无机化学部分习题解答

1-23:处于K、L、M层的电子最大可能数目各为多少？答：能层中电子的可能状态数为2n2；K层，n＝1，电子最大可能数目为2，依此类推，L层和M层电子的最大可能数目分别为8和181-24:以下哪些符号是错误的？(a)6s(b)lp(c)4d(d)2d(e)3p(f)3f答：(b)、(d)、(f)是错的。1-25: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？nlmn1mnlmnlm20011021-1655解：nlm110是不可能存在的.1-26:以下能级的角量子数多大？(a)1s(b)4p(c)5d(d)6s(e)5f(f)5g答:(a)l=0;(b)l=1;(c)l=2;(d)l=0;(e)l=3;(f)l=4.1-28: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)答:(a)[Ar]4s1；(b)[Ne]3s23p1；(c)[Ne]3s23p5；(d)[Ar]3d24s2；(e)[Ar]3d104s2；(f)[Ar]4s24p31-31以下哪些组态符合洪特规则？1s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↓↓↓↑↓↑↓↑↑↑↑↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑答：第l组符合.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)[Ne]3s23d1(e)[Ar]3d24s2(f)1s22s22p63s1(g)[Ne]3s23d12(h)[Xe]4f7(i)[Ar]3d6答：(a)基态；(b)激发态；(c)不可能(因为激发态不能同时激发3个电子)；(d)激发态；(e)基态；(f)基态；(g)不可能；(h)基态离子(Sm2+)；(i)基态离子（Fe2+）。1-33Li+、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？解：1-34以下+3价离子哪些具有8电子外壳？Al3+、Ga3+、Bi3+、Mn3+、Sc3+解：Al3+和Sc3+具有8电子外壳1-35己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。解：(a)p区，VIIA族，第三周期；(b)d区，VIII族，第四周期；(c)s区，IIA族，第五周期；(d)f区，IIIB族，第六周期；(e)ds区，IB族，第六周期。1-36:根据Ti、Ge、Ag、Rb、Ne在周期表中的位置，推出它们的基态原子的电子组态。答：Ti位于第四周期IVB族，它的基态原子的电子组态为[Ar]3d24s2；Ge位于第四周期IVA族，它的基态原子的电子组态为[Ar]3d104s24p2；Ag位于第五周期IB族，它的基态原子的电子组态为[Kr]4d105s1；Rb位于第五周期IA族，它的基态原子的电子组态为[Kr]5s1；Ne位于第二周期0族，它的基态原子的电子组态为[Ar]2s22p6；1-42某元素的基态价层电子构型为5d66s2，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。解:按构造原理，该元素的基态电子组态为［Xe］4f145d26s2答：［Xe］4f145d26s21-43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。答：最外层6个电子，次外层18个电子(3s23p63d10)：其可能的氧化态是－2、+4、+6；它位于第四周期、VIA族、p区；其基态原子的未成对电子数为2；氢化物的立体结构是V型。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，写出相应氧化物的化学式。解：按构造原理，该元素的基态电子组态为[Kr]4d25s2，即第40号元素锆(Zr)。它位于d区，第五周期IVB族。+4氧化态离子的电子构型为[Kr]，即1s22s22p63s23p63d104s24p6；其相应氧化物为AO21-45:Na+、Mg2+、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？答(l)这三个离子电子总数相同，电子层数相同，核电荷数依次增大，核对电子的吸引力依次增大，因而原子半径越来越小(2)它们的电子层数依次增大，而原子核对最外层电子ns1的引力依次减小，因而半径越来越大。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元素的电负性变化呈现什么规律？为什么？答：电负性最大是氟，电负性最小的是铯和钫，电负性变化的整体趋势是：从左到右逐渐增大，从上到下逐渐减小。但这一趋势对于位于周期表d区后半段和p区某些元素是不符合的。这是因为在该区域尽管核电荷数增大，原子半径却增加得很少，有效核电荷数增大。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？答：同族元素从上到下表现正氧化态的趋势增强，但并非从上到下正氧化态越来越稳定或者越来越容易表现最高正氧化态；而副族元素从上到下最高正氧化态稳定性有增大的趋势。2-5用VSEPR模型讨论CO2、H2O、NH3、CO32－、PO33－、PO3－、PO43－的分子模型，画出它们的立体结构，用短横代表分子的σ键骨架，标明分子构型的几何图形名称。2-9借助VSEPR模型、杂化轨道模型、π键与σ键、大π键以及等电子体等概念，讨论OF2、ClF3、SOCl2、XeF2、SF6、PCl5的分子结构．2-13O2+、O2、O2－、O22－的实测键长越来越长，试用分子轨道理论解释之。其中哪几种有顺磁性？为什么？答：O2+、O2、O2－、O22－π2p*反键轨道电子数分别为1、2、3、4，键级分别为2.5、2.0、1.5、1.0，分子因反键轨道填充的电子数增多，键级减小，导致键长增长、稳定性降低。前3种子有未成对电子，故有顺磁性。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？答:O2+：[He2]σ2s2σ*2s2σ2p2π2px2π2py2π*2px1键级为2.5O2：[He2]σ2s2σ*2s2σ2p2π2px2π2py2π*2px1π*2py1；键级为2,键级越小，键长越长。N2+：[He2]σ2s2σ*2s2π2px2π2py2σ2p1键级为2.5N2：[He2]σ2s2σ*2s2π2px2π2py2σ2p2键级为3，故N2+的键长比N2长。2-15计算表明．CO、NO的分子轨道能级图中的σ2p轨道和π2p轨道的顺序跟N2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。答：CO与N2等电子（10e)，无未成对电子，故无顺磁性；NO是11e分子，π2p*有1e，有顺磁性，CO的键级是3，NO的键级是2.5，键级降低，键长增大，因而CO键长比NO短。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，其分子间的范德华力各如何构成？为什么？分子类型取向力诱导力色散力极性－极性分子有有有极性－非极性分子非极性分子－非极性分子无有有无无有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？答：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。3-1已知AgF是可溶于水的，而AgCl、AgBr、AgI难溶于水，其Ksp分别为：1.56×10﹣10、7.7×10﹣13、1.5×10﹣16。试用离子极化理论说明卤化银的溶解性的变化规律。答：Ag+是18e构型的阳离子，其极化作用和变形作用都大，而卤离子按F﹣、Cl﹣、Br﹣、I﹣的顺序离子半径依次增大，变形性依次增强，与Ag﹣的相互极化作用依次增强，致使AgF、AgCl、AgBr、AgI的化学键的离子性依次减弱，共价性依次增强，导致它们在水中的溶解度依次减小。3-2已知NaF、NaBr、NaI都是NaCl型晶体，试推断它们的熔点相对高低，并说明理由。答：熔点:NaFNaBrNaI。因为F-＜Br-＜I-,而晶格能:NaFNaBrNaI.晶格能越大，熔沸点越高。4-7实验测得Fe(CN)6-4和Co(NH3)63+均为反磁性物质（磁矩等于零），问它们的杂化轨道类型。解:Fe(CN)64-的杂化轨道类型为:d2sp3;Co(NH3)63+的杂化轨道类型为:d2sp3.4-10写出下列配合物的化学式：（1）氯化二氯一水三氨合钴（Ⅲ）（2）六氯合铂酸钾（3）二氯.四硫氰合铬酸铵(4）二（草酸根）二氨合钴（Ⅲ）酸解：（1）[CoCl2(NH3)3(H2O)]Cl（2）K2[PtCl6]（3）（NH3)3[CrCl2(SCN)4](4)Ca[Co(NH3)2(C2O4)2]24-12实验证实，Fe(H2O)63+和Fe(CN)63-的磁矩差别极大，如何用价键理论来理解？答：Fe(H2O)63+为外轨型配合物，未成对电子数为5，Fe(CN)63-为内轨型配合物，未成对电子数为1，差距很大，所以由u=√n(n+2)BM可知Fe(H2O)63+的磁距比Fe(CN)63-的磁距大。4-27实验测得一些配合物的磁矩如下，由该实验事实预言这些配合物中心原子的未成对电子数﹑杂化轨道类型﹑配合物的空间结构类型﹑属价键理论的内轨型还是外轨型﹑属晶体场理论的高自旋还是低自旋？[Fe(en)3]2+5.5BM[Co(SCN)4]2-4.3BMMn(CN)4]2-1.8BM[FeF6]3-5.9BM[Ni(CN)4]2-0BM[Ni(NH3)6]2+3.2BM5-8在25℃时将相同压力的5.0L氮气和15L氧气压缩到一个10.0L的真空容器中，测得混合气体的总压为150kPa（1）求两种气体的初始压力；（2）求混合气体中氮和氧的分压；（3）将温度上升到210℃，容器的总压。解：5-19用下列数据并查相关数据表计算石灰岩[以CaCO3(方解石)计]被CO2(g)溶解发育成喀斯特地形的如下反应的标准摩尔反应焓：CaCO3(s)+CO2(g)+H2O(l)＝Ca2+(aq)+2HCO3－(aq)ΔfHm/kJ/mol－543.0－691.1解：ΔrHm＝ΔfHm[Ca2+(aq)]+2ΔfHm[HCO3－(aq)]－ΔfHm[CaCO3(s)]－ΔfHm[CO2(g)]－ΔfHm[H2O(l)]＝[－543.0+2×(－691.1)－(－1206.9)－(－393.5)－(－285.8)]kJ/mol＝－39.2kJ/mol答：反应的标准摩尔反应焓为－39.2kJ·mol－15-25已知N2、NO和O2的解离始分别为941.7、631.8和493.7kJ·mol－1，仅利用这些数据判断NO在常温常压下能否自发分解。解：ΔrHm＝2Δ解离Hm[NO(g)]－Δ解离Hm[O2(g)]－Δ解离Hmθ[N2(g)]＝[2×631.8－941.7－493.1]kJ·mol－1＝－171.8kJ·mol－1＜0反应2NO＝N2+O2是个熵变不大的反应，故其自发性可用始变来衡量．该反应放热，故NO在常温常压下能自发分解。5-31石灰窑的碳酸钙需加热到多少度才能分解。(这时，二氧化碳的分压达到标准压力).若在一个用真空泵不断抽真空的系统内，系统内的气体压力保持10Pa，加热到多少度，碳酸钙就能分解?5-35高价金属的氧化物在高温下容易分解为低价氧化物，以氧化铜分解为氧化亚铜为例，估算分解反应的温度。该反应的自发性是焓驱动还是熵驱动的？温度升高对反应自发性的影响如何？