北师大版无机化学习题答案上下册.docx

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北师大版无机化学习题答案上下册

第一章物质的结构

1-1在自然界中氢有三种同位素，氧也有三种同位素，问：

总共有种含不同核素的水分子？

由于3H太少，能够忽略不计，问：

不计3H时天然水中共有多少种同位素异构水分子？

1-2天然氟是单核素（19F）元素，而天然碳有两种稳固同位素（12C和13C），在质谱仪中，每一质量数的微粒显现一个峰，氢预言在质谱仪中能显现几个相应于CF4+的峰？

1-3用质谱仪测得溴得两种天然同位素的相对原子质量和同位素丰度别离为79Br789183占50。

54%，81Br80。

9163占49。

46%，求溴的相对原子质量（原子量）。

1-4铊的天然同位素203Tl和205Tl的核素养量别离为202。

97u和204。

97u，已知铊的相对原子质量（原子量）为204。

39，求铊的同位素丰度。

1-5等质量的银制成氯化银和碘化银，测得质量比m（AgCl）：

m（AgBr）=1。

63810：

1，

又测得银和氯得相对原子质量（原子量）别离为107。

868和35。

453，求碘得相对原子质量（原子量）。

1-6表1-1中贝采里乌斯1826年测得的铂原子量与现代测定的铂的相对原子质量（原子量）相较，有多大不同？

1-7设全世界有50亿人，设每人每秒数2个金原子，需要多青年全世界的人材能数完1mol金原子（1年按365天计）？

1-8试讨论，为何有的元素的相对证量（原子量）的有效数字的位数多达9位，而有的元素的相对原子质量（原子量）的有效数字却少至3～4位？

1-9太阳系，例如地球，存在周期表所有稳固元素，而太阳却只开始发生氢燃烧，该核反映的产物只有氢，应如何明白得那个事实？

1-10中国古代哲学家以为，宇宙万物起源于一种叫“元气”的物质，“元气生阴阳，阴阳生万物”，请对照元素诞生说与这种古代哲学。

1-11“金木水火土”是中国古代的元素论，至今仍有许多人对它们的“相生相克”坚信不疑。

与化学元素论相较，它起点最致命的错误是什么？

1-12请用运算机编一个小程序，按式计算氢光谱各谱系的谱线的波长（本练习为开放式习题，并非需要所有学生都会做）。

n1n2

1（来曼光谱）1234

波长

2（巴尔麦谱系）1234

波长

3（帕逊谱系）1234

波长

4（布来凯特谱系）1234

波长

5（冯特谱系）1234

波长

1-13计算下列辐射的频率并给出其颜色：

（1）氦-氖激发光波长633nm；

（2）高压汞灯辐射之一435。

8nm；（3）锂的最强辐射670。

8nm。

1-14Br2分子分解为Br原子需要的最低离解能为190KJ。

mol-1，求引发溴分子解离需要吸收的最低能量子的波长与频率。

1-15高压钠灯辐射和的双线，他们的能量差为多少？

1-16当频率为×10-15Hz的辐射照射到金属铯的表面，发生光电子效应，释放出的光量子的动能为×10-19，求金属铯释放电子所需能量。

1-17变色眼镜因光照引发玻璃中的氯化银发生分解反映——AgCl-Ag+Cl，析出的银微粒致使玻璃变暗，到暗处该反映逆转。

已知该反映的能量转变成，问：

引发变色眼镜变暗的最大波长为多少？

1-18光化学毒雾的重要组分之一——NO2解离为NO和O2需要的能量为，引发这种转变的光最大波长多大？

这种光属于哪一种辐射范围（可见，紫外，X光等等）？

已知射到地面的阳光的最短波长为320nm，NO2气体在近地大气里会可不能解离？

1-19氢原子核外电子光谱中的莱曼光谱中有一条谱线的波长为103nm，问：

它相应于氢原子核外电子的哪个跃迁？

1-20氦第一发觉于日冕。

1868年后30年间，太阳是研究氦的物理，化学性质的唯一源泉。

（a）观看到太阳可见光谱中有波长为4338A，4540A，4858A，5410A，6558A

的吸收（1A=10-10m来分析，这些吸收是由哪一种类氢原子激发造成的？

是He，He+仍是He2+？

（b）以上跃迁都是由ni=4向较高能级（nf）的跃迁。

试确信nf值，求里德堡常数RHei+。

（c）求上述跃迁所涉及的粒子的电离能I（Hej+），用电子伏特为单位。

（d）已知I（He+）/I（He）=。

这两个电离能的和是表观能A（He2+），即从He

取得He2+的能量。

A（He2+）是最小的能量子。

试计算能够引发He电离成He2+所需要的最

低能量子。

在太阳光中，在地球上，有无这种能量子的有效源泉？

（c=×108ms-1;h=×10-34Js;1eV=）

1-21当电子的速度达到光速的%时，该电子的德布罗意波长多大？

锂原子（质量）以相同速度飞行时，其德布罗意波长多大？

1-22垒球手抛掷出速度达质量为142g的垒球，求德布罗意波长。

1-23处于K﹑L﹑M层的最大可能数量各为多少？

1-24以下哪些符号是错误的？

（a）6s（b）1p（c）4d（d）2d（e）3p（f）3f

1-25描述核外电子空间运动状态的下列哪一套量子数是不可能存在的？

nlmnlmnlmnlm

20011021-1655

1-26以下能级的角量子数多大？

（a）1s（b）1p（c）4d（d）2d（e）3p（f）3f

1-274s﹑5p﹑6d﹑7f﹑5g能级各有几个轨道？

1-28依照原子序数给出下列元素的基态原子的核外电子组态：

（a）K（b）Al（c）Cl（d）Ti（Z=22）（e）Zn（Z=30）（f）As（Z=33）

1-29若构造原理对新合成的及未合成的人造元素仍有效，请预言第118和166号元素在周期表中的位置（注：

1999年美国宣布合成了118号元素及其衰变产物116号元素，但2001年因不能重复而收回该报导）。

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，填入轨道的电子则用箭头表示。

（a）Be（b）N（c）F（d）Cl-（e）Ne+（f）Fe3+（g）As3+

1-31下列哪些组态符合洪特规则？

1s2s2p3s3p

↑↓↑↓↑↓↓↓

↑↓↑↓↑↑↑

↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑

1-32以下哪些原子或离子的电子组态是基态﹑激发态仍是不可能的组态？

（a）1s22s2（b）1s23s1（c）1s23d3（d）[Ne]3s23d1（e）[Ar]3d24s2（f）1s22s22p63s1（g）[Ne]3s23d12（f）[Xe]4f7（g）[Ar]3d6

1-33Li+﹑Na+﹑K+﹑Rb+﹑Cs+的基态的最外层电子组态与次外层电子组态别离如何？

1-34以下+3价离子哪些具有8电子外壳？

Al3+,Ga3+,Bi3+,Mn3+,Se3+

1-35已知电中性的基态原子的价电子层电子组态别离为：

（a）3s23p5（b）3d64s2（c）5s2（d）4f96s2（e）5d106s1

试依照那个信息确信它们在周期表中属于哪个区？

哪个族？

哪个周期？

1-36依照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。

1-37有人推测尚未合成的第114号元素有相当稳固的同位素，恰处在不稳固核素的“海洋”中浮起的一群较稳固核素的“岛屿”的中心。

问：

114号元素是第几周期第几族元素？

它的可能氧化态？

1-38若推导基态原子电子组态的构造原理对未合成的重元素仍然适合，请问：

第8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。

3八、第8周期的最后一个元素的原子序数为：

148。

电子组态：

8S26P6

1-39若咱们所在的世界不是三维的而是二维的，元素周期系将变成什么样子？

3九、二维化的周期表可叫宝塔式或滴水钟式周期表。

这种周期表的优势是能够十分清楚地看到元素周期系是如何由于核外电子能级的增多而螺旋进展的，缺点是每一个横列不是一个周期，纵列元素的彼此关系不容易看清。

1-401869年门捷列夫发觉元素周期律时预言了一些那时尚未发觉的元素的存在，“类铝”

确实是其中之一，1879年，门氏的预言的“类铝”被发觉。

那时他已知：

Ca与Ti的熔点别离为1110K﹑1941K，沸点别离为1757K﹑3560K，密度别离为m3﹑g/m3，试预言在周期表中处于钙-钛之间的“类铝”熔沸点和密度，并与现代数据对照。

40、“类铝”熔点在1110K～1941K之间，沸点在1757～3560K之间，密度在m3～g/m3之间。

1-41若核外电子的每一个空间运动状态只能容纳一个电子，试问：

仍按构造原理的41号元素的最高氧化态和最低氧化态？

4一、最高氧化态+3，最低氧化态-5。

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。

1-43某元素的价电子为4s24p4，问：

它的最外层﹑次外层的电子数；它的可能氧化态，它在周期表中的位置（周期﹑族﹑区），它的基态原子的未成对电子数，它的氢化物的立体结构。

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，写出相对应氧化物的化学式。

1-45Na+,Mg2+,Al3+的半径为何愈来愈小？

Na,K,Rb,Cs的半径为何愈来愈大？

1-46周期系从上到下﹑从左到右原子半径呈现什么转变规律。

主族元素与副族元素的转变规律是不是相同？

为何？

1-47周期系中哪个元素的电负性最大？

哪个元素的电负性最小？

周期系从左到右和从上到下的电负性转变呈现什么规律？

为何？

1-48马立肯电负性的计算式表明电负性的物理意义是什么？

1-49试计算F﹑O﹑N﹑H的阿莱-罗周电负性，并与泡林电负性对照。

1-50哪些元素的最高氧化态比它在周期表内的族序数高？

1-51金属是不是有负氧化态？

1-52周期系从上到下﹑从左到右元素的氧化态稳固性有什么规律？

1-53什么叫惰性电子对效应？

它对元素的性质有何阻碍？

1-54阅读《中国大百科全书》光盘第3盘化学部份中的条款“化学史”﹑“原子结构”﹑“周期律。

”

1-55试一试，会可不能查阅英国化学会网站上的周期表：

1-56打开网站，下载一张周期表，点击表上的几个元素，获取这些元素的最新相对原子质量﹑同位素﹑宇宙地壳海洋人体中的丰度等数据。

1-57打开网页，翻动网页至AlternatestylesforthePeriodicTable点击其中下标Giguere的图标，观看一张会旋转的三维周期表。

认真考察这张周期表的结构和特点。

你是不是也能制作一张新的活的周期表？

（注：

此网页上附有大量有关元素周期系和元素周期表的文献和可在网上阅读的周期表。

）

1-58登录搜索atomicweights，查阅近5年修正了哪些元素的相对原子质量，并修正本书附表的相应数据。

第二章分子结构

2-1画出O2﹑H2O2﹑CO2﹑CO﹑NCl3﹑SF4的路易斯结构式。

不要忘记标出孤对电子和分子的总电子数！

一、解：

O=O（12e-）；H-O-O-H14（e-）；C=O（10e-）；0=C=O（16e-）；

Cl-N-Cl（26e-）；F–S-F（34e-）

FF

2-2画出硫酸根各共振体的结构式。

二、解：

共13种，如：

2-3键可由s-s﹑s-p和p-p原子轨道“头碰头”重叠构建而成，试讨论LiH（气体分子）﹑HCl﹑Cl2分子里的键别离属于哪一种？

2-4N2分子里有几个∏键？

它们的电子云在取向上存在什么关系？

用图形描述之。

2-5用VSEPR模型讨论CO2﹑H2O﹑NH3﹑CO32-﹑PO3-﹑PO43-的分子模型，画出它们的立体结构，用短横代表分子的………..键骨架，标明分子构型的几何图形名称。

2-6讨论上题列举的分子（或离子）的中心原子的杂化类型。

2-7图2-13中的丙烷分子中的所有化学键都是单键（………键），因此能够自由旋转，试问：

丙烷分子处在同一个平面上的原子最多能够达几个？

若你不能在纸面上讨论，或不敢确认自己的结论，请用立体分子模型莱讨论（用粘土和木棍搭模型最省钱；搭模型有助于更好地把握立体结构知识；但用模型讨论完后仍要在纸面上画图描述）。

2-8图2-13中的C10H10叫金刚烷，它的衍生物——金刚胺是抗病毒药物。

请问：

金刚烷分子里有几个六元环？

这些六元环都相同吗？

试假想，把金刚烷分子装进一个空的立方体里，分子的次甲基（-CH2-）上的碳原子位于立方体面心位置，分子中的-CH-基团的碳原子﹑将处在什么立方体的什么位置？

金刚烷中的氢原子各取什么方向？

在解题或搭模型时不要忘记借用杂化轨道的概念。

2-9借助VSEPR模型﹑杂化轨道模型﹑…..键与…键大….键和等电子体概念，讨论OF2﹑ClF3﹑SOCl2﹑XeF2﹑SF6﹑PCl5的分子结构。

2-10有一种叫做丁三烯的平面分子，请依照其名称画前途易斯结构式，标明分子的价电子数，再讨论分子中碳原子的杂化轨道﹑碳碳键的键角﹑….键或大….键的取向，用图形来解题。

2-11实验证明，臭氧离子O3-的键角为100°，试用VSEPR模型说明之。

并推测其中心氧原子的杂化轨道类型。

2-12第二周期同核双原子分子中哪些不能稳固存在？

哪些有顺磁性？

试用分子轨道模型说明之。

2-13O2+﹑O2﹑O2-和O22-的实测键长愈来愈长，试用分子轨道理论说明之。

其中哪几种有顺磁性？

为何？

2-14试用分子轨道模型作出预言，O2+的键长与O2的键长哪个较短，N2+的键长与N2的键长哪个较短？

为何？

2-15计算表明，CO﹑NO的分子轨道能级图中的….轨道和….轨道的顺序跟分子轨道里的顺序相同。

它们有无顺磁性？

计算它们的键级，并推测它们的键长顺序。

2-16为何大…..键中的电子数达到轨道数的2倍，整个大…..键就会崩溃？

2-17偶极矩的SI制单位为，有的教材已经用10-30代替D作为键矩和分子偶极矩的单位，其数值的数量级与用德拜为单位是相同的，但数值却不同，为免相混，请计算D与10-30的换算系数。

2-18NF3和NH3的偶极矩（表2-4）相差专门大，试从它们的组成和结构的不同分析缘故。

2-19C2H2的偶极矩等于零，而通式相同的H2O2的偶极矩等于，大于H2O的偶极矩（），试依照偶极矩的实测结果推测C2H2和H2O2的分子立体结构。

2-20二氯乙烯有3种同分异构体，其中一种偶极矩等于零，另两种偶极矩不等于另。

试推测他们的分子结构，作出必要的说明，并再结构式下标示偶极矩大小的顺序。

2-21图2-50所示分子的实测偶极矩为，已知C-S键的键矩为，试推测该分子的可能立体结构。

2-22水的偶极矩为，已知H-O键的键矩为，H2O的实测键角为°，借助矢量加和法由H-O键矩计算水分子偶极矩。

2-23一氧化碳分子与醛酮的羰基（﹥C=O）相较，键能较大，键长较小，偶极矩则小得多，且方向相反，试从结构角度作出说明。

2-24极性分子——极性分子﹑极性分子——非极性分子﹑非极性分子——非极性分子

，其分子间得范德华力各如何组成？

为何？

2-25考察表2-5中HCl﹑HBr﹑HI的色散力﹑取向力﹑诱导力和它们组成的范德华力的顺序，并作出说明。

2-26元素的范德华半径随周期系从上到下﹑从左到右有何转变规律？

2-27从表2-6可见，氟化氢分子之间的氢键键能比水分子之间的键能强，为何水的熔﹑沸点反而比氟化氢的熔沸点低？

2-28为何邻羟基苯甲酸的熔点比间羟基苯甲酸或对羟基苯甲酸的熔点低？

2八、解：

邻羟基苯甲酸分子内形成氢键，间羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸分子间形成氢键。

2-29温度接近沸点时，乙酸蒸气的实测分子量明显高于用原子量和乙酸化学式计算出来的分子量。

为何？

乙醛会可不能也有这种现象？

2九、解：

部份气态乙酸分子因氢键而缔合成（CH3COOH）2，乙醛分子没有形成氢键的条件。

2-30依照对称性的概念，以下哪些分子有手性，哪些分子有极性？

S8﹑N4S4﹑CH3-CH3﹑H2O2（非平面结构）﹑CHCl=CHCl﹑C6H6﹑HNO3﹑H2SO4﹑SO3﹑HOCl。

30、手性：

CHCl=CHCl﹑C6H6极性：

H2O2（非平面结构）﹑HNO3﹑SO3﹑HOCl

2-31阅读LinusPauling＆PeterPauling.Chemistry.W.andCompany,1975,180～181,6～13节。

回答如下问题：

什么叫电中性原理？

如何用电中性原理说明HCN和N2O分子中原子的排列形式？

2-32阅读LinusPauling＆PeterPauling.Chemistry.W.andCompany,1975,174～178,6～12节。

回答如下问题：

如何用A和B的电负性差估算AB键的离子性百分数？

如何用电负性差估算反映热？

2-33在运算机上利用ACD/Chemsketch程序画甲烷﹑乙烷﹑丙烷﹑乙烯﹑乙炔﹑立方烷﹑金刚烷﹑C60等分子的立体结构图（棍棒式﹑球棍式﹑球式等），并使其旋转（该程序可从网站，是免费程序）。

2-34别离用ACD/Chemsketch程序画联萘和2,2’-二甲基-1，1’-联萘的立体结构图，使其旋转，观看这两个分子的碳原子是不是都在一个平面上，对观看的结果作适当的理论说明。

这两种分子是不是手性？

为何？

2-35打开如下网页，用鼠标点击，显现它的结构式，用鼠标点住ClO2，使其旋转；按住shift键同时用鼠标拉动该结构，观看图形的放大或缩小；再按住control动该结构使其移动位置，最后，用鼠标点住该分子，观看结构式下面的表格中显示该分子的键角（此键角数值与用VSEPR预言有何不同？

）回到completelist被选其他VSEPR模型的分子，用一样操作考察分子的立体结构和参数。

第三章晶体结构

3-1给出金刚石晶胞中各原子的坐标。

1﹑解：

0,0,0;1/4,1/4,1/4;3/4,1/4,3/4;3/4,3/4,1/4;1/4,3/4,3/4

或0,0,0;3/4,1/4,1/4;3/4，3/4，1/4；1/4，1/4，3/4；3/4，3/4，3/4。

3-2给出黄铜矿晶胞（图3-48）中各类原子（离子）的坐标。

2﹑解：

Cu0,0,0;1/2,1/2,1/2;0,1/2,1/4;1/2,0,3/4。

Fe1/2,1/2,0;1/2,0,1/4;0,0,1/2;0,1/2,3/4。

S3/4,1/4,1/8;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;1/4,3/4,5/8;1/4,1/4,7/8;3/4,3/4,7/8。

3-3亚硝酸钠和红金石（TiO2）哪个是体心晶胞（图3-49）？

为何？

3﹑解：

亚硝酸钠是体心晶胞，金红石是素晶胞。

3-4黄铜矿晶胞（图3-48）是不是体心晶胞？

4﹑解：

是体心晶胞。

考虑方式如：

体心铜原子与顶角铜原子周围的氧原子的方向相同，

而且氧原子上（例如体心铜原子左下前的氧原子与右上前顶角铜原子对照）连接的铁原子

的方向也相同（注意：

顶角原子是完全等同的，因此，体心原子可与任一顶角原子对照）。

3-5白钨矿晶体（图3-50）是素晶胞仍是体心晶胞？

说明理由。

5﹑解：

是体心晶胞。

3-6碳酸氢钠晶胞的投影如图3-51所示，请问：

平均每一个晶胞含有几个相当于化学式NaHCO3的原子集合（代号：

Z）？

6﹑解：

平均每一个晶胞含有4个相当于化学式NaHCO3的原子集合。

3-7推算典型离子晶体的各类堆积-填隙模型的堆积球和填隙球的半径比。

7﹑解：

见表3-7。

3-8在闪锌矿和萤石的四面体配位多面体模型中除存在四面体外还存在什么多面体？

在后者的中心是不是有原子？

8﹑解：

八面体。

没有原子。

3-9图3-52由黑白两色甲壳虫组成。

若是黑白两色没有区别，每一个点阵点代表几个甲壳虫？

若是黑白两色有区别，一个点阵点代表几个甲壳虫？

前者取得什么布拉维点阵型式，后者又取得什么布拉维点阵型式？

9﹑解：

前者1个甲壳虫1个点阵点，二维菱形单位；后者2个甲壳虫1个点阵点，二维

面心立方。

3-10图3-53是一种分子晶体的二维结构，问：

每一个点阵点所代表的结构基元由几个分子组成？

图中给出的点阵单位（每一个平均）含几个点阵点？

含几个分子？

10﹑解：

每一个点阵点代表6个分子。

点阵单位含1个点阵点，6个分子。

3-11晶体学中的点阵单位并非只有布拉维单位一种，例如有一个叫Volonoi的人给出了另一种点阵单位，取得这种点阵单位的方式是：

以一个点阵点为原点向它周围所有相邻的点作持续线，通过每持续线的中点作一个垂直于该连线的面，这些面相交取得一个封锁的多面体，确实是Volonoi点阵单位。

请通过操作给出下列三维布拉维点阵单位的相应Volonoi点阵单位：

（1）立方素单位；

（2）立方体心单位。

1一、解：

一种具体的晶体究竟属于哪一种布拉维点阵型式，是由它的微观对称性决定的，晶体学家把如此确信的点阵型式称为晶体的合法点阵型式，可是，一个晶体结构的测定步骤是倒过来的，第一是确信晶体的点阵型式，然后再确信它的阵点的（化学和几何）内容。

3-12你想明白能带理论如何说明固体的颜色吗？

例如：

为何金﹑银﹑铜﹑铁﹑锡的颜色各不相同？

为何愚人金有金的光泽？

为何ZnS（闪锌矿）呈白色﹑HgS（朱砂）呈红色而PbS（方铅矿）呈黑色？

天然的金刚石为何有蓝﹑红﹑黄﹑绿色而并非全呈无色？

请阅读：

拿骚.颜色的物理和化学.科学出版社，1991，168～182（注：

“费密能”的概念在166页上）。

请通过阅读测试一下自己的知识和能力，以调整自己的学习方式预定目标与学习打算安排。

最好阅读后写一篇小文（主题任选）。

1二、解：

金属键的另一种理论是能带理论。

能带理论是分子轨道理论的扩展，要点有：

（1）能带中的分子轨道在能量上是持续的。

（2）按能带填充电子的情况不同，可把能带分为满带、空带和导带三类。

（3）能带和能带之间存在能量的间隙，简称带隙，又称禁带宽度。

（4）能带理论能够对金属导电进行解释。

（5）能带理论是一种既能解释导体，又能解释半导体和绝缘体性质的理论。

（6）由此可见，按照能带理论，带隙的大小对固体物质的性质至关重要。

3-13二层﹑三层为一周期的金属原子二维密置层的三维垛积模型只是最简单的固然也确实是最大体的金属堆积模型。

利用以下符号体系能够判定四层﹑五层为一周期的密置层垛积模型是二层垛积和三层垛积的混合：

当指定层上基层的符号（A﹑B﹑C）相同时，该指定层用h表示，当指定层上基层的符号不相同时，该指