大连理工大学无机化学教研室《无机化学》(第5版)(课后习题详解 p区元素(二))
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⼤连理⼯⼤学⽆机化学教研室《⽆机化学》(第5版)(课后习题详解固体结构)10.2 课后习题详解1. 填充下表:解:根据已知条件可得表10.1:表 10.12.根据晶胞参数,判断下列物质各属于何种晶系?解:根据已知条件可得表10.2:表 10.23. 根据离⼦半径⽐推测下列物质的晶体各属何种类型。
解:上述物质都为AB 型离⼦键化合物,在不考虑离⼦极化的前提下,晶体的离⼦半径⽐与晶体构型的关系为:+-r r 当=0.225~0.414时,晶体为ZnS 型;+-r r =0.414~0.732时,晶体为NaCl 型;+-r r =0.732~1.000时,晶体为CsCl型。
+-r r4. 利⽤Born-Haber 循环计算NaCl 的晶格能。
解:设计循环如下:5. 试通过Born-Haber 循环,计算MgCl 2晶格能,并⽤公式计算出晶格能,再确定两者符合程度如何(已知镁的I 2为1457 kJ?mol -1)。
解:设计的循环如下:则通过Born-Haber 循环,计算MgCl 2晶格能为:⽤公式计算出晶格能为:通过⽐较两种⽅法计算出的晶格能⼤⼩,可见⽤两种⽅法计算的结构基本相符。
6. KF 晶体属于NaCl 构型,试利⽤公式计算KF 晶体的晶格能。
已知从Born-Haber 循环求得的晶格能为802.5 kJ?mol -1。
⽐较实验值和理论值的符合程度如何。
解:根据题意可知,晶体属于构型,即离⼦晶体构型,故查表可知KF NaCl 。
1.748A =⼜因为,,所以1(79)82n =+=0()()133136269R r K r F pm pm pm +-=+=+=与Born-Haber 循环所得结果相⽐,误差为7. 下列物质中,何者熔点最低?解:⼀般情况下,离⼦晶体的晶格能越⼤,则其熔点越⾼。
影响晶格能的因素很多,主要是离⼦的半径和电荷。
电荷数越⼤,离⼦半径越⼩,其晶格能就越⼤,熔点越⾼。
所以的熔点最低。
《元素化学》课程第3章P区元素(二)教案任课专业、年级、班级2012级应用化学主讲教师主讲教师职称教授使用教材大连理工大学(高教第5版)学时安排16 学时二。
一^年三月元素化学课程教案填表说明:1、每项页面大小可自行添减;2、教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。
元素化学课程教案填表说明:1、每项页面大小可自行添减;2、教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。
元素化学课程教案填表说明:1、每项页面大小可自行添减;2、教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。
元素化学课程教案填表说明:1、每项页面大小可自行添减;2、教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。
元素化学课程教案教学目的与要求1.掌握:氧气\臭氧和过氧化氢的结构和性质。
2.熟悉:臭氧和过氧化氢的制备。
3.了解:臭氧水在环境保护和生态平衡中的作用。
教学内容(包括基本内容、重点、难点):1.基本内容:氧气,臭氧和过氧化氢的结构,离域兀键,臭氧和过氧化氢的性质和用途,过氧化氢的制备。
2.重点:臭氧、和过氧化氢的结构和性质,离域兀键。
3.难点:臭氧、和过氧化氢的结构。
教学过程具体教学内容和过程见电子课件复习巩固与作业要求:参考资料(含参考书、文献等):考资料(含参考书、文献等):①《无机化学》,北京师范大学等校编,高等教育出版社,2002年8月第4版。
②《无机化学》,武汉大学等校编,高等教育出版社,1994年4月第3版。
③《无机化学》,孟庆珍,胡鼎文,程泉寿等,北京师范大学出版社,1988年8月第1版④《无机化学学习指导》,大连理工大学无机化学教研室等编(配高教第5版),大大连理工大学出版社,2006年9月第5版.⑤《无机化学习题详解》(高教社•《无机化学•第4版•第三版》,大连理工),郭丽萍,雷家壻,童辉编,华中科技大学出版社,2004年5月第1版.⑥《无机化学-全析精解》(高教社•大连理工•第4版),许国根编,西北工业大学出版社,2007 年8月第1版.⑦《无机化学一辅导讲案》(高教社•大连理工•第5版),岳红编,西北工业大学出版社,2008 年1月第1版备注2013-04-05因清明节放假调至2013-04-07填表说明:1、每项页面大小可自行添减;2、教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。
1.2 课后习题详解1.有多个用氦气填充的气象探测气球,在使用过程中,气球中氦的物质的量保持不变,它们的初始状态和最终状态的实验数据如下表所示。
试通过计算确定表中空位所对应的物理量,以及由(2)的始态求得M (He )和(3)的始态条件下解:(1)根据题意可知,,,3121110.0, 5.0010p p kPa V L ===⨯1273.1547320.15T K =+=217273.15290.15T K=+=由于恒定,,因此,n p 1221V T V T =335.0010290.15 4.5310320.15L ⨯⨯==⨯。
3331111010 5.0010102078.314320.15p V n mol RT -⨯⨯⨯⨯===⨯(2)已知,,,1101.3251.02103.41kPa p atm kPa atm=⨯=31 3.510V L =⨯32 5.010V L =⨯12273.15T T K==由于恒定,,因此,n T 1122p V p V =311232103.4 3.510715.1010p V p kPa V ⨯⨯===⨯因为,所以mRT M Vρ=。
11136378.314273.15() 4.0103.4 3.510g J mol K K M He g mol kPa L---⨯⨯==⨯⨯g g g (3)已知,,,,1101.3250.9899.30p kPa kPa =⨯=4110V L =1303T K =260.80p kPa =41 1.3610V L=⨯由于一定,,因此n 42460.8 1.3610303252.399.3010kPa L K T K kPa L⨯⨯⨯==⨯。
2.某气体化合物是氮的氧化物,其中含氮的质量分数以某一容器中充有该氮氧化物的质量是4.107g ,其体积为0.500L ,压力为202.65kPa ,温度为0℃。
试求:(1)在标准状况下,该气体的密度;(2)该氧化物的相对分子质量和化学式。
10.3 名校考研真题详解一、判断题对偶极矩为零的多原子分子,其组成分子的原子的电负性必定相等。
( )[南京航空航天大学2011研]【答案】×【解析】对H 2和N 2分子,组成分子的原子相同,电负性相同,偶极矩为零;而对CO 2分子,分子构型为直线型,属于非极性分子,偶极矩为零,但是其组成原子C 和O 的电负性并不相同。
二、填空题请写出之间存在的分子间的力类型为( )。
[南京航空航天大学32CH OH-H O 2011研]【答案】氢键【解析】中的能和形成氢键。
3CH OH OH -2H O H O H -⋅⋅⋅三、选择题1.下列分子中偶极矩最大的是( )。
[北京科技大学2012研]A .HCl B .HI C .HBr D .HF【解析】卤素中电负性从氟到碘逐渐减弱,而偶极矩是由于成键原子的电负性不同引起的,电负性越大,分子偶极矩越大。
2.已知下列离子半径:Tl +(140 pm )、Ag + (126 pm )、Zn 2+ (74 pm )、Cl -(181 pm )、S 2- (184 pm ),则在下列物质中属于CsCl 型离子晶体的是( )。
[北京科技大学2012研]A .AgClB .Ag 2SC .TlClD .ZnCl 2【答案】C【解析】半径比规则如表10-4所示:表10-4 离子晶体构型与阴阳离子半径比之间的关系AgCl :;Ag 2S :;1261810.696r r +-==1261840.685r r +-==TlCl :;ZnCl 2:。
1401810.773r r +-==741810.409r r +-==故属于CsCl 型离子晶体的是TlCl 。
3.已知钠的电负性为0.93,Cl 的电负性为3.16,则NaCl 中化学键的离子百分数为A.100%B.95.2%C.87.81%D.71.15%E.无答案可选【答案】D【解析】键的离子百分数大小由成键两原子电负性差值(ΔX)决定,两元素电负性差值越大,它们之间键的离子性也就越大,单键的离子性百分数与电负性差值之间的关系如表10-5所示。
8.2 课后习题详解1. 利用氢原子光谱的频率公式,令n=3,4,5,6,求出相应的谱线频率。
解:根据公式,可得各能级相应的谱线频率:Balmer 15122113.82910()2snν-=⨯-2. 利用教材图8-2的氢原子能级数值,计算电子从n=6能级回到n=2能级时,由辐射能量而产生的谱线频率。
解:由光谱图可知,;1866,0.060510n E J -==-⨯1822,0.54510n E J-==-⨯。
3. 利用氢原子光谱的能量关系式求出氢原子各能级(n=1,2,3,4)的能量。
解:已知氢原子光谱的能量关系式为 221211H E R nn ∆⎛⎫=- ⎪⎝⎭4. 钠蒸气街灯发出亮黄色光;其光谱由两条谱线组成,波长分别为589.0 nm 和589.6 nm 。
计算相应的光子能量和频率。
解:光子的能量关系式为,频率的关系式为E h ν=1cT νλ==台。
5. 下列各组量子数中哪一组是正确的?将正确的各组量子数用原子轨道符号表示之。
解:(1)组量子数是正确的,其相应的原子轨道为。
23z d (2)组中,n=4,可能取值为0,1,2,3,而题中=-1,故不正确。
l l (3)组中,,是错误的。
m 只能等于-,……,0,……,+。
l l (4)组中,n=3时,可能的取值为0,1,2,故=3不正确。
l l 6. 一个原子中,量子数n=3,l=2,m=2时可允许的电子数最多是多少?解:此为一个量子轨道,根据不相容原理,一个量子轨道最3,2,2n l m ===Pauli 多能容纳两个自旋方向相反的电子。
7.已知(氢原子基态)(1)计算r=52.9 pm 处的值;(2)计算r=2×52.9 pm 处的值;(3)计算(1)与(2)的值;(4)计算(1)与(2)的扩值;(5)当r=O和r=∞时,分别等于多少?解:(1)根据题给的公式,代入数据得,时52.9rpm =(2)同理,当时252.9r pm =⨯,8. 从轨道的角度分布图[教材图8-14(a )]说明的最大绝对值对应于曲线的哪一部位,最小绝对值又是哪里?这些部位怎样与电子的出现概率密度相联系?解:当角等于θ°0°1802(,)z p Y θφ2(,)z p Y θφ线(面)与z 轴相交出,2pz 电子出现的概率密度最大。
9.2 课后习题详解1. 写出下列化合物分子的Lewis 结构式,并指出其中何者是σ键,何者是π键,何者是配位键。
(1)膦PH 3 (2)联氨N 2H 4(N-N 单键);(3)乙烯; (4)甲醛;(5)甲酸;(6)四氧化二氮(有双键)。
解:其结构式与化学键类型如表9.1所示:表 9.12. 根据下列分子或离子的几何构型,试用杂化轨道理论加以说明。
(1)HgCl 2(直线形);(2) SiF 4(正四面体);(3)BCl 3(平面三角形);(4)NF 3(三角锥形,102°);(5)(V 形,115.4°);(6)(八面体)。
2NO -26SiF -解:分子或离子的几何构型及其杂化理论解释如表9.2所示:表 9.23. 试用价层电子对互斥理论推断下列各分子的几何构型,并用杂化轨道理论加以说明。
解:用价层电子对互斥理论推断分子的几何构型应先计算中心原子的价电子对数,然后确定其空间分布,再根据是否有孤电子对来判断分子构型。
如果价层电子对数等于配位数,则分子的空间构型与电子空间排列相同,否则会存在孤对电子,分子的空间构型与电子空间排列不相同。
中心原子的杂化轨道类型与中心原子的价层电子对数有关,中心原子的价层电子对数等于其参与杂化的原子轨道数。
则可推知题中的分子构型如表9.3所示:表 9.34. 试用VSEPR 理论判断下列离子的几何构型。
解:推断结果如表9.4所示:表 9.45. 下列离子中,何者几何构型为T 形?何者构型为平面四方形?解:根据理论,几何构型为形的分子或离子,其中心原子的价层电子对数VSEPR T 为5,配位原子数为3。
所以在配位原子数为3的离子中的几何构型为形。
几何3XeF +T 构型为平面正方形的分子或离子,其中心原子的价电子对数为6,配位原子数为4。
所以的几何构型为平面正方形。
4ICl -6. 下列各对分子或离子中,何者具有相同的几何构型?解:中心原子价层电子对数相同,配位原子数也相同的分子或离子,一定具有相同的几何构型。
2.2 课后习题详解1.在带有活塞的气缸中充有空气和汽油蒸气的混合物,气缸最初体积为40.0cm 3。
如果该混合物燃烧放出950.0 J 的热,在650.0mm Hg 的定压下,气体膨胀,燃烧所放出的热全部转化为推动活塞做功。
计算膨胀后气体的体积。
解:由于燃烧所放出的热全部转化为功,,则,定压膨胀过程系统对0U ∆=950W Q J =-=-环境所做的功为421650.0() =101325a=8.6610a760.0;=--⨯⨯ex ex W p V V p P P 则。
6321495040108.6610ex W J V V m p Pa---=+=-+⨯⨯30.01111m L ==2.在0℃,760mm Hg 下,氦气球体积为875L ,n (He )为多少?当38.0℃,气球体积在定压下膨胀至997L 。
计算这一过程中系统的Q ,W 和△U(氦的摩尔定压热容是解:根据题意可知,,,2311.15T K =,,1273.15T K =1875V L =2997V L =,则气体在定压下膨胀所做的体积功为定压过程系统所吸收的热为p,m 2111Q=n(He)C (He)()=39.020.8=30.8k (311.15-273.15)K ---⨯⨯g g T T mol J K mol J此系统为封闭系统,其热力学能的变化为。
3.在25℃时,将0.92g 甲苯置于一含有足够O 2的绝热刚性密闭容器中燃烧,最终产物为25℃的CO 2和液态水,过程放热39.43 KJ 试求下列化学反应计量式的标准摩尔焓变。
解:根据题意可知,,则C 7H 8的物质量为178()92M C H g mol -=g 78781781311()0.92()0.01()9239.430.013943() =(394328.31410295.15)3948r m r m r m B mC H gn C H m ol M C H g m olU kJ m ol kJ m ol H U g R TkJ m olkJ m olν-----===∆=-=-∆=∆+∑--⨯⨯⨯=-g g g g 忽略压力的影响,则有。
14.1 复习笔记氮族元素包括氮、磷、砷、锑和铋。
氮和磷是非金属元素,砷和锑为准金属,铋是金属元素。
氮族元素形成的化合物主要是共价型的,且原子愈小,形成共价键的趋势愈大。
氮族元素氢化物的稳定性从NH3到BiH3依次减弱,碱性也依次减弱,酸性依次增强。
氮族元素氧化物的酸性随原子序数的递增而递减。
一、氮族元素单质氮主要以单质N2存在于大气中。
磷容易被氧化,主要以磷酸盐形式存在于自然界中。
通常将磷酸钙、沙子和焦炭混合加热至1500 ℃制取白磷。
磷的同素异形体有白磷、红磷和黑磷三种。
白磷化学性质活泼,易氧化,能自燃,有剧毒。
砷、锑和铋主要以硫化物存在于自然界中。
通常将硫化物焙烧得到相应的氧化物,然后用碳还原制备相应的单质。
二、氮族元素化合物1.氮的化合物氮原子的价层电子构型为n s2n p3。
氮能形成氧化值为+3和+5的化合物,其中氮原子大多以共价键与其他元素的原子结合。
(1)氨与铵盐氨分子是极性分子,其构型为三角锥。
氨分子间形成氢键,氨的熔点、沸点在同族元素氢化物中反常地高。
氨的主要反应类型为:①氨作为Lewis碱发生加合反应;②氨分子中的氢被取代;③氨作为还原剂被氧化。
铵盐易溶于水,在水中发生水解反应,与强碱作用并加热生成氨。
固体铵盐受热分解的规律为:挥发性酸的铵盐(如(NH4)2CO3等)分解为氨和相应的酸;不挥发性酸的铵盐(如(NH4)3PO4等)分解为氨和相应的酸或酸式盐;氧化性酸的铵盐(如(NH4)2Cr2O7等)分解为氮气等产物。
(2)氮的氧化物、含氧酸及其盐氮可以形成多种氧化值的氧化物:N2O,NO,N2O3,NO2,N2O4,N2O5等。
它们的热稳定性较差。
NO易被O2氧化为NO2,NO用于制取硝酸和硝酸盐。
①亚硝酸:亚硝酸是弱酸,很不稳定,易分解;亚硝酸盐一般易溶于水,碱金属、碱土金属的亚硝酸盐热稳定性较高。
在酸性溶液中亚硝酸盐具有氧化性。
NO2-中,氮原子与氧原子形成σ键,还形成一个三中心四电子的大π键。
10.2 课后习题详解1. 填充下表:解:根据已知条件可得表10.1:表 10.12.根据晶胞参数,判断下列物质各属于何种晶系?解:根据已知条件可得表10.2:表 10.23. 根据离子半径比推测下列物质的晶体各属何种类型。
解:上述物质都为AB 型离子键化合物,在不考虑离子极化的前提下,晶体的离子半径比与晶体构型的关系为:+-r r 当=0.225~0.414时,晶体为ZnS 型;+-r r =0.414~0.732时,晶体为NaCl 型;+-r r =0.732~1.000时,晶体为CsCl型。
+-r r4. 利用Born-Haber 循环计算NaCl 的晶格能。
解:设计循环如下:5. 试通过Born-Haber 循环,计算MgCl 2晶格能,并用公式计算出晶格能,再确定两者符合程度如何(已知镁的I 2为1457 kJ•mol -1)。
解:设计的循环如下:则通过Born-Haber 循环,计算MgCl 2晶格能为:用公式计算出晶格能为:通过比较两种方法计算出的晶格能大小,可见用两种方法计算的结构基本相符。
6. KF 晶体属于NaCl 构型,试利用公式计算KF 晶体的晶格能。
已知从Born-Haber 循环求得的晶格能为802.5 kJ•mol -1。
比较实验值和理论值的符合程度如何。
解:根据题意可知,晶体属于构型,即离子晶体构型,故查表可知KF NaCl 。
1.748A =又因为,,所以1(79)82n =+=0()()133136269R r K r F pm pm pm +-=+=+=与Born-Haber 循环所得结果相比,误差为7. 下列物质中,何者熔点最低?解:一般情况下,离子晶体的晶格能越大,则其熔点越高。
影响晶格能的因素很多,主要是离子的半径和电荷。
电荷数越大,离子半径越小,其晶格能就越大,熔点越高。
所以的熔点最低。
KBr8. 列出下列两组物质熔点由高到低的次序。
解:两组离子晶体的熔点顺序由高到低分别为:9. 指出下列离子的外层电子构型属于哪种类型解:根据外层电子的排布规则可得:10. 指出下列离子中,何者极化率最大。
3.3 名校考研真题详解一、判断题1.升高同样温度,大的反应速率增加的倍数比小的反应速率增加的倍数大。
(a E a E )[南京航空航天大学2012研]【答案】×【解析】根据Arrhenius 方程可知,与反应速率成反比,当升高同样0e a E RT k k -=a E 温度时,大的反应速率增加的倍数比小的反应速率增加的倍数小。
a E a E 2.反应级数越大,反应的反应速率越大。
( )[南京航空航天大学2012研]【答案】×【解析】反应速率与反应物浓度之间的定量关系为:,其中为反应的A B r kc c αβ=αβ+总级数,可知反应速率不仅与反应级数有关,与反应的浓度也有关,故反应级数越大,反应的反应速率不一定越大。
3.的反应,实验测定的动力学方程表明是二级反应,因此它是一个222H I HI +→双分子反应。
( )[南京航空航天大学2011研]【答案】×【解析】反应的分子数是指参加反应的物种粒子数,故该反应的分子数是3。
反应的级数是指速率方程中各浓度项的相应指数之和,它与反应的分子数没有必然联系。
但通常在基元反应或简单反应,反应的分子数与反应的级数相等。
1.已知某化学反应的速率常数为,则此反应为()级反应,半衰416.2910s --⨯期为( )s 。
[南京航空航天大学2012研]【答案】一;1102【解析】速率系数单位由反应级数n 确定,可表示为;故该反应为111(mol L )s n ---⋅⋅一级反应。
一级反应的半衰期为:1/241ln 21102s 6.2910t s--==⨯2.对于( )反应,其反应级数一定等于化学反应方程式中反应物的计量数(),速率系数的单位由()决定。
若某反应速率系数k 的单位是mol -2·L 2·s -1,则该反应的反应级数是( )。
[北京科技大学2011研]【答案】元;之和;反应级数;三【解析】化学反应速率方程是反应速率与反应物浓度之间的定量关系为:A Br kc c αβ=式中,k 为速率系数,与浓度无关,与温度T 有关。