大学无机化-学第四版-上册习题-答案~.doc

《大学无机化-学第四版-上册习题-答案~.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学无机化-学第四版-上册习题-答案~.doc（82页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、无机化学（第四版）答案第一章物质的结构 1-1 在自然界中氢有三种同位素，氧也有三种同位素，问：总共有种含不同核素的水分子？ 由于3H 太少，可以忽略不计，问：不计3H 时天然水中共有多少种同位素异构水分子？1-2 天然氟是单核素（19F）元素，而天然碳有两种稳定同位素（12C 和13C） ，在质谱仪中，每一质量数的微粒出现一个峰，氢预言在质谱仪中能出现几个相应于 CF4+的峰？1-3 用质谱仪测得溴得两种天然同位素的相对原子质量和同位素丰度分别为79Br 789183 占50。54%，81Br 80。9163 占 49。46%，求溴的相对原子质量（原子量） 。1-4 铊的天然同位素203Tl

2、 和205Tl 的核素质量分别为 202。97u 和 204。97u，已知铊的相对原子质量（原子量）为 204。39，求铊的同位素丰度。1-5 等质量的银制成氯化银和碘化银，测得质量比 m（AgCl）：m（AgBr） =1。63810：1， 又测得银和氯得相对原子质量（原子量）分别为 107。868 和 35。453，求碘得相对原子质 量（原子量） 。1-6 表 1-1 中贝采里乌斯 1826 年测得的铂原子量与现代测定的铂的相对原子质量（原子量） 相比，有多大差别？1-7 设全球有 50 亿人，设每人每秒数 2 个金原子，需要多少年全球的人才能数完 1mol 金 原子（1 年按 365 天计

3、）？1-8 试讨论，为什么有的元素的相对质量（原子量）的有效数字的位数多达 9 位，而有的 元素的相对原子质量（原子量）的有效数字却少至 34 位？1-9 太阳系，例如地球，存在周期表所有稳定元素，而太阳却只开始发生氢燃烧，该核反 应的产物只有氢，应怎样理解这个事实？1-10 中国古代哲学家认为，宇宙万物起源于一种叫“元气”的物质， “元气生阴阳，阴阳 生万物” ，请对比元素诞生说与这种古代哲学。1-11 “金木水火土”是中国古代的元素论，至今仍有许多人对它们的“相生相克”深信不疑。 与化学元素论相比，它出发点最致命的错误是什么？1-12 请用计算机编一个小程序，按 1.3 式计算氢光谱各谱系

4、的谱线的波长（本练习为开放 式习题，并不需要所有学生都会做） 。n1 n2 1(来曼光谱) 1 2 3 4波长 2（巴尔麦谱系） 1 2 3 4 波长 3（帕逊谱系） 1 2 3 4 波长 4（布来凯特谱系） 1 2 3 4 波长 5（冯特谱系） 1 2 3 4 波长1-13 计算下列辐射的频率并给出其颜色：（1）氦-氖激发光波长 633nm；（2）高压汞灯辐 射之一 435。8nm；（3）锂的最强辐射 670。8nm。1-14 Br2分子分解为 Br 原子需要的最低离解能为 190KJ。mol-1 ，求引起溴分子解离需要 吸收的最低能量子的波长与频率。1-15 高压钠灯辐射 589.6nm

5、和 589.0nm 的双线，他们的能量差为多少 KJ.mol-1 ？1-16 当频率为 1.010-15Hz 的辐射照射到金属铯的表面，发生光电子效应，释放出的光量 子的动能为 5.210-19 ，求金属铯释放电子所需能量。 1-17 变色眼镜因光照引起玻璃中的氯化银发生分解反应AgCl-Ag+Cl ，析出的银微粒 导致玻璃变暗，到暗处该反应逆转。已知该反应的能量变化为 310KJ.mol-1 ，问：引起变 色眼镜变暗的最大波长为多少？1-18 光化学毒雾的重要组分之一NO2 解离为 NO 和 O2 需要的能量为 305KJ.mol-1， 引起这种变化的光最大波长多大？这种光属于哪一种辐射范围

6、（可见，紫外，X 光等等）？已知射到地面的阳光的最短波长为 320nm，NO2 气体在近地大气里会不会解离？1-19 氢原子核外电子光谱中的莱曼光谱中有一条谱线的波长为 103nm，问：它相应于氢原 子核外电子的哪一个跃迁？1-20 氦首先发现于日冕。1868 年后 30 年间，太阳是研究氦的物理，化学性质的唯一源泉。（a）观察到太阳可见光谱中有波长为 4338A，4540A，4858A，5410A，6558A的吸收（1A=10-10m 来分析，这些吸收是由哪一种类氢原子激发造成的？是 He，He +还 是 He2+ ？ （b）以上跃迁都是由 ni=4 向较高能级（nf）的跃迁。试确定 nf

7、值，求里德堡常数 RHei+。 （c）求上述跃迁所涉及的粒子的电离能 I（Hej+） ，用电子伏特为单位。 （d）已知 I（He+）/ I（He）=2.180。这两个电离能的和是表观能 A（He2+） ，即从 He 得到 He2+的能量。A（He2+）是最小的能量子。试计算能够引起 He 电离成 He2+ 所需要的 最 低能量子。在太阳光中，在地球上，有没有这种能量子的有效源泉？ （c=2.997925108 ms-1;h=6.62610-34Js;1eV=96.486KJ.mol-1=2.41801014Hz） 1-21 当电子的速度达到光速的 20.0%时，该电子的德布罗意波长多大？ 锂原

8、子（质量 7.02amu）以相同速度飞行时，其德布罗意波长多大？1-22 垒球手投掷出速度达 152Km.h-1质量为 142g 的垒球，求德布罗意波长。 1-23 处于 KLM 层的最大可能数目各为多少？1-24 以下哪些符号是错误的？（a）6s (b)1p (c)4d (d)2d (e)3p (f)3f1-25 描述核外电子空间运动状态的下列哪一套量子数是不可能存在的？n l m n l m n l m n l m2 0 0 1 1 0 2 1 -1 6 5 5 1-26 以下能级的角量子数多大？(a)1s (b)1p (c)4d (d)2d (e)3p (f)3f1-27 4s5p6d7

9、f5g 能级各有几个轨道？1-28 根据原子序数给出下列元素的基态原子的核外电子组态：(a)K (b)Al (c)Cl (d)Ti(Z=22) (e)Zn(Z=30) (f)As(Z=33)1-29 若构造原理对新合成的及未合成的人造元素仍有效，请预言第 118 和 166 号元素在周 期表中的位置（注：1999 年美国宣布合成了 118 号元素及其衰变产物 116 号元素，但 2001 年因不能重复而收回该报道） 。1-30 给出下列基态原子或离子的价电子层电子组态，并用方框图表示轨道，填入轨道的电 子则用箭头表示。(a)Be (b)N (c)F (d)Cl- (e)Ne+ (f)Fe3+

10、(g)As3+ 1-31 下列哪些组态符合洪特规则？1s 2s 2p 3s 3p 1-32 以下哪些原子或离子的电子组态是基态激发态还是不可能的组态？（a）1s22s2 （b）1s23s1 （c）1s23d3 （d）Ne3s23d1 （e）Ar3d24s2 （f） 1s22s22p63s1 （g）Ne3s23d12 （f）Xe4f7 （ g）Ar3d61-33 Li+ Na+ K+ Rb+ Cs+ 的基态的最外层电子组态与次外层电子组态分别如何？1-34 以下+3 价离子哪些具有 8 电子外壳？Al3+ , Ga3+, Bi3+, Mn3+, Se3+1-35 已知电中性的基态原子的价电子层电

11、子组态分别为：（a）3s23p5（b）3d64s2（c）5s2（d）4f96s2（e）5d106s1 试根据这个信息确定它们在周期表中属于哪个区？哪个族？哪个周期？1-36 根据 Ti Ge Ag Rb Ne 在周期表中的位置，推出它们的基态原子的电子组态。 1-37 有人推测尚未合成的第 114 号元素有相当稳定的同位素，恰处在不稳定核素的“海洋” 中浮起的一群较稳定核素的“岛屿”的中心。问：114 号元素是第几周期第几族元素？它 的可能氧化态？1-38 若推导基态原子电子组态的构造原理对未合成的重元素仍然适合，请问：第 8 周期的 最后一个元素的原子序数多大？请写出它的基态原子的电子组态。

12、 38、第 8 周期的最后一个元素的原子序数为：148。 电子组态：8S26P6 1-39 若我们所在的世界不是三维的而是二维的，元素周期系将变成什么样子？ 39、二维化的周期表可叫宝塔式或滴水钟式周期表。这种周期表的优点是能够十分清楚地 看到元素周期系是如何由于核外电子能级的增多而螺旋发展的，缺点是每个横列不是一个 周期，纵列元素的相互关系不容易看清。 1-40 1869 年门捷列夫发现元素周期律时预言了一些当时尚未发现的元素的存在， “类铝” 就是其中之一，1879 年，门氏的预言的“类铝”被发现。当时他已知：Ca 与 Ti 的熔点分 别为 1110K 1941K ，沸点分别为 1757K

13、 3560K ，密度分别为 1.55g/m3 4.50 g/m3 ， 试预言在周期表中处于钙-钛之间的“类铝”熔沸点和密度，并与现代数据对比。 40、 “类铝”熔点在 1110K1941K 之间，沸点在 17573560K 之间，密度在 1.55g/m3 4.50 g/m3之间。 1-41 若核外电子的每个空间运动状态只能容纳一个电子，试问：仍按构造原理的 41 号元素 的最高氧化态和最低氧化态？ 41、最高氧化态+3，最低氧化态-5。 1-42 某元素的基态价层电子构型为 5d26s2 ，请给出比该元素的原子序数小 4 的元素的基态 原子电子组态。 1-43 某元素的价电子为 4s24p4

14、，问：它的最外层次外层的电子数；它的可能氧化态， 它在周期表中的位置（周期族区） ，它的基态原子的未成对电子数，它的氢化物的 立体结构。1-44 某元素基态原子最外层为 5s2，最高氧化态为+4 ，它位于周期表哪个区？是第几周期 第几族元素？写出它的+4 氧化态离子的电子构型。若用 A 代替它的元素符号，写出相对 应氧化物的化学式。1-45 Na+ , Mg2+, Al3+ 的半径为什么越来越小？Na, K, Rb, Cs 的半径为什么越来越大？1-46 周期系从上到下从左到右原子半径呈现什么变化规律。主族元素与副族元素的变化 规律是否相同？为什么？1-47 周期系中哪一个元素的电负性最大？哪

15、一个元素的电负性最小？周期系从左到右和从 上到下的电负性变化呈现什么规律？为什么？1-48 马立肯电负性的计算式表明电负性的物理意义是什么？1-49 试计算 FONH 的阿莱-罗周电负性，并与泡林电负性对照。1-50 哪些元素的最高氧化态比它在周期表内的族序数高？1-51 金属是否有负氧化态？1-52 周期系从上到下从左到右元素的氧化态稳定性有什么规律？1-53 什么叫惰性电子对效应？它对元素的性质有何影响？1-54 阅读中国大百科全书光盘第 3 盘化学部分中的条目“化学史”“原子结构” “周期律。 ” 1-55 试一试，会不会查阅英国化学会网站上的周期表：http:/chemsoc.org/

16、viselements/pages 1-56 打开 http:/ 网站，下载一张周期表，点击表上的几个元素，获 取这些元素的最新相对原子质量同位素宇宙地壳海洋人体中的丰度等数据。 1-57 打开网页 http:/www.chemlab.pc.maricopa.edu/period.html，翻动网页至 Alternate styles for the Periodic Table 点击其中下标 Giguere 的图标，观察一张会旋转的三维周期表。仔 细考察这张周期表的结构和特点。你是否也能制作一张新的活的周期表？（注：此网页上 附有大量有关元素周期系和元素周期表的文献以及可在网上浏览的周期表。

17、 ） 1-58 登录 http:/www.iupac.org/ 搜索 atomic weights ，查阅近 5 年修正了哪些元素的相 对原子质量，并修正本书附表的相应数据。第二章分子结构2-1 画出 O2H2O2CO2CO NCl3 SF4 的路易斯结构式。不要忘记标出孤对电子和 分子的总电子数！ 1、解：O=O (12e-)； H-O-O-H 14（e-） ； C=O (10e-)；0=C=O(16e-)； Cl-N-Cl(26e-)；FS - F (34e-) F F 2-2 画出硫酸根各共振体的结构式。 2、解：共 13 种，如：2-3 键可由 s-s s-p 和 p-p 原子轨道“头

18、碰头”重叠构建而成，试讨论 LiH（气体分子） HClCl2 分子里的键分别属于哪一种？2-4 N2分子里有几个 键？它们的电子云在取向上存在什么关系？用图形描述之。2-5 用 VSEPR 模型讨论 CO2H2ONH3CO32-PO3-PO43- 的分子模型，画出它们的 立体结构，用短横代表分子的. 键骨架，标明分子构型的几何图形名称。2-6 讨论上题列举的分子（或离子）的中心原子的杂化类型。2-7 图 2-13 中的丙烷分子中的所有化学键都是单键（ 键） ，因而可以自由旋转， 试问：丙烷分子处在同一个平面上的原子最多可以达几个？若你不能在纸面上讨论，或不 敢确认自己的结论，请用立体分子模型莱

19、讨论（用黏土和木棍搭模型最省钱；搭模型有助 于更好地掌握立体结构知识；但用模型讨论完后仍要在纸面上画图描述） 。2-8 图 2-13 中的 C10H10 叫金刚烷，它的衍生物金刚胺是抗病毒药物。请问：金刚烷 分子里有几个六元环？这些六元环都相同吗？试设想，把金刚烷分子装进一个空的立方体 里，分子的次甲基（-CH2-）上的碳原子位于立方体面心位置，分子中的-CH- 基团的碳原 子将处在什么立方体的什么位置？金刚烷中的氢原子各取什么方向？在解题或搭模型时 不要忘记借用杂化轨道的概念。2-9 借助 VSEPR 模型杂化轨道模型 .键与 键大 .键以及等电子体概念，讨 论 OF2ClF3SOCl2Xe

20、F2 SF6 PCl5 的分子结构。2-10 有一种叫做丁三烯的平面分子，请根据其名称画出路易斯结构式，标明分子的价电子 数，再讨论分子中碳原子的杂化轨道碳碳键的键角. 键或大 . 键的取向，用图形 来解题。2-11 实验证明，臭氧离子 O3- 的键角为 100 ，试用 VSEPR 模型解释之。并推测其中心 氧原子的杂化轨道类型。2-12 第二周期同核双原子分子中哪些不能稳定存在？哪些有顺磁性？试用分子轨道模型解 释之。2-13 O2+O2 O2- 和 O22- 的实测键长越来越长，试用分子轨道理论解释之。其中哪几种 有顺磁性？为什么？2-14 试用分子轨道模型作出预言，O2+ 的键长与 O2

21、 的键长哪个较短，N2+ 的键长与 N2 的键长哪个较短？为什么？ 2-15 计算表明，CO NO 的分子轨道能级图中的 . 轨道和 .轨道的顺序跟 分子 轨道里的顺序相同。它们有没有顺磁性？计算它们的键级，并推测它们的键长顺序。2-16 为什么大 . 键中的电子数达到轨道数的 2 倍，整个大 . 键就会崩溃？2-17 偶极矩的 SI 制单位为 C.m ，有的教材已经用 10-30 C.m 代替 D 作为键矩和分 子偶极矩的单位，其数值的数量级与用德拜为单位是相同的，但数值却不同，为免相混， 请计算 D 与 10-30 C.m 的换算系数。2-18 NF3和 NH3的偶极矩（表 2-4） 相差

22、很大，试从它们的组成和结构的差异分析原因。2-19 C2H2 的偶极矩等于零，而通式相同的 H2O2 的偶极矩等于 2.1D ，大于 H2O 的偶极 矩（1.85D） ，试根据偶极矩的实测结果推测 C2H2 和 H2O2的分子立体结构。2-20 二氯乙烯有 3 种同分异构体，其中一种偶极矩等于零，另两种偶极矩不等于另。试推 测他们的分子结构，作出必要的解释，并再结构式下标示偶极矩大小的顺序。2-21 图 2-50 所示分子的实测偶极矩为 1.5D ，已知 C-S 键的键矩为 0.9D ，试推测该分 子的可能立体结构。2-22 水的偶极矩为 1.85D ，已知 H-O 键的键矩为 1.51D ，

23、H2O 的实测键角为 104.5 ，借助矢量加和法由 H-O 键矩计算水分子偶极矩。2-23 一氧化碳分子与醛酮的羰基（C=O）相比，键能较大，键长较小，偶极矩则小得多， 且方向相反，试从结构角度作出解释。2-24 极性分子极性分子 极性分子非极性分子非极性分子非极性分子 ，其分子间得范德华力各如何构成？为什么？2-25 考察表 2-5 中 HCl HBr HI 的色散力取向力诱导力以及它们构成的范德华力 的顺序，并作出解释。2-26 元素的范德华半径随周期系从上到下从左到右有何变化规律？2-27 从表 2-6 可见，氟化氢分子之间的氢键键能比水分子之间的键能强，为什么水的熔 沸点反而比氟化氢

24、的熔沸点低？2-28 为什么邻羟基苯甲酸的熔点比间羟基苯甲酸或对羟基苯甲酸的熔点低？ 28、解：邻羟基苯甲酸分子内形成氢键，间羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸分子间形成氢键。 2-29 温度接近沸点时，乙酸蒸气的实测分子量明显高于用原子量和乙酸化学式计算出来的 分子量。为什么？乙醛会不会也有这种现象？ 29、解：部分气态乙酸分子因氢键而缔合成（CH3COOH）2，乙醛分子没有形成氢键的条 件。 2-30 根据对称性的概念，以下哪些分子有手性，哪些分子有极性？S8 N4S4 CH3-CH3 H2O2 （非平面结构）CHCl=CHCl C6H6 HNO3 H2SO4 SO3 HOCl 。 30、手性：CH

25、Cl=CHClC6H6 极性：H2O2 （非平面结构）HNO3SO3HOCl 2-31 阅读 Linus Pauling Peter Pauling .Chemistry .W. H.Freeman and Company,1975,180 181 ,613 节。回答如下问题：什么叫电中性原理？怎样用电中性原 理解释 HCN 和 N2O 分子中原子的排列形式？ 2-32 阅读 Linus Pauling Peter Pauling .Chemistry .W. H.Freeman and Company,1975,174 178 ,612 节。回答如下问题：怎样用 A 和 B 的电负性差估算

26、AB 键的离子性百分数？怎样用电负性差估算反应热？ 2-33 在计算机上使用 ACD/Chemsketch 程序画甲烷 乙烷 丙烷乙烯乙炔立方烷 金刚烷 C60等分子的立体结构图（棍棒式球棍式球式等） ，并使其旋转（该程序可 从网站 http:/ 。 2-34 分别用 ACD/Chemsketch 程序画联萘和 2,2-二甲基-1，1-联萘的立体结构图，使其 旋转，观察这两个分子的碳原子是否都在一个平面上，对观察的结果作适当的理论解释。 这两种分子是否手性？为什么？ 2-35 打开如下网页 http:/ ，出现它的结构式，用鼠标点住 ClO2，使其旋转；按住 shift 键同时用鼠标拉动该结构

27、，观 察图形的放大或缩小；再按住 control 动该结构使其移动位置，最后，用鼠标点住该分子， 观察结构式下面的表格中显示该分子的键角（此键角数值与用 VSEPR 预言有何差别？）回 到 complete list 中选其他 VSEPR 模型的分子，用同样操作考察分子的立体结构和参数。第三章 晶体结构3-1 给出金刚石晶胞中各原子的坐标。 1解：0,0,0;1/4,1/4,1/4;3/4,1/4,3/4;3/4,3/4,1/4;1/4,3/4,3/4 或 0,0,0;3/4,1/4,1/4;3/4，3/4，1/4；1/4，1/4，3/4；3/4，3/4，3/4。 3-2 给出黄铜矿晶胞（图

28、3-48）中各种原子（离子）的坐标。 2解：Cu 0,0,0;1/2,1/2,1/2;0,1/2,1/4;1/2,0,3/4。 Fe 1/2,1/2,0;1/2,0,1/4;0,0,1/2;0,1/2,3/4。S 3/4,1/4,1/8;1/4,3/4,1/8;1/4,1/4,3/8;3/4,3/4,3/8;3/4,1/4,5/8; 1/4,3/4,5/8;1/4,3/4,5/8;1/4,1/4,7/8;3/4,3/4,7/8。3-3 亚硝酸钠和红金石（TiO2）哪个是体心晶胞（图 3-49）？为什么？ 3解：亚硝酸钠是体心晶胞，金红石是素晶胞。 3-4 黄铜矿晶胞（图 3-48）是不是体心晶

29、胞？ 4解：是体心晶胞。考虑方法如：体心铜原子与顶角铜原子周围的氧原子的方向相同， 而且氧原子上（例如体心铜原子左下前的氧原子与右上前顶角铜原子对比）连接的铁原子 的方向也相同（注意：顶角原子是完全等同的，因此，体心原子可与任一顶角原子对比） 。 3-5 白钨矿晶体（图 3-50）是素晶胞还是体心晶胞？说明理由。 5解：是体心晶胞。 3-6 碳酸氢钠晶胞的投影如图 3-51 所示，请问：平均每个晶胞含有几个相当于化学式 NaHCO3 的原子集合（代号：Z）？ 6解：平均每个晶胞含有 4 个相当于化学式 NaHCO3 的原子集合。 3-7 推算典型离子晶体的各种堆积-填隙模型的堆积球和填隙球的半

30、径比。 7解：见表 3-7。 3-8 在闪锌矿和萤石的四面体配位多面体模型中除存在四面体外还存在什么多面体？在后 者的中心是否有原子？ 8解：八面体。没有原子。 3-9 图 3-52 由黑白两色甲壳虫构成。如果黑白两色没有区别，每个点阵点代表几个甲壳虫？ 如果黑白两色有区别，一个点阵点代表几个甲壳虫？前者得到什么布拉维点阵型式，后者 又得到什么布拉维点阵型式？ 9解：前者 1 个甲壳虫 1 个点阵点，二维菱形单位；后者 2 个甲壳虫 1 个点阵点，二维 面心立方。 3-10 图 3-53 是一种分子晶体的二维结构，问：每个点阵点所代表的结构基元由几个分子组 成？图中给出的点阵单位（每个平均）含

31、几个点阵点？含几个分子？ 10解：每个点阵点代表 6 个分子。点阵单位含 1 个点阵点，6 个分子。 3-11 晶体学中的点阵单位并非只有布拉维单位一种，例如有一个叫 Volonoi 的人给出了另 一种点阵单位，获得这种点阵单位的方法是：以一个点阵点为原点向它周围所有相邻的点 作一连线，通过每一连线的中点作一个垂直于该连线的面，这些面相交得到一个封闭的多 面体，就是 Volonoi 点阵单位。请通过操作给出下列三维布拉维点阵单位的相应 Volonoi 点阵单位：（1）立方素单位；（2）立方体心单位。 11、解：一种具体的晶体究竟属于哪一种布拉维点阵型式，是由它的微观对称性决定的， 晶体学家把这

32、样确定的点阵型式称为晶体的正当点阵型式，然而，一个晶体结构的测定步 骤是倒过来的，首先是确定晶体的点阵型式，然后再确定它的阵点的（化学和几何）内容。3-12 你想知道能带理论如何解释固体的颜色吗？例如：为什么金 银 铜铁 锡的 颜色各不相同？为什么愚人金有金的光泽？为什么 ZnS（闪锌矿）呈白色 HgS（朱砂） 呈红色而 PbS（方铅矿）呈黑色？天然的金刚石为什么有蓝红黄绿色而并非全呈无 色？请阅读：拿骚.颜色的物理和化学.科学出版社，1991，168 182（注：“费密能”的 定义在 166 页上） 。请通过阅读测试一下自己的知识和能力，以调整自己的学习方法预定目 标与学习计划安排。最好阅读

33、后写一篇小文（主题任选） 。 12、解：金属键的另一种理论是能带理论。能带理论是分子轨道理论的扩展，要点有： （1）能带中的分子轨道在能量上是连续的。 （2）按能带填充电子的情况不同，可把能带分为满带、空带和导带三类。 （3）能带和能带之间存在能量的间隙，简称带隙，又称禁带宽度。 （4）能带理论能够对金属导电进行解释。（5）能带理论是一种既能解释导体，又能解释半导体和绝缘体性质的理论。 （6）由此可见，按照能带理论，带隙的大小对固体物质的性质至关重要。 3-13 二层三层为一周期的金属原子二维密置层的三维垛积模型只是最简单的当然也就是 最基本的金属堆积模型。利用以下符号体系可以判断四层五层为一

34、周期的密置层垛积模 型是二层垛积和三层垛积的混合：当指定层上下层的符号（ABC）相同时，该指定层 用 h 表示，当指定层上下层的符号不相同时，该指定层用 c 表示。用此符号体系考察二层 垛积，得到hhhhhh ，可称为 垛积，用以考察三层垛积时，得到cccccc，可称为 c 堆积。请问：四层五层为一周期的垛积属于什么垛积型？为什么说它们是二层垛积和 三层垛积的混合？（注： h 是六方hexagonal 的第一个字母；c 是立方cubic 的第一个字母。 ） 13解：四面垛积是hchchch，即 hc 垛积型，说明六方垛积和立方垛积各占 50%；五 层垛积是hhccchhccchhccc，即 h

35、hccc 垛积型，说明六方垛积和立方垛积分别占 2/5 和 3/5。 3-14 温度足够高时，某些合金晶体中的不同原子将变的不可区分，Cu3Au 晶体中各原子 坐标上铜原子和金原子可以随机地出现。问：此时，该合金晶胞是什么晶胞？ 14解：面心立方晶胞。 3-15 温度升得足够高时，会使某些分子晶体中原有一定取向的分子或者分子中的某些基团 发生自由旋转。假设干冰晶体中的二氧化碳分子能够无限制地以碳原子为中心自由旋转， 问：原先的素立方晶胞将转化为什么晶胞？ 15解：面心立方晶胞。 3-16 试在金属密堆积的面心立方晶胞的透视图上画出一个二维密堆积层，数一数，在该密 堆积层上每个原子周围有几个原子

36、，在该原子的上下层又分别有几个原子？（参考 3-54） 16解：6；3。参考图解如图 3-53。 3-17 找一找，在六方最密堆积的晶胞里，四面体空隙和八面体空隙在哪里？已知纤维锌矿 （ZnS）的堆积填隙模型为硫离子作六方最密堆积，锌离子作四面体填隙，请根据以上信 息画出其晶胞。 17解：见：周公度.结构和物性.高等教育出版社,1993,274293 3-18 有一种典型离子晶体结构叫做 ReO3 型，立方晶胞，Re6+ 的坐标为 0，0，0；O2- 的坐标为 0，1/2，0；1/2，0，0；0，0，1/2。请问：这种晶体结构中，铼的配位数为多少？ 氧离子构成什么多面体？如何连接？ 18解：R

37、e 的配位数为 6；八面体；全部以顶角相连。 3-19 实验测得金属钛为六方最密堆积结构，晶胞参数为 a=295.0,c=468.6pm ，试求钛的原 子半径和密度。 19、解：晶胞体积：V=abcsin120=295.0295.0468.60.86610-24= 3.5310-16 密度：=47.8672/6.0210233.5310-16=4.5g/cm-3 3-20 实验测得金属铂的原子半径为 138.7pm ，密度为 21.45g/cm3 ，试问：假设铂取面心 立方最密堆积晶体结构，将从 X 衍射图谱算出的晶胞参数多大？ 20解：事实为 a=392.3pm。 3-21 金属密堆积结构晶

38、体学测定的实验数据是测定阿伏加德罗数的重要实验方法，试给出 计算方程。 21、解：体心立方堆积空间占有率=(24/3r3)/a3= 68.02% 简单立方堆积空间占有率=4/3（a/2）3/a3=/6100%= 52.36% 球的空间占有率=24/3（a/2）3/a21.633asin120= 74.05% 3-22 Shannon 给出的 6 配位 Na+ 的有效半径为 102pm ，假设 NaH 取 NaCl 结构型， H-离子互切，Na+ 与 H- 也正好互切，求 H- 的 6 配位半径。 22解：142pm。 3-23 假设复合金属氟化物 M M F3 取钙钛矿结构，而且氟离子正好互切

39、，已知氟离子 的半径为 133pm，问：填入空隙的 M 和 M 分别不超过多少 pm，才能维持氟离子 的相切关系？将在 X 衍射图谱中得到多大晶胞参数的立体晶胞？某研究工作实际得到 CsEuF3 晶胞参数为 477pm，该实验数据意味着什么结构特征？ 23解：a=2r(F-)+2r(MII);a1/2=2r(F-)+2r(MI)=4r(F-)(为维持氟离子相切，与氟离子混合 进行面心立方最密堆积的 MI半径不能超过 F-半径)； 故：a=376pm;r(MII)55.0pm;r(MI)133pm。实际得到的晶胞参数远大于氟离子，该晶体结构 型中氟离子并不相切，可以适当远离仍不破坏结构。 3-2

40、4 根据表 3-4 的数据判断，若氧化镁晶体取氧原子面心立方堆积，镁离子将填入氧离子 堆积形成的什么空隙中去？所得晶胞是素晶胞还是复晶胞？氧离子核间距因镁离子填隙将 扩大多少？预计该晶体的晶胞参数多大？ 24、解：将填入氧离子堆积形成的六方最密堆积中，复晶胞，r=Cn/(Z-),r 为离子半径，Cn 取决于主量子数 n 的参数，Z 为核电荷， 叫屏蔽常数，Z- 为有效核电荷。 3-25 根据卤化铜的半径数据，卤化铜应取 NaCl 晶体构型，而事实上却取 ZnS 型，这表 明卤离子与铜离子之间的化学键有什么特色？为什么？ 25解：预计卤化铜取 NaCl 结构的前提是其中的化学键是 100%的离子

41、键，即只考虑几何 制约关系，事实上卤化铜取 ZnS 型，配位数下降，表明卤离子与铜离子之间的化学键有明 显的共价键成分，换言之，键型是除几何因素外另一个离子晶体结构制约因素。 3-26 据最新报道二氧化碳在 40GPa 的高压下也能形成类似二氧化硅的原子晶体 （Science，1999，283；1510） ，从第 3-4 节给出的干冰晶胞图如何理解二氧化碳晶体结构转 化的压力条件？ 26解：从图上可见，在高压下相邻分子的氧原子与碳原子将接近到可以成键，于是就将 使二氧化碳分子的双键打开。放马后炮，二氧化碳在高压下出现原子晶体是很符合逻辑的， 可惜在这则报道前并没有很多人想去尝试。这说明，并非知

42、识越多创造性越高。 3-27 图 3-38 中用虚线画的晶胞是方解石的正当晶胞，试考察，该晶胞里有几个碳酸根离子， 几个钙离子？求一个晶胞的内容物相当于化学式的倍数（Z=？） 。 27解：Z=2。 3-28 已知电石（CaC2）的晶体结构是 NaCl 晶体结构的相关型，而且 C22- 离子的取向是一 致的，晶胞的剖面图如图 3-55，试问：电石晶胞是 14 种布拉维晶胞中的哪一种？画出其晶 胞图并作出说明。已知 NaCN 也是 NaCl 结构相关型，请问：其中的原子排列将出现什 么新问题？ 28解：电石是体心四方晶胞。c 轴与 c22-长轴方向一致（图略） 。对 NaCN，将出现 CN-离 子

43、的长轴取向（或者说头尾）是否一致的新问题。 3-29 金刚石晶体中的碳原子为什么为什么不是最密堆积？ 29解：金刚石是原子晶体，其结构的主要制约因素是共价键的方向性和饱和性，因金刚 石中的碳原子取 sp3杂化轨道，故具有四面体配位结构。 3-30 晶体结构中的“化学单元”与“结构基元”两个概念是否同一？举例说明它们的异同。 在过去的教科书里常有“晶格结点”一词，你认为它是不是指晶体结构中的“结构单元”？ 为什么？ 30解：“晶格接点”不是晶体学术语，没有确切的意义。它经常不是指晶体微观空间 中的结构基元，例如常见到在书上说，干冰的结构结点是 CO2分子，但干冰的结构结点是 4 个 CO2分子的

44、集合，不是一个分子。又例如，常见到书上说，NaCl 晶体的晶格结点是单独的 Na+和 Cl-，它们（晶格结点）之间的作用力是离子键。但晶体的结构基元是一对 （Na+Cl-）离子，结构基元内就有离子键。所以，最好放弃“晶格结点”这样一个不确切 的概念。 3-31 学了本章后再阅读高中物理 （第三册）中的点阵概念，你认为应对它作什么修改？ 31解：点阵是结构基元的抽象，抽象后原子就隐去不见了，说将原子核连接起来得到点 阵网络或格子容易造成误解。 3-32 有人说，晶体中的晶格网络骨架就是化学键骨架，你同意这种说法吗？ 32解：不同意这种说法。例如 NaCl 的网络确实是离子键，但例如金刚石的共价键

45、没有一 根在面心立方格子上。 3-33 有人说，点阵不必一定与网络或格子相联系，这种说法对吗？为什么？ 33解：这种说法是对的，因为点阵是结构基元的抽象，将每个结构基元抽象成一个点， 只要点在结构基元里同一个位置上即可，并不一定要划格子或网络。再说，没有格子或网 络也不影响考虑点阵的对称性。 3-34 你认为晶胞概念和点阵单位概念有何异同？ 34、解：晶体是由无数肉眼看不见的，形状 、大小、取向相同的微小几何体堆积而成的， 这种观念发展成晶胞的概念。把二维点阵的所有点阵用平行的直线连接起来，可以把点阵 分割成许许多多无隙并置的平行四边形构成的格子或者网络，得到的格子的每一个平行四 边形平均只含

46、一个点阵，称为点阵单位。 3-35 试研究：单斜晶系当 b 角不等于 90时 ，不应有 B 底心晶胞，因为它可以转化为素 单斜晶胞。 3-36 课文里谈到，金刚烷熔点很高，文献又报道，金刚烷在常温常压下是一种易挥发的固 体。请问：这两个事实是否矛盾？为什么？ 36解：不矛盾。金刚烷为非极性分子，分子间力不大，熔点高是因球型而致紧密堆积， 分子几乎相切，空隙很小。发挥性高则是固体表面分子因分子间力小容易脱离固体而逃逸。3-37 到网站 http:/un2sg4.unige.ch/athena/mineral 去下载几种你熟悉的矿物的晶体照片。 3-38 登录网站 http:/ Types/st1.html 观察本章曾 讨论过的一些晶体的晶胞图。 3-39 登录网站 http:/ 观察旋转的单晶图，点击图下的标号晶体可看到更多晶体外形。第 4 章 酸碱平衡4-1 以下哪些物种是酸碱质子理论的酸，哪些是碱，哪些具有酸碱两性？请分别写出它们的 共轭碱和酸。SO42- ,S2- ,H2PO4- ,NH3 ,HSO4- ,Al(H2O)5OH2+ ,CO32- ,NH4+ ,H2S,H2O,OH- ,H3O+ ,HS- , HPO42-4-1 为什么 pH = 7 并不总是表明水溶液是中性的。4-2 本章表示电解质及其电离产物的