無機(jī)化學(xué)課后習(xí)題參考答案大全

無機(jī)化學(xué)課后習(xí)題參考答案大全

第一章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系.....................................................1

第二章分子結(jié)構(gòu)................................................................4

第三章晶體結(jié)構(gòu).................................................................6

第4章酸堿平衡.................................................................9

第五章化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)............................................................15

第六章化學(xué)平衡常數(shù)..............................................................16

第七章化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)...........................................................23

第八章水溶液................................................................29

第9章配合物...................................................................32

第十章沉淀平衡................................................................34

第11章電化學(xué)基礎(chǔ)..............................................................39

第12章配位平衡.................................................................43

第13章鹵素..................................................................44

第14章氧族元素...............................................................46

第15章氮磷碑.................................................................48

第16章碳硅硼.................................................................51

第17章S區(qū)金屬（堿金屬與堿土金屬）.............................................55

第18章過渡元素（一）.............................................................58

第18章過渡元素（二）............................................................63

第19章鐲系與銅系金屬..........................................................66

第一章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系

1-1:區(qū)分下列概念

(1)質(zhì)量數(shù)和相對原子質(zhì)量

(2)連續(xù)光譜和線狀光譜

(3)定態(tài)、基態(tài)和激發(fā)態(tài)

(4)順磁性利逆磁性

(5)波長、波數(shù)和頻率

(6)經(jīng)典力學(xué)軌道和波動力學(xué)軌道

(7)電子的粒性與波性

(8)核電荷和有效核電荷

答：(1)質(zhì)量數(shù)：指同位數(shù)原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，是接近同位素量的整數(shù)。相對原

子質(zhì)量：符號為Ar,被定義為元素的平均原子質(zhì)量與核素12c原子質(zhì)量的1/12之比，代替

“原子量”概念(后者已被廢棄)；量綱為1(注意相對概念)。(2)連續(xù)光譜：波長連續(xù)分

布的光譜。熾熱的固體、液體或高壓氣體往往發(fā)射連續(xù)光譜。電子和離子復(fù)合時，以及高速

帶電離子在加速場中運(yùn)動時亦能發(fā)射這種光譜。線狀光譜：彼此分立、波長恒定的譜線。原

子受激發(fā)(高溫、電孤等)時，電子由低能級軌道躍遷到高能級軌道，回到低能級時產(chǎn)生發(fā)

射光譜(不同原子具有各自特征波長的譜線)。

(3)定態(tài)是由固定軌道延伸出來的一個概念。電子只能沿若干條固定軌道運(yùn)動，意味著原子

只能處于與那些軌道對應(yīng)的能態(tài)，所有這些允許能態(tài)統(tǒng)稱為定態(tài)。主量子數(shù)為1的定態(tài)叫基

態(tài)，其余的定態(tài)都是激發(fā)態(tài)。波動力學(xué)中也用基態(tài)和激發(fā)態(tài)的概念。

(4)物質(zhì)在外磁場中表現(xiàn)出來的性質(zhì)。受吸引的性質(zhì)叫順磁性，這類物質(zhì)中含有未成對電子；

受排斥的性質(zhì)叫抗磁性，這類物質(zhì)中不含未成對電子。

(5)波長：符號才，單位m(或m的倍數(shù)單位)；波數(shù)：符號。，單位m」(常用cm」)；

頻率：符號v,單位Hz,相互關(guān)系：。=1/乂，v=c/d。

(6)漢語中都叫原子軌道，但英語中的區(qū)分卻是明確的?！皁rbital”是波動力學(xué)的原子軌道,

是特定能量的某一電子在核外空間出現(xiàn)機(jī)會最多的那個區(qū)域，亦叫“原子軌函”?！皁rbit”

是玻爾從舊量子學(xué)提出的圓型原子軌道。

(7)粒性：電子運(yùn)動具有微粒運(yùn)動的性質(zhì)，可用表征微粒運(yùn)動的物理量(如距離和動量)描

述；波性：電子運(yùn)動也具有波的性質(zhì)(如衍射)，可用表征波的物理量(如波長和頻率)描

述。

(8)核電荷是原子核具有的正電荷數(shù)，符號為Z；有效核電荷是原子中某一特定電子所感受

到的實(shí)際核電荷，通常用Z*表示；聯(lián)系兩者的關(guān)系式為：Z*=Z-。,。叫屏蔽參數(shù)。

1-2：用質(zhì)譜儀測得溟得兩種天然同位素的相對原子質(zhì)量和同位素豐度分別為79Br789183

占50.54%,降80.9163占49.46%,求澳的相對原子質(zhì)量(原子量)。

解：澳的相對原子量為：

78X50.54%+80.9163X49.63%=79.9065

202.97X+204.97(1—X)=204.39

X=30%

1

1-3：氫原子核外電子光譜中的萊曼光譜中有一條譜線的波長為103nm，問：它相應(yīng)于氫原

子核外電子的哪一個躍遷？

答：它相應(yīng)于原子核外電子L-K躍遷。

1-4：處于K、L、M層的最大可能數(shù)目各為多少？

解：K：2,L：8,M：18

1-5：以下哪些符號是錯誤的？(a)6s(b)lp(c)4d(d)2d(e)3p(f)3f

答：錯誤的有IP,2d,3f

1-6：描述核外電子空間運(yùn)動狀態(tài)的下列哪一套量子數(shù)是不可能存在的？

nImnImnImnIm

20011021-1655

答：第二組是不可能的。

1-7：4s.5p、6d.7f,5g能級各有幾個軌道？

答：4s能級有1個軌道，5P能級有3個軌道，6d能級有5個軌道

7f能級有7個軌道，5g能級有9個軌道

1-8:根據(jù)原子序數(shù)給出下列元素的基態(tài)原子的核外電子組態(tài)：

(a)K(b)AI(c)CI(d)Ti(Z=22)(e)Zn(Z=30)⑴As億=33)

答：a：Is22s22P63s23P64s】，b：Is22s22P63s23Pl

C：ls22s22p63s23p5,d：Is22s22P63s23P63d24s?

E：Is22s22P63s23P63d1°4s2f：Is22s22P63s23P63d24s24P?

1-9：下列哪一組量子數(shù)是不合理的？

(1)n=2f/=2,tn=0；

(2)n=2,1=1,m=1；

(3)及=3,1=0,加=3；

(4)〃=2,1=3,m=0；

⑸〃=3,1=2,m=2。

答：不合理的有(1)/的取值不能等于〃值；(3)m的取值只能在-/至+/之間；(4)I

的取值不能大于或等于〃。

1-10：選出正確的磷原子基態(tài)的電子構(gòu)型圖，并對錯誤的進(jìn)行更正。

3s3P

(1)[Ne]ttttt

⑵[Ne]t1ttt

⑶[Ne]titIt

(4)[Ne]t1ttI

答：(1)錯誤。3s電子自旋相同

(2)正確。

(3)錯誤。每個3P軌道應(yīng)該各填充一個未成對電子。

(4)錯誤。3P軌道中填充的未成對電子自旋方向應(yīng)該相同

1-11：以卜哪些原子或離子的電子組態(tài)是基態(tài)、激發(fā)態(tài)還是不可能的組態(tài)？

(a)Is22s2(b)Is23sl(c)ls23d3(d)[Ne]3s23dl(e)[Ar]3d24s2(f)Is22s22P63sl

(g)[Ne]3s23dl2(f)[Xe]4f7(g)[Ar]3d6

答：基態(tài)是：a,e,f

激發(fā)態(tài)是：b,c,d,h,I

不存在的是：g

1-12：Li+.Na*、K+、Rb+.Cs+的基態(tài)的最外層電子組態(tài)與次外層電子組態(tài)分別如何？

2

答：Li+最外層電子組態(tài)是：is?次外層無電子

Na+最外層電子組態(tài)是:2s22P6次外層無電子1S2

最外層電子組態(tài)是：3s23P6次外層無電子2s22P6

Rb+最外層電子組態(tài)是：4s24P6次外層無電子3s23P63d1°

Cs+最外層電子組態(tài)是：5s25P6次外層無電子4s24P64d1°

1-13：以下+3價離子哪些具有8電子外殼?Al",Ga",BP：Mn3+,Se3+

答：具有8電子外殼的有：Al3+,Ga3+,Sc3+

1-14：已知電中性的基態(tài)原子的價電子層電子組態(tài)分別為：

(a)3s23Ps(b)3d64s2(c)5s2(d)4f96s?(e)5d6sL

試根據(jù)這個信息確定它們在周期表中屬于哪個區(qū)？哪個族？哪個周期？

答：a：p區(qū)，第三周期,第VIIA族

B：d區(qū),第四周期,第VIIIB族

C：s區(qū),第五周期,第HA族

D：f區(qū)，第六周期,第IIIB族

E：ds區(qū)，第六周期，第IB族

1-15：運(yùn)用所學(xué)知識判斷第三周期元素的電離能和電子親和能的變化趨勢。

答：(1)第三周期的電離能變化趨勢為自左向右逐漸增大，也就是說金屬活潑性按照同

一方向降低。左邊鈉的電離能最小，右邊量的電離能最大。其中鋁的電離能小于鎂

的電離能,這是因?yàn)殒V的s亞層全滿，需要額外的能量抵消電子成對能。而鋁的p亞

層只有一個單電子較容易失去。

(2)第三周期的電子親和能變化趨勢為自左向右逐漸增大，到惰性氣體時突然減為負(fù)

值。其中鎂的電子親和能為負(fù)值，這是因?yàn)橥鈦黼娮又荒苓M(jìn)入2P軌道，受到核的束

縛較弱，造成親和能較小。磷的電子親和能小于硅的電子親和能，這是因?yàn)楣璧淖钔?/p>

層有一個空的3P軌道，容易接受外來電子，而磷的最外層3P軌道半充滿，比較穩(wěn)定，

外來電子進(jìn)入時要克服額外的電子成對能，所以磷的電子親和能比硅的小

1-16：某元素的價電子為4s24P4，問：它的最外層、次外層的電子數(shù)；它的可能氧化態(tài)，

它在周期表中的位置(周期、族、區(qū))，它的基態(tài)原子的未成對電子數(shù)，它的氫化物的

立體結(jié)構(gòu)。

答：其最外層電子數(shù)是6,其次外層電子數(shù)是18,它可能的氧化態(tài)為+3,+5,其在

周期表中的位置是第四周期，第六主族，基態(tài)原子未成對也子數(shù)為2,其氫化物的立體

結(jié)構(gòu)為三角雙錐。

1-17：素基態(tài)原子最外層為5s2,最高氧化態(tài)為+4,它位于周期表哪個區(qū)？是第幾周期第幾

族元素？寫出它的+4氧化態(tài)離子的電子構(gòu)型。若用A代替它的元素符號，寫出相對應(yīng)

氧化物的化學(xué)式。

答:其位于d區(qū)，是第五周期、第四主族元素,其離子的電子組態(tài):s22s22P63s23P63di04s24P6

其氧化態(tài)的化學(xué)式：A02

1-18：根據(jù)Aufbau規(guī)則畫出銅原子的電子構(gòu)型。由于小。構(gòu)型比較普遍，4s軌道中的一個

電子常被填充到3d軌道中，畫出銅原子具有這種排布的電子構(gòu)型。用這兩種電子構(gòu)

型來解釋銅原子最外層電子的失去以及重要氧化態(tài)。這兩種不同的電子構(gòu)型會不會影

響銅原子的磁性？

答：按照Aufbau規(guī)則，銅的電子構(gòu)型為：Is22s22/763S23P63〃94S2；重要氧化態(tài)為+2價。

另一種電子構(gòu)型為：Is22s22P63s23P63dlo4si。重要氧化態(tài)為+1價。這兩種電子構(gòu)性

對銅原子的磁性沒有影響。

1-19：系中哪一個元素的電負(fù)性最大？哪一個元素的電負(fù)性最??？周期系從左到右和從上到

3

下的電負(fù)性變化呈現(xiàn)什么規(guī)律？為什么？

答：F的電負(fù)性最大，而Cs的電負(fù)性最小。

周期系從左到右逐漸變大，這是由于從左到右起原子半徑變小，得到電子能力逐

漸變強(qiáng)。而從上到下元素的電負(fù)性逐漸降低，這是由于盡管原子半徑電荷數(shù)從上到下逐

漸變大，但決定得電子能力得主要因素為原子半徑。

1-20:周期系從上到下、從左到右元素的氧化態(tài)穩(wěn)定性有什么規(guī)律？

答:絕大多數(shù)元素的最高氧化態(tài)等于它所在族的序數(shù)。非金屬元素普遍可呈現(xiàn)負(fù)氧化態(tài)。

總的說來，同族元素從上到F表現(xiàn)正氧化態(tài)的趨勢增強(qiáng)，但這種總的趨勢并不意味著從上

到下正氧化態(tài)越來越穩(wěn)定或者從上到下愈來愈容易表現(xiàn)最高正氧化態(tài)。

第二章分子結(jié)構(gòu)

2-1：區(qū)分下列概念：

(1)共價鍵和離子鍵；

(2)共價鍵和配位鍵；

(3)極性共價鍵和非極性共價鍵；

(4)金屬導(dǎo)電和離子導(dǎo)電；

⑸。鍵和不鍵；

(6)d2sp3雜化軌道和印3d2雜化軌道；

(7)價鍵理論和分子軌道理論；

(8)成鍵分子軌道和反鍵分子軌道；

(9)定域鍵和離域鍵；

(10)導(dǎo)帶、價帶和禁帶；

答：(1)離子鍵：正離子和負(fù)離子之間的靜電作用力；共價鍵：原子和原子之間軌道重疊

的程度(共用電子對)。

(2)共價鍵和配位鍵：是共價鍵理論中的一對概念，后者又叫配位共價鍵。前者的成鍵原

子各自提供1個電子形成共用電子對；后者的共用電子對由成鍵原子的一方提供。

(3)極性共價鍵和非極性共價鍵：是共價鍵理論中的一對概念。前者共用電子對偏向兩個

鍵原子中的一一個；后者共用電子對同等程度地屬于兩個成鍵原子。

(4)金屬導(dǎo)電和離子導(dǎo)電：前者是自由電子導(dǎo)電；后者通過正、負(fù)離子在溶液或熔體中運(yùn)

動導(dǎo)電。

(5)。鍵和n鍵：是共價鍵理論中的一對概念。前者重疊軌道的電子云密度繞鍵軸

對稱；后者重疊軌道的電子云密度繞鍵軸不完全對稱。

(6)d2sp3雜化軌道：兩條(〃-1)d軌道、一條"S軌道和三條秋軌道雜化而得的軌

雜化軌道：一條ns軌道、三條叩軌道和兩條軌道雜化而得的軌道。

(7)價鍵理論和分子軌道理論：它們是描述共價鍵的兩種理論。前者用原子軌道重疊的概

念解釋共價鍵的形成，將共價作用力的實(shí)質(zhì)解釋為核間較大的電子密度對兩核的吸引力。后

者將分子看作一個整體，原則上不再承認(rèn)分子中各原子原子軌道的個性，將共價鍵的形成歸

因于電子獲得更大運(yùn)動空間而導(dǎo)致的能量下降。

(8)成鍵分子軌道和反鍵分子軌道：這是分子軌道理論中的一對概念。前者的能級低于成

鍵原子原子軌道的能級；而后者恰相反。成鍵軌道上的電子將核吸引在一起；反鍵軌道上的

電子不但不能提供這種吸引力，而且使兩核相互排斥。

(9)定域鍵和離域鍵：前者的成鍵電子屬于兩個成鍵原子，例如，H2O分子中的兩個O

4

-H鍵；后者的成鍵電子不屬于某一兩個特定的成鍵原子，例如金屬中的自由電子都是成

鍵電子，卻不能將其分別歸屬于特定的金屬離子。

(10)導(dǎo)帶、價帶和禁帶：它們是金屬鍵能帶理論中的概念。導(dǎo)帶一般為金屬中的半充滿

能帶，充滿了的那一半能帶中最高能級上的電子容易進(jìn)入能量略高的另?能級(空著的那一

半能帶)使金屬表現(xiàn)出導(dǎo)電性；價帶是指金屬中能量最高的全充滿能帶，禁帶則指兩兩能帶

之間的區(qū)域。

2-2：畫出。2、H2O2,CO2、CO、NCb、SF4的路易斯結(jié)構(gòu)式。不要忘記標(biāo)出孤對電子和

分子的總電子數(shù)。

解：0=0(12e)；H-O-O-H14(e)；C=0(10e)；0=C=0(16e)；

CI-N-CI(26e)；F-S-F(34e)

F/、F

2-3：鍵可由s-s、s-p和p-p原子軌道“頭碰頭”重疊構(gòu)建而成，試討論LiH(氣體分子)HCI

、Cl2分子里的鍵分別屬于哪一種？

答：LiH屬于ST推，HC1屬于s.p漓，Ch屬于p-p摧

2-4：試用VSEPR理論判斷下列分子和離子的幾何形狀：

答：由VSEPR知：CCh的立體結(jié)構(gòu)：分子構(gòu)型直磔

HjO的立體結(jié)構(gòu)：分子結(jié)構(gòu)為V型

NH3的立體結(jié)構(gòu)為:分子結(jié)構(gòu)為三角型

co/.的立體結(jié)構(gòu)為:分子結(jié)構(gòu)為三角錐型

PO33■的立體結(jié)構(gòu)為:分子結(jié)構(gòu)為平面三角形

P0；的立體結(jié)構(gòu)為:分子結(jié)構(gòu)為平面三角形

P。產(chǎn)的立體結(jié)構(gòu)為：分子結(jié)構(gòu)為正四面體

2-5:討論上題列舉的分子(或離子)的中心原子的雜化類型。

答：C02sp雜化P0/sp3雜化

H20sp3雜化NH3sp3雜化

22

CO3-sp雜化

2-6：借助VSEPR模型、雜化軌道模型、乃鍵與。鍵、大芯鍵以及等電子體概念，討論OF?

、CIF3,SOCI2,XeF2、SF6、PCI5的分子結(jié)構(gòu)。

答：0F2分子結(jié)構(gòu)為V型

CR分子結(jié)構(gòu)為T型

SO。2分子結(jié)構(gòu)為三角錐型

XeF2分子結(jié)構(gòu)為直線型

SF6分子結(jié)構(gòu)為正八面體型

PCIs分子結(jié)構(gòu)為正三角錐型

2-7：實(shí)驗(yàn)證明，臭氧離子的鍵角為100°，試用VSEPR模型解釋之。并推測其中心

氧原子的雜化軌道類型。

答：根據(jù)VSEPR理論：

中心原子的電子數(shù)為(6+1)/2=3.5

所以，雜化軌道類型為：sp?不等性雜化，而其中有兩個孤對電子，使得成鍵電子

對受到排斥較大，從而使10928縮為100.

+

2-8：O2.02、O；和02、的實(shí)測鍵長越來越長，試用分子軌道理論解釋之。其中哪幾種

有順磁性？為什么？

+222

答:O2(ols)(0ls,)(。2s產(chǎn)(02S*)(O2Px產(chǎn)(兀2py產(chǎn)(?i2pz產(chǎn)(n2py，)i

2222222

O2(0ls)(0ls,)(o2s)102S*)(02px)(7r2py)(7r2pz)(7r2py,)

222

O2'(ols)(ols,)(02s產(chǎn)(02S,)(O2px)2(7i2py)2(兀2pz『(兀2py*『(兀2pzT

5

22222

02(。ls)(ols,)(o2S)(O2S*)(O2px)2(n2py)2(712Pz)2(n2py*『(兀2pz*『

+2

鍵級為：02：2.5,02：2,02'：1.5,O2-：1

+2

所以穩(wěn)定性為：02>02>02>o2-：1

呈順磁性的物質(zhì)有：。2*，02,02'

2-9：下列各對原子間分別形成哪種鍵？離子鍵，極性共價鍵或非極性共價鍵？

(1)Li,0;(2)Br,I;(3)Mg,H;(4)0,0;(5)H,0;(6)Si,0;⑺N,0;(8)Sr,F.

答：主要形成離子鍵的：(1),(3),(8);主要形成極性共價鍵的：(2),(5),(6),(7);主要形成非極

性共價鍵的：(4).

2-10：試用分子軌道模型作出預(yù)言，。2+的鍵長與。2的鍵長哪個較短，M+的鍵長與“的

鍵長哪個較短？為什么？

答，”的鍵級大于N2+的鍵級，故”的鍵長小于N2+的鍵長。

2-11：按鍵級和鍵長減小的順序排列下述物種：

(a)02,。2一，02,O22*,O22'

(b)CN,CN-,CN-.

答：鍵級：0戶>02+>02>02>0廣,鍵長:O廣>。2->。2>02+>0A

鍵級：CN>CN>CN鍵長：CN>CN>CN1

2-12：NF3和NH3的偶極矩(表2-4)相差很大，試從它們的組成和結(jié)構(gòu)的差異分析原因。

答：NH3及NF3兩種分子，NH3電子云偏向N且有一對孤對電子，所以導(dǎo)致NH3的負(fù)電洵

重心與正電荷重心不能重合，而在NF3中N-F的電子云偏向F,且N有T?寸孤電子，

所以導(dǎo)致NF?的負(fù)電范重心與正電荷重心說好地重合.因此偶極矩大?。篘Ii>NF3.

2-13：極性分子一極性分子、極性分子一非極性分子、非極性分子一非極性分子，其分子

問得范德華力各如何構(gòu)成？為什么？

答：極性分子-極性分子之間存在色散力，誘導(dǎo)力，取向力；

極性分子-非極性分子存在色散力，誘導(dǎo)力；

非極性分子-非極性分子存在色散力.

2-14：元素的范德華半徑隨周期系從上到下、從左到右有何變化規(guī)律？

答：元素的范德華力從官!1右逐漸變小。陶性氣體除外)從上到下逐漸變大.

2-15：從表2-6可見，氟化氫分子之間的氫鍵鍵能比水分子之間的鍵能強(qiáng)，為什么水的

熔、沸點(diǎn)反而比氟化氫的熔沸點(diǎn)低？

答：因?yàn)門氟化氫分子只育繡成T氫鍵，但一個水分子君哪成二個氫犍.

2-16：為什么鄰羥基苯甲酸的熔點(diǎn)比間羥基苯甲酸或?qū)αu基苯甲酸的熔點(diǎn)低？

解：鄰羥基苯甲酸分子內(nèi)形成氫鍵，間羥基苯甲酸和對羥基苯甲酸分子間形成氫鍵。

第三章晶體結(jié)構(gòu)

3-1:給出金剛石晶胞中各原子的坐標(biāo)。

解：0,0,0;妙,必必招,也,利;利,駒出物的,飄

或0,0,0;利,皿,也;利，利，皿；必，皿，鈉；3/4,冽，羽。

3-2:亞硝酸鈉和紅金石(TiO2)哪個是體心晶胞(圖3-49)?為什么？

解：亞硝酸鈉是體心晶胞，金紅石是素晶胞。

3-3：在閃鋅礦和螢石的四面體配位多面體模型中除存在四面體外還存在什么多面體？在后

者的中心是否有原子？

解：八面體。沒有原子。

6

3-4:黃銅礦晶胞（圖3-48）是不是體心晶胞？

解：是體心晶胞?？紤]方法如：體心銅原子與頂角銅原子周圍的氧原子的方向相同，而且

氧原子上（例如體心銅原子左下前的氧原子與右上前頂角銅原子對比）連接的鐵原子

的方向也相同（注意：頂角原子是完全等同的，因此，體心原子可與任一頂角原子對

比）。

3-5:碳酸氫鈉晶胞的投影如圖3-51所示，請問：平均每個晶胞含有兒個相當(dāng)于化學(xué)式

的原子集合（代號：）

NaHCO3Z?

解：平均每個晶胞含有個相當(dāng)于化學(xué)式的原子集合。

4NaHCO3

3-6:晶體學(xué)中的點(diǎn)陣單位并非只有布拉維單位一種，例如有一個叫Volonoi的人給出了另

一種點(diǎn)陣單位，獲得這種點(diǎn)陣單位的方法是：以一個點(diǎn)陣點(diǎn)為原點(diǎn)向它周圍所有相鄰的

點(diǎn)作一連線，通過每一連線的中點(diǎn)作一個垂直于該連線的面，這些面相交得到一個封閉

的多面體，就是Volonoi點(diǎn)陣單位。請通過操作給出下列三維布拉維點(diǎn)陣單位的相應(yīng)

Volonoi點(diǎn)陣單位：（1）立方素單位；（2）立方體心單位。

解：?種具體的晶體究竟屬于哪一種布拉維點(diǎn)陣型式，是由它的微觀對稱性決定的，晶體

學(xué)家把這樣確定的點(diǎn)陣型式稱為晶體的正當(dāng)點(diǎn)陣型式，然而，一個晶體結(jié)構(gòu)的測定步驟

是倒過來的，首先是確定晶體的點(diǎn)陣型式，然后再確定它的陣點(diǎn)的（化學(xué)和幾何）內(nèi)容。

3-7:你想知道能帶理論如何解釋固體的顏色嗎？例如：為什么金、銀、銅、鐵、錫的顏

色各不相同？為什么愚人金有金的光澤？為什么ZnS（閃鋅礦）呈白色、HgS（朱砂）呈

紅色而PbS（方鉛礦）呈黑色？天然的金剛石為什么有藍(lán)、紅、黃、綠色而并非全呈無色？

請閱讀：拿騷.顏色的物理和化學(xué).科學(xué)出版社，1991,168-182（注：“費(fèi)密能”的定義在

166頁上）。請通過閱讀測試一下自己的知識和能力，以調(diào)整自己的學(xué)習(xí)方法預(yù)定目標(biāo)與學(xué)

習(xí)計(jì)劃安排。最好閱讀后寫一篇小文（主題任選）。

解：金屬鍵的另一種理論是能帶理論。能帶理論是分子軌道理論的擴(kuò)展，要點(diǎn)有：

（1）能帶中的分子軌道在能量上是連續(xù)的。

（2）按能帶填充電子的情況不同，可把能帶分為滿帶、空帶和導(dǎo)帶三類。

（3）能帶和能帶之間存在能量的間隙，簡稱帶隙，又稱禁帶寬度。

（4）能帶理論能夠?qū)饘賹?dǎo)電進(jìn)行解釋。

（5）能帶理論是一種既能解釋導(dǎo)體，又能解釋半導(dǎo)體和絕緣體性質(zhì)的理論。

（6）山此可見，按照能帶理論，帶隙的大小對固體物質(zhì)的性質(zhì)至關(guān)重要。

3-8:二層、三層為一周期的金屬原子二維密置層的三維垛積模型只是最簡單的當(dāng)然也就是

最基本的金屬堆積模型。利用以下符號體系可以判斷四層、五層為一周期的密置層垛積模型

是二層垛積和三層垛積的混合：當(dāng)指定層上下層的符號（A、B、C）相同時，該指定層用h表

示，當(dāng)指定層上下層的符號不相同時,該指定層用c表示。用此符號體系考察二層垛積，

得到...hhhhhh可稱為垛積，用以考察三層垛積時，得到...cccccc...,可稱為c堆積。

請問：四層、五層為一周期的垛積屬于什么垛積型？為什么說它們是二層垛積和三層垛積的

混合？（注：h是六方---hexagonal的第，一個字母;c是立方---cubic-----的第-一個

字母。）

解：四面垛積是...hchchch...,即he垛積型，說明六方垛積和立方垛積各占50%：五

層垛積是…h(huán)hccchhccchhccc…，即hhccc垛積型，說明六方垛積和立方垛積分別占明和英。

溫度足夠高時，某些合金晶體中的不同原子將變的不可區(qū)分，晶體中各原子坐

3-9:CU3AU

標(biāo)上銅原子和金原子可以隨機(jī)地出現(xiàn)。問：此時，該合金晶胞是什么晶胞？

解：面心立方晶胞。

3-10:溫度升得足夠高時，會使某些分子晶體中原有一定取向的分子或者分子中的某些基團(tuán)

發(fā)生自由旋轉(zhuǎn)。假設(shè)干冰晶體中的二氧化碳分子能夠無限制地以碳原子為中心自由旋轉(zhuǎn)，問：

7

原先的素立方晶胞將轉(zhuǎn)化為什么晶胞？

解：面心立方晶胞。

6+2

3-11:有一種典型離子晶體結(jié)構(gòu)叫做ReO3型，立方晶胞，Re的坐標(biāo)為0,0,0；O'的

坐標(biāo)為0,1/2,0；1/2,0,0：0,0,4請問：這種晶體結(jié)構(gòu)中，銖的配位數(shù)為多少？

氧離子構(gòu)成什么多面體？如何連接？

解：Re的配位數(shù)為6；八面體：全部以頂角相連。

3-12:實(shí)驗(yàn)測得金屬鈦為六方最密堆積結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為a=295Q,c=468.6pm，試求鈦的原

子半徑和密度。

解：晶胞體積：V=abcsinl20°=295.0X295.0X468.6X0.866X10-24=3.53X1016

密度：P=47,867X^6.02X1023X3.53X1016=4.5g/cm-3

3-13:實(shí)驗(yàn)測得金屬鉗的原子半徑為138.7pm,密度為21.45g/cm3,試問：假設(shè)伯取面

心立方最密堆積晶體結(jié)構(gòu)，將從X衍射圖譜算出的晶胞參數(shù)多大？

解:事實(shí)為a=392.3pm?

3-14:金屬密堆積結(jié)構(gòu)晶體學(xué)測定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是測定阿伏加德羅數(shù)的重要實(shí)驗(yàn)方法，試給出

計(jì)算方程。

解：體心立方堆積空間占有率=(2X*nJ)/a3=68.02%

簡單立方堆積空間占有率=[鉆”(a/2)3]/aM><100%=52.36%

球的空間占有率=[2義%n(a/2)3]/a2X1.633aXsinl200=74.05%

3-15:Shannon給出的6配位Na*的有效半徑為102Pm,假設(shè)NaH取NaCI結(jié)構(gòu)型，H離

子互切，Na*與M也正好互切，求K的6配位半徑。

解:142pm。

3-16:假設(shè)復(fù)合金屬氟化物M"F3取鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，而且氟離子正好互切，已知筑離子

的半徑為133pm,問：填入空隙的M，和M"分別不超過多少pm,才能維持氟

離子的相切關(guān)系？將在X衍射圖譜中得到多大晶胞參數(shù)的立體晶胞？某研究工作實(shí)

際得到CsEuF3晶胞參數(shù)為477pm,該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)意味著什么結(jié)構(gòu)特征？

解：a=2r(F)+2r(M");a3=2r(F)+2r(M"4r(F)(為維持氟離子相切,與氟離子混合

進(jìn)行面心立方最密堆積的Mi半徑不能超過F半徑)；故：

a-376pm;r(M")<55.0pm;r(M')<133pm,實(shí)際得到的晶胞參數(shù)遠(yuǎn)大于氟離子，該晶體結(jié)構(gòu)型

中氟離子并不相切，可以適當(dāng)遠(yuǎn)離仍不破壞結(jié)構(gòu)。

3-17:根據(jù)表3-4的數(shù)據(jù)判斷，若氧化鎂晶體取氧原子面心立方堆積，鎂離子將填入氧離子

堆積形成的什么空隙中去？所得晶胞是素晶胞還是復(fù)晶胞？氧離子核間距因鎂離子填隙將

擴(kuò)大多少？預(yù)計(jì)該晶體的晶胞參數(shù)多大？

解：將填入氧離子堆積形成的六方最密堆積中，復(fù)晶胞，r=C/Z-o),r為離子半徑，g取

決于主量子數(shù)n的參數(shù)，Z為核電荷，。叫屏蔽常數(shù)，Z-。為有效核電荷。

3-18:根據(jù)鹵化銅的半徑數(shù)據(jù)，鹵化銅應(yīng)取NaCI晶體構(gòu)型，而事實(shí)上卻取ZnS型，這表明

鹵離子與銅離子之間的化學(xué)鍵有什么特色？為什么？

解：預(yù)計(jì)鹵化銅取NaCI結(jié)構(gòu)的前提是其中的化學(xué)鍵是100%的離子鍵，即只考慮幾何制約

關(guān)系，事實(shí)上鹵化銅取ZnS型，配位數(shù)下降，表明鹵離子與銅離子之間的化學(xué)鍵有明

顯的共價鍵成分，換言之，鍵型是除幾何因素外另一個離子晶體結(jié)構(gòu)制約因素。

3-19:據(jù)最新報(bào)道二氧化碳在40GPa的高壓下也能形成類似二氧化硅的原子晶體

(Science,1999,283；1510),從第3-4節(jié)給出的干冰晶胞圖如何理解二氧化碳晶體結(jié)

構(gòu)轉(zhuǎn)化的壓力條件？

解：從圖上可見，在高壓下相鄰分子的氧原子與碳原子將接近到可以成鍵，于是就將使二

氧化碳分子的雙鍵打開。放馬后炮，二氧化碳在高壓下出現(xiàn)原子晶體是很符合邏輯的,

8

可惜在這則報(bào)道前并沒有很多人想去嘗試。這說明，并非知識越多創(chuàng)造性越高。

3-20:圖3-38中用虛線畫的晶胞是方解石的正當(dāng)晶胞,試考察，該晶胞里有兒個碳酸根離子,

幾個鈣離子？求一個晶胞的內(nèi)容物相當(dāng)于化學(xué)式的倍數(shù)（Z=?）o

解:Z=2o

3-21：已知電石（CaC?）的晶體結(jié)構(gòu)是NaCI晶體結(jié)構(gòu)的相關(guān)型，而且C?"離子的取向是一

致的，晶胞的剖面圖如圖3-55,試問：電石晶胞是14種布拉維晶胞中的哪一種？畫出其晶

胞圖并作出說明。已知NaCN也是NaCI結(jié)構(gòu)相關(guān)型，請問：其中的原子排列將出現(xiàn)什么

新問題？

解：電石是體心四方晶胞。c軸與C2?一長軸方向一致（圖略）。對NaCN,將出現(xiàn)CN.離子的

長軸取向（或者說頭尾）是否一致的新問題。

3-22:金剛石晶體中的碳原子為什么為什么不是最密堆積？

解：金剛石是原子晶體，其結(jié)構(gòu)的主要制約因素是共價鍵的方向性和飽和性，因金剛石中

的碳原子取Sp3雜化軌道，故具有四面體配位結(jié)構(gòu)。

3-23:你認(rèn)為晶胞概念和點(diǎn)陣單位概念有何異同？

解：晶體是由無數(shù)肉眼看不見的，形狀、大小、取向相同的微小幾何體堆積而成的，這

種觀念發(fā)展成晶胞的概念。把二維點(diǎn)陣的所有點(diǎn)陣用平行的直線連接起來，可以把點(diǎn)

陣分割成許許多多無隙并置的平行四邊形構(gòu)成的格子或者網(wǎng)絡(luò)，得到的格子的每一個

平行四邊形平均只含一一個點(diǎn)陣，稱為點(diǎn)陣單位。

第4章酸堿平衡

4-1:對于下面兩個反應(yīng)，指出其中的酸和堿，并說明各個過程是配合物的生成過程還是酸

堿置換過程。

（a）SO3+H2SO4-H2S2O7

（b）H2s2O7（H2sOSO3）+H2O-H2SO4+H2SO4

答：（a）路易斯酸SO3,堿H2SCU,配合物的生成過程；

（b）兩個堿:H2O和H2so4-SO3中的H2s04,置換過程。

4-2:給出用HF腐蝕SiCh玻璃的反應(yīng)式，并用路易斯和布朗斯特酸堿理論解釋

SiO2+4HF=SiF4+2H2O,其中，SiCh和SiF4為堿,HF和H2O為酸。

4-3:苯甲酸（可用弱酸的通式HA表示，相對分子質(zhì)量122）的酸常數(shù)（=6.4x105,試求:

（1）中和1.22g苯甲酸需用0.4mol?I?的NaOH溶液多少毫升？

（2）求其共桅堿的堿常數(shù)心。

（3）已知苯甲酸在水中的溶解度為2.06g?L",求飽和溶液的pH。

3、HA+NaOH=NaOH+H2O

（1）0.010.01li1反應(yīng)

《2〉KaKWCw

0.01

-y^-=0.025L=Kb=1.56xl0-w

<3>必0曰'+4-

0.0169-XXX

XMJ.OOlmol/LpH=3

9

4-4:將下列路易斯酸按照最強(qiáng)酸到最強(qiáng)堿的順序排序：

(a)BF3,BCh,BBn;(b)SiF4,SiCh,SiBn,Sih;(c)BeCh,BCh.請解釋。

答：路易斯酸性是表示物種接受電子對能力的強(qiáng)弱。在上述(a)、(b)兩鹵化物序列中，鹵

素原子的電負(fù)性越大，中心原子上電荷密度越小，接受外來電子對的能力應(yīng)該越強(qiáng),

序歹U(b)符合這種情況。序列(a)則相反，原因在于BX3中形成了“鍵，而B原子的體

積較小，形成的乃鍵比較強(qiáng)，同時鹵素原子的體積按F,Cl,Br的順序增大，形成的

乃鍵依次減弱的緣故。

4-5:計(jì)算下列各種溶液的pH：

(1)10mL5.0xl0-3mol?L1的NaOH。

(2)10mL0.40mol?L1HCI與10mL0.10mol?L_1NaOH的混合溶液。

(3)10mL0.2mol?L-1NH3?出0與10mL0.1mol?I?HCI的混合溶液。

(4)10mL0.2mol?L-1HAc與10mL0.2mol?L1NH4cl的混合溶液。

"⑴而宜=5.0x!0~3mol/LpH=11.70

⑵HCI+NaOH=NaCl+H2O

0.02X0.20.05X0.02

aH+”巴山￡

0.02pH=-0.32

NH.+HCI=NH.Cl

(3)3

t=00.10.05

t=oo0.050.05

pN=pKa+lg&=9.26

c喙

(4)HAc=H++4TNH；+HQ=NH?HQ+H+

0.1-xx+yx0.1-yyx+y

=

0.1-x0.1-y~Kb

x=y=0.003pH=2.23

4-6:把卜列溶液的pH換算成[H+]：

(1)牛奶的PH=6.5

(2)檸檬汁的PH=2.3

(3)葡萄酒的PH=3.3

(4)啤酒的PH=4.5

6、pa=-ig[a+]

(1)[H+]=3.16X10-7(2)[H+]=0.005

(3)[H+]=5.0X104(4)[H+]-3.16X10J

4-7:把下列溶液的[H+]換算pH：

(1)某人胃液的[H+]=4.0X10-2mol?L1。

(2)人體血液的[H+]=4.0X10-8mol?L1.

(3)食醋的[H+]=1.26X103mol?L1。

10

(4)番茄汁的[H+]=3.2XW4mol?L1?

7s尸//=Tg["+]

(1).pH=1.40(2).pKT.40

(3).pH=2.90(4)pH=3.49

1

4-8:25℃標(biāo)準(zhǔn)壓力下的CO2氣體在水中的溶解度為0.034mol?L,求溶液的pH和

2

[co3-]o

8s+

H2CO3=7/4-HCO；

□034xx

0034=Ka=x=1.23xl0T小

=>pH=3.91

HCC^=>〃++CC^~

J號閔22=9#]=5.6x0”

4-9:將15gP2O5溶于熱水，稀釋至750mL,設(shè)P2O5全部轉(zhuǎn)化為FP。,，計(jì)算溶液的

[H=[H2Po/[HP。/]和[P0/]。

_15_X2

9、C14194——=0.282moifL

0.75

+

H3FO、<^>H+H2PO\

田+][+2尸O"x2

K=7.1lxIO-3

al[用尸o,]一0.282

=x=0.0447S

H2PO；<=>//*+HPO^~

Kg=]=[HPOi-]=6.23x10^

[H2PO^]

HPO^~<=>//*+PO1-

=[夕][尸曠]=OS]=45xl0-n

&[HPO^-]6.23x10T

=無=6.29x10相。//L

4-10:某弱酸HA,0.015mol?L1時電離度為0.80%,濃度為0.10mol?L1時電離度多大?

11

10sHAOH++A-

t=00.015

t=oo0.015x0.9920.015x0,008

0.015x0.008

(0.015x0,008)2

Ka=

[HA]0.015x0.992

C*=0.IOTKOZ/LCOW

Ka=

0.1

=>x=0.31%

4?11:計(jì)算0.100mol?L-1Na2cO3溶液的PH和aV.以及HCO?一堿式電離的電離度。

11、CO,+Zf2C>-HUOg+OH-

V-00.1

t—OOo.l-xXX

?=[卯①40〃—]=必=_10*786X[°T

[U/-]Kg5.6xIO-11

x2=i>x-0004pH-11.62

0.1—x

°004xl00^=4%

0.1

HU。三十日q=HC+OH-

叱_必*_10-14x2

2.38x10^

=K&=42x10-70.004-x

=>x=9.75xIO-45

8之一的電離度

穴二=蕓享XI。嗎=0.224%

4-12:某未知濃度的一元弱酸用未知濃度的NaOH滴定，當(dāng)用去3.26mLNaOH時，混合溶

液的pH=4.00，當(dāng)用去18.30mLNaOH時,混合溶液的pH=5.00,求該弱酸的電離常數(shù)。

c酸

、溶液中必xmLpH=pKa-lg

12港

x-3.26

4—lg

3.26=>x=37.43雁Z

x-18.30

5.00=pKa—lg

18.30

代人上式任何一式，得PKa=5.02Ka=9.54xlOy

4-13:緩沖溶液HAc-Acf的總濃度為1.0mol-1?,當(dāng)溶液的pH為：(1)4.0；(2)5.0時,

HAc和AU的濃度分別多大？

12

—坦

pH=pKac鹽

pKaw-4757

<1)個…

5.715

C^4-C^k=1.00

=0.364mol/L

=0.636moi/L

4-14:欲配制PH=5.0的緩沖溶液，需稱取多少克NaAc?3H2O固體溶解在300mL0.5

mol?L_1的HAc溶液中？

避

14、pH=pKa-1g

=>0.875

5.00=4.757—1g—

0.875x0.3x136.(15=35.70g

4-15:某含雜質(zhì)的一元堿樣品0.5000g（已知該堿的分子量為59.1）,用0.1000mol?l?HCI

滴定，需用75.00mL；在滴定過程中，加入49.00mL酸時，溶液的PH為10.65。求該

堿的電離常數(shù)和樣品的純度。

15、依據(jù)公式

pOH=pKb

—迫Crm

75-49

14TQ.65=pKb-lg——

=焰=8,42x1L

4-16:將Na2CO3和NaHCO3混合物30g配成1L溶液，測得溶液的PH=10.62,計(jì)算溶

液含Na2c。3和NaHCOj各多少克。

16、pH—pKa-lg第

10.62=10.25-18—0.091

y=>[_y=0.21

84x4-106y=30

BnNaHCOz=7.64g

Na,。。3=22.36g

4-17:將5.7gNa2C03?10H2。溶解于水配成100ml純堿溶液，求溶液中碳酸根離子的平衡濃

度和PHo

13

17、5.7丑2cGIO%。共.二N=002皿?

286.14

=U.2mol/L

COf-+HQOOH-+HCOi

0.2-x

xx

r2=x=0.006

——=1.786xlQ-4

0.2-x

［CO^~］=0A94moHL［OH-］=0.0Q6moi/L

pH=11.77

3

4-18:在0.10mol?I?Na3PC)4溶液中，［PO4-］和PH多大？

,。HO+pdi-=OH~+HPO1~

18s2

0.1

x2in-14

----------=--------------=0.023

0.1-x4.4x10-13

=>x=0.084p//=12.93

4-19:計(jì)算10mL濃度為0.30mol-L-1的HAc和20mL濃度為0.15mol?L1HCN混合得

到的溶液中的［H。、［Ac］、［CN］o

HAc=H*+Ac~HCN=H++CN-

19、

0.1x+yx+y

生必=1.8x10-5'x

"2X1產(chǎn)

0.1

C=(PAg(>QJAg~Poqr&QQ

解得W52Q?，恕=0.6531，

4-20:今有3種酸CICH2coOH、HCOOH和(CH3)2AsO2H，它們的電離常數(shù)分別為1.40X10"、

1.77XIO”和6.40X10-7