无机化学第四版第七章思考题与习题答案

第七章固体的结构与性质思考题1.常用的硫粉是硫的微晶，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.已知下列两类晶体的熔点：(1)物质NaFNaClNaBrNaI熔点/℃993801747661(2)物质SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔点/℃-90.2-705.4120.5为什么钠的卤化物的熔点比相应硅的卤化物的熔点高?而且熔点递变趋势相反?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随着阴离子半径的逐渐增大，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，随着SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4相对分子质量的增大，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，何者放出的能量多?为什么?形成CaF2晶体时放出的能量多。因为离子半径r(Ca2+)r(Sr2+),形成的晶体CaF2的核间距离较小，相对较稳定的缘故。4.解释下列问题：(1)NaF的熔点高于NaCl；因为r(F-)r(Cl-),而电荷数相同，因此，晶格能：NaFNaCl。所以NaF的熔点高于NaCl。(2)BeO的熔点高于LiF；由于BeO中离子的电荷数是LiF中离子电荷数的2倍。晶格能：BeOLiF。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，但是冰分子中具有氢键。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键中的电子可以沿着层面运动。所以石墨软而导电。而金刚石中的碳原子采用SP3杂化，属于采用σ键连接的原子晶体。所以金刚石坚硬且不导电。5.下列说法是否正确?(1)稀有气体是由原子组成的，属原于晶体；×(2)熔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，因此熔、沸点都低；×(5)离子晶体具有脆性，是由于阳、阴离子交替排列，不能错位的缘故。√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随着阴离子半径的增大，阴离子的变形性增大，离子间的极化不断增强，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+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中几乎是以共价键结合，而NaCl是离子晶体。所以NaCl易溶于水，而CuCl难溶于水。7.下列物质的键型有何不同？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的原因。AlF3、AlCl3、AlBr3、AlI3随着阴离子半径的逐步增大，离子的变形增大，离子间的极化不断增强，因此由离子键逐渐过渡到共价键。9.实际晶体内部结构上的点缺陷有几种类型?晶体内部结构上的缺陷对晶体的物理、化学性质有无影响?有空穴缺陷、置换缺陷、间充缺陷三种。晶体内部结构上的缺陷影响晶体的光、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；半导体由于禁带较窄，满带中的电子容易被激发越过禁带跃迁到导带上去，因此具有一定的导电能力；由于绝缘体的电子都在满带上，而且禁带较宽，即使在外电场的作用下，满带中的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+)r(Ag+)，所以Cu+的极化力大于Ag+。但Cu2S的溶解度却大于Ag2S，何故?Cu+和Ag+均属18电子构型，尽管Cu+的极化力大于Ag+的，但是Ag+的变形性大于Cu+的，导致Ag2S的附加极化作用加大，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，试写出它们的电子分布式，说明它们在周期表中的位置；(2)X，Y两元素分别与氯形成的化合物的熔点哪一个高?为什么?(3)Y，Z两元素分别与硫形成的化合物的溶解度哪一个小?为什么?(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释。（1）元素代号原子序数电子分布式周期族XYZ638801S22S22P2[Kr]5S2[Xe]4f145d106S2256IVIIAIIB（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，因而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。（4）X与Cl形成XCl4化合物，X发生等性的SP3杂化，XCl4呈四面体，其分子的偶极矩等于零。习题1.已知下列各晶体:NaF、ScN、TiC、MgO,它们的核间距相差不大，试推测并排出这些化合物熔点高低、硬度大小的次序。解：这些化合物熔点高低、硬度大小的次序为：TiCScNMgONaF.2.下列物质中，试推测何者熔点最低?何者最高?(1)NaClKBrKClMgO(2)N2SiNH3解：(1)KBr的熔点最低，MgO最高；(2)N2的熔点最低，Si最高。3.写出下列各种离子的电子分布式，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+1s22s22p63s23p63d59~17Ag+1s22s22p63s23p63d104s24p64d1018Ca2+1s22s22p63s23p68Li+1s22S2-1s22s22p63s23p68Pb2+[Xe]4f145d106s218+2Pb4+[Xe]4f145d1018Bi3+[Xe]4f145d106s218+24.今试推测下列物质分别属于哪一类晶体?物质BLiClBCl3熔点/℃2300605-107.3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的晶体?O2H2SKClSiPt(2)下列物质熔化时，要克服何种作用力?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.根据所学晶体结构知识，填出下表。物质晶格结点上的粒子晶格结点上粒子间的作用力晶体类型预测熔点(高或低)N2N2分子分子间力分子晶体很低SiCSi、C原子共价键原子晶体很高CuCu原子和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BaCl2Ba2+、Cl-离子离子键离子晶体较高7.用下列给出的数据，计算AlF3(s)的晶格能(U)。A1(s)—→Al(g)，1326.4submHkJmolAl(g)-3e-—→Al3+(g)；I=I1+I2+I3=5139.1kJ·mol-1Al(s)+3/2F2(g)—→AlF3(s)；11510fmHkJmolF2(g)—→2F(g)；Dθ(F-F)=156.9kJ·mol-1F(g)+e-—→F-(g)；11322AEkJmol解8.已知KI的晶格能U=649kJ·mol-1，K的升华热190submHkJmol，K的电离能I1=418.9kJ·mol-1，I2的解离能Dθ(I-I)=152.549kJ·mol-1，I的电子亲合能EA1=-295kJ·mol-1，I2的升华热162.4submHkJmol，求KI的生成焓fmH?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的次序重新排列。(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的顺序重新排出下列物质的次序。MgCl2SiCl4NaClAlCl3解：SiCl4、AlCl3、MgCl2、NaCl。11.比较下列每组中化合物的离子极化作用的强弱，并预测溶解度的相对大小。(1)ZnSCdSHgS(2)PbF2PbCl2PbI2(3)CaSFeSZnS解：(1)离子极化作用由强到弱：HgSCdSZnS;溶解度由小到大:HgSCdSZnS.(2)离子极化作用由强到弱：PbI2PbCl2PbF2;溶解度由小到大PbI2PbCl2PbF2.(3)离子极化作用由强到弱：ZnSFeSCaS;溶解度由小到大ZnSFeSCaS.