无机化学上习题答案供参考Word格式.docx
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已知n1=1解得：
n2=3即电子从M→K
1-21当电子的速度达到光速的20%时，该电子的德布罗依波长多大？
当锂原子（质量7.02amu）以相同速度飞行时，其德布罗依波长多大？
1-23．解：
K层电子最大数目：
2L层电子最大数目：
8M层电子最大数目：
8
1-24．解：
（b）1p（d）2d（f）3f这些符号是错误的。
1-25．解：
N=1l=1m=0这一套量子数是不存在的
1-26．解：
（a）l=0（b）l=1（c）l=2（d）l=0（e）l=3（f）l=4
1-27.解：
4s能级有1个轨道5p能级有3个轨道
6d能级有5个轨道7f能级有7个轨道
5g能级有9个轨道
1-28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）19K（b）13Al（c）17Cl（d）22Ti（e）30Zn（f）33As
K:
[Ar]4s1Al:
[Ne]3s23p1
Cl:
[Ne]3s23p5Ti:
[Ar]3d24s2
Zn:
[Ar]3d104s2As:
[Ar]3d104s24p3
1-29请预言第118和第166号元素在周期表中的位置.
118号:
[Rn]5f146d107s27p6第七周期,零族
166号:
[118]5g186f147d108s28p4第八周期,ⅥA族
1-30给出下列基态原子或离子的价电子层电子组态，并用方框图表示轨道。
（a）Be（b）N（c）F（d）Cl-（e）Ne+（f）Fe3+（g）As3+
Be:
2s2
N:
2s22p3
F:
2s22p5
Cl-:
3s23p6
Ne+:
Fe3+:
3d5
As3+:
4s2
1-31.解：
1s2s2p
这组组态符合洪特规则
1-32以下哪些原子或离子的电子组态是基态、激发态还是不可能的组态？
（a）1s22s2（b）1s23s1（c）1s23d3（d）[Ne]3s23d1（e）[Ar]3d24s2（f）1s22s22p63s1（g）[Ne]3s23d12
aefhi是基态bcd是激发态g是不可能组态
1-33Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+的基态最外层电子组态与次外层电子组态分别如何？
Li+:
1s2
Na+:
2s22p6次外层——1s22e-
K+:
3s23p6次外层——2s22p68e-
Rb+:
4s24p6次外层——3s23p63d1018e-
Cs+:
5s25p6次外层——4s24p64d1018e-
1-34Al3+,Cs+具有8电子外壳
1-35已知电中性的基态原子的价电子层电子组态分别为：
（a）3s23p5（b）3d64s2（c）5s2（d）4f96s2（e）5d106s1
试根据这个信息确定它们在周期表中属于哪个区？
哪个族？
哪个周期？
（a）p区、ⅦA、第三周期
（b）d区、Ⅷ、第四周期
（c）s区、ⅡA、第五周期
（d）f区、ⅢB、第六周期
（e）ds区、ⅠB、第六周期
1-36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。
Ti：
ⅣB、第四周期电子组态：
[Ar]3d24s2
Ge：
ⅣA、第四周期电子组态：
[Ar]3d104s24p2
Ag：
ⅠB、第五周期电子组态：
[Kr]4d105s1
Rb：
ⅠA、第五周期电子组态：
[Kr]5s1
Ne：
零族、第二周期电子组态：
[He]2s22p6
1-37试推测114号元素在周期表的位置和可能的氧化态。
114号：
[86Rn]5f146d107s27p2第七周期、ⅣA、氧化态——+2、+4
1-38第八周期的最后一个元素的原子序数多大？
请写出它的基态原子的电子组态。
第八周期的最后一个元素：
原子序数=86+32+50=168
[118]5g186f147d108s28p6
1-42某元素的基态价层电子构型为5d26s2，请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。
[54Xe]4f126s2
1-43某元素的价电子为4s24p4，问：
它的最外层、次外层的电子数；
可能氧化态及在周期表中的位置，它的基态原子的未成对电子数，它的氢化物的立体结构。
最外层=6e-，次外层=18e-；
氧化态=-2、+4、+6；
第四周期、ⅥA，p区；
未成对电子=2，氢化物的结构为V型。
1-44某元素基态原子最外层为5s2，最高氧化态为+4，它位于周期表哪个区？
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代替它的元素符号，写出相应氧化物的化学式。
d区、第五周期、ⅣB；
A4+：
[Ar]3d104s24p6
氧化物的化学式：
AO2
45.答案见讲义课件。
46.答案见讲义课件。
1-47.解：
氟的电负性最大。
铯的电负性最小
1-50答:
ⅣB族，铜，银，金和稀有气体。
1-52答:
从上到下，同族元素氧化态稳定性增强，但第五周期非金属的氧化态很不稳定，第六周期的汞，铊，铅，铋的最稳定氧化态不是族序数，而是0，+1，+2，+3，第Ⅷ族从左到右最高氧化态的稳定性下降，从上到下最高正氧化态稳定性增强。
补充练习题
1.某元素原子的最外层上仅有1个电子，此电子的量子数是n=4，l=0，m=0，ms=½
。
问：
①符合上述条件的元素有几种？
原子序数各为多少？
②写出相应元素的元素符号和电子排布式，并指出其价层电子结构及在周期表中的区和族。
①4s1——3种19号、24号和29号
②K——[Ar]4s1价电子构型4s1s区ⅠA
Cr——[Ar]3d54s1价电子构型3d54s1d区ⅥB
Cu——[Ar]3d104s1价电子构型3d104s1ds区ⅠB
2.某元素的原子序数为35，试回答：
①其原子中的电子数是多少？
有几个未成对电子？
②其原子中填有电子的电子层、能级组、能级、轨道各有多少？
价电子数有几个？
③该元素属于第几周期，第几族？
是金属还是非金属？
最高氧化态是多少？
①电子数为35，1个未成对电子。
②4个电子层；
4个能级组；
18个轨道；
8个能级——1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s,4p；
7个价电子
③第四周期，ⅦA，非金属，最高氧化态为7。
第2章分子结构
2-1解：
O2：
H2O2:
:
O＝O:
H—O—O—H
共12e共14e
CO:
CO2:
C＝O:
O＝C＝O:
共10e共16e
NCl3SF4
F
Cl|
F—S—F
N..|
ClCl
共34e
共26e
2-3答：
LiH:
Li的电子排布:
1s22s1H的电子排布:
1s1
该分子内的σ键由s—s原子轨道重叠构建,即形成s—sσ键.
HCl:
H的电子排布:
1s1Cl的电子排布:
1s22s22p63s23p5
该分子内的σ键由s—p原子轨道重叠构建,即形成s—pσ键.
Cl2:
Cl的电子排布:
该分子内的σ键由p—p原子轨道重叠构建,即形成p—pσ键.
2-4答：
N的基态电子组态为1s22s22p3,这说明N原子的3个2p电子各自占有一个2p轨道,即px,py,pz,这三个轨道相互正交,这样就形成了由一个σ键和2个π键构成的三键,即
在该图中,中间的直线代表--N—N–σ骨架,两个方框表示形成π键的两对2p电子的电子云在空间的取向.
2-5.用VSEPR模型讨论下列分子的模型,画出立体结构.
①CO2②H2O③NH3④CO32-⑤PO33-⑥PO43-
①CO2VP=2+0sp杂化线型O＝C＝O
②H2OVP=2+2sp3杂化V型
③NH3VP=3+1sp3杂化三角锥
④CO32-VP=3+0sp2杂化平面三角
⑤PO33-VP=3+1sp3杂化三角锥
⑥PO43-VP=4+0sp3杂化四面体
2-7答:
由三个。
丙烷分子中的每个C原子都是sp3杂化，形成正四面体，故只有三个原子可以处于同一个平面内，如图：
2-8解：
金刚烷的立体构型为
由图可知，立体烷分子中有四个六元环，这些六元环各不相同，因为C10H16中的C原子取SP3杂化，而每个C原子与其连的原子有差异，形成的4个SP3杂化轨道有差异，是不等性杂化，故形成的六元环不相同。
当分子中的次甲基处于立方体的面心位置时，根据杂化轨道理论，分子中的―CH―基团的C原子将处于立方体的四个面上，而其中―CH―上的4个氢原子位于四个顶点上。
2-9解：
（1）OF2：
由VSEPR模型知，OF2属于AY4型分子型分子，其空间构型为正四面体，由杂化轨道模型可知，四个键的键角应为109o28’;
由斥力顺序可知，∠l-O-L>
∠L-O-F>
∠F-O-F故OF2的分子构型为角型分子，键角小于109o28’
（2）CClF3由VSEPR模型知，CClF3分子属于AY5型分子，其空间构型为三角双锥体，有3种空间结构：
FEEFF
Cl
FClFF
FCl（a）F（b）FE（c）
比较三种构型的斥力，可得（a）的斥力最小，故CClF3的空间构型为（a）型。
（3）SOCl2:
具有AY3型通式，总价电子数为26，斥力顺序可知，∠O=S-Cl>
∠Cl-S-Cl故∠O=S-Cl>
109o28’，∠Cl-S-Cl<
109o28’，所以，SOCl2的空间构型为四面体型。
（4）XeF2:
由VSEPR模型知，XeF2分子属于AY5型分子，AY5的空间构型为三角双锥体，为保证两个Xe不能垂直。
略去电子后，XeF2分子应为角形分子，但夹角一定不为90o，其夹角为120o>
∠Xe-F-Xe>
90o范围内。
（5）SF6：
由VSEPR模型知，SF6属AY6型分子，空间构型为正八面体，即其键角为90o。
（6）PCl5:
由VSEPR模型知，PCl5属AY5型分子，空间构型为三角双锥体，即其键角为120o和90o两种。
2-10解：
路易斯结构式：
H―C=C=C=C―H
∣∣
HH
C：
1S22S22P2H：
1S1
从左起，C原子编号
1号C原子取SP2杂化，形成3个б键，键角为120o，有一个含有1个电子的垂直于该分子平面的P轨道；
2号C原子取SP杂化轨道，形成2个б键，有两个未参与杂化的P轨道，与该分子平面互相正交；
3号C原子同2号C原子，取SP杂化；
4号C原子同1号C原子，取SP2杂化。
以上б键形成―C―C―C―C―骨架。
由以上可知，2号C原子和3号C原子的两条在分之平面内且与б骨架垂直的两条P轨道以“肩并肩”形成π键，而四个C原子则共同形成了弥散在整个分子内分子符号为П44的大π键，其方向垂直于分子平面，分子内C―C键之角为180o。
2-11解：
由VSEPR，臭氧离子O3-属于AY4型分子，其空间构型为正四面体，即
由斥力顺序可知，∠l-O-O>
∠O-O-O即∠O-O-O<
109o28’∠l-O-O>
109o28’，但∠O-O-O>
90o，因为∠O-O-O<
90o时，斥力变大不利于分子的稳定，故O3-的键角应为100o，属于以上范围，很符合VSEPR模型。
2-12.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？
试用分子轨道理论解释。
①Be2、Ne2键级=0，不能稳定存在。
Be2[KK（σ2s）2（σ*2s）2]
Ne2[KK（σ2s）2（σ*2s）2（σ2p）2（π2p）4（π*2p）4（σ*2p）2]
②B2、O2存在成单电子，有顺磁性
B2[KK（σ2s）2（σ*2s）2（π2py）1（π2pz）1]
O2[KK（σ2s）2（σ*2s）2（σ2p）2（π2p）4（π*2py）1（π*2pz）1]
2-13.O2+、O2、O2-和O22-的实测键长越来越长，试用分子轨道理论解释。
其中哪些有顺磁性？
O2[KK（σ2s）2（σ*2s）2（σ2p）2（π2p）4（π*2p）2]键级=2顺磁性
O2+[KK（σ2s）2（σ*2s）2（σ2p）2（π2p）4（π*2p）1]键级=2.5顺磁性
O2-[KK（σ2s）2（σ*2s）2（σ2p）2（π2p）4（π*2p）3]键级=1.5顺磁性
O22-[KK（σ2s）2（σ*2s）2（σ2p）2（π2p）4（π*2p）4]键级=1
键级减小，键长则增长.
2-17.计算偶极矩单位德拜D与10-30C·
m的换算系数。
1D=10-18esu·
cm=10-18×
3.335×
10-10×
10-2C·
m=3.335×
10-30C·
m
2-22.水的实测偶极矩为1.85D，已知H—O键的键矩为1.51D，H2O的实测键角为104.5°
，借助矢量加和法由H—O键矩计算水分子偶极矩。
μ=2×
μHO·
cos52.25°
=2×
1.51×
0.61=1.85D
2-23.CO分子与醛酮的羰基相比,键能较大,键长较小,偶极矩则小得多,且方向相反.试从结构角度作出解释.
由于氧原子单方面提供电子形成π键,不仅抵消了由于电负性之差所造成的氧原子上负电荷的积累,反而使碳略带上部分的负电荷.故与羰基偶极方向相反,且接近为零.
10．试由下列数据推断分子间力的大小顺序,它与相对分子质量大小顺序一致吗?
为什么?
单质氢的熔点-259.19℃,沸点-252.76℃
单质氦的熔点-272.2℃,沸点-268.94℃
不一致。
因为单质氦为单原子分子，全充满结构，变形性小，分子间作用力弱。
补充题：
12.根据杂化理论回答下列问题:
（1）下表中各种物质中心原子是否以杂化轨道成键?
以何种类型杂化轨道成键?
（2）NH3、H2O的键角为什么比CH4小?
分子
CH4
H2O
NH3
CO2
C2H4
键角
109.5°
104.5°
107.5°
180°
120°
答:
（1）表中各物质中心原子都以杂化轨道成键，这样成键电子云重迭大，分子稳定。
各种杂化形式如下:
杂化方式
Sp3
sp
Sp2
（2）NH3中的N、H2O中的O和CH4中的C都是sp3杂化，CH4的C原子的4个sp3杂化轨道没被孤电子对占据，都形成C-H键，4个等同的C-H键指向正四面体的4个顶点，夹角为109.5°
，而NH3中N原子的4个sp3杂化轨道中有一个被孤电子对占据，其他3个sp3杂化轨道分别成键，由于孤电子对的排斥使得两个成键电子对的夹角变小，为107.5°
。
H2O的O原子的4个sp3杂化轨道有2个被孤电子对占据，另外2个成键，2个孤电子对的斥力更大一些，成键电子对的夹角就更小些，为104.5°
第3章晶体结构
3-1．解:
顶点原子：
（0，0，0，）面心原子：
（1/2，1/2，0）（1/2，0，1/2，）（0，1/2，1/2）
体对角线上的原子（3/4，1/4，1/4）（1/4，3/4，1/4）（1/4，1/4，3/4）
（3/4，3/4，3/4）
3-2．解:
Cu离子数=（8×
1/8）+4×
1/2+1=4
所以Cu的坐标：
0，0，0；
1/2，0，3/4；
1/2，1/2，1/2；
0，1/2，1/4；
Fe离子数=6×
1/2+4×
1/4=4
所以Fe的坐标：
1/2，1/2，0；
1/2，0，1/4；
0，0，1/2；
0，1/2，3/4
S的质点数：
所以：
S的坐标3/4，1/4，1/8；
1/4，3/4，1/8；
1/4，1/4，3/8；
3/4，3/4，3/8；
3/4，1/4，5/8；
1/4，3/4，5/8；
1/4，1/4，7/8；
3/4，3/4，7/8；
3-3．解:
在NaNO2中
NO2-数为：
1+1/8×
8=2
其坐标为：
加1/2之后为：
1/2，1/2，1/2；
0，0，0；
Na+数为：
1/4×
4+1/2×
2=2
1/2，0，1/2；
0，1/2，0；
加1/2之后为：
0，1/2，0；
1/2，0，1/2；
所以NaNO2为体心晶胞
TiO2不是体心晶胞，是素晶胞。
如图所示：
3-4．解:
黄铜矿晶胞中：
Cu的坐标分别为1/2，1/2，1/2；
得1/2，1/2，1/2；
1/2，0，3/4；
Fe的坐标分别为1/2，1/2，1/2；
0，0，1/2；
0，1/2，3/4；
1/2，1/2，0；
1/2，0，1/4;
S的坐标分别为1/2，1/2，1/2；
3/4，1/4，5/8；
3/4，3/4，7/8；
1/4，1/4，7/8；
3/4，1/4，1/8；
3/4，3/4，3/8；
所有坐标与原坐标相同，所以黄铜矿晶胞是体心晶胞。
另解：
黄铜矿晶胞中体心铜原子与顶角铜原子周围的硫原子方向相同，而且硫原子上连接的铁原子方向也相同，顶角原子完全相同，因此体心原子可与任一顶角原子对比，所以黄铜晶胞为体心晶胞。
3-5．白钨矿中，WO4-坐标为：
0，1/2，1/4；
分别为+1/2，1/2，1/2，得1/2，1/2，1/2；
1/2，0，3/4;
Cu+坐标为：
0，1/2，3/4；
1/2，0，1/4;
分别为1/2，1/2，1/2，1/2，1/2，0；
1/2，0，1/4；
0，1/2，3/4所有变换后坐标与原坐标相同，则白钨矿晶体为体心晶胞。
3-6．解:
平均每个晶胞含4个相当与NaHCO3的原子集合。
3-7．解:
（1）CsCl
：
Cl-•Cs+
a=2r+（√3）×
a=2r++2r-所以r-：
r+=1.37
（2）CaF2型
（√2）×
a=4r+（√3）×
a=2r++4r-所以=0.732
配位多面体
半径比（r+/r-）
平面三角形
0.155—0.225
四面体
0.225——0.414
八面体
0.414——0.732
立方体
0.732——1.000
立方八面体
1.000
3-8．答:
如7.
（2）所示，萤石中含有八面体，其中心没有原子；
闪锌矿模型中也含有八面体
3-12．答:
因为它们的满带与空带的带隙宽度不同，可见光激发它们的满带上的电子，进入空带时释放的光子的频率不同，因而呈现不同颜色。
愚人金的满带与空带间的带隙宽度与金的相似，故可见光向它的空带激发满带上的电子时，释放的光子的频率与金的类同，则愚人金有金的光泽。
天然的金刚石不纯净，它们与纯净金刚石的带隙宽度不同，电子受激发时释放的光子的频率不同，因而天然的金刚石有蓝、红、黄、绿色，而非全呈无色。
3-24．答:
Mg2+将填入氧原子堆积形成的八面体空隙中去；
所得晶胞是复晶胞；
氧离子核间距将扩大65pm晶胞参数a=2×
140+2×
65=410（pm）
3-25.根据卤化铜的半径数据，卤化铜应取NaCl晶体结构型，而事实上却取ZnS型，这表明卤离子与铜离子之间的化学键有什么特色？
为什么？
表明卤离子与铜离子之间的化学键有明显的共价性。
因为Cu2+为非8电子构型，极化力和变形性较强，而S2-半径大易变形，离子间的相互极化作用使阴阳离子的原子轨道发生部分重叠。
3-29．金刚石晶体中的碳原子为什么不是最密堆积？
金刚石是原子晶体，共价键的方向性和饱和性是结构的主要制约因素。
金刚石中碳以sp3杂化成键，故只能取四面体的配位结构。
本章补充作业及解答
1．为什么Na2S易溶于水，ZnS难溶于水？
Na+为8e-构型，极化力和变形性比较小，与S2-之间的作用力主要是离子键，因而易溶于
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