2023年《无机化学》下习题超详细解析答案.pdf
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1、优秀学习资料 欢迎下载 第 1 章 原子结构与元素周期律 1-1在自然界中氢有三种同位素,氧也有三种同位素,问:总共有多少种含有不同核素的水分子?由于3H 太少,可忽略不计,问:不计3H 时天然水中共有多少种同位素异构水分子?解:共有 18 种不同核素的水分子 共有 9 种不同核素的水分子 1-2 答:出现两个峰 1-3 用质谱仪测得溴的两种天然同位素的相对原子质量和同位素丰度分别为 79Br 78.9183 占 50.54%,81Br 80.9163 占 49.46%,求溴的相对原子质量。解: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,
2、已知铊的相对原子质量为204.39,求铊的同位素丰度。解:设203Tl 的丰度为 X,205Tl 的丰度为 1-X 204.39=202.97X+204.97(1-X)X=29.00%1-5等质量的银制成氯化银和碘化银,测得质量比 m(AgCl):m(AgI)=1:1.63810,又测得银和氯的相对原子质量分别为 107.868 和 35.453,求碘的原子量。解:X=126.91 1-8为什么有的元素原子量的有效数字的位数多达 9 位,而有的元素的原子量的有效数字的位数却少至 34 位?答:单核素元素只有一种同位素,因而它们的原子量十分准确。而多核素元素原子量的准确性与它们同位素丰度的测量准
3、确性有关(样品的来源、性质以及取样方式方法等)。若同位素丰度涨落很大的元素,原子量就不可能取得很准确的数据。1-13 解:(1)r=c/=(3108)/(633 10-9)=4.74 1014 Hz 氦-氖激发是红光(2)r=c/=(3.0108)/(435.8 10-9)=6.88 1014 Hz 汞灯发蓝光 18)33(313131323cccc9)21(313121322cccc91.79%46.499163.80%54.509183.78)Br(ArX107.86835.453107.86863810.11)AgI()AgCl(mm优秀学习资料 欢迎下载(3)r=c/=(3.0108)
4、/(670.8 10-9)=4.47 1014 Hz 锂是紫红 1-14 Br2分子分解为 Br 原子需要的最低解离能为 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。解:1-17.解:r=E/h=(310 103)/(6.63 10-34 6.02 1023)则 =c/r=397 nm 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?属于哪种辐射范围?已知射到地面阳光最短波长为 320 nm,NO2气体在近地大气里会不会解离?解:属于紫外光区(可见光波长范围 400760nm),在近地
5、大气里会解离。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 103 nm,问:它相应于氢原子核外电子的哪一个跃迁?解:已知 n1=1 解得:n2=3 即电子从 MK 1-21当电子的速度达到光速的 20%时,该电子的德布罗依波长多大?当锂原子(质量 7.02amu)以相同速度飞行时,其德布罗依波长多大?解:11434231076.410626.61002.6190000shNEAnmc6301076.4101031498nmmEhcNA3921092.3 30500010310626.61002.6783423evJchE1.121093.11010310310626.61898
6、341.12)11(6.132122nnEpmmmvh1.121021.1%20103101.910626.611831341分子共有种不同核素的水分子答出现两个峰用质谱仪测得溴的两种天然的丰度为的丰度为等质量的银制成氯化银和碘化银测得质量比又测得银有一种同位素因而它们的原子量十分准确而多核素元素原子量的准确性优秀学习资料 欢迎下载 1-23 解:K 层电子最大数目:2 L 层电子最大数目:8 M 层电子最大数目:8 1-24 解:(b)1p (d)2d (f)3f 这些符号是错误的。1-25 解:n=1 l=1 m=0 这一套量子数是不存在的 1-26 解:(a)l=0 (b)l=1 (c)
7、l=2 (d)l=0 (e)l=3 (f)l=4 1-27.解:4s 能级有 1 个轨道 5p 能级有 3 个轨道 6d 能级有 5 个轨道 7f 能级有 7 个轨道 5g 能级有 9 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)19K (b)13Al (c)17Cl (d)22Ti (e)30Zn (f)33As 解:K:Ar4s1 Al:Ne3s23p1 Cl:Ne3s23p5 Ti:Ar3d24s2 Zn:Ar3d104s2 As:Ar3d104s24p3 1-29请预言第 118 和第 166 号元素在周期表中的位置.解:118号:Rn5f146d107s2
8、7p6 第七周期,零族 166号:1185g186f147d108s28p4 第八周期,A族 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。(a)Be (b)N (c)F (d)Cl-(e)Ne+(f)Fe3+(g)As3+解:Be:2s2 N:2s22p3 F:2s22p5 Cl-:3s23p6 pmmmvh4168273421048.91048.9%201031066.102.710626.6分子共有种不同核素的水分子答出现两个峰用质谱仪测得溴的两种天然的丰度为的丰度为等质量的银制成氯化银和碘化银测得质量比又测得银有一种同位素因而它们的原子量十分准确而多核素元素原
9、子量的准确性优秀学习资料 欢迎下载 Ne+:2s22p5 Fe3+:3d5 As3+:4s2 1-31.解:1s 2s 2p 这组组态符合洪特规则 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)Ne3s23d1(e)Ar3d24s2 (f)1s22s22p63s1 (g)Ne3s23d12 答:a,e,f,h,i 是基态;b,c,d 是激发态;g是不可能组态。1-33 Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+的基态最外层电子组态与次外层电子组态分别如何?解:Li+:1s2 Na+:2s22p6 次外层1s2 2
10、e-K+:3s23p6 次外层2s22p6 8e-Rb+:4s24p6 次外层3s23p63d10 18e-Cs+:5s25p6 次外层4s24p64d10 18e-1-34 Al3+,Cs+具有 8 电子外壳 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?解:(a)p区、A、第三周期 (b)d区、第四周期 分子共有种不同核素的水分子答出现两个峰用质谱仪测得溴的两种天然的丰度为的丰度为等质量的银制成氯化银和碘化银测得质量比又测得
11、银有一种同位素因而它们的原子量十分准确而多核素元素原子量的准确性优秀学习资料 欢迎下载 (c)s区、A、第五周期 (d)f区、B、第六周期 (e)ds区、B、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。解:Ti:B、第四周期 电子组态:Ar3d24s2 Ge:A、第四周期 电子组态:Ar3d104s24p2 Ag:B、第五周期 电子组态:Kr4d105s1 Rb:A、第五周期 电子组态:Kr5s1 Ne:零族、第二周期 电子组态:He2s22p6 1-37 试推测114号元素在周期表的位置和可能的氧化态。答:114号:86Rn 5f146
12、d107s27p2 第七周期、A、氧化态+2、+4 1-38 第八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。第八周期的最后一个元素:原子序数=86+32+50=168 118 5g186f147d108s28p6 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。答:54Xe 4f126s2 1-43 某元素的价电子为4s24p4,问:它的最外层、次外层的电子数;可能氧化态及在周期表中的位置,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=6e-,次外层=18e-;氧化态=-2、+4、+6;第四周期、A,
13、p区;未成对电子=2,氢化物的结构为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。答:d区、第五周期、B;分子共有种不同核素的水分子答出现两个峰用质谱仪测得溴的两种天然的丰度为的丰度为等质量的银制成氯化银和碘化银测得质量比又测得银有一种同位素因而它们的原子量十分准确而多核素元素原子量的准确性优秀学习资料 欢迎下载 A4+:Ar3d104s24p6 氧化物的化学式:AO2 45.答案见讲义课件。46.答案见讲义课件。1-47.解:氟的电负性最大。铯的电负性
14、最小 1-50 答:B 族,铜,银,金和稀有气体。1-52 答:从上到下,同族元素氧化态稳定性增强,但第五周期非金属的氧化态很不稳定,第六周期的汞,铊,铅,铋的最稳定氧化态不是族序数,而是 0,+1,+2,+3,第族从左到右最高氧化态的稳定性下降,从上到下最高正氧化态稳定性增强。补充练习题 1.某元素原子的最外层上仅有1个电子,此电子的量子数是n=4,l=0,m=0,ms=。问:符合上述条件的元素有几种?原子序数各为多少?写出相应元素的元素符号和电子排布式,并指出其价层电子结构及在周期表中的区和族。解:4s13种 19号、24号和29号 KAr4s1 价电子构型 4s1 s区 A CrAr3d
15、54s1 价电子构型 3d54s1 d区 B CuAr3d104s1 价电子构型 3d104s1 ds区 B 2.某元素的原子序数为35,试回答:其原子中的电子数是多少?有几个未成对电子?其原子中填有电子的电子层、能级组、能级、轨道各有多少?价电子数有几个?该元素属于第几周期,第几族?是金属还是非金属?最高氧化态是多少?解:电子数为35,1个未成对电子。4个电子层;4个能级组;18个轨道;8个能级1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s,4p;7个价电子 第四周期,A,非金属,最高氧化态为7。分子共有种不同核素的水分子答出现两个峰用质谱仪测得溴的两种天然的丰度为的丰度为等质量的银制成氯化银和碘
16、化银测得质量比又测得银有一种同位素因而它们的原子量十分准确而多核素元素原子量的准确性优秀学习资料 欢迎下载 第2章 分子结构 2-1 解:O2:H2O2:O O:HOOH 共 12e 共 14e CO:CO2:C O:OCO:共 10e 共 16e NCl3 SF4 F Cl|F S F N .|F Cl Cl 共 34e 共 26e 2-3 答:LiH:Li 的电子排布:1s22s1 H 的电子排布:1s1 该分子内的 键由 ss 原子轨道重叠构建,即形成 ss 键.HCl:H 的电子排布:1s1 Cl 的电子排布:1s22s22p63s23p5 该分子内的 键由 sp 原子轨道重叠构建,即
17、形成 sp 键.Cl2:Cl 的电子排布:1s22s22p63s23p5 该分子内的 键由 pp 原子轨道重叠构建,即形成 pp 键.2-4 答:N 的基态电子组态为 1s22s22p3,这说明 N 原子的 3 个 2p 电子各自占有一个 2p轨道,即px,py,pz,这三个轨道相互正交,这样就形成了由一个 键和2 个 键构成的三键,即 在该图中,中间的直线代表-N N 骨架,两个方框表示形成 键的两对2p电子的电子云在空间的取向.2-5.用VSEPR模型讨论下列分子的模型,画出立体结构.CO2 H2O NH3 CO32-PO33-PO43-解:CO2 VP=2+0 sp杂化 线型 OCO 分
18、子共有种不同核素的水分子答出现两个峰用质谱仪测得溴的两种天然的丰度为的丰度为等质量的银制成氯化银和碘化银测得质量比又测得银有一种同位素因而它们的原子量十分准确而多核素元素原子量的准确性优秀学习资料 欢迎下载 H2O VP=2+2 sp3杂化 V型 NH3 VP=3+1 sp3杂化 三角锥 CO32-VP=3+0 sp2杂化 平面三角 PO33-VP=3+1 sp3杂化 三角锥 PO43-VP=4+0 sp3杂化 四面体 2-6 见2-5 2-7 答:由三个。丙烷分子中的每个 C 原子都是 sp3杂化,形成正四面体,故只有三个原子可以处于同一个平面内,如图:2-8 解:金刚烷的立体构型为 由图可
19、知,立体烷分子中有四个六元环,这些六元环各不相同,因为 C10H16中的 C 原子取 SP3杂化,而每个 C 原子与其连的原子有差异,形成的4 个 SP3杂化轨道有差异,是不等性杂化,故形成的六元环不相同。当分子中的次甲基处于立方体的面心位置时,根据杂化轨道理论,分子中的CH基团的 C 原子将处于立方体的四个面上,而其中CH上的 4 个氢原子位于四个顶点上。2-9 解:(1)OF2:由 VSEPR 模型知,OF2属于 AY4型分子型分子,其空间构型为正四面体,由杂化轨道模型可知,四个键的 键角应为 109o28;由斥力顺序可知,l-O-L L-O-F F-O-F故 OF2的分子构型为角型分子,
20、键角小于109o28 (2)ClF3 由 VSEPR 模型知,ClF3分子属于 AY5型分子,其空间构型为三角双锥体,有 3 种空间结构:F E E F F Cl F Cl F F F C l (a)F (b)F E (c)比较三种构型的斥力,可得(a)的斥力最小,故 CClF3的空间构型为(a)型。(3)SOCl2:具有 AY3型通式,总价电子数为 26,斥力顺序可知,O=S-ClCl-S-Cl故O=S-Cl109o28,Cl-S-ClXe-F-Xe90o范围内。(5)SF6:由 VSEPR 模型知,SF6属 AY6型分子,空间构型为正八面体,即其键角为90o。(6)PCl5:由 VSEPR
21、 模型知,PCl5属 AY5型分子,空间构型为三角双锥体,即其键角为 120o和 90o两种。2-10解:路易斯结构式:HC=C=C=CH 分子共有种不同核素的水分子答出现两个峰用质谱仪测得溴的两种天然的丰度为的丰度为等质量的银制成氯化银和碘化银测得质量比又测得银有一种同位素因而它们的原子量十分准确而多核素元素原子量的准确性优秀学习资料 欢迎下载 H H C:1S22S22P2 H:1S1 从左起,C 原子编号 1.2.3.4.1 号 C 原子取 SP2杂化,形成 3 个 键,键角为 120o,有一个含有 1 个电子的垂直于该分子平面的 P 轨道;2 号 C 原子取 SP 杂化轨道,形成 2
22、个 键,有两个未参与杂化的P 轨道,与该分子平面互相正交;3 号 C 原子同 2 号 C 原子,取 SP 杂化;4 号 C 原子同 1 号 C 原子,取 SP2杂化。以上 键形成CCCC 骨架。由以上可知,2 号 C原子和 3 号 C 原子的两条在分之平面内且与 骨架垂直的两条 P 轨道以“肩并肩”形成 键,而四个 C 原子则共同形成了弥散在整个分子内分子符号为 44的大 键,其方向垂直于分子平面,分子内 CC 键之角为 180o。2-11 解:由 VSEPR,臭氧离子 O3-属于 AY4型分子,其空间构型为正四面体,即 由斥力顺序可知,l-O-O O-O-O即O-O-O109o28,但O-O
23、-O90o,因为O-O-O(b)(c)2-22.水的实测偶极矩为1.85D,已知HO键的键矩为1.51D,H2O的实测键角为104.5,借助矢量加和法由HO键矩计算水分子偶极矩。解:=2 HO cos 52.25 =2 1.51 0.61 =1.85 D 2-23.CO分子与醛酮的羰基相比,键能较大,键长较小,偶极矩则小得多,且方向相反.试从结构角度作出解释.解:由于氧原子单方面提供电子形成 键,不仅抵消了由于电负性之差所造成的氧原子上负电荷的积累,反而使碳略带上部分的负电荷.故与羰基偶极方向相反,且接近为零.2-28 答:间羟基苯甲酸存在分子间氢键,使分子间作用力显著升高;而邻羟基苯甲酸由于
24、存在分子内氢键,对分子间作用力贡献不大。因而邻羟基苯甲酸的熔点低于间羟基苯甲酸。补充题:12.根据杂化理论回答下列问题:(1)下表中各种物质中心原子是否以杂化轨道成键?为什么?以何种类型杂化轨道成键?(2)NH 3、H 2O 的键角为什么比 CH 4小?分子 CH 4 H 2O NH 3 CO 2 C 2H 4 键角 109.5 104.5 107.5 180 120 答:(1)表中各物质中心原子都以杂化轨道成键,这样成键电子云重迭大,分子稳定。各种杂化形式如下:分子 CH 4 H 2O NH 3 CO 2 C 2H 4 杂化方式 Sp3 Sp3 Sp3 sp Sp2(2)NH 3中的 N、H
25、 2O 中的 O 和 CH 4中的C 都是 sp3杂化,CH 4的 C 原子的4 个 sp3杂化轨道没被孤电子对占据,都形成 C-H键,4 个等同的 C-H键指向正四面体的 4 个顶点,夹角为 109.5,而 NH 3中 N 原子的 4 个 sp3杂化轨道中有一个被孤电子对占据,其他 3个 sp3杂化轨道分别成键,由于孤电子对的排斥使得两个成键电子对的夹角变小,为107.5。H 2O 的 O 原子的 4 个 sp3杂化轨道有 2 个被孤电子对占据,另外 2 个成键,2个孤电子对的斥力更大一些,成键电子对的夹角就更小些,为 104.5。分子共有种不同核素的水分子答出现两个峰用质谱仪测得溴的两种天
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