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第七章习题
第七章
1.计算氢原子核外电子从第三能级跃迁到第二能级时产生的谱线H?的波长与频率。 解: ? = RH??1?n2?1?? 1n2 2?= 3.289 ? 1015??1?1??1
??2232?s??= 4.57?1014s?1
??c?
2.998?108m?s?1=
4.57?1014s?1
= 656?10?9m
= 656nm
2.计算基态氢原子的电离能为多少? 解: I = ?E = h?
= 6.626?10?34 J?s?3.289?1015s?1(1/12 ?1/?) =2.179?10?18J
3.下列各组量子数哪些是不合理的?为什么?
n l m (1) 2 1 0
(2)
2
2
?1
(3) 2 3 +2
解:(1)合理;(2) l取值不合理,应小于n;
(3) l、m取值不合理,l应小于n,m取值为0, ?1, ?2,? ? l; 4.用合理的量子数表示: (1)3d能级; (2)4s1电子
解:(1)3d能级: n=3,l=2;(2)4s1电子:n=4,l=0,m = 0;
5.分别写出下列元素基态原子的电子分布式,并分别指出各元素在周期表中的位置。9F
10Ne
25Mn
29Cu
24Cr
55Cs
71Lu
解:
9F
1s22s22p5
第二周期VIIA族 10Ne [He]2s22p6 第二周期VIIIA族 525Mn
[Ar]3d4s2
第四周期VIIB族
29Cu
[Ar]3d104s1
第四周期I B族 5
24Cr [Ar]3d
4s1
第四周期VI B族 155Cs [Xe]6s 第六周期I A族 145d16s2
71Lu [Xe]4f 第六周期IIIB族
1
无机及分析化学学习指导
6.以(1)为例,完成下列(2)?(4)题。
1
(1)Na (Z = 11) [Ne]3s ;
(2) 1s22s22p63s23p3 ; 解:
(1) Na (Z = 11) [Ne]3s1 ;
2
2
6
2
3
(3 ) (Z=24) [ ? ] 3d4s; (4 ) Kr (Z= ) [ ? ] 3d104s24p6; (3 ) Cr (Z=24) [Ar ] 3d54s1;
10
2
6
51
(2) P(Z=15) 1s2s2p3s3p; (4 ) Kr (Z= 36 ) [Ar] 3d4s4p;
7.写出下列离子的最外层电子分布式:
S?
解:
S2?
3s3p
2
62
K K+
3s3p
2
6
+
Pb Pb2+
6s
2
2+
Ag Ag+
2
6
10
+
Mn Mn2+
2
6
5
2+
Co Co2+
2
6
7
2+
4s4p4d 3s3p3d 3s3p3d
8.试完成下表。
原子序数 价层电子分布式 各层电子数
11 21 35 48 60 82
解:
原子序数
11 21 35 48
价层电子分布式
3s1 3d14s2 25 4s4p4d105s2
各层电子数 2,8,1 2,8,8,3 2,8,18,7 2,8,18,18,2
周期 3 4 4 5
族 IA III B VII A II B
区 s d p ds
周期
族
区
60 4f46s2 2,8,18, 22,8, 2 6 III B f
22
82 6s6p 2,8,18,32,18,4 6 IVA p
9.已知某副族元素A的原子,电子最后填入3d轨道,最高氧化值为4;元素B的原子,
电子最后填入4p轨道,最高氧化值为5: (1)写出A、B元素原子的电子分布式;
(2)根据电子分布,指出它们在周期表中的位置(周期、区、族)。
解: A原子最后电子填入3d轨道,应为第四周期d或ds区元素;最高氧化值为4,其价
电子构型应为3d24s2,为22Ti元素;
B原子最后电子填入4p轨道,应为第四周期p区元素,最高氧化值为5,其价电子构型为4s4p,应为33As元素;
(1) 22Ti: [Ar]3d24s2;33As:[Ar] 4s24p3;
(2) 22Ti:位于第四周期d区IVB;33As:位于第四周期p区VA;
10.有第四周期的A、B、C三种元素,其价电子数依此为1、2、7,其原子序数按A、B、
C顺序增大。已知A、B次外层电子数为8,而C次外层电子数为18,根据结构判断:
2
2
3
第七章习题
(1) C与A的简单离子是什么?
(2) B与C两元素间能形成何种化合物?试写出化学式。 解:依题意,A应为19K,B应为20Ca,C应为35Br;
(1) C与A的简单离子是Br与K;
(2) B与C两元素间能形成离子型化合物:CaBr2。
11.指出第四周期中具有下列性质的元素:
(1) 最大原子半径; (2) 最大电离能; (3) 最强金属性;
(4) 最强非金属性; (5) 最大电子亲和能; (6) 化学性质最不活泼;
解:(1) 最大原子半径:K;(2) 最大电离能:Kr;(3) 最强金属性:K;
(4) 最强非金属性:Br;(5) 最大电子亲和能:Br;(6) 化学性质最不活泼:Kr; 12.元素的原子其最外层仅有一个电子,该电子的量子数是n = 4 , l = 0 , m = 0 ,ms = +1/2 ,
问:
(1) 符合上述条件的元素可以有几种?原子序数各为多少?
(2) 写出相应元素原子的电子分布式,并指出在周期表中的位置。
解:(1) 符合上述条件的元素有三种:K、Cr、Cu;原子序数分别为19、24、29;
(2) 相应元素原子的电子分布式为:[Ar]4s1,[Ar]3d54s1,[Ar]3d104s1;
分别位于周期表中第四周期的s区IA、d区VIB、ds区IB。 13.在下面的电子构型中,通常第一电离能最小的原子具有哪一种构型? (1) ns2np3; (2) ns2np4; (3) ns2np5; (4) ns2np6 ;
解:通常第一电离能最小的原子具有(2) ns2np4构型,该构型原子失去一个电子后成为np
半满稳定构型,故其电离能较小。
14.某元素的原子序数小于36,当此元素原子失去3个电子后,它的角动量量子数等于2
的轨道内电子数恰好半满:
(1) 写出此元素原子的电子排布式;
(2) 此元素属哪一周期、哪一族、哪一区?元素符号是什么?
解:分析:原子序数小于36应为前四周期元素;角动量量子数等于2,l = 2,应为d 轨
道,前四周期只有第四周期有d轨道,因而应为第四周期元素;
(1) 失去3个电子后,3d轨道内电子数半满,该元素应有3d64s2构型,该元素原子
的电子排布式应为[Ar]3d4s;
(2) 该元素属第四周期VIIIB族d区,元素符号Fe。
15.已知H2O(g)和H2O2(g)的?fH?m 分别为?241.8kJ?mol?1、?136.3kJ?mol?1,H2 (g)和O2(g)
的离解能分别为436 kJ?mol?1 和493kJ?mol?1,求H2O2 中O―O键的键能。
?H
解: H(g) + 1/2 O(g) ? f m (H 2 O) HO(g)
2
2
2
6
2
?
+
?H?b(H-H) 1/2?H?b(O-O) 2?H?b(H-O)
2H(g) + O(g)
?fH?m(H2O) + 2?H?b(H-O) = ?H?b(H-H) + 1/2?H?b(O-O) 2?H?b(H-O) = ?H?b(H-H) + 1/2?H?b(O-O) ? ?fH?m(H2O)
= [436 + (1/2)?493 ? (?241.8) ] kJ?mol?1 = 924.3 kJ?mol
?1
3
无机及分析化学学习指导
?fH?m(H2O2)
H2(g) + O2(g) H2O2(g)
?H?b(H-H)
?H?b(O-O) ?rH?m
2H(g) + 2O(g)
?fH?m(H2O2) + ?rH?m = ?H?b(H-H) + ?H?b(O-O) ?rH?m = ?H?b(H-H) + ?H?b(O-O) ? ?fH?m(H2O2)
= [436 + 493 ? (?136.3)] kJ?mol = 1065.3 kJ?mol
?rH?m = 2?H?b(H-O) + ?H?b(-O-O-) ?H?b(-O-O-) = ?rH?m ? 2?H?b(H-O)
= [1065.3 ? 924.3 ]kJ?mol = 141 kJ?mol?1 = E(-O-O-)
16.已知NH3(g)的?fH?m= ?46kJ?mol?1,H2N―NH2(g)的?fH?m= 95kJ?mol?1, E(H―H)= 436 kJ?mol,E(N≡N) = 946 kJ?mol
计算E(N―H)和E(H2N―NH2)。
?fH?m(NH3)
解: 1/2N2(g) + 3/2H2(g) NH3(g)
1/2?H?b(N2)
3/2?H?b(H2) 3?H?b(N-H)
?1
?1
?1
?1
?1
N(g) + 3H(g) ?fH?m(NH3) + 3?H?b(N-H) = 1/2?H?b(N2) + 3/2?H?b(H2) ?H?b(N-H) = 1/3[1/2?H?b(N2) + 3/2?H?b(H2) ? ?fH?m(NH3)] = 1/3[ (1/2)?946 + (3/2)?436 ? (?46)] kJ?mol?1 = 391 kJ mol?1 = E(N―H)
?fH?m(N2H4)
N2(g) + 2H2(g) N2H4(g)
?H?b(N2)
2?H?b(H2) ?rH?m
2N(g) + 4H(g) ?fH?m(N2H4) + ?rH?m = ?H?b(N2) + 2?H?b(H2)
?rH?m = ?H?b(N2) + 2?H?b(H2) ? ?fH?m(N2H4)
= [946 + 2?436 ?95] kJ?mol?1 = 1723 kJ?mol?1
?rH?m = ?H?b(H2N-NH2) + 4?H?b(N-H) ?H?b(H2N-NH2) = ?rH?m ? 4?H?b(N-H)
= [1723 ? 4 ? 391]kJ mol?1
?1
= 159 kJ mol= E(H2N―NH2)
17.写出O2分子的分子轨道表达式,据此判断下列双原子分子或离子:O2+、O2、O2?、
O22?各有多少成单电子,将它们按键的强度由强到弱的顺序排列起来,并推测各自的 磁性。
4