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1、无机化学习题,第6章6-7 量子数n，l，m，ms各有什么意义？举例说明如何用四个量子数描述电子的运动状态。解： 主量子数n决定氢原子和类氢离子中电子的能量E；描述原子中电子出现概率最大区域离核的远近。(n=1,2,3,.,正整数) 角量子数l决定电子绕核运动的角动量的绝对值；多电子原子中电子的能量由n和l共同决定；决定了原子轨道的形状。(取值0,1,2,.,(n-1) 磁量子数m决定角动量M在z轴上的分量Mz；决定原子轨道在核外空间中的取向。(取值0,1,2,.,l，共(2l+1)个取值) 自旋量子数ms决定电子自旋角动量沿外磁场方向的分量Ms的大小。(ms=1/2),6-4 若核外电子的动
2、能为13.6eV，求该电子德布罗意波长。,解:先将13.6eV转换成以J为单位的能量E= 13.6eV1.60210-19JeV-1由E= mv2得将电子质量m=9.1110-31kg和E值代入其中，得 =2.19106ms-1动量p=mv=9.1110-11kg2.19106ms-1=2.0010-24kgms-1=hp=6.62610-342.0010-24=3.3110-10m=3.31102pm,6-6 用四个量子数n，l，m和ms对原子核外n=3的所有电子分别进行描述。解：n=3，则l=0，1，2。 l=0 m=0 l=1 m=-1，0，+1 l=2 m=-2，-1，0，+1，+2
3、轨道数目： 1+3+5=9 (n2) 电子数： 29=18 (2n2),这18个电子的运动状态可以用量子数分别描述如下:,6-8 Cu原子形成+1价离子时失去的是4电子还是3d电子？用Slater规则的计算结果加以说明。解：Cu原子的电子结构式为1s22s22p63s23p63d104s1 计算结果是E4sE3d,说明Cu离子失去4s轨道中的电子,6-10已知离子M2+3d轨道中有5个电子，试退出（1）M原子的核外电子排布（2）M元素的名称和符号（3）M元素在周期表中的位置,解：先列出具有3d57的元素及其电子构型： 25号 锰 MnAr3d54s2 26号 铁 FeAr3d64s2 27号
4、钴 CoAr3d74s2根据科顿原子轨道能级图，他们的E4sE3d,所以形成M2+时，失去的是2个4s电子。由此可得出结论（1）M原子的核外电子排布为Ar3d54s2,结论（2）M元素是锰，Mn。Ar3d54s2中最高能级属于第4能级组，故M为第四周期元素。d电子未充满，属于d去区副族元素，其族数等于最高能级组中的电子总数，即（5+2）为7.因此可推出结论（3）M元素在周期表中位于d区，第四周期，B族。,6-12 写出下列元素基态原子的电子结构式，并给出原子序数和元素名称。(1)第4个稀有气体 Ar3d104s24p6 原子序数 36 元素名称：氪(2)第四周期的第6个过渡元素 Ar3d64s
5、2 原子序数 26 元素名称：铁(3)4p轨道半充满的元素 Ar3d104s24p3 原子序数 33 元素名称：砷,(4)电负性最大的元素 He2s22p5 原子序数 9 元素名称：氟(5)4f轨道填充4个电子的元素 Xe4f46s2 原子序数 60 元素名称：钕(6)第一个4d轨道全满的元素 Kr4d10 原子序数 46 元素名称：钯,6-13 写出下列离子的电子结构式，并给出化学式：（1）与Ar电子构型相同的+2价离子；（2）与F-电子构型相同的+3价离子；（3）核中质子个数最少的3d轨道全充满的+1价离子；（4）与Kr电子构型相同的-1价离子。,解：（1）1s22s22p63s23p6
6、Ca2+ （2）1s22s22p6 Al3+ （3）Ar3d10 Cu+ （4）Ar3d104s24p6 Br-,6-16 若四个量子数n，l，m和ms的取值及相互关系重新规定如下：n为正整数。对于给定的n值，l可以取下列n个值：l=0,1,2,(n-1).对于给定的l值，m可以取下列（l+1）个值：m=0，+1，+2，+l ms=+1/2，-1/2据此可以得到新的元素周期表。试根据新的周期表回答下列问题：（1）第二、第四周期各有多少种元素？（2）p区元素共有多少列？（3）位于第三周期、最右一列的元素的原子序数是多少？（4）原周期表中电负性最大的元素，在新的周期表中位于第几周期、第几列？（5）
7、新的周期表中第一个具有d电子的元素，在原周期表中位于第几周期、第几列？,解：新规定的不同在于m的取值。当l=0时，m只有1个取值0 ；l=1时，m有2个取值0,1 ；l=2时，m有3个取值0,1,2.这说明l=0的s轨道只有1个取向，简并度为1 ；l=1的p轨道有2个不同的取向，简并度为2 ；l=2的d轨道有3个不同的取向，简并度为3.于是可得到新周期表H HeLi Be B C N OF Ne Na Mg Al SiP S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn FeS区元素 d区元素 p区元素,根据周期表回答问题如下：（1）第二周期有六种元素，第四周期有12种元素。（2）p区元素
8、共有4列。（3）第三周期最右一列的元素为Si，原子序数为14.（4）原周期表中电负性最大的元素是F，在新的周期表中位于第三周期、第1列。（5）新周期表中第一个具有d电子的元素是Cl，它在原周期表中位于第三周期、第17列。,7-3 解释下列各组化合物熔点的高低关系。（1）NaClNaBr （2）CaOKCl （3）MgOAl2O3,解：三组化合物均为离子型化合物。离子晶体熔点主要是由离子键的键能决定，键能越大，熔点越高。键能与正负离子的电荷及半径有关。电荷高，离子键强。半径大，导致离子间距大，所以键能小；相反，半径小，键能大。据此可以解释（1）和（2）。（1）NaCl和NaBr其正离子均为Na+
9、，负离子电荷相同而半径为rcl-ENaBr，所以熔点NaClNaBr 。（2)CaO和KCl,其键能的大小主要取决于离子电荷数。 CaO的正、负离子电荷数值均为2，而KCl的均为1，故CaO的键能比KCl得大，所以熔点CaOKCl。除正、负离子电荷和半径影响键能，从而影响化合物的熔点外，离子极化作用较强时，也可以使离子化合物具有较多的共价成分，而使键能有所减小，熔点有所降低。,（3） MgO与Al2O3相比，Al3+的电荷相当高，半径小，极化作用很强，因而使Al2O3具有较多的共价成分，离子键的键能有所减小，所以熔点MgOAl2O3 。,7-4 根据下列已知数据，由波恩-哈伯循环计算氯化钡的f
10、Hm。氯分子的解离能 242.6kJ/mol钡的原子化热 177.8kJ/mol钡的第一电离能 520.9kJ/mol钡的第二电离能 962.3kJ/mol氯的电子亲和能 348.6kJ/mol氯化钡的晶格能 2026.7kJ/mol解：波恩-哈伯循环如图所示。 fHm Ba（s） +Cl2（g） BaCl2（s） H1 H4 Ba（g） 2Cl2（g） H6 H2 Ba+（g） H5x2 H3 Ba2+（g） + 2Cl2（g）,根据盖斯定律fHm（BaCl，s）= H1+ H2+ H3+ H4+ H5+ H6 =177.8+520.9+962.3+242.6-348.6x2-2026.7=
11、-820.3kJ/mol,第7章7-5 根据下列已知数据，由波恩-哈伯循环计算Al2O3的晶格能。fHm(Al2O3，s) = -1676 KJmol-1 Al(s) = Al(g) H = 326.4 KJmol-1 Al(g) = Al+(g) + e- I1 = 578 KJmol-1 Al+(g) = Al2+(g) + e- I2 = 1817 KJmol-1 Al2+(g) = A3+(g) + e- I3 = 2745 KJmol-1 O2(g) = 2O(g) E = 498 KJmol-1 O(g) + e- = O-(g) E1 = 141 KJmol-1 O-(g) +
12、e- = O2-(g) E2 = -780 KJmol-1,晶格能定义：在标准状态下将1mol离子型晶体拆散为1mol气态正离子和1mol气态负离子所需要的能量。,电离能：一个基态的气态原子失去一个电子，变成气态正离子所需的能量，称为第一电离能，I1。电子亲和能：一个基态的气态原子得到一个电子，变成气态负离子，所放出的能量，称为第一电子亲和能，E1。,解： fHm 2Al(s) + 3/2O2(g) Al2O3(s),2Al(g),3O(g),2Al+(g),2Al2+(g),2Al3+(g) +,3O-(g),3O2-(g),H8,H1,H2,H3,H4,H5,H7,H6,根据Hess定律： fHm=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7+H8 U( Al2O3)= -H8 =H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7-fHm = 1.53104,
