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无机化学六七章答案
第六章
1.△E=hν=hc/λ,△E与λ成反比,λ=121.6nm,△E光子能量大
2.波长为486nm为可见光区,当n1=2时,为巴尔末系,即可见光区,据公式
(波数)=R(1/22-1/n22),1/(486×10-9)=1.096775×107(1/22-1/n22),解得n2=4.即从n2=4的能级跃迁到n1=2的能级上发出的光。
3.1.196×10−2kJ·mol−1
4.518.7kJ·mol−1
5.478.5kJ·mol−1
6.10.97kJ·mol−1
7.242.5pm
8.λ=6.626×10−35m或Δx=1.054×10−29m
9.387pm
10.假设一:
氢原子是由一个质子的原子核与一个沿着原子核以圆形轨道半径为r运动的电子所构成;
假设二:
并非所有的圆形轨道均为电子所容许的,只有电子的轨道角动量(mvr)等于h/2π的正整数倍,才是电子运动所容许的轨道;
假设三:
由于轨道角动量的限制,在一定的允许圆形轨道上的电子所具有的能量是固定的,这些值显然是不连续的,这些固定轨道上,电子既不吸收能量也不放出能量;
玻尔理论成功的地方:
(1)利用m、e、ε0、h、c等数值,计算出来的R与实验值非常接近;
(2)计算出来的氢原子n=1的轨道半径(r=0.529Å)与实验方法测得氢原子的有效半径(r=0.53Å)非常接近;计算出来氢原子基态(groundstate)的能量为(即氢原子上一个电子处于n=1的原子轨道上所具有的能量)E0=13.6eV;激发态(excitedstate)氢原子的能量为Ei=13.6/
(eV);
(3)玻尔理论能够成功地应用到仅含一个电子的类氢离子,如:
He+、Li2+、Be3+等离
子:
ri=0.53
/Z(Å),Ei=13.6Z2/
(eV)
(4)比较成功地解释了氢原子光谱线。
a.氢原子光谱线不连续,b.氢原子光谱线的规律性,c.提出了量子数的概念。
玻尔理论存在下面一些局限性:
(1)不能解释多电子原子的光谱线,
(2)不能解释氢原子光谱的精细结构,在电磁场中有些谱线可以分裂成几条线。
11.解释:
假设微观粒子同时能准确测定,即Δx→0,Δp→0,由不确定关系式Δx∙Δp≥h/2π得Δx、Δp不可能同时为两个无穷小量,因为两个无穷小量的乘积应为二阶无穷小量,只有当Δx(或Δp)→0而Δp(或Δx)→∞时,才有可能使Δx∙Δp为一个常数,所以说同时准确地测定位置和动量是不可能的。
或者解释为:
若想准确测定微观粒子的位置,必须有测量工具,且测量误差会小于测量工具的最小单位。
假设用光子来测量电子的位置,则位置的误差Δx=±λ,由于光子碰撞电子后才知道电子的确切位置,光子与电子的碰撞必须改变电子的动量,所以电子的动量无法准确测量。
∵Δp=h/λ=h/Δx,∴Δx∙Δp=h。
12.①②③⑤
①②④⑥
①③⑤⑥
②④⑤⑥
①③④⑤
②③④⑥
13.K191s22s22p63s23p64s1
Cu291s22s22p63s23p63d104s1
Z*=Z–σ
K19σ(4s)=0.85×8+1.0×10=16.8
E4s=-13.6×(19-16.8)2/42=-4.114eV
Cu29σ(4s)=0.85×18+1.0×10=25.3
E4s=-13.6×(29-25.3)2/42=-11.6365eV
所以E4s(Cu) 另外,同周期中从左向右,Z增大,r减小,核对电子的吸引增强,越来越难失去电子,所以Cu的电离能比K大 14. (1)氩18 (2)铁26(3)氟9(4)钾33(5)钕60 15.A.GeB.MnC.BrD.O 电负性: O>Br>Ge>Mn 16. (1).A.Na第三周期ⅠA族1s22s22p63s1 B.Mg第三周期ⅡA族1s22s22p63s2 C.Al第三周期ⅢA族1s22s22p63s23p1 (2).D.Br第四周期Ⅶ族[Ar]3d104s24p5 E.I第五周期Ⅶ族[Kr]4d105s25p5 (3).F.Cr第四周期ⅥB族[Ar]3d54s1 17. (1).铬Cr[Ar]3d54s1 (2).银Ag[Kr]4d105s1 (3).锡Sn[Kr]4d105s25p2 (4).钡Ba[Xe]6s2 (5).溴Br[Ar]3d104s24p5 18.解: 电子和核之间的库仑斥力为e2/4πεor2电子作圆周运动的离心力为mv2/r e2/4πεor2=mv2/r又由于M=nh/2π=mvr,将上式消除v,可得r=(εon2h2/πme2)=n2ao ao=(εoh2/πme2)=52.917pm 19.122.4eV 20.A 21. (1)9.816×102kJ·mol−1; (2)2.276kJ·mol−1;这说明随着n的增大,相邻之间的能级差大大减小。 22.在氢原子中E(4s)>E(3d);在钾原子中E(4s) 23. (1)对。 (2)不对。 应为: 当电子在两能级之间发生跃迁时,两能级间的能量差越大,所发出的光的频率越大,波长越小。 (3)对。 24.P114 25.P115 26. (1)能量最低原理; (2)Pauli不相容原理;(3)Hund规则。 27.基态: (1);纯属错误: (3);基态: (1);纯属错误: (3);激发态: (2)、(4)、(5)、(6)。 28.[He](2s)2(2p)2 [He](2s)2(2p)3 [Ne](3s)2(3p)3 [Ar](3d)1(4s)2 [Ar](3d)8(4s)2 [Ar](3d)10(4s)2 [Ar](3d)10(4s)2(4p)1 [Ar](3d)10(4s)2(4p)3 [Kr](4d)2(5s)2 [Kr](4d)10(5s)2(5p)4 [Xe](4f)1(5d)1(6s)2 29.[Ar]3d2[Ar]3d3[Ar]3d5[Ar]3d6[Ar]3d7[Ar]3d6[Ar]3d8 30. (1)违反了Pauli不相容原理。 (2)违反了洪特规则。 (3)违反了能量最低原理 31. (1)O2−、Ne是等电子体: (1s)2(2s)2(2p)6 (2)Be3+、He+是等电子体: (1s)1 (3)Cl−、Ar是等电子体: (1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6 32. (1)3;9; (2)12;(3)1s32s32p2;1s32s32p93s2;(4)3n2 33. (2)|ml|>l不成立; (3)n=l,ms=2不成立; (4)ms=0不成立; (5)l不能小于零; (6)|ml|>l不成立。 34. 35.N、O、Al 36.2.21 37. 38. (1)半径从小到大: Mg2+,Ca2+,Ar,Br− (2)电离能从小到大: Na,O,Ne,Na+ (3)电负性增加: Al,H,O,F 39. (1)50; (2)121;(3)第七周期,第VIA族。 40.A: IA;B: IIB;C: VA;D: 镧系或锕系;E: IIIA;F: VIA。 41. (1)Li; (2)F;(3)F;(4)F。 42. (1)Cl; (2)Cl;(3)O;(4)S 第七章 1.354kJ/mol 2.因为晶格能与离子半径有关,离子半径越小,离子间引力越大,晶格能越大,故,NaF的晶格能比CsF大。 3.KCl离子键离子晶体 SiC共价键原子晶体 CH3Cl范德华力分子晶体 NH3范德华力分子晶体 Cu金属键金属晶体 Xe范德华力分子晶体 熔点: SiC>Cu>KCl>NH3>CH3Cl>Xe 4.NCl3含有孤对电子,采用sp3杂化,为三角锥形;而BCl3采用sp2杂化,为平面三角形。 5.BeCl2Be的电子构型为1s22s2 Sp杂化,两个sp-pσ键 PCl5,P电子构型[Ne]3s23p3 Sp3d杂化,5个sp3d-3pσ键 OF2,O的电子构型1s22s22p4 Sp3杂化,2个sp3-2pσ键,2对孤对电子 ICl3,I的电子构型[Kr]5s25p5 Sp3d杂化,3个sp3d-3pσ键,2对孤对电子 XeF4,Xe的外层电子构型为5s25p6 Sp3d2杂化,4个sp3d2-2pσ键,2对孤对电子 6.PCl3三角锥形,PCl5三角双锥,SF2V形,SF4变形四面体,SF6八面体 ClF3T形,IF4-平面正方形,ICl2+V形,PH4+四面体,CO32-平面三角形, OF2V形,XeF4平面正方形 7. (1)从氮到锑原子半径增大,电负性减小,电负性大,使共用电子对偏向中心,则键角较大。 故NH3的键角最大。 (2)由于氟元素的电负性较大,使共用电子对偏向中心程度减小,排斥力,较小。 由于磷元素的电负性较小,氟元素的电负性较大,使得P-F键间的斥力大些,故键角,略增加。 8.AsF4-变形四面体,sp3d杂化; XeOF3+变形四面体,sp3d杂化; SF5+三角双锥,sp3d杂化; Cl2CO平面三角形,sp2杂化; HO2-V形,sp3杂化; HNO3平面三角形,sp2杂化; I3+V形,sp3杂化; I3-T形,sp3d杂化。 9.H2-(σ1s)2(σ1s*)1键级=0.5 Li2(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2键级=1 Be2(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2键级=0 B2(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(п2py)1(п2pz)1键级=1 N2+(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(п2py)2(п2pz)2(σ2px)1键级=2.5 O2(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(σ2px)2(п2py)2(п2pz)2(п2py*)1(п2pz*)1键级=2 F2-(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(σ2px)2(п2py)2(п2pz)2(п2py*)2(п2pz*)2(σ2px*)1键级=0.5 最稳定: N2+ 顺磁性: H2-B2N2+O2F2- 10.N2+(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(п2py)2(п2pz)2(σ2px)1键级=2.5 N2(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(п2py)2(п2pz)2(σ2px)2键级=3 N2-(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(σ2px)2(п2py)2(п2pz)2(п2py*)1键级=2.5 11. (1).CN+(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(п2py)2(п2pz)2键级=2 CN-(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(п2py)2(п2pz)2(σ2px)2键级=3 (2).CO(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(п2py)2(п2pz)2(σ2px)2键级=3 CN(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(п2py)2(п2pz)2(σ2px)1键级=2.5 NO(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(σ2px)2(п2py)2(п2pz)2(п2py*)1键级=2.5 (3).顺磁性,B2,C2+ 12. (1).NaO2,H2O2 (2).O2- (3).O2121nm490kJ·mol-12 O2+112nm625kJ·mol-12.5 O2-132nm1.5 O22-149nm200kJ·mol-11 13.P162 分子的极性不仅与键的极性有关,而且与分子的空间构型有关 14.NF3和NH3分子都是三角锥构型。 分子的总偶极矩是分子内部各种因素所产生的分偶极矩的总矢量和。 NF3分子中的成键电子对偏向电负性大的F原子,N的孤电子对对偶极矩的贡献与键矩对偶极矩的贡献方向相反,即孤电子对的存在削弱了由键矩可能引起的分子偶极矩,故偶极矩较小。 而NH3分子中成键电子对偏向电负性大的N原子,即孤电子对对偶极矩的贡献与键矩对偶极矩的贡献方向相同,故NH3分子具有较大的偶极矩。 15. 16. 17.分子的极性不仅与键的极性有关,而且与分子的空间构型有关 PCl5三角双锥形其正负电荷中心相重合,是非极性分子 O3V形其正负电荷中心不重合,极性分子 18. (1).极化能力Ge4+>Ca2+熔沸点GeCl4 (2).熔沸点ZnCl2 (3).熔沸点FeCl3 19.NO2V形 极性: NO2CHCl3NCl3SCl2COCl2 非极性: SO3BCl3 20.分子间氢键: NH3、 分子内氢键: HNO3、 、H2CO3、CH3COOH、 21.CS2和CCl4(非+非)色散力 H2O和N2(极+非)诱导力+色散力 CH3Cl(极)取向力+诱导力+色散力 H2O和NH3(极+极)取向力+诱导力+色散力 22. (1).因为半径大,色散力增加,熔沸点升高,但HF分子间有氢键,故HF沸点最高,因此HF>HI>HCl (2).离子电荷越高,晶格能越大,离子键越强,离子化合物的熔点越高 (3).离子极化能力Si4+ (4).金刚石是原子晶体,而石墨是分子晶体 23. (1).离子极化能力Hg2+>Be2+>Ca2+ 溶解度、熔点HgCl2 (2).离子极化能力Hg2+>Fe2+>Ca2+ 溶解度、熔点HgS (3).离子极化能力Cu+>Li+>K+ 溶解度、熔点CuCl 24.△H2小于△H1,在水分子中,氧原子以SP3杂化,与H成键,结构稳定,一旦离去一个氢原子后,则结构不稳定,键能变小。 △H1=492Kj/mol,△H2=428Kj/mol. 25.CO2分子间以范德华力相互结合形成的晶体;SiO2以共价键结合而形成的空间网状结构的原子晶体 26.同一周期离子极化能力Si4+>Sn4+,因此SiF4的熔沸点低,为气态 27.307.5kJ·mol-1 28.627.39kJ·mol-1 29.Al3+1s22s22p68电子构型 Fe3+1s22s22p63s23p63d59-17电子构型 Pb2+[Xe]4f145d106s218+2电子构型 Zn2+[Ar]3d10 Cr3+1s22s22p63s23p63d39-17电子构型 Ca2+1s22s22p63s23p68电子构型 Br-1s22s22p63s23p63d104s24p6 Tl+[Xe]4f145d106s218+2电子构型 30.Na(s)→Na+(aq)△H1=-239.4Kj/mol Na(s)→Na(g)△H2=108.6kj/mol Na(g)→Na+(g)△H3=439.2kj/mol Na+(g)→Na+(aq)△H4=? 根据热力学循环可求得△H4=-787.2kj/mol 31.1536kJ·mol-1 32.-323kJ·mol-1 33.焓变为1kJ·mol-1,气体各占50% 34.离子半径越小,电荷越高,晶格能越大,熔点越高 35.SiC>MgO>MgS>NaCl>KCl 36. (1).Ag+为18电子构型,离子极化能力强,因此AgCl的溶解度小 (2).同族中,半径小的具有较强的极化能力,离子极化作用大,热稳定性差 (3).推测LiF室温下溶于水,Li与F电负性相差较小,离子极化作用小,所以为离子化合物 37.Ag+>K+,Be2+>Li+,K+>Li+,Ti4+>Ti2+,Cu2+>Ca2+ 38.存在氢键: NH3,H3BO3,HNO3 分子间氢键: NH3,H3BO3 分子内氢键: HNO3 39. 存在分子间氢键, 存在分子内氢键,因此前者熔沸点较高 40. (1)色散力 (2)取向力、诱导力、色散力、氢键 (3)取向力、诱导力、色散力、氢键 (4)诱导力、色散力 (5)取向力、诱导力、色散力
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