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文档简介
无机化学习题参考答案
第一章
L解欣Na0H)=40g•mol-1M2Ca2*)=80g•mol-1M-!-NaC0)=53g•mol
223
它们的物质的量分别为〃(NaOH)=MNaOH)=0.01x1000=025(moj)
M(NaOH)40'7
-1-1
2.解M(NaOH)=40g•molM(lCaCl2)=55.5g•mol
10KI+2KMnO+8HSO=5I+2MnSO+6K2so4+8HO
解题中的反应方程式为424242
将上述反应方程式按题意变换为KI+lKMnOi+为2soi=」2+lMnS0i+3K2S0I+3H20
552555
Imol—mol
2
n(KI+-KMnOi)mol0,508mol
5254
则所消耗的反应物的物质的量为〃(KI+lKMnO,)=2X”史=0.004(mol)
5254
4.解混合溶液中KC1的质量浓度
所得混合溶液中KC1的质量浓度超过了极限值。
5.质量分数为3%的某Na2c溶液,密度为L05g・血?,试求溶液的c(Na2co,、
x(Na2cO3)和b(Na2co3)。
解欣Na2coi=106g・nioL
6.解应补充NaCl的质量/77(NaCl)=z?(NaCl)-J/(NaCl)=O.050X58.5=2.925
(g)
需生理盐水的体积V(生理盐水)=;;黑;=。。5;;8.5=0325(L)=325(mL)
7.什么叫稀溶液的依数性?难挥发性非也解质稀溶液的四种依数性之间有什
么联系?
答溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低和渗透压力等性质只与溶质、溶剂微粒数的比值有关,而
与溶质的本性无关,因为这类性质的变化规律只适用于稀溶液,所以统称为稀溶液的依数性。
难挥发性非电解质稀溶液的四种依数性之间关系密切,可以根据下列公式进行换算
100
8.解葡萄糖溶液中水的摩尔分数为x(HQ)=导喘=0.982
218100
-------1-------
18018
葡萄糖溶液的蒸气压为叶戌r(H8)=2.338X0.982=2.30(kPa)
9.解由于两溶液在同一温度下结冰,则△/;(尿素)=△*(未知物)
。
GL5/6Q42®用〃(未知物)=342.4(g•mol-1)
1200/10001000/1000
即该未知物的相对分子质量为342.4。
10.测得人体血液的凝固点降低值△71=0.56K,求在310K时人体血液的渗透压。
解%(也0)=1.86K・kg•mol-1
n0.56n
由于△工二77-776(kPa)
除L868.314x310
即310K时人体血液的渗透压为776kPa。
11.解在相同温度下,溶液的渗透压力与渗透浓度成正比,因此,可以通过比较
溶液渗透浓度的大小,确定溶液渗透压力的大小。三种溶液的渗透浓度分别为
c?oS(CbH^Oe)=c(C6lli/)6)=0.20(mo1•L')
l
CoS(NaCl)=2c(NaCl)=2X0.20=0.40(mol・L)
Q,(Na2co3)=3c(Na2co:J=3X0.20=0.60(mol・L')
所以溶液的渗透压力由大到小的顺序为⑶>(2)>(Do
12.解(1)-(50g•L,CIIA)+-(生理盐水)混合溶液的渗透浓度为
2612
所以该混合溶液为等渗溶液。
(2)1(18.7g・LNaC3HQj+g(生理盐水)混合溶液的渗透浓度为
所以该混合溶液为等渗溶液。
(3)|(12.5g-L'NaHCO^+j(生理盐水)混合溶液的渗透浓度为
所以该混合溶液为等渗溶液。
13.将1.01g胰岛素溶于适量水中配制成100mL溶液,测得298K时该溶液的渗
透压力为4.34kPa,试问该胰岛素的相对分子质量为多少?
解M(胰岛素)=券4=4;01]X8.314x298=5.77xl()3(g.mo「)
所以胰岛素的相对分子质量为5.77X10\
第二章
1.I=-(0.30Xl2+0.10X32)=0.6
2
2.对于KC1C0.1
lgr±=-0.509|Z+?Z-IV7=-0.509X1XVoj=-0.16y土=0.69
3.(1)力二伫2X0.005X8.314X398-33.09(kPa)
(2)〃=i丫土cRA2X0.92X0.005X8.314X398=30.44(kPa)
4.NH3,HS;HSO.;,HPO;,SO:-
5.HSO4;HS;H3PO4,H2s0VNH;
6.酸:H2S,HAC
2
碱,C03;NH3,OH;N02-
两性物质:HS,H2P04;H20
7.Ka(HSO;)>KU(HAc)〉人(HCN)>K“(I1CO3)>Ka(H2O)
-
酸性强度HSO4->HAC>HCN>HCO3>H2O
8.M/X=10-I4/(l.77X10-4)=5.6X10-,1
9.稀释后丙酸浓度为0.4X125/400=0.125(mol•L稀
5-3-1
c/X>500[H']=ylKuxc=71.34X10-X0.125=1.3X10(mo1•L)
pH=2.88
10.⑴混合后,全部生成浓度为全lmol•L的NH,Cl:
%(NHj)8X10$)=5.56X1010
,o-61
c/^>500[If]=ylKaxc=75.56x10xO.l=7.46xIO(mol•U)
pH=5.13
⑵混合后,全部生成浓度为0.lmol•L的NH.Ac:
c?X(NH;)>20X,c>20X(HAc)
H]=JK”(NH;)XK&(HAc)二,5.56x10-隈1.8x1(尸=1.0J10"(mol•L-')
(4)NaOH。IpHt
第三章
2.解:(2)正确。
3
3.解:Kxv=4s
4.解:(1)不正确,(2)不正确,(3)正确,(4)不正确。
5.解:BaCOj、Fe(0H)3>Fe2s3。
7.解:沉淀平衡时有:Pb02(s)=^Pb2++2C1
50.130+525
=0.1357
SP[Pb2+]=0.1357mol•L-,[Cr]=2^2X5.7X10-3(mol•L-1)
"p(AgCl)=[Pb2+][Cl]2=0.1357X(2X2.57X103)2=1.76X10'5
8.解:查表得&p(Mn(OH)2)=2.06X10T%(加3.乩0)=1.8X10-5
(D混合液中c(Mr?+)=0.0015X10/15=0.0010(mol•L-1)
1
C(NH3.H20)=0.15X5/15=0.050(mol•L-)
由NH:“H20离解产生的[OH]为:
IP=c(Mn2+)•c2(OH-)=0.0010X(9.5X10-4)2=9.OX10-l°
・・・/Q>Ap(Mn(0H)2)(2.06X105)
・••有Mn(0H)2沉淀生成
(0.49/132)x2.
+1,
lNH4]=------------:-=0.49(mobL
⑵由(NHjSOJ离解产生的[NH门为15x10,'
(NH)2sol的加入对氨水的离解产生同离子效应:
0.05-x0.49+xx
^0.05^0.49
/片c(Mn2f)•c2(Oil)=0.0010X(1.8X106)2=3.2X1015
V7^<XP(Mn(OH)2)(2.06X10")J没有Mn(OH)2沉淀生成
9.解:查表得匾(FeS)=1.59X1079H2s的K=5.IX10\(2=1.2X10飞
方法一:要使Fe"不形成沉淀,区力需用小于:
而H2s饱和溶液的浓度为[H2S]=0.lOmol•L
二(收=6.8乂](产
[HS]
2代入数据得:
[H+]2xl.59xIO”®
=6.12xIO,'
0.10
M^[H*]=1.96X103(mol•L_1)pH=2.71
即溶液中最大pH值应为2.71
方法二:用HC1溶解0.10molMS(s)所需的[H]计算
/⑸lx。)义(1.20X10")xo.IOXO.Ib
二,1.59X1019
=1.96X10-3(mol•L1
即溶液中最大pH值应为2.71
10.解:查表得自(Fe(0H)3)=2.64Xl()39
E(Mg(0H)2)=5.66X10-12
根据溶度积原理,使Fe”完全沉淀所需0H的最低浓度为
p0H=10.86pH=3.14
Mg"不沉淀,溶液中0H的最高浓度为
12
[0H-]=K(Mg(OH)2)=/5.66X1Q
3lMg-1J0J0=7.5XIO_6(mol・L)
pOH=5.12pll=8.88
只要将OFT浓度控制在1.38X10廿7.5X10-6mol•L之间,即pH控制在3.1O.88
之间,即可使F&,和Mg?一分离。若用NaOH来控制这样的条件是困难的,阳』乩缓冲
液可满足这个要求。
11.解:(1)CQj的酸性比盐酸弱而比醋酸强。
(2)提示:由于pH的原因。
第四章缓冲溶液
1.解:(1)(2)具有缓冲作用,(3)(4)无缓冲作用。因为(1)(2)中存
在着足够浓度的共加酸碱对,(3)(4)中无足够浓度的共辗酸碱对。
2解心卷即7—需喝
/
解得:l(HPO;)=60.78(加)则V(H2PO;)=39.22(加)
4.已知TrisH知在37c时的pKa为Z85,今欲配制pH为7.40的缓冲液,问在含有Tris和Tris・HCl各
为0.05molU的溶液100ml中,需加入0.05molL-'的HC1溶液多少ml?
解:设需加入HC1的体积为刘1。1根据
PH=P小电摩了有74』+喘嚷:黑嘴言
解得:产47.6(ml)
5.解:根据题意,应用凡PO:-HPO:-缓冲对。
设需HR)4Am1,与H3P(X反应的NaOII为yml,与HPO:反应的NaOH为侬11。
_
H3P04+OH=H2PO;+H2O
mmolO.025M).025Mo.025yl
H2PO;+OH=HPO:-+乩0
0.025%-0.025/10.025%0.0254
・••尸yj••卢必+%=100,下必,必二100-2x
解得:A=38.34(ml),即需要H3Po,38.34mLNaOH需要:100-38.34=61.66(ml)
6.解:5.00=5.30+1g,1^1=0.50(1)
[HA][HA]
加H+后pH降低值为4.70,则:4.70=5.30+1g黑骷=
1001HA]+10
联立(1)(2)两方程,解得:[HA]=O.50mol•L-1[A-]=O.25mol•L-1
7.今有720moiL”的NH3H2O和ZOOLO.lOOmolU的HC1溶液,若配制pH=9.60的缓冲溶液,在不加
水的情况下,最多可配制多少ml缓冲溶液?其中NH."H2O和NH4+的浓度各为多少
解:设配制前加3・比0体积匕L。
则NH3•H2O+HC1=NH4C1+H2O
起始0.20-0.200
平衡0.20K-0.2000.20
;〃(NH3H即十馆
pH=pA+lg。960=925°”.2°
'&〃(NH:)0.20
匕二3.24(L)
缓冲溶液总体积昨3.24+2.00=5.24(L)
[NHs•HQ]==0,085(molU')
[NH「]=*=0.038(11101^')
-1
8.解:^*^=0.576Xc,6=0.576X0.100=0.576(mmolmr*-pH)
根据pH=pAh+lg糕,有:8.00=7.40+lg^-l,解得:借=3.98
Ho][HB][Ho|
XV[B-J+[HB]=0.100A[B-]=0.08mol・L-,[HB>0.02mol-I?
^=2.303x0,080x0,02°^0.037(mmol-ml-1•pH1)
0.100
第七章
2-2++3+3+
1.答:(1)Cr207+6Fe+14H=2Cr+6Fe+7H20
+3+
(2)2Mn+5Bi0「+14H*=2Mn0「+5Bi+7H20
2+
(3)5H202+2Mn0i"+6H=502+2Mn+8H20
22+
2.答:氧化剂由强到弱:H202>Cr207->Hg
还原剂由强到弱:Zn>Sn>H202>Br"
3.答:(1)MnO「是最强的氧化剂,MnO厂是最强的还原剂。
(2)CnO厂是最强的氧化剂,Cr是最强的还原剂。
4.若下列反应在原电池中正向进行,试写出电池符号和电池电动势的表示式。
(1)Fe+Cu"uFu"+Cu(2)C『+NioCu+Ni*
答:(1)(—)Fe|Fe2(Imol•L-1)||Cu21(Imoi•L-1)|Cu(+)
庐8(+)—8(-)
=<Z)s(Cu27Cu)-<z)s(Fe27Fe)+等1g篇
(2)(-)Ni|Ni2+(lmol•L-1)||Cu2+(lmol-L_1)|Cu(+)
斤8(+)—(p(->
=<p#(Cu27Cu)-0#(Ni"/Ni)+等1g需
5.求出下列原电池的电动势,写出电池反应式,并指出正负极。
2+-13+1-1
(1)Pt|Fe(lmol•L),Fe(0.OOOlmol•L_)||T(0.OOOlmoi•L),l2(s)|Pt
解:设右边为正极,左边为负极
£=8(+)—0(一)
=#(12/T)+0.05921g#(Fe^/Fe2')-0.05921g
=0.535-0.771+0.05921g
().000lx0.0001
=0.238V>0
23+
・•・假设正确,电池反应式为I2+2Fe=2I-+2Fe
(2)Pt|Fe3+(0.5mol•L_1),Fe2+(0.05mol•L-1)||Mn2+(0.Olmol•L-1),
_1
H70.Imol•L),Mn021固)|Pt
解:设右边为正极,左边为负极
氏9(+)—9(一)
二6"3)2削/)+若丝12示岛一/(函+低2+)—0.0592坨需
=0.3406V>0
2+2+3+
,假设正确,电池反应式为Mn02+2Fe+4H=Mn+2Fe+2H20
6.将Cu片插入盛有0.51noi•LfCuSOi溶液的烧杯中,银片插入盛有0.5mol-L"
2gN()3溶液的烧杯中,组成一个原电池。
(1)写出原电池符号;
(2)写出电极反应式和电池反应式
(3)求该电池的电动势。
解:(1)(-)Cu|Cu2-(0.5mol•L_1)||Ag+(0.5mol-L-1)|Ag(+)
(2)正极反应Ag'+e-uAg
负极反应Cu」+2°Cu
①义2+②得电池反应式:2Ag'+Cu=2Ag+C/
(3)E=cp(Ag+/Ag)—(p(Cu27Cu)
=(p#(Ag7Ag)+0.05921g[Agf]-#(Cu27Cu)-lg[Cu24]
=0.7996+0.05921g0.5-0.337-^^IgO.5
=0.454(V)
7.在pH=3和pH=6时,KMnO,是否能氧化厂离子和BL离子?
w
解:^(I2/I')=0.535V,1.08V
在酸性条件下:MnO「+8H'+5ef凶力+4比0
[MnOi-]=[Mn2,]=lmol•L1
^(MnOJ/M/)二lg[E*]8
pH=3时
2+-38
(P(Mn04-/Mn)=l.51+^^lg(10)
=1.226(V)
既大于WYL/U),也大于0#(Bn/Br-),所以既能够氧化广,也能够氧化Br
2+n
PH=6时(p(MnO「/Mn/)=O.942V此时,cp(Mn04-/Mn)>cp(I2/r),
2+ff
但cp(MnO4"/Mn)<(p(Br2/Br")
・・・KMnOi能氧化I,却不能氧化B/0
8.答:只能选择Fez(SOJ3。
9.解:(1)斤w*(l2,/「)一(p#(Fe3+/Fe2t)=0.535-0.771=-0.236V(0
3+2+
反应逆向进行:2Fe+2r==2Fe+I2
(2)氏0*(Cb/C「)一(/(Sn,VSDn.358—0.154=1.204V>0
反应正向进行:CL+Sn"==Sn"+2C1一
B2
(3)氏0"(Fe,VFe,-(^(Mn02/Mn0=-0.437V<0
23+2+
反应逆向进行:Mn02+4H+2Fe==2Fe4-Mn+2H20
22+#2
(4)E=(p'(Hg7Hg2)-cp(Hg27Hg)=0.106V>0
2+2+
反应正向进行:Hg+Hg==Hg2
n
10.已知0#(ILAsOt/IUsOa)=0.559V,(p(I2/I~)=0.535V,试计算下列反应:
+
HASO3+I2+H2OuH:iAs04+2r+2H
在298K时的平衡常数。如果pH=7,反应向什么方向进行?
]仁〃(/(+)"㈠)一。
解:2x(0.535-0.559)81
0.05920.05920.0592
・••舲0.15由于E*<0.・・此时反应逆向进行
当pH=7时,口]=10,其它浓度均为lmol•。
E=0㈤一0(-)
+2
=(p*(I2/r)-(p*(HAsOj/HMsOj-lg[H]
=0.535-0.559—尤咨lg(W7)2=0.39(V)>0反应正向进行。
11.解:EJ(P\+)—(P"㈠二-0.44-0.771二一1.211V<0
△「宵=一〃八一2X96485X(-1.211)=233.69(kJ)>0,反应不能自发进行。
12.根据下列反应组成电池,写出电池组成式,计算298K时的电动势,并判断反应
自发进行的方向。
-1-1
(1)2Ag(s)+Cu(N03)2(0.Olmol•L)u2AgN0K0.Imol•L)+Cu(s)
3+_1-12+-1
(2)2Cr(0.Olmol•L)+2Br-(0.Imol-L)—2Cr(lmol-L)+Br2(l)
解:(1)(-)Ag|Ag(0.Imol•L_1)||Cu2+(0.Olmol•L-1)|Cu(+)
E^(p(+)~(p(-)
=0.34—0.7996+竺"1g①4
2[Ag+]2
一046+鸿1g㈣
20.12
=-0.46(V)<0故反应逆向自发进行。
132+-
(2)(-)Pt|Br2(l),Br-(O.Imol-L_)||Cr\0.Olmol-L''),Cr(lmol•L
?|Pt(+)
后")—C(->
[Cr34J2[Br-J2
=-0.41-1.087+2^lg
lAg+]2
=-l.68(V)<0故反应逆向自发进行。
13.已知[Sn2+]=0.lOOOmol•L-1,[Pb2+]=0.lOOmol•L-1
(1)判断下列反应进行的方向SnHV-Sn*Pb
(2)计算上述反应的平衡常数4是多少?
解:(1)斤0(+)—0.)
二①”(Pb27Pb)-(py(Sn27Sn)
=—0.126—(―0.136)+”盟1g里里
20.100
=0.010V>0
故反应正向进行。
〃[夕#(+)-0#(-)]2x0.010
(2)lgK=二0・34AK=2.18
0.05920.0592
14.解:(1)0*(nV,H7l2)>0"(Bn/BC
--
故电池反应为:2I03+10Br+12H==I2+5Br2+6H20
--10
(2)斤H7L)-(P"(Br2/Br)+(0.0592/10)lg[Br]
=1.20--0.101(V)<0故反应逆向进行。
12
(3)斤H7L)-(p"(Br2/Br")+(0.0592/10)1g[Hl
=1.20-1.065+(0.0592X12/10)IglO-4
二一0.15(V)<0故反应逆向进行。
15.解:(1)0年(MnOJ/Mn2+)二(0.564+2X2.26+0.95+1.51)/5=1.51(V)
3+
(2)Mn02.26\lnO2O.95Mn
3+
E=01右)一0”(左)<0,MnO?不能歧化成MnO和Mn
2F
MnQ4-l.69Mn02l.23Mn
2
(P二右)一(p"(左)<0,MnO?不能歧化成MnO「和Mn"
二•MnO?不能发生歧化反应
2-+
(3)同理,MnO和Mn”能发生歧化反应。3MnO4+4H2MnOr+MnO,+2H2O
3+2+
2Mn+2H,00Mn+MnO2+4H*
16.在298K时,测定下列电池的斤+0.48V,试求溶液的pH值。
12+-1
(-)Pt,H2(100kPa)|H(Amol•L_)||Cu(lmol-L)|Cu(+)
解:解2++H2==Cu+2lT
0.0592,[H-]2
2+
2[Cu]pII:
0.48二(pn(Cu27Cu)-(p*(H7H2)-lg[H+]2
=o.337—竺垩
2
-lg[H+]=2.42pH=2.42
第八章原子结构与元素周期表
2.解:人二1039pm。
3.解:N6.6x1026nm,很小,可忽略,说明子弹等宏观物质主要表现为粒子性。
Ax=6.6xl0-29m,很小,可忽略,说明子弹有确定的运动轨道。
4.解:(D2p能级⑵3d能级⑶5f能级⑷2p,轨道⑸4s轨道
5.解:2,0,0,1/2;2,0,0,-1/2;
2,1,0,+1/2;2,1,1,+1/2;2,1,-1,+l/2o
6.解:(1)1个轨道,ZF2,7=0,加只能为0,即有1个轨道°
⑵无此亚层,ZT=3,/只能为0,1,2,不能为3。
⑶3个轨道,炉4,7=1,加能为0,+1,-1,有3个轨道。
(4)5个轨道,/7=5,7=2,加能为0,±1,±2,有5个轨道
7.解:
原子序价层电子周
电子排布式族
数排布期
Is22s22P63s23P63d1°4s24P64d5s25Pl5s25Pl5IIIA
102s22P620
24Is-2s22P63s23P63d54sl4V1B
Is22s22P63s23P63dzs24P64dZfM5s2
804f145d106s2
5P65d6s2
8•解:第4周期是第一个长周期,其中开始出现含3d电子的元素。其外层电子层
数等于周期数4。⑴第七个元素,除4s电子充满外,还应有5个3d电子,电子排
布式为:[Ar]3d54s2,未成对电子数为5。
⑵本周期最后一个元素,3d、4s、4p电子均因全充满,电子排布式为
[Ar]3d:04s24p\未成对电子数为0;
⑶第4周期最后一个元素序数为36,所以Z=38的元素,应是第5周期第2个
元素,其电子排布为[Kr]5s;其最稳定的离子应为+2价离子,电子排布式为
[Kr],未成对电子数为0;
⑷这应是第4周期的主族元素,3d和4s均应已充满,所以,它的电子排布式
应为
[Ar]3dzs24P:未成对的电子数为3。
9.解:Ag+:[Kr]4d10Zn2+:[Ar]3d10
Fe3+:[Ar]3crCu':[Ar]3d10
10.解:F、S、As、Zn、Ca
11.解:(l)/7s2/7p2IVA主族⑵3d64s?Fe⑶SdZsCu
第九章共价键和分子间作用力
3.解:轨道杂化理论的基本要点:略
HgCl2Hg为HB族元素,基态原子的外层电子组态为6s之,成键时,Hg原子的1
个6s电子激发到6P轨道,进行sp杂化,2个sp杂化轨道彼此间夹角为180o,分
别与2个C1原子的3P轨道重叠形成。键,故HgCL分子的空间构型为直线。
CS2C为IVA族元素,基态原子的外层电子组态为2s22P2,成键时,C原子的1个
2s电子激发到2p轨道,1个s轨道和1个p轨道进行sp杂化,2个sp杂化轨道彼
此间夹角为180o,分别与2个S原子的1个3p轨道重叠形成。键,另C原子的2
个未参加杂化、各有1个单电子的P轨道分别与2个S原子的另1个3p轨道重叠
形成2个互相垂直的不键,构成两个C=S双键。故CS2分子的空间构型为直线。
PF3P原子的外层电子组态为3s23P)有1对孤对电子和3个单电子。当P原子与F
原子化合时,P原子采用sp,不等性杂化,其中P原子的一对孤对电子占有一个sp'
杂化轨道,另3个sp‘杂化轨道分别与3个F原子的p轨道成键,故PF:,分子的空间
构型为三角锥形。
COC12C为IVA族元素,基态原子的外层电子组态为2s22P)成键时,C原子的1
个2s电子激发到2P轨道,1个s轨道和2个p轨道进行sp?杂化,3个sp,杂化轨
道彼此间夹角为120o,分别与2个C1原子的3p轨道和1个0原子的1个2P轨道
重叠形成3个。键,另C原子的1个未参加杂化、被1个单电子占用的2P轨道与
0原子的另1个2P轨道重叠形成1个"键,构成C=0双键。故COCh分子的空间
构型为平面三角形。
C2乩C为IVA族元素,基态原子的外层电子组态为2s22P2,成键时,C原子的1
个2s电子激发到2p轨道,1个s轨道和2个p轨道进行sp2杂化,3个sp?杂化轨
道彼此间夹角为120o,分别与另一个C原子的一个sp2杂化轨道和2个H原子的2
个1s轨道重叠形成3个。键,6个原子处于同一平面,2个C原子的未参与杂化、
被1个单电子占用的2P轨道则垂直于该平面,“肩并肩”重叠形成1个n键,构
成C=C双键。故C?乩分子呈平面构型。
CHCLC为IVA族元素,基态原子的外层电子组态为2s22P2,成键时,C原子的1
个2s电子激发到2P轨道,1个s轨道和3个p轨道进行sp'杂化,4个sp3杂化轨
道彼此间夹角为109o28',分别与1个H原子的1s轨道和三个C1原子含有单电子
的3P轨道重叠形成4个。键,由于C1原子和H原子的电负性不同,故CHCh分子
的空间构型为变形四面体形。
SiCLSi为IVA族元素,基态原子的外层电子组态为3s23P2,成键时,Si原子的
1个3s电子激发到3p轨道,1个s轨道和3个p轨道进行sp3杂化,4个sd杂化
轨道彼此间夹角为109o28,,分别与四个C1原子含有单电子的3p轨道重叠形成4
个。键。故SiCL分子的空间构型为正四面体形。
HRS原子的外层电子组态为3s23Pl有2对孤对电子和2个单电子。当S原子与
H原子化合时,S原子采用sp'不等性杂化,其中S原子的两对孤对电子占有两个
sd杂化轨道,另2个排布单电子的sd杂化轨道分别与2个H原子的1s轨道形成2
个。键,故H2s分子的空间构型为V字形。
4.试用轨道杂化理论说明,BF3是平面三角形的空间构型,而NF?却是三角锥形。
解:基态B原子的外层电子组态为2s22Pl成键时B原子采用等性sp?杂化,每个
sp2杂化轨道排布一个单电子,分别与3个F原子排布单电子的2p轨道重叠形成3
个。键,键角为120o,故BF:,分子的空间构型为平面正三角形。
基态N原子的外层电子组态为2s22P成键时N原子采用不等性sp,杂化,其
中N原子的一对孤对电子占有一个sp:'杂化轨道,另3个排布单电子的sp:'杂化轨道
分别与3个F原子排布单电子的2P轨道重叠形成3个。键,故NF3分子的空间构
型为三角锦形。
6.H:O离子的中心原子0采用何种类型杂化,说明&()♦中成键情况,中心原子的价层
电子对构型和离子的空间构型如何?
解:也0'离子的中心原子。采取不等性sp:'杂化,四个不等性函杂化轨道中,两个含有单电子,两个含有孤对
电子。两个含有单电子的SP:'轨道分别和两个氢原子的1s轨道形成。键,一个含有孤对电子sp3轨道和H-的
1s轨道形成。配键,剩下的孤对电子不参加成键。中心原子0的价层电子对构型为四面体,3对成键电子对,
1对孤对电子对,使HO离子的空间构型呈三角堆形。
7.用现代价键理论和分子轨道理论分别说明也能稳定存在.而1底不能稳定存在。
解:现代价键理论:H原子的电子组态为Isl自旋方向相反的两个H原子中的单电
子可以配对形成共价键,形成乩分子;He原子的电子组态为Is)无单电子,不能
形成共价键,He?分子不能稳定存在。
分子轨道理论:小分子的分子轨道式为(巴s)2,键级为1,可以稳定存在。I版分子
的分子轨道式为(%S)2(CJ;S)2,键级为0,He2不能稳定存在。
8.简述分子轨道理论的基本要点,试用分子轨道理论说明及、N;和CN的磁性。
解:分子轨道理论的基本要点:略
员的分子轨道排布式为[(。口2(。屋/(。2尸(。屋(gpH有2个单电子,具有顺磁性。
NJ的分子轨道排布式为[(OnytoJTlcMicZGzpyyi叼pHQpx)]有1个单电子,具有顺磁性。
2222
CN•的分子轨道排布式为[(。]3尸(。丁)2(5(<72;)U2py)(^2pz)(O-2Px)],无单电子,反磁性。
9.用分子轨道理论说明M分子为什么特别稳定?
解:反分子的分子轨道排布式:N2[(aj2(o/)2(O2>(O2;)2(Qpy)2(%pz)2(b2Px)2]
键级=(1()-4)/2=3因为N?分子键级为3,即Nz分子中是叁键,说明N2分子特别稳定。
10.写出0?+、()2、(「、(V-的分子轨道表达式,并指出它们的稳定性顺序。
解:分子的分子轨道表达式和键级分别为
。2十(()2(;)2()2()2)2()2()2)1)
a1sasa^a^TT2PyTT^2
其键级为卫芸二2.5;
2
02((必’)2(4)2(%)2(£)2(02同)2(兀2%)2(%“)2(曦)1(&)1)
其键级为止/二2;
2
。2((ojShWsyCh&P'AjJmZpi'WpJmKJ)
其键级为与1=1.5:
2
。;((0』9:)2(%)2(%)2(02Px)2(%/(%)2(&)2(4)2)
其键级为唱=1;从键级角度考虑,稳定性顺序为。2+>0>02>03
11.写出N0+、NO、NO一的分子轨道表达式,指H它们的键级和磁性,比较稳定性。
解:解+[(八:)2(3(。2:)2(兀冷)2晨池)2(°小)2]
其键级为12*二3,无单电子,具有反磁性。
2
2
NO((Q1S)(O;s)292s)2(<4)29孙)2⑴孙)2⑴孙)2(IT孙)1)
其键级为誓=2.5,有1个单电子,具有顺磁性。
2
'•。一((%)2(0;)2匹)2(<4)2(%/%)2(1)2(&)1(嗫)1)
+
其键级为冬9=2,2个单电子,具有顺磁性。稳定性顺序:N0>N0>N0-o
2
12.解:(1)不正确,原子形成共价键的数目也可能与其激发态时所含有的未成对
电子数相等,如C。
(2)不正确,直线形分子可以是非极性分子(如CO?)也可以是极性分子(如HCN)。
(3)不正确,也可能是sp3d杂化中的AB?型分子,如XelZ
(4)不正确。一般来说分子越大,变形性越大,色散力就越大。但有例外如HF
与HC1.
13.下列分子中,哪些是极性分子?哪些是非极性分子?为什么?
SO2、NH,、HSCHC13>PC13>BeFz、CCL、Cl2
解:(1)SO2分子的空间构型为V字形,结构不对称,其电偶极矩不为零,为
极性分子c
(2)NFL分子的空间构型为三角锥形,结构不对称,其,W0,为极性分子。
(3)H2s分子的空间构型为V字形,结构不对称,其〃W(),为极性分子。
(4)CHC13分子的空间构型为变形四面体,结构不对称,其为极性分
子。
(5)PCh分子的空间构型为三角锥形,结构不对称,其为极性分子。
(6)BeF2分子的空间构型为直线形,结构对称,其〃=0,为非极性分子。
(7)CCL分子的空间构型为正四面体,结构对称,其〃=0,为非极性分子。
(8)Cb分子的空间构型为直线形,结构对称,其〃=0,为非极性分子。
14.解:(1)四种卤素单质分子,均为非极性分子,分子间只存在色散力。随着F2、
Cl2>Bn、I2双原子分子的相对分子质量的增大,分子的变形性增大,分子间的色
散力增大,分子间的凝聚力依次增强,所以在常温下,卤素单质中Fz、Cb为气态,
Bg为液态,L为固态。
(2)水分子能形成分子间氢键,而FLS不能,故室温下水是液体而乩S是气体。
(3)HF和乩0分子都可形成分子间氢键,F的电负性大于0,HF分子间的氢键强
于乩。分子,但水分子可以形成两个氢键,HF只能形成一个氢键,要使氢键完全断
裂成为气体分子,水分子需要更高的能量,故HF的沸点低于比0。
(4)乙醇和二甲醛分子都是极性分子,分子间都存在取向力、诱导力和色散力,
但乙醇分子能形成分子间氢键;而二甲醛分子中虽然也有氧原子和氢原子,但氢原
子没有与氧原子直接结合,不能形成氢键。故乙醇的沸点比二甲醛的沸点高。
(5)邻羟基苯甲酸能形成分子内氢键,对羟基苯甲酸能形成分子间氢键,前者
偶极矩较小,具有较小的极性,因而在非极性溶剂CCL中的溶解度比对羟基苯甲酸
大。
15.下列化合物中哪些存在氢键?是分子内氢键还是分子间氢键?
G1UNILC2H6、邻羟基苯甲醛、间羟基苯甲醛、对羟基苯甲醛。
解:NH3、邻羟基苯甲醛、间羟基苯甲醛、对羟基苯甲醛存在氢键。NH:,、间羟基苯
甲醛、对羟基苯甲醛是分子间氢键,邻羟基苯甲酸是分子内氢键。
16.下列分子间存在什么形式的分子间力(取向力、诱导力、色散力和氢键)?
(1)苯和四氯化碳;(2)乙醇和水;(3)液氨;(4)氯化氢气体;(5)苯和乙醇。
解:(1)色散力;
(2)取向力、诱导力、色散力和氢键;
(3)取向力、诱导力、色散力和氢键;
(4)取向力,诱导力,色散力同时存在。
(5)诱导力、色散力。
第十章
1.解中心原子配体配原子配位数名称
(1)A/FF6六氟合铝(III)酸钠
(2)Fe"CWN(¥CN6四氟•二硝基合铁(III)配离子
(3)Co%nNH此0C1NN0C16氯化氮・二氨-水•(乙二胺)合钻(HI)
(4)Ag&CV02二硫代硫酸根合银(I)酸钾
34
(5)FeH200HSCN00S6硝酸氢氧根・硫氨酸・四水合铁(III)
(6)Ni2,C0CNCC4二辄.•二叛基合银(II)
3.根据价键理论,指出下列配合物的中心原子的杂化类型和配合物的空间构型、内外轨型以及磁性.
3-34
(1)(Fe(CN)J-(2)(FeF6)(3)(Co(NH3)6)(4)(Co(NH3)6)"
242-
(5)(Ni(H20).t)(6)(Ni(CN)J
解中心原子杂化类型配合物的空间构型内、外轨型磁性
(1)d2sp3八面体内顺
(2)sp%?八面体外顺
(3)d2sp③八面体内反
(4)spd八面体外顺
(5)sd正四面体外顺
(0)心/平面四方形内反
5.实验测得(Mn(CN")"配离子的磁矩为2.00外,而(Pt(CN)J2■的磁矩为0〃B。试推断它们的中心原子
的杂化类型和配合物的空间构型,指出是内轨型还是外轨型。
解(1)Mn"的价电子构型为3d\〃J〃(〃+2)B=2.00〃n
未成对电子数〃=1
3dd2sp3
(Mn(CN)J_____________———————————
的外层电子构型I川川—IfU*』UtUfU।
电子由C提供
所以,中心原子M-'采取d2sd杂化,配合物为八面体形,内轨配合物。
(2)Pt?'的价电子构型为5CT,〃J〃(〃+2)
未成对电子数〃=0
5ddsp'6P
(Pt(CN)J2-___________________——————
的外层电子构型I川」i|_uOZInlHln-r
电子由C提供□
所以,中心原子Pt’采取dsp2杂化,配合物为平面四方形,内轨配合物。
6.判断下列反应进行的方向
U
(1)(Zn(NH3)4)z'+Cu”(C(NH3)J"+Zn”
3_32-
(2)(Fe(CA)3)"+6CN(Fe(CN)J'+3C2O
(3)AgI+2NH3(Ag(NH3)2)'+1
(4)(CO(NH;06]"+co”—:(Co(NH,3)fi)2'+G)”
解.(1)反应的平衡常数为
+2+2+2+2
^[Cu(NH.);J[Zn][Cu(NH3)4][Zn][NHJ
2+2+2+2
[Zn(NH3)r][Cu][Zn(NH3)4][Cu][NH3]
/C([CH(NH)]2+)_2JX1013
S34所以,反应正向进行。
2+9=7.2x103
^(LZ/?(NH3)4J)-2.9xl0
3
「、~[Fe(CNt][C2O;]_Ks([Fe(CN)6]3-)
O4-----------7--------7-------------------;-
3
FFe(C2O4)打[CN-F^([Fe(C2O4)3l-)
42
l.OxlO=6.2x10”反应正向进行
1.6xlO20
(3)反应逆向进行((4)反应逆I句进行。
7.已知1CO(CN)6广和(Co(CN)6)3-配离子均属内轨配合物,试根据VB法解释(CO(CN)6厂易被氧化成(CO(CN)6)
3一的原因。
解3dd2sp34d
(Co(CN)6)k_______________________J—
的外层电子构型川f11MUtU,U
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