第四章 原子结构和分子结构 习题解答

1.量子数n，l，m，m_s的物理意义是什么？如何取值？

解：（略)

2.指出3s，4d，5p，4f各能级相应的主量子数，副量子数各是多少？每一能级可有几个轨道？

解：3s——主量子数3，副量子数0，轨道数1

4d——主量子数4，副量子数2，轨道数5

5p——主量子数5，副量子数1，轨道数3

4f——主量子数4，副量子数3，轨道数7

3. 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=0

（4)n=3  l=1   m=1

（5)n=2  l=0   m=-1

（6)n=2  l=3   m=2

解：（1)合理；（2)不合理；（3)合理；（4)合理；（5)不合理；（6)不合理

4. 将合理的量子数填入下表的空格处。

5. 下列电子排布式中，哪些是基态原子，哪些是激发态原子，哪些是错误的？

（1)1s²2s¹2p²  （2)1s²2s²2p⁶3s¹3d¹

（3)1s²2s²2p⁴3s¹   （4)1s²2s²2d¹

（5)1s²2s³2p¹   （6)1s²2s²2p⁶3s¹

解：（1)激发态；  （2)激发态；  （3)激发态；  （4)错误；  （5)错误；  （6)基态

6. 下列说法是否正确，不正确者应如何改正？

（1)主量子数n为1时，有自旋相反的两条轨道；

（2)主量子数n为4时，其轨道总数为16，可容纳32个电子；

（3)主量子数n为3时，有3s，3p，3d，3f四条轨道。

解：（1)不正确；   （2)正确；   （3)不正确

7. 下列各元素原子基态的电子层结构的写法各违背了什么原理？写出正确的电子层结构式。

（1)₅B：1s²2s³（2)₇N：1s²2s²2p_x²2p_y¹  （3)₄Be：1s²2p²

解：（1)违背鲍里不相容原理；  （2)违背洪特规则；  （3)违背能量最低原理。正确的电子层结构式为：

（1)₅B：1s²2s²2p¹  （2)₇N：1s²2s²2p_x¹2p_y¹2p_z¹     （3)₄Be：1s²2 s²

8. 用s，p，d，f等符号写出下列各元素原子基态的电子层结构。

₁₆S   ₁₂Mg   ₂₆Fe   ₃₀Zn ₃₅Br

解：₁₆S：1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ ₁₂Mg：1s²2s²2p⁶3s² ₂₆Fe：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²

₃₀Zn：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²  ₃₅Br：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁵

9. 用杂化轨道理论说明下列分子中中心原子的杂化情况和分子的空间构型。

HgCl₂BF₃ CCl₄

解：HgCl₂（sp杂化，直线型)；   BF₃（sp²杂化，平面三角形)； CCl₄（sp³杂化，四面体)

10. 下列分子中哪些是极性分子？哪些是非极性分子？

（1)NO   （2)CS₂（直线形) （3)CO₂（直线形) （4)H₂O   （5)NH₃

解：（1)极性分子； （2)非极性分子； （3)非极性分子； （4)极性分子； （5)极性分子

11.比较下列各对物质沸点的高低，并简单说明之。

（1)HF和HCl   （2)SiH₄和CH₄  （3)Br₂和F₂

解：（1)沸点HF＞HCl（HF分子间氢键)

（2www.med126.com/zhicheng/)沸点SiH_{4会计资格}＞CH₄（分子量越大，色散力越大)

（3)沸点Br₂＞F₂（分子量越大，色散力越大)

12.指出下列说法的错误。

（1)四氯化碳的熔、沸点低，所以CCl₄分子不稳定。

（2)色散力仅存在于非极性分子之间。

（3)凡是含有氢的化合物的分子之间都能产生氢键。

解：（1)错误。熔、沸点高低决定于分子间力，分子稳定性决定于分子中原子之间的作用力（化学键)。

（2)错误。色散力存在于各种分子之间。

（3)错误。氢原子与电负性很大、半径很小的原子形成的分子之间才能形成氢键。

13.下列化合物能否形成氢键？

NH₃  C₂H₅OH   C₆H₆ C₂H₆

解：NH₃能形成氢键；C₂H₅OH能形成氢键；C₆H₆ 、C₂H₆不能形成氢键。