無機化學第四版第七章思考題與習題答案

第七章固體的結構與性質思考題1.常用的硫粉是硫的微晶，熔點為112.8℃，溶于CS2，CCl4等溶劑中，試判斷它屬于哪一類晶體?分子晶體2.已知下列兩類晶體的熔點：(1)物質NaFNaClNaBrNaI熔點/℃993801747661(2)物質SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔點/℃-90.2-705.4120.5為什么鈉的鹵化物的熔點比相應硅的鹵化物的熔點高?而且熔點遞變趨勢相反?因為鈉的鹵化物為離子晶體，硅的鹵化物為分子晶體，所以鈉的鹵化物的熔點比相應硅的鹵化物的熔點高，離子晶體的熔點主要取決于晶格能，NaF、NaCl、NaBr、NaI隨著陰離子半徑的逐漸增大，晶格能減小，所以熔點降低。分子晶體的熔點主要取決于分子間力，隨著SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4相對分子質量的增大，分子間力逐漸增大，所以熔點逐漸升高。

3.當氣態(tài)離子Ca2+，Sr2+，F(xiàn)-分別形成CaF2，SrF2晶體時，何者放出的能量多?為什么?形成CaF2晶體時放出的能量多。因為離子半徑r(Ca2+)<r(Sr2+),形成的晶體CaF2的核間距離較小，相對較穩(wěn)定的緣故。4.解釋下列問題：(1)NaF的熔點高于NaCl；因為r(F-)<r(Cl-),而電荷數(shù)相同，因此，晶格能：NaF>NaCl。所以NaF的熔點高于NaCl。(2)BeO的熔點高于LiF；由于BeO中離子的電荷數(shù)是LiF中離子電荷數(shù)的2倍。晶格能：BeO>LiF。所以BeO的熔點高于LiF。(3)SiO2的熔點高于CO2；SiO2為原子晶體，而CO2為分子晶體。所以SiO2的熔點高于CO2。(4)冰的熔點高于干冰(固態(tài)CO2)；它們都屬于分子晶體，但是冰分子中具有氫鍵。所以冰的熔點高于干冰。(5)石墨軟而導電，而金剛石堅硬且不導電。石墨具有層狀結構，每個碳原子采用SP2雜化，層與層之間作用力較弱，同層碳原子之間存在大π鍵，大π鍵中的電子可以沿著層面運動。所以石墨軟而導電。而金剛石中的碳原子采用SP3雜化，屬于采用σ鍵連接的原子晶體。所以金剛石堅硬且不導電。

5.下列說法是否正確?(1)稀有氣體是由原子組成的，屬原于晶體；×(2)熔化或壓碎離子晶體所需要的能量，數(shù)值上等于晶格能；×(3)溶于水能導電的晶體必為離子晶體；×(4)共價化合物呈固態(tài)時，均為分子晶體，因此熔、沸點都低；×(5)離子晶體具有脆性，是由于陽、陰離子交替排列，不能錯位的緣故?！?.解釋下列事實：(1)MgO可作為(2)金屬Al,Fe都能壓成片、抽成絲，而石灰石則不能；因為金屬Al,Fe為金屬晶體。(3)在鹵化銀中，AgF可溶于水，且從AgCl到AgI溶解度減?。籄gF、AgCl、AgBr、AgI增大，離子間的鍵。所以溶解度耐火材料；為離子晶體，熔點高。而石灰石為離子晶體。其余鹵化銀則難溶于水，隨著陰離子半徑的增大，陰離子的變形性極化不斷增強，由離子鍵逐步過渡到共價逐步減小。(4)NaCl溶易于水，而CuCl難溶于水。Cu+是18電子構型，而Na+是8電子構型，Cu+的極化力比Na+強，所以CuCl中幾乎是以共價鍵結合，而NaCl是離子晶體。所以NaCl易溶于水，而CuCl難溶于水。

7.下列物質的鍵型有何不同？Cl2HClAgILiF。其鍵型分別為：非極性共價鍵、極性共價鍵、由離子鍵過渡到極性共價鍵、離子鍵。8.已知：AlF3為離子型，AlCl3，AlBr3為過渡型，AlI3為原因。AlF3、AlCl3、AlBr3、共價型。試說明它們鍵型差別的AlI隨著陰離子半徑的逐步增大，離子的變形增大，離子3間的極化不斷增強，因此由離子鍵逐漸過渡到共價鍵。9.實際晶體內部結構上的理、化學性質有無影響?有空穴晶體內部結構上的缺陷點缺陷有幾種類型?晶體內部結構上的缺陷對晶體的物缺陷、置換缺陷、間充缺陷三種。影響晶體的光、電、磁、聲、力以及熱等方面的物理及化學性能。10.試用能帶理論說明金屬導體、半導體和絕緣體的導電性能。在外電場的作用下，金屬導帶中的電子作定向運動而形成電流，所以金屬能導電；半導體由于禁帶較窄，滿帶中的電子容易被激發(fā)越過禁帶躍遷到導帶上去，因此具有一定的導電能力；由于絕緣體的電子都在滿帶上，而且禁帶較寬，即使在外電場的作用下，滿帶中的電子也難以被激發(fā)越過禁帶躍遷到導帶上去，因此不能導電。

11.離子半徑r(Cu+)<r(Ag+)，所以Cu+的極化力大于Ag+。但Cu2S的溶解度卻大于Ag2S，何故?Cu+和Ag+均屬18電子構型，盡管Cu+的極化力大于Ag+的，但是Ag+的變形性大于Cu+的，導致Ag2S的附加極化作用加大，鍵的共價成分增大、溶解度減小。12.(1)今有元素X，Y，Z，其原子說明它們在周期表中的位置；熔點哪一個高?序數(shù)分別為6，38，80，試寫出它們的電子分布式，(2)X，Y兩元素分別與氯形成的化合物的為什么?(3)Y，Z兩元素分別與硫形成的化合物的溶解度哪一個小?為什么?(4)X元素與氯形成的化合物其分子偶極矩等于零，試用雜化軌道理論解釋。（1）元素代號原子序數(shù)電子分布式周期族XYZ61S22S22P2[Kr]5S22IV38805IIA[Xe]4f145d106S26IIB（2）Y與Cl形成的化合物熔點高。因為YCl2是離子晶體，而XCl4是分子晶體。（3）Z與S形成的化合物溶解度小。因為Z2+為18電子構型，其極化力、變形性都大，因而形成的硫化物離子之間的極化作用較大，鍵的共價程度較大，所以溶解度??；而Y2+為8電子構型，Y2+的極化力、變形性都較小，所以YS的溶解度較大。（4）X與Cl形成XCl4化合物，X發(fā)生等性的SP3雜化，XCl呈四面體，其分子的偶極矩等于零。4習題1.已知下列各晶體:NaF、ScN、TiC、MgO,它們的核間熔點高低、硬度大距相差不大，試推測并排出這些化合物小的次序。解：這些化合物熔點高低、硬度大小的次序為：TiC>ScN>MgO>NaF.2.下列物質中，試推測何者熔點最低?何者最高?(1)NaClKBrKClMgO(2)N2SiNH3解：(1)KBr的熔點最低，MgO最高；(2)N2的熔點最低，Si最高。

3.寫出下列各種離子的電子分布式，并指出它們各屬于何種電子構型?Fe3+Ag+Ca2+Li+S2-Pb2+Pb4+Bi3+離子電子分布式離子電子構型Fe3+1s22s22p63s23p63d59~17Ag+1s22s22p63s23p63d104s24p64d1018Ca2+1s22s22p63s23p6Li+1s282S2-1s22s22p63s23p6Pb2+[Xe]4f145d106s2Pb4+[Xe]4f145d10Bi3+[Xe]4f145d106s2818+21818+24.今試推測下列物質分別屬于哪一類晶體?物質BLiClBCl3熔點/℃2300605-107.3解：B屬原子晶體，LiCl屬離子晶體，BCl3為分子晶體。5.(1)試推測下列物質可形成何種類型的晶體?O2H2SKClSiPt(2)下列物質熔化時，要克服何種作用力?AlNAlHF(s)K2S解：(1)O2、H2S為分子晶體，KCl為離子晶體，Si為原子晶體，Pt為金屬晶體。(2)AlN為共價鍵，Al為金屬鍵，HF(s)為氫鍵和分子間力，K2S為離子鍵。6.根據(jù)所學晶體結構知識，填出下表。晶格結點上晶格結點上的粒子預測熔點物質粒子間的作晶體類型用力(高或低)N2N2分子分子間力分子晶體很低SiCSi、C原子共價鍵原子晶體很高金屬晶體高Cu原子和金屬鍵Cu離子氫鍵、分子氫鍵型分冰H2O分子低間力子晶體BaC2lB子a2+、Cl-離離子鍵離子晶體較高7.用下列給出的數(shù)據(jù)，計算AlF3(s)的晶格能(U)。A1(s)—→Al(g)，Hsub326.4kJmol1mAl(g)-3e-—→Al3+(g)；I=I1+I2+I3=5139.1kJ·mol-1Al(s)+3/2F2(g)—→AlF3(s)；HfmEA18.已知KI的晶格能U=649kJ·mol-1，K的升華熱90kJmol1，K的電離能I1=418.9kJ·mol-1，I2的解離mHsub能Dθ(I-I)=152.549kJ·mol-1，I的電子親合能EA1=-295kJ·mol-1，I2的升華熱62.4kJmol1，求KI的生Hsubm成焓H?fm9.將下列兩組離子分別按離子極化力及變形性由小到大的次序重新排列。(1)Al3+Na+Si4+I-(2)Sn2+Ge2+解：(1)極化力：Na+、Al3+、Si4+，變形性：Si4+、Al3、Na+；(2)極化力：Ge2+、Sn2+、I-，變形性：I、Sn、Ge2+-2+10.試按離子極化作用由強到弱的順序重新排出下列物質的次序。MgCl2解：SiCl4、AlCl3、MgCl2、NaCl。11.比較下列每組中化SiCl4NaClAlCl3合物的離子極化作用的強弱，并預測溶解度的相對大小。(1)ZnSCdS