第三章 物质结构 3一1下列各组量子数,哪些是不合理的?为什么 (1) n-21=1 m-0 (2) 1=0 m=-1 (3) 1=0 m=+1 人 :+3 解:(3、(4)不合理。因为(3)中m的取值范围只能是0,±1:(4)中1的取值范围只 能是≤n-1. 3一2用原子轨道符号表示下列各套量子数:并按其轨道能量高低次序排列。 编号 h m 编号 n m 2 -1- ④ 3 +1+ 4 0 0 2 一 10 一 3 0 解: 3一3如①所示,填充下列各题的空白 ①K(Z=19) 1s2s2p3s3p4s' 1s22s22p3s23p3 ③Zn(Z=30) 1s22s22p3s23p3d)4s) K4d’55 ©Pb(Z=82) [Xe4r5d’6s'6p' 解:②、C1(Z=17) g、10.2 ④、(Z=21~23,25~28,30),1~3或5~8或10 、1(Z=53),10,2 @ 14.10.2,2 3一4试填出下列空白。 原子序数 电子排布式 电子层数周期 族 区元素 名称 16 3 3 4 IA s 欢 1s2s2p3s3p3d454p4d5s 5 5 VI B d 48 1s2s2p3s23p3d454p4d5s 5 5 ⅡBds 3一5写出下列原子和离子的电子排布式, (1) Cu和Cu (2)e和Fe (3)”Ag和Ag (4)和r 解:(1)1s22s22p3s23p3d4s 和1s22s22p3s23p3d PDF文件使用"pdfFactory”试用版本创建w,fineprint.con,cn
第三章 物质结构 3-1 下列各组量子数,哪些是不合理的?为什么? (1) n=2 l=1 m=0 (2) n=2 l=2 m= -1 (3) n=3 l=0 m= +1 (4) n=2 l=3 m= +2 解:(3)、(4)不合理。因为(3)中 m 的取值范围只能是 0,±l;(4)中 l 的取值范围只 能是≤n-1。 3-2 用原子轨道符号表示下列各套量子数;并按其轨道能量高低次序排列。 编号 n l m n 编号 n l m n ① 5 2 -1 -½ ④ 3 2 +1 +½ ② 4 0 0 +½ ⑤ 3 2 -2 -½ ③ 3 1 0 -½ ⑥ 3 0 0 -½ 解: 3-3 如①所示,填充下列各题的空白。 ① K(Z=19) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 ② 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 ③ Zn(Z=30) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d( ) 4s( ) ④ [Ar] 3d( ) 4s2 ⑤ [Kr] 4d( ) 5s( ) 5p5 ⑥ Pb(Z=82) [Xe] 4f( ) 5d( ) 6s( ) 6p( ) 解:②、Cl(Z=17) ③、10,2 ④、(Z=21~23,25~28,30) ,1~3 或 5~8 或 10 ⑤、I(Z=53),10,2 ⑥、14,10,2,2 3-4 试填出下列空白。 原子序数 电子排布式 电子层数 周期 族 区 元 素 名称 16 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 3 3 Ⅵ A p 硫 19 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 4 4 Ⅰ A s 钾 42 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s2 4p6 4d5 5s1 5 5 Ⅵ B d 钼 48 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s2 4p6 4d105s2 5 5 Ⅱ B ds 镉 3-5 写出下列原子和离子的电子排布式。 (1)29Cu 和 Cu2+ (2)26Fe 和 Fe2+ (3)47Ag 和 Ag+ (4)53I 和 I - 解:(1)1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s1 和 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d9 PDF 文件使用 "pdfFactory" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn
(2)1s2s2p3s23p3d4s2 和1s22s22p3s23p3d (3)152s2p3s3p3d454p4d5s 1s2s22p3s3p3a4s24p4d0 (4)122p33p3d44p4d55p1s22p3s3p3d454p4d555p 3一6选出下列各组中第一电离能最大的一种元素。 (1)Na、Me、AI (2)Na、K、Rb (3)si、P、s (4)Li、Be、B 解:()Mg (2)Na (3)P (4)B 3一7下列元素中,哪一组电负性依次诚小? (1)K、Na、Li (2)0、C、H (3)Ag、D、H (4)Zn、Cr、Ni 解:第(2)组的电负性依次减小 3一8比较下列各组元素的半径大小,并解释之 (1)Mg2*利 )Br和T (3)C和K (4)Cu和Cu 解:离子半径 (1)Mg+>A+由于核外电子数相同,则核电荷数越大,离子半径越小: (2)Br 处于同一主族,离子价态相同,核电荷数越大,离子半径越大: (3) cr> K+ 由于核外电子数相 测核电荷数 越小 (4 C>C2同一元素,价态不同,失电子越多,离子半径越小 3一9指出下列分子中有几个a键和Π键, N,、CO,、BBra、C,H2、SiH4 解:N2 有1个0键和2个Π键 CO 有2个o键 BBr3有3个0键: C22有3个o键和2个Ⅱ键: SiH4有4个0键。 3一10根据杂化轨道理论,预测下列分子的空间构型,并判断分子的极性。 BF, CHCI H:S 解:HgCl 直线型,含有极性键的非极性分子: BF1 平面正三角形,含有极性键的非极性分子: CHC3三角锥形,极性分子: PH 三角锥形,极性分子: HS 角形结构,极性分子 3-11下列分子间存在什么形式的分子间作用力(取向力 诱导力、色散力、氢键)? (1)CH(2)He和H,0 (3)HCI气体 (4) H,S (5)甲醇 和水 解:(1)CH4 色散力: (2)He和H,O诱导力,鱼散力 (3)HC气体 存在取向力、诱导力、色散力: (4) H2S 存在取向力、诱导力、色散力: (5) 甲醇和水存在取向力、诱导力、色散力、氢键。 3一12判断下列化合物中有无氢键存在,如果存在氢键,是分子间氢键还是分子内氢键? (1)C6H6(2)CH6(3)NH(4)HBO3 (5)邻硝基苯酚 PDF文件使用“pdfFactory”试用版本创建ww,fineprint,com.cn
(2)1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 和 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 (3)1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s2 4p6 4d105s1 和 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s2 4p6 4d10 (4)1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s2 4p6 4d105s2 5p5 和 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s2 4p6 4d105s2 5p6 3-6 选出下列各组中第一电离能最大的一种元素。 (1) Na、Mg、Al (2) Na、K、Rb (3) Si、P、S (4) Li、Be、B 解:(1) Mg (2) Na (3) P (4) Be 3-7 下列元素中,哪一组电负性依次减小? (1) K、Na、Li (2) O、Cl、H (3) As、P、H (4) Zn、Cr、Ni 解:第(2)组的电负性依次减小。 3-8 比较下列各组元素的半径大小,并解释之。 (1) Mg2+和 Al3+ (2) Br-和 I - (3) Cl-和 K + (4)Cu+和 Cu2+ 解:离子半径 (1) Mg2+ > Al3+ 由于核外电子数相同,则核电荷数越大,离子半径越小; (2) Br- K+ 由于核外电子数相同,则核电荷数越大,离子半径越小; (4) Cu+ > Cu2+ 同一元素,价态不同,失电子越多,离子半径越小。 3-9 指出下列分子中有几个σ键和Π键。 N2、CO2、BBr3、C2H2、SiH4 解:N2 有 1 个σ键和 2 个Π键 CO2 有 2 个σ键; BBr3 有 3 个σ键; C2H2 有 3 个σ键和 2 个Π键; SiH4 有 4 个σ键。 3-10 根据杂化轨道理论,预测下列分子的空间构型,并判断分子的极性。 HgCl2 BF3 CHCl3 PH3 H2S 解:HgCl2 直线型,含有极性键的非极性分子; BF3 平面正三角形,含有极性键的非极性分子; CHCl3 三角锥形,极性分子; PH3 三角锥形,极性分子; H2S 角形结构,极性分子。 3-11 下列分子间存在什么形式的分子间作用力(取向力、诱导力、色散力、氢键)? (1) CH4 (2) He 和 H2O (3) HCl 气体 (4) H2S (5)甲醇 和水 解:(1) CH4 色散力; (2) He 和 H2O 诱导力、色散力 (3) HCl 气体 存在取向力、诱导力、色散力; (4) H2S 存在取向力、诱导力、色散力; (5) 甲醇和水 存在取向力、诱导力、色散力、氢键。 3-12 判断下列化合物中有无氢键存在,如果存在氢键,是分子间氢键还是分子内氢键? (1) C6H6 (2) C2H6 (3) NH3 (4) H3BO3 (5)邻硝基苯酚 PDF 文件使用 "pdfFactory" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn
解:(1)C6H6 无氢键存在: (2) C2H6 无氢键存在: (3) NH 存在氢键,是分子间氢键: (4) H3BO3 存在氢键: (5) 邻硝基苯酚 存在氢键,是分子内氢键。 3一13比较下列各组物质的熔点高低,并说明理由。 (1)KI、SiC、HF、H (2)MgO、KCl、FeCl2、CCl4 解:(1)SiC>KI>HF>H2理由:SiC是原子晶体,KI是离子晶体,HF、 H2是分子晶体,但HF存在氢键。 (2)Mgo>KCI>FeCl2>CCL 理由:MgO、KCI是离子晶体,MgO的离子 半径最短,离子键最大:FeCl2由于离子极化, 显共价性,故FeCl2的熔点要低一些:而CCL4 是分子晶体,熔点最低。 3一14由下列焓变数据计算RbF的晶格能, (1)Rb (s)=Rb (g) △H(I)=78kJ·mo (2)Rb (g)=Rb*(g)+e △,H(2)=402kJ·mol (3)F2(g)=2F(g) △,H(3)=160kJ·mo (4)F(g)+e=F(g) △,H(4)=-350kJ,mol (5)F2(g)+2Rb(g)=2RbF(s) △H(5)=-1104kJ·mo 解:求算RbF的晶格能就是求反应F(g)十Rb+(g)=RbF(s)的焓变值,即: 由于该反应=[(5)-(3)-(4)×2-(2)×2]2 .该反应的焓变也应=[△H°(⑤)-△,H°(3)-2×△,H(4)-2×AH°(2)]÷2 =[(-1104)-160-2×(-350)-2×402]÷2 =-684kJ·mol- PDF文件使用"pdfFactory”试用版本创建www,fineprint.com.cn
解:(1) C6H6 无氢键存在; (2) C2H6 无氢键存在; (3) NH3 存在氢键,是分子间氢键; (4) H3BO3 存在氢键; (5) 邻硝基苯酚 存在氢键,是分子内氢键。 3-13 比较下列各组物质的熔点高低,并说明理由。 (1) KI、SiC、HF、H2 (2) MgO、KCl、FeCl2、CCl4 解:(1)SiC > KI > HF > H2 理由:SiC 是原子晶体,KI 是离子晶体,HF 、 H2 是分子晶体,但 HF 存在氢键。 (2)MgO > KCl > FeCl2 > CCl4 理由:MgO、KCl 是离子晶体,MgO 的离子 半径最短,离子键最大;FeCl2由于离子极化, 显共价性,故 FeCl2的熔点要低一些;而 CCl4 是分子晶体,熔点最低。 3-14 由下列焓变数据计算 RbF 的晶格能。 (1) Rb(s)=Rb(g) 1 (1) 78 - D H = kJ ×mol r m q (2) Rb(g)=Rb+(g) + e - 1 (2) 402 - D H = kJ ×mol r m q (3) F2(g)=2F(g) 1 (3) 160 - D H = kJ × mol r m q (4) F(g)+ e - = F-(g) 1 (4) 350 - D H = - kJ ×mol r m q (5) F2(g)+2Rb(g)=2RbF(s) 1 (5) 1104 - D H = - kJ × mol r m q 解:求算 RbF 的晶格能就是求反应 F -(g)+Rb+(g)=RbF(s)的焓变值,即: 由于该反应=[(5)-(3)-(4)×2-(2)×2]/2 ∴该反应的焓变也应=[D (5) - D (3) - 2´ D (4) - 2´ D (2)]¸ 2 q q q q rHm rHm rHm rHm 1 684 [( 1104 ) 160 2 ( 350) 2 402] 2 - = - × = - - - ´ - - ´ ¸ kJ mol PDF 文件使用 "pdfFactory" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn