无机化学第四版第七章思考题与习题答案.docx
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无机化学第四版第七章思考题与习题答案
第七章 固体得结构与性质
思考题
1、常用得硫粉就是硫得微晶,熔点为112、8℃,溶于CS2,CCl4等溶剂中,试判断它属于哪一类晶体?
分子晶体
2、已知下列两类晶体得熔点:
(1)
物质
NaF
NaCl
NaBr
NaI
熔点/℃
993
801
747
661
(2)
物质
SiF4
SiCl4
SiBr4
SiI4
熔点/℃
90、2
70
5、4
120、5
为什么钠得卤化物得熔点比相应硅得卤化物得熔点高?
而且熔点递变趋势相反?
因为钠得卤化物为离子晶体,硅得卤化物为分子晶体,所以钠得卤化物得熔点比相应硅得卤化物得熔点高,离子晶体得熔点主要取决于晶格能,NaF、NaCl、NaBr、NaI随着阴离子半径得逐渐增大,晶格能减小,所以熔点降低。
分子晶体得熔点主要取决于分子间力,随着SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4相对分子质量得增大,分子间力逐渐增大,所以熔点逐渐升高。
3、当气态离子Ca2+,Sr2+,F分别形成CaF2,SrF2晶体时,何者放出得能量多?
为什么?
形成CaF2晶体时放出得能量多。
因为离子半径r(Ca2+) 4、解释下列问题: (1)NaF得熔点高于NaCl;因为r(F) NaF>NaCl。 所以NaF得熔点高于NaCl。 (2)BeO得熔点高于LiF;由于BeO中离子得电荷数就是LiF中离子电荷数得2倍。 晶格能: BeO>LiF。 所以BeO得熔点高于LiF。 (3)SiO2得熔点高于CO2;SiO2为原子晶体,而CO2为分子晶体。 所以SiO2得熔点高于CO2。 (4)冰得熔点高于干冰(固态CO2);它们都属于分子晶体,但就是冰分子中具有氢键。 所以冰得熔点高于干冰。 (5)石墨软而导电,而金刚石坚硬且不导电。 石墨具有层状结构,每个碳原子采用SP2杂化,层与层之间作用力较弱,同层碳原子之间存在大π键,大π键中得电子可以沿着层面运动。 所以石墨软而导电。 而金刚石中得碳原子采用SP3杂化,属于采用σ键连接得原子晶体。 所以金刚石坚硬且不导电。 5、下列说法就是否正确? (1)稀有气体就是由原子组成得,属原于晶体;× (2)熔化或压碎离子晶体所需要得能量,数值上等于晶格能;× (3)溶于水能导电得晶体必为离子晶体;× (4)共价化合物呈固态时,均为分子晶体,因此熔、沸点都低;× (5)离子晶体具有脆性,就是由于阳、阴离子交替排列,不能错位得缘故。 √ 6、解释下列事实: (1)MgO可作为耐火材料;为离子晶体,熔点高。 (2)金属Al,Fe都能压成片、抽成丝,而石灰石则不能;因为金属Al,Fe为金属晶体。 而石灰石为离子晶体。 (3)在卤化银中,AgF可溶于水,其余卤化银则难溶于水,且从AgCl到AgI溶解度减小;AgF、AgCl、AgBr、AgI随着阴离子半径得增大,阴离子得变形性增大,离子间得极化不断增强,由离子键逐步过渡到共价键。 所以溶解度逐步减小。 (4)NaCl易溶于水,而CuCl难溶于水。 Cu+就是18电子构型,而Na+就是8电子构型,Cu+得极化力比Na+强,所以CuCl中几乎就是以共价键结合,而NaCl就是离子晶体。 所以NaCl易溶于水,而CuCl难溶于水。 7、下列物质得键型有何不同? Cl2HClAgILiF。 其键型分别为: 非极性共价键、极性共价键、由离子键过渡到极性共价键、离子键。 8、已知: AlF3为离子型,AlCl3,AlBr3为过渡型,AlI3为共价型。 试说明它们键型差别得原因。 AlF3、AlCl3、AlBr3、AlI3随着阴离子半径得逐步增大,离子得变形增大,离子间得极化不断增强,因此由离子键逐渐过渡到共价键。 9、实际晶体内部结构上得点缺陷有几种类型? 晶体内部结构上得缺陷对晶体得物理、化学性质有无影响? 有空穴缺陷、置换缺陷、间充缺陷三种。 晶体内部结构上得缺陷影响晶体得光、电、磁、声、力以及热等方面得物理及化学性能。 10、试用能带理论说明金属导体、半导体与绝缘体得导电性能。 在外电场得作用下,金属导带中得电子作定向运动而形成电流,所以金属能导电;半导体由于禁带较窄,满带中得电子容易被激发越过禁带跃迁到导带上去,因此具有一定得导电能力;由于绝缘体得电子都在满带上,而且禁带较宽,即使在外电场得作用下,满带中得电子也难以被激发越过禁带跃迁到导带上去,因此不能导电。 11、离子半径r(Cu+) 但Cu2S得溶解度却大于Ag2S,何故? Cu+与Ag+均属18电子构型,尽管Cu+得极化力大于Ag+得,但就是Ag+得变形性大于Cu+得,导致Ag2S得附加极化作用加大,键得共价成分增大、溶解度减小。 12、 (1)今有元素X,Y,Z,其原子序数分别为6,38,80,试写出它们得电子分布式,说明它们在周期表中得位置; (2)X,Y两元素分别与氯形成得化合物得熔点哪一个高? 为什么? (3)Y,Z两元素分别与硫形成得化合物得溶解度哪一个小? 为什么? (4)X元素与氯形成得化合物其分子偶极矩等于零,试用杂化轨道理论解释。 (1) 元素代号 原子序数 电子分布式 周期 族 X Y Z 6 38 80 1S22S22P2 [Kr]5S2 [Xe]4f145d106S2 2 5 6 A B (2)Y与Cl形成得化合物熔点高。 因为YCl2就是离子晶体,而XCl4就是分子晶体。 (3)Z与S形成得化合物溶解度小。 因为Z2+为18电子构型,其极化力、变形性都大,因而形成得硫化物离子之间得极化作用较大,键得共价程度较大,所以溶解度小;而Y2+为8电子构型,Y2+得极化力、变形性都较小,所以YS得溶解度较大。 (4)X与Cl形成XCl4化合物,X发生等性得SP3杂化,XCl4呈四面体,其分子得偶极矩等于零。 习题 1、已知下列各晶体: NaF、ScN、TiC、MgO,它们得核间距相差不大,试推测并排出这些化合物熔点高低、硬度大小得次序。 解: 这些化合物熔点高低、硬度大小得次序为: TiC>ScN>MgO>NaF、 2、下列物质中,试推测何者熔点最低? 何者最高? (1)NaCl KBr KCl MgO (2)N2 Si NH3 解: (1)KBr得熔点最低,MgO最高; (2)N2得熔点最低,Si最高。 3、写出下列各种离子得电子分布式,并指出它们各属于何种电子构型? Fe3+ Ag+ Ca2+ Li+ S2 Pb2+ Pb4+ Bi3+ 离子 电子分布式 离子电子构型 Fe3+ 1s22s22p63s23p63d5 9~17 Ag+ 1s22s22p63s23p63d104s24p64d10 18 Ca2+ 1s22s22p63s23p6 8 Li+ 1s2 2 S2 1s22s22p63s23p6 8 Pb2+ [Xe]4f145d106s2 18+2 Pb4+ [Xe]4f145d10 18 Bi3+ [Xe]4f145d106s2 18+2 4、今试推测下列物质分别属于哪一类晶体? 物质 B LiCl BCl3 熔点/℃ 2300 605 107、3 解: B属原子晶体,LiCl属离子晶体,BCl3为分子晶体。 5、 (1)试推测下列物质可形成何种类型得晶体? O2 H2S KCl Si Pt (2)下列物质熔化时,要克服何种作用力? AlN Al HF(s) K2S 解: (1)O2、H2S为分子晶体,KCl为离子晶体,Si为原子晶体,Pt为金属晶体。 (2)AlN为共价键,Al为金属键,HF(s)为氢键与分子间力,K2S为离子键。 6、根据所学晶体结构知识,填出下表。 物质 晶格结点上得粒子 晶格结点上粒子间得作用力 晶体类型 预测熔点(高或低) N2 N2分子 分子间力 分子晶体 很低 SiC Si、C原子 共价键 原子晶体 很高 Cu Cu原子与离子 金属键 金属晶体 高 冰 H2O分子 氢键、分子间力 氢键型分子晶体 低 BaCl2 Ba2+、Cl离子 离子键 离子晶体 较高 7、用下列给出得数据,计算AlF3(s)得晶格能(U)。 A1(s)—→Al(g), Al(g)3e—→Al3+(g);I=I1+I2+I3=5139、1kJ·mol1 Al(s)+3/2F2(g)—→AlF3(s); F2(g)—→2F(g);Dθ(FF)=156、9kJ·mol1 F(g)+e—→F(g); 解 8、已知KI得晶格能U=649kJ·mol1,K得升华热,K得电离能I1=418、9kJ·mol1,I2得解离能Dθ(II)=152、549kJ·mol1,I得电子亲合能EA1=295kJ·mol1,I2得升华热,求KI得生成焓? 解: 9、将下列两组离子分别按离子极化力及变形性由小到大得次序重新排列。 (1) Al3+ Na+ Si4+ (2) Sn2+ Ge2+ I 解: (1)极化力: Na+、Al3+、Si4+,变形性: Si4+、Al3、Na+; (2)极化力: Ge2+、Sn2+、I,变形性: I、Sn2+、Ge2+ 10、试按离子极化作用由强到弱得顺序重新排出下列物质得次序。 MgCl2 SiCl4 NaCl AlCl3 解: SiCl4、AlCl3、MgCl2、NaCl。 11、比较下列每组中化合物得离子极化作用得强弱,并预测溶解度得相对大小。 (1)ZnS CdS HgS (2)PbF2 PbCl2 PbI2 (3)CaS FeS ZnS 解: (1)离子极化作用由强到弱: HgS>CdS>ZnS;溶解度由小到大: HgS (2)离子极化作用由强到弱: PbI2>PbCl2>PbF2;溶解度由小到大PbI2 (3)离子极化作用由强到弱: ZnS>FeS>CaS;溶解度由小到大ZnS
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