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1、1化学选修 3 课本中各章节问题交流及习题参考答案（来源教师用书）共 18 页2目录第一章 原子结构与性质本章说明 第一节 原子结构 三、问题交流【学与问】1. 原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数为 2n2。2. 每个能层所具有的能级数等于能层的序数（n）。3. 英文字母相同的不同能级中所容纳的最多电子数相同。【思考与交流】1. 铜、银、金的外围电子排布不符合构造原理。2. 符号Ne表示 Na 的内层电子排布与稀有气体元素 Ne 的核外电子排布相同。 O：He2s 22p4 Si：Ne3s 23p2 Fe：Ne3s 23p63d64s2 或Ar3d 64s2四、习题参考答案1. A、D
2、 2. D 3. B 4. C 5. C 6. C 是 Mg 的基态原子的电子排布式，而 A、B、D 都不是基态原子的电子排布。 3第二节 原子结构与元素的性质 三、问题交流【学与问 1】同周期的主族元素从左到右，元素最高化合价和最低化合价逐渐升高；金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。【学与问 2】同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小。其主要原因是由于核电荷数的增加使核对电子的引力增加而带来原子半径减小的趋势大于增加电子后电子间斥力增大带来原子半径增大的趋势。同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。其主要原因是由于电子能层增加，电子间的斥力使原子的半径增大。【学与问 3】1. 第一电离能越小，
3、越易失电子，金属的活泼性就越强。因此碱金属元素的第一电离能越小，金属的活泼性就越强。42. 气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能（用 I1 表示），从一价气态基态正离子中再失去一个电子所需消耗的能量叫做第二电离能（用 I2 表示），依次类推，可得到I3、I 4同一种元素的逐级电离能的大小关系：I 1NaMg（4）H 2O 2H2O+2Na 2NaOH+H 2（5）NaBr （6）186CO2 和 SO2。7X 在第二周期A 族，Y 在第三周期A 族；SO 2 和 SO3。6*8（略）*9 （略）*10 （略）第二章 分子结构与性质单元第一节 共价键
4、三、问题交流【学与问】【思考与交流】1. 经过计算可知：1 mol H 2 与 1 mol Cl2 反应生成 2 mol HCl 放热 184.9 kJ，而 1 mol H2 与 1 mol Br2 反应生成 2 mol HBr 放热 102.3 kJ。显然生成氯化氢放热多，或者说溴化氢分子更容易发生热分解。2. 从表 2-1 的数据可知，NH 键、OH 键与 HF 键的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定。所以 N2、O 2、F 2 与 H2 的反应能力依次增强。3. 简言之，分子的键长越短，键能越大，该分子越稳定。四、习题参考答案1. （略）2. 氧原子最外
5、层有 6 个电子，还差两个电子达到 8e-稳定结构，氢原子只有一个电子，差一个电子达到 2e-稳定结构，所以一个氧原子只能与两个氢原子成键，氢气和氧气化合生成的分子为 H2O。3. 二氧化碳的结构为 O=C=O，所以其分子中有两个碳氧 键和两个碳氧 键。74. 键能和键长都是对共价键稳定程度的描述，Cl 2、Br 2、 I2 的键能依次下降，键长依次增大，表明 Cl2、Br2 2、I 2分子中的共价键的牢固程度依次减弱。5. 键能数据表明，NN 键能大于 NN 键能的三倍，NN 键能大于 NN 键能的两倍；而 C=C 键能却小于 CC 键能的三倍，C=C 键能小于 CC 键能的两倍，说明乙烯和
6、乙炔中的 键不牢固，容易被试剂进攻，故易发生加成反应。而氮分子中 NN 非常牢固，所以氮分子不易发生加成反应。6. （注：此题的键长数据和热分解温度，需要通过查阅课外资料获得）第二节 分子的立体结构 三、问题交流【思考与交流】根据各分子或离子的电子式和结构式，分析中心原子的孤对电子对数，依据中心原子连接的原子数和孤对电子对数，确定 VSEPR 模型如下表。8注：阴影小球为孤对电子对。四、习题参考答案1. 2. 在乙炔分子中，2 个碳原子各以 1 个 sp 杂化轨道与氢原子形成 1 个碳氢 键，同时又各以其另 1 个 sp 杂化轨道形成 1 个碳碳 键，除此之外，每个碳原子通过 2 个未参加杂化
7、的 p 轨道（相互垂直）形成了 2 个 键，因此，乙炔的三键中有 1 个 键和 2 个 键。3. 甲醛分子的立体结构：9碳原子采取 sp2 杂化，甲醛分子中有 2 个 CH 键，而 CO 之间有 1 个 键和 1 个 键。4. 氢离子接受水分子中氧原子上的孤对电子以配位键形成 H3O+，电子对给予体是 H2O，接受体是 H+。5. 银离子与氯离子形成难溶的氯化银沉淀。加入氨水后，银离子接受氨分子中氮原子给出的孤对电子以配位键形成Ag（NH 3） 2 +，由于生成了可溶性的 Ag（NH 3） 2 +，继续加入氨水时氯化银就溶解了。第三节 分子的性质 二、问题交流【思考与交流 1】1. 极性分子：
8、HCl非极性分子：H 2 O2 Cl22. 都是非极性分子3. 极性分子：HCN H 2O NH3 CH3Cl非极性分子：CO 2 BF3 CH4【思考与交流 2】101. NH3 为极性分子，CH 4 为非极性分子，而水是极性分子，根据“ 相似相溶”规则，NH 3 易溶于水，而 CH4 不易溶于水。并且 NH3 与水之间还可形成氢键，使得 NH3 更易溶于水。2. 油漆是非极性分子，有机溶剂（如乙酸乙酯）也是非极性溶剂，而水为极性溶剂，根据“相似相溶”规则，应当用有机溶剂溶解油漆而不能用水溶解油漆。3. 实验表明碘在四氯化碳溶液中的溶解性较好。这是因为碘和四氯化碳都是非极性分子，非极性溶质一
9、般能溶于非极性溶剂，而水是极性分子。【学与问】当分子结构相似时，相对分子质量越大，范德华力越大。因此，由于 F2I 2 的相对分子质量逐渐增大，范德华力也逐渐增大，使 F2I 2 的熔、沸点越来越高。三、习题参考答案1. 水是角形分子，氢氧键为极性键，所以水分子中正电荷的中心和负电荷的中心不重合，为极性分子。而二氧化碳为直线形分子，虽然碳氧键为极性键，但分子的正电荷的中心和负电荷的中心重合，所以为非极性分子。2. 低碳醇如甲醇或乙醇，其中的OH 与水分子的OH 相近，因而能与水互溶，而高碳醇的烃基较大，使其中的OH 与水分子的OH 的相似因素少多了，因而它们在水中的溶解度明显减小。3. 水是极
10、性分子，而汽油是非极性分子，根据“相似相溶”规则，汽油在水中的溶解度应很小。4. （1）氢键不是化学键，而是较强的分子间作用力；（2）由于甲烷中的碳不是电负性很强的元素，故甲烷与水分子间一般不形成氢键；（3）乙醇与水分子间不但存在范德华力，也存在氢键；（4）碘化氢的沸点比氯化氢高是由于碘化氢的相对分子质量大于氯化氢的，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高。5. 两张图表明气态氢化物的沸点一般是随相对分子质量增加而增大的，这是由于相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高。但氟化氢、水和氨的沸点反常地高，表明在它们的分子间存在较强的相互作用，即氢键。116. 对羟基苯甲酸的沸点高。因为对羟基苯
11、甲酸在分子间形成氢键，而邻羟基苯甲酸在分子内形成了氢键，分子之间不存在氢键。复习题参考答案1. B 2. CDAB 3. D 4. D 5. A6. CCl4 的中心原子为碳，它的最外层电子都用于形成 键，属 AB4 型分子，其立体结构为正四面体形；NH 3 和H2O 的中心原子上分别有 1 对和 2 对孤对电子，跟中心原子周围的 键加起来都是 4，它们相互排斥，形成四面体，因而略去孤对电子对后，NH 3 呈三角锥形，H 2O 呈角形。7. 白磷分子的空间构型为正四面体，四个磷原子间共有 6 个 键，当氧气不足时，每个单键中插入一个氧原子成为 P4O6，当氧气充足时，每个磷原子还可再结合一个氧
12、原子成为 P4O10（参看教科书中的图 2-12）。8. 乙烷分子中的碳原子采取 sp3 杂化轨道形成 键。乙烯分子的碳原子采取 sp2 杂化轨道形成 键，在乙烯分子中，2 个碳原子各以 2 个 sp2 杂化轨道与氢原子形成 2 个碳氢 键，而 2 个碳原子之间又各以 1 个 sp2 杂化轨道形成 1 个碳碳 键，除此之外，2 个碳原子中未参加杂化的 p 轨道形成了 1 个 键，因此，乙烯的双键中有 1 个 键和 1 个 键。乙炔分子的碳原子采取 sp 杂化轨道形成 键，在乙炔分子中，2 个碳原子各以 1 个 sp 杂化轨道与氢原子形成 1 个碳氢 键，同时又各以其另 1 个 sp 杂化轨道形
13、成 1 个碳碳 键，除此之外，每个碳原子通过 2 个未参加杂化的 p 轨道形成了 2 个 键，因此，乙炔的三键中有 1 个 键和 2 个 键。乙炔加氢变成乙烯时，碳原子由 sp 杂化转为 sp2 杂化，当继续加氢生成乙烷时，碳原子杂化转为 sp3 杂化。9. 乙烯分子中碳原子采取 sp2 杂化，杂化后的 3 个 sp2 杂化轨道呈平面三角形，而剩下的未杂化的 2p 轨道垂直于3 个 sp2 杂化轨道构成的平面。2 个碳原子各以 2 个 sp2 杂化轨道与氢原子形成 2 个碳氢 键，而 2 个碳原子之间又各以 1 个 sp2 杂化轨道形成 1 个碳碳 键，因而四个氢原子在同一平面上。另外，每个碳
14、原子还有一个未参与杂化的 p 轨道，两个 p 轨道肩并肩重叠形成 键， 键是不能旋转的，所以乙烯分子中的双键是不容旋转的。10. OF2 与 H2O 的立体结构相似，同为角形，但水分子的极性很强，而 OF2 的极性却很小，这是因为：（1）从电负性上看，氧与氢的电负性差大于氧与氟的电负性差；（2）OF 2 中氧原子上有两对孤对电子，抵消了 FO键中共用电子对偏向 F 而产生的极性。*11（略）*12（略）例 2-1试用 VESPR 模型预测 H2O 的立体构型。解（1）H 2O 属 AX2E2=AY412（2）VSEPR 理想模型为正四面体，价层电子对间夹角均为 10928。（3）分子立体构型（
15、指 H2O 而不是 H2OE2）为角形（非线形分子）。（4）根据斥力顺序（i），应有：l-O-ll-O-HH-O-H结论：水分子的立体结构为角形，H-O-H 小于 10928。例 2-2用 VESPR 模型预测 SO2Cl2 的立体构型。解SO 2Cl2 属 AX4E0=AY4，VSEPR 理想模型为正四面体，因 S=O 键是双键，SCl 键是单键，据顺序（ii ），分子立体模型应为：O-S-O10928Cl-S-ClO-S-Cl10928结论：SO 2Cl2 的立体结构为正四面体畸变形四面体形。例 2-3实测值：SO 2F2 中F-S-F 为 98，SO 2Cl2 中Cl-S-Cl 为 102，为什么后者角度较大？解这种差别可以用斥力顺序（iii）来解释。例 2-4NH 3 和 PH3 都是 AX3E=AY4，故分子（AX 3）均为三角锥形。实测：氨分子中H-N-H 为 106.7，膦分子中H-P-H 为 93.5，为什么这两种分子的角度有这种差别？解这种差别可以用斥力顺序（iv ）来解释。13图 2-5 SF4 分子的可能立体结构例 2-5SF 4 属 AX4E1=AY5，其 VSEPR 理想模型为三角双锥体，排除孤对电子的分子立体结构有两种可能的模型（由于孤对电子
