第7章 部分习题解答(3)

因此熔点由高到低为：AlN > NH3 > PH3 ；

(4) Na2S为离子晶体，CS2和CO2为分子晶体，熔点顺序为：Na2S > CS2 > CO2 ； 7-30.已知NH3、H2S、BeH2、CH4的偶极矩分别为：

4.90×10?30 C·m、3.67×10?30 C·m、0 C·m、0C·m，试说明下列问题： (1) 分子极性的大小；(2) 中心原子的杂化轨道类型；(3) 分子的几何构型。 解：(1) 分子极性由大到小为：NH3 > H2S > BeH2 = CH4；

(2) 中心原子的杂化轨道类型分别为：不等性sp3杂化、不等性sp3杂化、sp杂化、等

性sp3杂化；

(3) 分子的几何构型分别为：三角锥形、V形、直线形、正四面体形。 7-31.下列分子中偶极矩不为零的有哪些？

CS2 ； CO2 ； CH3Cl ； H2S ； SO3；

解： 杂化类型 分子构型 偶极矩? CS2 sp 直线形 0 CO2 sp 直线形 0 CH3Cl sp3 四面体形 >0 H2S sp3 V形 >0 SO3 sp2 平面三角形 0 7-32.判断下列各组分子之间存在着什么形式的分子间作用力。 CO2与N2 HBr(气) N2与NH3 HF水溶液

解：CO2与N2：均为非极性分子，只存在色散力；

HBr(气)：为极性分子，存在色散力、诱导力和取向力，无氢键； N2与NH3：为非极性分子与极性分子，存在色散力、诱导力；

HF水溶液：为极性分子，存在色散力、诱导力和取向力，还有氢键； 7-33.根据离子半径比，推测下列离子晶体属何种类型。

MnS CaO AgBr RbCl CuS

解：

MnS

CaO

AgBr

RbCl

CuS

离子半径比 80/184=0.434 99/140=0.707 126/196=0.643 148/181=0.818 72/184=0.391 晶体类型 NaCl型 NaCl型 NaCl型 CsCl型 ZnS型 7-34比较下列各对离子极化率的大小，简单说明判断依据。

(1) Cl? S2?； (2) F? O2? ； (3) Fe2+ Fe3+； (4) Mg2+ Cu2+ ； (5) Cl? I? ； (6) K+ Ag+ ； 解：(1) Cl? < S2?，(2) F? < O2? ，负电荷愈高、半径愈大极化率愈大；

(3) Fe2+ > Fe3+，正电荷愈高、半径愈小极化率愈小；

(4) Mg2+ < Cu2+，电荷相同，半径相近， 9~17电子构型 > 8电子构型 ；

6

第七章 物质结构基础 部分习题解答

(5) Cl? < I? ；I?半径大于Cl?；

(6) K+ < Ag+，电荷相同，半径相近，Ag+ 18电子构型> K+ 8电子构型； 7-36.从离子极化讨论下列问题：

(1) AgF在水中溶解度较大，而AgCl则难溶于水。

(2) Cu+ 的卤化物CuX的r+ / r?＞ 0.414，但它们都是ZnS型结构。 (3) Pb2+、Hg2+、I? 均为无色离子，但 PbI2 呈金黄色，HgI2 呈朱红色。

解：(1) 虽然Ag+是18电子构型，极化能力和变形性均很大，但F?半径很小，不易变形，

因而AgF极化作用不强，是离子晶体，在水中溶解度较大；而AgCl中，由于Cl?半径较大，变形性较大，AgCl的极化作用较强，共价成分较大，难溶于水。

(2) 由于Cu+ 是18电子构型，极化能力和变形性均很大，X?又有较大极化率，易变形，

因此CuX的离子极化作用较强，带有较大的共价成分，使之成为具有较大共价成分的ZnS型结构。

(3) Pb2+、Hg2+分别为18+2和18电子构型，极化能力和变形性均很大，I?又有较大极

化率，易变形，因而PbI2和HgI2的离子极化作用较强，由于离子极化作用的结果使相应化合物的颜色加深，分别生成金黄色和朱红色化合物。

7-44.试用斯莱脱规则：

(1)分别计算原子序数为20、21的元素中4s和3d能级的高低； （2）分别计算作用于4s电子的有效核电荷。 解：(1):

原子序数为20的钙元素

若最后两个电子填在4s轨道，则20Ca的电子排布式1s22s22p63s23p64s2；

若最后两个电子填在3d轨道，则20Ca的电子排布式1s22s22p63s23p63d2；此时 作用在4s轨道上的有效核电荷Z4s*=20- (1?0.35+8?0.85+10?1.00)=2.85 作用在3d轨道上的有效核电荷Z3d*=20- (1?0.35+18?1.00)=1.65

由教材p198（7-15）公式有E3d= - 2.179?10-18?(1.65/3.0)2= - 0.66?10-18J E4s= - 2.179?10-18?(2.85/3.7)2= - 1.29?10-18J 显然E4s < E3d

原子序数为21的鈧元素 21Sc：的电子排布式1s22s22p63s23p63d14s

2

作用在3d轨道上的有效核电荷Z3d*=21- (18?1.00)=3.0

作用在4s轨道上的有效核电荷Z4s*=21- (1?0.35+9?0.85+10?1.00)=3.0

E3d= - 2.179?10-18?(3.0/3.0)2= - 2.179?10-18J E4s= - 2.179?10-18?(3.0/3.7)2= - 1.433?10-18J 显然E4s > E3d

实际上核电荷数不大于20的元素都有E4s < E3d 实际上核电荷数不小于21的元素都有E4s > E3d (2) 20Ca的电子排布式1s22s22p63s23p64s2

作用在4s轨道上的有效核电荷Z4s*=20- (1?0.35+8?0.85+10?1.00)=2.85

21Sc：的电子排布式1s22s22p63s23p63d14s

2

作用在4s轨道上的有效核电荷Z4s*=21- (1?0.35+9?0.85+10?1.00)=3.0

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