无机及分析化学 第一章习题答案

Charp1

原子结构与元素周期性3、用合理的量子数表示：（1）3d能级（2）2pz原子轨道（3）4s1电子(1)n=3,l=2(2)n=2,l=1,m=0(3)n=4,l=0,m=0,ms=+4、（1）量子数n=3，l=1的原子轨道符号是什么？该类原子轨道的形状如何？有几种空间取向？共有几个轨道？共可容纳多少个电子？

3p亚层，哑铃型，三种空间取向，

三个原子轨道（pxpypz），最多可容纳6个电子。

(2)量子数n=4的电子层有几个亚层？各亚层有几个轨道？第四电子层最多能容纳多少个电子？

四个亚层：4s、4p、4d、4f

轨道数：1357

电子数：261014（32）Charp1

原子结构与元素周期性6.试预测：⑴115号元素原子的电子分布，并指出它将属于哪个周期、哪个族？可能与哪个已知元素的性质最为相似？⑵第七周期最后一种元素的原子序数是多少？解：⑴115号元素原子的电子分布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d105f146s26p66d107s27p3或[Rn]5f146d107s27p3，属于第七周期、VA族元素，与Bi的性质最为相似。⑵第七周期最后一种元素原子的电子分布式为：[Rn]5f146d107s27p6，原子序数为118。Charp1

原子结构与元素周期性原子序数电子分布式各层电子数周期族区金属还是非金属12[Ne]3s22,8,2三ⅡAs金属24[Ar]3d54s12,8,13,1四ⅥBd金属48[Kr]4d105s22,8,18,18,2五ⅡBds金属60[Xe]4f46s22,8,18,22,8,2六ⅢBf金属82[Xe]4f145d106s26p22,8,18,32,18,4六ⅣAp非金属

7、考察的知识点：（1）基态原子中电子的分布；（2）元素周期性与核外电子分布的关系。Charp1

原子结构与元素周期性9.

有A、B、C、D四种元素，其价电子数依次为1，2，6，7，其原子层依次减小。已知D-的电子层结构与Ar原子相同，A，B次外层电子数均为8，而C的次外层电子数为18，根据结构判断：（1）原子半径由小到大的顺序；（2）第一电离能由小到大的顺序；（3）电负性由小到大的顺序；（4）金属性由弱到强的顺序；（5）分别写出各元素原子最外层的l=0的电子的量子数。解：元素代号电子分布式周期族元素符号A[Xe]6s16ⅠACsB[Kr]5s25ⅡA

SrC[Ar]3d104s24p44ⅥASe

D[Ne]3s23p53ⅦA

Cl(1)原子半径：rCs>rSr>rSe>rCl(2)第一电离能：ICs<ISr<ISe<ICl(3)电负性：ХCs<ХSr<ХSe<ХCl(4)金属性：Cs>Sr>Se>Cl(5)元素原子最外层的l=0的电子的量子数：Cs([Xe]6s1)：n=6,l=0,m=0,ms=+1/2Sr([Kr]5s2)：n=5,l=0,m=0,ms=+1/2n=5,l=0,m=0,ms=-1/2Se([Ar]3d104s24p4)：n=4,l=0,m=0,ms=+1/2n=4,l=0,m=0,ms=-1/2Cl([Ne]3s23p5)：n=3,l=0,m=0,ms=+1/2n=3,l=0,m=0,ms=-1/2Charp1

分子的结构与性质11.

根据电子配对法，写出下列各物质的分子结构式：解：

BBr3CO2SiH4PCl5C2H4HClOCharp1

分子的结构与性质12.指出下列分子或离子中的共价键哪些是由成键原子的未成对电子直接配对成键？哪些是由电子激发后配对成键？哪些是配位键？解：

ZnCl2Zn的价层电子构型为3d104s2，先激发成3d104s14p1，再与2个Cl的p轨道上的未成对电子配对成键。其共价键由成键原子先激发再配对成键的。NI3直接配对成键。Charp6

分子的结构与性质AsF5As的价层电子构型为4s24p3

：当遇到电负性大的F原子时，4s亚层上的价电子对被拆开，其中一个电子被激发到4d亚层上，使未成对电子数增至5个：这样As就可以和5个F原子上的未配对电子配对成键，故AsF5的共价键是由电子激发后配对成键的。Charp1

分子的结构与性质N原子的价层电子构型为2s22p3，其2p亚层上有三个未成对电子，能与3个H原子1s上的未成对电子直接配对成键；而另外一个H原子1s上的电子电离后就空出了1s轨道，并形成了H+，空出的1s轨道能与N原子2s亚层上的孤电子对形成配位键，整个过程如右图所示：形成配位键直接配对成键Charp1

分子的结构与性质[Ag(NH3)2]+Ag原子的价层电子构型为4d105s1，当5s亚层上的1个电子电离后就形成了Ag+，如下所示：价电子电离顺序：Charp1

分子的结构与性质13.

试用杂化轨道理论，说明下列分子的中心原子可能采取的杂化类型，并预测其分子或离子的几何构型。Charp1

分子的结构与性质生成的BCl3几何构型为平面正三角形。B原子的价电子层构型为2s22p1，成键时一个2s电子被激发到一个2p空轨道上，形成3个能量相同的sp2杂化轨道，整个过程如下：BCl3Charp1

分子的结构与性质PH3P原子的价电子层构型为3s23p3，成键时4个价电子轨道发生sp3杂化，形成4个能量不相同的sp3杂化轨道，整个过程如下：杂化轨道中有1对孤电子对，生成的PH3几何构型为三角锥形。Charp1

分子的结构与性质H2SS原子的价电子层构型为3s23p4，成键时4个价电子轨道发生sp3杂化，形成4个能量不相同的sp3杂化轨道，整个过程如下：杂化轨道中有2对孤电子对，生成的H2S几何构型为折线（V）型。Charp1

分子的结构与性质CCl4C原子的价电子层构型为2s22p2，成键时4个价电子轨道发生sp3杂化，形成4个能量相同的sp3杂化轨道，整个过程如下：杂化轨道中没有孤电子对，生成的CCl4几何构型为正四面体。Charp1

分子的结构与性质CS2C原子的价电子层构型为2s22p2，先激发为2s12p3

，发生sp杂化，两个sp杂化轨道与两个S的3p轨道形成2根σ键，C原子的两个2p轨道与两个S的3p轨道形成2根键，形成S=C=S，整个过程如下：生成的CS2几何构型为直线形。Charp1

分子的结构与性质N原子的价层电子构型为2s22p3，其2p亚层上有三个未成对电子，能与3个H原子1s上的未成对电子直接配对成键；而另外一个H原子1s上的电子电离后就空出了1s轨道，与N原子2s亚层上的孤电子对形成配位键，这样整个离子就没有孤电子对，形成四个相同sp3杂化轨道，整个过程如下图所示：杂化轨道中所有电子都成对了，生成的几何构型为正四面体。Charp1

分子的结构与性质14.根据分子轨道理论说明：⑴He2分子不存在；⑵N2分子很稳定，且具有反磁性；⑶O2-和O2+离子的磁性。解：

有4个电子，根据分子轨道能级图可以写出其分子轨道式为

(σ1s)2(σ＊1s)2

。可知进入成键轨道的电子与进入反键轨道的电子一样多，能量变化上相互抵消，因此理论上是不存在的。Charp1

分子的结构与性质有14个电子，根据分子轨道能级图可以写出其分子轨道式为KK(σ2s)2(σ＊2s)2

(2py)2(2pz)2

(σ2px)2

，形成了一个σ键和二个键，所以很稳定。由于其所有的电子均已配对，因此其具有反磁性。有17个电子，根据分子轨道能级图可以写出其分子轨道式为KK(σ2s)2(σ＊2s)2

(σ2px)2

(2py)2(2pz)2

(＊2py)2(＊2pz)1

，可知其有一个未成对电子(＊2pz)1

，与(2pz)2形成了一个叁电子键，因此其具有顺磁性。有15个电子，根据分子轨道能级图可以写出其分子轨道式为KK(σ2s)2(σ＊2s)2

(σ2px)2

(2py)2(2pz)2

(＊2py)1，可知其有一个未成对电子(＊2py)1

，与(2py)2形成了一个叁电子键，因此其具有顺磁性。Charp1

分子的结构与性质15.根据键的极性和分子的几何构型，判断下列分子哪些是极性分子？哪些是非极性分子？解：

Ar是单原子分子，整个分子呈现出电中性，因此它是非极性分子。I2由两个相同原子构成，分子中的正负电荷中心重合于一点，整个分子不存在正负两极，属于非极性分子。Charp1

分子的结构与性质HF由两个不同原子构成，成键电子云偏向于电负性较大的F原子，使分子的负电荷中心比正电荷中心更偏向于F原子，整个分子存在正负两极，属于极性分子。CO由两个不同原子构成，成键电子云偏向于电负性较大的O原子，使分子的负电荷中心比正电荷中心更偏向于O原子，整个分子存在正负两极，属于极性分子。H2S有两个S－H极性键，由于其空间结构为V形，中正负电荷中心不重合，整个分子存在正负两极，属于极性分子。H2SCharp1

分子的结构与性质CS2有两个C－S极性键，但由于其空间结构为直线形，中正负电荷中心重合，整个分子不存在正负两极，属于非极性分子。CS2CHCl3有三个C－Cl极性键和一个C－H极性键，其空间结构为四面体，中正负电荷中心不重合，整个分子存在正负两极，属于极性分子。CHCl3CCl4有四个完全相同的C－Cl极性键，而其空间结构为正四面体，中正负电荷中心重合，整个分子不存在正负两极，属于非极性分子。CCl4Charp1

分子的结构与性质BF3有三个完全相同的B－F极性键，而其空间结构为正平面三角形，中正负电荷中心重合，整个分子不存在正负两极，属于非极性分子。BF3NF3有三个完全相同的N－F极性键，但其空间结构为正三角锥形，中正负电荷中心不重合，整个分子存在正负两极，属于极性分子。NF3Charp1