第四章思考题与习题参考答案

一．选择题 

1. 下列说法不正确的是（    ）

A. 氢原子中,电子的能量只取决于主量子数n

B. 多电子原子中,电子的能量不仅与n有关,还与l有关

C. 波函数由四个量子数确定

D. 是薛定格方程的合理解,称为波函数

解：选C.  波函数是由三个量子数n,l,m确定的，与自旋量子数ms无关。

2．下列波函数符号错误的是（    ）

A. 1.0.0     B. 2.1.0       C. 1.1.0     D. 3.0.0

解：选C.   n,l,m三个量子数的取值必须符合波函数的取值原则，即n＞l ≥∣m∣，所以1.1.0是错误的，应改为1.0.0。

3．2p轨道的磁量子数取值正确的是（    ）

A. 1，2      B. 0，1，2      C. 1，2，3        D. 0，+1，-1

解：选D。 只有D符合磁量子数的取值原则。因为m取值受角量子数l取值的限制，对于给定的l值，m=0，1，2，…，l，共2l+1个值。2p轨道的角量子数l=1，所以磁量子数m=0，1。

4．基态某原子中能量最高的电子是（    ）                                                      

A. 3,2,+1,+1/2   B. 3,0,0,+1/2     C. 3,1,0,+1/2     D. 2,1,0,-1/2

解：选A。对于多电子的原子，其能量高低由n,l共同决定，二者数值较大且均符合四个量子数取值原则的就是能量最高的电子。

5．某元素原子激发态的电子结构式为[Ar]3d34s24p2,则该元素在周期表中位于（    ）

A. d区ⅦB族      B. p区ⅣA族      C. s区ⅡA族     D. p区ⅣB族

解：选A。 某元素原子激发态的电子结构式为[Ar]3d34s24p2,由此可知其基态原子的电子结构为[Ar]3d54s2，由分区及族的划分原则可知A是正确的。

6．下列分子中，中心原子采用sp3不等性杂化的是（    ）

A. BeCl2           B. H2S          C. CCl4                   D. BF3

解：选B。可用排除法进行选择。BeCl2的中心原子采用sp等性杂化；CCl4的中心原子采用sp3等性杂化；BF3的中心原子采用sp2等性杂化。

7．下列说法不正确的是（    ）

A. 所有不同类原子间的键至少具有弱极性

B. 色散力不仅存在于非极性分子中

C. 原子形成共价键数目等于游离的气态原子的未成对电子数

D. 共价键的极性是由成键元素的电负性差造成的

解：选C。 原子形成共价键数目等于游离的气态原子的未成对电子数的这种说法是价键理论的观点，有缺陷；后来发展的杂化轨道理论认为，在形成化学键的过程中，中心原子的成对电子可以激发到能量相近的原子轨道而杂化成键。

8．下列各物质化学键中只存在 键的是（    ）

A. CH2O       B. PH3        C. C2H4          D. N2

解：选B。判断某物质化学键中只存在 键就是说该物质不含有双键或三键。PH3分子中，中心原子采用sp3不等性杂化，只存在 单键，而CH2O 、C2H4   含有双键，N2含有三键。

9．下列各物质化学键中同时存在 键和 键的是（    ）

A. SiO2          B. H2S          C. H2                  D. C2H2

解：选D。判断某物质化学键中同时存在 键和 键的，简单的讲就是该物质既含有单键，又含有双键或三键。C2H2中C-C原子间含有一个 键和两个 键；A、B、C则只存在 单键。

10．下列元素电离能、电子亲和能及电负性大小的比较中不正确的是（    ）

A. 第一电离能：O＞S＞Se＞Te          B. 第一电子亲和能：O＞S＞Se＞Te

C. 电负性：Zn＞Cd＞Hg                  D. 电负性：Si＞Al＞Mg＞Na

解：选B。元素的电子亲和能越大，表示元素由气态原子得到电子生成负离子的倾向越大，该元素非金属性越强。但是因为第二周期原子半径较小，电子间斥力较大造成第二周期元素的电子亲和能小于第三周期，所以B是错误的。A. 选项中O、S、Se、Te为同一主族元素从上到下电离能由大变小，元素的金属性逐渐增强，所以第一电离能：O＞S＞Se＞Te正确。C、D考查的是电负性，其递变规律同一周期主族元素从左到右电负性逐渐增加，过渡元素的电负性变化不大。同一主族元素从上到下电负性逐渐减小，副族元素则从上到下电负性逐渐增强。Zn、Cd、Hg为同一副族元素  Zn<Cd<Hg；Si、Al、Mg、Na 为同一周期主族元素，所以电负性Si＞Al＞Mg＞Na是正确的。

11．下列物质的分子间只存在色散力的是（    ）

A.  SiH4          B.  NH3         C.  H2S         D. CH3OH

解：选A。判断物质的分子间只存在色散力的原则即判断分子是否为非极性分子。SiH4是非极性分子,其他均为极性分子。

12．下列晶体熔化时只需克服色散力的是（    ）

A. CH3COOH       B. CH3CH2OCH2CH3    C. SiO2        D. CS2

解：选D。因为只有非极性分子间只存在色散力，晶体熔化时只需克服色散力即是说只要判断出哪种晶体是非极性分子晶体即可。CS2晶体是非极性分子晶体，熔化时只需克服色散力，而SiO2晶体是原子晶体，CH3COOH 、CH3CH2OCH2CH3的晶体是极性分子晶体。   

二、填空题

1．下列各电子结构式中，表示基态原子的是  （1） ，表示激发态原子的是  （3）（4）（6）  ，表示错误的是  （2）（5）  。

（1）1s22s1   （2）1s22s22d1    （3）1s22s12p2     （4）1s22s22p13s1    （5）1s22s42p2    （6）1s22s22p63s23p63d1

2．下列各组量子数中， （4）  组代表基态Al原子最易失去的电子， （1） 组代表Al原子最难失去的电子。

（1）1，0，0，－1/2    （2）2，1，1，－1/2    （3）3，0，0，+1/2

（4）3，1，1，－1/2    （5）2，0，0，+1/2

3．符合下列每一种情况的各是哪一族或哪一元素？

（1）最外层有6个p电子 ⅧA族, 稀有气体元素 （He除外） ；（2）n=4，l=0轨道上的两个电子和n=3、l=2轨道上的5个电子是价电子  3d54s2　ⅦB族  Mn  ；（3）3d轨道全充满，4s轨道只有一个电子  3d104s1   IB族  Cu    ；（4）+3价离子的电子构型与氩原子实[Ar]相同    [Ar]3d14s2  ⅢB族  Sc  ；（5）在前六周期元素（稀有气体元素除外）中，原子半径最大  Cs   ；（6）在各周期中，第一电离能I1最高的一族元素   ⅧA 族   ；（7）电负性相差最大的两个元素 Cs  Ne  (F)     ；（8）+1价离子最外层有18个电子  IB族   。

4．指出下列各能级对应的n 和l 值，每一能级包含的轨道各有多少？

（1）2p  n=  2    ，l=  1     ，有  3  条轨道；

（2）4f   n=  4    ，l=  3     ，有  7  条轨道；

（3）6s   n=   6   ，l=  0     ，有  1  条轨道；

（4）5d   n=   5   ，l=  2     ，有  5  条轨道。

5．写出下列各种情况的合理量子数。

（1）n = 3，4，…，l = 2，  m = 0， ms = +1/2

（2）n = 3，l = 1，2 ，m = 1，ms = －1/2

（3）n = 4，l = 3，m = 0，ms = +1/2，－1/2

（4）n = 2，l = 0，m =  0  ，ms = +1/2

（5）n = 1，l =  0  ，m =   0  ，ms = +1/2，－1/2 。

6．某一多电子原子中具有下列各套量子数的电子，各电子能量由低到高的顺序为（若能量相同，则排在一起）   E1s<E2s<E3p<E3d=E3d<E4f   。

7．试用s，p，d，f符号来表示下列各元素原子的电子结构：

（1）18Ar   [Ne] 3s23p6     （2）26Fe  [Ar] 3d64s2    （3）53I  [kr] 4d105s25p5          （4）47Ag   [Kr] 4d105s1  

8. 根据下列原子的价电子层结构填表：

9．已知甲元素是第三周期p区元素，其最低氧化态为－1，乙元素是第四周期d区元素，其最高氧化态为+4。试填下表：

10．（1）PF3  =3.44×10－30C·m，而BF3  =0 ，这是由于PF3 的分子构型为_三角锥形__，是__极__性分子，而BF3的分子构型为_平面三角___型，是_非极___性分子。

（2）PH3  =1.84×10－30C·m，小于PF3  =3.44×10－30C·m，这是因为_ P-F的极性>P-H的极性或F的电负性>H的电负性_______。

（3）H2O，H2S，H2Se三物质，分子间取向力按__ H2Se、H2S、H2O ____顺序递增，色散力按__ H2O、H2S、H2Se __顺序递增，沸点按_ H2S、H2Se、H2O __顺序递增。

（4）下列各物质中每个碳原子所采用的杂化轨道分别是（CH4，C2H2，C2H4，CH3OH，CH2O）_ CH4: sp3杂化；C2H2: sp杂化 ；C2H4: sp2；CH3OH : sp3杂化；CH2O : sp2杂化_____。

11．判断下列晶体的熔点高低顺序：

（1）NaCl  KCl  N2  NH3  Si  PH3   Si > NaCl > KCl > NH3 > PH3 > N2 

（2）CaF2  BaCl2  CaCl2      CaF2 > CaCl2 > BaCl2    ，

（3）SiCl4  SiBr4  SiC  MgO   SiC > MgO > SiBr4 > SiCl4  ， 

（4）KCl  SiO2  H2O  SiO2>KCl>H2O(s)  。

三、简答题

1．指出下列各组中错误的量子数并写出正确的。

（1）3，0，－2，+1/2      （2）2，－1，0，－1/2     （3）1，0，0，0

（4）2，2，－1，－1/2      （5）2，2，2，2

解：

2．元素Ti的电子构型是[Ar]3d24s2，试问这22个电子（1）属于哪几个电子层？哪几个亚层？（2）填充了几个能级组的多少个能级？（3）占据着多少个原子轨道？（4）其中单电子轨道有几个？（5）价电子数有几个？

解：（1）4个电子层 ，7个亚层

（2）4个能级组，  7个能级

（3）12条原子轨道   

（4）2条原子轨道  

（5）4个价电子

3．第五周期某元素，其原子失去最外层仅有的2个电子，在l=2的轨道内电子全充满，试推断该元素的原子序数、电子结构，并指出位于周期表中哪一族？是什么元素？

解：电子结构[Kr]4d105s2 ，48号元素，在第五周期，第ⅡB， Cd 镉

4．指出符合下列各特征元素的名称：

（1）        具有1s22s22p63s23p63d84s2电子层结构的元素；

（2）        碱金属族中原子半径最大的元素；

（3）        ⅡA族中第一电离能最大的元素；

（4）        ⅦA族中具有最大电子亲合能的元素；

（5）        +2价离子具有[Ar]3d5结构的元素；

解：（1）1s22s22p63s23p63d84s2  镍Ni （2）Cs （3）Be （4）Cl  （5） Mn

5．有A、B两元素，A原子的M层和N层电子数分别比B原子同层电子数少7个和4个，写出A、B原子的名称和电子构型，并说明推理过程。

解：A  [Ar] 3d34s2 即23V       B  [Ar] 3d104s24p4即34Se

6．指出下列分子中存在的 键和  键的数目：C2H2，PH3，CO2，N2，SiH4

C2H2 2π、3σ键；PH3   3σ键；CO2  2π、2σ键；N2 2π、1σ键；SiH4 4σ键

7．预测下列各组物质熔点、沸点的高低，并说明理由。

（1） 乙醇>二甲醚     （2）甲醇 < 乙醇 < 丙醇  

（3）乙醇〈 丙三醇    （4） HF > HCl 

8．指出下列各组化合物中，哪个化合物的价键极性最大？哪个最小？

（1）NaCl  MgCl2  AlCl3  SiCl4  PCl5    （2）LiF   NaF     KF    RbF

（3）HF    HCl    HBr   HI

解：（1） 极性最大  NaCl ，极性最小 PCl5  

（2） 极性最大 RbF ，极性最小 LiF

（3） 极性最大 HF  ，极性最小HI

9．下列分子中哪些有极性，哪些无极性？从分子构型加以说明。

（1）CS2  （2）BF3  （3）NF3  （4）CHCl3  （4）SiH4  （5）OF2

解：（1）CS2非极性分子，直线形     （2）BF3非极性分子, 平面三角形

（3）NF3极性分子, 三角锥形      （4）CHCl3极性分子，变形的正四面体

（5）SiH4非极性分子，正四面体   （6）OF2极性分子   V字形

10．指出下列分子间存在哪种作用力（包括氢键）？

（1）H2—H2    （2）HBr—H2O  （3）I2—CCl4  （4）CH3COOH—CH3COOH

（5）NH3—H2O （6）C3H8—CCl4 （7）C2H5OH—H2O  （8）CO2—H2O

（9）HNO3—HNO3  （10）H3BO3—H3BO3

解：（1）只存在色散力

（2）存在色散力、取向力、诱导力

（3） 存在色散力

（4） 存在色散力、取向力、诱导力、氢键

（5）存在色散力、取向力、诱导力、氢键

（6）存在色散力

（7）存在色散力、取向力、诱导力、氢键

（8）色散力，诱导力

（9） 存在色散力、取向力、诱导力

（10）存在色散力、氢键

22．据1998年《化学进展》介绍，我国科学家在高压、700℃和催化剂作用下，实施CCl4+4Na→C+ 4NaCl的反应，制成了金刚石，这个实验是从简单的杂化理论出发指导化学实践的成功范例。请推测这一实验的设计理念是什么？

解：CH4、CCl4、金刚石均为sp3等性杂化的正四面体结构，我们可设想所有烷烃都是CH4失去氢原子使碳原子相连而成的，烷烃中所有碳原子均为sp3等性杂化而形成的分子骨架，金刚石则可看成CH4完全失去氢原子的sp3等性杂化碳原子相连而成的，CCl4为sp3等性杂化的易获得的液体，所以与活泼金属Na反应生成NaCl的同时，C-C相连形成sp3等性杂化的金刚石。