大學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)-物質(zhì)結(jié)構(gòu)課件

物質(zhì)結(jié)構(gòu)部分習(xí)題的講解需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-物質(zhì)結(jié)構(gòu)部分習(xí)題的講解需要更完整的資源請到新世紀教美國化學(xué)家皮爾遜（B．G．Pearson）于1963年從大量的酸堿反應(yīng)和酸堿組合物的性質(zhì)中，總結(jié)出的一種經(jīng)驗規(guī)則。即軟酸與軟堿易生成穩(wěn)定的化合物，硬酸與硬堿也易生成穩(wěn)定的化合物，交界的酸堿不論對方是軟是硬都能反應(yīng)，所生成的化合物的穩(wěn)定性相差不大。并對路易斯酸堿分別歸類。酸有三類：①硬酸；特點是接受電子的原子體積小，正電荷高，沒有易變形和易失去的電子；②軟酸，特點是接受電子的原子體積大，正電荷低或等于零，有易變形或易失去的電子；③交界酸，保持價電子的能力介于硬酸與軟酸之間的酸。堿亦有三類：（1）硬堿，特點是給電子原子不易失去電子，電負性高；難變形，不易被氧化；②軟堿，特點是給電子原子易失去電子，電負性小，易極性變形；③交界堿，性質(zhì)介于軟堿與硬堿之間的堿。需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-美國化學(xué)家皮爾遜（B．G．Pearson）于1963年從大量1．將下列路易斯酸堿填入表格中：H＋、BH3、BF3、CO、NH3、CN－、O2－、OH－、Na＋、Mg2＋、S2－、Cl－、Cu＋、Hg2＋、I2、I－

路易斯酸路易斯堿硬酸（堿）

軟酸（堿）

交界酸（堿）Fe2＋、Zn2＋、Pb2＋、SO2Br－、NO2－、SO3－2．用該理論解釋HF比HI穩(wěn)定。3．Cu2＋與NH2CH2COOH生成配合物的穩(wěn)定性比CH3COOH生成配合物的穩(wěn)定性

，原因

；Pb2＋與RSH生成配合物的穩(wěn)定性比ROH生成配合物的穩(wěn)定性

，原因

。4．為什么Ag和Cu的常見礦是硫化礦，而Al和Ca則分別以氧化物和碳酸鹽形式存在?H＋、Na＋、Mg2＋、BF3Cu＋、Hg2＋、BH3、I2OH－、Cl－、O2－、NH3I－、S2－、CN－、COHF是硬一硬結(jié)合，HI是硬一軟結(jié)合大螯合效應(yīng)大前者Pd2＋軟酸，RSH軟堿，軟—軟結(jié)合牢固應(yīng)用軟硬酸堿理論解釋：Ag（Ⅰ）和Cu（Ⅰ、Ⅱ）軟酸，S2－為軟堿，Al（Ⅲ），Ca（Ⅱ）為硬酸，O2－和CO32－為硬堿。需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-1．將下列路易斯酸堿填入表格中：

路易斯酸路易斯堿

F等電子原理是指兩個或兩個以上的分子（或離子），它們的原子數(shù)相同，分子（或離子）中電子數(shù)也相同，這些分子（或離子）常具有相似的電子結(jié)構(gòu)，相似的幾何構(gòu)型，而且有時在性質(zhì)上也有許多相似之處。例如：CO32－、SO32－、NO3－都有24個價電子，都為平面三角形結(jié)構(gòu)。1．Xe和I－等電子，所以可見XeF2和

；XeO3和

都是等電子化合物，它們均具有相同的構(gòu)型。2．二原子14電子的等電子體共同特點是物質(zhì)中都具有共價叁鍵，請舉出相應(yīng)的4個例子（可以是分子或離子）3．N2O4和

是等電子體；IF2－IO3－N2，CO，C22－，C2H2，CN－C2O42－需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-等電子原理是指兩個或兩個以上的分子（或離子），它們的原子數(shù)相4．過去生產(chǎn)上常以SiO2為催化劑的載體，它和近十幾年來應(yīng)用日廣的AlPO4是等電子體，所以在磷酸鋁中Al為

配位氧，P為

配位氧。44需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-4．過去生產(chǎn)上常以SiO2為催化劑的載體，它和近十幾年來應(yīng)用某元素X的單質(zhì)，常溫下呈無色氣態(tài)，化學(xué)性質(zhì)較不活潑，但也能形成許多重要化合物，而最早的一個X的化合物是1962年加拿大青年化學(xué)家N.Bartlett發(fā)現(xiàn)O2的電離能與X的電離能十分相近而受到啟發(fā)制成的。1、寫出X的元素符號它位于第周期第族(各1分)

2、寫出X氣態(tài)時的存在形式為什么X以這種形式存在？3、寫出第一個X的化合物4、X能與O和F開成一系列化合物XOaFb，試推出a和b之間的關(guān)系Xe五0（或VIIIB）Xe（或單原子分子）XePtF62a+b=2k(k=0、1、2、3、4且a、b為整數(shù))需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-某元素X的單質(zhì)，常溫下呈無色氣態(tài)，化學(xué)性質(zhì)較不活潑，但也能形用PCl5、PBr3、Br2和NH4Br在C2H2Cl4中回流得到固體A。經(jīng)測定，發(fā)現(xiàn)A中有兩種分子式，物質(zhì)的量比約為1：1，且不能分離出一種沒有極性的分子。A中分子有六元環(huán)結(jié)構(gòu)，且能產(chǎn)生類似苯環(huán)的磁場。A中Cl元素的百分含量為9.71%，P元素的百分含量為16.96%。1、試推導(dǎo)出A的平均分子式：。2、組成A的分子中，可能有哪些不同的結(jié)構(gòu)。請畫出它們的立體結(jié)構(gòu)：P3N3Cl1.5Br4.5需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-用PCl5、PBr3、Br2和NH4Br在C3、用A與過量NaF在硝基苯中作用得一無色液體B。經(jīng)測定，B分子有類似于A分子的結(jié)構(gòu)，但B中任一原子在其中的化學(xué)環(huán)境相同。B中F元素的百分含量為45.79%。請寫出B的分子式并在右框中畫出B的立體結(jié)構(gòu)：P3N3F6需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-3、用A與過量NaF在硝基苯中作用得一無色液體B。P3N3F離子晶體A中存在共價鍵，A僅由2種位于不同周期的元素組成。將A溶于稍過量NaOH中得一無色透明溶液，且無氣體和沉淀產(chǎn)生。向所得溶液中加入AgNO3溶液，生成淺黃色沉淀，經(jīng)分析知道該沉淀為兩種銀鹽的混合物，一種沉淀由兩種元素組成，另一種沉淀由三種元素組成。寫出A的化學(xué)式以及所有涉及的反應(yīng)方程式。A：PBr5或[PBr4＋]Br－（2分）方程式：PBr5＋8OH－＝PO43－＋5Br－＋4H2O（2分）PO43－＋3Ag＋＝Ag3PO4（2分）Br－＋Ag＋＝AgBr（2分）需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-離子晶體A中存在共價鍵，A僅由2種位于不同周期的元素組成。將Lewis結(jié)構(gòu)中至少有一個原子周圍多于8個電子的化合物叫超價化合物。出現(xiàn)超價化合物對于第三至第六周期而言是個相當普遍的現(xiàn)象，例如PCl3和SF6結(jié)構(gòu)中的P和S原子。傳統(tǒng)的解釋認為這些元素的低能級未滿d軌道能夠容納額外的電子，如果利用3d軌道，P的價層電子數(shù)就能超過8，PCl5中至少必須利用一個3d軌道，第二周期較少出現(xiàn)超價是由于這些元素沒有2d軌道。然而，新近的計算表明傳統(tǒng)的解釋方法過分強調(diào)了3d軌道在超價化合物中所起的作用，空軌道并不是形成超價化合物的主要原因，超價SF6分子中的成鍵作用不必用d軌道擴大S原子的八隅體就能作出解釋。1．試說明第二周期元素很少出現(xiàn)超價化合物的主要原因。原子半徑小，周圍沒有足夠的空間容納4個以上的配位原子需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-Lewis結(jié)構(gòu)中至少有一個原子周圍多于8個電子的化合物叫超價2．用第1問得出的結(jié)論解釋為什么可以穩(wěn)定存在SF6和PCl5。

3．S2F10也為超價化合物，試畫出其Lewis結(jié)構(gòu)。

4．已知SF6不容易水解，其原因可歸結(jié)于其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及S已達到最高配位等因素，但TeF6卻可在水中明顯地水解，說明其原因。

5．寫出TeF6水解的反應(yīng)方程式。

S和P原子半徑夠大，周圍可以容納多于4個以上的配位原子兩個SF6分子各去掉一個F再把S連起來由于Te原子半徑比S原子大，F(xiàn)原子與Te原子配位后留下的空隙比與S原子配位時大，H2O（Lewis堿）更加容易進攻中心原子，故TeF6容易水解。TeF6＋3H2O＝6HF＋H6TeO6需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-2．用第1問得出的結(jié)論解釋為什么可以穩(wěn)定存在SF6和PCl51984年，聯(lián)邦德國達姆施塔特重離子研究機構(gòu)阿姆布魯斯特和明岑貝格等人在重離子加速器上用58Fe離子轟擊208Pb靶時發(fā)現(xiàn)了265X。1．X的元素符號是

。2．用元素符號并在左上角和左下角分別標注其質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)，寫出合成X的核反應(yīng)方程式（方程式涉及的其他符號請按常規(guī)書寫）。Fe＋Pb→Hs＋n

Hs需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-1984年，聯(lián)邦德國達姆施塔特重離子研究機構(gòu)阿姆布魯斯特和明金屬碳籠一問世，立刻就引起了化學(xué)家的興趣，如圖是一個Ti的碳籠，其中黑球是Ti，白球是C；請寫出該碳籠的化學(xué)式

；Ti的價電子結(jié)構(gòu)

，由此可以推斷出上述碳籠的等電子體是具有相似結(jié)構(gòu)的

。Ti8C123d24s2C20需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-金屬碳籠一問世，立刻就引起了化學(xué)家的興趣，如圖是一個Ti的碳1．設(shè)想從CsCl晶格中除去一半Cs＋離子，使Cl－周圍成為四面體配位，這樣得到的MX2是

（化學(xué)式）結(jié)構(gòu)。2．根據(jù)右圖晶體結(jié)構(gòu)，回答：（1）寫出該物質(zhì)的晶胞類型

（2）寫出該物質(zhì)的化學(xué)簡式

（大球用A表示，小球用B表示）下面是有關(guān)晶體的系列題目（3）中學(xué)化學(xué)學(xué)過這樣類型的物質(zhì)，請舉一例寫出其化學(xué)式，并說明其中鍵型和1中MX2相同嗎？CaF2（螢石）面心立方AB2CaC2需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-1．設(shè)想從CsCl晶格中除去一半Cs＋離子，使Cl－周圍成為3．石墨是層狀結(jié)構(gòu)，（1）在石墨中具有三種不同的作用力，除了共價鍵，其中

可以解釋石墨的滑膩感，

可以解釋導(dǎo)電、傳熱的性質(zhì)；（2）石墨的化學(xué)式可以寫成(C2)n，看右圖，根據(jù)石墨化學(xué)式形式寫出它的等電子體白石墨的化學(xué)式

；范德華力（層與層之間的距離大，結(jié)合力（范德華力）小，各層可以滑動）離域π鍵（離域π鍵的電子能自由流動）(BN)n需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-3．石墨是層狀結(jié)構(gòu)，范德華力（層與層之間的距離大，結(jié)合力（范（3）正象石墨在高溫高壓下可轉(zhuǎn)化成金剛石結(jié)構(gòu)一樣，白石墨在5×106～9×106kPa和1500～1800K下能轉(zhuǎn)變?yōu)楹蚙nS相似的結(jié)構(gòu)，稱金剛硼，據(jù)測試其硬度

金剛石（大于，小于，等于）（4）為什么石墨導(dǎo)電而白石墨不導(dǎo)電呢？大于因為氮的電負性較大，π鍵上的電子在很大程度上被定域在氮的周圍，不能自由流動，故(BN)n不導(dǎo)電，是理想的電絕緣體需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-（3）正象石墨在高溫高壓下可轉(zhuǎn)化成金剛石結(jié)構(gòu)一樣，白石墨在5有關(guān)冰和水的問題1．水分子的Ｏ—Ｈ鍵和孤對電子形成

構(gòu)型的分布，能夠從

個方向和其他分子形成氫鍵的能力，是了解一切含水化合物中水的結(jié)構(gòu)和性能的基礎(chǔ)。2．圖為冰的一種骨架形式，請問該冰中的每個水分子有_______個氫鍵3．冰、水和水蒸氣三者間熱學(xué)性質(zhì)的關(guān)系如下：由上圖的升華熱、熔化熱和蒸發(fā)熱等數(shù)據(jù)能說明什么問題？四面體42在冰中，水分子間通過氫鍵結(jié)合在一起。冰變?yōu)樗魵?，要破壞全部氫鍵，所以升華熱很大。冰變?yōu)樗刍療岷苄?，說明只是斷裂小部分氫鍵；水變?yōu)樗魵?，蒸發(fā)熱很大，說明由液態(tài)到氣態(tài)需要破壞很多氫鍵。這些都說明水中分子之間仍存在大量的氫鍵需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-有關(guān)冰和水的問題四面體42在冰中，水分子間通過氫鍵結(jié)合在一起硫代硫酸鈉Na2S2O3·5H2O俗稱海波，又名大蘇打。1．如何用“標記原子”實驗證明：Na2S2O3·5H2O中的兩個硫原子是不同的！請根據(jù)已經(jīng)給出的第一步以及反應(yīng)類型提示補全下面3個步驟，并寫出各步離子反應(yīng)方程式：（1）化合反應(yīng)：用35S和SO32－化合反應(yīng)生成硫代硫酸根（2）復(fù)分解反應(yīng)：（3）分解反應(yīng)：（4）判斷方法：2．S2O32－的空間結(jié)構(gòu)與SO42－相似，請畫出其構(gòu)型需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-硫代硫酸鈉Na2S2O3·5H2O俗稱海波，又名大蘇打。需要3．在醫(yī)學(xué)上，Na2S2O3可用作注射液的抗氧劑，還可以內(nèi)服或靜脈注射用作解毒劑。鹵素、氰化物及重金屬中毒時，可用Na2S2O3解毒。它能將鹵素還原為鹵離子，能與重金屬配位，（1）硫代硫酸鈉可做為脫氯劑的原因是（用化學(xué)方程式表示）（2）S2O32－中硫原子具有較強的配位能力，還可以用于照相術(shù)和AgBr反應(yīng)（3）與KCN作用解毒的原理是把劇毒的CN－轉(zhuǎn)化為SCN－：需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-3．在醫(yī)學(xué)上，Na2S2O3可用作注射液的抗氧劑，還可以內(nèi)服需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-www.xs3，4－二吡啶二羧酸鹽酸鹽，結(jié)構(gòu)式為C7H5NO4·nHCl，從水中結(jié)晶為一透明的單斜平行六面體，晶胞參數(shù)為a＝740pm，b＝760pm，c＝1460pm，β＝99.5o，密度為1.66g/cm3，其單位晶胞必須含有4個羧酸分子，計算晶胞中每個羧酸分子結(jié)合的HCl分子數(shù)。1mol晶胞的質(zhì)量為6.023×1023×1460×740×760×10－36×1.66×106sin(180°－99.5°)＝809g·mol－1C7H5NO4·nHCl的摩爾質(zhì)量167.12＋36.46n則有4×(167.12＋36.46n)＝809所以n＝1晶胞中有4個羧酸分子，每個分子結(jié)合1個HCl分子（5分）需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-3，4－二吡啶二羧酸鹽酸鹽，結(jié)構(gòu)式為C7H5NO4·nHCl化學(xué)現(xiàn)象中體現(xiàn)了很多矛盾和統(tǒng)一，值得我們思考：1．實驗式為CsBr3和CsBrCl2的化合物在100℃以下穩(wěn)定存在且晶面為立方晶格形，這種化合物的存在是否與堿金屬只具有正一價相矛盾？為什么？

2．NH4ClO4和HClO4·H2O（高氯酸水合物）的晶體具有相同的正交結(jié)構(gòu)，單胞的體積分別為395A3和370A3。（1）HClO4·H2O晶體中的陽離子是

（2）這兩種晶體在結(jié)構(gòu)上和體積上的相似性進行解釋：CsBr3和CsBrCl2是分別含有鹵間化合離子Br3－和BrCl2－的化合物，其中堿金屬Cs仍然＋１價H3O＋這兩種物體都屬于離子晶體，點陣格點被陽離子和陰離子占據(jù)，兩種陽離子H3O＋和NH4＋是等電子體，所以占據(jù)空間也相當，所以兩種物質(zhì)在結(jié)構(gòu)和體積上具有相似性需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-化學(xué)現(xiàn)象中體現(xiàn)了很多矛盾和統(tǒng)一，值得我們思考：CsBr3和C金屬多鹵化物中一般沒有F離子，但少數(shù)一些含有F離子的多鹵化物可以穩(wěn)定存在，BaFBr就是一例。在BaFBr晶體的四方晶胞（a=b≠c，α=β=γ=90°）中，Ba離子占據(jù)晶胞的體心附近與頂點的位置，F(xiàn)離子在晶體中構(gòu)成一層層正方形網(wǎng)格，Br離子可看作構(gòu)成類似F離子的網(wǎng)格，不同的是Br離子是ABAB型堆積的。問：你認為金屬多鹵化物中一般沒有F離子的主要原因是什么：需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-金屬多鹵化物中一般沒有F離子，但少數(shù)一些含有F離2、在右邊的框中畫出BaFBr的晶胞：(4分)3、晶體中同種離子的空間環(huán)境是否均相同？是否相同：分析：各有兩種不同的環(huán)境。(2分)把其中一種離子上下翻轉(zhuǎn)180°才與另一種離子的環(huán)境相同。（另注：體心的Ba離子與五個Br離子的距離是一樣的。）

需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-2、在右邊的框中畫出BaFBr的晶胞：(4分)3、晶體中同鈣鈦礦型復(fù)合氧化物是小分子物質(zhì)氧化還原反應(yīng)很有效的催化劑。研究表明在測定溫度范圍內(nèi)，LaNiO3具有金屬導(dǎo)電性，La2NiO4和LaSrNiO4為P型半導(dǎo)體，電導(dǎo)率與CO氧化活性存在相互對應(yīng)關(guān)系，其大小順序為：LaNiO3＞LaSrNiO4＞La2NiO4。結(jié)構(gòu)研究表明LaNiO3為正常鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。1．LaNiO3屬于何種晶系？晶胞中各原子（離子）的位置如何？試畫出一個晶胞。面心立方需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-鈣鈦礦型復(fù)合氧化物是小分子物質(zhì)氧化還原反應(yīng)很有效的催化劑。研2．La2NiO4結(jié)構(gòu)可視為LaO巖鹽層與LaNiO3交互出現(xiàn)的層狀結(jié)構(gòu)，LaO插入使得LaNiO3的三維同性轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢ǘS平面特性。CO在這類材料上首先吸附于Ni3＋上的配位活化，然后與表面氧種結(jié)合生成CO2，試寫出離子方程式（可用最簡單離子表示反應(yīng)各物種）。

3．與LaSrNiO4相似，釔鋇銅氧化物是具有鈣鈦礦構(gòu)型和相關(guān)的一種晶體結(jié)構(gòu)，且晶體中Y、Ba、Cu的原子個數(shù)比為1︰2︰3，試寫出其化學(xué)式。YBa2Cu3O7Ni3＋＋6CO＝[Ni(CO)6]3＋

6O2－＋[Ni(CO)6]3＋＝6CO2＋Ni3＋需要更完整的資源請到新世紀教育網(wǎng)-2．La2NiO4結(jié)構(gòu)可視為LaO巖鹽層與LaNiO3在砷化鎳晶體的理想模型中，鎳原子和砷原子是分層排布的，像維夫餅干，一層鎳一層砷地相間，右圖是該晶體微觀空間中取出的部分原子沿C軸方向的投影，白球是鎳原子投影，黑球是砷原子投影，圖中的砷原子和鎳原子投影在同一平面上。且在該晶體中，鎳和砷的