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习题解答（第一章 物质结构基础）思考与习题1填空题（1）原子核外电子运动具有波粒二象性、能量变化不连续的特征，其运动规律可用量子力学来描述。（2）当主量子数为3时，包含有 3s 、 3p 、 3d 三个亚层，各亚层为分别包含 1 、 3 、 5 个轨道，分别能容纳 2 、 6 、 10 个电子。（3）同时用n、l、m和ms四个量子数可表示原子核外某电子的 运动状态 ；用n、l、m三个量子数表示核外电子运动的一个 轨道 ；而n、l两个量子数确定原子轨道的 能级 。（4）改错原子核外电子分布违背哪条原则正确的电子分布式5B1s22s3泡利不相容原理1s22s22p116S1s22s22p63s23p23p2洪德规则1s22s22p63s23p23p13p125Mn1s22s22p63s23p63d7能量最低原理1s22s22p63s23p63d54s229Cu1s22s22p63s23p63d94s2洪德规则特例1s22s22p63s23p63d104s1（5）基态多电子原子中，E3dE4S的现象称为 能级交错 。（6）原子序数为35的元素，其基态原子的核外电子分布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p5 ，用原子实表示为 Ar3d104s24p5 ，其价电子构型为 4s24p5 ，价电子构型的轨道表示式为 ；该元素位于元素周期表的第 A 族，第 四 周期，元素符号是 Br 。（7）等价轨道处于 全充满 （p6、d10、f14）、 半充满 （p3、d5、f7）和 全空 （p0、d0、f0）状态时，具有较低的能量，比较稳定。这一规律通常又称为 洪德规则 的特例。（8）原子间通过 共用电子对 而形成的化学键，叫做共价键。共价键的本质是 原子轨道的重叠 ，其形成条件是两个具有 自旋相反单电子 的原子轨道，尽可能达到 最大重叠 。（9）表征化学键性质的物理量，统称为 键参数 ，常用的有 键能 、 键长 、 键角 。（10）H2S分子的构型为 V 形，中心原子S采取 sp3不等性 杂化，键角HSH 10928(提示：填写，或)。（11）完成下表物质杂化方式空间构型分子的极性C2H2sp直线非极性PH3sp3不等性三角锥形极性CH3Cl sp3四面体极性BCl3sp3正三角形非极性（12）填表（用“”或“”表示有或无）作用力I2和CCl4HCl和H2ONH3和H2ON2和H2O取向力诱导力色散力氢键2选择题（1）下列原子轨道中，属于等价轨道的一组是（ C ）。A2s，3s B2px，3px C2px ，2py D3dxy，4dxy（2）下列用一套量子数表示的电子运动状态中，能量最高的是（ B ）。A4，1，1， B4，2，0，C4，0，0， D3，1，1，（3）下列不存在的能级是（ C ）。A3s B2p C3f D4d（4）根据元素在元素周期表中的位置，指出下列化合物中，化学键极性最大的是（ B ）。AH2S BH2O CNH3 DCH4（5）根据元素在元素周期表中的位置，指出下列同浓度溶液中，酸性最强的是（ B ）。AH2SO4 BHClO4 CH3PO4 DHBrO4（6）下列各键中，不具有饱和性和方向性特征的是（ C ）。A配位键 B共价键 C离子键 D氢键（7）下列化合物中，具有强极性共价键和配位键的离子化合物为ANaOH BH2O CNH4Cl DMgCl2（8）下列关于CS2分子的杂化方式和空间构型的叙述中，正确的是（ D ）。A平面三角形，sp2杂化 BV形，sp2杂化C三角锥形，sp3不等性杂化 D直线形，sp杂化（9）下列分子中，偶极矩为零是（ C ）。ACHCl3 BNF3 CBF3 DHCN（10）下列分子中，属于极性分子的是（ D ）。 AO2 BCO2 CBBr3 DCHCl3（11）下列各组物质沸点比较正确的是（ A ）。ACH3OHCH3CH2OH BH2OH2SCSiH4CH4 DF2Cl2（12）下列晶体中，只需克服色散力就能熔化的是（ B ）。AHF BI2 CNH3 DHCl3判断题（正确的划“”，错误的划“”）（1）原子中电子的能量只与主量子数有关。 （ ）（2）磁量子数为零的轨道都是s轨道。 （ ）（3）主量子数为1时，有两个自旋方向相反的轨道。 （ ）（4）当原子获得能量时，核外电子可以跃迁到较高的能级，使原子由基态变为激发态，因此3Li原子的核外电子分布可以是1s22d1。 （ ）（5）同一原子中，不可能有运动状态完全相同的电子存在。 （ ）（6）每个原子轨道必须同时用n、l、m和ms四个量子数来描述。 （ ）（7）基态多电子原子中，E3dE4S的现象称为洪德规则的特例。 （ ）（8）28Ni2+的核外电子分布是Ar3d8，而不是Ar3d64s2 （ ）（9）根据元素在周期表中的位置，可以断定气态氢化物的稳定性PH3H2O。 （ ）（10）由于离子键具有无饱和性，无方向性的特征，所以阴、阳离子周围吸引带相反电荷离子的数目是任意的。 （ ）（11）从本质上讲，共价键是通过原子轨道重叠而形成的化学键。 （ ）（12）共价键不一定都具有饱和性和方向性。 （ ）（13）s电子之间形成的共价键为键， p电子之间形成的化学键为键。 （ ）（14）原子轨道重叠越多，形成的共价键越稳定。 （ ）（15）多原子分子中，键的极性越强，分子的极性越强。 （ ）（16）按共用电子对偏移程度可将共价键分为极性健和非极性健，而极性强弱可由成键两原子的电负性之差来判断。 （ ）（17）由于CHCl3分子中，C原子采取sp3杂化，所以其空间构型为正四面体。 （ ）（18）只有非极性分子和极性分子之间才有诱导力。 （ ）（19）CCl4的熔点、沸点低，所以分子不稳定。 （ ）（20）HNO3 可形成分子内氢键，因此其熔、沸点较低。 （ ）4简答题（1）为什么2p亚层，又可称为2p能级？答 原子核外电子的能量仅取决于主量子数（n）和角量子数（l）。若n、l值一经确定，电子的能量就已被确定，即各电子层的不同亚层，都有一个对应的能量状态，它们高低不同，像台阶一样，称之为能级。因此，2s、2p、3d等亚层，又分别称为2s、2p、3d能级。（2）当主量子数是4时，请指出包含的亚层和各亚层的轨道数，并归纳轨道总数及所能容纳的电子总数与主量子数的关系。答 当主量子数是4时，包含4s、4p、4d、4f四个亚层，各亚层的轨道数分别为1、3、5、7，共包含16个轨道，为42，即轨道总数是n2；由于每个轨道最多能容纳两个自旋方向相反的电子，因此该电子层所能容纳的电子总数为32，为242，即所能容纳的电子总数为2n2。（3）举例说明什么是价电子构型？答 原子中能参与化学反应，即形成化学键的电子，称为价电子。价电子的电子分布称为价电子构型。例如，Cl的价电子构型为3s23p5。（4）总结元素周期表中，同周期从左至右，同族从上到下，主族元素的有效核电荷数、原子半径、电离能、电负性、氧化数、元素的金属性与非金属性等基本性质的变化规律。答 同周期从左至右，主族元素Z*，r，I1，X；最高氧化数=族序数，负氧化数=8最高氧化数；金属性减弱，非金属性增强。同主族从上到下，元素的Z*，r，I1，X；金属性增强，非金属性减弱。（5）共价键有哪些特征？请举例说明之。答 共价键有饱和性和方向性的特征。例如，H原子仅有一个单电子，根据电子配对原理，当其与另一个具有自旋方向相反H原子配对成键后，就不能再与其它原子配对成键了，这就是共价键的饱和性；而形成HCl键时， H原子的1s轨道只有沿x轴正方向与Cl原子的3px轨道进行同号重叠，才能达到最大有效重叠，这就是共价键的方向性。（6）指出配位键的形成条件及其表示方法。答 形成配位键需具备两个条件：提供共用电子对的原子（称为电子的给予体）其价电子层有孤对电子；接受共用电子对的原子（称为电子的接受体）其价电子层有空轨道。配位键用“”表示，箭头指向接受电子对的原子。（7）说明共价键的两种断裂方式，并指出断裂后的产物。答 共价键的断裂方式有均裂和异裂两种。若共价键断裂后，组成该键的共用电子对由两个成键原子各留一个，则称为均裂。相反，如果共用电子对归一个原子所有，则这种断裂称为异裂。均裂过程产生自由基；异裂过程产生了阴、阳离子。（8）为什么组成、结构相似的分子，通常熔、沸点会随相对分子质量的增大而升高？ 答 色散力士主要的分子间力，由于组成、结构相似的分子随相对分子质量的增大，分子的变形性增大，色散力增大，因此其熔、沸点会随之升高。（9）为什么I2易溶于CCl4，而难溶于水？答 I2、CCl4都是非极性分子，而H2O是极性分子，根据“相似相溶”规律，I2与CCl4易于相互溶解；而I2与H2O则难于相互溶解。（10）氢键的形成过程如何示意？其形成条件是什么？为什么CH4、HCl