原子結構與週期表練習題

詳解：設質量數37的同位素百分比為x，則35.5 = (35×(100-x) + 37×x)/100，解得x=25%。常見錯誤是直接平均或計算錯誤。

詳解：洪特規則要求電子盡可能以相同自旋分佔不同軌道。選項C中3p⁴的電子排佈應為三個p軌道各有一個電子，其中一個軌道有兩個電子，但兩個電子的自旋必須相反。若該軌道兩電子自旋相同，則違反洪特規則。選項B正確（三個p電子分佔不同軌道且自旋相同）。

詳解：Na⁺ (10e⁻), Mg²⁺ (10e⁻), Al³⁺ (10e⁻) 均具有氖的電子排佈 (1s²2s²2p⁶)。其他選項中離子的電子數不同：B為10,18,36；C為10,18,36；D為18,18,18（但Ti⁴⁺為18e⁻，但K⁺和Ca²⁺均為18e⁻？K⁺有18e⁻，Ca²⁺有18e⁻，Ti⁴⁺有18e⁻？Ti原子22e⁻，Ti⁴⁺有18e⁻，所以D也是等電子？但注意Ti⁴⁺的電子排佈是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶，與K⁺、Ca²⁺相同？K⁺電子排佈為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶，Ca²⁺也是，Ti⁴⁺也是，所以D也相同？但題目要求選正確選項，A和D似乎都正確。需檢查：K⁺原子序19，失去1電子得18e⁻；Ca²⁺原子序20，失去2電子得18e⁻；Ti原子序22，Ti⁴⁺失去4電子得18e⁻。所以A和D都是等電子系列。但題目可能預期A，因為D中Ti⁴⁺不是典型等電子？或需修正選項。為避免爭議，修改D為K⁺, Ca²⁺, Sc³⁺（Sc³⁺原子序21，失去3電子得18e⁻，仍相同），但Sc³⁺也是18e⁻。實際上，所有帶10e⁻的離子（如Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺, Si⁴⁺, P⁵⁺, S⁶⁺, Cl⁷⁺）都是等電子，但通常只考慮常見離子。為簡化，保留A為答案，並調整D為不同電子數。修改D: K⁺, Ca²⁺, Ti⁴⁺（Ti⁴⁺電子數18，與K⁺、Ca²⁺相同，故仍等電子。因此需改D為Ca²⁺, Ti⁴⁺, Cr⁶⁺？Cr⁶⁺有18e⁻？Cr原子24e⁻，Cr⁶⁺有18e⁻，仍然相同。看來等電子系列很多。為避免混淆，改D為「K⁺, Ca²⁺, Zn²⁺」，Zn²⁺有28e⁻，不同。故正確答案為A。

詳解：原子序19為鉀（K），電子排佈為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹，最外層電子在4s軌道，主量子數n=4。常見錯誤是誤以為電子殼層數為3而選C。

詳解：同一週期從左到右原子半徑減小，故Na>Mg>Al。B中離子半徑順序應為Na⁺>Mg²⁺>Al³⁺？實際上Na⁺半徑約102pm，Mg²⁺約72pm，Al³⁺約53.5pm，故正確。C中同族從上到下半徑增大，故F<Cl<Br。D中同族從上到下離子半徑增大，故O²⁻<S²⁻<Se²⁻。題目問正確，A正確，B也正確？需檢查：B中離子半徑確實Na⁺>Mg²⁺>Al³⁺，因為核電荷增加，電子數相同，半徑減小。所以A和B都正確。但題目為單選，需只留一個正確。通常此類題目常見錯誤是認為離子半徑順序相反，但B正確。為避免雙答案，修改B為「Na⁺ > Mg²⁺ > Al³⁺」改為「Mg²⁺ > Na⁺ > Al³⁺」則錯誤。或保留A為唯一正確。修改B: 「Na⁺ < Mg²⁺ < Al³⁺」則錯誤。故可改B為「Na⁺ < Mg²⁺ < Al³⁺」。

詳解：同一週期第一電離能總體從左到右增大，但鈹（Be）的電子排佈為1s²2s²，全滿較穩定，故電離能高於硼（B）。碳的電離能高於硼，但鈹因2s²全滿而特別高，比相鄰元素都高。因此鈹電離能最高。常見錯誤是認為碳最高，忽略全滿效應。

詳解：原子序17為氯（Cl），35為溴（Br），同屬第17族（滷素），最高氧化態均為+7（如Cl₂O₇、Br₂O₇），故C正確。A：氯在第三週期，溴在第四週期。B：電子數分別為17和35。D：氯氣為氣體，溴為液體。

詳解：電子排佈[Ar]3d⁵4s²表示原子序=18+5+2=25，為錳（Mn）。第4週期，第7族（過渡金屬）。常見錯誤是誤以為3d⁵4s²表示第5族或第2族。

詳解：電離過程（失去電子）需要吸收能量，故B正確。A為電子親和力，通常放熱；C為電子親和力的逆過程，需吸收能量？注意：Cl⁻(g) → Cl(g) + e⁻需要吸收能量（電子親和能的負值），但通常電子親和力是放熱，其逆過程吸熱。但題目問「吸收能量」，B與C均吸熱？但B是電離能，吸熱；C是電子脫離，也吸熱。需區分：B是Na(g) → Na⁺(g) + e⁻，第一電離能，吸熱；C是Cl⁻(g) → Cl(g) + e⁻，這是電子親和能的逆過程，吸熱。但C中Cl⁻是陰離子，失去電子需要能量。所以B和C都吸熱。但通常學生認為電子親和力放熱，其逆過程吸熱，但C是陰離子失去電子，類似電離能，但習慣上不叫電離能。為避免雙答案，修改選項：將C改為「Cl(g) + e⁻ → Cl⁻(g)」（放熱），則正確選項為B。故修改C為放熱過程。

詳解：硫（第16族）傾向獲得2個電子形成S²⁻，以達到稀有氣體電子排佈。氯（第17族）傾向獲得1個電子形成Cl⁻。鈉（第1族）傾向失去1個電子形成Na⁺。鋁（第13族）傾向失去3個電子形成Al³⁺。常見錯誤是認為氯可形成Cl²⁻，但實際上氯最常見的陰離子是Cl⁻。