四川农业大学：《无机及分析化学》课程教学课件（讲稿）第三章 物质结构

第三章 物质结构 3一1下列各组量子数，哪些是不合理的？为什么 (1) n-21=1 m-0 (2) 1=0 m=-1 (3) 1=0 m=+1 人 :+3 解：(3、(4)不合理。因为(3)中m的取值范围只能是0，±1：(4)中1的取值范围只 能是≤n-1. 3一2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 h m 编号 n m 2 -1- ④ 3 +1+ 4 0 0 2 一 10 一 3 0 解： 3一3如①所示，填充下列各题的空白 ①K(Z=19) 1s2s2p3s3p4s' 1s22s22p3s23p3 ③Zn(Z=30) 1s22s22p3s23p3d)4s) K4d’55 ©Pb(Z=82) [Xe4r5d’6s'6p' 解：②、C1(Z=17) g、10.2 ④、(Z=21~23,25~28,30),1~3或5~8或10 、1(Z=53),10,2 @ 14.10.2,2 3一4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 3 3 4 IA s 欢 1s2s2p3s3p3d454p4d5s 5 5 VI B d 48 1s2s2p3s23p3d454p4d5s 5 5 ⅡBds 3一5写出下列原子和离子的电子排布式， (1) Cu和Cu (2)e和Fe (3)”Ag和Ag (4)和r 解：(1)1s22s22p3s23p3d4s 和1s22s22p3s23p3d PDF文件使用"pdfFactory”试用版本创建w,fineprint.con,cn

第三章 物质结构 3－1 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：（3）、（4）不合理。因为（3）中 m 的取值范围只能是 0，±l；（4）中 l 的取值范围只 能是≤n-1。 3－2 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 －½ ④ 3 2 ＋1 ＋½ ② 4 0 0 ＋½ ⑤ 3 2 －2 －½ ③ 3 1 0 －½ ⑥ 3 0 0 －½ 解： 3－3 如①所示，填充下列各题的空白。 ① K（Z＝19） 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 ② 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 ③ Zn（Z＝30） 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d（ ） 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 3－4 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 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 3 3 Ⅵ A p 硫 19 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 4 4 Ⅰ A s 钾 42 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s2 4p6 4d5 5s1 5 5 Ⅵ B d 钼 48 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s2 4p6 4d105s2 5 5 Ⅱ B ds 镉 3－5 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）1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s1 和 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d9 PDF 文件使用 "pdfFactory" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn

(2)1s2s2p3s23p3d4s2 和1s22s22p3s23p3d (3)152s2p3s3p3d454p4d5s 1s2s22p3s3p3a4s24p4d0 (4)122p33p3d44p4d55p1s22p3s3p3d454p4d555p 3一6选出下列各组中第一电离能最大的一种元素。 (1)Na、Me、AI (2)Na、K、Rb (3)si、P、s (4)Li、Be、B 解：()Mg (2)Na (3)P (4)B 3一7下列元素中，哪一组电负性依次诚小？ (1)K、Na、Li (2)0、C、H (3)Ag、D、H (4)Zn、Cr、Ni 解：第(2)组的电负性依次减小 3一8比较下列各组元素的半径大小，并解释之 (1)Mg2*利 )Br和T (3)C和K (4)Cu和Cu 解：离子半径 (1)Mg+>A+由于核外电子数相同，则核电荷数越大，离子半径越小： (2)Br 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) cr> K+ 由于核外电子数相 测核电荷数 越小 (4 C>C2同一元素，价态不同，失电子越多，离子半径越小 3一9指出下列分子中有几个a键和Π键， N,、CO,、BBra、C,H2、SiH4 解：N2 有1个0键和2个Π键 CO 有2个o键 BBr3有3个0键： C22有3个o键和2个Ⅱ键： SiH4有4个0键。 3一10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。 BF, CHCI H:S 解：HgCl 直线型，含有极性键的非极性分子： BF1 平面正三角形，含有极性键的非极性分子： CHC3三角锥形，极性分子： PH 三角锥形，极性分子： HS 角形结构，极性分子 3-11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)CH(2)He和H,0 (3)HCI气体 (4) H,S (5)甲醇 和水 解：(1)CH4 色散力： (2)He和H,O诱导力，鱼散力 (3)HC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。 3一12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)CH6(3)NH(4)HBO3 (5)邻硝基苯酚 PDF文件使用“pdfFactory”试用版本创建ww,fineprint,com.cn

（2）1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 和 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 （3）1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s2 4p6 4d105s1 和 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s2 4p6 4d10 （4）1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s2 4p6 4d105s2 5p5 和 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s2 4p6 4d105s2 5p6 3－6 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 3－7 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。 3－8 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－ 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。 3－9 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； BBr3 有 3 个σ键； C2H2 有 3 个σ键和 2 个Π键； SiH4 有 4 个σ键。 3－10 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 三角锥形，极性分子； PH3 三角锥形，极性分子； H2S 角形结构，极性分子。 3－11 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。 3－12 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 PDF 文件使用 "pdfFactory" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn

解：(1)C6H6 无氢键存在： (2) C2H6 无氢键存在： (3) NH 存在氢键，是分子间氢键： (4) H3BO3 存在氢键： (5) 邻硝基苯酚 存在氢键，是分子内氢键。 3一13比较下列各组物质的熔点高低，并说明理由。 (1)KI、SiC、HF、H (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>KCI>FeCl2>CCL 理由：MgO、KCI是离子晶体，MgO的离子 半径最短，离子键最大：FeCl2由于离子极化， 显共价性，故FeCl2的熔点要低一些：而CCL4 是分子晶体，熔点最低。 3一14由下列焓变数据计算RbF的晶格能， (1)Rb (s)=Rb (g) △H(I)=78kJ·mo (2)Rb (g)=Rb*(g)+e △，H(2)=402kJ·mol (3)F2(g)=2F(g) △，H(3)=160kJ·mo (4)F(g)+e=F(g) △，H(4)=-350kJ,mol (5)F2(g)+2Rb(g)=2RbF(s) △H(5)=-1104kJ·mo 解：求算RbF的晶格能就是求反应F(g)十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=[△H°（⑤）-△，H°(3)-2×△，H(4)-2×AH°(2)]÷2 =[(-1104)-160-2×(-350)-2×402]÷2 =-684kJ·mol- PDF文件使用"pdfFactory”试用版本创建www,fineprint.com.cn

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； （5） 邻硝基苯酚 存在氢键，是分子内氢键。 3－13 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 > KCl > FeCl2 > CCl4 理由：MgO、KCl 是离子晶体，MgO 的离子 半径最短，离子键最大；FeCl2由于离子极化， 显共价性，故 FeCl2的熔点要低一些；而 CCl4 是分子晶体，熔点最低。 3－14 由下列焓变数据计算 RbF 的晶格能。 （1） Rb（s）=Rb（g） 1 (1) 78 - D H = kJ ×mol r m q （2） Rb（g）=Rb＋（g） ＋ e － 1 (2) 402 - D H = kJ ×mol r m q （3） F2（g）＝2F（g） 1 (3) 160 - D H = kJ × mol r m q （4） F（g）＋ e － ＝ F－（g） 1 (4) 350 - D H = - kJ ×mol r m q （5） F2（g）＋2Rb（g）＝2RbF（s） 1 (5) 1104 - D H = - kJ × mol r m q 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=[D (5) - D (3) - 2´ D (4) - 2´ D (2)]¸ 2 q q q q rHm rHm rHm rHm 1 684 [( 1104 ) 160 2 ( 350) 2 402] 2 - = - × = - - - ´ - - ´ ¸ kJ mol PDF 文件使用 "pdfFactory" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn