南昌大學(xué)大學(xué)化學(xué)第九章習(xí)題答案

習(xí)題答案計(jì)算氫原子核外電子從第三能級躍遷到第二能級時(shí)產(chǎn)生的譜線H的波長與頻率。解:n1=2,n2=3計(jì)算基態(tài)氫原子的電離能為多少？解:n1=1,n2=∞3．下列各組量子數(shù)中，合理的一組是(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．用合理的量子數(shù)表示：(1)3d能級；(2)4s1電子解:n=3，l=2，ml=0，n=4，l=0，ml=0，ms=+或-Ⅵ5．分別寫出下列元素基態(tài)原子的電子分布式，并分別指出各元素在周期表中的位置。9F10Ne25Mn29Cu24Cr解:元素價(jià)層電子分布式周期族9F[He]2s22p52ⅦA10Ne[He]2s22p62ⅧA25Mn[Ar]3d54s24ⅦB29Cu[Ar]3d104s14ⅠB24Cr[Ar]3d54s14ⅥBⅢ6．以(1)為例，完成下列(2)(4)題。(1)Na(Z=11)[Ne]3s1；(3)Cr(Z=24)[Ar]3d54s1；(2)P(Z=15)1s22s22p63s23p3；(4)Kr(Z=36)[Ar]3d104s24p6；7．寫出下列離子的最外層電子分布式：S2K+Pb2+Ag+Mn2+解:[Ne]3s23p6[Ne]3s23p6[Xe]4f145d106s2[Kr]4d10[Ar]3d58．試完成下表。原子序數(shù)價(jià)層電子分布式各層電子數(shù)周期族區(qū)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，電子最后填入3d軌道，最高氧化值為4；元素B的原子，電子最后填入4p軌道，最高氧化值為5：(1）寫出A、B元素原子的電子分布式；(2)根據(jù)電子分布，指出它們在周期表中的位置（周期、區(qū)、族）。解(1)A:[Ar]3d24s2B:[Ar]3d104s24p5(2)A:4周期、d區(qū)、ⅣB族.B:4周期、p區(qū)、ⅤA族.10．有第四周期的A、B、C三種元素，其價(jià)電子數(shù)依此為1、2、7，其原子序數(shù)按A、B、C順序增大。已知A、B次外層電子數(shù)為8，而C次外層電子數(shù)為18，根據(jù)結(jié)構(gòu)判斷：(1)C與A的簡單離子是什么？(2)B與C兩元素間能形成何種化合物？試寫出化學(xué)式。解(1)I-,K+(2)B與C兩元素間能形成CaBr211．指出第四周期中具有下列性質(zhì)的元素：(1)最大原子半徑；(2)最大電離能；(3)最強(qiáng)金屬性；(4)最強(qiáng)非金屬性；(5)最大電子親和能；(6)化學(xué)性質(zhì)最不活潑；解(1)Kr(2)Kr(3)K(4)Br(5)Br(6)Kr12．元素的原子其最外層僅有一個(gè)電子，該電子的量子數(shù)是n=4,l=0,m=0,ms=+1/2,問：(1)符合上述條件的元素可以有幾種？原子序數(shù)各為多少？(2)寫出相應(yīng)元素原子的電子分布式，并指出在周期表中的位置。解(1)只有K,原子序數(shù)19.(2)電子分布式1s22s22p63s23p64s1周期表中4周期ⅠA13．在下面的電子構(gòu)型中，通常第一電離能最小的原子具有哪一種構(gòu)型？ (1)ns2np3；(2)ns2np4；(3)ns2np5；(4)ns2np6；解(2)ns2np414．某元素的原子序數(shù)小于36，當(dāng)此元素原子失去3個(gè)電子后，它的角動量量子數(shù)等于2的軌道內(nèi)電子數(shù)恰好半滿：(1)寫出此元素原子的電子排布式；(2)此元素屬哪一周期、哪一族、哪一區(qū)？元素符號是什么？解(1)角動量量子數(shù)等于2的軌道內(nèi)電子數(shù)恰好半滿為3d5.電子排布式1s22s22p63s23p63d84s2(2)此元素為Fe4周期、d區(qū)、ⅧB15．已知H2O(g)和H2O2(g)的fHm分別為241.8kJmol-1、136.3kJmol-1，H2(g)和O2(g)的離解能分別為436kJmol-1和493kJmol-1，求H2O2中O―O鍵的鍵能。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．在極性分子之間存在著_取向力,誘導(dǎo)力色散力；在極性分子和非極性分子之間存在著_誘導(dǎo)力_色散力____力；在非極性分子之間存在著___色散力_______力。17．寫出O2分子的分子軌道表達(dá)式，據(jù)此判斷下列雙原子分子或離子：O2+、O2、O2-、O22-各有多少成單電子，將它們按鍵的強(qiáng)度由強(qiáng)到弱的順序排列起來，并推測各自的磁性。解:O+2[(1s)2(*1s)2(2s)2(*2s)2(2px)2(2py)2(2pz)2(*2py)1(*2pz)0]單電子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鍵的強(qiáng)度由強(qiáng)到弱O2+、O2、O2-、O22-磁性大小:O2〉O2-=O2+〉O22-18．據(jù)電負(fù)性差值判斷下列各對化合物中鍵的極性大小。(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.試說明三種分子中NF3，BF3，ClF3各中心原子的雜化類型、分子的幾何構(gòu)型，并指出各自分子之間可能存在哪些分子間作用力。解:NF3，BF3，ClF3雜化類型:SP3不等性SP2SP3d不等性幾何構(gòu)型:三角錐平四三角形T形分子間力:取向力,誘導(dǎo)力,色散力;色散力;取向力,誘導(dǎo)力,色散力用雜化軌道理論解釋為何PCl3是三角錐形，且鍵角為101°，而BCl3卻是平面三角形的幾何構(gòu)型。解:P原子的外層電子構(gòu)型為3s23p3，根據(jù)雜化軌道理論，P原子以不等性sp3雜化軌道與Cl原子成鍵，四個(gè)sp3雜化軌道指向四面體的四個(gè)頂點(diǎn)，其中的三個(gè)軌道為單電子，與Cl原子的單電子配對成鍵；而另一個(gè)sp3雜化軌道已為一對孤電子對占據(jù)，不可能再與Cl原子成鍵，因而PCl3的分子構(gòu)型為三角錐。同時(shí)，由于孤對電子對鍵對電子的斥力，使PCl3的鍵角小于109.5成為101°。而BCl3中的B原子為sp2雜化，三個(gè)雜化軌道指向平面三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，與三個(gè)Cl原子的單電子配對，因而是平面三角形構(gòu)型，鍵角為120。21．波函數(shù)是描述_是描述核外電子運(yùn)動狀態(tài)的是描述核外電子運(yùn)動狀態(tài)的___數(shù)學(xué)函數(shù)式，它和____原子軌道___是同義詞。2的物理意義是電子在核外某空間概率密度__，電子云是_電子在核外某空間概率密度___的形象化表示。22．第二周期某元素的單質(zhì)是雙原子分子，鍵級為1是順磁性物質(zhì)。（1）推斷出它的原子序號；(2)寫出分子軌道中的排布情況；解:(1)5(2)B2[(1s)2(*1s)2(2s)2(*2s)2(2px)2]24．用VSEPR理論和雜化軌道理論推測下列各分子的空間構(gòu)型和中心原子的雜化軌道類型。PCl3SO2NO2+SCl2SnCl2BrF2+解:分子nVPVP排布雜化類型分子構(gòu)型PCl3(53)/2=14正四面體sp3三角錐SO2(64)/2=13平面三角形sp2V形NO2+(514)/2=02直線形sp直線形SCl2(62)/2=24正四面體sp3V型SnCl2(42)/2=13平面三角形sp2V型BrF2+(712)/2=24正四面體sp3V型25．離子鍵無飽和性和方向性，而離子晶體中每個(gè)離子有確定的配位數(shù)，二者有無矛盾？解：離子鍵無飽和性和方向性是指正負(fù)離子的靜電吸引作用，只要離子半徑允許，就可以吸引盡可能多各個(gè)方向的異號離子；而離子晶體中每個(gè)離子有確定的配位數(shù)是由正負(fù)離子的半徑確定的，具有確定半徑的離子周圍排列異號離子的數(shù)量(即配位數(shù))是一定的，兩者之間并不矛盾。26.寫出下列離子的外層電子排布式，并指出電子構(gòu)型類型：Mn2+Hg2+Bi3+Sr2+Be2+解：離子Mn2+Hg2+Bi3+Sr2+Be2+外層電子排布式3s23p63d55s25p65d106s24s24p61s2電子構(gòu)型類型9~17電子構(gòu)型18電子構(gòu)型18+2電子構(gòu)型8電子構(gòu)型2電子構(gòu)型27.試由下列各物質(zhì)的沸點(diǎn)，推斷它們分子間力的大小，列出分子間力由大到小的順序，這一順序與分子量的大小有何關(guān)系？Cl2-34.1℃O2-183.0℃N2-198.0℃H2-252.8℃I2181.2℃Br258.8℃解：分子晶體的沸點(diǎn)高低取決于分子間力的大小。分子間力的大小順序?yàn)椋篒2>Br2>Cl2>O2>N2>H2這一順序與分子量大小的順序一致。對非極性分子，分子間力僅存在色散力，分子量愈大，色散力愈大，分子間作用力愈強(qiáng)，相應(yīng)的熔、沸點(diǎn)愈高。28.指出下列各組物質(zhì)熔點(diǎn)由大到小的順序。(1)NaFKFCaOKCl；(2)SiF4SiCSiCl4；(3)AlNNH3PH3；(4)Na2SCS2CO2；解：(1)均為離子晶體，從離子的電荷、半徑考慮，熔點(diǎn)高低順序：CaO>NaF>KF>KCl；(2)SiC為原子晶體，熔點(diǎn)最高；SiF4和SiCl4為分子晶體，熔點(diǎn)主要由色散力決定；因此熔點(diǎn)由高到低為：SiC>SiCl4>SiF4；(3)AlN為原子晶體，熔點(diǎn)最高；NH3和PH3為分子晶體，但NH3分子間存在氫鍵，因此熔點(diǎn)由高到低為：AlN>NH3>PH3；(4)Na2S為離子晶體，CS2和CO2為分子晶體，熔點(diǎn)順序?yàn)椋篘a2S>CS2>CO2；29.已知NH3、H2S、BeH2、CH4的偶極矩分別為：4.90×10-30C·m、3.67×10-30C·m、0C·m、0C·m，試說明下列問題：(1)分子極性的大??；(2)中心原子的雜化軌道類型；(3)分子的幾何構(gòu)型。解：(1)分子極性由大到小為：NH3>H2S>BeH2=CH4；(2)中心原子的雜化軌道類型分別為：不等性sp3雜化、不等性sp3雜化、sp雜化、等性sp3雜化；(3)分子的幾何構(gòu)型分別為：三角錐形、V形、直線形、正四面體形。30.下列化合物中哪些可能有偶極矩？CS2；CO2；CH3Cl；H2S；SO3；解：CS2CO2CH3ClH2SSO3雜化類型spspsp3sp3sp2分子構(gòu)型直線形直線形四面體形V形平面三角形偶極矩00>0>0031.根據(jù)離子半徑比，推測下列離子晶體屬何種類型。MnSCaOAgBrRbClCuS解：MnSCaOAgBrRbClCuS離子半徑比80/184=0.43499/140=0.707126/196=0.643148/181=0.81872/184=0.391晶體類型NaCl型NaCl型NaCl型CsCl型ZnS型32.比較下列各對離子極化率的大小，簡單說明判斷依據(jù)。(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-，負(fù)電荷愈高、半徑愈大極化率愈大；(3)Fe2+>Fe3+，正電荷愈高、半徑愈小極化率愈??；(4)Mg2+<Cu2+，電荷相同，半徑相近，9~17電子構(gòu)型>8電子構(gòu)型；(5)Cl-<I-；I-半徑大于Cl-；(6)K+<Ag+，電荷相同，半徑相近，Ag+18電子構(gòu)型>K+8電子構(gòu)型；33.將下列離子按極化力從大到小的順序排列。Mg2+Li+Fe2+Zn2+解：極化力由小到大為：Mg2+<Fe2+<Zn2+<Li+。Li+：2電子(He)構(gòu)型，半徑特小，極化能力最強(qiáng)；Mg2+<Fe2+<Zn2+：電荷相同、半徑相近，極化能力8電子構(gòu)型<9~17電子構(gòu)型<18電子構(gòu)型。34.下列物質(zhì)中，屬極性分子的是(A)PCl5(g) (B)BCl3 (C)NCl3(D)XeF2解：(A)PCl5(g)(C)NCl335.形成氫鍵必須具備的兩個(gè)基本條件是：解：(1)_氫原子與電負(fù)性很大的原子X形成共價(jià)鍵__，(2)__有另一個(gè)電負(fù)性很大且有孤對電子的原子X或Y_或(1)必須具有與電負(fù)性大的元素，以強(qiáng)極性共價(jià)鍵結(jié)合在一起的氫原子。(2)必須有電負(fù)性大，半徑小，具有孤對電子的元素的分子或離子(原子團(tuán))。36.從離子極化討論下列問題：(1)AgF在水中溶解度較大，而AgCl則難溶于水。(2)Cu+的鹵化物CuX的r+/r-＞0.414，但它們都是ZnS型結(jié)構(gòu)。(3)Pb2+、Hg2+、I-均為無色離子，但PbI2呈金黃色，HgI2呈朱紅色。解：(1)雖然Ag+是18電子構(gòu)型，極化能力和變形性均很大，但F半徑很小，不易變形，因而AgF極化作用不強(qiáng)，是離子晶體，在水中溶解度較大；而AgCl中，由于Cl半徑較大，變形性較大，AgCl的極化作用較強(qiáng)，共價(jià)成分較大，難溶于水。(2)由于Cu+是18電子構(gòu)型，極化能力和變形性均很大，X又有較大極化率，易變形，因此CuX的離子極化作用較強(qiáng)，帶有較大的共價(jià)成分，使之成為具有較大共價(jià)成分的ZnS型結(jié)構(gòu)。(3)Pb2+、Hg2+分別為18+2和18電子構(gòu)型，極化能力和變形性均很大，I又有較大極化率，易變形，因而PbI2和HgI2的離子極化作用較強(qiáng)，由于離子極化作用的結(jié)果使相應(yīng)化合物的顏色加深，分別生成金黃色和朱紅色化合物。37.根據(jù)下列數(shù)據(jù)計(jì)算氧原子接受兩個(gè)電子變成O2-的電子親和能A(A1+A2)。MgO的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓fHm(MgO)=-601.7kJ/mol；O2(g)的離解能D=497kJmol-1MgO的晶格能U=3824kJmol-1；Mg的升華熱Hs=146.4kJmol-1；Mg(g)的電離能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.試分析溫度對導(dǎo)體和半導(dǎo)體的導(dǎo)電性的影響。解：溫度升高，導(dǎo)體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的熱運(yùn)動加快，阻止了電子在電場中的定向運(yùn)動，因而電阻增大，所以，溫度升高導(dǎo)體的導(dǎo)電能力下降