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无机化学课后习题参考答案大全优秀
无机化学课后习题参考答案大全【优秀】
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无机化学课后习题参考答案大全
第一章原子结构与元素周期系
1-1：
区分下列概念
（1）质量数和相对原子质量
（2）连续光谱和线状光谱
（3）定态、基态和激发态
（4）顺磁性和逆磁性
（5）波长、波数和频率
（6）经典力学轨道和波动力学轨道
（7）电子的粒性与波性
（8）核电荷和有效核电荷
答：
（1）质量数：
指同位数原子核中质子数和中子数之和,是接近同位素量的整数。
相对原子质量：
符号为Ar，被定义为元素的平均原子质量与核素12C原子质量的1/12之比，代替“原子量”概念（后者已被废弃）；量纲为1（注意相对概念）。
（2）连续光谱:
波长连续分布的光谱。
炽热的固体、液体或高压气体往往发射连续光谱。
电子和离子复合时，以及高速带电离子在加速场中运动时亦能发射这种光谱。
线状光谱：
彼此分立、波长恒定的谱线。
原子受激发（高温、电孤等）时，电子由低能级轨道跃迁到高能级轨道，回到低能级时产生发射光谱（不同原子具有各自特征波长的谱线）。
（3）定态是由固定轨道延伸出来的一个概念。
电子只能沿若干条固定轨道运动，意味着原子只能处于与那些轨道对应的能态，所有这些允许能态统称为定态。
主量子数为1的定态叫基态，其余的定态都是激发态。
波动力学中也用基态和激发态的概念。
（4）物质在外磁场中表现出来的性质。
受吸引的性质叫顺磁性，这类物质中含有未成对电子；受排斥的性质叫抗磁性，这类物质中不含未成对电子。
（5）波长：
符号λ，单位m（或m的倍数单位）；波数：
符号σ，单位m-1（常用cm-1）；
频率：
符号ν，单位Hz，相互关系：
σ=1/λ，ν=c/λ。
（6）汉语中都叫原子轨道，但英语中的区分却是明确的。
“orbital”是波动力学的原子轨道，是特定能量的某一电子在核外空间出现机会最多的那个区域，亦叫“原子轨函”。
“orbit”是玻尔从旧量子学提出的圆型原子轨道。
（7）粒性：
电子运动具有微粒运动的性质，可用表征微粒运动的物理量（如距离和动量）描述；波性：
电子运动也具有波的性质（如衍射），可用表征波的物理量（如波长和频率）描述。
（8）核电荷是原子核具有的正电荷数，符号为Z；有效核电荷是原子中某一特定电子所感受到的实际核电荷，通常用Z*表示；联系两者的关系式为：
Z*=Z－σ，σ叫屏蔽参数。
1-2：
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分别为79Br789183占50.54%，81Br80.9163占49.46%，求溴的相对原子质量（原子量）。
解：
溴的相对原子量为：
78×50.54％＋80.9163×49.63％＝79.9065
202.97X＋204.97（1－X）＝204.39
X＝30％
1-3：
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一个跃迁？
答：
它相应于原子核外电子L→K跃迁。
1-4：
处于K﹑L﹑M层的最大可能数目各为多少？
解：
K：
2，L：
8，M：
18
1-5：
以下哪些符号是错误的？
（a）6s（b）1p（c）4d（d）2d（e）3p（f）3f
答：
错误的有1P，2d，3f
1-6：
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
答：
第二组是不可能的。
1-7：
4s﹑5p﹑6d﹑7f﹑5g能级各有几个轨道？
答：
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
1-8:
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）K（b）Al（c）Cl（d）Ti（Z=22）（e）Zn（Z=30）（f）As（Z=33）
答：
a：
1s22s22p63s23p64s1，b：
1s22s22p63s23p1
C：
1s22s22p63s23p5，d：
1s22s22p63s23p63d24s2
E：
1s22s22p63s23p63d104s2f：
1s22s22p63s23p63d24s24p3
1-9：
下列哪一组量子数是不合理的？
（1）n=2，l=2，m=0；
（2）n=2，l=1，m=1；
（3）n=3，l=0，m=3；
（4）n=2，l=3，m=0；
（5）n=3，l=2，m=2。
答：
不合理的有
（1）l的取值不能等于n值；（3）m的取值只能在-l至+l之间；（4）l的取值不能大于或等于n。
1-10：
选出正确的磷原子基态的电子构型图，并对错误的进行更正。
3s3p
（1）[Ne]↑↑↑↑↑
（2）[Ne]↑↓↑↑↑
（3）[Ne]↑↓↑↓↑
（4）[Ne]↑↓↑↑↓
答：
（1）错误。
3s电子自旋相同
（2）正确。
（3）错误。
每个3p轨道应该各填充一个未成对电子。
（4）错误。
3p轨道中填充的未成对电子自旋方向应该相同
1-11：
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（f）[Xe]4f7（g）[Ar]3d6
答：
基态是：
a，e，f
激发态是：
b，c，d，h，l
不存在的是：
g
1-12：
Li+﹑Na+﹑K+﹑Rb+﹑Cs+的基态的最外层电子组态与次外层电子组态分别如何？
答：
Li＋最外层电子组态是：
1s2次外层无电子
Na＋最外层电子组态是：
2s22p6次外层无电子1s2
K＋最外层电子组态是：
3s23p6次外层无电子2s22p6
Rb＋最外层电子组态是：
4s24p6次外层无电子3s23p63d10
Cs＋最外层电子组态是：
5s25p6次外层无电子4s24p64d10
1-13：
以下+3价离子哪些具有8电子外壳？
Al3+,Ga3+,Bi3+,Mn3+,Se3+
答：
具有8电子外壳的有：
Al3+,Ga3+,Sc3+
1-14：
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？
答：
a：
p区，第三周期，第VIIA族
B：
d区，第四周期，第VIIIB族
C：
s区，第五周期，第IIA族
D：
f区，第六周期，第IIIB族
E：
ds区，第六周期，第IB族
1-15：
运用所学知识判断第三周期元素的电离能和电子亲和能的变化趋势。
答：
（1）第三周期的电离能变化趋势为自左向右逐渐增大，也就是说金属活泼性按照同一方向降低。
左边钠的电离能最小，右边氩的电离能最大。
其中铝的电离能小于镁的电离能，这是因为镁的s亚层全满，需要额外的能量抵消电子成对能。
而铝的p亚层只有一个单电子较容易失去。
（2）第三周期的电子亲和能变化趋势为自左向右逐渐增大，到惰性气体时突然减为负值。
其中镁的电子亲和能为负值，这是因为外来电子只能进入2p轨道，受到核的束缚较弱，造成亲和能较小。
磷的电子亲和能小于硅的电子亲和能，这是因为硅的最外层有一个空的3p轨道，容易接受外来电子，而磷的最外层3p轨道半充满，比较稳定，外来电子进入时要克服额外的电子成对能，所以磷的电子亲和能比硅的小
1-16：
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。
答：
其最外层电子数是6，其次外层电子数是18，它可能的氧化态为＋3，＋5，其在周期表中的位置是第四周期，第六主族，基态原子未成对电子数为2，其氢化物的立体结构为三角双锥。
1-17：
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。
答：
其位于d区，是第五周期、第四主族元素，其离子的电子组态：
s22s22p63s23p63d104s24p6
其氧化态的化学式：
AO2
1－18：
根据Aufbau规则画出铜原子的电子构型。
由于d10构型比较普遍，4s轨道中的一个电子常被填充到3d轨道中，画出铜原子具有这种排布的电子构型。
用这两种电子构型来解释铜原子最外层电子的失去以及重要氧化态。
这两种不同的电子构型会不会影响铜原子的磁性？
答：
按照Aufbau规则，铜的电子构型为：
1s22s22p63s23p63d94s2；重要氧化态为+2价。
另一种电子构型为：
1s22s22p63s23p63d104s1。
重要氧化态为+1价。
这两种电子构性对铜原子的磁性没有影响。
1-19：
系中哪一个元素的电负性最大？
哪一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变化呈现什么规律？
为什么？
答：
F的电负性最大，而Cs的电负性最小。
周期系从左到右逐渐变大，这是由于从左到右起原子半径变小，得到电子能力逐渐变强。
而从上到下元素的电负性逐渐降低，这是由于尽管原子半径电荷数从上到下逐渐变大，但决定得电子能力得主要因素为原子半径。
1-20：
周期系从上到下﹑从左到右元素的氧化态稳定性有什么规律？
答：
绝大多数元素的最高氧化态等于它所在族的序数。
非金属元素普遍可呈现负氧化态。
总的说来，同族元素从上到下表现正氧化态的趋势增强，但这种总的趋势并不意味着从上到下正氧化态越来越稳定或者从上到下愈来愈容易表现最高正氧化态。
第二章分子结构
2-1：
区分下列概念：
（1）共价键和离子键；
（2）共价键和配位键；
（3）极性共价键和非极性共价键；
（4）金属导电和离子导电；
（5）σ键和π键；
（6）d2sp3杂化轨道和sp3d2杂化轨道；
（7）价键理论和分子轨道理论；
（8）成键分子轨道和反键分子轨道；
（9）定域键和离域键；
（10）导带、价带和禁带；
答：
（1）离子键：
正离子和负离子之间的静电作用力；共价键：
原子和原子之间轨道重叠的程度（共用电子对）。
（2）共价键和配位键：
是共价键理论中的一对概念，后者又叫配位共价键。
前者的成键原子各自提供1个电子形成共用电子对；后者的共用电子对由成键原子的一方提供。
（3）极性共价键和非极性共价键：
是共价键理论中的一对概念。
前者共用电子对偏向两个键原子中的一个；后者共用电子对同等程度地属于两个成键原子。
（4）金属导电和离子导电：
前者是自由电子导电；后者通过正、负离子在溶液或熔体中运动导电。
（5）σ键和π键：
是共价键理论中的一对概念。
前者重叠轨道的电子云密度绕键轴
对称；后者重叠轨道的电子云密度绕键轴不完全对称。
（6）d2sp3杂化轨道：
两条（n-1）d轨道、一条ns轨道和三条np轨道杂化而得的轨
杂化轨道:
一条ns轨道、三条np轨道和两条nd轨道杂化而得的轨道。
（7）价键理论和分子轨道理论：
它们是描述共价键的两种理论。
前者用原子轨道重叠的概念解释共价键的形成，将共价作用力的实质解释为核间较大的电子密度对两核的吸引力。
后者将分子看作一个整体，原则上不再承认分子中各原子原子轨道的个性，将共价键的形成归因于电子获得更大运动空间而导致的能量下降。
（8）成键分子轨道和反键分子轨道：
这是分子轨道理论中的一对概念。
前者的能级低于成键原子原子轨道的能级；而后者恰相反。
成键轨道上的电子将核吸引在一起；反键轨道上的电子不但不能提供这种吸引力，而且使两核相互排斥。
（9）定域键和离域键：
前者的成键电子属于两个成键原子，例如，H2O分子中的两个O－H键；后者的成键电子不属于某一两个特定的成键原子，例如金属中的自由电子都是成键电子，却不能将其分别归属于特定的金属离子。
（10）导带、价带和禁带：
它们是金属键能带理论中的概念。
导带一般为金属中的半充满能带，充满了的那一半能带中最高能级上的电子容易进入能量略高的另一能级（空着的那一半能带）使金属表现出导电性；价带是指金属中能量最高的全充满能带，禁带则指两两能带之间的区域。
2-2：
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。
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
2-3：
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分子里的键分别属于哪一种？
2-4：
试用VSEPR理论判断下列分子和离子的几何形状：
2-5：
讨论上题列举的分子（或离子）的中心原子的杂化类型。
答：
CO2sp杂化PO43-sp3杂化
H2Osp3杂化NH3sp3杂化
CO32-sp2杂化
2-6：
借助VSEPR模型﹑杂化轨道模型﹑
键与
键、大
键以及等电子体概念，讨论OF2﹑ClF3﹑SOCl2﹑XeF2﹑SF6﹑PCl5的分子结构。
答：
OF2分子结构为V型
ClF3分子结构为T型
SOCl2分子结构为三角锥型
XeF2分子结构为直线型
SF6分子结构为正八面体型
PCl5分子结构为正三角锥型
2-7：
实验证明，臭氧离子O3-的键角为100°，试用VSEPR模型解释之。
并推测其中心氧原子的杂化轨道类型。
答：
根据VSEPR理论：
中心原子的电子数为（6＋1）/2=3.5
所以，杂化轨道类型为：
sp3不等性杂化，而其中有两个孤对电子，使得成键电子对受到排斥较大，从而使109。
28缩为100。
.
2-8：
O2+﹑O2﹑O2-和O22-的实测键长越来越长，试用分子轨道理论解释之。
其中哪几种有顺磁性？
为什么？
答：
O2+（σ1s）2（σ1s*）2（σ2s）2（σ2s*）2（σ2px）2（π2py）2（π2pz）2（π2py*）1
O2（σ1s）2（σ1s*）2（σ2s）2（σ2s*）2（σ2px）2（π2py）2（π2pz）2（π2py*）2
O2-（σ1s）2（σ1s*）2（σ2s）2（σ2s*）2（σ2px）2（π2py）2（π2pz）2（π2py*）2（π2pz*）1
O22-（σ1s）2（σ1s*）2（σ2s）2（σ2s*）2（σ2px）2（π2py）2（π2pz）2（π2py*）2（π2pz*）2
键级为：
O2+：
2.5，O2：
2，O2-：
1.5，O22-：
1
所以稳定性为：
O2+>O2>O2->O22-：
1
呈顺磁性的物质有：
O2+，O2，O2-
2-9：
下列各对原子间分别形成哪种键？
离子键，极性共价键或非极性共价键？
（1）Li,O;
（2）Br,I;（3）Mg,H;（4）O,O;（5）H,O;（6）Si,O;（7）N,O;（8）Sr,F.
答:
主要形成离子键的：
（1）,（3）,（8）;主要形成极性共价键的：
（2）,（5）,（6）,（7）;主要形成非极性共价键的：
（4）.
2-10：
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？
为什么？
答：
N2的键级大于N2＋的键级，故N2的键长小于N2＋的键长。
2-11：
按键级和键长减小的顺序排列下述物种：
（a）O2，O2＋，O2－，O22＋，O22－
（b）CN，CN+，CN-.
答：
键级：
O22＋>O2＋>O2>O2－>O22－，键长：
O22－>O2－>O2>O2＋>O22＋
键级：
CN+>CN>CN-键长：
CN->CN>CN+
2-12：
NF3和NH3的偶极矩（表2-4）相差很大，试从它们的组成和结构的差异分析原因。
2-13：
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构成？
为什么？
2-14：
元素的范德华半径随周期系从上到下﹑从左到右有何变化规律？
2-15：
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，为什么水的
熔﹑沸点反而比氟化氢的熔沸点低？
2-16：
为什么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？
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。
第三章晶体结构
3-1:
给出金刚石晶胞中各原子的坐标。
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:
亚硝酸钠和红金石（TiO2）哪个是体心晶胞（图3-49）？
为什么？
解：
亚硝酸钠是体心晶胞，金红石是素晶胞。
3-3:
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？
在后者的中心是否有原子？
解：
八面体。
没有原子。
3-4:
黄铜矿晶胞（图3-48）是不是体心晶胞？
解：
是体心晶胞。
考虑方法如：
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比）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比）。
3-5:
碳酸氢钠晶胞的投影如图3-51所示，请问：
平均每个晶胞含有几个相当于化学式NaHCO3的原子集合（代号：
Z）？
解：
平均每个晶胞含有4个相当于化学式NaHCO3的原子集合。
3-6:
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，获得这种点阵单位的方法是：
以一个点阵点为原点向它周围所有相邻的点作一连线，通过每一连线的中点作一个垂直于该连线的面，这些面相交得到一个封闭的多面体，就是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。
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，晶体学家把这样确定的点阵型式称为晶体的正当点阵型式，然而，一个晶体结构的测定步骤是倒过来的，首先是确定晶体的点阵型式，然后再确定它的阵点的（化学和几何）内容。
3-7:
你想知道能带理论如何解释固体的颜色吗？
例如：
为什么金﹑银﹑铜﹑铁﹑锡的颜色各不相同？
为什么愚人金有金的光泽？
为什么ZnS（闪锌矿）呈白色﹑HgS（朱砂）呈红色而PbS（方铅矿）呈黑色？
天然的金刚石为什么有蓝﹑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”的定义在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法预定目标与学习计划安排。
最好阅读后写一篇小文（主题任选）。
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连续的。
（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。
3-8:
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当然也就是最基本的金属堆积模型。
利用以下符号体系可以判断四层﹑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：
当指定层上下层的符号（A﹑B﹑C）相同时，该指定层用h表示，当指定层上下层的符号不相同时，该指定层用c表示。
用此符号体系考察二层垛积，得到…hhhhhh…，可称为垛积，用以考察三层垛积时，得到…cccccc…，可称为c堆积。
请问：
四层﹑五层为一周期的垛积属于什么垛积型？
为什么说它们是二层垛积和三层垛积的混合？
（注：
h是六方——hexagonal——的第一个字母；c是立方——cubic——的第一个字母。
）
解：
四面垛积是…hchchch…，即hc垛积型，说明六方垛积和立方垛积各占50%；五
层垛积是…hhccchhccchhccc…，即hhccc垛积型，说明六方垛积和立方垛积分别占2/5和3/5。
3-9:
温度足够高时，某些合金晶体中的不同原子将变的不可区分，Cu3Au晶体中各原子坐标上铜原子和金原子可以随机地出现。
问：
此时，该合金晶胞是什么晶胞？
解：
面心立方晶胞。
3-10:
温度升得足够高时，会使某些分子晶体中原有一定取向的分子或者分子中的某些基团发生自由旋转。
假设干冰晶体中的二氧化碳分子能够无限制地以碳原子为中心自由旋转，问：
原先的素立方晶胞将转化为什么晶胞？
解：
面心立方晶胞。
3-11:
有一种典型离子晶体结构叫做ReO3型，立方晶胞，Re6+的坐标为0，0，0；O2-的坐标为0，1/2，0；1/2，0，0；0，0，1/2。
请问：
这种晶体结构中，铼的配位数为多少？
氧离子构成什么多面体？
如何连接？
解：
Re的配位数为6；八面体；全部以顶角相连。
3-12:
实验测得金属钛为六方最密堆积结构，晶胞参数为a=295.0,c=468.6pm，试求钛的原子半径和密度。
解：
晶胞体积：
V=abcsin120°=295.0×295.0×468.6×0.866×10-24=3.53×10-16
密度：
ρ=47.867×2/6.02×1023×3.53×10-16=4.5g/cm-3
3-13:
实验测得金属铂的原子半径为138.7pm，密度为21.45g/cm3，试问：
假设铂取面心立方最密堆积晶体结构，将从X衍射图谱算出的晶胞参数多大？
解：
事实为a=392.3pm。
3-14:
金属密堆积结构晶体学测定的实验数据是测定阿伏加德罗数的重要实验方法，试给出计算方程。
解：
体心立方堆积空间占有率=（2×4/3лr3）/a3=68.02%
简单立方堆积空间占有率=[4/3л（a/2）3]/a3=/6×100%=52.36%
球的空间占有率=[2×4/3л（a/2）3]/a2×1.633a×sin120°=74.05%
3-15:
Shannon给出的6配位Na+的有效半径为102pm，假设NaH取NaCl结构型，H-离子互切，Na+与H-也正好互切，求H-的6配位半径。
解：
142pm。
3-16:
假设复合金属氟化物MⅠMⅡF3取钙钛矿结构，而且氟离子正好互切，已知氟离子的半径为133pm，问：
填入空隙的MⅠ和MⅡ分别不超过多少pm，才能维持氟离子的相切关系？
将在X衍射图谱中得到多大晶胞参数的立体晶胞？
某研究工作实际得到CsEuF3晶胞参数为477pm，该实验数据意味着什么结构特征？
解：
a=2r（F-）+2r（MII）;a1/2=2r（F
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