第二章物质的状态 1由题知:质量为0132克的气体其所对应的物质的量为 P=RTm=P/T=.97×10×1.9×101×1038314×29 =0007776mol 该气体的摩尔质量为:Mmn=01320011917gml 所以该气体为HH3 2.由题知要使三分之一的气体逸出瓶外即体积为原来的1.5倍而这一过程。压力始终保持 不变故有 B132所以有72=212=280×15=420 3.设氮气分压为氧气分压为 故有 7即F1=2Y=1013×105×2×1036×10 3.377×104a 同理:F=05065×10×3×10316×103-591×10pa 所以2nt=Pa+2=337×104+253×104591×10Pa 4.由题意知0Q=m/mam-4-01m1 n2=m/mco2=14/28=0.5mob nm=m/mm=12.8/32=0.4 由道尔顿分压定律 0=2.026×105×0.1X0.1+05+04) 2026×10fa Pn-Px2m=2026×105×05(01+05+04) =1.013×10ha P0n2=m2×20-2026×105×026(01+05+04) 8104×10P 5.由题薏知当瓶内温庋升为50K时,其气体体积将变为原来的53倍 所以瓶内气体的物质的量只占全部气体的365,对应的压力为1.013×10a降温前瓶内 的气体的物质的量不变
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2所以代入数据计算得608×0ha 6.此种气体的摩尔质量为46gmol 通空气的前后,其气体的体积变化可以忽略不记 =nR所以P=035×31489303×46-165×103Pa 7. Pan= wmn Wtol=150025-37.SPa 8321g空气在29K27升的容积中其压力为 PV=nRT 所以Pa=321×291×831429×002-99185Fa 所以水的蒸气压为Pwaw=-ay=2.12×10Pa 9.P=rmRr所以x22=26×107×00×0.0321.34×293 25 Kg 10.1)由于N2和肥始终在同一压力下气体体积比为4:1,故气体的物质的量比为4:1 所以混合气体中2M2=326×105×08=2608×10 RVi 所以=2608×105×2×10-34×103 1.304×105Pa 即和2的初压为1.304×10Pa 2)由题解(1)知“M=2608×10a =326×105×0.2=652×104Pa Oman n mRr 所以"nm1r2081028102834273 =0.23mol 同理:2 0.057mo1 由克劳修斯克拉贝龙与程知
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1△,H A2-2303×8347271 设308K时饱和蒸汽压为Fa,则有 lg=25900×(1/308-1/293)/(2.303×8,314) 代入数据计算得a=1272×105Pa 11由克劳修斯克拉贝龙方程 号如 所以:1g10125=--400(1 B2.303×8.314298373 P2=3945Pa 12在一个晶胞中 rcl)1/8×8+1/2×6-4 na=1×1+14×12-4
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第三章原子结构 1具有波粒二彖性的电子并不象宏观物体那样沿着固定的轨道运动 几率密度:在单位体积内出现的几率 几率:电子在空间现的机会 二者区别是:几率是泛指电子出现的机会,未指名范围; 而几率是针对单位体积内电子出现的机会而言 两者联系:都是描术电子在空间出现的几率的物理量。 2屏蔽效应:由于其他电子对某一电子的排斥而抵消一部分核电荷。从而使有效核电荷降 低。肖弱了核电荷对电子的吸引 站穿效应:由于电子的钻穿作用不同而导致其能量发生变化的现象 同一主层的能级分裂及不同主族中的能级交错现象都可以由屏蔽效应和钻穿效应来解 释,具体地对于同一主族的能级。其能级高低要取决于有效核电荷数,而有效核电荷数又决 定于其主量子数和角量子数,因此导致同一主层中各能级发生分裂,另外对于同一主层其各 轨道上的的电子由于其钻穿效应的能力不同。也可以导致能级分裂 对于不同主层中的能级交替现象也可以用上述方法解释 24号元素为铬,基态电子结构式为:1232p53s23yp63d54s 4(1)Mn1s22p3s23y53d549 (2)最外层2个电子,最高能级组中电子5个 (3)位置是第四周期。第ⅦB族 5K能级分组为:(19(2s,2p)3(3s,3p)%49 0=085×8+10×1=16.8 E4=-136×(19-16.8)2/42-411 cu能级分组(1s)22s2p)%(38,3p)(3m(49 0=085×18+1×10=25.3 E4=136×(29-25.3)2/4=-1.64e 的能级分组为(15)2(2s,2p)(3,3p)°(3d)(4s,4p)°(4d)0(5,5p) 0=0.35×6+0,85×18+28=45.4 En≥-13.6×(53-45.4)2/52=31.42ev 17号元素C1,其电子结构式为:18282p383p 23好元素V其电子结构式为:1s2s2p3s23p3d4s2 80号元素Hg,其电子结构式为:1s2s2p3s23p3d4s24p4d"4f5s5p5d6s2 8主量子数n用来描述原子中电子出现几率最大区域离核的远近。或者说它诀定了电子 的能量高低的重要因素 角量子数1决定了原子轨道或电子云的形状 磁量子数m决定了原子轨道或电子云在空的伸展方向 自旋量子数m说明了电子自旋的两种状态 在n确定的情况下,1只能取0到n-1这几个值,而m则能取土,±(1-1)0这211 对于ms只取±1/2
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8不合理的有(2)(5)(6) 1取值时只能小于n所以(2),(6)不合理 而当1=0时m只能取0故(5)不合理 9(1)这种说法是错误的。原因是没有搞清清楚电子的运动已经不同于一般意义上的宏 现物体的运动。所说的圆及∞型只是原子轨道角度分布图。并不具有轨道的含义 2)不正确。主量子数n为1时。只有一条原子轨道 (3)主量子数n为4时。其轨道总数为16。电子层有32个电子是正确的 4)有3s32323y34y3yz34x342y23423条轨道 11将氳原子核外电子从基态发到2s或勾能级上,其消耗的能量相等这是因原子是 单电子原子古起2和2p上的电子的能量相等 而对于氮原子2和2p的电子能量不同,故激发到2s和2p轨道上消耗的能童不相「 12对于12元素的电子其电子分组:(182)(22,2p5)(323pX349X4) 对于3d轨道假设有一电子,则有 =1×12=12 Ed=-13.6×(12-12)2/9=0e 而对于4s轨道上的电子 0=0.85×2+1×10=11.7 所以E4s=-13.6×(12-1.2)2/42=-0.07656 即:E3d<E4s 对于16号元素其电子分组为 (1s2)(2s2,2p)(3s2,3p)(3)(45) 对于3d轨道 所以E3d=-13.6×(16-16)2/=0ey 而对于4s轨道上的电子 0=0.85X6+1×10=15.1 所以E4s=13.6×(16-15.1)2/4=-0.6e ESd<E4 对25号元素,其电子分组为(13)(2s2,2p)(3s;3p6)(3d)(s2) 3d轨道上的电子 0=0.35×4+1×18=19.4 E3d=-13.6×(25-19.4)/9=-47.38e 对于4s轨道上的电子 0=035+0.85×13+10=21.4 E4s=-13.6×(25-21.4)2/4=-11.016y 元素 K M No
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8888 888 14在短周期中,从左到右随着原子序数的增大,原子核的电荷数增大,对核外电子的吸 引力增强,使原子半径变小的趋势,同时由于新填空的电子增大了电子间的排斥作用,使原 子半径有变大的趋势,这是相互矛盾的因素,在外层电子未达到8电子稳定结构之前。核电 荷的增加占主导地位,故在同周期从左到右半径变小,长周期中的主族元素的半径变化情况 相似,过渡元素的原子半径从左到右虽然也因核电荷的增加而减小,但碱小的幅度都不同于 在同一族中。从上到下虽然核电荷有使原子半径减小的作用,但电子层的增加,电子 数的增加是主要的因素致使从上到下半径逯增,对于副族而言,由于镧系收缩的景响,第六 周期过渡元素的原子半径基本上与第五周期过渡元素原子半径相等 15题中各对元素均为同周期元素,一般来说,再同一周期中,从左到右随着有效核电荷的 增加,半径减小,第一电离能总的趋势是增大,但由于电子构型对电离能的响较大可能会 造成某些反常现象 P>S因P电子构型为3s3p,3P轨道半充满,而s的电子结构为3s3p4失去,失去 Mg>A1g失去的是3s电子,而A失去的是3p电子E3sRbSr的核电荷比恥b多,半径也比b小,其次Sr的532较稳定 zn>Cua的糖电荷比Cu多,同时zn的34轨道全充满4轨道也全充满,Cu的 轨道也半充满,失去一个电子后为3d148稳定结构 Au>CsAu为IB族元素,电子結构为5d6g1,由于5电子对6s电子的屏蔽作用较 小,有效核电荷大,半径小,Cs为IB族元素,电子结构为526)6s,失去一个电子后 变为5s5p5稳定的结构 Rn>At由于为At卤素,而Rn为八个电子的惰性气体结构。很难失去最外层电子, 故第一电离能比A大 16一般来说,电子亲和能随原子半径的减少而增大,因为半径小时,核电荷对电子的引b 增大。因电子亲和能在同周期中从左到右呈增加趋势,而司族中从上到下呈减小的趋势。 可以看出元素氧及元素氟的电子亲和能并非最大,而比同族中第二种元素的要小,这 种现象出现的主要原因是氧与氟原子半径过小,电子云密度过高,以至当原子结合一个电子 形成负离子是,由于电子间的相互作用排斥使放出的能量较小 17常把原子在分子中吸引电子的能力叫做元素的电负性 在同一周期,从左到右电负性递增 在同一族中,从上到下电负性递减 旦对副族元素的电负性没有明显的变化
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第四章化学键与分子结构 1.金属钾与单质氯都变为原子,然后钾原子失去一个电子成为铒离子,而失去的电子为氲 原子所得,二者因静电引力而吸引,之间的作用力成为离子键 离子键没有方向性可以这样理解:阴离子与阳离子并非只有在某一方向才具吸引,而 是在任何方向都有力的作用,只不过当距离远时其作用力小一点而已 2现设计如下循环 ?Hs 水H(s H2 设氢原子的电子亲和能为△H则有 △H△H+△H+△H2+△H+△H 所以△H-△H5△H1△H2△H2△H =5983419.248+742=37均gmol 3现设计如下循环 所以△H生=1/2△H解(C2)+1△H解(F2)△H解 △H解F2)=2(△H生+△H解)△H解(C2) =2×(246-56)-238 142kJ/mol 4.属于ZnS型的有:BeO,B 属于Nac1型的有:NaBx,CaS,RbI,AgC1 属于cs型的有:CsBx 5.对于 NaF Xa-xb=3.98-0.93=3.05离子性91% 对于 AgBr Xa2b=296-1.931.0离子性22% 对于 RbF Xa-Xb=3.98-0.79=3.19离子性92% 对于HXab=2.66-2.2=0.4离子性4% 对于 CuI Xa-kb=2.66-1.75=0.91离子性20% 对于 HBr XaXb=2.96-2.2=0.76离子性14% 对于CaC1a-b=3.16-0.79=2.37离子性75% 6.根据原子轨道最大重盞原理,成键时,原子间总是尽可能的沿原子轨道最大重的方向成 键,而对于原子轨道在空有一定取向,所以对于这几种原子轨道其只有沿着一定的方向才 能发生最大程度的重,因而具有方向性,共价键的饱和性可以这样理解;共价键是由原子 轨道重和共用电子形成的,而每个原子能提供的轨道和成单电子数目是一定的 7根据杂化轨道理论 BF3进行sp2等性杂化,其分子构型为平面三角形 NF3进行23不等性杂化,其分子构性为三角锥型 8a对与N2O合理的结构式是:因为其结构都产生比较大的形式电荷,不利于N20的稳定 存在, 7
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b、对于SCN合理的结构为:错误的原因同上 c含有双键的结构更合理。其达到了八电子稳定 (a)键角CH4>NH 不CH4分子的中心原子采用乎等性杂化键角为10928而N3分子的中心原子为s 性杂化,有一对孤对电子,孤对电子的能较低,距原子核较近,因而孤对电子对成键 电子的斥力较大,使H3分子键角变小,为10718 (b)键角Cl2O>OF2 C2O和OF2分子的中心原子氧均为sp3不等性杂化,有二对孤对电子,分子构型为v 形。但配位原子F的电负性远大于C的电负性,OF2分子中两成键电子对偏向配位原子F, Cl2分子中成铆电子对偏向中心原子O,在OF2分子中两成键电子对间的斥力小而分子中 两成电子对斥力大,因而C2O分子的键角于OF2分子的键角。一般用配位原子与中 心原子电负性来解释键角的大小。 NH和NF3分子中,H和F的半径都小分子中H与H及F与F间斥力可以忽略 主键角大小的主要因素是孤对电子对成键电子对的斥力大小 卜F3分子中成键电子对偏向F原子,则N上的孤对电子更靠近原子核,能量更低,因 此孤电子对成键电子对的斥力更大。在1H3分子中,成建电子对偏向N原子,成键电子 对间的斥力增大,同时N上的孤对电子受核的引力不如N3分子大。孤对电子的能量与成 键电子对的能量檵差不大。造成孤对电子与成键电子对的压力成键电子对和成键电子对的斥 力相差不大。所以,吗H分子中键角与10028差不大(为10718 d)键角H3>PH H3分子和PH2分子的构型均为三角锥型.配体相同,但中心原子不同。N的电负性大 而半径小,P的电负性小而半径大。半径小电负性大的N原子周围的孤对电子和成键电子对 间尽量保持最大角庋才能保持均衡,因而吗分子的键角接近1028°此外PH3键角接近 90°也可能与P有驴3轨道能量接近的3轨道有关,如A出3PHPF3及HS等键角都接近 10.HgCl2Hg的电子对数2+2=2为等性杂化 BCl2:B的电子对数3+32=3为sp2等性杂化 平面三角型 snCl2an的电子对数4+2/=3为乎2不等性杂化 直线型 N的电子对数5+3/4为3不等性杂化 三角锥型 H2O:0的电子对数6+2/2=4为sp3不等性杂 PCl5P的电子对数5+5/5为934等性杂化 三角双锥型 CF3F的电子对数7+3/2=5为乎2ad不等性杂化T型 TeCl4Te的电子对数6+4/=5为sp34不等性杂化 四角锥型 的电子对数7+2+12=5为3d不等性杂化 直线型 SF6S的电子对数6+6/2-6为sp2等性杂化正八面体型 IF I的电子对数7+52=6为342不等性杂化四角锥型 FCl4F的电子对数7+4=55为sp342不等性杂化平面正方型 CO2:C的电子对数42=2 为sp等性杂化 直线型 cO2C的电子对数4+2/2-3为2等性杂化 平面三角型 SO:S的电子对数63 为2不等性杂化 V型 NOC2:N的电子对数5+2=3 为sp3不等性杂化 三角锥型 S0C2:S的电子对数6+22=4为3不等性杂化 角锥型
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POCl:P的电子对数5+34为sp3等性杂化 S2:S的电子对数6+22-4为sp3不等性杂化 角锥型 C10:Cl的电子对数7+12-4为sp3不等性杂化 1O2F2:1的电子对数7+1+22=5为d不等性杂化 四方锥型 11略 12.(1)分子轨道式如下: Li, (ol sy(ols P(o2s)2 Be(olstols to2sYo2s y B als?(ols P(o2sy(o2s y(r2py)(r2pz) 4(19)2(ols)2(22(2s)2(m2py)(x2gx23(o2px)2 HF(1)(2)(3)2(1)1x2 FAolsols o2s 7(02px)(m2py)1r2pz)?(x2py)2(m2pz)? co(olsy(ols Y(o2s,(o2s y(2py)(x2pzy(o2pz) (2腱级 由公式:键及=(成键分子轨道中电子数反键分子轨道中电子数)/2 得各电子或离子的键级为 L:1Be20B2123HF1F21,CO+25 (3根据键级的大小很明显Ⅳ最稳定,而Be2最不稳定 顺磁性的物质为:B2,COH 反磁性为:LiN2Be(Be2不存在) O(alsf(ols Y(o2s(o2s Y(o2px)2(x2py)tI2pz)(2py )I O,(olstols to2sYo2s Yo2px)2(x2py)tr2pz)2(x2py)2 C2(18)(15)(28)2(02s)(2px)2(x2py)(m2x)2(r2p)(x2z)2 O2(o1s(ols (o2s)(o2s (o2px)2(x2py)(c2pz)(x2py)2x2pz )2 键级为 O2:25,o22,O2:15,O2 所以稳定性为:O2+>02>02> 14、O2分子的键角介于120到180之故其中心原子N的杂化类型为s,CO2其键 角为直线型的故中心原子的杂化类型为sp,而So3键角为120是平面三角型,其中心原
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子的杂化类型为sp2 Mot(dls(ols)(a2932s)2(m2py)x22)(2px)2键角为3 NO(ls(1s(2s(2s)(2py)x2x)2(21x)(x2py3)键角为25 N(193(o15)(2s3(02s3)2(m2py)2x2g)1(o2px)(x2py)(m2gx)键角为2 显然稳定性顺序为:No→>NO>No 16、从能带理论的观点,一般固体都具有能带结构,对于导体价电子的能带是半满的,或 价电子能带虽是全满的,但有空的能带,且能带能量旧隔很小,彼此能发生部分重;对于 绝缘体,起价电子部在满带,导带是空的,而且满带顶与导带之间的能量间隔鬲大;对于半导 体,满带被电子充满,导带是空的,但这种能带结构中禁帶宽度很窄 17、σ键的特点是:两个原子的成键轨道沿键轴的反向,以“头碰头”的方式重盏,原子重 轨道部分,沿键轴呈圆柱对称,由于成键轨道在轴向上的重螽,故形成踺时原子轨道发生 最大程度的重叠,所以σ的键能较大,稳定性好 键的特点是:两个原子轨道以平行或“肩并肩”方式重,原子轨道重部分对通过 个键轴的平面具有镜面反对称性:从原子轨道重盎程度看,π键轨道重程度比o键轨道 重盎程小,π键的键能小于σ键的键能,所以π键的稳定性低于σ键,π键的电子活动 性较高,它是化学反应的积极参与者。 极化能力:Zn2+>Fe2+>Ca2+>K Ca, KFe,zn四个元素在同一周期,K只有一个正点荷,极化能力最弱,zn,Fe,Ca2+ 带正电荷数相同,Ca离子半径为8电子构型,Fe为917电子构型,zn2为18电子构型 阳离子的有效核电荷Zn2>Fe2>Ca2所以极化能力zn2+>Fe2+>ca2 (2)极化能力 P外>s4>AP>Mg2+> 、由于F与Ag相互极化作用较弱,而Ag1.ArAg都存在一定的极化作用故 AgCl, AgBr, AgI难溶于水中。对于 AgCl,AgBr, Ag由C到其变形性越来越虽,导其相互 作用由c到I逐渐变强,故导致起溶解度逐渐变小而颜色逐渐变弱 20、键级大小顺序 >HF>HCI>L 21、氢键通常可用HY表示x和Y代表MOF等电负性大,而且原子半径较小的原 子,氢键中父和γ可以是两种相同的元素,也可以是两种不同的元素,形成氢键时分子间 产生了较强的结合力使化合物的沸点及熔点显著升高 存在分子间氢键的有 存在分子内氢键的有:HB03NH 3(1)色散力(2)色散力诱导力 色散力(4)色散力诱导力取向力 (5)色散力诱导力取向力氢键 24由于岛晶体是典型的原子晶体 而L晶体是典型的分子晶体所以S晶体的熔点比L2晶体高的多
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