无机化学习题课
2005/11/24
元素周期表
Hg的电子构型, [Xe]4f145d106s2
例题 1 1994年，人们曾经为 106号元素的命名发生过激烈
争论。美国科学家建议把该元素命名为 seaborgium，用
来纪念诺贝尔奖获得者 Glenn Seaborg。请写出该元素的
核外电子排布，用 [Rn]来表示内层的 86个电子。
答案, [Rn]5f146d57s1 （ d轨道半充满）
实际光谱测得的结果为 [Rn]5f146d47s2
例题 2 电离能的比较
（ 1）为什么 Na的第一电离能小于 Mg，而 Na的第二电离
能却大大超过 Mg。
（ 2） Na+和 Ne是等电子体（即电子数目相同），哪一个
的第一电离能较大？
（ 3） Be原子的第一、二、三、四各级电离能分别为：
899,1757,1.484× 104,2.100× 104kJ/mol。解释各级
电离能逐渐增大并有突跃的原因。
（ 4）具有下列价电子构型的元素中，第一电离能最大和
最小的分别是哪一个？
① 2s2,2s22p1,2s22p3,2s22p4
② 3d24s2,3d54s2,4s24p3,4s24p6
例题 3 总结第二周期 Be,B, C, N, O, F生成共价键
的规律性，填入下表中。
Be B C N O F
元素的电子层结构 1s22s2 1s22s2
2p1
1s22s2
2p2
1s22s2
2p3
1s22s2
2p4
1s22s2
2p5
最外层总轨道数 4 4 4 4 4 4
成键时的最高未配对
电子数（即生成的共
价键数）
2 3 4 3 2 1
成键后余下空轨道数 2 1 0 0 0 0
思考题,NF5 是否存在? （不存在,N最外层只有 4个轨道）
分别用价键理论和分子轨道理论来解释 N2 分子的化学键。
价键理论 分子轨道理论
C原子的杂化
sp3杂化,四面体形
甲烷，乙烷，金刚石
sp2杂化,平面三角形
甲醛，乙烯，丁二烯，石墨
sp杂化,直线形
CO2，乙炔
C
H
H
H
H
C
H
H
C
H
H
H
H
C
O
H H
C C
H
HH
H C C
H
CH
H
C
H
H
H
C C HHC OO
C CC
H
HH
H
思考题,下面的分子中的四个 H原子是否在一个平面上？
H
H H
H
例题 4 判断下列分子、离子的中心原子所采用的杂化轨道
类型及分子的几何构型，并指出分子中存在的 π 键或离域
π 键。
HCN HCIO XeF4 O3 SO3 BO３ ３ - NO2-
杂化类型 sp sp3 sp3d2 sp2 sp2 sp2 sp2
几何构型 直线形 角形 平面四
方形
角形 平面三
角形
平面三
角形
角形
π 键 2个 π 键 无 无 4
3π 64π 64π 43π
例题 5 按离子极化作用由弱到强的顺序排列下列物质。
① MgCl2,NaCl,SiCl4
答案, NaCl,MgCl2,SiCl4
② LiF,NaF,KF
答案, KF,NaF,LiF
③ NaF,CdS,AgCl
答案, NaF,AgCl, CdS
例题 6 解释下列现象：
① FeCl2的熔点高于 FeCl3。
② CuCl,CuBr,CuI在水中的溶解度依次减小。
③ K2CrO4和 BaCrO4为黄色,Ag2CrO4为红色。
例题 7 已知钒的密度是 5.79g/cm3，原子量为 50.94，立方晶
胞的边长是 308pm。
（ 1）计算单位晶胞中钒原子的个数。
（ 2）钒晶体的晶格类型是简单立方，体心立方还是面心立方？
解：
（ 1）设单位晶胞中含有 x个钒原子。
23
3
A x
m 6, 0 2 1 0ρ
Va
??
?=
23
1 0 3
5 0, 9 4 x
6, 0 2 1 05, 7 9
(3 0 8 1 0 )?
?
??
?
密度
代入数据,解得 x=2
（ 2）体心立方
例题 8 根据磁性测定结果知道 NiCl42-为顺磁性，而
Ni(CN)42-为反磁性，推测它们的几何构型。
解,Ni2+电子构型为 3d8
????? ? ???
3d 4s 4p
dsp2杂化, 平面四方形
反磁性
????? ? ???
3d 4s 4p
????? ? ???
3d 4s 4p
sp3杂化, 正四面体
顺磁性
① 外轨型
② 内轨型
所以 NiCl42-为 正四面体, Ni(CN)42-为 平面四方形。
例题 9 某学生测定了三种配合物的 d-d跃迁吸收光谱，但
忘记了贴标签，请帮他将吸收光谱的波数与配合物对应起
来。三种配合物是,CoF63-,Co(NH3)63+,Co(CN)63-；三
种光谱波数是,34000cm-1,13000cm-1和 23000cm-1。
解：
配合物的 d-d跃迁所需要的能量，等于 t2g和 eg轨道间的分裂
能。所以吸收光谱的波数越大的，对应的分裂能越大。
三种配体由强到弱,CN-, NH3, F-。它们对应的分裂能依
次减小。
波数（ cm-1） 34000 13000 23000
配合物 Co(CN)63- CoF63- Co(NH3)63+
例题 10 已知 = 0.153V,=0.521V，
K稳 (Cu(NH3)2+)=7.2× 1010,K稳 (Cu(NH3)４ 2+)=4.8× 1012，
Ksp(CuCl)=1.2× 10-6。通过计算说明：
（ 1） CuCl是否可溶于氨水；
（ 2） Cu+是否能歧化为 Cu2+和 Cu；
（ 3） Cu(NH3)2+是否能歧化为 Cu(NH3)４ 2+和 Cu。
（ 1）
CuCl + 2NH3 Cu(NH3)2+ + Cl-
反应的平衡常数 K= K稳 (Cu(NH3)2+) × Ksp(CuCl)
= 8.6× 104
所以 CuCl可溶于氨水。
解,
（ 2）
2Cu+ Cu2+ + Cu
= E(Cu+/Cu)- E(Cu2+/Cu+) = 0.521- 0.153 = 0.386V >0
所以 Cu+可以歧化为 Cu2+和 Cu。
φ
θ 2 + +E (C u /C u ) θ +E (C u /C u)
（ 3）
2Cu(NH3)2+ Cu(NH3)４ 2+ + Cu
2+
θ 2 + + θ 2 + +
3 4 3 2 +
( C u )E ( C u ( N H ) / C u ( N H ) ) = E ( C u / C u ) + 0, 0 5 9 2 l g
( C u )
其中,(Cu2+)= 1/K稳 (Cu(NH3)４ 2+),(Cu+)= 1/K稳 (Cu(NH3)2+)
θ 2 + +3 4 3 2E ( C u ( N H ) / C u ( N H ) )代入数据,
= - 0.12- 0.045 = - 0.165<0 所以歧化反应不能发生。
θ + θ ++32E ( C u ( N H ) / C u ) = E ( C u / C u ) + 0, 0 5 9 2 l g ( C u )= - 0.12 V
θ + θ 2 + +3 2 3 4 3 2φ E ( C u ( N H ) / C u ) E ( C u ( N H ) / C u ( N H ) )＝ －
= 0.045 V
例题 10 已知 = 0.153V,=0.521V，
K稳 (Cu(NH3)2+)=7.2× 1010,K稳 (Cu(NH3)４ 2+)=4.8× 1012，
Ksp(CuCl)=1.2× 10-6。通过计算说明：
（ 1） CuCl是否可溶于氨水；
（ 2） Cu+是否能歧化为 Cu2+和 Cu；
（ 3） Cu(NH3)2+是否能歧化为 Cu(NH3)４ 2+和 Cu。
解,
θ 2 + +E (C u /C u ) θ +E (C u /C u)
2005/11/24
元素周期表
Hg的电子构型, [Xe]4f145d106s2
例题 1 1994年，人们曾经为 106号元素的命名发生过激烈
争论。美国科学家建议把该元素命名为 seaborgium，用
来纪念诺贝尔奖获得者 Glenn Seaborg。请写出该元素的
核外电子排布，用 [Rn]来表示内层的 86个电子。
答案, [Rn]5f146d57s1 （ d轨道半充满）
实际光谱测得的结果为 [Rn]5f146d47s2
例题 2 电离能的比较
（ 1）为什么 Na的第一电离能小于 Mg，而 Na的第二电离
能却大大超过 Mg。
（ 2） Na+和 Ne是等电子体（即电子数目相同），哪一个
的第一电离能较大？
（ 3） Be原子的第一、二、三、四各级电离能分别为：
899,1757,1.484× 104,2.100× 104kJ/mol。解释各级
电离能逐渐增大并有突跃的原因。
（ 4）具有下列价电子构型的元素中，第一电离能最大和
最小的分别是哪一个？
① 2s2,2s22p1,2s22p3,2s22p4
② 3d24s2,3d54s2,4s24p3,4s24p6
例题 3 总结第二周期 Be,B, C, N, O, F生成共价键
的规律性，填入下表中。
Be B C N O F
元素的电子层结构 1s22s2 1s22s2
2p1
1s22s2
2p2
1s22s2
2p3
1s22s2
2p4
1s22s2
2p5
最外层总轨道数 4 4 4 4 4 4
成键时的最高未配对
电子数（即生成的共
价键数）
2 3 4 3 2 1
成键后余下空轨道数 2 1 0 0 0 0
思考题,NF5 是否存在? （不存在,N最外层只有 4个轨道）
分别用价键理论和分子轨道理论来解释 N2 分子的化学键。
价键理论 分子轨道理论
C原子的杂化
sp3杂化,四面体形
甲烷，乙烷，金刚石
sp2杂化,平面三角形
甲醛，乙烯，丁二烯，石墨
sp杂化,直线形
CO2，乙炔
C
H
H
H
H
C
H
H
C
H
H
H
H
C
O
H H
C C
H
HH
H C C
H
CH
H
C
H
H
H
C C HHC OO
C CC
H
HH
H
思考题,下面的分子中的四个 H原子是否在一个平面上？
H
H H
H
例题 4 判断下列分子、离子的中心原子所采用的杂化轨道
类型及分子的几何构型，并指出分子中存在的 π 键或离域
π 键。
HCN HCIO XeF4 O3 SO3 BO３ ３ - NO2-
杂化类型 sp sp3 sp3d2 sp2 sp2 sp2 sp2
几何构型 直线形 角形 平面四
方形
角形 平面三
角形
平面三
角形
角形
π 键 2个 π 键 无 无 4
3π 64π 64π 43π
例题 5 按离子极化作用由弱到强的顺序排列下列物质。
① MgCl2,NaCl,SiCl4
答案, NaCl,MgCl2,SiCl4
② LiF,NaF,KF
答案, KF,NaF,LiF
③ NaF,CdS,AgCl
答案, NaF,AgCl, CdS
例题 6 解释下列现象：
① FeCl2的熔点高于 FeCl3。
② CuCl,CuBr,CuI在水中的溶解度依次减小。
③ K2CrO4和 BaCrO4为黄色,Ag2CrO4为红色。
例题 7 已知钒的密度是 5.79g/cm3，原子量为 50.94，立方晶
胞的边长是 308pm。
（ 1）计算单位晶胞中钒原子的个数。
（ 2）钒晶体的晶格类型是简单立方，体心立方还是面心立方？
解：
（ 1）设单位晶胞中含有 x个钒原子。
23
3
A x
m 6, 0 2 1 0ρ
Va
??
?=
23
1 0 3
5 0, 9 4 x
6, 0 2 1 05, 7 9
(3 0 8 1 0 )?
?
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?
密度
代入数据,解得 x=2
（ 2）体心立方
例题 8 根据磁性测定结果知道 NiCl42-为顺磁性，而
Ni(CN)42-为反磁性，推测它们的几何构型。
解,Ni2+电子构型为 3d8
????? ? ???
3d 4s 4p
dsp2杂化, 平面四方形
反磁性
????? ? ???
3d 4s 4p
????? ? ???
3d 4s 4p
sp3杂化, 正四面体
顺磁性
① 外轨型
② 内轨型
所以 NiCl42-为 正四面体, Ni(CN)42-为 平面四方形。
例题 9 某学生测定了三种配合物的 d-d跃迁吸收光谱，但
忘记了贴标签，请帮他将吸收光谱的波数与配合物对应起
来。三种配合物是,CoF63-,Co(NH3)63+,Co(CN)63-；三
种光谱波数是,34000cm-1,13000cm-1和 23000cm-1。
解：
配合物的 d-d跃迁所需要的能量，等于 t2g和 eg轨道间的分裂
能。所以吸收光谱的波数越大的，对应的分裂能越大。
三种配体由强到弱,CN-, NH3, F-。它们对应的分裂能依
次减小。
波数（ cm-1） 34000 13000 23000
配合物 Co(CN)63- CoF63- Co(NH3)63+
例题 10 已知 = 0.153V,=0.521V，
K稳 (Cu(NH3)2+)=7.2× 1010,K稳 (Cu(NH3)４ 2+)=4.8× 1012，
Ksp(CuCl)=1.2× 10-6。通过计算说明：
（ 1） CuCl是否可溶于氨水；
（ 2） Cu+是否能歧化为 Cu2+和 Cu；
（ 3） Cu(NH3)2+是否能歧化为 Cu(NH3)４ 2+和 Cu。
（ 1）
CuCl + 2NH3 Cu(NH3)2+ + Cl-
反应的平衡常数 K= K稳 (Cu(NH3)2+) × Ksp(CuCl)
= 8.6× 104
所以 CuCl可溶于氨水。
解,
（ 2）
2Cu+ Cu2+ + Cu
= E(Cu+/Cu)- E(Cu2+/Cu+) = 0.521- 0.153 = 0.386V >0
所以 Cu+可以歧化为 Cu2+和 Cu。
φ
θ 2 + +E (C u /C u ) θ +E (C u /C u)
（ 3）
2Cu(NH3)2+ Cu(NH3)４ 2+ + Cu
2+
θ 2 + + θ 2 + +
3 4 3 2 +
( C u )E ( C u ( N H ) / C u ( N H ) ) = E ( C u / C u ) + 0, 0 5 9 2 l g
( C u )
其中,(Cu2+)= 1/K稳 (Cu(NH3)４ 2+),(Cu+)= 1/K稳 (Cu(NH3)2+)
θ 2 + +3 4 3 2E ( C u ( N H ) / C u ( N H ) )代入数据,
= - 0.12- 0.045 = - 0.165<0 所以歧化反应不能发生。
θ + θ ++32E ( C u ( N H ) / C u ) = E ( C u / C u ) + 0, 0 5 9 2 l g ( C u )= - 0.12 V
θ + θ 2 + +3 2 3 4 3 2φ E ( C u ( N H ) / C u ) E ( C u ( N H ) / C u ( N H ) )＝ －
= 0.045 V
例题 10 已知 = 0.153V,=0.521V，
K稳 (Cu(NH3)2+)=7.2× 1010,K稳 (Cu(NH3)４ 2+)=4.8× 1012，
Ksp(CuCl)=1.2× 10-6。通过计算说明：
（ 1） CuCl是否可溶于氨水；
（ 2） Cu+是否能歧化为 Cu2+和 Cu；
（ 3） Cu(NH3)2+是否能歧化为 Cu(NH3)４ 2+和 Cu。
解,
θ 2 + +E (C u /C u ) θ +E (C u /C u)
