无机化学习题讲解(华工)
2、为什么铜原子的外围电子构型为3d104s1,而不是3d94s2?(P30-9)
答:满足洪德(F.Hund)规则:即当等价轨道处于半充满(p3、d5、f7)或全充满 (p6、d10、f14)状态时,原子所处的状态较稳定。
说明:参考书P18 3、写出下列各组中缺少的量子数(P30-1) ① n=3, 4,5,6,7 li=2 mi=0 si=+1/2 ② n=2 li=1 mi=-1 si=-1/2 ③ n=4 li=2 mi= 0 si= ± 1/2 ④ n=3 li=1 mi= 0 , ± 1 si=-1/2 说明:在填写量子数时,要综合考虑三者之间的制约关系。 4、下列各组量子数哪些是不合理的,为什么?(P31-2) 答:⑤ ⑥不合理 ⑤:m=0 或者l=1 ⑥:l=0,1 ; m=0或0, ±1 或者n ≥4
第2章 分子结构
P54
1、根据下列分子的空间构型,推断中心原子的杂化类型,并简要说明它们的成键过程。 (p54-1)
(1) SiH4 (正四面体) 中心原子Si的杂化类型为sp3杂化,Si的价层电子构型:3s23p2,与H的成键时:
激发
3s 3p 3s 3p
sp3杂化
sp3杂化轨道
中心原子Si以4个sp3杂化轨道与4个H原子的1s轨道形成4个sp3-s σ键。
说明:具体的参考书P37-40。
3.通过杂化轨道理论比较下列分子或离子的键角的大小: NH3,PCl4+,BF3,HgCl2,H2S (P54-3) NH3 : sp3 (三角锥型) 107° PCl4+:sp3 (正四面体型) 109° BF3 :sp2 (平面三角形) 120 ° HgCl2 :sp (直线型) 180 ° H2S : sp3 (V型) 104 ° HgCl2 > BF3 > PCl4+ > NH3 > H2S
SbH3: (三角锥形) Sb: 5s25p3 (不等性sp3杂化) BeH2:(直线型) Be:2s2 (sp 杂化) BI3 : (平面三角形) B :2s22p1(sp 杂化) SiCl4 : (正四面体) Si: 3s22p2(sp3杂化) NH4+: (正四面体) N: 2s22p3(sp3 杂化) H2Te: (V形) Te:5s25p4(不等性sp3杂化) CH3Cl: (四面体) C:2s22p2(sp3杂化) CO2:(直线型) C:2s22p2(sp杂化)
5、写出原子序数分别为13、19、27、33元素的原子的电子排布式,并指出它们各属于哪 一区、哪一族、哪一周期?(P31-6) a.13 Al 1s22s22p63s23p1 p区 第三周期,ⅢA b.19 K 1s22s22p63s23p64s1 s区 第四周期,ⅠA c.27 Co 1s22s22p63s23p63d74s2 d区 第四周期,ⅧB d.33 As 1s22s22p63s23p63d104s2 4p3 p区 第四周期,ⅤA 说明:具体书写原则见书P18。 6、写出下列离子的电子排布式 :S2-,I-,K+,Ag+, Pb2+, Mn2+, Co2+ (P31-10)
S2- : 1s22s22p63s23p6 或[Ne] 3s23p6 I-:1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6或[Kr] 64d105s25p6 Ag+: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d10或[Kr] 64d10 Pb2+:1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s2或[Xe]4f145d106s2 Mn2+:1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5 Co2+:1s22s22p63s23p63d7或[Ar]3d7
习题讲解
第1章 原子结构与元素周期表 P30-31
1、说明四个量子数的物理意义和取值要求,并说明n、li、 mi之间的关系。描述 一个原子轨道要用哪几个量子数?(P30-5) • 四个量子数的物理意义和取值要求分别是: • 主量子数n:确定电子离原子核距离的远近,也决定电子运动时能量高低 的主要因素,代表电子层。取值要求为n≥1。 • 轨道角动量量子数li:与波函数的角度函数有关,决定电子轨道运动的角动 量,代表电子亚层。取值要求为0≤li≤n-1. • 磁量子数mi:确定原子轨道与电子云在磁场作用下在空间的伸展方向。取 值要求为-li≤mi≤li。 • 自旋角动量量子数si:描述电子的自旋运动状态,电子有两个相反的自旋 方向。取值为+1/2和-1/2。 • 关系:角动量量子数受主量子数限制,磁量子数受角动量量子数限制。 • 前三个量子数共同确定一个空间轨道,即原子轨道。四个量子数共同确定 原子轨道上电子的运动状态。 说明:可参考书P13-14。
激发 2s 2p 2s 2p
sp2杂化
sp2杂化轨道
中心原子B以3个sp2杂化轨道与3个Cl原子的3p轨道形成3个sp2-p σ键。
(4) CS2 (直线型) 中心原子C的杂化类型为sp杂化, C的价层电子构型为: 2s22p2 ,与S原子的成键 时:
激发 2s 2p 2s 2p
sp杂化 sp杂化轨道
第3章 晶体结构
P73
1.试推测下列物质中何者熔点高,何者熔点低。 (P73-2) ①NaCl KBr KCl MgO ②N2 Si NH3 解: ① MgO >NaCl >KCl > KBr ② Si > NH3 > N2
说明:对晶体结构相同的离子化合物,离子电荷数越多,核间距越短,晶格能就越大, 相应的熔点就越高,硬度就越大。(见书P67,,62)
第5章 电离平衡 P130
1、试计算: (P130-2) ①PH=1.00 与PH=4.00的HCl溶液等体积混合后溶液的PH ② PH=1.00的HCl溶液与PH=13.00的NaOH溶液等体积混合后溶液的PH ③ PH=10.00与PH=13.00的NaOH溶液等体积混合后溶液的PH 解: ①:[H+]1=10-1,[H+]2=10-4, 等体积混合后[H+] =([H+]1+ [H+]2)/2=(10-1+10-4)/2=0.05 PH=-lg [H+] =- lg 0.05=1.3 ②: [H+]=10-1,[OH-]=10-1; 等体积混合后,[H+]与 [OH-]反应完全,溶液呈中性,PH=7.0 ③ [OH-]1=10-4 ,[OH-]2=10-1; 等体积混合后, [H+] =([H+]1+ [H+]2)/2=(10-4+10-1)/2=0.05=0.055 POH=-lg [OH-] =- lg 0.055=1.26 PH=14- POH=12.7
离子 Fe3+ Ag+ Ca2+ Li+ BrS 2-
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
电子分布式 1S22S22P63S23P63d5 1S22S22P63S23P63d104S24P64d10 1S22S22P63S23P6 1S2 1S22S22P63S23P63d104S24P6 1S22S22P63S23P6
1S22S22P63S23P63d104S24P64d104f145S25P65d106S2
中心原子C以2个sp杂化轨道与2个S原子的3p轨道形成2个sp-p σ键,C原子剩余的 2个p轨道与2个S原子的另一个3p轨道形成2个p-p π键。
π π S σ = C = σ S
2、用杂化轨道理论,推测下列分子中中心原子的杂化轨道类型,并预测分子 或离子的几何构型。(P54-2) SbH3,BeH2,BI3,SiCl4,NH4+,H2Te,CH3Cl,CO2
2.结合下列物质讨论键型的过渡(P74-3) Cl2 HCl AgI NaF Cl2: 非极性共价键 HCl:极性共价键 AgI:共价键、离子键 NaF:离子键 Cl2 HCl AgI NaF 键型过渡:共价键向离子键过渡
3.写出下列各种离子的电子分布式,并指出它们属于何种离子电子构型?
(P74-6)
3、在100ml 0.1mol/L NH3· H2O 溶液中,加入1.07gNH4Cl固体(忽略体积变化),
问改溶液的PH为多少?在此溶液中再加入100ml水,PH有何变化? (P130-
1S22S22P63S23P63d104S24P64d104f145S25P65d10 1S22S22P63S23P63d104S24P64d104f145S25P65d106S2
离子电子构型
9~17 18 8 2 8 8
Pb2+
Pb4+ Bi3+
18+2 18 18+2
•4、试用离子极化的观点解释(P74-8) ①KCl,CaCl2 的熔点、沸点高于GeCl4 •解:K+,Ca2+,Ge4+为同周期元素, Ge4+电荷最高,半径最小,且为18电子构型,极 化力最强,Ge-Cl键的共价成分最多,所以KCl,CaCl2 的熔点、沸点高于GeCl4 ②ZnCl2的熔点、沸点低于CaCl2 •解:Zn2+ 和Ca2+为同周期元素,电荷相同,但Zn2+为18电子构型,而Ca2+为8电子 构型。 18电子构型具有大的极化力和变形性。 ③FeCl3的熔、沸点低于FeCl2 解:Fe3+的电荷高于Fe2+,半径小于Fe2+,因此Fe3+的极化力大于Fe2+,所以FeCl3的 熔、沸点低于FeCl2。
4.预测下列各组物质的熔、沸点高低(P55-14) ①CH4 ,CCl4,CBr4,CI4 ②H2O,H2S ③CH4,SiH4,GeH4 ④He,Ne,Ar,Kr 解: ①CH4 <CCl4<CBr4<CI4 ②H2O> H2S (氢键) ③CH4<SiH4<GeH4 ④He<Ne<Ar<Kr