湖南理工学院2011年无机化学习题及答案第七章物质结构

第七章 物质结构

习题1

1下列各组量子数，哪些是不合理的？为什么？ （1） n=2 l=1 m=0 （2） n=2 l=2 m= -1 （3） n=3 l=0 m= +1 （4） n=2 l=3 m= +2 解：（2）（3）、（4）不合理。因为l的取值为0，1，2，…（n-1），（2）中l的值只能是0或1；（3）中m的取值范围只能是0，±l；（4）中l的取值范围只能是0或1，当l为0时，m只能为0，当l为1时，m的取值可为0或±l。

2 用原子轨道符号表示下列各套量子数；并按其轨道能量高低次序排列。 编号 n l m n 编号 n l m n ① 5 2 －1 －? ④ 3 2 ＋1 ＋? ② 4 0 0 ＋? ⑤ 3 2 －2 －? ③ 3 1 0 －? ⑥ 3 0 0 －? 解：①为5dxz ②为4s ③为3pz ④为3dyz ⑤为3dxy ⑥为3s 多电子体系能量高低顺序为 3s < 3pz < 4s < 3dyz = 3dxy < 5dxz 单电子体系能量高低顺序为 3s = 3pz = 3dyz = 3dxy< 4s < 5dxz 3 如①所示，填充下列各题的空白。

① K（Z＝19） 1s22s22p63s23p64s1 ② 1s22s22p63s23p5

（）（）

③ Zn（Z＝30） 1s22s22p63s23p63d 4s

（）

④ [Ar] 3d 4s2

（）（）

⑤ [Kr] 4d 5s 5p5

（）（）（）（）

⑥ Pb（Z＝82） [Xe] 4f 5d 6s 6p 解：②、Cl（Z＝17）

③、10，2 ④、（Z＝21～23，25～28，30） ，1～3或5～8或10 ⑤、I（Z＝53），10，2 ⑥、14，10，2，2 4 试填出下列空白。

原子序数 电子排布式 电子层数 周期 族 区 元素名称 16 1s22s22p63s23p4 3 3 Ⅵ A p 硫 19 1s22s22p63s23p64s1 4 4 Ⅰ A s 钾 42 1s22s22p63s23p63d104s24p64d55s1 5 5 Ⅵ B d 钼 48 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s2 5 5 Ⅱ B ds 镉

5 写出下列原子和离子的电子排布式。

（1）29Cu和Cu2+ （2）26Fe和Fe2+

-（3）47Ag和Ag+ （4）53I和I 解：（1）1s22s22p63s23p63d104s1 和 1s22s22p63s23p63d9

（2）1s22s22p63s23p63d64s2 和 1s22s22p63s23p63d6 （3）1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1 和 1s22s22p63s23p63d104s24p64d10

（4）1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p5 和 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6 6 选出下列各组中第一电离能最大的一种元素。

（1） Na、Mg、Al （2） Na、K、Rb （3） Si、P、S （4） Li、Be、B

解：（1） Mg （2） Na （3） P （4） Be 7 下列元素中，哪一组电负性依次减小？

（1） K、Na、Li （2） O、Cl、H （3） As、P、H （4） Zn、Cr、Ni 解：第（2）组的电负性依次减小。

8 比较下列各组元素的半径大小，并解释之。

＋＋－－

（1） Mg2和Al3 （2） Br和I

－＋＋

（3） Cl和K （4）Cu和Cu2+ 解：离子半径

＋＋

（1） Mg2 > Al3 由于核外电子数相同，则核电荷数越大，离子半径越小；

－－

（2） Br < I 处于同一主族，离子价态相同，核电荷数越大，离子半径越大；

－＋

（3） Cl > K 由于核外电子数相同，则核电荷数越大，离子半径越小；

＋

（4） Cu > Cu2+ 同一元素，价态不同，失电子越多，离子半径越小。 9 指出下列分子中有几个σ键和π键。

N2、CO2、BBr3、C2H2、SiH4 解：N2 有1个σ键和2个π键

CO2 有2个σ键和2个π键 BBr3 有3个σ键；

C2H2 有3个σ键和2个π键； SiH4 有4个σ键。

10 根据杂化轨道理论，预测下列分子的空间构型，并判断分子的极性。

HgCl2 BF3 CHCl3 PH3 H2S 解：HgCl2 直线型，含有极性键的非极性分子；

BF3 平面正三角形，含有极性键的非极性分子； CHCl3 四面体形，极性分子； PH3 三角锥形，极性分子； H2S 角形结构，极性分子。

11 下列分子间存在什么形式的分子间作用力（取向力、诱导力、色散力、氢键）？

（1）CH4 （2）He和H2O （3）HCl气体 （4） H2S （5）甲醇和水 解：（1） CH4 色散力；

（2） He和H2O 诱导力、色散力

（3） HCl气体 存在取向力、诱导力、色散力； （4） H2S 存在取向力、诱导力、色散力；

（5） 甲醇和水 存在取向力、诱导力、色散力、氢键。

12 判断下列化合物中有无氢键存在，如果存在氢键，是分子间氢键还是分子内氢键？（1） C6H6 （2） C2H6 （3） NH3 （4） H3BO3 （5）邻硝基苯酚

解：（1） C6H6 无氢键存在； （2） C2H6 无氢键存在；

（3） NH3 存在氢键，是分子间氢键； （4） H3BO3 存在氢键，是分子间氢键； （5） 邻硝基苯酚 存在氢键，是分子内氢键。 13 比较下列各组物质的熔点高低，并说明理由。 （1） KI、SiC、HF、H2

（2） MgO、KCl、FeCl2、CCl4 解：（1）SiC > KI > HF > H2 理由：SiC是原子晶体，KI是离子晶体，HF 、H2是分子晶体，但HF存在氢键。

（2）MgO > FeCl2> KCl > CCl4 理由：MgO、KCl、FeCl2是离子晶体，正负离子带的电荷越多，离子半径越短，离子键强度越高，其离子化合物熔点越高。MgO中正负离子均带两个电荷，且离子半径最短，离子键

＋＋

最强；KCl和FeCl2中Fe2所带电荷多且离子半径较K小，在负离子相同的情况下，FeCl2的熔点要高一些；而CCl4是分子晶体。

14 由下列焓变数据计算RbF的晶格能。

?（1） Rb（s）=Rb（g） ?rHm (1)?78kJ?mol?1

?（2） Rb（g）=Rb（g） ＋ e ?rHm (2)?402kJ?mol?1

＋

－

?（3） F2（g）＝2F（g） ?rHm (3)?160kJ?mol?1

?（4） F（g）＋ e ＝ F（g） ?rHm (4)??350kJ?mol?1

－

－

?（5） F2（g）＋2Rb（g）＝2RbF（s） ?rHm (5)??1104kJ?mol?1

解：求算RbF的晶格能就是求反应F（g）＋Rb（g）＝RbF（s）的焓变值，即： 由于该反应＝[（5）－（3）－（4）×2－（2）×2]/2

????∴该反应的焓变也应=[?rHm (5)??rHm (3)?2??rHm (4)?2??rHm (2)]?2

－＋

?[(?1104)?160?2?(?350)?2?402]?2??684 kJ?mol?1

原子结构和周期律 该章总题数：80题

1. (本题难度系数15)在一个多电子原子中，具有下列各套量子数（n,l,m,ms）的电子，能量最大的电子具有的量子数是（ A）

(A) 3,2,+1,+1/2 (B) 2,1,+1,-1/2 (C) 3,1,0,-1/2 (D) 3,1,-1,+1/2

4. (本题难度系数30)下列各组量子数中，相应于氢原子Schrodinger方程的合理解的一组是（D ） n l m ms A 3 0 +1 -1/2 B 2 2 0 +1/2 C 4 3 -4 -1/2 D 5 2 +2 +1/2

5. (本题难度系数30)下列各组量子数中，合理的一组是（A ） A n=3 l=1 m= +1 ms=+1/2 B n=4 l=5 m=-1 ms=+1/2 C n=3 l=3 m=+1 ms=-1/2 D n=4 l=2 m=+3 ms=-1/2

7. (本题难度系数30)按类氢原子轨道能量计算公式，Li2+电子在n=1轨道上的能量与H原子在n=1轨道上能量之比值为（C ）

A 3:1 B 6:1 C 9:1 D 1:3

15. (本题难度系数15)基态原子的第五层只有2个电子，则原子的第四电子层中的电子数（C ） A肯定为8个 B 肯定为18个 C 肯定为8~18个 D 肯定为8~32个

21. (本题难度系数15)下列电子层的结构（K,L,M,…）中不是卤素的电子结构者为（ A） A 7 B 2,7 C 2,8,18,7 D 2,8,7

22. (本题难度系数30)下列离子的电子构型可以用[Ar]3d6表示的是（C ） A Mn2+ B Fe3+ C Co3+ D Ni2+

24. (本题难度系数15)下列离子中外层d轨道达半充满状态的是（B ） A Cr3+ B Fe3+ C Co3+ D Cu+

27. (本题难度系数30)下列离子半径变小的顺序正确的是（A ）

A F->Na+>Mg2+Al3+ B Na+>Mg2+>Al3+>F- C Al3+>Mg2+>Na+>F- D F->Al3+>Mg2+>Na+

28. (本题难度系数30)下列元素电负性大小顺序中，正确的是（C ）

A Be>B>Al>Mg B B>Al>Be≈Mg C B>Be≈Al>Mg D B≈Al

29. (本题难度系数30)下列各组原子和离子半径变化的顺序，不正确的一组是（ ）

A P3->S2->Cl->F- B K+>Ca2+>Fe2+>Ni2+ C Co>Ni>Cu>Zn D V>V2+>V3+>V4+

30. (本题难度系数15)下列元素中各基态原子的第一电离能最大的是（ ） (A)Be (B) B (C) C (D) N

31. (本题难度系数15) 下列元素的原子中，第一电离能最低的是（ A） (A)Be (B) B (C) C (D) N

39. (本题难度系数15)下列第三周期元素的离子中，半径最大的是（ ） A Na+ B Al3+ C S2- D Cl- 40. (本题难度系数15)下述离子中半径最小的是（ ） A Rb+ B Sc3+ C Ti4+ D Ti3+

41. (本题难度系数30)光和实物微粒（静止质量不为0）在本质上（C ） A 相同 B 不相同

C 有相同处，也有不同处 D 两者无法比较

42. (本题难度系数15)若知下列三式的电离能分别为E1,E2,E3:

Li(g)?Li+(g)+e- E1

Li+(g) ?Li2+(g)+e- E2

2+3+- Li(g) ?Li(g)+e E3

则这些电离能的正确的关系是（D ）

A E1=E2=E3 B E1最大 C E2最大 D E3>E2>E1 51. (本题难度系数15)自由铁原子（Z=26）在基态下未成对的电子数是（ D） A 0 B 2 C 3 D 4 53. (本题难度系数15)电子的波动性是（B ）

A 一种机械波 B 一种电磁波

C 一种概率波 D 电子运动时呈波浪式的前进

54. (本题难度系数15)氢原子中3s, 3p, 3d, 4s轨道能量高低的情况为（ C） A 3s<3p<3d<4s B 3s<3p<4s<3d C 3s=3p=3d=4s D 3s=3p=3d<4s

56. (本题难度系数15)某元素原子基态的电子构型为 [Ar] 3d84s2 ,它在元素周期表中的位置是（ C） A s区 B p区 C d区 D f区 57. (本题难度系数15)下列的等电子离子中半径最小的是（A ） A Al3+ B Na+ C F- D O2-

59. (本题难度系数15)在能量简并的 d 轨道中电子排布成 ? ? ? ? ，而不排列成??

?? ，其最直接的根据是（D ）

A 能量最低原理 B 保里原理 C 原子轨道能级图 D 洪特规则

60. (本题难度系数30)关于下列元素第一电离能的大小的判断，正确的是（A ） A N>O B C>N C B>C D B>Be

63. (本题难度系数15)下列电子构型的原子中，第一电离能最小的是（B ） A ns2np3 B ns2np4 C ns2np5 D ns2np6

69. (本题难度系数15)原子序数为 19 的元素的价电子的四个量子数为（ D） A n = 1, l = 0, m = 0, ms = +1/2