学式为___________________。 ⑵N2H5+离子的电子式为___________________。 ⑶一个N3-共有_______个电子。

⑷写出三种由多原子组成的含有与N3-电子数相同的微粒的化学式______________。 31．(3分)由ⅢA族元素A和ⅥA族元素B组成的阴离子的结构如下图：

x- z-y-BB ABB

B B

BAA

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篇四：门捷列夫与元素周期表的小故事

门捷列夫与元素周期表不得不说的故事

宇宙万物是由什么组成的？古希腊人以为是水、土、火、气四种元素，古代中国则相信金、木、水、火、土五种元素之说。到了近代，人们才渐渐明白：元素多种多样，决不止于四五种。18世纪，科学家已探知的元素有30多种，如金、银、铁、氧、磷、硫等，到19世纪，已发现的元素已达54种。

人们自然会问，没有发现的元素还有多少种？元素之间是孤零零地存在，还是彼此间有着某种联系呢？

门捷列夫发现元素周期律，揭开了这个奥秘。

原来，元素不是一群乌合之众，而是像一支训练有素的军队，按照严格的命令井然有序地排列着，怎么排列的呢？门捷列夫发现：元素的原子量相等或相近的，性质相似相近；而且，元素的性质和它们的原子量呈周期性的变化。

门捷列夫激动不已。他把当时已发现的60多种元素按其原子量和性质排列成一张表，结果发现，从任何一种元素算起，每数到8个就和第一个元素的性质相近，他把这个规律称为“八音律”。

门捷列夫是怎样发现元素周期律的呢？

1834年2月7日，伊万诺维奇〃门捷列夫诞生于西伯利亚的托波尔斯克，父亲是中学校长。16岁时，进入圣彼得堡师范学院自然科学教育系学习。毕业后，门捷列夫去德国深造，集中精力研究物理化学。1861年回国，任圣彼得堡大学教授。

在编写无机化学讲义时，门捷列夫发现这门学科的俄语教材都已陈旧，外文教科书也无法适应新的教学要求，因而迫切需要有一本新的、能够反映当代化学发展水平的无机化学教科书。

这种想法激励着年轻的门捷列夫。当门捷列夫编写有关化学元素及其化合物性质的章节时，他遇到了难题。按照什么次序排列它们的位置呢？当时化学界发现的化学元索已达63种。为了寻找元素的科学分类方法，他不得不研究有关元素之间的内在联系。 研究某一学科的历史，是把握该学科发展进程的最好方法。门捷列夫深刻地了解这一点，他迈进了圣彼得堡大学的图书馆，在数不尽的卷帙中逐一整理以往人们研究化学元素分类的原始资料……

门捷列夫抓住了化学家研究元素分类的历史脉络，夜以继日地分析思考，简直着了迷。夜深人静，圣彼得堡大学主楼左侧的的门捷列夫的居室仍然亮着灯光，仆人为了安全起见，推开了门捷列夫书房的门。

“安东！”门捷列夫站起来对仆人说：“到实验室去找几张厚纸，把筐也一起拿来。” 安东是门捷列夫教授家的忠实仆人。他走出房门，莫名其妙地耸耸肩膀，很快就拿来一卷厚纸。“帮我把它剪开。”

门捷列夫一边吩咐仆人，一边动手在厚纸上画出格子。

“所有的卡片都要像这个格于一样大小。开始剪吧，我要在上面写字。”

门捷列大不知疲倦地工作着。他在每一张卡片上都写上了元素名称、原于量、化合物的化学式和主要性质。筐里逐渐装满了卡片。门捷列夫把它们分成几类，然后摆放在一个宽大的实验台上。接下来的日子，门捷列夫把元素卡片进行系统地整理。门捷列夫的家人看到一向珍惜时间的教授突然热衷于“纸牌”感到奇怪。门捷列夫旁若无人，每天手拿元素卡片像玩纸牌那样，收起、摆开，再收起、再摆开，皱着眉头地玩“牌”…… 冬去春来。门捷列夫没有在杂乱无章的元素卡片中找到内在的规律。有一天，他又坐到桌前摆弄起“纸牌”来了，摆着，摆着，门捷列夫像触电似的站了起来，在他面前出现了完全没有料到的现象，每一行元素的性质都是按照原子量的增大而从上到下地逐渐变

化着。门捷列夫激动得双手不断颤抖着。“这就是说，元素的性质与它们的原子量呈周期性有关系。”门捷列夫兴奋地在室内踱着步子，然后，迅速地抓起记事簿在上面写道：“根据元素原子量及其化学性质的近似性试排元素表。”

1869年2月底，门捷列夫终于在化学元素符号的排列中，发现了元素具有周期性变化的规律。同年，德国化学家迈尔根据元素的物理性质及其他性质，也制出了一个元素周期表。到了1869年底，门捷列夫已经积累了关于元素化学组成和性质的足够材料。 无影周期表有什么用呢？它可非同一般。

一是可以据此有计划、有目的的去探寻新元素，既然元素是按原子量的大小有规律地排列，那么，两个原子量悬殊的元素之间，一定有未被发现的元素，门捷列夫据此预付了类硼、类铝、类硅、类锆4个新元素的存在，不久，预言得到证实。以后，别的科学家又发现了镓、钪、锗等元素。迄今，人们发现的新元素已经远远超过上个世纪的数量。归根到底，都得利于门氏的元素周期表。相信在广大青少年朋友中，一定会涌现出许多新的化学家，进一步打开微观世界之谜。

二是可以矫正以前测得的原子量，门捷列夫在编元素周期表时，重新修定了一大批元素的原于量（至少有17个）。因为根据元素周期律，以前测定的原于量许多显然不准确。以铟为例，原以为它和锌一样是二价时，所以测定其原子量为75，根据周期表发现钢和铝都是二价的，断定其原子量应为113。它正好在钙和锡之间的空位上,性质也合适。后来的科学实验，证实门氏的猜想完全正确。最令人惊异的是，1875年法国化学家布瓦博德朗宣布发现了新元素镓，它的比重为4.7，原子量是59点几.门捷列夫根据周期表，断定镓的性质与铝相似，比重应为5.9，原子量应为68，而且估计镓是由钠还原而得.一个根本没有见过镓的人，竟然对它的第一个发现者测定的数据加以纠正,布氏感到非常惊讶，实验的结果，果然和门氏判断极为接近，比重为5.94，原子量为69.9，按门氏提供的方法，布氏新提纯了镓，原来不准确的数据是由于称中含有钠，大大减少了它本身的原子量和比重。

三是有了周期表，人类在认识物质世界的思维方面有了新飞跃。例如，通过周期表，有力地证实了量变引起质变的定律，原子量变化，引起了元素的质变。再如，从周期表可以看出，对立元素（金属和非金属）之间在对立的同时，明显存在统一和过渡的关系。现在哲学上有一个定律，说事物总是从简单到复杂螺旋式上升。元素周期表正是如此，它把已发现的元素分成8个家族，每族划分5个周期，每个周期、每一类中的元素，都按原子量由小到大排列，周而复始。

元素周期律一举连中三元，使人类认识到化学元素性质发生变化是由量变到质变的过程，把原来认为各种元素之间彼此孤立、互不相关的观点彻底打破了，使化学研究从只限于对无数个别的零星事实作无规律的罗列中摆脱出来，从而奠定了现代化学的基础。

篇五：元素周期律的发现者门捷列夫

元素周期律的发现者门捷列夫

19世纪最伟大的化学家之一。他的著作《化学原理》（1868-1871）一书，有各种文字的版本，这本书对无机化学家有很大影响。

当1869年门捷列夫在编写《化学原理》这本教科书时，他必须根据元素的某一体系来编写，以便在安排内容时不是以偶然因素而是以一定的科学原理作为指导方针。这种原理不是依靠偶然的、非本质的特征，而是根据与物质本身的性质有密切联系的事物。

到1869年止，已有63种元素被人们所认识。在对物质、元素的广泛研究中，关于各种元素的性质的资料，积累日愈丰富，但是这些资料却是繁杂纷乱的，人们很难从中获得清晰的认识。整理这些资料，概括这些感性知识，从中摸索总结出规律，这是摆在当时化学家面前一个急待解决的课题，同时也是科学和生产发展的必然要求。

化学元素周期律的发现

道尔顿提出了科学的原子论后，许多化学家都把测定各种元素的原子量当作一项重要工作，这样就使元素原子量与性质之间存在的联系逐渐展露出来。1829年德国化学家德贝莱纳提出了“三元素组”观点，把当时已知的44种元素中的15种，分成5组，指出每组的三元素性质相似，而且中间元素的原子量等于较轻和较重的两个元素原子量之和的一半。例如钙、锶、钡，性质相似，锶的原子量大约是钙和钡的原子量之和的一半。氯、溴、碘以及锂、钠、钾等元素也有类似的关系。然而只要认真一点，就会发现这样分类有许多不能令人满意的地方，所以并没有引起化学家们的重视。

1862年，法国化学家尚古多提出一个“螺旋图”的分类方法。他将已知的62种元素按原子量的大小顺序标记在绕着圆柱体上升的螺旋线上，这样某些性质相近的元素恰好出现在同一母线上。因此他第一个指出了元素性质的周期性变化。可是他的报告照样无人理睬。1864年，德国化学家迈尔在他的《现代化学理论》一书中刊出一个“六元素表”。可惜他的表中只列出了已知元素的一半，但他已明确地指出：“在原子量的数值上具有一种规律性，这是毫无疑义的”。

1865年，英国化学家纽兰兹提出了“八音律”一说。他把当时已知的元素按原子量递增顺序排列在表中，发现元素的性质有周期性的重复，第八个元素与第一个元素性质相近，就好象音乐中八音度的第八个音符有相似的重复一样。纽兰兹的工作同样被否定，当时的一些学者把八音律斥之为幼稚的滑稽戏，有人甚至挖苦说：“为什么不按元素的字母顺序排列呢？那样，也许会得到更加意想不到的美妙效果。”

“六元素表”、“八音律”是存在许多错误，但是应该看到，从“三元素组”到“八音律”都从不同的角度，逐步深入地探讨了各元素间的某些联系，使人们一步步逼近了科学的真理。

以前人工作所提供的借鉴为基础，门捷列夫通过顽强的努力，于1869年2月先后发表了关于元素周期律的图表和论文。在论文中，他指出：

(1)按照原子量大小排列起来的元素，在性质上呈现明显的周期性。

(2)化学性质相似的元素，或者是原子量相近（Pt，Ir，Os），或者是依次递增相同的数量（K，Rb，Cs）。

(3)各元素及各族按原子量大小排列的对比与各元素的所谓的原子价相一致。

(4)分布在自然界的元素都具有数值不大的原子量值，具有这样的原子量值的一切元素都表现出特有的性质，因此可以称它们是典型的元素。

(5)原子量的大小决定元素的特征。

(6)应该预料到许多未知元素的发现，例如类似铝和硅的，

原子量位于65～75之间的元素。

(7)当我们知道了某些元素的同类元素后，有时可以修正该元素的原子量。

(8)一些类似的元素能根据其原子量的大小被发现出来。

正如门捷列夫所指出的，周期律的全部规律性都表述在这些原理中。其中最主要的是元素的物理和化学性质随着原子量做周期性的变化。

门捷列夫深信自己的工作很重要，经过继续努力，1871年他发表了关于周期律的新的论文。文中他果断地修正了前一个元素周期表。例如在前一表中，性质类似的各族是横排，周期是竖排；而在新表中，族是竖排，周期是横排，这样各族元素化学性质的周期性变化就更为清晰。同时他将那些当时性质尚不够明确的元素集中在表格的右边，形成了各族元素的副族。在前表中，为尚未发现的元素留下4个空格，而新表中则留下了6个空格。

经受实践的验证

门捷列夫深信他所发现的周期律是正确的。他以周期律为依据，大胆指出某些元素公认的原子量是不准确的，应重新测定。例如当时公认金的原子量为169.2，按此，在周期表中，金应排在锇、铱、铂（当时认为它们的原子量分别是198.6，196.7，196.7）的前面。而门捷列夫认为金在周期表中应排在这些元素的后面，所以它们的原子量应重新测定。重新测定的结果是：锇为190.9，铱为193.1，铂为195.2，金为197.2。实验证明了门捷列夫的意见是对的。又例如，当时铀公认的原子量是116，是三价元素。门捷列夫则根据铀的氧化物与铬、钼、钨的氧化物性质相似，认为它们应属于一族，因此铀应为六价，原子量约为240。经测定，铀的原子量为238.07，再次证明门捷列夫的判断正确。基于同样的道理，门捷列夫还修正了铟、镧、钇、铒、铈、钍的原子量，事实验证了周期律的正确性。

根据元素周期律，门捷列夫还预言了一些当时尚未发现的

元素的存在和它们的性质。他的预言与尔后实践的结果取得了惊人的一致。

1875年法国化学家布瓦博德朗在分析比里牛斯山的闪锌矿时发现一种新元素，他命名为镓，并把测得的关于镓的主要性质公布了。不久他收到了门捷列夫的来信，门捷列夫在信中指出：关于镓的比重不应该是4.7，而是5.9-6.0。当时布瓦博德朗很疑惑，他是唯一手里掌握金属镓的人，门捷列夫是怎样知道镓的比重的呢？1876年9月，布瓦博德朗重作了实验，将金属镓提纯，重新测定，结果稼的比重确实为5.94（现代值为5.91），这结果使他大为惊奇。他认真地阅读了门捷列大的周期律论文后，感慨他说：“我没有什么可说的了，事实证明了门捷列夫这一理论的巨大意义。”

下表是个最有力的说明。

镓的发现是化学史上第一个事先预言的新元素的发现，它雄辩地证明了门捷列夫元素周期律的科学性。1880年瑞典的尼尔森发现了钪，1885年德国的文克勒发现了锗。这两种新元素与门捷列夫预言的类硼、类硅也完全吻合，门捷列夫的元素周期律再次经受了实践的检验。

事实证明门捷列夫发现的化学元素周期律是自然界的一条客观规律。它揭示了物质世界的一个秘密，即这些似乎互不相关的元素间存在相互依存的关系，它们组成了一个完整的自然体系。从此新元素的寻找，新物质、新材料的探索有了一条可

遵循的规律。元素周期律作为描述元素及其性质的基本理论有力地促进了现代化学和物理学的发展。

门捷列夫的成才之路

门捷列夫于1834年出生于俄国西伯利亚的托波尔斯克市。他父亲是位中学教师。在他出生后不久，父亲双眼因患白内障而失明，一家的生活全仗着他母亲经营一个小玻璃厂而维持着。1847年双目失明的父亲又患肺结核而死去。意志坚强而能干的母亲并没有因生活艰难而低头，她决心一定要让门捷列夫象他父亲那样接受高等教育。

门捷列夫自幼有出众的记忆力和数学才能，读小学时，对数学、物理、历史课程感兴趣，对语文、尤其是拉丁语很讨厌，因而成绩不好。他特别喜爱大自然，曾同他的中学老师一起作长途旅行，搜集了不少岩石、花卉和昆虫标本。他善于在实践中学习，中学的学习成绩有了明显的提高。

中学毕业后，他母亲变卖了工厂，亲自送门捷列夫，经过2千公里以上艰辛的马车旅行来到莫斯科。因他不是出身于豪门贵族，又来自边远的西伯利亚，莫斯科、彼得堡的一些大学拒绝他入学。好不容易，门捷列夫考上了医学外科学校，然而当他第一次观看到尸体时，就晕了过去。只好改变志愿，通过父亲的同学的帮忙，进入了亡父的母校——彼得堡高等师范学校物理数学系。

母亲看到门捷列夫终于实现了上大学的愿望，不久便带着对他的祝福与世长辞了。举目无亲又无财产的门捷列夫把学校当作了自己的家，为了不辜负母亲的期望，他发奋地学习。1855年以优异的成绩从学校毕业。毕业后，他先后到过辛菲罗波尔、敖德萨担任中学教师。在教师的岗位上他并没有放松自己的学习和研究。1856年他又以突出的成绩通过化学学位的答辩。他刻苦学习的态度、钻研的毅力以及渊博的知识得到老师们的赞赏，彼得堡大学破格地任命他为化学讲师，当时他仅22岁。

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