第四版无机化学答案

1第一章 原子结构和原子周期系1-1 根据原子序数给出下列元素的基态原子的核外电子组态：（a）K （b）Al （c）Cl （d）Ti（Z=22 ） （e ）Zn（Z=30） （f）As（Z=33）答：（a）Ar4s 1（b）Ne3s 23p1（c）Ne3s 23p5（d）Ar3d 54s2（e）Ar 3d104s1（f ）Ar4s24p31-2 给出下列原子或离子的价电子层电子组态，并用方框图表示轨道，填入轨道的电子用箭头表示。（a）Be （b） N （c）F （d）Cl - （e）Ne + （f ） Fe3+ （g）As 3+1-3 Li+、Na +、K +、Rb +、Cs +的基态的最外层电子组态与次外层电子组态分别如何？1-4 以下+3 价离子那些具有 8 电子外壳？Al 3+、Ga 3+、Bi 3+、Mn 3+、Sc 3+答：Al 3+和 Sc3+具有 8 电子外壳。1-5 已知电中性的基态原子的价电子层电子组态分别为：（a）3s 23p5（b）3d 64s2（c ）5s 2（d）4f 96s2（e）5d 106s1试根据这个信息确定它们在周期表中属于那个区、哪个族、哪个周期。答：（a）p 区，A 族，第三周期 （b）d 区，族，第四周期 （c）s 区，A 族，第五周期 （d）f 区，B 族，第六周期 （e）ds 区，B 族，第六周期 1-6 根据 Ti、Ge、Ag、Rb、Ne 在周期表中的位置，推出它们的基态原子的电子组态。答：Ti 位于第四周期B 族，它的基态原子的电子组态为 Ar3d24s2； Ge 位于第四周期A 族，它的基态原子的电子组态为 Ar3d104s24p2；Ag 位于第五周期B 族，它的基态原子的电子组态为Kr 4d 105s1；Rb 位于第五周期A 族，它的基态原子的电子组态为Kr 5s 1；Ne 位于第二周期 0 族，它的基态原子的电子组态为He 2s 22p6。1-7 某元素的基态价层电子构型为 5d36s2，给出比该元素的原子序数小 4 的元素的基态原子电子组态。2答：该元素的基态原子电子组态为Xe 4f 126s2。1-8 某元素基态原子最外层为 5s2，最高氧化态为+4 ，它位于周期表哪个去？是第几周期第几族元素？写出它的+4 氧化态离子的电子构型。若用 A 代表它的元素符号，写出相应氧化物的化学式。答：该元素的基态原子电子组态为Kr 4d25s2，即第 40 号元素锆（Zr ） 。它位于 d 区，第五周期B 族，+4 氧化态离子的电子构型为Kr，即 1s22s22p63s23p63d104s24p6, 相应氧化物为 AO2。3第二章 分子结构2-1 用 VSEPR 模型讨论 CO2、H 2O、NH 3、CO 32-、PO 33-、PO 3-、PO 43-的分子模型，画出他们的立体结构，用短横代表 键骨架，标明分子构型的几何图形的名称。2-2 讨论上题列举的分子（或离子）的中心原子的杂化类型。答：见上表。2-3 第二周期同核双原子分子中哪些不能稳定存在？哪些有顺磁性？用分子轨道模型解释。答：Be 2 不能稳定存在，分子轨道组态为He 2 2s2 *2s2.键级为 0。B2 、O 2 有顺磁性。分子轨道组态分别为：B 2 ：He 2 2s2 *2s2 2px1 2py 1；O 2 ：He 2 2s2 *2s2 2p2 2px2 2py 2 *2px1 *2py 1;因为存在孤对电子，所以有顺磁性。2-4 试用分子轨道模型做出预言，O 2 +的键长与 O2 的键长哪个较短，N 2 +的键长与 N2 的键长哪个较短？为什么？2-5 计算表明 CO、NO 分子轨道能级图中的 2p轨道和 2p轨道的顺序跟 N2分子轨道里的顺序相同，它们有没有顺磁性？计算它们的键级，并4推测它们的键长顺序。答：CO 与 N2 等电子（10e ） ，无未成对电子，无顺磁性。NO 是 11e 分子， 2p*有 1e，有顺磁性。CO 的键级是 3，NO 的键级是 2.5，键级降低，键长增大，因而 CO 的键长比 NO短。2-6 极性分子极性分子、极性分子 非极性分子、非极性分子非极性分子，其分子间的范德华力各如何构成？为什么？答：取向力是固有偶极之间的作用力，非极性分子没有固有偶极，只有极性分子之间的范德华力有取向力的成分；诱导力是固有偶极诱导产生的偶极，因此非极性分子之间没有诱导力的成分，而色散力是顺时偶极之间的作用力， ，因此任何分子之间都存在色散力。2-7 考察 HCl、HBr、HI 的色散力、取向力、诱导力以及它们构成的范德华力的顺序，并做出解释。答：取向力 HClHBrHI，因为 HCl、HBr、HI 偶极矩依次减小；诱导力 HClHBrHI，因为偶极矩越大，诱导力越大。色散力 HClHBrHI，因为分子的极化率越大，变形性越大，色散力越大。分子类型 取向力 诱导力 色散力极性分子极性分子 有 有 有极性分子非极性分子 无 有 有非极性分子非极性分子 无 无 有5第四章 配位化合物4-1 给出下列配合物的名称和中心原子的氧化态：Co(NH 3)6Cl3、K 2Co(NCS)4、H 2PtCl6、CrCl(NH3)5Cl2、K 2Zn(OH)4、PtCl 2(NH3)2，并用化学式单独表示其中的络离子。答： 分子式 命名 中心原子 氧化态Co(NH3)6Cl3 氯化六氨合钴（ ） Co +3K2Co(NCS)4 四异硫氰根合钴（）酸钾 Co +2H2PtCl6 六氯合铂（）酸 Pt +4CrCl(NH3)5Cl2 氯化一氯五氨合铬（） Cr +3K2Zn(OH)4 四羟合锌（）酸钾 Zn +2PtCl2(NH3)2 二氯二氨合铂（） Pt +24-2 写出下列配合物的化学式氯化二氯一水三氨合钴（） 六氯合铂（）酸钾二氯四硫氰合铬酸铵 二（草酸根）二氨合钴（）酸钙答：CoCl 2(H2O) (NH3)3Cl K 2PtCl6 (NH 4)3Cr(SCN)4Cl2 CaCo(C 2O4)2(NH3)224-3 五种配合物的实验式相同K 2CoCl2I2(NH3)2，电导实验表明它们的等浓度水溶液里离子数目跟等浓度的 Na2SO4 相同，写出它们的化学式，给出中心离子的氧化态。答：配合物的化学式为 K2CoCl2I2(NH3)2，中心原子 Co 的氧化态为+2。（注：五种物质指的是它的立体异构体，分别是三邻式、三反式、一反两顺式，其中一反两顺式有三种，而三邻式未区分对映异构体，见下图）4-4 实验证实，Fe (H 2O)63+和 Fe (CN)63-的磁矩差别很大，如何用价键理论解释？答：Fe (H2O)63+的中心原子 Fe 3+用 sp3d2 杂化轨道成键，属于外轨高自旋配合物，有 5 个单电子；而 Fe (CN)63-的中心原子 Fe 3+用 d2sp3 杂化轨道成键，属于内轨低自旋配合物，有 1个单电子，所以二者磁矩差别很大。6第五章 水溶液5-1 常温下的饱和水蒸气压为 3.169kPa，计算相对湿度为 40%时的水蒸气压。解：P= 40% P 饱和 = 40%3.169kPa =1.27 kPa答：相对湿度为 40%时的水蒸气压为 1.27 kPa。5-2 计算 15，97kPa 下 15g 氯气的体积。5-3 20，97kPa 下 0.842g 某气体的体积为 0.400L，求该气体的摩尔质量。5-4 测得 2.96氯化汞在 407的 1L 容积的真空系统里完全蒸发达到的压力为 60kPa。求氯化汞蒸气的摩尔质量和化学式。75-5 在25时将相同压力的5.0氮气和15氧气压缩到一个10.0的真空容器中，测得混合气体的总压为150 kPa，求两种气体的初始压力；求混合气体中氮和氧的分压；将温度上升到210，容器的总压。5-6 在25，1.47MPa下把氨气通人容积为1.00刚性壁密闭容器中，在350下用催化剂使 部 分 氨 分 解 为 氮 气 和 氢 气 ， 测 得 总 压 为 5MPa， 求 氨 的 解 离 度 和 各 组 分 的 摩 尔 分 数 和 分压。85-7 以下哪些关系式是正确的？说明理由。（p 、 无下标时表示混合气体的总压、总体积和总物质的量 ）5-8 以下系统内各有几个相？水溶性蛋白质的水溶液；氢氧混合气体；盐酸与铁块发生反应的系统；超临界状态的水。解：=1 =1 =3 =15-9 利用本书附表与下列数据计算石灰岩以 CaCO3（方解石）计被 CO2(g) 溶解发育成喀斯特地形的如下反应的标准摩尔反应焓：CaCO 3 (s)+CO2(g)+H2O(l)= Ca2+(aq)+2HCO3-(aq)95-10 诺贝尔发明的炸药爆炸可使产生的气体因热膨胀体积增大 1200 倍，其化学原理是硝酸甘油发生如下分解反应：4C3H5(NO3)3(l)6 N 2(g)10H 2O(g)12 CO 2(g)O 2(g)己知 C3H5(NO3)3(l)的标准摩尔生成焓为-355kJ/mol，计算爆炸反应的标准摩尔反应焓。5-11生石灰的水化反应放出的热足以将纸张着火或鸡蛋煮熟。试利用本书附表的数据计算500g（1市斤）生石灰(s)与足量的水生成熟石灰 (s)放出的热。（注：可忽略溶解反应）5-12 生命体的热源通常以摄入的供热物质折合成葡萄糖燃烧释放的热量，己知葡萄糖C6H12O6(s)的标准摩尔生成焓为-2840 kJ/mol，利用本书附表数据计算它的燃烧热。5-13 碘钨灯因在灯内发生如下可逆反应：W(s)+I 2(g)=WI2(g)碘蒸气与扩散到玻璃内壁的钨会发生反应生成碘化钨气体，后者扩散到钨丝附近会因钨丝的高温而分解出钨重新沉积到钨丝上