大学《无机化学》第四版-上册-习题答案

无机化学（第四版）答案第一章物质的结构1-1在自然界中氢有三种同位素，氧也有三种同位素，问：总共有种含不同核素的水分子？由于3H太少，可以忽略不计，问：不计3H时天然水中共有多少种同位素异构水分子？1-2天然氟是单核素（19F）元素，而天然碳有两种稳定同位素（12C和13C），在质谱仪中，每一质量数的微粒出现一个峰，氢预言在质谱仪中能出现几个相应于CF4+的峰？1-3用质谱仪测得溴得两种天然同位素的相对原子质量和同位素丰度分别为79Br789183占50。54%，81Br80。9163占49。46%，求溴的相对原子质量（原子量）。1-4铊的天然同位素203Tl和205Tl的核素质量分别为202。97u和204。97u，已知铊的相对原子质量（原子量）为204。39，求铊的同位素丰度。1-5等质量的银制成氯化银和碘化银，测得质量比m（AgCl）：m（AgBr）=1。63810：1，又测得银和氯得相对原子质量（原子量）分别为107。868和35。453，求碘得相对原子质量（原子量）。1-6表1-1中贝采里乌斯1826年测得的铂原子量与现代测定的铂的相对原子质量（原子量）相比，有多大差别？1-7设全球有50亿人，设每人每秒数2个金原子，需要多少年全球的人才能数完1mol金原子（1年按365天计）？1-8试讨论，为什么有的元素的相对质量（原子量）的有效数字的位数多达9位，而有的元素的相对原子质量（原子量）的有效数字却少至3～4位？1-9太阳系，例如地球，存在周期表所有稳定元素，而太阳却只开始发生氢燃烧，该核反应的产物只有氢，应怎样理解这个事实？1-10中国古代哲学家认为，宇宙万物起源于一种叫“元气”的物质，“元气生阴阳，阴阳生万物”，请对比元素诞生说与这种古代哲学。1-11“金木水火土”是中国古代的元素论，至今仍有许多人对它们的“相生相克”深信不疑。与化学元素论相比，它出发点最致命的错误是什么？1-12请用计算机编一个小程序，按1.3式计算氢光谱各谱系的谱线的波长（本练习为开放式习题，并不需要所有学生都会做）。n1n21(来曼光谱)1234波长2（巴尔麦谱系）1234波长3（帕逊谱系）1234波长4（布来凯特谱系）1234波长5（冯特谱系）1234波长1-13计算下列辐射的频率并给出其颜色：（1）氦-氖激发光波长633nm；（2）高压汞灯辐射之一435。8nm；（3）锂的最强辐射670。8nm。1-14Br2分子分解为Br原子需要的最低离解能为190KJ。mol-1，求引起溴分子解离需要吸收的最低能量子的波长与频率。1-15高压钠灯辐射589.6nm和589.0nm的双线，他们的能量差为多少KJ.mol-1？1-16当频率为1.0×10-15Hz的辐射照射到金属铯的表面，发生光电子效应，释放出的光量子的动能为5.2×10-19，求金属铯释放电子所需能量。1-17变色眼镜因光照引起玻璃中的氯化银发生分解反应——AgCl-Ag+Cl，析出的银微粒导致玻璃变暗，到暗处该反应逆转。已知该反应的能量变化为310KJ.mol-1，问：引起变色眼镜变暗的最大波长为多少？1-18光化学毒雾的重要组分之一——NO2解离为NO和O2需要的能量为305KJ.mol-1，引起这种变化的光最大波长多大？这种光属于哪一种辐射范围（可见，紫外，X光等等）？已知射到地面的阳光的最短波长为320nm，NO2气体在近地大气里会不会解离？1-19氢原子核外电子光谱中的莱曼光谱中有一条谱线的波长为103nm，问：它相应于氢原子核外电子的哪一个跃迁？1-20氦首先发现于日冕。1868年后30年间，太阳是研究氦的物理，化学性质的唯一源泉。（a）观察到太阳可见光谱中有波长为4338A，4540A，4858A，5410A，6558A的吸收（1A=10-10m来分析，这些吸收是由哪一种类氢原子激发造成的？是He，He+还是He2+？（b）以上跃迁都是由ni=4向较高能级（nf）的跃迁。试确定nf值，求里德堡常数RHei+。（c）求上述跃迁所涉及的粒子的电离能I（Hej+），用电子伏特为单位。（d）已知I（He+）/I（He）=2.180。这两个电离能的和是表观能A（He2+），即从He得到He2+的能量。A（He2+）是最小的能量子。试计算能够引起He电离成He2+所需要的最低能量子。在太阳光中，在地球上，有没有这种能量子的有效源泉？（c=2.997925×108ms-1;h=6.626×10-34Js;1eV=96.486KJ.mol-1=2.4180×1014Hz）1-21当电子的速度达到光速的20.0%时，该电子的德布罗意波长多大？锂原子（质量7.02amu）以相同速度飞行时，其德布罗意波长多大？1-22垒球手投掷出速度达152Km.h-1质量为142g的垒球，求德布罗意波长。1-23处于K﹑L﹑M层的最大可能数目各为多少？1-24以下哪些符号是错误的？（a）6s(b)1p(c)4d(d)2d(e)3p(f)3f1-25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？nlmnlmnlmnlm20011021-16551-26以下能级的角量子数多大？(a)1s(b)1p(c)4d(d)2d(e)3p(f)3f1-274s﹑5p﹑6d﹑7f﹑5g能级各有几个轨道？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)1-29若构造原理对新合成的及未合成的人造元素仍有效，请预言第118和166号元素在周期表中的位置（注：1999年美国宣布合成了118号元素及其衰变产物116号元素，但2001年因不能重复而收回该报道）。1-30给出下列基态原子或离子的价电子层电子组态，并用方框图表示轨道，填入轨道的电子则用箭头表示。(a)Be(b)N(c)F(d)Cl-(e)Ne+(f)Fe3+(g)As3+1-31下列哪些组态符合洪特规则？1s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↓↓↓↑↓↑↓↑↑↑↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑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（f）[Xe]4f7（g）[Ar]3d61-33Li+﹑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？1-34以下+3价离子哪些具有8电子外壳？Al3+,Ga3+,Bi3+,Mn3+,Se3+1-35已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？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。1-37有人推测尚未合成的第114号元素有相当稳定的同位素，恰处在不稳定核素的“海洋”中浮起的一群较稳定核素的“岛屿”的中心。问：114号元素是第几周期第几族元素？它的可能氧化态？1-38若推导基态原子电子组态的构造原理对未合成的重元素仍然适合，请问：第8周期的最后一个元素的原子序数多大？请写出它的基态原子的电子组态。38、第8周期的最后一个元素的原子序数为：148。电子组态：8S26P61-39若我们所在的世界不是三维的而是二维的，元素周期系将变成什么样子？39、二维化的周期表可叫宝塔式或滴水钟式周期表。这种周期表的优点是能够十分清楚地看到元素周期系是如何由于核外电子能级的增多而螺旋发展的，缺点是每个横列不是一个周期，纵列元素的相互关系不容易看清。1-401869年门捷列夫发现元素周期律时预言了一些当时尚未发现的元素的存在，“类铝”就是其中之一，1879年，门氏的预言的“类铝”被发现。当时他已知：Ca与Ti的熔点分别为1110K﹑1941K，沸点分别为1757K﹑3560K，密度分别为1.55g/m3﹑4.50g/m3，试预言在周期表中处于钙-钛之间的“类铝”熔沸点和密度，并与现代数据对比。40、“类铝”熔点在1110K～1941K之间，沸点在1757～3560K之间，密度在1.55g/m3～4.50g/m3之间。1-41若核外电子的每个空间运动状态只能容纳一个电子，试问：仍按构造原理的41号元素的最高氧化态和最低氧化态？41、最高氧化态+3，最低氧化态-5。1-42某元素的基态价层电子构型为5d26s2，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。1-43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。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，写出相对应氧化物的化学式。1-45Na+,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？1-46周期系从上到下﹑从左到右原子半径呈现什么变化规律。主族元素与副族元素的变化规律是否相同？为什么？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的电负性变化呈现什么规律？为什么？1-48马立肯电负性的计算式表明电负性的物理意义是什么？1-49试计算F﹑O﹑N﹑H的阿莱-罗周电负性，并与泡林电负性对照。1-50哪些元素的最高氧化态比它在周期表内的族序数高？1-51金属是否有负氧化态？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？1-53什么叫惰性电子对效应？它对元素的性质有何影响？1-54阅读《中国大百科全书》光盘第3盘化学部分中的条目“化学史”﹑“原子结构”﹑“周期律。”1-55试一试，会不会查阅英国化学会网站上的周期表：打开网站，下载一张周期表，点击表上的几个元素，获取这些元素的最新相对原子质量﹑同位素﹑宇宙地壳海洋人体中的丰度等数据。1-57打开网页，翻动网页至AlternatestylesforthePeriodicTable点击其中下标Giguere的图标，观察一张会旋转的三维周期表。仔细考察这张周期表的结构和特点。你是否也能制作一张新的活的周期表？（注：此网页上附有大量有关元素周期系和元素周期表的文献以及可在网上浏览的周期表。）1-58登录搜索atomicweights，查阅近5年修正了哪些元素的相对原子质量，并修正本书附表的相应数据。第二章分子结构2-1画出O2﹑H2O2﹑CO2﹑CO﹑NCl3﹑SF4的路易斯结构式。不要忘记标出孤对电子和分子的总电子数！1、解：O=O(12e-)；H-O-O-H14（e-）；C=O(10e-)；0=C=O(16e-)；Cl-N-Cl(26e-)；F–S-F(34e-)FF2-2画出硫酸根各共振体的结构式。2、解：共13种，如：2-3键可由s-s﹑s-p和p-p原子轨道“头碰头”重叠构建而成，试讨论LiH（气体分子）﹑HCl﹑Cl2分子里的键分别属于哪一种？2-4N2分子里有几个∏键？它们的电子云在取向上存在什么关系？用图形描述之。2-5用VSEPR模型讨论CO2﹑H2O﹑NH3﹑CO32-﹑PO3-﹑PO43-的分子模型，画出它们的立体结构，用短横代表分子的………..键骨架，标明分子构型的几何图形名称。2-6讨论上题列举的分子（或离子）的中心原子的杂化类型。2-7图2-13中的丙烷分子中的所有化学键都是单键（………键），因而可以自由旋转，试问：丙烷分子处在同一个平面