结构与物性习题期末考试内容

1、结构与物性习题期末考试内容作者:日期:#论述题（20分）试述环境和化学的关系？简述当今全球的重大环境问题?简答题（每小题20分）：1.写出碳原子的电子组态，估计其电负性？金刚石和石墨中的C-C键是什么键？用原子轨道杂化理论解释之？解释石墨为何具有金属光泽和导 电性?2.晶胞的两个要素？简述晶体对称元素和对称操作的种类？X射线具有何特点及与物质相互作用？用简图画出（100）、（111）和（110）晶面, 并且再画出和Z轴平行的各晶面在XY平面的投影?3.物质磁性的种类？试定性的描绘永磁材料和软磁材料的磁滞回线图,指出它们的主要差别？指出 Br、He和（BH）m名称和物理意义?计算题（20分）：

2、参照P300的例子来求算已知KCI晶体的生成热-437kJ/mol，金属钾的升华热89 kJ/mol , K原子电离能为418 kJ/mol , Cl2的解离能为244 kJ/mol , Cl原子的电子亲和能为-349kJ/mol，试做KCl晶体的Born-Haber循环图，求出KCl的点阵能?4 .计算题（20分）：已知CaCl2晶体的生成热-796kJ/mol,金属钙的升华热178 kJ/mol, Ca原子第一、二电离能分别为 590 kJ/mol和1150 kJ/mol, CI2的解离能为244 kJ/mol,Cl原子的电子亲和能为-349 kJ/mol,试做CaCb晶体的Born-Ha

3、ber循环图,求出CaCI2的点阵能?1. 试简述第六周期元素从 Cs到Hg硬度变化规律及产生的原因.答：第六周期元素从 Cs到W逐步增大，但从W到Hg却逐步减小。由于有相对论效应的影响，6S轨道收缩, 能级降低与5d轨道一起组成6个价轨道。金属中这六个价轨道和周围配位的相同的金属原子的价层轨道 产生相互叠加作用，且这六个价轨道和配位环境的对称性都很高。各个轨道都能参加成键作用，平均而言,每个原子3个成键轨道和3个反键轨道，电子按能量由低到高排列，当价电子数少于六个时电子填入成键 轨道，随着电子数的增加，能量降低增多，结合力加强硬度上升。到达W时成键轨道排满，结合力最强，硬度逐渐下降。硬度最高

4、，多于6个电子时，电子填入反键轨道上， 结合力随着电子数的增多而逐步减弱，2. 什么是电子能谱？举例说明3种电子能谱并简明说明其特点。答：电子能谱：能量确定的电子或者光子照射样品使之电离，发射出电子，分析电离产生的电子数量和动 能关系。；利用结合能为横坐标，被激发电离产生的电子数为纵坐标，所得电子数Eb （orEk）关系图称为电子能谱。（1）.紫外光电子能谱：激发源是紫外光；特点是使价层电子电离；（2） X射线光电子能谱：激发源是单色X射线：特点是内层电子电离；（3）俄歇电子能谱：激发源是高能电子或者X射线（内层电子被电离后，会发生两个过程，光辐射过程-辐射出特征X射线，俄歇过程-特征X射线激

5、发一个二次电子，即俄歇电子。）3. 什么是不对称合成？什么是外消旋体的拆分？什么是外消旋混合物？答：不对称合成：在合成反应中，设法使反应物的对称基因反应，产生不等量的旋光异构体产生的合成。 外消旋体的两个对应体的物理性质相同，不能用一般的蒸馏等物理方法使它们分开，将外消旋体的两个对 映体分开的方法称为外消旋体的拆分，若外消旋体是一种酸，通常注入一种具有特定手性的碱，使酸碱进 行作用生成盐结晶体，两种对映体的酸和一种手性碱往往空间堆积条件的不同，盐的性质就会不同，利用 这种性质的差异即可拆分。将一对对映体化合物等量混合，称为外消旋混合物。4. 燃料电池由哪三部分组成？燃料电池与干电池的主要差别是

6、什么？简单说明酸碱性电解质氢氧燃料电 池的差别（要用反应方程说明）。答：燃料电池由电极，电解质和催化剂三部分组成。燃料电池与干电池的主要差别在于化学反应物质不是储存在电池的内部，而是用外加的设备，源源不断地 提供燃料和氧化剂等反应物。对酸性电解质：负极：H2t 2H+ +2e-;正极：2H+ +1/2O2+2e- H2O对碱性电解质：负极：H2+2OH 2H2O+2e-;正极：1/2O2+H2O+2e- 2OH-对上述两种电解质，总的电池反应都是：H2+1/2O2T H2O。酸性电解质的氢氧燃料电池，氧化生成物在氧气侧产生；碱性电解质电池，水在氢气侧产生。5. 简单说明一下什么是阴极（正极）保

7、护法。;正极：1/2O2+2H+ +2e- H2O“真金不怕火炼”，是什么原因。答在钢铁上焊上一块更易氧化的金属，如锌或镁合金，当水或者潮湿空气接触金属时，锌和铁因为电极电 势不同，锌发生氧化作用，是阳极；铁起还原作用，是阴极，锌被氧化溶解，铁不会被腐蚀，直到铁全部 被溶完为止。负极： Zn Zn2+ +2e-6. 汞熔点低而相邻的金的熔点很高。答：电子结构：5d轨道一起形成最外层的价轨道。这时金具有可类似于卤素的电子由于6s轨道收缩，能级显著下降，与 组态，有些性质和卤素相似。汞具有类似于稀有气体的电子组态，单个原子就是一个分子，其第一电离能 和稀有气体相似；不能形成稳定强的共价单键，只能以

8、单原子分子存在于气相之中，其原子间的结合力所 以其熔点较低。7. 简述分子中存在离域n键对分子结构和物理化学性质的影响。答：参加形成离域n键的原子趋于平面，键长均匀化，即按经典的方法写出单双键交替排列的结构式时，单键要比典型值缩短，双键比典型值长，在苯分子中6个C-键长相等，分不出单键双键的差别；具有特定的化学性质。如丁二烯倾向于1,4加成；苯分子取代反应比加成反应容易进行，具有特征的吸收光谱和电性等。这些性质和共轭n键中的电荷分布，分子轨道能级的间隔等均有密切关系，可统称为共轭效应。 影响：离域n键的形成增加物质的电导性能，如石墨；离域n键的形成增加n电子的离域范围，体系能量 降低，能级间隔

9、变小，电子光谱吸收峰由b键的紫外光区移至离域n键的可见光区；离域n键的形成影响 化合物的酸碱性，羧酸和苯酚电离出H+后，RCOO-（）和均扩大离域范围，稳定存在。而苯胺（）和酰胺（）已有离域n键掺在，不易电离苯胺的孤对电子可接受H+形成-NH3+基团，故显弱碱性；离域n键的存在影响物质的化学反应性，芳香化合物的芳香性，游离基的稳定性，氯乙烯中CI活泼性的降低等均和共轭效应有关。8. 简述14C测定年代的原理。答：14C在大气中和O2结合成CO2.由于宇宙射线的强度稳定不变，大气中的14CO2的浓度也不会改变。在地球上活着的生物体内，由于新城代谢作用，吸收和放出的C的过程不断进行，生物体的14含

10、量保持不变，但当生物死后，失去新城代谢作用，14C就不再通过 C的循环进行置换进入生物体，留在生物体内的14C只能按其半衰期减少。因此，利用埋藏在地下或保存放置的生物体测其14C的残留量即可判断该生物体死去的年龄。9. 为什么PH3可以与过渡金属形成许多配合物，而NF3几乎不具有这种性质？答：（1）电负性PN两因素均使PH3的P的孤对电子比 NF3中N的孤对电子更易配出；（2） O是第三周其元素，其空的 3d轨道可接受过渡金属 M反馈的电子，形成d-d反馈n键，且b成键与反馈n 成键协同。10. 相似相容原理：结构相似的化合物容易互相混合，结构相差很大的化合物不易互溶。其中结构二字主 要有两层

11、含义：一是指物质结合在一起所依靠的化学键类型，对于有分子结合成的物质，主要指分子间结 合力类型；二是指分子或离子，原子相对大小以及离子的电价。11. 共价键形成的本质：从能量角度看，聚集在核间运动的电子，同时受到两个核正电荷的吸引，使体系 能量降低，从而形成稳定的分子。12. 由两个原子轨道有效组合成分子轨道时，必须满足能级高低相近，轨道最大重叠，对称性匹配三个条 件，而分子中电子根据 P auli原理，能量最低原理和 Hu nd规则增填在分子轨道上。13. 简述石墨分子轨道的形成并解释其导电原因。答：石墨是平面层形分子，每个碳原子都是按照平面正三角形等距离的和3个碳原子相连，每个碳原子以sp

12、2杂化轨道和周围3个C原子形成3个b键后，在垂直于层的方向上尚剩余一个P轨道和一个价电子，它们互相叠加形成贯穿于整个层的离域n键，石墨是导体内部结构根源就在于这种离域n键，由层型分子 堆叠形成石墨晶体甲醇和硼酸分子14. 静电力和诱导力只存在于极性分子中，色散力在极性分子中和非极性分子中都存在。 之间存在色散力诱导力和氢键三种作用力。1个节面；根据VSEPRl2, / CIICI10发光效率发光材料的另一个重要特性是其发光强度，发光强度也随激发强度而改变。通常用发光效率来表征材料 的发光本领，有3种表示方法：量子效率、能量效率、光度效率。 荧光（Fluorescence ）：激发和发射两个过程

13、之间的间隙极短，约为1600103075631586.51339976746453FeCl2的低得多?CH4及CF4是气体,CI4是固体（室温）。BeO的熔点高于LiF。HF的熔点高于HCI。(4)Si02的熔点高于SO2NaF的熔点高于NaCl。59、写出下列NaCl型晶体点阵能大小的次序及依据的原理。CaO, NaBr, SrO, ScN, KBr 和 BaO60、从元素电负性计算下列化合物的离子性百分数,并给出共价键成份由大至小的顺序。离子性百分数-0.18( X)2为电负性差。LiCl, NaCl, AgCl, LiI, NaI, CsI 和 AgI （采用书p23页的数据；Cs和Ag

14、的电负性分别为0.86和1.42）61、Li 20为立方晶体，反 CaF2型结构。晶体中 O-2为立方密堆，Li +占据全部Td空隙。（1）画出晶胞草图。（2）指出Li +和 O-2的配位数。62、纯金属的原子体积是由一块该金属的体积除以其中所包含的原子个数求得的,也可由单胞的体积除以单胞中所包含的原子个数求得。由X衍射实验知道钨为体心立方结构，晶胞参数a =0.3165 nm,求（1）钨的原子体积（2）钨的密度（3）计算一个半径与钨原子相同的园球的体积与钨的原子体积之比。此 比值是什么值?63、对比置换固溶体和间隙固溶体的结构。ah Of (kJ/mol)AGOf (kJ/mol)So (J

15、/mol ?K)CO(g)-110.52-137.15197.6C02(g)-393.51-394.36213.6CH4(g)-74.81-50.75187.9N2(g)00191.5NH 3(g)-46.11-16.5192.3NO(g)90.2586.57210.6N02(g)33.251.30240.0HNO3(|)-173.2-79.91155.6Cl2(g)00222.9Fe(s)0027.3Fe2O3(s)-1118-1015146H2(g)00130.6H2O(I)-285.83-237.1869.9H20(g)-241.82-228.59188.7O2(g)00205.0P Cl3(g)-287-268311.71某些物质的标准生成焓，标准生成自由焓和标准熵（298.15K)P Cl5(g)-375-305364.5SO2(g)-296.83-300.19248.1SO3(g)-395.7-371.1256.62.电离常数（25 C）HAC1.