大學(xué)化學(xué)課后題答案第二章1

第二章第二章 化學(xué)元素和物質(zhì)結(jié)構(gòu)化學(xué)元素和物質(zhì)結(jié)構(gòu) 14p、5f、6d、7s 軌道主量子數(shù)、角量子數(shù)的值各是多少？所包含的等價(jià)軌道數(shù)、所能容 納的最大電子數(shù)是多少？ 答： 軌道 主量子數(shù) 角量子數(shù) 等價(jià)軌道數(shù) 能容納的最大電 子數(shù) 4p 4 1 3 6 5f 5 3 7 14 6d 6 2 5 10 7s 7 0 1 2 2下列哪種原子軌道是不存在的？為什么？ （1）n1，l0，m1； （2）n3，l2，m2； （3）n3，l2，m3； （4）n3，l1，m1； （5）n2，l1，m1； （6）n2，l3，m2。 答：由 l0，1，2，.， （n1） ；m0，1，2，l 可知： （1）不存在，m0； （3）不存在，m0，1，2； （6）不存在，l=0,1。 3填充表格。 原子序數(shù) 元素符號(hào) 電子排布式 周期 族 區(qū) 17 Cl Ne3s23p53 A p 區(qū) 19 K Ar4s14 A s 區(qū) 25 Mn Ar3d54s24 B d 區(qū) 29 Cu Ar3d104s14 B ds 區(qū) 24 Cr Ar3d54s14 B d 區(qū) 4指出下列各元素基態(tài)原子的電子排布式寫法違背了什么原理？并改正之。 （1）B 1s22s12p2 違背能量最低原理，應(yīng)為 B 1s22s22p1 （2）C 1s22s22px2 違背洪德規(guī)則，應(yīng)為 C 1s22s22px12py1 （3）Al Ne3s3 違背泡利不相容原理，應(yīng)為 Al Ne3s23p1 5下列說法是否正確，不正確的如何改正？ （1）不正確。電子繞原子核運(yùn)動(dòng)沒有固定的軌跡，s 電子在原子核周圍運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)的概率密 度面為球形，而 p 電子的等概率密度面為啞鈴形。 （2）不正確。主量子數(shù) n1 時(shí)，只有一個(gè) 1s 軌道，最多容納 2 個(gè)自旋相反的電子。 （3）不正確。主量子數(shù) n4 時(shí)，其軌道總數(shù)為 16，電子層電子最大容量為 32。 （4）不正確。主量子數(shù) n3 時(shí)，有 3s，3p，3d 三種能級(jí)不同的軌道，其軌道總數(shù)為 9。 6說明下列各對(duì)原子中哪一種原子的第一電離能高，為什么？ S 與 P Al 與 Mg Sr 與 Rb Cr 與 Zn Cs 與 Au Rn 與 At 答：由元素的第一電離能具有周期性的變化規(guī)律：同一周期中從左至右增大；同一主族自上 而下減少。 下列原子第一電離能的大小比較為： PS；MgAl；SrRb；ZnCr；CsAt 7如何理解共價(jià)鍵具有方向性和飽和性？ 答： 從價(jià)鍵理論的要點(diǎn)可知， 自旋方向相反的電子配對(duì)以后就不再與另一個(gè)原子中的未成對(duì) 電子配對(duì)了， 這就是共價(jià)鍵的飽和性。 而根據(jù)軌道的最大重疊原理， 除了球形的 s 軌道之外， d、p 軌道的最大值總是沿重疊最多的方向取向，因而決定了共價(jià)鍵的方向性。 8簡(jiǎn)單說明 鍵和 鍵的主要特征是什么？ 答： 鍵的原子軌道是沿鍵軸方向以“頭碰頭”的形式重疊的。 鍵的原子軌道是沿鍵軸方向 以“肩并肩”的形式重疊的。一般說來 鍵的軌道重疊程度比 鍵的重疊程度要小，因而能量 要高，不如 鍵穩(wěn)定。共價(jià)鍵單鍵一般為 鍵，在共價(jià)雙鍵和三鍵中除了一個(gè) 鍵外，其 余的為 鍵。 9根據(jù)雜化軌道理論預(yù)測(cè)下列分子的空間構(gòu)型，并判斷偶極矩是否為 0。 答：CO2：sp雜化，直線型，偶極矩為零； HgCl2：sp雜化，直線型，偶極矩為零； BF3：sp2雜化，平面三角形，偶極矩為零 CH4：sp3等性雜化，正四面體，偶極矩為零； CHCl3：sp3不等性雜化，三角錐，偶極矩不為零； NH3：sp3不等性雜化，三角錐，偶極矩不為零； PH3：sp3不等性雜化，三角錐，偶極矩不為零； H2O：sp3不等性雜化，V形，偶極矩不為零。 10實(shí)驗(yàn)證明BF3分子是平面三角形，而BF4-離子是正四面體的空間構(gòu)型，試用雜化軌道 理論進(jìn)行解釋。 答：BF3：B原子sp2雜化，雜化軌道間的夾角為 120，呈平面三角形。 而BF4-中B原子為sp3雜化，所以整個(gè)離子呈正四面體的構(gòu)型。 11SO2和NO2兩者都是極性的，而CO2是非極性的，這一事實(shí)對(duì)于這些氧化物的結(jié)構(gòu)有什 么暗示？ 答：SO2為sp2雜化，其中 2 個(gè)軌道上為S-O共用電子對(duì)，另 1 個(gè)軌道上為S提供的孤對(duì)電子； NO2為sp2雜化，其中 2 個(gè)軌道上為N-O共用電子對(duì)，另 1 個(gè)軌道上為S提供的孤對(duì)電子；因 此，整個(gè)分子的偶極矩不為零，SO2和NO2兩者都是極性的。 而CO2為sp雜化，兩個(gè)軌道上都是C-O共用電子對(duì)，因此整個(gè)分子偶極矩為 0。 12試用價(jià)電子對(duì)互斥理論推斷下列各分子的空間構(gòu)型，并用雜化軌道理論加以說明。 答： NF3NO2PCl5BCl3H2S ClF3 A 原子電子對(duì)數(shù) (5+3)/2=4 (5+0)/2=3 (5+5)/2=5(3+3)/2=3(6+2)/2=4 (7+3)/2=5 成鍵電子對(duì) 3 2 5 3 2 3 孤對(duì)電子 1 1 0 0 2 2 A 的價(jià)層電子排布 四面體 三角形 三角雙錐 平面三角形四面體 三角雙錐 分子形狀 三角錐形 V 形 三角雙錐 三角形 V 形 T 形 雜化類型 sp3不等性 sp2不等性 sp3d sp2sp3不等性 sp3d不等性 13試比較下列物質(zhì)中鍵的極性的相對(duì)大小。 答：NaFHFHClHBrHII2 14舉例說明鍵的極性和分子的極性在什么情況下是一致的？在什么情況下是不一致的？ 答： 雙原子分子中鍵的極性與分子極性一致， 多原子分子整個(gè)分子的極性由鍵的極性和分子 空間構(gòu)型共同決定。前者如H2，非極性，HCl極性；后者如CO2，CO鍵極性，分子非極性； SO2分子中SO鍵極性，分子極性。 15 石墨的結(jié)構(gòu)是一種混合鍵型的晶體結(jié)構(gòu)， 利用石墨作電極或作潤(rùn)滑劑各與它的晶體中哪 一部分結(jié)構(gòu)有關(guān)？金剛石為什么沒有這種性能？ 答：由于石墨晶體中，即有共價(jià)鍵，又有非定域大 鍵，還有分子間力，所以石墨晶體是一 種混合鍵型的晶體 石墨晶體中碳原子是以一個(gè) 2s軌道和兩個(gè) 2p軌道進(jìn)行sp2雜化，每個(gè)碳原子與其他三碳 原子以鍵相連，鍵角 120，形成無數(shù)正六角形構(gòu)成的網(wǎng)狀平面層。所以石墨晶體具有層狀 結(jié)構(gòu)。每個(gè)碳原子中還有一個(gè)未雜化的 2p軌道，這些 2p軌道與六角網(wǎng)狀平面垂直，并相互 平行。這些相互平行的p軌道可形成鍵。由于這種鍵由很多原子形成，稱為大鍵。大鍵中 的電子與金屬中的自由電子有些類似。 因此石墨具有良好的導(dǎo)電性。 石墨晶體中層與層之間 以分子間力聯(lián)系，這種作用力較弱，層與層之間容易滑動(dòng)和斷裂，因此石墨可用作潤(rùn)滑劑。 在金剛石中，碳原子采用sp3雜化，碳原子間以極強(qiáng)的共價(jià)鍵聯(lián)系，因此有極高的熔點(diǎn) 與很大的硬度。 16食鹽、金剛石、干冰（CO2）以及金屬都是固態(tài)晶體，但它們的溶解性，熔沸點(diǎn)、硬度 和導(dǎo)電性等物理性質(zhì)為什么相差甚遠(yuǎn)？ 答： 因?yàn)槭雏}屬于離子晶體， 離子晶體的晶格結(jié)點(diǎn)上排布的是正、 負(fù)離子， 以離子鍵相結(jié)合， 因此一般具有較高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和硬度；金剛石為共價(jià)晶體，晶格結(jié)點(diǎn)上排布的是原子，以 共價(jià)鍵相結(jié)合，因此一般具有非常高的熔點(diǎn)和硬度；干冰屬于分子晶體，晶格結(jié)點(diǎn)上排布的 是分子，以分子間力相結(jié)合，由于分子間力較化學(xué)鍵的鍵能小，所以分子晶體一般具有較低 的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和較小的硬度，這類固體一般不導(dǎo)電。金屬屬于金屬晶體，晶格結(jié)點(diǎn)上排布的 是金屬原子，以金屬鍵相結(jié)合，由于有很多自由電子，因此導(dǎo)電、導(dǎo)熱性強(qiáng)，具有良好的延 展性。 17下列哪些化合物中存在氫鍵？是分子間氫鍵還是分子內(nèi)氫鍵。 分子間氫鍵：NH