無(wú)機(jī)化學(xué)答案全解(武大)

無(wú)機(jī)化學(xué)習(xí)題答案

第一章

1.某氣體在293K與9.97XI(/Pa時(shí)占有體積1.91。%!!?其質(zhì)量為0.132g,試求這種氣體的

相對(duì)分子質(zhì)量，它可能是何種氣體？

解

.由題知：質(zhì)量為0.132克的氣體其所對(duì)應(yīng)的物質(zhì)的量為：

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

=0.007776mol

因此該氣體的摩爾質(zhì)量為：M=m/n=O,132/0.007776=16.9717g/mol

所以該氣體為NH3.

2.一敝口燒瓶在280K時(shí)所盛的氣體，需加熱到什么溫度時(shí)，才能使其三分之一逸出？

解

由題知要使三分之一的氣體逸出瓶外即體積為原來(lái)的L5倍而這程.壓力始終彳的

不變故有：

吊匕Ty

所以有%=:2=280xl,5=420K

資一”

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

0?和N2的分壓及混合氣體的總壓。

解

設(shè)氮?dú)夥謮簽榕c氯氣分壓為B

瑪匕厚嚀P(yáng)R?，

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，總壓為2.0261()5pa,求各組分的分壓。

解

由題意知的M=或/加82=4.4/44=0.Imol

盟82=%/選為2=14/28=0.5mol

同m=mimg=12.8/32=0.4.

酬酬mol

由道爾頓分壓定律：％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時(shí)，加熱一敝口細(xì)頸瓶到500K,然后封閉其細(xì)頸口，并冷卻至原

來(lái)的溫度，求這時(shí)瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)。

解

由題慧知當(dāng)瓶?jī)?nèi)溫度升為500K時(shí)，其氣體體積將變?yōu)樵瓉?lái)的5/3倍

所以瓶?jī)?nèi)氣體的物質(zhì)的量只占全部氣體的3/5,對(duì)應(yīng)的壓力為L(zhǎng)013xl0Ra降溫前瓶?jī)?nèi)

的氣體的物質(zhì)的量不變

箸=等所以代入數(shù)據(jù)計(jì)算得馬=6.08x10^3

6.在273K和L013Xl()5pa下，將1.0dn?潔凈干燥的空氣緩慢通過HsC—O—C%液體，

在此過程中，液體損失0.0335g,求此種液體273K時(shí)的飽和蒸汽壓。

解

此種氣體的摩爾質(zhì)量為464moi

通空氣的前后，其氣體的體積變化可以忽略不記

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

7.有一混合氣體，總壓為150Pa,其中N?和H2的體積分?jǐn)?shù)為0.25和0.75,求H2和N2的

分壓。

解

用2=4“典2/^=150x0.25=37.5Pa

%=ptoix%/匕”=150*0.75=112.5%

8.在291K和總壓為L(zhǎng)O13Xl()5pa時(shí)，2.70dn?含飽和水蒸汽的空氣，通過CaCk干燥管,

完全吸水后，干燥空氣為3.21g,求291K時(shí)水的飽和蒸汽壓。

解

3.21g空氣在291K,2.7升的容積中其壓力為

PV=nRT

所以P&=3.21x291x8.314/29x0,0027=99185Pa

所以水的蒸氣壓為品"第”弱，=2.12X10SPa

3

9.有一高壓氣瓶，容積為30dm,能承受2.6X10?Pa,問在293K時(shí)可裝入多少千克02

而不致發(fā)生危險(xiǎn)？

解

PV三叔所以=2.6X107X0.03X0.032/8.314X293

MRT

=10.25Kg

10.在273K時(shí)，將同一初壓的4.0dn?N2和l.Odn?C>2壓縮到一個(gè)容積為2dm3的真空容器

中，混合氣體的總壓為326X1()5pa,試求

(1)兩種氣體的初壓；

(2)混合氣體中各組分氣體的分壓；

(3)各氣體的物質(zhì)的量。

解

1)由于N2和H2始終在同一壓力下氣體體積比為4:1,故氣體的物質(zhì)的量比為4:1

所以混合氣體中株=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的初壓為1.304x1mpa

2)由題解⑴知友=2.608x10^8

P(n=3.26x105x0,2=6.52x104由

3)=注mRT

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

=0.23mol

同理：=0.057mol

11.273K時(shí)測(cè)得一氯甲烷在7〈同壓強(qiáng)下的密度如下表：

P/I051.0130.6750.5070.3380.253

2.30741.52631.14010.757130.56660

p/g?dm~3

用作圖外推法（p對(duì)Q/p）得到的數(shù)據(jù)求--氯甲烷的相對(duì)分子質(zhì)量。

解

可得出?氯甲烷的相對(duì)分子質(zhì)量是50.495

12.(1)用理想氣體狀態(tài)方程式證明阿佛加德羅定律;

(2)用表示摩爾分?jǐn)?shù)，證明Xi=2L

證明：(1)PV=nRT

當(dāng)p和T一定時(shí)、氣體的V和n成正比

可以表示為V8n

(2)在壓強(qiáng)一定的條件下，V,kV|+V2+V3+-

根據(jù)分體積的定義，應(yīng)有關(guān)系式

P.6Vj=nRT

混合氣體的狀態(tài)方程可寫成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.已知乙醛的蒸汽熱為25900J-mol1,它在293K的飽和蒸汽壓為7.58X104Pa,試求在

308K時(shí)的飽和蒸汽壓。

解

由克勞修斯-克拉貝龍方程知：

IP、AR：11

87?j-2.303x8.314名了

設(shè)308K時(shí)飽和蒸汽壓為心，則有

瑪

lg—=25900x(1/308-1/293)/(2.303x8.314)

P{L

代人數(shù)據(jù)計(jì)算得g=L272xl(15pa

14.水的氣化熱為40kJ?mol',,求298K時(shí)水的飽和蒸汽壓。

解

由克勞修斯-克拉貝龍方程：

1013254000071

所以：1g

舄2.303X8.314298一益

舄=3945Pa

15.如圖所示是NaCl的一個(gè)晶胞，屬于這個(gè)晶胞的C廣（用Q表示）和Na+（用。表示）

各多少個(gè)？

解

在一個(gè)晶胞中

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

MNa*>lx1+1/4x127

第三章

1.原子中電子的運(yùn)動(dòng)有何特點(diǎn)？幾率與幾率密度有何區(qū)別與聯(lián)系？

答

具有波粒二象性的電子并不象宏觀物體那樣沿著固定的軌道運(yùn)動(dòng)

幾率密度：在單位體積內(nèi)邸!的幾率

幾率：電子在空「恥現(xiàn)的機(jī)會(huì).

二者區(qū)別是：幾率是泛指電子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)，未指名范圍；

而幾率是針對(duì)單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)而言.

兩者聯(lián)系：都是描述電子在空間出現(xiàn)的幾率的物理量.

2.什么是屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng)？怎樣解釋同一主層中的能級(jí)分裂及不同主層中的能級(jí)交

錯(cuò)現(xiàn)象？

答

屏蔽效應(yīng)：由于其他電石寸某抬子的排斥而抵消一部分核電荷.從而使有效核電荷降

低.肖國(guó)尋了核電荷時(shí)電子的吸引.

鉆穿效應(yīng)：由于電子的鉆穿作用不同而導(dǎo)致其能量發(fā)生變化的現(xiàn)象.

同一主層的能級(jí)分裂及不同主族中的能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象都可以由屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng)來(lái)解

釋，具體地對(duì)于同一主族的能級(jí).其能級(jí)高低要取決于有效核電僦，而有效核電履又決

定于其主量子數(shù)和角室子數(shù)，因此導(dǎo)致同一主層中各能級(jí)發(fā)生分裂，另夕M寸于同一主層其各

軌道上的的電子由于其鉆穿效應(yīng)的能力不同.也可以導(dǎo)致能級(jí)分裂

對(duì)于不同主層中的能級(jí)交艘象也可以用上述方法解釋.

3.寫出原子序數(shù)為24的元素的名稱、符號(hào)及其基態(tài)原子的電子結(jié)構(gòu)式，并用四個(gè)量子數(shù)

分別表示每個(gè)價(jià)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

24號(hào)元素為銘，基態(tài)電子結(jié)構(gòu)式為：Is22s22P63s23P63（154sl

4.已知M2+離子3d軌道中有5個(gè)電子，試推出：（1）M原子的核外電子排布；（2）M原

子的最外層和最高能級(jí)組中電子數(shù)；（3）M元素在周期表中的位置。

答

（1）MnIs22s22P63s23P63d54s2

（2）最外層2個(gè)電子，最高能級(jí)組中電子5個(gè)

（3）位置是第四周期.第VHB族

5.按斯萊脫規(guī)則計(jì)算K,Cu,I的最外層電子感受到的有效核電荷及相應(yīng)能級(jí)的能量。

答

K能級(jí)分組為：（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能級(jí)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的能級(jí)分組為（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.根據(jù)原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)，寫出第17號(hào)、23號(hào)、80號(hào)元素的基態(tài)原子的電子結(jié)構(gòu)式。

答

17號(hào)元素C1,其電子結(jié)構(gòu)式為：Is22s22P63s23P5

23好元素v.其電子結(jié)構(gòu)式為：1s22sz2p63sz3p63ds4s2

80號(hào)元素Hg,其電子結(jié)構(gòu)式為：ld2s‘2P6343P03d*s%pS4d*F'5JSpWlKs'

7.畫出s,p,d各原子軌道的角度分布圖和徑向分布圖，并說明這些圖形的含意。

答見課本65頁(yè)

s電子云它是球形對(duì)稱的。

p電子云它是呈無(wú)柄的梗鈴形。

d電子云形狀似花瓣。

8.描述原子中電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的四個(gè)量子數(shù)的物理意義各是什么？它們的可能取值是什

么？

主量子數(shù)n用來(lái)描述原子中電子出現(xiàn)幾率最大區(qū)域離核的遠(yuǎn)近.或者說它決定了電子

的能量高低的重要因素.

角量子數(shù)1決定了原子軌道或電子云的形狀

磁量子數(shù)m決定了原子軌道或電子云在空間的伸展方向

自旋量子數(shù)理說明了電子自旋的兩種狀態(tài).

在n確定的情況下，1只能取。到n-1這幾個(gè)值，而m則能取±1，±（1-1）…0這21-1

個(gè)值

對(duì)于ms只取土1/2

9.下列各組量子數(shù)哪些是不合理的，為什么？

（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取值時(shí)只能小于n所以（2），（6）不合理

而當(dāng)1=0時(shí)m只能取0故（5）不合理.

10.下列說法是否正確？不正確的應(yīng)如何改正？

（1）s電子繞核運(yùn)動(dòng)，其軌道為一圓周，而電子是走S形的；

（2）主量子數(shù)n為1時(shí)，有自旋相反的兩條軌道；

（3）主量子數(shù)n為4時(shí)，其軌道總數(shù)為16,電子層電子最大容量為32；

（4）主量子數(shù)n為3時(shí)，有3s,3p,3d三條軌道。

答

（1）這種說法是錯(cuò)誤的.原垂沒有搞清清楚電子的運(yùn)動(dòng)已經(jīng)不同于T意義上的宏

觀物體的運(yùn)動(dòng).所說的圓周及8型只是原子軌道角度分布圖.并不具有軌道的含義.

（2）不正確。主量子數(shù)n為1時(shí).只有一條原子軌道.

（3）主量子數(shù)n為4時(shí).其軌道總數(shù)為16.電子層有32個(gè)電子是正確的.

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

11.將氫原子核外電子從基態(tài)激發(fā)到2s或2p,所需能量是否相等？若是氯原子情況又會(huì)怎

樣？

答

將氫原子核外電子從基芯激經(jīng)！I2s或2P?±-其消耗的能量相等這是因?yàn)闅湓邮?/p>

單電子原子古起2s和2P上的電子的能量相等.

而對(duì)于氮原子2s和2p的電子能量不同，蟋發(fā)到2s和2p軌道上消耗的自韁不相同.

12.通過近似計(jì)算說明，12號(hào)、16號(hào)、25號(hào)元素的原子中，4s和3d哪一能級(jí)的能量高？

對(duì)于12元素的電子其電子分組：(Is2)(2s2,2p6)

對(duì)于3d軌道假設(shè)有一電子.則有：

0=1X12=12

2

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

而對(duì)于4s軌道上的電子

0=0.85X2+1X10=11.7

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

即：E3d<E4s

對(duì)于16號(hào)元素其電子分組為

(IS2)(2sZ,2P6)(3s2,3p')(3d。)(4s0)

對(duì)于3d軌道

0=1X16=16

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

而對(duì)于4s軌道上的電子

o=0.85X6+1X10=15.1

所以E4s=-13.6X(16-15.l)74z=-0.688ev

E3d<E4s

對(duì)25號(hào)元素，其電子分組為(lss)(2s2,2p')(3s：3P6)(3d，)(4s2)

3d軌道上的電子

0=0.35X4+1X18=19.4

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

對(duì)于4s軌道上的電子

0=0.35+0.85X13+10=21.4

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

所以E4s>E3d

13.根據(jù)原子軌道近似能級(jí)圖，指出下表中各電子層中的電子有無(wú)錯(cuò)誤，并說明理由。

元素KLMN0P

19289

2221082

3028182

3328203

60281818122

答

元素KLMN0P

192881

222892

3028182

3328185

6028182282

14.說明在同周期和同族中原子半徑的變化規(guī)律，并討論其原因。

答

,在短周期中，從左到右隨著原子序數(shù)的噌大，原子核的電荷數(shù)曾匕對(duì)核夕晅子的吸

引力登麻使原子半徑變小的趨勢(shì)，同時(shí)由于新填空的電子噌大了電子間的排斥作用，闌泵

子半徑有變大的趨勢(shì)，這是相互矛盾的因素，在外層電子未達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)之前.核電

荷的增加占主導(dǎo)地位，故在同周期從左到右半徑變小，長(zhǎng)周期中的主族元素的半徑變化情況

相似.過渡元素的原子半徑從左到右雖然也因核電荷的噌加而減小，但減小的幅度都不同于

短周期中的情況.

在同一族中.從上到下雖然核電荷有使原子半徑減小的作用，但電子層的噌加，電子

數(shù)的鋤口是主要的因素致使從上到下半徑遞增，對(duì)于副族而言，由于斕系收縮的歌向，第六

周期過渡元素的原子半鹿本上與第五周期過渡元素原子半倒目等.

15.說明下列各對(duì)原子中哪一種原子的第一電離能高，為什么？

S與PA1與MgSr與RbCu與ZnCs與AnRn與At

答

題中各對(duì)元素均為同周期元素，T來(lái)說，再同一周期中，從左到右隨著有效核電荷的

噌加，半徑減小，第一電離能總的趨勢(shì)是增大，但由于電子構(gòu)型對(duì)電離能的融向較大可能會(huì)

造成某些反常現(xiàn)象

P>S因P電子構(gòu)型為3/3d3P軌道半充滿，而S的電子結(jié)構(gòu)為3323P4失去，失去

了一個(gè)電子后半充滿；

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

更易失去，同時(shí)，Mg電子構(gòu)型為3s2,3s軌道全充滿；A1的電子構(gòu)型為3s23Pl失去了一

個(gè)電子后變成3s23p°的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；

Sr>RbSr的核電荷比Rb多，半徑也比Rb小，其次Sr的5s?較穩(wěn)定

Zn>CuZn的核電荷比Cu多，同時(shí)Zn的3d軌道全充滿,4s軌道也全充滿，Cu的4s

軌道也半充滿，失去一個(gè)電子后為3好45。穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

Au>CsAu為IB族元素，電子結(jié)構(gòu)為511106sI由于5d電子對(duì)6s電子的屏蔽作用較

小，有效核電荷大，半徑小，Cs為IB族元素，電子結(jié)構(gòu)為（5『卬6廊1,失去一個(gè)電子后

變?yōu)?s25P6穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)

Rn>At由于為At鹵素，而Rn為八個(gè)電子的惰性氣體結(jié)構(gòu).彳臃失去最外層電子，

故第一電離能比At大.

16.電子親合能與原子半徑之間有何規(guī)律性的關(guān)系？為什么有些非金屬元素(如F,O等)

卻顯得反常？

答

一般來(lái)說，電子親和各纏原子半徑的減少而噌大，因?yàn)榘霃叫r(shí)，核電荷忖電子的引力

噌大.因此電子親和能在同周期中從左到右呈噌加趨勢(shì)，而同族中從上到下呈減小的趨勢(shì).

可以看出元素氧及元素氟的電子親和能并三隈大，而比同族中第二種元素的要小，這

種現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因是氧與翅原子半徑過小，電子云密度過高，以至當(dāng)原子結(jié)合T電子

形成負(fù)離子是，由于電子間的相互作用排斥使放出的能量較小.

17.什么是元素的電負(fù)性？電負(fù)性在同周期，同族元素中各有怎樣變化規(guī)律？

答

常把原子在分子中吸弓I電子的能力叫做元素的電負(fù)性

在同一周期，從左到右電負(fù)性展噌；

在同一族中，從上到下電負(fù)性遞減；

但對(duì)副族元素的電負(fù)性沒有明顯的變化.

18.若磁量子數(shù)m的取值有所變化，即m可取0,1,2,…1共1+1個(gè)值，其余不變。那么

周期表將排成什么樣？按新周期表寫出前20號(hào)元素中最活潑的堿金屬元素，第一個(gè)稀

有氣體元素，第一個(gè)過度元素的原子序數(shù)，元素符號(hào)及名稱。

答前20號(hào)元素中最活潑的堿金屬元素Rb

第一個(gè)稀有氣體元素是He

第一個(gè)過度元素的原子序數(shù)是21,元素符號(hào)是Sc,名稱銃

第四章

1.試用離子鍵理論說明由金屬鉀和單質(zhì)氯反應(yīng)，形成氯化鉀的過程？如何理解離子鍵沒有

方向性和飽和性？

答

金屬鈿與單質(zhì)氯都變?yōu)樵?，然后鈿原子失去一個(gè)電子成為鈿離子，而失去的電子為氯

原子所得，二者因靜電引力而吸引，之間得作用力成為離子鍵。

離子鍵沒有方向性可以這樣理解：陰離子與陽(yáng)離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，只不過當(dāng)距離遠(yuǎn)時(shí)其作用力小一點(diǎn)而已。

2.用下列數(shù)據(jù)求氫原子的電子親和能:

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

現(xiàn)設(shè)計(jì)如下循環(huán)：

?巴

甲S)+l/2Hlg)---------->KH(S)

3?%3?也▲

K3H(g)

l?H2?H

K+(g)H\g)

?一

設(shè)氫原子的電子親和能為則有

△H^AHi+AHj+AHj+AH+A^

所以AH=AH5-AHI-AH2-AH3-AH4

=-59-83-419-248+742=-37應(yīng)/mol

3.C1F的解離能為246kJ?mo「，C1F的生成熱為一56kJ?mol」Cl2的解離能為238

kJ-mol-1,試計(jì)算F2(g)解離能。

解

現(xiàn)設(shè)計(jì)如下循環(huán)

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,試根據(jù)晶體的構(gòu)型與半徑比的關(guān)系，判斷下列AB型離子化合物的晶體構(gòu)型：

BeO,NaBr,CaS,RbLBeS,CsBr,AgCL

答

屬于ZnS型的有：BeO,BaS;

屬于NaCl型的有：NaBr,CaS,Rbl,AgCl;

屬于CsCl型的有:CsBr

5.試從電負(fù)性數(shù)據(jù)，計(jì)算下列化合物中單鍵的離子性百分?jǐn)?shù)各為多少？并判斷哪些是離

子型化合物？哪些是共價(jià)型化合物？

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

答

對(duì)于NaFXa-Xb=3.98-0.93=3.05離子性91%

對(duì)于AgBrXa-Xb=2.96-1.93=1.0離子性22%

對(duì)于RbFXa-Xb=3.98-0.79=3.19離子性92%

時(shí)于HIX：a-Xb=2.66-2.2=0.4離子性4%

對(duì)于CuiXa-Xb=2.66-l.75=0.91離子性20%

對(duì)于HBrXa-Xb=2.96-2.2=0.76離子性14%

對(duì)于CsCl,Xa-Xb=3.16-0.79=2.37離子性75%

6.如何理解共價(jià)鍵具有方向性和飽和性？

答

根據(jù)原子軌道最大重箴理，成鍵時(shí)，原子間總是盡可能的沿原子軌道最大重疊的方向成

隆，而對(duì)于原子軌道在空間有一定取向，所以對(duì)于這幾種原子軌道其只有沿著一定的方向才

能發(fā)生最康度的重登，因而具有方向性，共價(jià)鍵的飽和性可以這樣理解；共價(jià)鍵是由原子

軌道嘉和共用電子形成的，而每個(gè)原子白纜供的軌道和成單電子數(shù)目是一定的.

7.BF3是平面三角形的幾何構(gòu)型，但NF.’卻是三角的幾何構(gòu)型，試用雜化軌道理論加以

說明。

答

根據(jù)雜化軌道理論：

BF3進(jìn)行sp2等性雜化，具分子構(gòu)型為平面三角形，

NF3進(jìn)行叩3不等性雜化，其分子構(gòu)性為三角翹.

8.指出下列化合物合理的結(jié)構(gòu)是哪一種？不合理結(jié)構(gòu)的錯(cuò)誤在哪里？

(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、對(duì)與NQ合理的結(jié)構(gòu)式是：因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)都產(chǎn)生比較大的形式電荷，不利于N,0存在

b、時(shí)于SCN合理的結(jié)構(gòu)為：錯(cuò)誤的原因同上

c含有雙健的結(jié)構(gòu)更合理.其達(dá)到了八電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu).

9.在下列各組中，哪一種化合物的鍵角大？說明其原因。

(a)CH,和NH3(b)0F2和CbO

(C)NH3和NF3(d)PH3和NH3

答

(a)鍵角CH4>NH3

CH《分子的中心原子采用sp?等性雜化，建角為1眠28。，而NH3分子的中心原子為sp?

不等性雜化，有一對(duì)孤又寸電子，物對(duì)電子的能量較低，E既子核較近，因而孤對(duì)電召寸成除

電子的斥力較大，使NH3分子穗角變小，為10718。.

(b)犍角CljOAOF2

Cl2。和OF?分子的中心原子氧均為sp3不等性雜化，有二對(duì)孤對(duì)電子，分子構(gòu)型為V

形.但配位原子F的電負(fù)，頻大于C1的電負(fù)性，OF2分子中兩成鍵電子對(duì)偏向配位原子F，

C12O分子中成域有寸偏向中心原子0,在OF2分子中兩成健電子對(duì)間的斥力小而分子中

兩成鍵電五寸斥力大，因而C1ao分子的隧角大于OFz分子的鍵角.一般都用配位原子與中

心原子電負(fù)性來(lái)解釋鍵角的大小.

(c)NH3>NF3

NH3和NF3分子中，H和F的半徑都小，分子中H與H及F與F間斥力可以忽、略.

決定健角大小的主要因素是孤對(duì)電子對(duì)成域子對(duì)的斥力大小.

NF3分子中成觸萬(wàn)寸偏向F原子，則N上的孤對(duì)電子更靠近原子核，能量更低，因

此孤對(duì)電壬對(duì)成腱電子對(duì)的斥力更大.在NH3分子中，成鍵電子對(duì)偏向N原子，成觸子

對(duì)間的斥力增大，同時(shí)N上的孤對(duì)電子受核的引力不如用分子大.孤對(duì)電子的能量與成

隧電百寸的能量相差不大.造成孤又寸電子與成觸子對(duì)的壓力成域子又痂成屣電不寸的斥

力相差不大.所以，NH3分子中誕角與10928哂差不大(為107,18。)

(d)誕角NH3>PH3

NH3分子和PH3分子的構(gòu)型均為三角錐典配體相同，但中心原子不同.N的電負(fù)性大

而半徑小，P的電負(fù)性小而半徑大.半徑小電負(fù)性大的N原子周圍的孤對(duì)電子和成耀電有寸

間盡量保持最大角度才能保持均衡，因而NH3分子的鍵角接近10928。.此外「出鍵角接近

90池可能與P有sp3軌道能量接近的3d軌道有關(guān)，如AsH3PH3FF3及H2S等健角都接近

90°.

10.試用價(jià)層電子互斥理論判斷下列分子或離子的空間構(gòu)型。說明原因。

HgClPC1C1F

2BCI3SnCl2NH3H2O5TeCl43

IC1"SFIFFC1COC1SONOCI

654co222

SO2CI2POC13so；CIO"IO2F-

答

HgQ:Hg的電子對(duì)數(shù)2+2/=2為sp等性雜化登例

B的電子對(duì)數(shù)3+3/2=3為Sp2等性雜化平面三角型

BC13:

Sn的電子對(duì)數(shù)4+2/=3為印2不等性雜化直線型

SnCl2:

為爾3不等性雜化

NH3：N的電子對(duì)數(shù)5+31三角錐型

H2O：0的電子對(duì)數(shù)6+2/2=4為Sp3不等性雜化V型

P的電子時(shí)數(shù)5+51=5為叩3d等性雜化三角雙錐型

PC15:

F的電子對(duì)數(shù)7+3/2=5為叩3d不等性雜化T型

C1F3:

TeCl4:Te的電子對(duì)數(shù)6+4/=5為Sp3d不等性雜化四角錐型

IClpI的電子對(duì)數(shù)7+2+1/2=5為kd不等性雜化直線型

S的電子對(duì)數(shù)6+6/2=6為Sp3d2等性雜化正八面體型

SF6：

吟I的電子又?jǐn)\7+5/2=6為亞3d2不等性雜化四角儂

FCI4：F的電子對(duì)數(shù)7+4/=55為Sp3d2不等性雜化平面正方型

C02:C的電子糠4/2=2為sp等性雜化盟型

C的電子對(duì)數(shù)4+2/2=3為叩2等性雜化平面三角型

COC12:

SOj：S的電子對(duì)數(shù)6/=3為亞2不等性雜化V型

為Sp3不等性雜化

NOC12:N的電子對(duì)數(shù)5+2/=3.5三角錐型

SOC12：S的電子對(duì)數(shù)6+2/2=4為爾3不等性雜化三角錐型

P的電子對(duì)數(shù)5+31為Sp3等性雜化四面體型

POC13:

SOs2-：S的電子對(duì)數(shù)6+2/2=4為Sp3不等性雜化三角錐型

CIO；:C1的電子對(duì)數(shù)7+1/2=1為Sp3不等性雜化V型

1叫I的電子對(duì)數(shù)7+1+2/2=5為印3d不等性雜化四方陋

11.試用價(jià)鍵法和分子軌道法說明。2和F2分子的結(jié)構(gòu)。這兩種方法有何區(qū)別？

答見書177頁(yè)。

價(jià)鍵理論認(rèn)為形成共價(jià)鍵的電子只局限于兩個(gè)相鄰原子間的小區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，缺反對(duì)分

子作為一個(gè)整體的全面考慮，因此它對(duì)有些多原子分子，特別是有機(jī)化合物分子的結(jié)構(gòu)不能

說明，同時(shí)它對(duì)氫分子離子中的單電子鍵、氧分子中的三電子鍵以及分子的磁性等也無(wú)法解

釋。

分子軌道理論，著重于分子的整體性，它把分子作為一個(gè)整體來(lái)處理，比較全面地反

映了分子內(nèi)部電子的各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，它不僅能解釋分子中存在的電子對(duì)鍵、單電子鍵、三電

子鍵的形成，而且對(duì)多原子分子的結(jié)構(gòu)也能給以比較好的說明。

12.今有下列雙原子分子或離子

+

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

①寫出它們的分子軌道式。

②計(jì)算它們的鍵級(jí)，判斷其中哪個(gè)最穩(wěn)定？哪個(gè)最不穩(wěn)定？

③判斷哪些分子或離子是順磁性。哪些是反磁性？

答

(1)分子軌道式如下：

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=(成鍵分子軌道中電子數(shù)-反德分子軌道中電子數(shù))/2

得各電子或離子的鍵級(jí)為：

+

區(qū):1E歷OR?1對(duì)：3耶：1J2：l,CO:2.5

(3代艮據(jù)腱級(jí)的大小很B月顯用最穩(wěn)定，而B句最不穩(wěn)定，

順磁性的物質(zhì)為：B“CO'HF

反磁性為：LiNsBe(Be?不存在)

13.寫出O],Ch，O；，0￡分子或離子的分子軌道式。并比較它們的穩(wěn)定性？

答

02+(als)?(als寅必寅必興。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

健級(jí)為

0/：2,5，02：2，Oj：1.5＞。2月1

所以穩(wěn)定性為：。2+＞02＞。2＞。2、

14.已知NO?,CO2,SO2分子其鍵角分別為132°,180°,120°,判斷它們的中心原子軌

道的雜化類型？

答NOZ分子的鍵角介于120室！I180。之間，故其中心原子N的雜化趟為sp2,CO?其罹

角為鰥型的故中心原子的雜化翹為sp，而SO3穗角為120強(qiáng)是平面三角型，其中心原

子的雜化類型為sp2。

15.寫出NO卡,NO,NO分子或離子的分子軌道式，指出它們的鍵級(jí)，其中哪一個(gè)有磁性？

答

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

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

NO'(als)2(a1s*寅a2s)2(a2s*)2(x2py)2spz次02Pxy(兀2py?(兀2pz>鍵角為2

顯然穩(wěn)定性順序?yàn)椋篘0+>N0>N0"

16.舉例說明金屬導(dǎo)體，半導(dǎo)體和絕緣體的能帶結(jié)構(gòu)有何區(qū)別？

答

從能帶理論的觀點(diǎn)，一般固體者俱有能帶結(jié)構(gòu)，對(duì)于導(dǎo)體價(jià)電子的能帶是半滿的，或

價(jià)電子能帶雖是全滿的，但有空的能帶，且能面自壁間隔很小，彼此能發(fā)生部分垂；對(duì)于

絕緣體，起價(jià)電子者陡滿帶，導(dǎo)帶是空的，而且滿帶頂與導(dǎo)帶之1間的能量間隔大；對(duì)于半導(dǎo)

體，滿帶被電子充滿，導(dǎo)帶是空的，但這種能帶結(jié)構(gòu)中禁帶寬度很窄.

17.簡(jiǎn)單說明O'鍵和”鍵的主要特征是什么？

答

。鍵的特點(diǎn)是：兩個(gè)原子的成癡軌道沿鍵軸的反向，以“頭碰頭”的方式重疊，原子重

普軌道部分，沿鍵軸呈圓柱又寸稱，由于成隧軌道在軸向上的重疊，故形成誕時(shí)原子軌道發(fā)生

最大程度的重盆，所以。的鍵能較大，穩(wěn)定性好；

兀程的特點(diǎn)是：兩個(gè)原子軌道以平行或“肩并肩”方式塞，原子軌道重登部分時(shí)通過

一個(gè)麟的平面具有鏡面反又掘性：從原子軌道重疊程度看，兀葡道整程度比。鍵軌道

重普程度小，無(wú)隆的健能小于。鍵的襟能，所以兀鍵的穩(wěn)定性低于。隆，兀鍵的電子活動(dòng)

性較高，它是化學(xué)反應(yīng)的積極參與者.

18.試比較如下兩列化合物中正離子的極化能力的大?。?/p>

①ZnCl2,FeCl2.CaCl2,KC1?

②SiCl4,AICI3,PCI5,MgCb.NaCL

答

(1)

極化能力：Zn2+>F*>Ca2+>K+

Ca,KFe,Zn四個(gè)元素在同一周期，K+只有一個(gè)正點(diǎn)荷，極化能力最弱，Zn>,Fe2+,Ca2+

帶正電荷數(shù)相同，Ca?+離子半徑為8電子構(gòu)型，F(xiàn)e2+為9-17電子構(gòu)型，久2+為建電子構(gòu)型

陽(yáng)離子的有效核電荷Zn*>Fe*>Ca?+所以極化能力蛭+>F*〉Ca2.

(2)極化能力

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

19.試用離子極化的觀點(diǎn)，解釋下列現(xiàn)象：

①AgF易溶于水，AgCl,AgF,Agl難溶于水，溶解度由AgF到Agl依次減小。

②AgCl,AgBr,Agl的顏色依次加深。

答

由于F-與Ag+相互極化作用較弱，而AgCLA的rAgl都存在一定的極化作用故

AgCLA啰rAgl難溶于水中.對(duì)于AgClAgBr,AgI由CT到「其變形性越來(lái)起雖，導(dǎo)致其相互

作用由Ct到1逐漸變強(qiáng)，故導(dǎo)致起溶解度逐漸變小而顏色逐漸變?nèi)?

20.試比較下列物質(zhì)中鍵的級(jí)性的大小。

NaF,HF,HC1,HI,I2

答

健級(jí)大小順序：

NaF>HF>HCl>I2

21.何謂氫鍵？氫鍵對(duì)化合物性質(zhì)有何影響？

答

氫鍵通常可用X-H...Y表示，X和丫代表NQF等電負(fù)性大，而且原子半徑較小的原

子，氫鍵中X和Y可以是兩種相同的元素，也可以是兩種不同的元素，形成氫鍵時(shí)分子間

產(chǎn)生了較強(qiáng)的結(jié)合力使化合物的沸點(diǎn)及熔點(diǎn)顯著升高.

22.下列化合物中哪些存在氫鍵？并指出它們是分子間氫鍵還是分子內(nèi)氫鍵？

OH

N02,H3BO3（固）

不存在氫腱的有：C6H6,C2Hg

存在分子間氫鍵的有：

存在分子內(nèi)氫鍵的有：HsBOsNHS

23.判斷下列各組分子之間存在著什么形式的分子間作用力？

①苯和CCL；②氮和水；③COz氣體；④HBr氣體：⑤甲醇和水。

答

（1）色散力（2）色散力誘導(dǎo)力

（3）色散力（4）色散力誘導(dǎo)力取向力

（5）色散力誘導(dǎo)力取向力氫鍵

24.試判斷Si和卜晶體哪種熔點(diǎn)較高，為什么？

答

由于Si晶體是典型的原子晶體

而一晶體是典型的分子晶體所以S1晶體的熔點(diǎn)比h晶體高的多

第五章

1.說出BaH2,SiH4,NH3,AS%,PdH0-9和HI的名稱和分類？室溫下各呈何種狀態(tài)？哪

種氫化物是電的良導(dǎo)體？

答

BaH2SiH4NH3AsH3PdH09HI

氫化鋼甲硅烷氨腫把氨合金

氫化物分離子型氫化物：BaH2

金屬型氨化物)：PdH”

分子型氯化物：SiH,，NH,，AsH,，HI

2.如何利用路易斯結(jié)構(gòu)和價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷H?Se,P2H4,%0+的結(jié)構(gòu)？

答

+

H2Se折線型PaH4三角錐H30三角錐

3.寫出工業(yè)制氫的三個(gè)主要化學(xué)方程式和實(shí)驗(yàn)室中制備氫氣最簡(jiǎn)便的方法？

答

工業(yè)崎

水煤氣法

C+%O(g)—%(g)+8(g)

烷的兌氫

G“6(g)—叫=叫+也

兩性金屬與崎反應(yīng)

Si+2NaOH+H2O+2HAT

實(shí)驗(yàn)室傳脩：Z的+tZ胚Q+%T

4.He在宇宙中豐度居第二位，為什么在大氣中He含量卻很低？

答

在太空，由于光的照射，很可能有一系列的核聚變或者核裂變發(fā)生，此的艮可自綠營(yíng)全

生成.而在大氣中，由于溫度、壓力、光照等一系列條件的缺乏，反應(yīng)無(wú)法發(fā)生.因此，在

宇宙中，『％的含量很多，而在大氣中，所含量卻很低.

5.哪種稀有氣體可用作低溫制冷劑？哪種稀有氣體離子勢(shì)低，可做放電光源需要的安全

氣？哪種稀有氣體最便宜？

答

低溫用於劑：液He

離子勢(shì)低：Xe

最便宜：He

6.何為鹽型氫化物？什么樣的元素能形成鹽型氫化物？怎樣證明鹽型氫化物內(nèi)存在H-負(fù)

離子？

答

鹽型氫化物就是離子型氨化物），是氫同電負(fù)性較小的喊金屬和減土金屬直接化合時(shí)，愉向

干獲得一個(gè)電子，形成H?離子，這種性質(zhì)類似于鹵素.

離子型氫化物與水發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)，放出氫氣.

NaH+HQ=凡+NaOH

+

H~+H=H2

7.為什么合成金屬氫化物時(shí)總是要用干法？38kg的氫化鋁同水作用可以產(chǎn)生多少dm3的

氫氣（298K,1.03X105Pa）?

解

因?yàn)榻饘傩蜌浠锿瑯尤菀姿猓曳磻?yīng)劇烈。

⑷“3+3Hq=Al（OH'）3+3HA

DT一叱3.8x103x8.314x298,,3,3

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

r101.3

8.怎樣純化由鋅同酸反應(yīng)所制得的氧氣？寫出反應(yīng)方程式。

答LaNis+3H2==LaNi5H6

壓強(qiáng)在（2-3）X105Pa,溫度是溫?zé)帷?/p>

9.試用反應(yīng)方程式表示低的氟化物XeF6和氧化物XeO3的合成方法和條件?

答

混出）+3產(chǎn)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.

滋穌+2HQ=XeC>3+6HF

10.寫出XeCh在酸性介質(zhì)中被I-離子還原得到Xe的反應(yīng)方程式。

答

+

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

11.巴特列脫用Xe氣和PtF6作用，制得Xe的第一種化合物.在某次實(shí)驗(yàn)中.PtFe的起始?jí)毫?/p>

為9.1X10-4Pa,加入Xe直至壓力為1.98X10-3Pa,反應(yīng)后剩余Xe的壓力為

1.68XlO^Pa,計(jì)算產(chǎn)物的化學(xué)式。

解

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

兩個(gè)反應(yīng)物的壓力相等，即反財(cái)安1：1進(jìn)行，生成的產(chǎn)物為為[然尸6]

12.XeCh水溶液與Ba(OH)2溶液作用生成一種白色固體。此白色固體中各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

分別為：71.75%的BaO,20.60%的Xe和7.05%的0。求此化合物的化學(xué)式。

71.75%20.6%7.05%

解-------：-----------：----------=3：1：3

15313116

BaO：Xe：O==3：1：3

此化合物的化學(xué)式是Ba3Xe04o

13.比較VB法和MO法對(duì)XeF2分子結(jié)構(gòu)的處理。

答VB法見書232頁(yè)；

MO法見書234頁(yè)。

14.完成并配平下列反應(yīng)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