无机化学答案全解(武大)

无机化学习题答案

第一章

1.某气体在293K与9.97XI(/Pa时占有体积1.91。%!!?其质量为0.132g,试求这种气体的

相对分子质量，它可能是何种气体？

解

.由题知：质量为0.132克的气体其所对应的物质的量为：

PV=nRTn=PV/RT=9.97xl04xi.9x1o'1X10'3/8.314x293

=0.007776mol

因此该气体的摩尔质量为：M=m/n=O,132/0.007776=16.9717g/mol

所以该气体为NH3.

2.一敝口烧瓶在280K时所盛的气体，需加热到什么温度时，才能使其三分之一逸出？

解

由题知要使三分之一的气体逸出瓶外即体积为原来的L5倍而这程.压力始终彳的

不变故有：

吊匕Ty

所以有%=:2=280xl,5=420K

资一”

3.温度下，将l.O131()5pa的N22dm3和0.5065Pa的023dm3放入6dm3的真空容器中,求

0?和N2的分压及混合气体的总压。

解

设氮气分压为与氯气分压为B

玛匕厚咛PR?，

故有—=-2^艮RP1=妥=1013X10sx2xl0-3/6X10'3=3,377X1O4Pa

同理：■=0.5065x1l^xaxl0'3/6X10'3=5.91x1Ota

所以A"=%+^2=3.377X104+2.53x104=5.91xlO^a

4.容器中有4.4gCO2，14g12.8gCh，总压为2.0261()5pa,求各组分的分压。

解

由题意知的M=或/加82=4.4/44=0.Imol

盟82=%/选为2=14/28=0.5mol

同m=mimg=12.8/32=0.4.

酬酬mol

由道尔顿分压定律：％02=%X》82=2.026X105X0.1/(0.1+0.5+0.4)

=2.026x10^

Pm=A"X"M=2.026X105X0.5/(0.1+0.5+0.4)

M.OHxlO2^

p=px

02?“x02=2.026X105X0.2/(0.1+0.5+0.4)

=8.104x10^

5.在300K,1.0131()5pa时，加热一敝口细颈瓶到500K,然后封闭其细颈口，并冷却至原

来的温度，求这时瓶内的压强。

解

由题慧知当瓶内温度升为500K时，其气体体积将变为原来的5/3倍

所以瓶内气体的物质的量只占全部气体的3/5,对应的压力为L013xl0Ra降温前瓶内

的气体的物质的量不变

箸=等所以代入数据计算得马=6.08x10^3

6.在273K和L013Xl()5pa下，将1.0dn?洁净干燥的空气缓慢通过HsC—O—C%液体，

在此过程中，液体损失0.0335g,求此种液体273K时的饱和蒸汽压。

解

此种气体的摩尔质量为464moi

通空气的前后，其气体的体积变化可以忽略不记

PV=nRE所以P=0.335x8.314x273/10-3x46=1.65xl03Pa

7.有一混合气体，总压为150Pa,其中N?和H2的体积分数为0.25和0.75,求H2和N2的

分压。

解

用2=4“典2/^=150x0.25=37.5Pa

%=ptoix%/匕”=150*0.75=112.5%

8.在291K和总压为LO13Xl()5pa时，2.70dn?含饱和水蒸汽的空气，通过CaCk干燥管,

完全吸水后，干燥空气为3.21g,求291K时水的饱和蒸汽压。

解

3.21g空气在291K,2.7升的容积中其压力为

PV=nRT

所以P&=3.21x291x8.314/29x0,0027=99185Pa

所以水的蒸气压为品"第”弱，=2.12X10SPa

3

9.有一高压气瓶，容积为30dm,能承受2.6X10?Pa,问在293K时可装入多少千克02

而不致发生危险？

解

PV三叔所以=2.6X107X0.03X0.032/8.314X293

MRT

=10.25Kg

10.在273K时，将同一初压的4.0dn?N2和l.Odn?C>2压缩到一个容积为2dm3的真空容器

中，混合气体的总压为326X1()5pa,试求

(1)两种气体的初压；

(2)混合气体中各组分气体的分压；

(3)各气体的物质的量。

解

1)由于N2和H2始终在同一压力下气体体积比为4:1,故气体的物质的量比为4:1

所以混合气体中株=3.26xiOJxO,8=2.608x10^3

又S5=尸JV2%2

所以4=2.608x105X2X10-3/4X10-3

=1.304xl05Pa

即此和Oj的初压为1.304x1mpa

2)由题解⑴知友=2.608x10^8

P(n=3.26x105x0,2=6.52x104由

3)=注mRT

所以为2=Px^mlRT=2.608x10jx2xl0-3/8.314x273

=0.23mol

同理：=0.057mol

11.273K时测得一氯甲烷在7〈同压强下的密度如下表：

P/I051.0130.6750.5070.3380.253

2.30741.52631.14010.757130.56660

p/g•dm~3

用作图外推法（p对Q/p）得到的数据求--氯甲烷的相对分子质量。

解

可得出•氯甲烷的相对分子质量是50.495

12.(1)用理想气体状态方程式证明阿佛加德罗定律;

(2)用表示摩尔分数，证明Xi=2L

证明：(1)PV=nRT

当p和T一定时、气体的V和n成正比

可以表示为V8n

(2)在压强一定的条件下，V,kV|+V2+V3+-

根据分体积的定义，应有关系式

P.6Vj=nRT

混合气体的状态方程可写成P«V.e.=nRT

Vini

~n

又丑=x

i所以Xi匕

n%,

(3)”=MB

NB肛

2

XpV=^Nom(A//^')

3pV3RT

"\NOAH.VM

所以辰=等

13.已知乙醛的蒸汽热为25900J-mol1,它在293K的饱和蒸汽压为7.58X104Pa,试求在

308K时的饱和蒸汽压。

解

由克劳修斯-克拉贝龙方程知：

IP、AR：11

87?j-2.303x8.314名了

设308K时饱和蒸汽压为心，则有

玛

lg—=25900x(1/308-1/293)/(2.303x8.314)

P{L

代人数据计算得g=L272xl(15pa

14.水的气化热为40kJ•mol',,求298K时水的饱和蒸汽压。

解

由克劳修斯-克拉贝龙方程：

1013254000071

所以：1g

舄2.303X8.314298一益

舄=3945Pa

15.如图所示是NaCl的一个晶胞，属于这个晶胞的C广（用Q表示）和Na+（用。表示）

各多少个？

解

在一个晶胞中

n(Cl->=l/8x8+l/2x6=4

MNa*>lx1+1/4x127

第三章

1.原子中电子的运动有何特点？几率与几率密度有何区别与联系？

答

具有波粒二象性的电子并不象宏观物体那样沿着固定的轨道运动

几率密度：在单位体积内邸!的几率

几率：电子在空「耻现的机会.

二者区别是：几率是泛指电子出现的机会，未指名范围；

而几率是针对单位体积内电子出现的机会而言.

两者联系：都是描述电子在空间出现的几率的物理量.

2.什么是屏蔽效应和钻穿效应？怎样解释同一主层中的能级分裂及不同主层中的能级交

错现象？

答

屏蔽效应：由于其他电石寸某抬子的排斥而抵消一部分核电荷.从而使有效核电荷降

低.肖国寻了核电荷时电子的吸引.

钻穿效应：由于电子的钻穿作用不同而导致其能量发生变化的现象.

同一主层的能级分裂及不同主族中的能级交错现象都可以由屏蔽效应和钻穿效应来解

释，具体地对于同一主族的能级.其能级高低要取决于有效核电僦，而有效核电履又决

定于其主量子数和角室子数，因此导致同一主层中各能级发生分裂，另夕M寸于同一主层其各

轨道上的的电子由于其钻穿效应的能力不同.也可以导致能级分裂

对于不同主层中的能级交艘象也可以用上述方法解释.

3.写出原子序数为24的元素的名称、符号及其基态原子的电子结构式，并用四个量子数

分别表示每个价电子的运动状态。

24号元素为铭，基态电子结构式为：Is22s22P63s23P63（154sl

4.已知M2+离子3d轨道中有5个电子，试推出：（1）M原子的核外电子排布；（2）M原

子的最外层和最高能级组中电子数；（3）M元素在周期表中的位置。

答

（1）MnIs22s22P63s23P63d54s2

（2）最外层2个电子，最高能级组中电子5个

（3）位置是第四周期.第VHB族

5.按斯莱脱规则计算K,Cu,I的最外层电子感受到的有效核电荷及相应能级的能量。

答

K能级分组为：（ls＞（2s,2p）8（3s,3P寅4s）1

。=0.85X8+10X1=16.8

22

E4S=-13.6X（19-16.8）/4=-4.114ev

Cu能级朱S（Is）2（2s,2p）8（3s,3pA3d）M（4s）1

0=0.85X18+1X10=25.3

E4s=-13.6X（29-25.3）74--11.64ev

I的能级分组为（lS）?（2s,2p）'（3s,3p）8（3d）"（4s,4p），（4d）‘°（5s,5p）‘

。=0.35X6+0.85X18+28=45.4

Esr-13.6X（53-45.4）75*=31.42ev

6.根据原子结构的知识，写出第17号、23号、80号元素的基态原子的电子结构式。

答

17号元素C1,其电子结构式为：Is22s22P63s23P5

23好元素v.其电子结构式为：1s22sz2p63sz3p63ds4s2

80号元素Hg,其电子结构式为：ld2s‘2P6343P03d*s%pS4d*F'5JSpWlKs'

7.画出s,p,d各原子轨道的角度分布图和径向分布图，并说明这些图形的含意。

答见课本65页

s电子云它是球形对称的。

p电子云它是呈无柄的梗铃形。

d电子云形状似花瓣。

8.描述原子中电子运动状态的四个量子数的物理意义各是什么？它们的可能取值是什

么？

主量子数n用来描述原子中电子出现几率最大区域离核的远近.或者说它决定了电子

的能量高低的重要因素.

角量子数1决定了原子轨道或电子云的形状

磁量子数m决定了原子轨道或电子云在空间的伸展方向

自旋量子数理说明了电子自旋的两种状态.

在n确定的情况下，1只能取。到n-1这几个值，而m则能取±1，±（1-1）…0这21-1

个值

对于ms只取土1/2

9.下列各组量子数哪些是不合理的，为什么？

（1）n=2,1=1,m=0（2）n=2,1=2,m=-l

（3）n=3,1=0,m=0（4）n=3,1=1,m=l

（5）n=2,1=0,m=-l（6）n=2,1=3»m=2

答

不合理的有（2）（5）（6）

1取值时只能小于n所以（2），（6）不合理

而当1=0时m只能取0故（5）不合理.

10.下列说法是否正确？不正确的应如何改正？

（1）s电子绕核运动，其轨道为一圆周，而电子是走S形的；

（2）主量子数n为1时，有自旋相反的两条轨道；

（3）主量子数n为4时，其轨道总数为16,电子层电子最大容量为32；

（4）主量子数n为3时，有3s,3p,3d三条轨道。

答

（1）这种说法是错误的.原垂没有搞清清楚电子的运动已经不同于T意义上的宏

观物体的运动.所说的圆周及8型只是原子轨道角度分布图.并不具有轨道的含义.

（2）不正确。主量子数n为1时.只有一条原子轨道.

（3）主量子数n为4时.其轨道总数为16.电子层有32个电子是正确的.

⑷有3s,3px,3pJ,3py,3dw,3dyz,3d）cl,3d）127A3d128道.

11.将氢原子核外电子从基态激发到2s或2p,所需能量是否相等？若是氯原子情况又会怎

样？

答

将氢原子核外电子从基芯激经！I2s或2P»±-其消耗的能量相等这是因为氢原子是

单电子原子古起2s和2P上的电子的能量相等.

而对于氮原子2s和2p的电子能量不同，蟋发到2s和2p轨道上消耗的自缰不相同.

12.通过近似计算说明，12号、16号、25号元素的原子中，4s和3d哪一能级的能量高？

对于12元素的电子其电子分组：(Is2)(2s2,2p6)

对于3d轨道假设有一电子.则有：

0=1X12=12

2

E3d=-13.6X(12-12)/9=0ev

而对于4s轨道上的电子

0=0.85X2+1X10=11.7

E4s=-13.6X(12-11.2)Z/4Z=-0.0765ev

即：E3d<E4s

对于16号元素其电子分组为

(IS2)(2sZ,2P6)(3s2,3p')(3d。)(4s0)

对于3d轨道

0=1X16=16

fifty,E3d=-13.6X(16-16)2/9=0ev

而对于4s轨道上的电子

o=0.85X6+1X10=15.1

所以E4s=-13.6X(16-15.l)74z=-0.688ev

E3d<E4s

对25号元素，其电子分组为(lss)(2s2,2p')(3s：3P6)(3d，)(4s2)

3d轨道上的电子

0=0.35X4+1X18=19.4

E3d=-13.6X(25-19.4)z/9=-47.38ev

对于4s轨道上的电子

0=0.35+0.85X13+10=21.4

E4s=-13.6X(25-21.4)74=~11.016ev

所以E4s>E3d

13.根据原子轨道近似能级图，指出下表中各电子层中的电子有无错误，并说明理由。

元素KLMN0P

19289

2221082

3028182

3328203

60281818122

答

元素KLMN0P

192881

222892

3028182

3328185

6028182282

14.说明在同周期和同族中原子半径的变化规律，并讨论其原因。

答

,在短周期中，从左到右随着原子序数的噌大，原子核的电荷数曾匕对核夕晅子的吸

引力登麻使原子半径变小的趋势，同时由于新填空的电子噌大了电子间的排斥作用，阑泵

子半径有变大的趋势，这是相互矛盾的因素，在外层电子未达到8电子稳定结构之前.核电

荷的增加占主导地位，故在同周期从左到右半径变小，长周期中的主族元素的半径变化情况

相似.过渡元素的原子半径从左到右虽然也因核电荷的噌加而减小，但减小的幅度都不同于

短周期中的情况.

在同一族中.从上到下虽然核电荷有使原子半径减小的作用，但电子层的噌加，电子

数的锄口是主要的因素致使从上到下半径递增，对于副族而言，由于斓系收缩的歌向，第六

周期过渡元素的原子半鹿本上与第五周期过渡元素原子半倒目等.

15.说明下列各对原子中哪一种原子的第一电离能高，为什么？

S与PA1与MgSr与RbCu与ZnCs与AnRn与At

答

题中各对元素均为同周期元素，T来说，再同一周期中，从左到右随着有效核电荷的

噌加，半径减小，第一电离能总的趋势是增大，但由于电子构型对电离能的融向较大可能会

造成某些反常现象

P>S因P电子构型为3/3d3P轨道半充满，而S的电子结构为3323P4失去，失去

了一个电子后半充满；

Mg>AlMg失去的是3s电子，而A1失去的是3p电子;E3s<E3p,3p电子能量高而

更易失去，同时，Mg电子构型为3s2,3s轨道全充满；A1的电子构型为3s23Pl失去了一

个电子后变成3s23p°的稳定结构；

Sr>RbSr的核电荷比Rb多，半径也比Rb小，其次Sr的5s?较稳定

Zn>CuZn的核电荷比Cu多，同时Zn的3d轨道全充满,4s轨道也全充满，Cu的4s

轨道也半充满，失去一个电子后为3好45。稳定结构

Au>CsAu为IB族元素，电子结构为511106sI由于5d电子对6s电子的屏蔽作用较

小，有效核电荷大，半径小，Cs为IB族元素，电子结构为（5『卬6廊1,失去一个电子后

变为5s25P6稳定的结构

Rn>At由于为At卤素，而Rn为八个电子的惰性气体结构.彳臃失去最外层电子，

故第一电离能比At大.

16.电子亲合能与原子半径之间有何规律性的关系？为什么有些非金属元素(如F,O等)

却显得反常？

答

一般来说，电子亲和各缠原子半径的减少而噌大，因为半径小时，核电荷忖电子的引力

噌大.因此电子亲和能在同周期中从左到右呈噌加趋势，而同族中从上到下呈减小的趋势.

可以看出元素氧及元素氟的电子亲和能并三隈大，而比同族中第二种元素的要小，这

种现象出现的主要原因是氧与翅原子半径过小，电子云密度过高，以至当原子结合T电子

形成负离子是，由于电子间的相互作用排斥使放出的能量较小.

17.什么是元素的电负性？电负性在同周期，同族元素中各有怎样变化规律？

答

常把原子在分子中吸弓I电子的能力叫做元素的电负性

在同一周期，从左到右电负性展噌；

在同一族中，从上到下电负性递减；

但对副族元素的电负性没有明显的变化.

18.若磁量子数m的取值有所变化，即m可取0,1,2,…1共1+1个值，其余不变。那么

周期表将排成什么样？按新周期表写出前20号元素中最活泼的碱金属元素，第一个稀

有气体元素，第一个过度元素的原子序数，元素符号及名称。

答前20号元素中最活泼的碱金属元素Rb

第一个稀有气体元素是He

第一个过度元素的原子序数是21,元素符号是Sc,名称铳

第四章

1.试用离子键理论说明由金属钾和单质氯反应，形成氯化钾的过程？如何理解离子键没有

方向性和饱和性？

答

金属钿与单质氯都变为原子，然后钿原子失去一个电子成为钿离子，而失去的电子为氯

原子所得，二者因静电引力而吸引，之间得作用力成为离子键。

离子键没有方向性可以这样理解：阴离子与阳离子并非只有再某一方向才具有吸引力，

而是在任何方向都有力的作用，只不过当距离远时其作用力小一点而已。

2.用下列数据求氢原子的电子亲和能:

K(s)-K(g)AHi=83kJ•mol-1

K(g)fK+(g)△H2=419kJ•moL

-l

g&(g)-H(g)AH3=218kJ•mol

K+(g)+H-(g)-KH(s)AH4=-742kJ-mol-1

1

△H=-59kJ•molt

K(s)+-H2(g)fKH(s)5

解

现设计如下循环：

?巴

甲S)+l/2Hlg)---------->KH(S)

3?%3?也▲

K3H(g)

l?H2?H

K+(g)H\g)

?一

设氢原子的电子亲和能为则有

△H^AHi+AHj+AHj+AH+A^

所以AH=AH5-AHI-AH2-AH3-AH4

=-59-83-419-248+742=-37应/mol

3.C1F的解离能为246kJ・mo「，C1F的生成热为一56kJ•mol」Cl2的解离能为238

kJ-mol-1,试计算F2(g)解离能。

解

现设计如下循环

所以aH生=1/24H解(Cl?)+1〃^H解(F2)-解

△H解(F2)=2(△H生+△><解)-解(Cl?)

=2X(246-56)-238

=142kj/mol

4,试根据晶体的构型与半径比的关系，判断下列AB型离子化合物的晶体构型：

BeO,NaBr,CaS,RbLBeS,CsBr,AgCL

答

属于ZnS型的有：BeO,BaS;

属于NaCl型的有：NaBr,CaS,Rbl,AgCl;

属于CsCl型的有:CsBr

5.试从电负性数据，计算下列化合物中单键的离子性百分数各为多少？并判断哪些是离

子型化合物？哪些是共价型化合物？

NaF,AgBr,RbF,HI,Cui,HBr,CrCL

答

对于NaFXa-Xb=3.98-0.93=3.05离子性91%

对于AgBrXa-Xb=2.96-1.93=1.0离子性22%

对于RbFXa-Xb=3.98-0.79=3.19离子性92%

时于HIX：a-Xb=2.66-2.2=0.4离子性4%

对于CuiXa-Xb=2.66-l.75=0.91离子性20%

对于HBrXa-Xb=2.96-2.2=0.76离子性14%

对于CsCl,Xa-Xb=3.16-0.79=2.37离子性75%

6.如何理解共价键具有方向性和饱和性？

答

根据原子轨道最大重箴理，成键时，原子间总是尽可能的沿原子轨道最大重叠的方向成

隆，而对于原子轨道在空间有一定取向，所以对于这几种原子轨道其只有沿着一定的方向才

能发生最康度的重登，因而具有方向性，共价键的饱和性可以这样理解；共价键是由原子

轨道嘉和共用电子形成的，而每个原子白缆供的轨道和成单电子数目是一定的.

7.BF3是平面三角形的几何构型，但NF.’却是三角的几何构型，试用杂化轨道理论加以

说明。

答

根据杂化轨道理论：

BF3进行sp2等性杂化，具分子构型为平面三角形，

NF3进行叩3不等性杂化，其分子构性为三角翘.

8.指出下列化合物合理的结构是哪一种？不合理结构的错误在哪里？

(a)

■■■■■■,■

b|=M=O:NP—N<三0：

：N=N=0：

(b)

:s-c=N:—:S—C=N：

c=N-：s=C-N：

Cl

ClCl

：N

ClI

\p

Cl/\

N

a、对与NQ合理的结构式是：因为其结构都产生比较大的形式电荷，不利于N,0存在

b、时于SCN合理的结构为：错误的原因同上

c含有双健的结构更合理.其达到了八电子稳定结构.

9.在下列各组中，哪一种化合物的键角大？说明其原因。

(a)CH,和NH3(b)0F2和CbO

(C)NH3和NF3(d)PH3和NH3

答

(a)键角CH4>NH3

CH《分子的中心原子采用sp?等性杂化，建角为1眠28。，而NH3分子的中心原子为sp?

不等性杂化，有一对孤又寸电子，物对电子的能量较低，E既子核较近，因而孤对电召寸成除

电子的斥力较大，使NH3分子穗角变小，为10718。.

(b)犍角CljOAOF2

Cl2。和OF?分子的中心原子氧均为sp3不等性杂化，有二对孤对电子，分子构型为V

形.但配位原子F的电负，频大于C1的电负性，OF2分子中两成键电子对偏向配位原子F，

C12O分子中成域有寸偏向中心原子0,在OF2分子中两成健电子对间的斥力小而分子中

两成键电五寸斥力大，因而C1ao分子的隧角大于OFz分子的键角.一般都用配位原子与中

心原子电负性来解释键角的大小.

(c)NH3>NF3

NH3和NF3分子中，H和F的半径都小，分子中H与H及F与F间斥力可以忽、略.

决定健角大小的主要因素是孤对电子对成域子对的斥力大小.

NF3分子中成触万寸偏向F原子，则N上的孤对电子更靠近原子核，能量更低，因

此孤对电壬对成腱电子对的斥力更大.在NH3分子中，成键电子对偏向N原子，成触子

对间的斥力增大，同时N上的孤对电子受核的引力不如用分子大.孤对电子的能量与成

隧电百寸的能量相差不大.造成孤又寸电子与成触子对的压力成域子又痂成屣电不寸的斥

力相差不大.所以，NH3分子中诞角与10928哂差不大(为107,18。)

(d)诞角NH3>PH3

NH3分子和PH3分子的构型均为三角锥典配体相同，但中心原子不同.N的电负性大

而半径小，P的电负性小而半径大.半径小电负性大的N原子周围的孤对电子和成耀电有寸

间尽量保持最大角度才能保持均衡，因而NH3分子的键角接近10928。.此外「出键角接近

90池可能与P有sp3轨道能量接近的3d轨道有关，如AsH3PH3FF3及H2S等健角都接近

90°.

10.试用价层电子互斥理论判断下列分子或离子的空间构型。说明原因。

HgClPC1C1F

2BCI3SnCl2NH3H2O5TeCl43

IC1"SFIFFC1COC1SONOCI

654co222

SO2CI2POC13so；CIO"IO2F-

答

HgQ:Hg的电子对数2+2/=2为sp等性杂化登例

B的电子对数3+3/2=3为Sp2等性杂化平面三角型

BC13:

Sn的电子对数4+2/=3为印2不等性杂化直线型

SnCl2:

为尔3不等性杂化

NH3：N的电子对数5+31三角锥型

H2O：0的电子对数6+2/2=4为Sp3不等性杂化V型

P的电子时数5+51=5为叩3d等性杂化三角双锥型

PC15:

F的电子对数7+3/2=5为叩3d不等性杂化T型

C1F3:

TeCl4:Te的电子对数6+4/=5为Sp3d不等性杂化四角锥型

IClpI的电子对数7+2+1/2=5为kd不等性杂化直线型

S的电子对数6+6/2=6为Sp3d2等性杂化正八面体型

SF6：

吟I的电子又擞7+5/2=6为亚3d2不等性杂化四角侬

FCI4：F的电子对数7+4/=55为Sp3d2不等性杂化平面正方型

C02:C的电子糠4/2=2为sp等性杂化盟型

C的电子对数4+2/2=3为叩2等性杂化平面三角型

COC12:

SOj：S的电子对数6/=3为亚2不等性杂化V型

为Sp3不等性杂化

NOC12:N的电子对数5+2/=3.5三角锥型

SOC12：S的电子对数6+2/2=4为尔3不等性杂化三角锥型

P的电子对数5+31为Sp3等性杂化四面体型

POC13:

SOs2-：S的电子对数6+2/2=4为Sp3不等性杂化三角锥型

CIO；:C1的电子对数7+1/2=1为Sp3不等性杂化V型

1叫I的电子对数7+1+2/2=5为印3d不等性杂化四方陋

11.试用价键法和分子轨道法说明。2和F2分子的结构。这两种方法有何区别？

答见书177页。

价键理论认为形成共价键的电子只局限于两个相邻原子间的小区域内运动，缺反对分

子作为一个整体的全面考虑，因此它对有些多原子分子，特别是有机化合物分子的结构不能

说明，同时它对氢分子离子中的单电子键、氧分子中的三电子键以及分子的磁性等也无法解

释。

分子轨道理论，着重于分子的整体性，它把分子作为一个整体来处理，比较全面地反

映了分子内部电子的各种运动状态，它不仅能解释分子中存在的电子对键、单电子键、三电

子键的形成，而且对多原子分子的结构也能给以比较好的说明。

12.今有下列双原子分子或离子

+

Li2,Be2,B2,N2,HF,F2,C0

①写出它们的分子轨道式。

②计算它们的键级，判断其中哪个最稳定？哪个最不稳定？

③判断哪些分子或离子是顺磁性。哪些是反磁性？

答

(1)分子轨道式如下：

Li2(als)?(als)2(a2s)2

Be^als)^als寅02s寅02s)2

11

B2(alsy(alsy(a2sy(a2s?(x2py)(ic2pz)

2222

N2(als)(als)(a2s)(a2s)(x2py)?(兀2Pz亢02Pxy

HF(E)2(Q2次郎(TTD2(JC2)2

F《ols)\ols比02s寅02sy(Q2Pxy(jr2py)，兀2Pzy(兀2py)2(ir2pz)2

**

C0+(als^ols402s宣G2s.(z2py)2(ir2pz)2(a2px)1

(2^：

由公式：蒯=(成键分子轨道中电子数-反德分子轨道中电子数)/2

得各电子或离子的键级为：

+

区:1E历OR»1对：3耶：1J2：l,CO:2.5

(3代艮据腱级的大小很B月显用最稳定，而B句最不稳定，

顺磁性的物质为：B“CO'HF

反磁性为：LiNsBe(Be?不存在)

13.写出O],Ch，O；，0£分子或离子的分子轨道式。并比较它们的稳定性？

答

02+(als)?(als寅必寅必兴。2Px)2(x2py)々兀2Pzy(x2py)1

♦*♦

Qa—lsQols我Q2s寅02s)\a2px)2(x2py)\z2pz)2(x2py)2

O2-(als)2(als)2(a2s)2(a2s＞(02Pxy(x2py)2(x2pz)2(x2py)2(z2pz)】

_****

Q22*(als)2(als)2(a2s)2(a2s)2(a2px)2(x2py)2(%2pz)2(x2py)2spz)2

健级为

0/：2,5，02：2，Oj：1.5＞。2月1

所以稳定性为：。2+＞02＞。2＞。2、

14.已知NO?,CO2,SO2分子其键角分别为132°,180°,120°,判断它们的中心原子轨

道的杂化类型？

答NOZ分子的键角介于120室！I180。之间，故其中心原子N的杂化趟为sp2,CO?其罹

角为鳏型的故中心原子的杂化翘为sp，而SO3穗角为120强是平面三角型，其中心原

子的杂化类型为sp2。

15.写出NO卡,NO,NO分子或离子的分子轨道式，指出它们的键级，其中哪一个有磁性？

答

NO+(als)2(als,)^a2s)^a2s*)2(x2py)［兀2pz)2(c2px)2诞角为3

NO(als)2(als*)2((j2s)2(a2s*)2(n:2py)［兀2pz)292Pxy(icZpy)键角为2.5

NO'(als)2(a1s*寅a2s)2(a2s*)2(x2py)2spz次02Pxy(兀2py»(兀2pz>键角为2

显然稳定性顺序为：N0+>N0>N0"

16.举例说明金属导体，半导体和绝缘体的能带结构有何区别？

答

从能带理论的观点，一般固体者俱有能带结构，对于导体价电子的能带是半满的，或

价电子能带虽是全满的，但有空的能带，且能面自壁间隔很小，彼此能发生部分垂；对于

绝缘体，起价电子者陡满带，导带是空的，而且满带顶与导带之1间的能量间隔大；对于半导

体，满带被电子充满，导带是空的，但这种能带结构中禁带宽度很窄.

17.简单说明O'键和”键的主要特征是什么？

答

。键的特点是：两个原子的成痴轨道沿键轴的反向，以“头碰头”的方式重叠，原子重

普轨道部分，沿键轴呈圆柱又寸称，由于成隧轨道在轴向上的重叠，故形成诞时原子轨道发生

最大程度的重盆，所以。的键能较大，稳定性好；

兀程的特点是：两个原子轨道以平行或“肩并肩”方式塞，原子轨道重登部分时通过

一个麟的平面具有镜面反又掘性：从原子轨道重叠程度看，兀葡道整程度比。键轨道

重普程度小，无隆的健能小于。键的襟能，所以兀键的稳定性低于。隆，兀键的电子活动

性较高，它是化学反应的积极参与者.

18.试比较如下两列化合物中正离子的极化能力的大小：

①ZnCl2,FeCl2.CaCl2,KC1»

②SiCl4,AICI3,PCI5,MgCb.NaCL

答

(1)

极化能力：Zn2+>F*>Ca2+>K+

Ca,KFe,Zn四个元素在同一周期，K+只有一个正点荷，极化能力最弱，Zn>,Fe2+,Ca2+

带正电荷数相同，Ca?+离子半径为8电子构型，Fe2+为9-17电子构型，久2+为建电子构型

阳离子的有效核电荷Zn*>Fe*>Ca?+所以极化能力蛭+>F*〉Ca2.

(2)极化能力

P5*>Si4+>Al3+>Mg2+>Na+

19.试用离子极化的观点，解释下列现象：

①AgF易溶于水，AgCl,AgF,Agl难溶于水，溶解度由AgF到Agl依次减小。

②AgCl,AgBr,Agl的颜色依次加深。

答

由于F-与Ag+相互极化作用较弱，而AgCLA的rAgl都存在一定的极化作用故

AgCLA啰rAgl难溶于水中.对于AgClAgBr,AgI由CT到「其变形性越来起虽，导致其相互

作用由Ct到1逐渐变强，故导致起溶解度逐渐变小而颜色逐渐变弱.

20.试比较下列物质中键的级性的大小。

NaF,HF,HC1,HI,I2

答

健级大小顺序：

NaF>HF>HCl>I2

21.何谓氢键？氢键对化合物性质有何影响？

答

氢键通常可用X-H...Y表示，X和丫代表NQF等电负性大，而且原子半径较小的原

子，氢键中X和Y可以是两种相同的元素，也可以是两种不同的元素，形成氢键时分子间

产生了较强的结合力使化合物的沸点及熔点显著升高.

22.下列化合物中哪些存在氢键？并指出它们是分子间氢键还是分子内氢键？

OH

N02,H3BO3（固）

不存在氢腱的有：C6H6,C2Hg

存在分子间氢键的有：

存在分子内氢键的有：HsBOsNHS

23.判断下列各组分子之间存在着什么形式的分子间作用力？

①苯和CCL；②氮和水；③COz气体；④HBr气体：⑤甲醇和水。

答

（1）色散力（2）色散力诱导力

（3）色散力（4）色散力诱导力取向力

（5）色散力诱导力取向力氢键

24.试判断Si和卜晶体哪种熔点较高，为什么？

答

由于Si晶体是典型的原子晶体

而㊀晶体是典型的分子晶体所以S1晶体的熔点比h晶体高的多

第五章

1.说出BaH2,SiH4,NH3,AS%,PdH0-9和HI的名称和分类？室温下各呈何种状态？哪

种氢化物是电的良导体？

答

BaH2SiH4NH3AsH3PdH09HI

氢化钢甲硅烷氨肿把氨合金

氢化物分离子型氢化物：BaH2

金属型氨化物)：PdH”

分子型氯化物：SiH,，NH,，AsH,，HI

2.如何利用路易斯结构和价层电子对互斥理论判断H?Se,P2H4,%0+的结构？

答

+

H2Se折线型PaH4三角锥H30三角锥

3.写出工业制氢的三个主要化学方程式和实验室中制备氢气最简便的方法？

答

工业崎

水煤气法

C+%O(g)—%(g)+8(g)

烷的兑氢

G“6(g)—叫=叫+也

两性金属与崎反应

Si+2NaOH+H2O+2HAT

实验室传脩：Z的+tZ胚Q+%T

4.He在宇宙中丰度居第二位，为什么在大气中He含量却很低？

答

在太空，由于光的照射，很可能有一系列的核聚变或者核裂变发生，此的艮可自绿营全

生成.而在大气中，由于温度、压力、光照等一系列条件的缺乏，反应无法发生.因此，在

宇宙中，『％的含量很多，而在大气中，所含量却很低.

5.哪种稀有气体可用作低温制冷剂？哪种稀有气体离子势低，可做放电光源需要的安全

气？哪种稀有气体最便宜？

答

低温用於剂：液He

离子势低：Xe

最便宜：He

6.何为盐型氢化物？什么样的元素能形成盐型氢化物？怎样证明盐型氢化物内存在H-负

离子？

答

盐型氢化物就是离子型氨化物），是氢同电负性较小的喊金属和减土金属直接化合时，愉向

干获得一个电子，形成H•离子，这种性质类似于卤素.

离子型氢化物与水发生强烈反应，放出氢气.

NaH+HQ=凡+NaOH

+

H~+H=H2

7.为什么合成金属氢化物时总是要用干法？38kg的氢化铝同水作用可以产生多少dm3的

氢气（298K,1.03X105Pa）?

解

因为金属型氢化物同样三朦容易水解，且反应剧烈。

⑷“3+3Hq=Al（OH'）3+3HA

DT一叱3.8x103x8.314x298,,3,3

nVRZ=nRTn'=----------------------------=9n3x10n

r101.3

8.怎样纯化由锌同酸反应所制得的氧气？写出反应方程式。

答LaNis+3H2==LaNi5H6

压强在（2-3）X105Pa,温度是温热。

9.试用反应方程式表示低的氟化物XeF6和氧化物XeO3的合成方法和条件?

答

混出）+3产2（g）57球6181停尸0少混”但）

流的氟化物水解便可得到氧化物.

滋稣+2HQ=XeC>3+6HF

10.写出XeCh在酸性介质中被I-离子还原得到Xe的反应方程式。

答

+

XeOz+6H+9I-=3I^+Xe+3H2O

11.巴特列脱用Xe气和PtF6作用，制得Xe的第一种化合物.在某次实验中.PtFe的起始压力

为9.1X10-4Pa,加入Xe直至压力为1.98X10-3Pa,反应后剩余Xe的压力为

1.68XlO^Pa,计算产物的化学式。

解

19.8X10-3-1.68X10'-9.1X10+9.1XIO'"

两个反应物的压力相等，即反财安1：1进行，生成的产物为为[然尸6]

12.XeCh水溶液与Ba(OH)2溶液作用生成一种白色固体。此白色固体中各成分的质量分数

分别为：71.75%的BaO,20.60%的Xe和7.05%的0。求此化合物的化学式。

71.75%20.6%7.05%

解-------：-----------：----------=3：1：3

15313116

BaO：Xe：O==3：1：3

此化合物的化学式是Ba3Xe04o

13.比较VB法和MO法对XeF2分子结构的处理。

答VB法见书232页；

MO法见书234页。

14.完成并配平下列反应方程式：

(1)XeF4+C1O；-

(2)XeF4+Xe-

(3)Na4XeO6+MnSO4+H2SO4-

(4)XeF4+H2Of

(5)XeO3+Ba(OH)2-

(6)XeF6+SiO2一

答@XeF4+2CIO；+2H2O=Xe