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。

1

解：n=2 ；l=0，1 ；m=0，土1 ；m s=

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)1s22s22p4 3s1；(4)1s22s22p63s2 3p3；

(5)1s22s22p8 3s1；⑹ 1s22s22p63s2 3p63d 54s1。

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I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)1 (z=35)和I-

解：(1) Cu(z=29): [Ar]3d 104s1和Cu+: [Ar]3d 10

(2)Fe(z=26): [Ar]3d 64s2和Fe3+: [Ar]3d 5

(3)Ag(z=47)：[Kr]4d 104s1和Ag +：[Kr]4d 10

(4)I (z=35) : [Ar]3d 104s24p5和I-: [Ar]3d 104s24p6

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、W B族、d区

4-7. I A族和I B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：I A族其价层电子构型为ns1,属于活泼金属，容易失电子并形成稀有气体结构

1s2或ns2np6稳定结构，而I B族外层电子构型为(n-1)d10ns1，原子半径比同周期的I A族小，有效核电荷数大，不易失去外层电子，故金属性比I A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]3d 54s1、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：应该属于四B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] 4s 24p5。

(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 MgCl 2 AlCl 3 SiCl4 PCl5 (2) LiF NaF RbF CsF

(3) HF HCl HBr HI (4) CH 3F CH3Cl CH3Br CH3I

解：(1) NaCI极性最大，PCS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(b键或n 键)。

(1)HCN 中三个原子在一条直线上；

(2)H 2S 中三个原子不在一条直线上。

解：(1)是sp杂化，6键和n键

(2)是sp3杂化，6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。

BBr 3、SiCl4、PH3

解：BB"：sp2杂化，平面正三角形；

SiCl4：sp3等性杂化，正四面体；

PH3：sp3不等性杂化，三角锥形。

4-15. 根据键的极性和分子几何构型，推断下列分子哪些是极性分子？哪些是非极性

分子？Ne Br2 HF NO H2S (V字型)CS2(直线型)CHCl 3(四面体)CCl4(正四面体)

BF3(平面三角形)NH3(三角锥形)

解：极性分子：HF NO H2S (V字型)CHCl 3(四面体)NH3(三角锥形)

非极性分子：Ne Br2 CS2(直线型)CCl4(正四面体)BF3(平面三角形)

4-16. 判断下列分子的偶极矩是否为零？

(1)Ne (2)Br2 (3))HF (4)NO (5)H2S (6)SiH4 (7)CH3Cl

解：(1)Ne (2)Br2 (6)SiH4 的偶极矩为零，其余不为零。

4-17. NO2、CO2、SO2的键角分别为130 ° 180 ° 120 °试判断其中心原子的杂化类型。

解：sp2杂化，sp杂化，sp2杂化，

4-18. 说明下列每组分子之间存在着什么形式的分子间力。