無(wú)機(jī)及分析化學(xué) 第一章習(xí)題答案

Charp1

原子結(jié)構(gòu)與元素周期性3、用合理的量子數(shù)表示：（1）3d能級(jí)（2）2pz原子軌道（3）4s1電子(1)n=3,l=2(2)n=2,l=1,m=0(3)n=4,l=0,m=0,ms=+4、（1）量子數(shù)n=3，l=1的原子軌道符號(hào)是什么？該類(lèi)原子軌道的形狀如何？有幾種空間取向？共有幾個(gè)軌道？共可容納多少個(gè)電子？

3p亞層，啞鈴型，三種空間取向，

三個(gè)原子軌道（pxpypz），最多可容納6個(gè)電子。

(2)量子數(shù)n=4的電子層有幾個(gè)亞層？各亞層有幾個(gè)軌道？第四電子層最多能容納多少個(gè)電子？

四個(gè)亞層：4s、4p、4d、4f

軌道數(shù)：1357

電子數(shù)：261014（32）Charp1

原子結(jié)構(gòu)與元素周期性6.試預(yù)測(cè)：⑴115號(hào)元素原子的電子分布，并指出它將屬于哪個(gè)周期、哪個(gè)族？可能與哪個(gè)已知元素的性質(zhì)最為相似？⑵第七周期最后一種元素的原子序數(shù)是多少？解：⑴115號(hào)元素原子的電子分布式為1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d105f146s26p66d107s27p3或[Rn]5f146d107s27p3，屬于第七周期、VA族元素，與Bi的性質(zhì)最為相似。⑵第七周期最后一種元素原子的電子分布式為：[Rn]5f146d107s27p6，原子序數(shù)為118。Charp1

原子結(jié)構(gòu)與元素周期性原子序數(shù)電子分布式各層電子數(shù)周期族區(qū)金屬還是非金屬12[Ne]3s22,8,2三ⅡAs金屬24[Ar]3d54s12,8,13,1四ⅥBd金屬48[Kr]4d105s22,8,18,18,2五ⅡBds金屬60[Xe]4f46s22,8,18,22,8,2六ⅢBf金屬82[Xe]4f145d106s26p22,8,18,32,18,4六ⅣAp非金屬

7、考察的知識(shí)點(diǎn)：（1）基態(tài)原子中電子的分布；（2）元素周期性與核外電子分布的關(guān)系。Charp1

原子結(jié)構(gòu)與元素周期性9.

有A、B、C、D四種元素，其價(jià)電子數(shù)依次為1，2，6，7，其原子層依次減小。已知D-的電子層結(jié)構(gòu)與Ar原子相同，A，B次外層電子數(shù)均為8，而C的次外層電子數(shù)為18，根據(jù)結(jié)構(gòu)判斷：（1）原子半徑由小到大的順序；（2）第一電離能由小到大的順序；（3）電負(fù)性由小到大的順序；（4）金屬性由弱到強(qiáng)的順序；（5）分別寫(xiě)出各元素原子最外層的l=0的電子的量子數(shù)。解：元素代號(hào)電子分布式周期族元素符號(hào)A[Xe]6s16ⅠACsB[Kr]5s25ⅡA

SrC[Ar]3d104s24p44ⅥASe

D[Ne]3s23p53ⅦA

Cl(1)原子半徑：rCs>rSr>rSe>rCl(2)第一電離能：ICs<ISr<ISe<ICl(3)電負(fù)性：ХCs<ХSr<ХSe<ХCl(4)金屬性：Cs>Sr>Se>Cl(5)元素原子最外層的l=0的電子的量子數(shù)：Cs([Xe]6s1)：n=6,l=0,m=0,ms=+1/2Sr([Kr]5s2)：n=5,l=0,m=0,ms=+1/2n=5,l=0,m=0,ms=-1/2Se([Ar]3d104s24p4)：n=4,l=0,m=0,ms=+1/2n=4,l=0,m=0,ms=-1/2Cl([Ne]3s23p5)：n=3,l=0,m=0,ms=+1/2n=3,l=0,m=0,ms=-1/2Charp1

分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)11.

根據(jù)電子配對(duì)法，寫(xiě)出下列各物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)式：解：

BBr3CO2SiH4PCl5C2H4HClOCharp1

分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)12.指出下列分子或離子中的共價(jià)鍵哪些是由成鍵原子的未成對(duì)電子直接配對(duì)成鍵？哪些是由電子激發(fā)后配對(duì)成鍵？哪些是配位鍵？解：

ZnCl2Zn的價(jià)層電子構(gòu)型為3d104s2，先激發(fā)成3d104s14p1，再與2個(gè)Cl的p軌道上的未成對(duì)電子配對(duì)成鍵。其共價(jià)鍵由成鍵原子先激發(fā)再配對(duì)成鍵的。NI3直接配對(duì)成鍵。Charp6

分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)AsF5As的價(jià)層電子構(gòu)型為4s24p3

：當(dāng)遇到電負(fù)性大的F原子時(shí)，4s亞層上的價(jià)電子對(duì)被拆開(kāi)，其中一個(gè)電子被激發(fā)到4d亞層上，使未成對(duì)電子數(shù)增至5個(gè)：這樣As就可以和5個(gè)F原子上的未配對(duì)電子配對(duì)成鍵，故AsF5的共價(jià)鍵是由電子激發(fā)后配對(duì)成鍵的。Charp1

分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)N原子的價(jià)層電子構(gòu)型為2s22p3，其2p亞層上有三個(gè)未成對(duì)電子，能與3個(gè)H原子1s上的未成對(duì)電子直接配對(duì)成鍵；而另外一個(gè)H原子1s上的電子電離后就空出了1s軌道，并形成了H+，空出的1s軌道能與N原子2s亞層上的孤電子對(duì)形成配位鍵，整個(gè)過(guò)程如右圖所示：形成配位鍵直接配對(duì)成鍵Charp1

分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)[Ag(NH3)2]+Ag原子的價(jià)層電子構(gòu)型為4d105s1，當(dāng)5s亞層上的1個(gè)電子電離后就形成了Ag+，如下所示：價(jià)電子電離順序：Charp1

分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)13.

試用雜化軌道理論，說(shuō)明下列分子的中心原子可能采取的雜化類(lèi)型，并預(yù)測(cè)其分子或離子的幾何構(gòu)型。Charp1

分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)生成的BCl3幾何構(gòu)型為平面正三角形。B原子的價(jià)電子層構(gòu)型為2s22p1，成鍵時(shí)一個(gè)2s電子被激發(fā)到一個(gè)2p空軌道上，形成3個(gè)能量相同的sp2雜化軌道，整個(gè)過(guò)程如下：BCl3Charp1

分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)PH3P原子的價(jià)電子層構(gòu)型為3s23p3，成鍵時(shí)4個(gè)價(jià)電子軌道發(fā)生sp3雜化，形成4個(gè)能量不相同的sp3雜化軌道，整個(gè)過(guò)程如下：雜化軌道中有1對(duì)孤電子對(duì)，生成的PH3幾何構(gòu)型為三角錐形。Charp1

分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)H2SS原子的價(jià)電子層構(gòu)型為3s23p4，成鍵時(shí)4個(gè)價(jià)電子軌道發(fā)生sp3雜化，形成4個(gè)能量不相同的sp3雜化軌道，整個(gè)過(guò)程如下：雜化軌道中有2對(duì)孤電子對(duì)，生成的H2S幾何構(gòu)型為折線（V）型。Charp1

分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)CCl4C原子的價(jià)電子層構(gòu)型為2s22p2，成鍵時(shí)4個(gè)價(jià)電子軌道發(fā)生sp3雜化，形成4個(gè)能量相同的sp3雜化軌道，整個(gè)過(guò)程如下：雜化軌道中沒(méi)有孤電子對(duì)，生成的CCl4幾何構(gòu)型為正四面體。Charp1

分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)CS2C原子的價(jià)電子層構(gòu)型為2s22p2，先激發(fā)為2s12p3

，發(fā)生sp雜化，兩個(gè)sp雜化軌道與兩個(gè)S的3p軌道形成2根σ鍵，C原子的兩個(gè)2p軌道與兩個(gè)S的3p軌道形成2根鍵，形成S=C=S，整個(gè)過(guò)程如下：生成的CS2幾何構(gòu)型為直線形。Charp1

分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)N原子的價(jià)層電子構(gòu)型為2s22p3，其2p亞層上有三個(gè)未成對(duì)電子，能與3個(gè)H原子1s上的未成對(duì)電子直接配對(duì)成鍵；而另外一個(gè)H原子1s上的電子電離后就空出了1s軌道，與N原子2s亞層上的孤電子對(duì)形成配位鍵，這樣整個(gè)離子就沒(méi)有孤電子對(duì)，形成四個(gè)相同sp3雜化軌道，整個(gè)過(guò)程如下圖所示：雜化軌道中所有電子都成對(duì)了，生成的幾何構(gòu)型為正四面體。Charp1

分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)14.根據(jù)分子軌道理論說(shuō)明：⑴He2分子不存在；⑵N2分子很穩(wěn)定，且具有反磁性；⑶O2-和O2+離子的磁性。解：

有4個(gè)電子，根據(jù)分子軌道能級(jí)圖可以寫(xiě)出其分子軌道式為

(σ1s)2(σ＊1s)2

?？芍M(jìn)入成鍵軌道的電子與進(jìn)入反鍵軌道的電子一樣多，能量變化上相互抵消，因此理論上是不存在的。Charp1

分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)有14個(gè)電子，根據(jù)分子軌道能級(jí)圖可以寫(xiě)出其分子軌道式為KK(σ2s)2(σ＊2s)2

(2py)2(2pz)2

(σ2px)2

，形成了一個(gè)σ鍵和二個(gè)鍵，所以很穩(wěn)定。由于其所有的電子均已配對(duì)，因此其具有反磁性。有17個(gè)電子，根據(jù)分子軌道能級(jí)圖可以寫(xiě)出其分子軌道式為KK(σ2s)2(σ＊2s)2

(σ2px)2

(2py)2(2pz)2

(＊2py)2(＊2pz)1

，可知其有一個(gè)未成對(duì)電子(＊2pz)1

，與(2pz)2形成了一個(gè)叁電子鍵，因此其具有順磁性。有15個(gè)電子，根據(jù)分子軌道能級(jí)圖可以寫(xiě)出其分子軌道式為KK(σ2s)2(σ＊2s)2

(σ2px)2

(2py)2(2pz)2

(＊2py)1，可知其有一個(gè)未成對(duì)電子(＊2py)1

，與(2py)2形成了一個(gè)叁電子鍵，因此其具有順磁性。Charp1

分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)15.根據(jù)鍵的極性和分子的幾何構(gòu)型，判斷下列分子哪些是極性分子？哪些是非極性分子？解：

Ar是單原子分子，整個(gè)分子呈現(xiàn)出電中性，因此它是非極性分子。I2由兩個(gè)相同原子構(gòu)成，分子中的正負(fù)電荷中心重合于一點(diǎn)，整個(gè)分子不存在正負(fù)兩極，屬于非極性分子。Charp1

分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)HF由兩個(gè)不同原子構(gòu)成，成鍵電子云偏向于電負(fù)性較大的F原子，使分子的負(fù)電荷中心比正電荷中心更偏向于F原子，整個(gè)分子存在正負(fù)兩極，屬于極性分子。CO由兩個(gè)不同原子構(gòu)成，成鍵電子云偏向于電負(fù)性較大的O原子，使分子的負(fù)電荷中心比正電荷中心更偏向于O原子，整個(gè)分子存在正負(fù)兩極，屬于極性分子。H2S有兩個(gè)S－H極性鍵，由于其空間結(jié)構(gòu)為V形，中正負(fù)電荷中心不重合，整個(gè)分子存在正負(fù)兩極，屬于極性分子。H2SCharp1

分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)CS2有兩個(gè)C－S極性鍵，但由于其空間結(jié)構(gòu)為直線形，中正負(fù)電荷中心重合，整個(gè)分子不存在正負(fù)兩極，屬于非極性分子。CS2CHCl3有三個(gè)C－Cl極性鍵和一個(gè)C－H極性鍵，其空間結(jié)構(gòu)為四面體，中正負(fù)電荷中心不重合，整個(gè)分子存在正負(fù)兩極，屬于極性分子。CHCl3CCl4有四個(gè)完全相同的C－Cl極性鍵，而其空間結(jié)構(gòu)為正四面體，中正負(fù)電荷中心重合，整個(gè)分子不存在正負(fù)兩極，屬于非極性分子。CCl4Charp1

分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)BF3有三個(gè)完全相同的B－F極性鍵，而其空間結(jié)構(gòu)為正平面三角形，中正負(fù)電荷中心重合，整個(gè)分子不存在正負(fù)兩極，屬于非極性分子。BF3NF3有三個(gè)完全相同的N－F極性鍵，但其空間結(jié)構(gòu)為正三角錐形，中正負(fù)電荷中心不重合，整個(gè)分子存在正負(fù)兩極，屬于極性分子。NF3Charp1