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1、大学无机化学第四版上册习题答案无机化学（第四版）答案第一章物质的结构 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，可以忽略不计，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，而天然碳有两种稳定同位素（12C和13C），在质谱仪中，每一质量数的微粒出现一个峰，氢预言在质谱仪中能出现几个相应于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分别为79Br 789183占50。54%，81Br 80。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

2、203Tl和205Tl的核素质量分别为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）分别为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）相比，有多大差别？1-7 设全球有50亿人，设每人每秒数2个金原子，需要多少年全球的人才能数完1mol金原子（1年按365天计）？1-8 试讨论，为什么有的元素的相对质量（原

3、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34位？1-9 太阳系，例如地球，存在周期表所有稳定元素，而太阳却只开始发生氢燃烧，该核反应的产物只有氢，应怎样理解这个事实？1-10 中国古代哲学家认为，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”，请对比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”深信不疑。与化学元素论相比，它出发点最致命的错误是什么？1-12 请用计算机编一个小程序，按1.3式计算氢光谱各谱系的谱线的波长（本练习为开放式习题，并不需要所有学生都会做）。 n1 n2

4、1(来曼光谱) 1 2 3 4 波长2（巴尔麦谱系） 1 2 3 4波长3（帕逊谱系） 1 2 3 4波长4（布来凯特谱系） 1 2 3 4波长5（冯特谱系） 1 2 3 4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。1-14 Br2分子分解为Br原子需要的最低离解能为190KJ。mol-1 ，求引起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589.6nm和589.0nm的双线，他们的能量差为多少KJ.mol-1 ？1-16 当频率为 1.010-15Hz 的辐射

5、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 5.210-19 ，求金属铯释放电子所需能量。1-17 变色眼镜因光照引起玻璃中的氯化银发生分解反应AgCl-Ag+Cl ，析出的银微粒导致玻璃变暗，到暗处该反应逆转。已知该反应的能量变化为310KJ.mol-1 ，问：引起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305KJ.mol-1，引起这种变化的光最大波长多大？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不会解离？1-19 氢原子核外电子光谱中

6、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？1-20 氦首先发现于日冕。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）观察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 +还是He2+ ？（b）以上跃迁都是由ni=4向较高能级（nf）的跃迁。试确定 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）=2.180。这两个电离

7、能的和是表观能A（He2+），即从He得到He2+的能量。A（He2+）是最小的能量子。试计算能够引起He 电离成He2+ 所需要的最低能量子。在太阳光中，在地球上，有没有这种能量子的有效源泉？（c=2.997925108 ms-1;h=6.62610-34Js;1eV=96.486KJ.mol-1=2.41801014Hz）1-21 当电子的速度达到光速的20.0%时，该电子的德布罗意波长多大？ 锂原子（质量7.02amu）以相同速度飞行时，其德布罗意波长多大？1-22 垒球手投掷出速度达152Km.h-1质量为142g的垒球，求德布罗意波长。 1-23 处于KLM 层的最大可能数目各为多少

8、？1-24 以下哪些符号是错误的？（a）6s (b)1p (c)4d (d)2d (e)3p (f)3f1-25 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？n l m n l m n l m n l m 2 0 0 1 1 0 2 1 -1 6 5 5 1-26 以下能级的角量子数多大？(a)1s (b)1p (c)4d (d)2d (e)3p (f)3f1-27 4s5p6d7f5g 能级各有几个轨道？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)K (b)Al (c)Cl (d)Ti(Z=22) (e)Zn(Z=30) (f)As(Z=33)1-29

9、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道）。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？1s 2s 2p 3s 3p 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）Ne3s2

10、3d1 （e）Ar3d24s2 （f）1s22s22p63s1 （g）Ne3s23d12 （f）Xe4f7 （ g）Ar3d61-33 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？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？1-36 根据TiGeAgRbNe 在周期表中的位置，推出它们的基态原子的电子

11、组态。 1-37有人推测尚未合成的第114号元素有相当稳定的同位素，恰处在不稳定核素的“海洋”中浮起的一群较稳定核素的“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。38、第8周期的最后一个元素的原子序数为：148。 电子组态：8S26P61-39 若我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？39、二维化的周期表可叫宝塔式或滴水钟式周期表。这种周期表的优点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

12、而螺旋发展的，缺点是每个横列不是一个周期，纵列元素的相互关系不容易看清。1-40 1869年门捷列夫发现元素周期律时预言了一些当时尚未发现的元素的存在，“类铝”就是其中之一，1879年，门氏的预言的“类铝”被发现。当时他已知：Ca与 Ti 的熔点分别为1110K1941K ，沸点分别为1757K3560K ，密度分别为 1.55g/m3 4.50 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，并与现代数据对比。40、“类铝”熔点在1110K1941K之间，沸点在17573560K之间，密度在1.55g/m3 4.50 g/m3之间。1-41若核外电子的每个空间运动状态只能容

13、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？41、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。1-45 Na+ , Mg2

14、+, Al3+ 的半径为什么越来越小？Na, K, Rb, Cs 的半径为什么越来越大？1-46 周期系从上到下从左到右原子半径呈现什么变化规律。主族元素与副族元素的变化规律是否相同？为什么？1-47周期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？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FONH 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 金属是否有负氧化态？1-52 周期系从上到下从左到右元素的氧化态稳定性有什么规律？1-53 什么

15、叫惰性电子对效应？它对元素的性质有何影响？1-54 阅读中国大百科全书光盘第3盘化学部分中的条目“化学史”“原子结构”“周期律。”1-55 试一试，会不会查阅英国化学会网站上的周期表：http:/chemsoc.org/viselements/pages1-56 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http:/www.chemlab.pc.maricopa.edu/period.html，翻动网页至Alternate styles for the Periodic Table 点击其中下标 Gig

16、uere 的图标，观察一张会旋转的三维周期表。仔细考察这张周期表的结构和特点。你是否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以及可在网上浏览的周期表。）1-58 登录http:/www.iupac.org/ 搜索atomic weights ，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 O2H2O2CO2CO 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！1、解：O=O (12e-)； H-O-O-H 14（e-）； C=O (10e-)；0=C=O(16e-)；Cl-N-Cl

17、(26e-)；FS - F (34e-) F F 2-2 画出硫酸根各共振体的结构式。2、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）HClCl2 分子里的键分别属于哪一种？2-4 N2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CO2H2ONH3CO32-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）

18、，因而可以自由旋转，试问：丙烷分子处在同一个平面上的原子最多可以达几个？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（用黏土和木棍搭模型最省钱；搭模型有助于更好地掌握立体结构知识；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？试设想，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

19、-9 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OF2ClF3SOCl2XeF2 SF6 PCl5 的分子结构。2-10 有一种叫做丁三烯的平面分子，请根据其名称画出路易斯结构式，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 模型解释之。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定存在？哪些有顺磁性？试用分子轨道模型解释之。2-13 O2+O2O2- 和 O22- 的实测键长越来越长，试用分子轨道理论解释之。

20、其中哪几种有顺磁性？为什么？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？为什么？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。它们有没有顺磁性？计算它们的键级，并推测它们的键长顺序。2-16为什么大 . 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 C.m ，有的教材已经用10-30 C.m 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 C.m 的换算

21、系数。2-18 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。2-19 C2H2 的偶极矩等于零，而通式相同的 H2O2 的偶极矩等于2.1D ，大于H2O 的偶极矩（1.85D），试根据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，作出必要的解释，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1.5D ，已知 C-S 键的键矩为 0.9D ，试推测该分子的可能立体结构。2-22水的偶极矩为1.85D ，已知 H-O

22、 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。2-23一氧化碳分子与醛酮的羰基（C=O）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。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构成？为什么？2-25考察表2-5中HClHBrHI 的色散力取向力诱导力以及它们构成的范德华力的顺序，并作出解释。2-26 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？2-27 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，为什么水的熔沸点反而比氟化氢的熔

23、沸点低？2-28 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？28、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。为什么？乙醛会不会也有这种现象？29、解：部分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根据对称性的概念，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=CHClC6H

24、6 极性：H2O2 （非平面结构）HNO3SO3HOCl2-31 阅读Linus Pauling Peter Pauling .Chemistry .W. H.Freeman and Company,1975,180 181 ,613 节。回答如下问题：什么叫电中性原理？怎样用电中性原理解释HCN 和 N2O 分子中原子的排列形式？2-32阅读Linus Pauling Peter Pauling .Chemistry .W. H.Freeman and Company,1975,174 178 ,612节。回答如下问题：怎样用 A 和B 的电负性差估算AB 键的离子性百分数？怎样用电负性差估

25、算反应热？2-33 在计算机上使用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2-34 分别用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，观察这两个分子的碳原子是否都在一个平面上，对观察的结果作适当的理论解释。这两种分子是否手性？为什么？2-35 打开如下网页 ，出现它的结构式，用鼠标点住ClO2，使其旋转；按住shift键同时用鼠标拉动该结构，观察图形的放大或缩小；再按住control动该结构使其移动位置，最后，用鼠标点住该分子，观察结构式下

26、面的表格中显示该分子的键角（此键角数值与用VSEPR预言有何差别？）回到complete list中选其他VSEPR 模型的分子，用同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）中各种原子（离子）的坐标。2解：Cu 0,0,0;1/2,1/2,1/2;0,1/2,1/4;1/2,0,3/4。Fe 1

27、/2,1/2,0;1/2,0,1/4;0,0,1/2;0,1/2,3/4。S 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;1/4,3/4,5/8;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）？为什么？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

28、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白钨矿晶体（图3-50）是素晶胞还是体心晶胞？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种堆积-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？在后者的中心是否有原子？8解：八面体。没有原子。3-9图3-52由黑白两色甲壳虫

29、构成。如果黑白两色没有区别，每个点阵点代表几个甲壳虫？如果黑白两色有区别，一个点阵点代表几个甲壳虫？前者得到什么布拉维点阵型式，后者又得到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（每个平均）含几个点阵点？含几个分子？10解：每个点阵点代表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，获得这种点阵单位的方法是：以一个点阵点

30、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。11、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。3-12 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