第四版 无机化学 答案

第一章原子结构和原子周期系

1-1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）答：（a）[Ar]4s1（b）[Ne]3s23p1（c）[Ne]3s23p5（d）[Ar]3d54s2（e）[Ar] 3d104s1（f）[Ar]4s24p3

1-2给出下列原子或离子的价电子层电子组态，并用方框图表示轨道，填入轨道的电子用箭头表示。

（a）Be （b）N （c）F （d）Cl-（e）Ne+（f）Fe3+（g）As3+

1-3 Li+、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？

1-4以下+3价离子那些具有8电子外壳？Al3+、Ga3+、Bi3+、Mn3+、Sc3+

答：Al3+和Sc3+具有8电子外壳。

1-5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那个区、哪个族、哪个周期。

答：（a）p区，ⅦA族，第三周期（b）d区，Ⅷ族，第四周期（c）s区，ⅡA族，第五周期（d）f区，ⅢB族，第六周期（e）ds区，ⅠB族，第六周期

1-6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。答：Ti位于第四周期ⅣB族，它的基态原子的电子组态为[Ar]3d24s2；

Ge位于第四周期ⅣA族，它的基态原子的电子组态为[Ar]3d104s24p2；

Ag位于第五周期ⅠB族，它的基态原子的电子组态为[Kr] 4d105s1；

Rb位于第五周期ⅠA族，它的基态原子的电子组态为[Kr] 5s1；

Ne位于第二周期0族，它的基态原子的电子组态为[He] 2s22p6。

1-7某元素的基态价层电子构型为5d36s2，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：该元素的基态原子电子组态为[Xe] 4f126s2。

1-8某元素基态原子最外层为5s2，最高氧化态为+4，它位于周期表哪个去？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代表它的元素符号，写出相应氧化物的化学式。

答：该元素的基态原子电子组态为[Kr] 4d25s2，即第40号元素锆（Zr）。它位于d区，第五周期ⅣB族，+4氧化态离子的电子构型为[Kr]，即1s22s22p63s23p63d104s24p6, 相应氧化物为AO2。

第二章分子结构

2-1用VSEPR模型讨论CO2、H2O、NH3、CO32-、PO33-、PO3-、PO43-的分子模型，画出他们的立体结构，用短横代表σ键骨架，标明分子构型的几何图形的名称。

2-2讨论上题列举的分子（或离子）的中心原子的杂化类型。

答：见上表。

2-3第二周期同核双原子分子中哪些不能稳定存在？哪些有顺磁性？用分子轨道模型解释。答：Be2不能稳定存在，分子轨道组态为[He2]σ2s2σ*2s2.键级为0。

B2、O2有顺磁性。分子轨道组态分别为：B2：[He2]σ2s2σ*2s2π2px1π2py1；O2：[He2]σ2s2σ*2s2σ2p2π2px2π2py2π*2px1π*2py1;因为存在孤对电子，所以有顺磁性。

2-4试用分子轨道模型做出预言，O2+的键长与O2的键长哪个较短，N2+的键长与N2的键长哪个较短？为什么？

2-5计算表明CO、NO分子轨道能级图中的σ2p轨道和π2p轨道的顺序跟N2分子轨道里的顺序相同，它们有没有顺磁性？计算它们的键级，并

推测它们的键长顺序。

答：CO与N2等电子（10e），无未成对电子，无顺磁性。NO是11e分子，π2p*有1e，有顺

磁性。CO的键级是3，NO的键级是2.5，键级降低，键长增大，因而CO的键长比NO短。

2-6极性分子—极性分子、极性分子—非极性分子、非极性分子—非极性分子，其分子间的范德华力各如何构成？为什么？

答：

取向力是固有偶极之间的作用力，非极性分子没有固有偶极，只有极性分子之间的范德华力有取向力的成分；诱导力是固有偶极诱导产生的偶极，因此非极性分子之间没有诱导力的成分，而色散力是顺时偶极之间的作用力，，因此任何分子之间都存在色散力。

2-7考察HCl、HBr、HI的色散力、取向力、诱导力以及它们构成的范德华力的顺序，并做出解释。

答：取向力HCl＞HBr＞HI，因为HCl、HBr、HI偶极矩依次减小；

诱导力HCl＞HBr＞HI，因为偶极矩越大，诱导力越大。

色散力HCl＜HBr＜HI，因为分子的极化率越大，变形性越大，色散力越大。

第四章配位化合物

4-1给出下列配合物的名称和中心原子的氧化态：[Co(NH3)6]Cl3、K2[Co(NCS)4]、H2[PtCl6]、[CrCl(NH3)5]Cl2、K2[Zn(OH)4]、[PtCl2(NH3)2]，并用化学式单独表示其中的络离子。

答：分子式命名中心原子氧化态[Co(NH3)6]Cl3氯化六氨合钴（Ⅲ）Co +3

K2[Co(NCS)4] 四异硫氰根合钴（Ⅱ）酸钾Co +2

H2[PtCl6] 六氯合铂（Ⅳ）酸Pt +4

[CrCl(NH3)5]Cl2氯化一氯五氨合铬（Ⅲ）Cr +3

K2[Zn(OH)4] 四羟合锌（Ⅱ）酸钾Zn +2

[PtCl2(NH3)2] 二氯二氨合铂（Ⅱ）Pt +2

4-2写出下列配合物的化学式

⑴氯化二氯一水三氨合钴（Ⅲ）⑵六氯合铂（Ⅳ）酸钾

⑶二氯四硫氰合铬酸铵⑷二（草酸根）二氨合钴（Ⅲ）酸钙

答：⑴[CoCl2(H2O) (NH3)3]Cl ⑵K2[PtCl6]

⑶(NH4)3[Cr(SCN)4Cl2] ⑷ Ca[Co(C2O4)2(NH3)2]2

4-3五种配合物的实验式相同——K2CoCl2I2(NH3)2，电导实验表明它们的等浓度水溶液里离子数目跟等浓度的Na2SO4相同，写出它们的化学式，给出中心离子的氧化态。

答：配合物的化学式为K2[CoCl2I2(NH3)2]，中心原子Co的氧化态为+2。

（注：五种物质指的是它的立体异构体，分别是三邻式、三反式、一反两顺式，其中一反两顺式有三种，而三邻式未区分对映异构体，见下图）

4-4实验证实，Fe (H2O)63+和Fe (CN)63-的磁矩差别很大，如何用价键理论解释？

答：Fe (H2O)63+的中心原子Fe 3+用sp3d2杂化轨道成键，属于外轨高自旋配合物，有5个单电子；而Fe (CN)63-的中心原子Fe 3+用d2sp3杂化轨道成键，属于内轨低自旋配合物，有1个单电子，所以二者磁矩差别很大。