大学《无机化学》第四版 习题答案.pdf
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1、第一章物质的结构1-1在自然界中氢有三种同位素,氧也有三种同位素,问:总共有种含不同核素的水分子?由于3H太少,可以忽略不计,问:不计3H时天然水中共有多少种同位素异构水分子?1、3X(73=91-2天然氟是单核素(19F)元素,而天然碳有两种稳定同位素(C和130,在质谱仪中,每一质量数的微粒出现一个峰,氢预言在质谱仪中能出现几个相应于CF4+的峰?2、氢在质谱仪中能出现2个相应于CF旭)峰。1-3用质谱仪测得浪得两种天然同位素的相对原子质量和同位素丰度分别为”Br 789183占 50o 54%,81Br 80o 9163占49。46%,求*臭的相对原子质量(原子量)。3、漠的相对原子量为
2、:78X50.54%+80.9163X49.63%=79.90651-4鸵的天然同位素2。3Tl和2。5Tl的核素质量分别为202o 97u和204。97u,已知鸵的相对 原子质量(原子量)为204。39,求匏的同位素丰度。4、设203T1的含量为x,则205Tl的含量为1-x20297x+204.97(l-x)=204.39解:x=30%即203Tl的含量为30%而2。5Tl的含量为70%1-5等质量的银制成氯化银和碘化银,测得质量比m(Ag Cl):m(Ag Br)=1。63810:1,又测得银和氯得相对原子质量(原子量)分别为107。868和35。453,求碘得相对原子质 量(原子量)。
3、5、设I的相对原子量为x:107.868+35.453 _ 1-x+35.453 1.13279解得:x=126.901-6表1-1中贝采里乌斯1826年测得的钠原子量与现代测定的箱的相对原子质量(原子量)相比,有多大差别?6、195.078-194.753=0.3251-7设全球有50亿人,设每人每秒数2个金原子,需要多少年全球的人才能教完Imo l金 原子(1年按365天计)?7、=1909880.77 年6.023X1023150 x10*8 x2x365x24x36001-8试讨论,为什么有的元素的相对质量(原子量)的有效数字的位数多达9位,而有的 元素的相对原子质量(原子量)的有效数
4、字却少至34位?8、元素的相对原子质量(原子量)的数据取决于两个因素:一是各种核素的相对原子质 量的测量准确性,另一是某元素的同位素丰度的测量准确性。1-9太阳系,例如地球,存在周期表所有稳定元素,而太阳却只开始发生氢燃烧,该核反 应的产物只有氢,应怎样理解这个事实?9、太阳的质量不大,是一个年轻的恒星,尚未发生氢燃烧,不可能合成比家重的原子。1-10中国古代哲学家认为,宇宙万物起源于一种叫“元气”的物质,“元气生阴阳,阴阳 生万物”,请对比元素诞生说与这种古代哲学。10、元素的概念经过两次重大发展,从古代元素概念到近代化学的元素概念,再到现代化 学的包括同位素的元素概念。1-11“金木水火土
5、”是中国古代的元素论,至今仍有许多人对它们的“相生相克”深信 不疑。与化学元素论相比,它出发点最致命的错误是什么?11、这些仅仅是一种天才的猜测,不是近代的科学概念,是违背客观事实的。随着科学的 发展,这种说法是站不住脚的。1-12 请用计算机编一个小程序,按1.3式计算氢光谱各谱系的谱线的波长(本练习为开 放式习题,并不需要所有学生都会做)。n21(来曼光谱)波长1 2 3 42(巴尔麦谱系)波长1 2 3 43(帕逊谱系)波长1 2 3 44(布来凯特谱系)波长1 2 3 45(冯特谱系)波长1 2 3 412、L=nh/2 7in-1,2,3,4,5.1-13计算下列辐射的频率并给出其颜
6、色:(1)氨-氤激发光波长633nm;(2)高压汞灯辐 射之一 435。8nm;(3)锂的最强辐射670。8nmo13、(1)氮-短激光的频率为:u EX=4.74X04比(2)高压灯辐射之一的频率为:i-vA=6.884X1014 Hz(3)锂的霰虽辐射的频率为:g v柒447X1()14电1-14 Bq分子分解为Br原子需要的最低离解能为190RJ。mo l,求引起澳分子解离需要 吸收的最低能量子的波长与频率。214、-Ox iCi:=v u=4.763X1014Hz6.02X1023 我=%=v/v=3.0X 10/4.763 X 1014=6.298 X 10-7m=629.8nm1-
7、15高压钠灯辐射589.6nm和589.0nm的双线,他们的能量差为多少RJ.mo H?15、A5=h i-h u2Y.626X10-34X(3 0义1r _ 3 0 x 1q 8 x589.6x 10 589x 10=3.434 XI 严J1-16当频率为1.0X1015hz的辐射照射到金属匏的表面,发生光电子效应,释放出的光 量子的动能为5.2X1019,求金属艳释放电子所需能量。E=h v-Ew16、=6.626 XI(I34 XI.3 X1015-5.2 XIO19=3.414X1/9 J1-17变色眼镜因光照引起玻璃中的氯化银发生分解反应Ag Cl-Ag+Cl,析出的银微粒 导致玻璃
8、变暗,到暗处该反应逆转。已知该反应的能量变化为310RJ.mo l-l,问:引起变 色眼镜变暗的最大波长为多少?17、=310X 103/6.02X 102=XE X=3.8 6 X10-7m=3 8 6nm v/1-18光化学毒雾的重要组分之-NO2解离为NO和。2需要的能量为305RJ.mo l-l,引起这种变化的光最大波长多大?这种光属于哪一种辐射范围(可见,紫外,X光等等)?已知射到地面的阳光的最短波长为320nm,NO2气体在近地大气里会不会解离?18、5=305 X 1 02 X 102/XA.=3.92X10-7m=392nm 32Qmn 这种光属于紫夕洸,在进地大气会分解。1-
9、19氢原子核外电子光谱中的莱曼光谱中有一条谱线的波长为103nm,问:它相应于氢 原子核外电子的哪一个跃迁?19、它里威氯原无核外电子L-K跃迁。1-20氨首先发现于日冕。1868年后30年间,太阳是研究氮的物理,化学性质的唯一源泉。(a)观察到太阳可见光谱中有波长为4338A,4540A,4858A,541OA,6558A的吸收(l A=10/m来分析,这些吸收是由哪一种类氢原子激发造成的?是He,He*还 是 He?+?(b)以上跃迁都是由马二4向较高能级(nf)的跃迁。试确定nf值,求里德堡常数RhF。(c)求上述跃迁所涉及的粒子的电离能1(Hei+),用电子伏特为单位。(d)已知I(H
10、e+)/I(He)=2.180。这两个电离能的和是表观能A(He2+),即从He 3得到He?卡的能量。A(He2+)是最小的能量子。试计算能够引起He电离成He?+所需要 的最低能量子。在太阳光中,在地球上,有没有这种能量子的有效源泉?(c=2.997925 X 108ms1;h=6.626 X10-34Js;l eV=96.486KJ.mo l-l=2.4180 X 1014Hz)1-21当电子的速度达到光速的20.0%时,该电子的德布罗意波长多大?锂原子(质量7.02a mu)以相同速度飞行时,其德布罗意波长多大?21、=w v=0.2 x 9,1x 10-31x 3,0 x 10 8=
11、5.46 XIT23k g m/sXl=/Pi=6.626 X 1 CT34/5.46 X 1(I23=l.214 X10nm5=mv=7.02 x 0.2 x 3.0 x 108 x IO-3/6.02 x 1023=2.53 x 10-17k g m/sX2=/P2=1.214Xl t r17m1-22垒球手投掷出速度达152Km.h质量为142g的垒球,求德布罗意波长。P=v=142 x l O-3 X152 x103/3600=5.996.22 S九=f=6.626X10-34/5”6=1.105 X10-34m1-23处于K、L、M 层的最大可能数目各为多少?23、K:2,L:8,M
12、:181-24 以下哪些符号是错误的?(a)6s(b)l p(c)4d(d)2d(e)3p(f)3f24、错误的有:Ip,2d,3f1-25描述核外电子空间运动状态的下列哪一套量子数是不可能存在的?n 1 m n 1 m n 1 m n 1 m2 0 0 1 1 0 2 1-1 6 5 525、第二组是不可能存在的1-26 以下能级的角量子数多大?(a)Is(b)l p(c)4d(d)2d(e)3p(f)3f26、Is角量子数为。4p角量子数为15d角量子数为26s角壁子数为05f角量子数为35g角量子数为41-27 4s、5p、6d、7f、5g能级各有几个轨道?427、4s能级有1个轨道5p
13、能级有3个轨道6d能级有5个轨道7f能级有7个轨道5g能级有9个轨道1-28根据原子序数给出下列元素的基态原子的核外电子组态:(a)I(b)Al(c)Cl(d)Ti(Z=22)(e)Zn(Z=30)(f)As(Z=33)28、a:Is22s22P63s23P64slb:Is2232P6333Plc:Is22522P63523P$d:l s22s22p63s23p63d24s2e:Is22522P63523P63/4s2f:Is22522P匕,3P63d14s24P31-29若构造原理对新合成的及未合成的人造元素仍有效,请预言第118和166号元素在周 期表中的位置(注:1999年美国宣布合成了
14、 118号元素及其衰变产物116号元素,但2001 年因不能重复而收回该报道)。29、第118号元素位于第七周期。族第166号元素位于第1皿期VI族1-30给出下列基态原子或离子的价电子层电子组态,并用方框图表示轨道,填入轨道的 电子则用箭头表示。(a)Be(b)N(c)F(d)Cl-(e)Ne+(f)Fe3+(g)As3+30、(a)Is 22s b)l sz2s2 2Ps(c)1 sz2s2 2p5(d)Is 22s2 2p6 3sz3p6(e)1 s22sz2Pf)Ar 3d(g)Ar 4 s2 V WW WWv1-31下列哪些组态符合洪特规则?Is 2s 2p 3s 3ptill ti
15、llt!t I t t t31、第一组符合第WS及第三组都不符合1-32以下哪些原子或离子的电子组态是基态、激发态还是不可能的组态?(a)Is22s2(b)Is23sl(c)Is23d3(d)Ne3s23dl(e)Ar3d24s2(f)Is22s22P63sl(g)Ne3s23dl2(f)Xe4f7(g)Ar3d632、基态是:a,e,f激发是:b,c,d,h,I不存在的是:g51-33 Li+、Na+、I+、Rb+、Cs的基态的最外层电子组态与次外层电子组态分别如33、何?Li*最外层电子组态是:1 s2Na*最外层电子组态是:2s22p6K4最外层电子组态是:3s23p6Rb*最外层电子组
16、忝是:4 s24p6C s*最外层电子组态是:5s25p6次外层无电子次外层电子基态为1S2次外层电子基态为2322P6次外层电子基态为3523P63#次外层电子基态为4524P64#1-34以下+3价离子哪些具有8电子外壳?Al3+,Ga3+,Bi3+,Mn3+,Se3+34、具有8电书卜壳的有:Al3+,Ga3+,Sc3+1-35已知电中性的基态原子的价电子层电子组态分别为:(a)3s23P5(b)3d64s2(c)5s2(d)4f96s2(e)5。6sl试根据这个信息确定它们在周期表中属于哪个区?哪个族?哪个周期?35、a:p区,第三周期,第VHA族、b:d区,第四周期,第VDIB族 c
17、:s区,第五周期,第UA族 d:f区,第六周期,第IIIB族 e:ds区,第六周期,第IB族1-36根据Ti、Ge、Ag、Rb、Ne在周期表中的位置,推出它们的基态原子的电子组态。36、Tl Ar3d24sGe Ar 3d14524P2Ag Kr4d105s1Rb 冏 4slNe 1322s22P61-37有人推测尚未合成的第114号元素有相当稳定的同位素,恰处在不稳定核素的“海洋”中浮起的一群较稳定核素的“岛屿”的中心。问:114号元素是第几周期第几族元素?它 的可能氧化态?37、114号元素属于第七周期第IVA族其可能的氧化态为:+2+41-38若推导基态原子电子组态的构造原理对未合成的重
18、元素仍然适合,请问:第8周期 的最后一个元素的原子序数多大?请写出它的基态原子的电子组态。38、第8周期的最后一个元素的原子序数为:148。电子组态:8s26P1-39若我们所在的世界不是三维的而是二维的,元素周期系将变成什么样子?39、二维化的周期表可叫宝塔式或滴水钟式周期表。这种周期表的优点是能够十分清楚地 看到元素周期系是如何由于核外电子能级的增多而螺旋发展的,缺点是每个横列不是一个 周期,纵列元素的相互关系不容易看清。61-40 1869年门捷歹U夫发现元素周期律时预言了一些当时尚未发现的元素的存在,“类铝”就是其中之一,1879年,门氏的预言的“类铝”被发现。当时他已知:Ca与Ti的
19、熔点 分别为1110K、1941K,沸点分别为1757K、3560K,密度分别为1.55g/m3、4.50 g/m3,试预言在周期表中处于钙-钛之间的“类铝”熔沸点和密度,并与现代数据对比。40、”类铝”熔点在1110K1941K之间,沸点在17573560K之间,密度在1.55g/m3 4.50 g/n?之间。1-41若核外电子的每个空间运动状态只能容纳一个电子,试问:仍按构造原理的41号元 素的最高氧化态和最低氧化态?41、最高氧化态+3,最低氧化态-5。1-42某元素的基态价层电子构型为5d26s2,请给出比该元素的原子序数小4的元素的基 态原子电子组态。42、68 号元M银:Is%22
20、P63s23P63d104,4P61-43某元素的价电子为4s24P4,问:它的最外层、次外层的电子数;它的可能氧化态,它在周期表中的位置(周期、族、区),它的基态原子的未成对电子数,它的氢化物 的立体结构。43、其最外层电子数为6,其次外层电子树为18,它可能的氧化态日、+5,其在周期表中的位置是第四周期、第VA族,基态原子未 成对电子数为2,其氢化物I的立体结构为三角双锥1-44某元素基态原子最外层为5s2,最高氧化态为+4,它位于周期表哪个区?是第几周 期第几族元素?写出它的+4氧化态离子的电子构型。若用A代替它的元素符号,写出相 对应氧化物的化学式。44、其位于d区,是第五周期、第IV
21、A族元素其离子的电子组态:Is22s22P63s23P63di4s24P6其氧化态的化学式:AO21-45 Na+,Mg2+,Al3+的半径为什么越来越小?Na,K,Rb,Cs 的半径为什么越来越大?45、对于Na Mg2 Al3+,其外层电子结构是完全一致的,而由Na唾(I Mg2+到其核中 质子数藏的,导致核外电子的吸引力增虽,故Na倒M M+半跑渐变小而由Na到K、Rb、Cs其核中质子数尽管是增加的,但是它们的核夕晅子层也是逐渐 噌强的,是决定原子半径的主要因素,故由Na到K,Rb到Cs其半径逐渐变大。46、周期中,从左到右随着原子半径的噌加,原子核的电荷数对核夕味子的吸引力噌强,是 原
22、子半径有变小的趋势,这尉目互矛盾的因素。在外层电子未达到8电子饱和结构之前,核 电荷的锄口占主要地位,古在同一周期中从左到右原子半径变小,只是最后f 稀有气体的 原子半径大幅度噌加。长周期中的主族元素的原子半径变化情况和短周期的情况相似,从上到下一般起原子半 径都逐渐变大,主族元素与副族元素的变化规律一般相同。1-46周期系从上到下、从左到右原子半径呈现什么变化规律。主族元素与副族元素的变 化规律是否相同?为什么?746、周期系从上到下、从左到右原子半径依次增大,基生主鲂案规律性强王副鲂索的 规律性,主族元素电子核外排布有规律性,副簇元素质律性不是很好。1-47周期系中哪一个元素的电负性最大?
23、哪一个元素的电负性最小?周期系从左到右和 从上到下的电负性变化呈现什么规律?为什么?47、F的电负性最大,而Cs的电负性最小。周期系从左到右逐渐变大,这是由于从显11右起原子半径史卜,得到电子能力逐渐变 强。而从上到下元素其电负性逐渐降低,这是由于尽管原子半径电荷数从上到下逐渐变大,但决定其得电子能力的主要因素为原子半径。1-48马立肯电负性的计算式表明电负性的物理意义是什么?48、马立肯电负性的计算式表明电负性的物理意义是建议把元素的第一电离能和电子亲和 能的平均值作为电负性的标度。尽管由于电子亲和能数值不齐全,马立肯电负性数值不多,但马立肯电负性与渔林电负性呈现很好的线性关系。1-49试计
24、算F、O、N、H的阿莱-罗周电负性,并与泡林电负性对照。49、根据公式:x=(0.35927-)+0.744计算,其中2*为原子核有效电瓶,r为原子 半径。1-50哪些元素的最高氧化态比它在周期表内的族序数高?50、副族元素的最高氧化态比其在周期表内的躅高如元素铀(Ce)1-51金属是否有负氧化态?51、另外某些主族元素也存皿种情况,如:元素S对应的化合物:H2s1-52周期系从上到下、从左到右元素的氧化态稳定性有什么规律?52、绝大多数元素的最高氢陵鞭壬它所在族的序数。非金属元素普遍可呈现负氢箧态。总的说来,同族元素从上到下表现正氯蟋的趋势增强,但这种总的趋势并不意味着从上 到下正氢也态越来
25、越稳定或者从上到下愈来愈容易表现最高正氧化态。1-53什么叫惰性电子对效应?它对元素的性质有何影响?53.惰性电子对效应:主要是指原子半径较大的p区元素的原子中,最外层的ns电子对,随 原子半径的增大,它们与鬼电子的能力差别较大,因此与其它原子发生键合时,ns电子由 于相比版电子能量要低得多,所以不容易成健只能形成较低价的化合物,如N,P主要形成+5价化合物,而陶期,主要形成+3价化合物,即同族元素的原子比较,由上到下,ns电子 的成键能力是越蓝疲弱,表现在化合物上就是高价化合物的稳定性越来越差,低价化合物 越来越稳定,人们把这种现象称为惰性电子对效应.1-54阅读中国大百科全书光盘第3盘化学
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