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第第 1 章章 物质结构基础习题物质结构基础习题 一 思考题 1 试述下列各名词的意义 1 量子化 2 物质波 3 波函数 4 原子轨道 5 几率密度 6 量子数 7 电子云 2 原子中的能级主要由哪些量子数来确定 3 试述描述核外电子运动状态的四个量子数的意义和它们的取值规则 4 基态原子的核外电子排布应遵循哪些规律 5 s 轨道 p 轨道 d 轨道分别对应的 l 值为多少 6 s 2s 2s1各代表什么意义 指出 4s 3d 5p各能级相应的量子数及轨道数 7 n 2 时 电子有哪些可能的空间运动状态 8 l 2 的轨道 空间伸展方向有几种 9 p 轨道角度分布图和 p 电子云角度分布图形的区别是什么 10 用原子轨道符号表示下列各套量子数 1 n 2 l 1 m 1 2 n 4 l 0 m 0 3 n 5 l 2 m 0 11 为什么任何原子的最外层上最多只能有 8 个电子 次外层最多只能有 18 个电子 12 指出下列各元素的基态原子的电子排布式的写法违背了什么原理并予以改正 1 Be 1s22p2 2 B 1s22s3 3 N 1s22s22px22py1 13 现行的周期表中有几个区 每一个区包括哪几个族 各区的外层电子构型有何特征 14 什么叫共价键的饱和性和方向性 为什么共价键具有饱和性和方向性 而离子键无饱和性和 方向性 15 共价键的轨道重叠方式有哪几种 16 举例说明什么是 键 什么是 键 它们有哪些不同 17 价键理论和分子轨道理论的基本要点是什么 18 s p 原子轨道主要形成哪几种类型的杂化轨道 中心原子利用上述杂化轨道成键时 其分子 构型如何 19 实验测定BF3为平面三角形 而 BF4 为正四面体形 试用杂化轨道的概念说明在BF 3和 BF4 中硼的杂化轨道类型有何不同 20 试用分子轨道表示式写出O2 的电子构型 21 分子间力有几种 各种力产生的原因是什么 试举例说明极性分子之间 极性分子和非极性 1 分子之间以及非极性分子之间的分子间力 在大多数分子中以哪一种分子间力为主 22 何为极性分子和非极性分子 分子的极性与化学键的极性有何联系 23 分子间力的大小对物质的物理性质有何影响 24 什么叫做氢键 哪些分子间易形成氢键 形成氢键对物质的性质有哪些影响 25 氢键与化学键有何区别 与一般分子间力有何区别 26 下列各化合物中分子间有氢键的有哪几种 C2H6 NH3 C2H5OH H3BO3 CH4 27 写出下列物质的晶体类型 SO2 SiC HF KCl MgO 28 晶体有几种类型 确定晶体类型的主要因素是什么 各种类型晶体的性质有何不同 29 根据下列物质的性质 判断它们是属于何种类型的晶体 1 CaCO3晶体的硬度高 在 1173K时尚未熔融就已分解 2 B 的硬度极高 熔点为 2573K 导电性很差 3 SnCl4熔点为 240K 沸点为 387K 30 要使BaF2 F2 Ba Si晶体熔融 需分别克服何种作用力 二 是非题 对的在括号内填 号 错的填 号 1 当原子中电子从高能级跃迁到低能级时 两能级间的能量相差越大 则辐射出的电磁波的波长 越长 2 波函数 是描述微观粒子运动的数学函数式 3 是核外电子运动的轨迹 4 电子具有波粒二象性 就是说它一会是粒子 一会是波动 5 微观粒子的特性主要是波 粒二象性 6 2p 有三个轨道 可以容纳 3 个电子 7 1s 轨道上只可容纳 1 个电子 8 n 1 时 l 可取 0 和 1 9 主量子数 n 3 时 有 3s 3p 3d 3f 等四种原子轨道 10 一组 n l m 组合确定一个波函数 11 一组n l m ms组合可表述核外电子一种运动状态 12 是py轨道在xy平面的角度分布示意图 13 电子云图中黑点越密之处表示那里的电子越多 14 氢原子中原子轨道的能量由主量子数 n 来决定 15 d区元素外层电子构型是ns1 2 2 16 电负性越大的元素的原子越容易获得电子 17 同周期元素从左至右原子半径减小 18 共价键的重叠类型有 键 键两种 19 NH3和BF3都是 4 原子分子 所以二者空间构型相同 20 He2的分子轨道表示式为 1s 2 1s 2 21 配合物中配体数不一定等于配位数 22 色散力只存在于非极性分子之间 取向力只存在于极性分子之间 23 色散力是主要的分子间力 24 0 的分子中的化学键一定是非极性键 25 分子中的化学键为极性键 则分子为极性分子 26 非极性分子内的化学键一定是非极性键 27 van der Waals 力属于一种较弱的化学键 28 一般晶格能越大的离子晶体 熔点越高 硬度也越大 29 凡有规则外形者都必定是晶体 30 同一周期主族和副族元素的单质的晶体类型从左至右由金属晶体到原子晶体 再到分子晶体呈 规律性过渡 参考答案 参考答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 三 选择题 在正确的答案下打 1 量子力学的一个轨道 A 与玻尔理论中的原子轨道等同 B 指 n 具有一定数值时的一个波函数 C 指 n l 具有一定数值时的一个波函数 D 指 n l m 三个量子数具有一定数值时的一个波函数 2 下列说法正确的是 A 轨道角度分布图表示波函数随 变化的情况 B 电子云角度分布图表示波函数随 变化的情况 C 轨道角度分布图表示电子运动轨迹 D 电子云角度分布图表示电子运动轨迹 3 在多电子原子中 各电子具有下列量子数 其中能量最高的电子是 A 2 1 1 2 1 B 2 0 0 2 1 C 3 1 1 2 1 D 3 2 1 2 1 3 4 用来表示核外某一电子运动状态的下列量子数中合理的一组是 A 1 2 0 2 1 B 0 0 0 2 1 C 3 1 2 2 1 D 2 1 1 2 1 5 下列电子的各套量子数 可能存在的是 A 3 2 2 2 1 B 3 0 1 2 1 C 2 1 0 2 1 D 2 0 2 2 1 6 用下列各组量子数来表示某一电子在核外的运动状态 其中合理的是 A n 3 l 1 m 2 ms 2 1 B n 3 l 2 m 1 ms 2 1 C n 2 l 0 m 0 ms 0 D n 2 l 1 m 1 ms 2 1 7 一个 2P 电子可以被描述为下列 6 组量子数之一 1 2 1 0 2 1 2 2 1 0 2 1 3 2 1 1 2 1 4 2 1 1 2 1 5 2 1 1 2 1 6 2 1 1 2 1 氧的电子层结构为 1s22s22p4 试指出下列 4 个 2p电子组合中正确的有 A B C D 8 下列量子数组合中 m n 4 l 0 m ms 2 1 A 4 B 0 C 1 D 2 9 39 号元素钇的电子排布式应是下列排布的哪一种 A 1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2 B 1s22s22p63s23p63d104s24p65s25p1 C 1s22s22p63s23p63d104s24p65s24d1 D 1s22s22p63s23p63d104s24p65s25d1 10 已知某元素 3 价离子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d5 该元素在元素周期表中属于 A B 族 B B 族 C 族 D A 族 11 外围电子构型为 4f75d16s2的元素在周期表中的位置应是哪一族 A 第四周期 B 族 B 第五周期 B 族 C 第六周期 B 族 D 第六周期 B 族 12 下列关于元素周期表分区中 原子核外价电子构型正确的有 A ns1 2 B ns0np1 8 C n 1 d1 10ns2 D np5 13 下列元素的原子中外层电子构型为ns2np5的是 A Na B Mg C Si D F 4 14 下列 4 种电子构型的原子中第一电离能最低的是 A ns2np3 B ns2np4 C ns2np5 D ns2np6 15 下列那一系列的排列顺序恰好是电离能 离解出一个电子 增加的顺序 A K Na Li B O F Ne C Be3 B4 C5 D 3 者都是 16 一个原子的 M 壳层可容纳的电子是多少 A 8 B 18 C 32 D 50 17 下列关于共价键说法错误的是 A 两个原子间键长越短 键越牢固 B 两个原子半径之和约等于所形成的共价键键长 C 两个原子间键长越长 键越牢固 D 键的强度与键长无关 18 下列关于杂化轨道说法错误的是 A 所有原子轨道都参与杂化 B 同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化 C 杂化轨道能量集中 有利于牢固成键 D 杂化轨道中一定有一个电子 19 下列分子中既有 键又有 键的是 A N2 B MgCl2 C CO2 D Cu 20 s 轨道和 p 轨道杂化的类型有 A sp sp2杂化 B sp sp2 sp3杂化 C sp sp3杂化 D sp sp2 sp3杂化和sp3不等性杂化 21 下列分子构型中以sp3杂化轨道成键的是 A 直线形 B 平面三角形 C 八面体形 D 四面体形 22 凡是中心原子采用sp3d2杂化轨道成键的分子 其空间构型可能是 A 八面体 B 平面正方形 C 四方锥 D 以上 3 种均有可能 23 下列关于O22 和O2 的性质的说法中 不正确的是 A 两种离子都比O2分子稳定性小 B O22 的键长比O2 的键长短 C O22 是反磁性的 而O2 是顺磁性的 D O2 的键能比O22 的键能大 24 下列分子中键级等于零的是 A O2 B Be2 C Ne2 D Cl2 25 下列分子中具有顺磁性的是 A B2 B N2 C O2 D F2 5 26 根据分子轨道理论解释He2分子不存在 是因为He2分子的电子排布式为 A 1s 2 1s 2 B 1s 2 2s 2 C 1s 2 1s 1 2s 1 D 1s 2 2p 2 27 下列化合物中既存在离子键和共价键 又存在配位键的是 A NH4F B NaOH C H2S D BaCl2 28 下列物质中 既有共价键又有离子键的是 A KCl B CO C Na2SO4 D NH4 29 在下列离子晶体中 晶格能最大的是 A NaCl B KCl C RbCl D CsCl 30 下列说法中正确的是 A BCl3分子中B Cl键是非极性的 B BCl3分子中B Cl键不都是极性的 C BCl3分子是极性分子 而B Cl键是非极性的 D BCl3分子是非极性分子 而B Cl键是极性的 31 下列各分子中 是极性分子的为 A BeCl2 B BF3 C NF3 D C6H6 32 H2O的沸点是 100 H2Se的沸点是 42 这可用下列哪种理论来解释 A 范德华力 B 共价键 C 离子键 D 氢键 33 下列分子中不能形成氢键的是 A NH3 B N2H4 C C2H5OH D HCHO 34 下列化合物中哪一个氢键表现得最强 A NH3 B H2O C HCl D HF 35 下列说法中正确的是 A 相同原子间双键键能是单键键能的两倍 B 原子形成共价键的数目 等于基态原子未成对电子数 C 分子轨道是由同一原子中能量近似 对称性匹配的原子轨道线性组合而成 D O22 是反磁性的 而O2 是顺磁性的 36 下列各物质中只需克服色散力就能使之气化的是 A HCl B C C N2 D MgCO3 37 下列属于分子晶体的是 A KCl B Fe H2O s D CO2 s 38 下列晶体中 熔化时只需克服色散力的是 A K B SiF4 C H2O D SiC 39 石英和金刚石的相似之处在于 A 都具有四面体结构 6 B 都是以共价键结合的原子晶体 C 都具有非极性共价键 D 其硬度和熔点相近 40 下列哪一系列的排列顺序恰好是电负性减小的顺序 A K Na Li B Cl C H C As P H D 3 者都不是 41 下列晶体中硬度较高 导电性好的是 A SiO2 CaO B SiC NaCl C Cu Ag D Cu 石墨 42 下列物质熔点由低至高的排列顺序为 A CCl4 CO2 SiC CsCl B CO2 CCl4 SiC CsCl C CO2 CCl4 CsCl SiC D CCl4 CO2 CsCl SiC 参考答案参考答案 1 D 2 A 3 D 4 D 5 A 6 B 7 A C 8 B 9 A 10 C 11 D 12 A 13 D 14 B 15 D 16 B 17 C D 18 A D 19 A C 20 D 21 D 22 A 23 B 24 B C 25 A C 26 A 27 A 28 C 29 A 30 D 31 C 32 D 33 D 34 D 35 D 36 C 37 C D 38 B 39 B 40 B 41 C 42 C 四 填空题 1 由于微观粒子具有 性和 性 所以对微观粒子的 状态 只能用 统计的规律来说明 波函数是描述 2 第 31 号元素镓 Ga 是当年预言过的类铝 现在是重要的半导体材料之一 Ga 的核外电子 构型为 外层电子构型为 它属周期表中的 区 3 下列各原子的电子构型属错误的是 属激发态的是 属基态的是 A 1s22s12p2 B 1s22s12d1 C 1s22s22p43s1 D 1s22s22p63s23p3 E 1s22s22p83s1 F 1s22s22p63s23p54s1 4 共价键的特点是 具有 性和 性 5 根据杂化轨道理论 BF3分子的空间构型为 电偶极矩 零 NF3分子的 空间构型为 6 采用等性sp3杂化轨道成键的分子 其几何构型为 采用不等性sp3杂化轨道成键的 分子 其几何构型为 和 7 SiCl4分子具有四面体构型 这是因为Si原子以 杂化轨道与四个Cl原子分别成 键 杂化轨道的夹角为 8 COCl2 ClCCl 120 OCCl 120 中心原子的杂化轨道类型是 该分子中 7 键有 个 键有 个 PCl3 ClPCl 101 中心原子的杂化轨道是 该分子中 键有 个 9 CO2和CS2分子均为直线形分子 这是因为 10 已知 Zn NH3 4 2 配离子的空间构型为正四面体形 可推知Zn2 采取的杂化轨道为 型 其中s成分占 p成分占 11 填充下表 化学式 杂化轨道类型 杂化轨道数目 键角 空间构型 PCl3 102 BCl3 120 PdCl4 2 平面四方形 Cd CN 4 2 四面体形 12 填充下表 配离子 中心 离子 配位 体数 配位 原子 中心离子 的配位数 配离子 电荷 配合物名称 Na3 AlF6 Co en 3 3 Cr H2O 4Cl2 Cl Ni NH3 2 C2O4 13 根据分子轨道理论写出N2分子电子排布式为 14 根据分子轨道理论写出O2分子电子排布式为 其 中有 个三电子 键 15 Li2分子按分子轨道理论表示的电子构型为 说明 答 有 或 无 Li2 分子存在 16 分子间普遍存在 且起主要作用的分子间力是 它随相对分子质量的增大而 17 极性分子是指 而 为 非极性分子 18 分子之间存在着 键 致使H2O的沸点远 于H2S H2Se等 H2O中存在着的分子间 力有 和 以 为主 这是因为H2O有 19 在 A 族的氢化物中 具有相对最高的 这种反常行为是由于在 态的 分子之间存在着 20 在C2H6 NH3 CH4等分别单独存在的物质中 分子间有氢键的是 21 汽油的主要成分之一辛烷 C8H18 的结构是对称的 因此它是 答 极性 或非 极性 分子 汽油和水不相溶的原因是 22 KCl SiC HI BaO 晶体中 熔点从大到小排列顺序 23 已知某元素的原子的电子构型为 1s22s22p63s23p63d104s24p1 元素的原子序数为 属第 周期 第 族 元素的价电子构型为 单质晶体类型是 8 24 填充下表 化合物 晶体中质点间作用力晶体类型 熔点高低 KCl SiC HI H4O MgO 参考答案参考答案 1 波动 粒子 运动 原子核外电子运动状态的的数学函数式 2 1s22s22p63s23p63d104s24p1 4s24p1 p 3 B E A C F D 4 饱和性和方向性 5 平面三角形 等于 三角锥形 6 正四面体 三角锥形 V 形 7 sp3 109 28 8 sp2 3 1 sp3 3 9 C 原子均以 sp 杂化轨道分别与两个 O 原子和两个 S 原子成键 10 sp3 1 4 3 4 11 化学式 杂化轨道类型 杂化轨道数目 键角 空间构型 PCl3sp3不等性杂化4 个 三角锥形 BCl3sp2杂化 3 个 平面三角形 PdCl4 2 dsp2杂化 4 个 90 Cd CN 4 2 sp3杂化 4 个 109 28 12 配离子 中心 离子 配位 体数 配位 原子 中心离子 的配位数 配离子 电荷 配合物名称 Na3 AlF6 Al3 6 F 6 3 六氟合铝酸钠 Co en 3 3 Co3 3 N 6 3 三 乙二氨 合钴 配离子 Cr H2O 4Cl2 Cl Cr3 6 O Cl6 1 一氯化二氯 四水合铬 Ni NH3 2 C2O4 Ni2 3 O N6 0 一草酸根二氨合镍 13 1s 2 1s 2 2s 2 2s 2 2py 2 2pz 2 2px 2 14 1s 2 1s 2 2s 2 2s 2 2px 2 2py 2 2pz 2 2py 1 2pz 1 2 15 1s 2 1s 2 2s 2 有 16 色散力 增大 9 17 分子内正 负电荷中心不重合 正负电荷中心重合的 18 氢 大 色散力 诱导力 取向力 取向力 较大的电偶极矩 19 H2O 沸点 液 氢键 20 NH3 21 非极性 汽油的非极性分子与水分子的强极性之间的极性差异大 22 SiC BaO KCl HI 23 31 4 A 4s24p1 金属晶体 24 化合物 晶体中质点间作用力晶体类型 熔点高低 KCl 离子键 离子晶体 较高 SiC 共价键 原子晶体 高 HI 分子间作用力 分子晶体 低 H4O 分子间作用力 氢键分子晶体 低 MgO 离子键 离子晶体 较高 五 简答题 1 假定有下列电子的各套量子数 指出哪几套不可能存在 并说明原因 1 3 2 2 2 1 2 3 0 1 2 1 3 2 2 2 2 2 写出原子序数为 47 的银原子的电子排布式 并用四个量子数表示最外层电子的运动状态 3 有 A B C D E F 元素 试按下列条件推导出各元素在周期表中的位置 元素符号 给 出各元素的价电子构型 1 A B C 为同一周期活泼金属元素 原子半径满足 A B C 已知 C 有 3 个电子层 2 D E 为非金属元素 与氢结合生成 HD 和 HE 室温下 D 的单质为液体 E 的单质为固 体 3 F 为金属元素 它有 4 个电子层并有 6 个单电子 4 试用杂化轨道理论解释 1 H2S的分子的键角为 92 而PCl3分子的键角为 102 2 NF3分子是三角锥形构型 而BF3分子是平面三角形构型 5 指出下列化合物的中心原子可能采取的杂化类型 并预测分子的几何构型 BeH2 BBr3 SiH4 PH3 SeF6 6 已知配离子的空间构型 试用价键理论指出中心离子成键的杂化类型 1 Cu NH3 2 直线 2 Zn NH3 4 2 正四面体 3 Pt NH3 2Cl2 平面正方形 4 Fe CN 6 3 正八面体 7 过氧化钠中的过氧离子O22 是逆磁性的 超氧化钾中的超氧离子O 2 是顺磁性的 试用分子轨 道表示式解释之 8 实验测得氧分子及其离子的 O O 核间距离 pm 如下 10 O2 O2 O22 112 130 148 1 试用分子轨道理论解释它们的核间距为何依次增大 2 指出它们是否都有顺磁性 3 算出它们的键级 比较它们的稳定性 9 根据分子轨道法比较N2和N2 的键能大小 10 如果发现 116 号元素 请给出 1 钠盐的化学式 2 简单氢化物的化学式 3 最高价的氧化物的化学式 4 该元素是金属还是非金属 11 试判断下列分子的空间构型和分子的极性 并说明理由 CO2 Cl2 HF NO PH3 SiH4 H2O NH3 12 常温时F2 Cl2为气体 Br2为液体 I2为固体 为什么 13 试分析下列分子间有哪几种作用力 包括取向力 诱导力 色散力 氢键 1 HCl分子间 2 He分子间 3 H2O分子和Ar分子间 4 H2O分子间 5 苯和CCl4分子间 14 为什么 1 室温下CH4为气体 CCl4为液体 而CI4为固体 2 H2O的沸点高于H2S 而CH4 的沸点却低于SiH4 15 为何 HCl HBr HI 熔点 沸点依次增高 而 HF 的熔 沸点却高于 HCl 16 已知稀有气体 He Ne Ar Kr Xe 的沸点依次升高 试解释为什么 17 SiO2和CO2是化学式相似的两种共价化合物 为什么SiO2和干冰的物理性质差异很大 18 比较下列各组中两种物质的熔点高低 简单说明原因 1 NH3 PH3 2 PH3 SbH3 3 Br2 ICl 19 按沸点由低到高的顺序依次排列下列两个系列中的各个物质 并说明理由 1 H2 CO Ne HF 2 CI4 CF4 CBr4 CCl4 20 写出下列配合物的化学式 1 氯化二氯 一水 三氨合钴 2 四氯合铂 酸四氨合铜 3 二羟基 四水合钴 配阳离子 4 四氢合镍 配阴离子 参考答案参考答案 1 第 2 3 不可能存在 第 2 套 m 不能为 1 只能为 0 第 3 套 第一个 2 即 n 必须大于 2 且最后一个 2 只能是 2 1 或 2 1 2 1s22s22p63s23p63d104s24p6 4d105s1 5 0 0 2 1 11 3 Na Mg Al Br I Cr 周期 族 元素符号 价层电子构型 A 三 A Na 3s1 B 三 A Mg 3s2 C 三 A Al 3s23p1 D 四 A Br 4s24p5 E 五 A I 5s24p5 F 四 B Cr 3d54s1 4 1 H2S分子中的S原子和PCl3分子中的P原子均采用sp3不等性杂化 S原子在 2 个杂化轨 道上存在孤电子对 P原子在 1 个杂化轨道上存在孤电子对 H2S和PCl3分子构型分别为V 形和三角锥形 所以 H2S的分子的键角小于PCl3分子的键角 且键角均小于 109 28 2 B的电子构型为 2s22p1 激发为 2s12p2 采用sp2杂化 形成 3 个等同的sp2杂化轨道 于 3 个F结合成键 故呈平面三角形 N的电子构型为 2s22p3采用不等性sp3杂化 有一个 sp3杂化轨道为一对电子占据 成键时另 3 个sp3杂化轨道与 3 个F结合成键 导致形成三 角锥形 5 BeH2 sp杂化 直线型 BBr3 sp2杂化 平面三角形 SiH4 sp3杂化 正四面体 PH3 不等性sp3杂化 三角锥形 SeF6 sp3 d2杂化 正八面体 6 1 sp杂化 2 sp3杂化 3 d sp2杂化 4 d2sp3杂化 7 过氧化钠中的过氧离子O22 的分子轨道表示式为 1s 2 1s 2 2s 2 2s 2 2px 2 2py 2 2pz 2 2py 2 2pz 2 过氧离子核外的 18 个电子全部配对 无单电子 所以该离子为逆磁性的 超氧化钾中的超氧离子O2 的分子轨道表示式为 1s 2 1s 2 2s 2 2s 2 2px 2 2py 2 2pz 2 2py 2 2pz 1 由于超氧离子核外的 17 个电子有 16 个配对 1 个未配对 所以该离子表 现为顺磁性的 8 1 O2的分子轨道表示式为 1s 2 1s 2 2s 2 2s 2 2px 2 2py 2 2pz 2 2py 1 2pz 1 键级 为 2 O2 的分子轨道表示式为 1s 2 1s 2 2s 2 2s 2 2px 2 2py 2 2pz 2 2py 2 2pz 1 键 级为 1 5 O22 的分子轨道表示式为 1s 2 1s 2 2s 2 2s 2 2px 2 2py 2 2pz 2 2py 2 2pz 2 键级为 1 键级依次减小 键长依次增大 核间距依次增大 2 O2和O2 都有未配对的单电子 表现出顺磁性 而O 2 2 没有未配对的单电子 所以是 逆磁性的 12 9 N2分子轨道式为N2 KK 2s 2 2s 2 2py 2 2pz 2 2px 2 是三重键结合 十分稳定 N2 分子轨道式为N2 KK 2s 2