南昌大学大学化学第九章习题答案

习题答案计算氢原子核外电子从第三能级跃迁到第二能级时产生的谱线H的波长与频率。解:n1=2,n2=3计算基态氢原子的电离能为多少？解:n1=1,n2=∞3．下列各组量子数中，合理的一组是(A)(A)n=3，l=1，ml=+1，ms=+(B)n=4，l=5，ml=-1，ms=+(C)n=3，l=3，ml=+1，ms=-(D)n=4，l=2，ml=+3，ms=-4．用合理的量子数表示：(1)3d能级；(2)4s1电子解:n=3，l=2，ml=0，n=4，l=0，ml=0，ms=+或-Ⅵ5．分别写出下列元素基态原子的电子分布式，并分别指出各元素在周期表中的位置。9F10Ne25Mn29Cu24Cr解:元素价层电子分布式周期族9F[He]2s22p52ⅦA10Ne[He]2s22p62ⅧA25Mn[Ar]3d54s24ⅦB29Cu[Ar]3d104s14ⅠB24Cr[Ar]3d54s14ⅥBⅢ6．以(1)为例，完成下列(2)(4)题。(1)Na(Z=11)[Ne]3s1；(3)Cr(Z=24)[Ar]3d54s1；(2)P(Z=15)1s22s22p63s23p3；(4)Kr(Z=36)[Ar]3d104s24p6；7．写出下列离子的最外层电子分布式：S2K+Pb2+Ag+Mn2+解:[Ne]3s23p6[Ne]3s23p6[Xe]4f145d106s2[Kr]4d10[Ar]3d58．试完成下表。原子序数价层电子分布式各层电子数周期族区11[Ne]3s12,8,13ⅠAS21[Ar]3d54s12,8,9,24ⅥBd35[Ar]3d104s24p52,8,18,74ⅦAp47[Kr]4d105s12,8,18,18,15ⅠBds60[Xe]4f46s22,8,18,22,8,26ⅢBf82[Xe]4f145d106s26p22,8,18,32,18,46ⅥAp

9．已知某副族元素A的原子，电子最后填入3d轨道，最高氧化值为4；元素B的原子，电子最后填入4p轨道，最高氧化值为5：(1）写出A、B元素原子的电子分布式；(2)根据电子分布，指出它们在周期表中的位置（周期、区、族）。解(1)A:[Ar]3d24s2B:[Ar]3d104s24p5(2)A:4周期、d区、ⅣB族.B:4周期、p区、ⅤA族.10．有第四周期的A、B、C三种元素，其价电子数依此为1、2、7，其原子序数按A、B、C顺序增大。已知A、B次外层电子数为8，而C次外层电子数为18，根据结构判断：(1)C与A的简单离子是什么？(2)B与C两元素间能形成何种化合物？试写出化学式。解(1)I-,K+(2)B与C两元素间能形成CaBr211．指出第四周期中具有下列性质的元素：(1)最大原子半径；(2)最大电离能；(3)最强金属性；(4)最强非金属性；(5)最大电子亲和能；(6)化学性质最不活泼；解(1)Kr(2)Kr(3)K(4)Br(5)Br(6)Kr12．元素的原子其最外层仅有一个电子，该电子的量子数是n=4,l=0,m=0,ms=+1/2,问：(1)符合上述条件的元素可以有几种？原子序数各为多少？(2)写出相应元素原子的电子分布式，并指出在周期表中的位置。解(1)只有K,原子序数19.(2)电子分布式1s22s22p63s23p64s1周期表中4周期ⅠA13．在下面的电子构型中，通常第一电离能最小的原子具有哪一种构型？ (1)ns2np3；(2)ns2np4；(3)ns2np5；(4)ns2np6；解(2)ns2np414．某元素的原子序数小于36，当此元素原子失去3个电子后，它的角动量量子数等于2的轨道内电子数恰好半满：(1)写出此元素原子的电子排布式；(2)此元素属哪一周期、哪一族、哪一区？元素符号是什么？解(1)角动量量子数等于2的轨道内电子数恰好半满为3d5.电子排布式1s22s22p63s23p63d84s2(2)此元素为Fe4周期、d区、ⅧB15．已知H2O(g)和H2O2(g)的fHm分别为241.8kJmol-1、136.3kJmol-1，H2(g)和O2(g)的离解能分别为436kJmol-1和493kJmol-1，求H2O2中O―O键的键能。fHm(H2O)Hb(H-H)1/2Hb(O-O)2Hb(H-O)解：H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)2H(g)+O(g)fHm(H2O)+2Hb(H-O)=Hb(H-H)+1/2Hb(O-O)2Hb(H-O)=Hb(H-H)+1/2Hb(O-O)fHm(H2O)=[436+(1/2)493(241.8)]kJmol1=924.3kJmol1fHm(H2O2)fHm(H2O2)Hb(H-H)Hb(O-O)rHm2H(g)+2O(g)fHm(H2O2)+rHm=Hb(H-H)+Hb(O-O)rHm=Hb(H-H)+Hb(O-O)fHm(H2O2)=[436+493(136.3)]kJmol-1=1065.3kJmol-1rHm=2Hb(H-O)+Hb(-O-O-)Hb(-O-O-)=rHm2Hb(H-O)=[1065.3924.3]kJmol-1=141kJmol-1=E(-O-O-)16．在极性分子之间存在着_取向力,诱导力色散力；在极性分子和非极性分子之间存在着_诱导力_色散力____力；在非极性分子之间存在着___色散力_______力。17．写出O2分子的分子轨道表达式，据此判断下列双原子分子或离子：O2+、O2、O2-、O22-各有多少成单电子，将它们按键的强度由强到弱的顺序排列起来，并推测各自的磁性。解:O+2[(1s)2(*1s)2(2s)2(*2s)2(2px)2(2py)2(2pz)2(*2py)1(*2pz)0]单电子n=1O2[KK(2s)2(*2s)2(2py)2(2pz)2(2px)2(*2py)1(*2pz)1]n=2O-2[(1s)2(*1s)2(2s)2(*2s)2(2px)2(2py)2(2pz)2(*2py)2(*2pz)1]n=1O=2[KK(2s)2(*2s)2(2py)2(2pz)2(2px)2(*2py)2(*2pz)2]n=0键的强度由强到弱O2+、O2、O2-、O22-磁性大小:O2〉O2-=O2+〉O22-18．据电负性差值判断下列各对化合物中键的极性大小。(1)FeO和FeS(2)AsH3和NH3(3)NH3和NF3(4)CCl4和SiCl4解:(1)FeO〉FeS(2)AsH3〈NH3(3)NH3〈NF3(4)CCl4〈SiCl419.试说明三种分子中NF3，BF3，ClF3各中心原子的杂化类型、分子的几何构型，并指出各自分子之间可能存在哪些分子间作用力。解:NF3，BF3，ClF3杂化类型:SP3不等性SP2SP3d不等性几何构型:三角锥平四三角形T形分子间力:取向力,诱导力,色散力;色散力;取向力,诱导力,色散力用杂化轨道理论解释为何PCl3是三角锥形，且键角为101°，而BCl3却是平面三角形的几何构型。解:P原子的外层电子构型为3s23p3，根据杂化轨道理论，P原子以不等性sp3杂化轨道与Cl原子成键，四个sp3杂化轨道指向四面体的四个顶点，其中的三个轨道为单电子，与Cl原子的单电子配对成键；而另一个sp3杂化轨道已为一对孤电子对占据，不可能再与Cl原子成键，因而PCl3的分子构型为三角锥。同时，由于孤对电子对键对电子的斥力，使PCl3的键角小于109.5成为101°。而BCl3中的B原子为sp2杂化，三个杂化轨道指向平面三角形的三个顶点，与三个Cl原子的单电子配对，因而是平面三角形构型，键角为120。21．波函数是描述_是描述核外电子运动状态的是描述核外电子运动状态的___数学函数式，它和____原子轨道___是同义词。2的物理意义是电子在核外某空间概率密度__，电子云是_电子在核外某空间概率密度___的形象化表示。22．第二周期某元素的单质是双原子分子，键级为1是顺磁性物质。（1）推断出它的原子序号；(2)写出分子轨道中的排布情况；解:(1)5(2)B2[(1s)2(*1s)2(2s)2(*2s)2(2px)2]24．用VSEPR理论和杂化轨道理论推测下列各分子的空间构型和中心原子的杂化轨道类型。PCl3SO2NO2+SCl2SnCl2BrF2+解:分子nVPVP排布杂化类型分子构型PCl3(53)/2=14正四面体sp3三角锥SO2(64)/2=13平面三角形sp2V形NO2+(514)/2=02直线形sp直线形SCl2(62)/2=24正四面体sp3V型SnCl2(42)/2=13平面三角形sp2V型BrF2+(712)/2=24正四面体sp3V型25．离子键无饱和性和方向性，而离子晶体中每个离子有确定的配位数，二者有无矛盾？解：离子键无饱和性和方向性是指正负离子的静电吸引作用，只要离子半径允许，就可以吸引尽可能多各个方向的异号离子；而离子晶体中每个离子有确定的配位数是由正负离子的半径确定的，具有确定半径的离子周围排列异号离子的数量(即配位数)是一定的，两者之间并不矛盾。26.写出下列离子的外层电子排布式，并指出电子构型类型：Mn2+Hg2+Bi3+Sr2+Be2+解：离子Mn2+Hg2+Bi3+Sr2+Be2+外层电子排布式3s23p63d55s25p65d106s24s24p61s2电子构型类型9~17电子构型18电子构型18+2电子构型8电子构型2电子构型27.试由下列各物质的沸点，推断它们分子间力的大小，列出分子间力由大到小的顺序，这一顺序与分子量的大小有何关系？Cl2-34.1℃O2-183.0℃N2-198.0℃H2-252.8℃I2181.2℃Br258.8℃解：分子晶体的沸点高低取决于分子间力的大小。分子间力的大小顺序为：I2>Br2>Cl2>O2>N2>H2这一顺序与分子量大小的顺序一致。对非极性分子，分子间力仅存在色散力，分子量愈大，色散力愈大，分子间作用力愈强，相应的熔、沸点愈高。28.指出下列各组物质熔点由大到小的顺序。(1)NaFKFCaOKCl；(2)SiF4SiCSiCl4；(3)AlNNH3PH3；(4)Na2SCS2CO2；解：(1)均为离子晶体，从离子的电荷、半径考虑，熔点高低顺序：CaO>NaF>KF>KCl；(2)SiC为原子晶体，熔点最高；SiF4和SiCl4为分子晶体，熔点主要由色散力决定；因此熔点由高到低为：SiC>SiCl4>SiF4；(3)AlN为原子晶体，熔点最高；NH3和PH3为分子晶体，但NH3分子间存在氢键，因此熔点由高到低为：AlN>NH3>PH3；(4)Na2S为离子晶体，CS2和CO2为分子晶体，熔点顺序为：Na2S>CS2>CO2；29.已知NH3、H2S、BeH2、CH4的偶极矩分别为：4.90×10-30C·m、3.67×10-30C·m、0C·m、0C·m，试说明下列问题：(1)分子极性的大小；(2)中心原子的杂化轨道类型；(3)分子的几何构型。解：(1)分子极性由大到小为：NH3>H2S>BeH2=CH4；(2)中心原子的杂化轨道类型分别为：不等性sp3杂化、不等性sp3杂化、sp杂化、等性sp3杂化；(3)分子的几何构型分别为：三角锥形、V形、直线形、正四面体形。30.下列化合物中哪些可能有偶极矩？CS2；CO2；CH3Cl；H2S；SO3；解：CS2CO2CH3ClH2SSO3杂化类型spspsp3sp3sp2分子构型直线形直线形四面体形V形平面三角形偶极矩00>0>0031.根据离子半径比，推测下列离子晶体属何种类型。MnSCaOAgBrRbClCuS解：MnSCaOAgBrRbClCuS离子半径比80/184=0.43499/140=0.707126/196=0.643148/181=0.81872/184=0.391晶体类型NaCl型NaCl型NaCl型CsCl型ZnS型32.比较下列各对离子极化率的大小，简单说明判断依据。(1)Cl-S2-；(2)F-O2-；(3)Fe2+Fe3+；(4)Mg2+Cu2+；(5)Cl-I-；(6)K+Ag+；解：(1)Cl-<S2-，(2)F-<O2-，负电荷愈高、半径愈大极化率愈大；(3)Fe2+>Fe3+，正电荷愈高、半径愈小极化率愈小；(4)Mg2+<Cu2+，电荷相同，半径相近，9~17电子构型>8电子构型；(5)Cl-<I-；I-半径大于Cl-；(6)K+<Ag+，电荷相同，半径相近，Ag+18电子构型>K+8电子构型；33.将下列离子按极化力从大到小的顺序排列。Mg2+Li+Fe2+Zn2+解：极化力由小到大为：Mg2+<Fe2+<Zn2+<Li+。Li+：2电子(He)构型，半径特小，极化能力最强；Mg2+<Fe2+<Zn2+：电荷相同、半径相近，极化能力8电子构型<9~17电子构型<18电子构型。34.下列物质中，属极性分子的是(A)PCl5(g) (B)BCl3 (C)NCl3(D)XeF2解：(A)PCl5(g)(C)NCl335.形成氢键必须具备的两个基本条件是：解：(1)_氢原子与电负性很大的原子X形成共价键__，(2)__有另一个电负性很大且有孤对电子的原子X或Y_或(1)必须具有与电负性大的元素，以强极性共价键结合在一起的氢原子。(2)必须有电负性大，半径小，具有孤对电子的元素的分子或离子(原子团)。36.从离子极化讨论下列问题：(1)AgF在水中溶解度较大，而AgCl则难溶于水。(2)Cu+的卤化物CuX的r+/r-＞0.414，但它们都是ZnS型结构。(3)Pb2+、Hg2+、I-均为无色离子，但PbI2呈金黄色，HgI2呈朱红色。解：(1)虽然Ag+是18电子构型，极化能力和变形性均很大，但F半径很小，不易变形，因而AgF极化作用不强，是离子晶体，在水中溶解度较大；而AgCl中，由于Cl半径较大，变形性较大，AgCl的极化作用较强，共价成分较大，难溶于水。(2)由于Cu+是18电子构型，极化能力和变形性均很大，X又有较大极化率，易变形，因此CuX的离子极化作用较强，带有较大的共价成分，使之成为具有较大共价成分的ZnS型结构。(3)Pb2+、Hg2+分别为18+2和18电子构型，极化能力和变形性均很大，I又有较大极化率，易变形，因而PbI2和HgI2的离子极化作用较强，由于离子极化作用的结果使相应化合物的颜色加深，分别生成金黄色和朱红色化合物。37.根据下列数据计算氧原子接受两个电子变成O2-的电子亲和能A(A1+A2)。MgO的标准摩尔生成焓fHm(MgO)=-601.7kJ/mol；O2(g)的离解能D=497kJmol-1MgO的晶格能U=3824kJmol-1；Mg的升华热Hs=146.4kJmol-1；Mg(g)的电离能I1=737.7kJmol-1，I2=1451kJmol-1；fHfHm(MgO)Hs(Mg)I1+I2rHm=UA1+A21/2D(O21/2D(O2)Mg(g)O(g)Mg2++O2fHm(MgO)=Hs(Mg)+I1+I2+1/2D(O2)+A1+A2+rHmA1+A2=fHm(Hs(Mg)+I1+I2+1/2D(O2)+rHm)=[-601.7146.4737.71451497/2+3824]kJmol-1=638.7kJmol-138.试分析温度对导体和半导体的导电性的影响。解：温度升高，导体内质点的热运动加快，阻止了电子在电场中的定向运动，因而电阻增大，所以，温度升高导体的导电能力下降