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一、简答题

1． 请解释实验现象:

向

【答案】入过量加入

与

溶液中加入反应生成白色

溶液，有黄色沉淀生成；向黄色沉淀中加入过量

溶液，沉淀消失，得到无色溶液.

，看到的沉淀为黄色:

溶

液，沉淀转化为白色；向黄色沉淀中加入过量

溶液

，溶液

，

沉淀，

但沉淀中混有黄色的

消失，沉淀转化为白色

.

消失，沉淀转化为白色，但

溶液过量

，

溶解生成无色配合物:

2． 请简述主量子数、角量子数和磁量子数的意义, 并给出取值范围.

【答案】主量子数n :取值范围为1, 2, 3, 正整数, n 的大小表示原子中电子所在的层数, 即电子(所在的轨道) 离核的远近, n 越大, 电子离核的平均距离越远；电子和原子轨道能量的高低主要由n 决定, n 越大, 电子和轨道离核越远, 能量越高. 对于氢原子和类氢离子等单电子体系, 电子或轨道的能量只和主量子数n 有关:

角量子数1:取值范围为0, 1, 2, 3, (n-l), 即1的取值受n 取值的限制, 对于给定的n , 1共有n 个取值.1决定原子轨道的形状, 1=0为s 轨道, 球形；1=1为P 轨道, 哑铃形；1=2为d 轨道, 花瓣形. 对于多电子原子而言, 核外电子(轨道) 的能量还与角量子数1相关, n 相同时1值越大则能量越高.

磁量子数m :

取值范围为

取值受1值的限制, 对于给定的1值,

共有

个m 值.m 表示原子轨道在空间的伸展方向.1=0为S 轨道, 只有一个伸展方向；1=1为P 轨

道, 有3个伸展方向；1=2为d 轨道, 5个伸展方向；1=3为f 轨道, 有7个伸展方向.

3． 写出由独居石制备钍的主要反应方程式.

【答案】

4．

比较氮的氢化物

、

、

、

的酸碱性强弱, 并说明原因。

【答案】根据酸碱电子理论, 物质的酸碱性与原子的给电子能力与接受电子能力大小直接相关。物质的给电子能力越大, 则碱性越强; 物质的接受电子能力越大, 则酸性越强:

氮的氢化物

、

、

可看成是

<

分子内的一个氢原子被

、

取代的产物,

由于取代基的吸电子能力顺序为

:

中的

为类卤离子

,

所以取代后中心N 原子的给电子能力大小顺序:

>

>;

具有卤化氢的基本性质, 即具有给出质子的能力, 在水中显酸性。

>

>

>

。

和

的d 电子在

即氮的氢化物碱性大小顺序为:

5． 和

和分别与同种强场配位体或弱场配位体形成八面体配合物时,

) 分别为多少？

轨道中如何分布？其磁矩(

【答案】与同种弱场配位体形成的配合物应是高自旋配合物, 其d 电子分布分别如下:

与同种强场配位体形成的配合物应是低自旋配合物, 其d 电子分布分别如下:

6． 在卤素中, 氟的性质显得十分独特, 试从以下几个方面总结氟与其他卤素性质的差异:

(1)氧化数; (2)电子亲和能; (3)单质的制备; (4)氟化物的溶解度;

(5)与水的作用; (6)氢化物的熔沸点; (7)氢氟酸的酸性; (8)离子配位能力。

【答案】(1)氧化数:氟只有0价和-1价氧化态。氟为第二周期ⅦA 族元素, 半径特别小, 电负性大, 难以失去电子, 又没有价层d 轨道参与成键, 因此只有0价和-1价氧化态。而Cl 、Br 、I 价层有d 轨道, 除了形成0 价和-1价氧化态外, 还可形成+1价、+3价、+5价、+7价等多种氧化态。

(2)F的电子亲和能反常, 比Cl 和Br 的电子亲和能小。F 的半径小, 电子云密度大, 对结合的电子排斥作用较大, 所以电子亲和能E 比同族的Cl 和Br 都小。

(3)单质的制备, 一般不能采用化学氧化法。F 2是最强的氧化剂, 所以通常不能采用化学法氧化

制备单质氟, 而是用电解法制备。但其他卤素单质均可用化学氧化方法制得。

(4)氟化物的溶解度特殊。AgF 易溶, 其他卤素的AgX 难溶; CaF 2、BaF 2难溶,

其他卤素的

易溶。

(5)氟与水的作用

:可以将水氧化, 生成氧气。

则难以将水氧化, 而遇水发生自身歧化反应。

(6)氢氟酸的熔沸点反常。氢氟酸的熔沸点反常的高, 是因为分子间有强的氢键存在。 (7)氢氟酸的酸性弱。氢氟酸是弱酸, 其他氢卤酸均属强酸。原因是氟的半径小, 使F-H 键很强,

在水中难以解离出。

。

配位能力差。但

与某些高价态阳离子能

氢氟酸溶液较浓时酸性增强, 聚合度大的氢氟酸容纳负电荷的能力强, 较容易释放出(8)配位能力反常。F 的电负性大, 给电子能力差,

形成稳定的配合物,

如等。

7． 分别用价键理论和晶体场理论解释:为什么与

而与

出一个3d 轨道,

采取

形成平面正方形配合物

电子构型为

【答案】用价键理论解释

:

形成六配位的八面体配合物

？

作用下3d 轨道电子发生重排, 空

:

, 在强场配体

杂化,

形成平面正方形内轨型配合物

图

为弱场配体,

不能使

配合物:

图

用晶体场理论解释:稳定化能

(CFSE

配合物的CFSE 差值较大

(物时CFSE

为

是强场配体

,

Dq) ,

所以

电子构型的中心离子形成平面正方形配合物时晶体场与

形成平面正方形配合物. 因此, 在强场下

,

电子

Dq) , 比形成八面体配合物的晶体场稳定化能(CFSE=12Dq)大得多, 这两种

形成平面正方形配合

虽然CFSE 对形与弱场配体

形

的3d 轨道电子发生重排, 只能采

取

杂化,

形成外轨型

组态的中心离子容易形成平面正方形配合物; 反过来, NH 3为弱场配体, 与

, 形成八面体型配合物时CFSE 为12Dq ,

其差值仅为

总的键能较大, 即

成八面体型配合物不利, 但多形成2个配位键

,

成八面体型配合物. 也可以用姜-

泰勒效应解释正方形结构.

8． 利用鲍林公式将下列两组含氧酸各按从强到弱的顺序排列：

⑴(2)

含氧酸的可以写成大, 酸性越强。

⑴(2)

,

分子中的非羟基氧原子数位

。有

, 所以N 越

【答案】含氧酸酸性从强到弱的顺序：