习题解答（第一章物质结构基础）思考与习题1．填空题（1）原子核外电子运动具有波粒二象性、能量变化不连续的特征，其运动规律可用量子力学来描述。

（2）当主量子数为3时，包含有3s 、3p 、3d 三个亚层，各亚层为分别包含 1 、 3 、 5 个轨道，分别能容纳 2 、 6 、10 个电子。

（3）同时用n、l、m和m s四个量子数可表示原子核外某电子的运动状态；用n、l、m 三个量子数表示核外电子运动的一个轨道；而n、l两个量子数确定原子轨道的能级。

（4）改错的现象称为能级交错。

3d4S（6）原子序数为35的元素，其基态原子的核外电子分布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，用原子实表示为[Ar]3d104s24p5，其价电子构型为4s24p5，价电子构型的轨道表示式为；该元素位于元素周期表的第ⅦA 族，第四周期，元素符号是Br 。

（7）等价轨道处于全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）和全空（p0、d0、f0）状态时，具有较低的能量，比较稳定。

这一规律通常又称为洪德规则的特例。

（8）原子间通过共用电子对而形成的化学键，叫做共价键。

共价键的本质是原子轨道的重叠，其形成条件是两个具有自旋相反单电子的原子轨道，尽可能达到最大重叠。

（9）表征化学键性质的物理量，统称为键参数，常用的有键能、键长、键角。

（10）H2S分子的构型为V 形，中心原子S采取sp3不等性杂化，键角∠HSH＜109°28′(提示：填写＞，＝或＜)。

（11）完成下表2．选择题（1）下列原子轨道中，属于等价轨道的一组是（ C ）。

A ．2s ，3sB ．2p x ，3p xC ．2p x ，2p yD ．3d xy ，4d xy（2）下列用一套量子数表示的电子运动状态中，能量最高的是（ B ）。

A ．4，1，－1，－12B ．4，2，0，－12C ．4，0，0，＋12D ．3，1，1，＋12（3）下列不存在的能级是（ C ）。

A ．3sB ．2pC ．3fD ．4d（4）根据元素在元素周期表中的位置，指出下列化合物中，化学键极性最大的是（ B ）。

A ．H 2SB ．H 2OC ．NH 3D ．CH 4（5）根据元素在元素周期表中的位置，指出下列同浓度溶液中，酸性最强的是（ B ）。

A ．H 2SO 4B ．HClO 4C ．H 3PO 4D ．HBrO 4（6）下列各键中，不具有饱和性和方向性特征的是（ C ）。

A ．配位键B ．共价键C ．离子键D ．氢键（7）下列化合物中，具有强极性共价键和配位键的离子化合物为A ．NaOHB ．H 2OC ．NH 4ClD ．MgCl 2（8）下列关于CS 2分子的杂化方式和空间构型的叙述中，正确的是（ D ）。

A ．平面三角形，sp 2杂化B ．V 形，sp 2杂化C ．三角锥形，sp 3不等性杂化D ．直线形，sp 杂化（9）下列分子中，偶极矩为零是（ C ）。

A ．CHCl 3B ．NF 3C ．BF 3D ．HCN（10）下列分子中，属于极性分子的是（ D ）。

A ．O 2B ．CO 2C ．BBr 3D ．CHCl 3（11）下列各组物质沸点比较正确的是（ A ）。

A ．CH 3OH ＜CH 3CH 2OHB ．H 2O ＜H 2SC ．SiH 4＜CH 4D ．F 2＞Cl 2（12）下列晶体中，只需克服色散力就能熔化的是（ B ）。

A ．HFB ．I 2C ．NH 3D ．HCl3．判断题（正确的划“√”，错误的划“×”）（1）原子中电子的能量只与主量子数有关。

（ × ）（2）磁量子数为零的轨道都是s 轨道。

（ × ）（3）主量子数为1时，有两个自旋方向相反的轨道。

（ × ）（4）当原子获得能量时，核外电子可以跃迁到较高的能级，使原子由基态变为激发态，因此3Li原子的核外电子分布可以是1s22d1。

（×）（5）同一原子中，不可能有运动状态完全相同的电子存在。

（√）（6）每个原子轨道必须同时用n、l、m和m s四个量子数来描述。

（×）（7）基态多电子原子中，E3d＞E4S的现象称为洪德规则的特例。

（×）（8）28Ni2+的核外电子分布是［Ar］3d8，而不是［Ar］3d64s2（√）（9）根据元素在周期表中的位置，可以断定气态氢化物的稳定性PH3＜H2O。

（√）（10）由于离子键具有无饱和性，无方向性的特征，所以阴、阳离子周围吸引带相反电荷离子的数目是任意的。

（×）（11）从本质上讲，共价键是通过原子轨道重叠而形成的化学键。

（√）（12）共价键不一定都具有饱和性和方向性。

（√）（13）s电子之间形成的共价键为σ键，p电子之间形成的化学键为π键。

（×）（14）原子轨道重叠越多，形成的共价键越稳定。

（×）（15）多原子分子中，键的极性越强，分子的极性越强。

（×）（16）按共用电子对偏移程度可将共价键分为极性健和非极性健，而极性强弱可由成键两原子的电负性之差来判断。

（√）（17）由于CHCl3分子中，C原子采取sp3杂化，所以其空间构型为正四面体。

（×）（18）只有非极性分子和极性分子之间才有诱导力。

（×）（19）CCl4的熔点、沸点低，所以分子不稳定。

（×）（20）HNO3可形成分子内氢键，因此其熔、沸点较低。

（√）4．简答题（1）为什么2p亚层，又可称为2p能级？答原子核外电子的能量仅取决于主量子数（n）和角量子数（l）。

若n、l值一经确定，电子的能量就已被确定，即各电子层的不同亚层，都有一个对应的能量状态，它们高低不同，像台阶一样，称之为能级。

因此，2s、2p、3d等亚层，又分别称为2s、2p、3d能级。

（2）当主量子数是4时，请指出包含的亚层和各亚层的轨道数，并归纳轨道总数及所能容纳的电子总数与主量子数的关系。

答当主量子数是4时，包含4s、4p、4d、4f四个亚层，各亚层的轨道数分别为1、3、5、7，共包含16个轨道，为42，即轨道总数是n2；由于每个轨道最多能容纳两个自旋方向相反的电子，因此该电子层所能容纳的电子总数为32，为2×42，即所能容纳的电子总数为2n2。

（3）举例说明什么是价电子构型？答原子中能参与化学反应，即形成化学键的电子，称为价电子。

价电子的电子分布称为价电子构型。

例如，Cl的价电子构型为3s23p5。

（4）总结元素周期表中，同周期从左至右，同族从上到下，主族元素的有效核电荷数、原子半径、电离能、电负性、氧化数、元素的金属性与非金属性等基本性质的变化规律。

答同周期从左至右，主族元素Z*↑，r↓，I1↑，X↑；最高氧化数=族序数，负氧化数=│8－最高氧化数│；金属性减弱，非金属性增强。

同主族从上到下，元素的Z*↑，r↑，I1↓，X↓；金属性增强，非金属性减弱。

（5）共价键有哪些特征？请举例说明之。

答共价键有饱和性和方向性的特征。

例如，H原子仅有一个单电子，根据电子配对原理，当其与另一个具有自旋方向相反H原子配对成键后，就不能再与其它原子配对成键了，这就是共价键的饱和性；而形成H—Cl键时，H原子的1s轨道只有沿x轴正方向与Cl原子的3p x轨道进行同号重叠，才能达到最大有效重叠，这就是共价键的方向性。

（6）指出配位键的形成条件及其表示方法。

答形成配位键需具备两个条件：提供共用电子对的原子（称为电子的给予体）其价电子层有孤对电子；接受共用电子对的原子（称为电子的接受体）其价电子层有空轨道。

配位键用“→”表示，箭头指向接受电子对的原子。

（7）说明共价键的两种断裂方式，并指出断裂后的产物。

答共价键的断裂方式有均裂和异裂两种。

若共价键断裂后，组成该键的共用电子对由两个成键原子各留一个，则称为均裂。

相反，如果共用电子对归一个原子所有，则这种断裂称为异裂。

均裂过程产生自由基；异裂过程产生了阴、阳离子。

（8）为什么组成、结构相似的分子，通常熔、沸点会随相对分子质量的增大而升高？答色散力士主要的分子间力，由于组成、结构相似的分子随相对分子质量的增大，分子的变形性增大，色散力增大，因此其熔、沸点会随之升高。

（9）为什么I2易溶于CCl4，而难溶于水？答I2、CCl4都是非极性分子，而H2O是极性分子，根据“相似相溶”规律，I2与CCl4易于相互溶解；而I2与H2O则难于相互溶解。

（10）氢键的形成过程如何示意？其形成条件是什么？为什么CH4、HCl均不能形成氢键？答氢键的形成可示意为X－H…Y，其中X、Y可以相同，也可以不同。

形成氢键的条件是：X、Y电负性大，原子半径小；X－H为强极性键，Y带有部分负电荷，具有吸引H 原子核的能力。

C的电负性比较小，即C—H键中C原子所带部分负电荷较少，吸引H原子核的能力较弱，因此CH4不能形成氢键；虽然Cl的电负性较大，但其原子半径较大，难以与H原子核形成较强的静电引力，因此HCl也不能形成氢键。