南昌大学大学化学第九章习题答案

习题答案1． 计算氢原子核外电子从第三能级跃迁到第二能级时产生的谱线H α的波长与频率。

解:n 1=2 ,n 2=3)11(10289.3222115n n -⨯=ν11422151057.4)3121(10289.3-⨯=-⨯=s ν nm m ss m c3.656103.6561057.410998.2911418=⨯=⨯⋅⨯==---νλ 2． 计算基态氢原子的电离能为多少？解:n 1=1 ,n 2=∞J J E E E I 181810179.2)111(10179.21--⨯-=-∞⨯-=-∞=∆= 3．下列各组量子数中，合理的一组是(A ) (A) n = 3， l = 1， m l = +1， m s = +21(B) n = 4， l = 5， m l = -1， m s = +21 (C) n = 3， l = 3， m l = +1， m s = -21 (D) n = 4， l = 2， m l = +3， m s = -21 4．用合理的量子数表示： (1)3d 能级； (2)4s 1电子 解: n = 3， l = 2， m l = 0， n = 4， l = 0， m l = 0， m s = +21或-21Ⅵ5．分别写出下列元素基态原子的电子分布式，并分别指出各元素在周期表中的位置。

9F10Ne25Mn29Cu24Cr解:元素价层电子分布式 周期 族 9F [He]2s 22p 5 2 ⅦA 10Ne [He]2s 22p 62 ⅧA 25Mn[Ar]3d 54s 2 4 ⅦB 29Cu [Ar]3d 104s 1 4 ⅠB 24Cr[Ar]3d 54s 1 4 ⅥBⅢ6．以(1)为例，完成下列(2)~(4)题。

(1)Na (Z = 11) [Ne]3s1；(3 ) Cr(Z=24) [Ar] 3d54s1；(2) P(Z=15) 1s22s22p63s23p3 ；(4 ) Kr (Z= 36) [ Ar ] 3d104s24p6；7．写出下列离子的最外层电子分布式：S2-K+Pb2+Ag+Mn2+解:[Ne]3s23p6 [Ne]3s23p6 [Xe]4f145d106s2 [Kr]4d10 [Ar]3d58．试完成下表。

原子序数价层电子分布式各层电子数周期族区11 [Ne]3s12,8,1 3 ⅠA S21 [Ar]3d54s12,8,9,2 4 ⅥB d35 [Ar]3d104s24p52,8,18,7 4 ⅦA p47 [Kr]4d105s12,8,18,18,1 5 ⅠB ds60 [Xe]4f46s22,8,18, 22,8, 2 6 ⅢB f82 [Xe]4f145d106s26p22,8,18,32,18,4 6 ⅥA p9．已知某副族元素A的原子，电子最后填入3d轨道，最高氧化值为4；元素B的原子，电子最后填入4p轨道，最高氧化值为5：(1）写出A、B元素原子的电子分布式；(2)根据电子分布，指出它们在周期表中的位置（周期、区、族）。

解(1)A: [Ar]3d24s2 B: [Ar]3d104s24p5(2)A: 4周期、d区、ⅣB族. B: 4周期、p区、ⅤA族.10．有第四周期的A、B、C三种元素，其价电子数依此为1、2、7，其原子序数按A、B、C顺序增大。

已知A、B次外层电子数为8，而C次外层电子数为18，根据结构判断：(1) C与A的简单离子是什么？(2) B与C两元素间能形成何种化合物？试写出化学式。

解(1)I-, K+ (2) B与C两元素间能形成CaBr211．指出第四周期中具有下列性质的元素：(1) 最大原子半径；(2) 最大电离能；(3) 最强金属性；(4) 最强非金属性；(5) 最大电子亲和能；(6) 化学性质最不活泼；解(1)Kr (2)Kr (3)K (4)Br (5) Br (6) Kr12．元素的原子其最外层仅有一个电子，该电子的量子数是n = 4 , l = 0 , m = 0 ,m s= +1/2 ,问：(1) 符合上述条件的元素可以有几种？原子序数各为多少？(2) 写出相应元素原子的电子分布式，并指出在周期表中的位置。

解(1)只有K, 原子序数19.(2) 电子分布式1s22s22p63s23p64s1周期表中4周期ⅠA 13．在下面的电子构型中，通常第一电离能最小的原子具有哪一种构型？(1) n s2n p3；(2) n s2n p4；(3) n s2n p5；(4) n s2n p6 ；解(2) n s2n p414．某元素的原子序数小于36，当此元素原子失去3个电子后，它的角动量量子数等于2的轨道内电子数恰好半满：(1) 写出此元素原子的电子排布式；(2) 此元素属哪一周期、哪一族、哪一区？元素符号是什么？解(1)角动量量子数等于2的轨道内电子数恰好半满为3d5. 电子排布式1s 22s 22p 63s 23p 63d 84s 2(2) 此元素为Fe 4周期、d 区、ⅧB15．已知H 2O(g)和H 2O 2(g)的∆f H m 分别为-241.8kJ ⋅mol -1、-136.3kJ ⋅mol -1，H 2 (g)和O 2(g)的离解能分别为436 kJ ⋅mol -1 和493kJ ⋅mol -1，求H 2O 2 中O―O 键的键能。

解： H 2(g) + 1/2 O 2(g)H 2O(g)2H(g) + O(g)∆f H m (H 2O) + 2∆H b (H-O) = ∆H b (H-H) + 1/2∆H b (O-O)2∆H b (H-O) = ∆H b (H-H) + 1/2∆H b (O-O) - ∆f H m (H 2O)= [436 + (1/2)⨯493 - (-241.8) ] kJ ⋅mol -1 = 924.3 kJ ⋅mol -1H 2(g) + O 2(g) O 2(g)2H(g) + 2O(g)∆f H m (H 2O 2) + ∆r H m = ∆H b (H-H) + ∆H b (O-O) ∆r H m = ∆H b (H-H) + ∆H b (O-O) - ∆f H m (H 2O 2)= [436 + 493 - (-136.3)] kJ ⋅mol -1 = 1065.3 kJ ⋅mol -1∆r H m = 2∆H b (H-O) + ∆H b (-O-O-) ∆H b (-O-O-) = ∆r H m - 2∆H b (H-O)= [1065.3 - 924.3 ]kJ ⋅mol -1 = 141 kJ ⋅mol -1 = E (-O-O-)16．在极性分子之间存在着_ 取向力 , 诱导力 色散力 ；在极性分子和非极性分子之间存在着_诱导力_色散力____力；在非极性分子之间存在着___色散力_______力。

17．写出O 2分子的分子轨道表达式，据此判断下列双原子分子或离子：O 2+、O 2、O 2-、O 22-各有多少成单电子，将它们按键的强度由强到弱的顺序排列起来，并推测各自的磁性。

解:O +2[(σ1s )2(σ*1s )2(σ2s )2(σ*2s )2(σ2p x )2(π2p y )2(π2p z )2(π*2p y )1(π*2p z )0] 单电子n=1∆f H m (H 2O 2)∆H b (H-H)∆H b ∆r H m∆f Hm (H 2O) ∆H b (H-H) 1/2∆H b ∆H b (H-O)O2 [KK(σ2s)2(σ*2s)2 (π2p y)2(π2p z)2(σ2p x)2(π*2p y)1(π*2p z)1] n=2O-2[(σ1s)2(σ*1s)2(σ2s)2(σ*2s)2(σ2p x)2(π2p y)2(π2p z)2(π*2p y)2(π*2p z)1] n=1O=2 [KK(σ2s)2(σ*2s)2 (π2p y)2(π2p z)2(σ2p x)2(π*2p y)2(π*2p z)2] n=0键的强度由强到弱O2+、O2、O2-、O22-磁性大小: O2〉O2-= O2+〉O22-18．据电负性差值判断下列各对化合物中键的极性大小。

(1) FeO 和FeS (2) AsH3 和NH3(3) NH3 和NF3(4) CCl4 和SiCl4解:(1) FeO 〉FeS (2) AsH3 〈NH3(3) NH3 〈NF3(4) CCl4 〈SiCl419.试说明三种分子中NF3，BF3，ClF3各中心原子的杂化类型、分子的几何构型，并指出各自分子之间可能存在哪些分子间作用力。

解: NF3，BF3，ClF3杂化类型: SP3不等性SP2 SP3 d不等性几何构型: 三角锥平四三角形T形分子间力:取向力, 诱导力,色散力; 色散力; 取向力,诱导力,色散力20．用杂化轨道理论解释为何PCl3是三角锥形，且键角为101°，而BCl3却是平面三角形的几何构型。

解: P原子的外层电子构型为3s23p3，根据杂化轨道理论，P原子以不等性sp3杂化轨道与Cl原子成键，四个sp3杂化轨道指向四面体的四个顶点，其中的三个轨道为单电子，与Cl原子的单电子配对成键；而另一个sp3杂化轨道已为一对孤电子对占据，不可能再与Cl原子成键，因而PCl3的分子构型为三角锥。

同时，由于孤对电子对键对电子的斥力，使PCl3的键角小于109.5︒成为101°。

而BCl3中的B原子为sp2杂化，三个杂化轨道指向平面三角形的三个顶点，与三个Cl原子的单电子配对，因而是平面三角形构型，键角为120︒。

21．波函数ψ是描述_是描述核外电子运动状态的是描述核外电子运动状态的___数学函数式，它和___ _原子轨道___是同义词。

|ψ|2的物理意义是电子在核外某空间概率密度__，电子云是_电子在核外某空间概率密度___的形象化表示。

22．第二周期某元素的单质是双原子分子，键级为1是顺磁性物质。

（1）推断出它的原子序号；(2)写出分子轨道中的排布情况；解: (1)5 (2) B2[(σ1s)2(σ*1s)2(σ2s)2(σ*2s)2(σ2p x)2]24．用VSEPR理论和杂化轨道理论推测下列各分子的空间构型和中心原子的杂化轨道类型。

PCl3SO2NO2+SCl2SnCl2BrF2+解:分子n VP VP排布杂化类型分子构型PCl3(5-3)/2=1 4 正四面体sp3 三角锥SO2(6-4)/2=1 3 平面三角形sp2V形NO2+(5-1-4)/2=0 2 直线形sp 直线形SCl2(6-2)/2=2 4 正四面体sp3V型SnCl2(4-2)/2=1 3 平面三角形sp2V型BrF2+(7-1-2)/2=2 4 正四面体sp3V型25．离子键无饱和性和方向性，而离子晶体中每个离子有确定的配位数，二者有无矛盾？解：离子键无饱和性和方向性是指正负离子的静电吸引作用，只要离子半径允许，就可以吸引尽可能多各个方向的异号离子；而离子晶体中每个离子有确定的配位数是由正负离子的半径确定的，具有确定半径的离子周围排列异号离子的数量(即配位数)是一定的，两者之间并不矛盾。