无机及分析化学习题(1)分析

第4章物质结构

4-1.氮原子的价电子构型是2s22p3，试用4个量子数分别表明每个电子的运动状态。

解：n=2；l=0，1；m=0，±1；m s=

1

2 ；

4-2.下列各组轨道中，哪些是简并轨道？简并度是多少？

(1)氢原子中2s，2p x，2p y，2p z，3p x。

(2)He+离子中4s，4p x，4p z，4d xy，5s，5p x。

(3)Sc原子中2s，2p x，2p z，2p y，3d xy，4s。

解：（1）2s，2p x，2p y，2p z是简并轨道，简并度是4；

（2）4s，4p x，4p z，4d xy是简并轨道，简并度是4；

（3）2p x，2p z，2p y是简并轨道，简并度是3；

4-3.下列各原子的电子层结构何者属于基态、激发态或不正确的？

(1)1s22s12p2； (2)1s22s12d1；

(3)1s22s22p43s1； (4)1s22s22p63s23p3；

(5)1s22s22p83s1； (6)1s22s22p63s23p63d54s1。

解：原子的电子层结构属于基态的是：（4），（6）

原子的电子层结构属于激发态的是：（1），（3）

原子的电子层结构属于不正确的是：（2），（5）

4-4.在氢原子中，4s和3d哪一个轨道能量高？19号元素钾的4s和3d哪个能量高？并说明原因。

解：氢原子中4s轨道的能量高，因为氢原子是单电子体系，其能量不受l的影响，只与n有关，n越大其能量越高；19号元素钾的3d比4s能量高，主要是因为多电子体系由于屏蔽效应和钻穿效应，发生能级交错。

4-5.写出下列原子和离子的电子结构式。

(1)Cu(z=29)和Cu+ (2)Fe(z=26)和Fe3+

(3)Ag(z=47)和Ag+ (4)I (z=35)和I-

解：（1）Cu(z=29)：[Ar]3d104s1和Cu+：[Ar]3d10

（2）Fe(z=26)：[Ar]3d64s2和Fe3+：[Ar]3d5

（3）Ag(z=47)：[Kr]4d104s1和Ag+：[Kr]4d10

（4）I (z=35) ：[Ar]3d104s24p5和I-：[Ar]3d104s24p6

4-6.某一元素的原子序数为24，试问：

(1)核外电子总数是多少？ (2)它的电子排布式？

(3)价电子层结构； (4)元素所处的周期、族、区？

解：(1)核外电子总数是24

(2)它的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1

(3)价电子层结构：3d54s1

(4)元素所处的四周期、ⅥB族、d区

4-7.ⅠA族和ⅠB族最外层电子数虽然都为1，但它们的金属性却不同，为什么？

解：ⅠA族其价层电子构型为n s1，属于活泼金属，容易失电子并形成稀有气体结构1s2或n s2n p6稳定结

构，而ⅠB族外层电子构型为(n-1)d10n s1，原子半径比同周期的ⅠA族小，有效核电荷数大，不易失去外层电子，故金属性比ⅠA族差。

4-8.不用查表，判断下列各组中原子或离子半径谁大？试解释之。

(1)H与N (2)Ba与Sr (3)Cu与Ni (4)Na与Al (5)Fe2+与Fe3+

解：(1)N的原子半径大，H的原子半径在元素周期表中的半径是最小的，N的原子半径比H大；

(2)Ba的原子半径大，同一主族，从上到下，原子依次半径增大；

(3)Cu的原子半径大，因为Cu具有d10电子构型，有较大的屏蔽作用，所以原子半径略有增加；

(4)Na的原子半径大，同一周期，随着核电荷数的增加，原子核对外层电子的吸引力也增加，使得原子半径逐渐减小。

(5)Fe2+的原子半径大，同一元素，失电子越多，核电荷对于外层的电子的吸引力越大，半径越小。

4-9.某元素的最高正价为+6，最外层电子数为1，原子半径是同族中最小的，试写出该元素的电子结构式、名称及元素符号。

解：该元素的电子结构式[Ar]3d54s1、名称铬及元素符号Cr。

4-10.某元素其原子最外层有2个电子，次外层有13个电子，问此元素在周期表中应属哪族？最高正价是多少？是金属还是非金属？

解：应该属于ⅦB簇，最高正价+7，金属。

4-11.有第四周期的A、B、C、D四种元素，它们的价电子数依次为1、2、2、7，且原子序数A、B、

C、D依次增大，已知A与B的次外层电子数为８，C与D次外层电子数为18，试问：

(1)那些是金属元素？

(2)A、B、C、D的原子序数及电子结构式是什么？

(3)B、D两元素，问能否形成化合物？写出分子式。

解：(1) A、B、C是金属元素。

(2)A：原子序数19，[Ar] 4s1；B：原子序数20，[Ar] 4s2；

C：原子序数30，[Ar]3d104s2；D：原子序数35，[Ar] 4s24p5。

(3)B、D两元素，能形成化合物，分子式为CaBr2。

4-12.指出下列各组化合物中，哪个化合物的价键极性最大？哪个的极性最小？

(1)NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 PCl5 (2) LiF NaF RbF CsF

(3) HF HCl HBr HI (4) CH3F CH3Cl CH3Br CH3I

解：（1）NaCl极性最大，PCl5极性最小；（2）CsF极性最大，LiF极性最小；

（3）HF极性最大，HI极性最小；（4）CH3F极性最大，CH3I极性最小；

4-13.分析下列各分子的中心原子的杂化轨道类型和指出各化学键的键型(σ键或π键)。

(1)HCN中三个原子在一条直线上；

(2)H2S中三个原子不在一条直线上。

解：（1）是sp杂化，σ键和π键

（2）是sp3杂化，σ键

4-14.指出下列分子的中心原子可能采取的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。

BBr3、SiCl4、PH3

解：BBr3：sp2杂化，平面正三角形；

SiCl4：sp3等性杂化，正四面体；