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
第七章固体的构造与性质
思考题
1.常用的硫粉是硫的微晶,熔点为℃,溶于CS2,CCl4等溶剂中,试判断它属于哪一类晶体?
分子晶体
2.已知以下两类晶体的熔点:
(1)物质NaFNaClNaBrNaI
熔点/℃993
801
747
661
(2)物质SiF4
SiCl
4
SiBr4
SiI4
熔点/℃
-70
为何钠的卤化物的熔点比相应硅的卤化物的熔点高?
并且熔点递变趋向相反?
因为钠的卤化物为离子晶体,硅的卤化物为分子晶体,所以钠的卤化物的熔点比相应硅的卤化物的熔点高,离子晶体的熔点主要取决于晶格能,NaF、NaCl、NaBr、NaI跟着阴离子半径的渐渐增大,晶格能减小,所以熔点降低。
分子晶体的熔点主要取决于分子
间力,跟着SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4相对分子质量的增大,分子间力渐渐增大,所以熔点渐渐高升。
3.当气态离子Ca2+,Sr2+,F-分别形成CaF2,SrF2晶体时,何者放出的能量多?
为何?
形成CaF2晶体时放出的能量
多。
因为离子半径r(Ca2+) 4.解说以下问题: (1)NaF的熔点高于NaCl;因为r(F-) NaF>NaCl。 所以NaF的熔点高于NaCl。 (2)BeO的熔点高于LiF;因为BeO中离子的电荷数是LiF 中离子电荷数的2倍。 晶格能: BeO>LiF。 所以BeO的熔 点高于LiF。 (3)SiO2的熔点高于CO2;SiO2为原子晶体,而CO2为分子晶体。 所以SiO2的熔点高于CO2。 (4)冰的熔点高于干冰(固态CO2);它们都属于分子晶体,可是冰分子中拥有氢键。 所以冰的熔点高于干冰。 (5)石墨软而导电,而金刚石坚硬且不导电。 石墨拥有层 2 状构造,每个碳原子采纳SP杂化,层与层之间作使劲较弱,同层碳原子之间存在大π键,大π键中的电子能够沿着层面运动。 所以石墨软而导电。 而金刚石中的碳原子采 3 用SP杂化,属于采纳σ键连结的原子晶体。 所以金刚石坚硬且不导电。 5.以下说法能否正确? (1)罕有气体是由原子构成的,属原于晶体;× (2)融化或压碎离子晶体所需要的能量,数值上等于晶格 能;× (3)溶于水能导电的晶体必为离子晶体;× (4)共价化合物呈固态时,均为分子晶体,所以熔、沸点都低;× (5)离子晶体拥有脆性,是因为阳、阴离子交替摆列,不可以错位的缘由。 √ 6.解说以下事实: (1)MgO可作为耐火资料;为离子晶体,熔点高。 (2)金属Al,Fe都能压成片、抽成丝,而石灰石则不可以;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,其他卤化银则难溶于水,且从AgCl到AgI溶解度减小;AgF、AgCl、AgBr、AgI随 着阴离子半径的增大,阴离子的变形性增大,离子间的极化不停加强,由离子键逐渐过渡到共价键。 所以溶解度逐渐减小。 (4)NaCl易溶于水,而CuCl难溶于水。 Cu+是18电子构型, 而Na+是8电子构型,Cu+的极化力比Na+强,所以CuCl中几乎是以共价键联合,而NaCl是离子晶体。 所以NaCl易溶于水,而CuCl难溶于水。 7.以下物质的键型有何不一样? 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。 试说明它们键型差其他原由。 AlF3、AlCl3、AlBr3、 AlI3跟着阴离子半径的逐渐增大,离子的变形增大,离子间的极化不停加强,所以由离子键渐渐过渡到共价键。 9.实质晶体内部构造上的点缺点有几种种类? 晶体内部构造上的缺点对晶体的物理、化学性质有无影响? 有空穴 缺点、置换缺点、间充缺点三种。 晶体内部构造上的缺点影响晶体的光、电、磁、声、力以及热等方面的物理及化学性能。 10.试用能带理论说明金属导体、半导体和绝缘体的导电性能。 在外电场的作用下,金属导带中的电子作定向运动而形成电流,所以金属能导电;半导体因为禁带较窄,满 带中的电子简单被激发超出禁带跃迁到导带上去,所以拥有必定的导电能力;因为绝缘体的电子都在满带上,并且 禁带较宽,即便在外电场的作用下,满带中的电子也难以被激发超出禁带跃迁到导带上去,所以不可以导电。 11.离子半径r(Cu+) 但Cu2S的溶解度却大于Ag2S,何故? Cu+和Ag+均属18电子构型,只管Cu+的极化力大于Ag+的,可是Ag+的变形性大于Cu+的,致使Ag2S的附带极化作用加大,键的共价成分增大、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,试写出它们的电子散布式,说明它们在周期表中的地点; (2)X,Y两元素分别与氯形成的化合物的熔点哪一个高? 为何? (3)Y,Z两元素分别与硫形成的化合物的溶解度哪一个小? 为何? (4)X元素与氯形成的化合物其分子偶极矩等于零,试用杂化轨道理论解说。 (1) 元素代号原子序数电子散布式 周期族 X 6 1S22S22P2 2 IV Y38[Kr]5S25IIA Z80[Xe]4f145d106S26IIB (2)Y与Cl形成的化合物熔点高。 因为YCl2是离子晶体,而XCl4是分子晶体。 (3)Z与S形成的化合物溶解度小。 因为Z2+为18电子构型,其极化力、变形性都大,因此形成的硫化物离子之间的极化作用较大,键的共价程度较大,所以溶解度小;而 Y2+为8电子构型,Y2+的极化力、变形性都较小,所以YS 的溶解度较大。 3 (4)X与Cl形成XCl4化合物,X发生等性的SP杂化,XCl4呈四周体,其分子的偶极矩等于零。 习题 1.已知以下各晶体: NaF、ScN、TiC、MgO,它们的核间距相差不大,试推断并排出这些化合物熔点高低、硬度大小的序次。 解: 这些化合物熔点高低、硬度大小的序次为: TiC>ScN>MgO>NaF. 2.以下物质中,试推断何者熔点最低? 何者最高? (1)NaClKBrKClMgO (2)N 2 SiNH 3 解: (1)KBr的熔点最低,MgO最高; (2)N2的熔点最低,Si最高。 3.写出以下各样离子的电子散布式,并指出它们各属于 何种电子构型? Fe3+Ag+Ca2+Li+S2-Pb2+Pb4+Bi3+ 离子 电子散布式 离子电子构型 Fe3+ 1s 22s2 2p63s2 3p63d5 9~17 Ag+ 1s 22s2 2p63s2 3p63d104s24p64d10 18 Ca2+ 1s 22s2 2p63s2 3p6 8 Li+ 1s 2 2 S2- 1s22s2 2p63s2 3p6 8 Pb2+ [Xe]4f 145d106s2 18+2 Pb4+ [Xe]4f 145d10 18 Bi3+ [Xe]4f 145d106s2 18+2 4.今试推断以下物质分别属于哪一类晶体? 物质BLiClBCl3 熔点/℃2300605 解: B属原子晶体,LiCl属离子晶体,BCl3为分子晶体。 5. (1)试推断以下物质可形成何种种类的晶体? O2H2SKClSiPt (2)以下物质融化时,要战胜何种作使劲? AlNAlHF(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)为氢键和分子间力,K2S为离子键。 6.依据所学晶体构造知识,填出下表。 晶格结点上 晶格结点上 展望熔点 物质 粒子间的作 晶体种类 的粒子 使劲 (高或低) N N分子 分子间力 分子晶体很低 2 2 SiCSi、C原子共价键 原子晶体很高 Cu Cu原子和离 金属键 金属晶体高 子 冰 HO分子 氢键、分子氢键型分 低 2 间力 子晶体 BaCl Ba2+、Cl-离 离子键 离子晶体较高 2 子 7.用以下给出的数据,计算AlF3(s)的晶格能(U)。 A1(s)—→Al(g),subHm326.4kJgmol1 Al(g)-3e- —→Al3+(g);I=I1+I2+ I3=kJ·mol-1 Al(s)+3/2F 2(g)—→AlF3(s);fHm 1510kJgmol1 θ (F-F)=kJ ·mol-1 F(g)—→2F(g);D 2 F(g)+e-—→F-(g);EA1322kJgmol1 解 8.已知KI的晶格能U=649kJ ·mol-1,K的升华热 subHm 90kJgmol1,K的电离能I1 = ·mol-1,I 2的解离能 θ -1 ,I的电子亲合能 A1 -1 ,I 2 D(I-I)= ·mol E=-295kJ ·mol 的升华热subHm 62.4kJgmol1,求KI 的生成焓fHm? 解: 9.将以下两组离子分别按离子极化力及变形性由小到大 的序次从头摆列。 (1) Al3+ Na+ Si4+ (2) 2+ 2+ I - Sn Ge 解: (1)极化力: Na+、Al3+、Si4+,变形性: Si4+、Al3、Na+; (2)极化力: 2+2+ Ge、Sn、I -,变形性: -2+2+I、Sn、Ge 10.试按离子极化作用由强到弱的次序从头排出以下物质的序次。 MgCl SiCl 4 NaCl AlCl 3 2 解: SiCl4、AlCl3、MgCl2、NaCl。 11.比较以下每组中化合物的离子极化作用的强弱,并展望溶解度的相对大小。 (1)ZnS CdS HgS (2)PbF 2 PbCl 2 PbI 2 (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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