题目列表(包括答案和解析)

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[例4]  图4-1是石英晶体平面示意图,它实际上是立体的网状结构,其中硅、氧原子数之比为_______。原硅酸根离子SiO44-的结构如图4-2所示,二聚硅酸根离子Si2O76-中,只有硅氧键,它的结构可表示为_______。

 

[解析]  由图4-1可以看出:每个硅原子周围结合4个氧原子,同时每个氧原子跟2个硅原子结合,因此二氧化硅晶体(石英)是由氧、硅原子按原子个数1∶2组成的立体空间网状结构的原子晶体。Si2O76-只有硅氧键,根据SiO44-的结构图可得Si2O76-的结构图见图4-3。

   [例5]  (1)中学化学教材中图示了NaCl晶体结构,它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同,Ni2+与最邻近O2-的核间距离为a×10-8cm,计算NiO晶体的密度(已知NiO的摩尔质量为74.7g/mol)。

   (2)天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷,例如在某氧化镍晶体中就存在如图4-4所示的缺陷:一个Ni2+空缺,另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍呈电中性,但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni0.97O,试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。

   [解析]  晶胞中阴、阳离子个数的确定通常采用“原子分割法”,具体如下:①处于顶点的离子,同时为8个晶胞共有,每个离子有1/8属于晶胞;②处于棱上的离子,同时为4个晶胞共有,每个离子有1/4属于晶胞;③处于面上的离子,同时为2个晶胞共有,每个离子有1/2属于晶胞;④处于内部的1个离子,则完全属于该晶胞,该离子数目为1。要确定NiO的密度,就应确定单位体积中NiO分子的个数,再结合NiO的摩尔质量求算出该晶体中NiO的质量,最后求出密度。本题解答如下:

(1)如图4-5所示,以立方体作为计算单元,此结构中含有Ni2+-O2-离子数为:4×=(个),所以1 mol NiO晶体中应含有此结构的数目为6.02×1023÷=12.04×1023(个),又因一个此结构的体积为(a×10-8cm)3,所以1 mol NiO的体积应为12.04×1023×(a×10-8)cm3,NiO的摩尔质量为74.7g/mol,所以NiO晶体的密度为=(g/cm3)

(2)解法一(列方程):设1 mol Ni0.97O中含Ni3+为 x mol,Ni2+为y mol,则得

解得x=0.06,y=0.91,故n(Ni3+)∶n(Ni2+)=6∶91

   解法二(十字交叉):由化学式Ni0.97O求出Ni的平均化合价为2/0.97,则有

故n(Ni3+)∶n(Ni2+)=6∶91。

基础知识

1.化学键

化     定义

键   类型      
相邻的原子之间强烈的相互作用
 
离子键                共价键
概念
      间通过    形成的化学键
     间通过     (电子云重叠)所形成的化学键
成键微粒
 
 
作用方式
 
 
实例
CaCl2、Na2O2、NaOH、NaH
Cl2、CCl4、H2O、HF、HNO3
用电子式表示形成过程
MgCl2:
N2:
CO2:

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   [例3]  碳化硅(SiC)的一种晶体具有类似金刚石的结构,其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体①金刚石、②晶体硅、③碳化硅中,它们的熔点从高到低的顺序是

   A.①③②    B.②③①    C.③①②    D.②①③

[解析]  由于题给的三种物质都属于原子晶体,而且结构相似都是正四面体形的空间网状结构,所以晶体的熔点由微粒间的共价键强弱决定,这里共价键强弱主要由键长决定,可近似地看作是成键原子的半径之和,由于硅的原子半径大于碳原子,所以键的强弱顺序为C-C>C-Si>Si-Si,熔点由高到低的顺序为金刚石>碳化硅>晶体硅。本题正确答案为A。

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   [例1]  下列叙述正确的是

   A.P4和NO2都是共价化合物

   B.CCl4和NH3都是以极性键结合的极性分子

   C.在CaO和SiO2 晶体中,都不存在单个小分子

   D.甲烷的结构式:是对称的平面结构,所以是非极性分子

[解析]  P4和NO2分子中都含有共价键,但P4是单质,故选项A错误。CCl4是含有极性键的非极性分子,故选项B错误。原子晶体、离子晶体和金属晶体中不存在小分子,只有分子晶体中才存在小分子,故选项C正确。甲烷分子为正四面体形的非极性分子,故选项D错误。本题正确答案为C。

   [例2]  关于化学键的下列叙述中,正确的是

   A.离子化合物可能含共价键        B.共价化合物可能含离子键

   C.离子化合物中含离子键         D.共价化合物中不含离子键

[解析]  凡含有离子键的化合物不管是否含有共价键,一定属于离子化合物,所以共价化合物中不可能含有离子键。本题正确答案为ACD。

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3.“相似相溶”规律

   极性分子组成的溶质易溶于由极性分子组成的溶剂;非极性分子组成的溶质易溶于由非极性分子组成的溶剂。

思维技巧点拨

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2.物质溶沸点的比较

(1)不同类晶体:一般情况下,原子晶体>离子晶体>分子晶体

(2)同种类型晶体:构成晶体质点间的作用大,则熔沸点高,反之则小。

①离子晶体:离子所带的电荷数越高,离子半径越小,则其熔沸点就越高。

②分子晶体:对于同类分子晶体,式量越大,则熔沸点越高。

③原子晶体:键长越小、键能越大,则熔沸点越高。

(3)常温常压下状态

①熔点:固态物质>液态物质

②沸点:液态物质>气态物质

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1.分类

表4-6各种晶体类型的比较

 
离子晶体
原子晶体
分子晶体
金属晶体
存在微粒
阴阳离子
原子
分子
金属离子、自由电子
微粒间作用
离子键
共价键
范德华力
金属键
主要性质
硬而脆,易溶于极性溶剂,熔化时能够导电,溶沸点高
质地硬,不溶于大多数溶剂,导电性差,熔沸点很高
硬度小,水溶液能够导电,溶沸点低
金属光泽,是电和热的良导体,熔沸点高或低
实例
食盐晶体
金刚石
氨、氯化氢
镁、铝

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3.分子极性的判断

(1)只含有非极性键的单质分子是非极性分子。

(2)含有极性键的双原子化合物分子都是极性分子。

(3)含有极性键的多原子分子,空间结构对称的是非极性分子;空间结构不对称的为极性分子。

注意:判断ABn型分子可参考使用以下经验规律:①若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数,则为非极性分子,若不等则为极性分子;②若中心原子有孤对电子(未参与成键的电子对)则为极性分子,若无孤对电子则为非极性分子。

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2.常见分子的类型与形状

表4-5常见分子的类型与形状比较

分子类型
分子形状
键角
键的极性
分子极性
代表物
A
球形
 
 
非极性
He、Ne
A2
直线形
 
非极性
非极性
H2、O2
AB
直线形
 
极性
极性
HCl、NO
ABA
直线形
180°
极性
非极性
CO2、CS2
ABA
角形
≠180°
极性
极性
H2O、SO2
A4
正四面体形
60°
非极性
非极性
P4
AB3
平面三角形
120°
极性
非极性
BF3、SO3
AB3
三角锥形
≠120°
极性
极性
NH3、NCl3
AB4
正四面体形
109°28′
极性
非极性
CH4、CCl4
AB3C
四面体形
≠109°28′
极性
极性
CH3Cl、CHCl3
AB2C2
四面体形
≠109°28′
极性
极性
CH2Cl2

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1.非极性分子和极性分子

表4-4  非极性分子和极性分子的比较

 
非极性分子
极性分子
形成原因
整个分子的电荷分布均匀,对称
整个分子的电荷分布不均匀、不对称
存在的共价键
非极性键或极性键
极性键
分子内原子排列
对称
不对称

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表4-3非极性键和极性键的比较

 
非极性键
极性键
概念
同种元素原子形成的共价键
不同种元素原子形成的共价键,共用电子对发生偏移
原子吸引电子能力
相同
不同
共用电子对
不偏向任何一方
偏向吸引电子能力强的原子
成键原子电性
电中性
显电性
形成条件
由同种非金属元素组成
由不同种非金属元素组成

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