结构与物性习题-期末考试内容

1.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？

2.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B「乩和（BHL名称和物理意义？

3.计算题（20分）：参照P300的例子来求算

已知KC1晶体的生成热-437kJ/mol,金属钾的升华热89kj/mol,K原子电

离能为418kJ/mol,CL的解离能为244kJ/mol,Cl原子的电子亲和能为-349

kj/mol,试做KC1晶体的Born-Haber循环图，求出KC1的点阵能？

4.计算题（20分）：

已知CaCk晶体的生成热-796kJ/moL金属钙的升华热178kJ/mol,Ca原子第

一、二电离能分别为590kJ/mol和1150kJ/mol,Cl2的解离能为244kJ/mol,

Cl原子的电子亲和能为-349kJ/mol,,试做CaCl2晶体的Born-Haber循环图，

求出CaC12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，

硬度最高，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，硬度逐渐下降。

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，光辐射过程一辐射出特征X射线，俄歇过程一特征X射线激发一个二次电

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，不能用一般的蒸储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--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•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:H2f性++2e-；正极:2H++l/202+2e-H20。

对碱性电解质：负极：H2+20H-2H20+2e-；正极：l/202+H20+2e-20H-

对上述两种电解质，总的电池反应都是：H2+1/202-H20。

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）保护法。

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-；正极：1/202+2H++2e-H20。

6.汞熔点低而相邻的金的熔点很高。“真金不怕火炼”，是什么原因。

答：电子结构：

由于6s轨道收缩，能级显著下降，与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

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“健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。这些性质和共甄”键中的电荷分布，分子轨道能级的间隔等均有密切关系，可统称为共辗效应。

影响：离域”键的形成增加物质的电导性能，如石墨；离域”键的形成增加“电子的离域范围，体系能量

降低，能级间隔变小，电子光谱吸收峰由。键的紫外光区移至离域”键的可见光区；离域”键的形成影响

化合物的酸碱性，竣酸和苯酚电离出H+后，RCOO-（）和均扩大离域范围，稳定存在。

而苯胺（）和酰胺（）已有离域加键掺在，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；离域口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C1活

泼性的降低等均和共辄效应有关。

8.简述14c测定年代的原理。

答：14C在大气中和02结合成C02.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PII3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P〈N,原子半径P>N,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）

。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。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Pauli原理，能量最低原理和Hund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

sp2杂化轨道和周围3个C原子形成3个。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，

它们互相检加形成贯穿于整个层的离域m键，石墨是导体内部结构根源就在于这种离域口键，由层型分子

堆叠形成石墨晶体

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。甲醇和硼酸分子

之间存在色散力诱导力和氢键三种作用力。

15.两个p轨道形成。反键轨道时，轨道会有3个节面，而形成式成键轨道会有1个节面；根据VSEPR理

论,对于IBrC13~-,中心价电子的对数为6,几何构型为八面体,孤对电子为2,ZC1IC1<ZCHBr»

16.疏水效应的本质并非由于非极性分子间有较高的吸引力，而是因为水分子之间的氢键力很强，把非极

性分子或者非极性基团挤压在一起的结果。

17.金刚石中每个碳原子以sp3方式杂化；在石墨中具有三种不同的作用力，除了共价键，其中范德华力

（层与层之间的距离大，结合力（范德华力）小，各层可以滑动）可以解释石墨的滑腻感；离域”键（离

域”键的电子能自由流动）可以解释导电传热性质。

18.在太阳光的紫外线照射下，碳氢化合物，氮氧化合物，氧等相互在转化，发生光化学烟雾反应，产生

烟和雾。由于同位素的核质量的差异队化学性质影响很小，所以不能用应用化学性质的差别进行富集和分

离，利用C02激光器发出高功率激光照射三氯甲烷使之吸收多个光子，CDF3分子受激发，按CDF3-CF2+DF,

2CF2-C2F4反应机理分解，而CIIF3分解很慢。分子间生成氢键，熔沸点会升高，分子内生成氢键，熔沸

点会降低。C60分子形象足球，碳原子处在由12个正五边形和200个正六边形组成的球状的60个顶点上。

现在煤的合理综合应用，已有实用价值的方法包括煤的焦化气化和液化，电池可分为原电池，蓄电池和燃

料电池。

19.我国某单位利用水吸收红外光的特性设计出高效低温干燥器，简述其原理。

答：纯水的主要吸收为300'-1到3600~-1范围，利用这一特性使干燥器辐射出的红外光源能量分布曲线

集中在2800-3800cm,用词光源照射在含水的物体上，大部分能被水吸收，提高水热能，使水分子运动加

快而蒸发掉，而对物体其他部分吸收热能很少，整体温度降低，实现低温高效干燥的目的。

20.常见的三种原子光谱是原子发射光谱，原子吸收光谱和原子X射线谱；电子能谱三种紫外线电子能谱,

X射线光电子能谱和俄歇电子能谱。。。利用光谱方法可检测高纯度实际或材料中所含的极微量杂质。

21.电负性定义：基态时自由原子价层电子的平均电子能量，与原子的电离能和原子的电子亲和能。

22.现代常用来测定原子分子和分子碎片的精确质量的物理方法是什么？简述原理。

答：质谱法：控制电场和磁场测质荷比。

23.怎样从原子轨道的正交性来理解相对论效应的实质？

答：因为不同轨道对称性的差异，1s轨道的收缩；其他s轨道要作相应的收缩，而p,d,f等轨道不因正

交性要求收缩。相反，s轨道收缩，增加了队核的屏蔽效应，使d和f轨道的电子有效核电荷减小，和无

相对论效应情况对比，d和f轨道径向分布出现膨胀，能量升高。这种轨道膨胀又使队s电子的屏蔽减小，

加强有效核电荷，间接促进s轨道收缩。

24.什么是分子轨道和分子轨道理论？

答：①分子中每个电子是在由各个原子核其余电子组成的平均势场中运动，第i个电子的运动状态用波

函数Wi描述，Wi称为分子中单电子波函数，又称分子轨道。

②分子轨道理论包括分子轨道的概念和分子轨道的形成，分子轨道V可以近似地用能级相近的原子轨道线

性组合得到。

25.卤族元素熔沸点随原子序数增加而递增的原因。

答：卤素为非极性分子，色散力是主要作用力，随着分子量增大极化率增大，色散力加大，熔沸点升高。

26.SiC14沸点较高,SiH3cl较低,为何?

答：SiC14是非极性分子，色散力是分子间主要的作用力，SiH3cl是极性分子，由于静电力远小于色散力，

可知SiC14沸点高于SiH3Cl沸点。

27.二甲醛（CH3-0-CH3）和乙醇（CH3cH20H）为同分异构体，但沸点为何差别这样大？

答：他们虽为同分异构体，但乙醇分子间存在氢键，结合力较色散力等分子间作用力强，所以乙醇比二甲

醛沸点高。

28.Pauli原理量子力学中的表达：描述多电子体系轨道运动和自旋运动的全波函数，对任意两粒子的全部

坐标（空间坐标和自旋坐标）进行交换，一定得到反对称的波函数。两点推论：一是在一个多电子体系中，

两个自选相同的电子不能占据同一个轨道。也就是说在同一个原子中，两个电子的量子数不能完全相同；

二是存在Pauli斥力，它表明在一个多电子体系中，自旋相同的电子尽可能分开远离。

29.H2~+形成的原因：聚集在荷间的电子云，同时收到了两个原子核的吸引，即荷间的电子云把两个原子

核结合在一起。

30.反键轨道应重视，原因如下：①反键轨道时整个分子轨道中不可缺少的组成部分；②反键轨道具有和

成键轨道相似的性质，可按Pauli原理有自旋相反的一对电子占据；③在形成化学键过程中，有时和其他

轨道相互福加也可以形成化学键，降低体系能量，促进分子稳定形成；④反键轨道时了解分子激发态性质

的关键。

31.由于过渡金属离子价层d轨道没有充满电子，在成键和性质上配位化合物具有以下性质：①在不同配

体环境下，中心金属原子可以具有多种不同价态；②能和不同数目的配体结合，形成多种形式的配位化合

物；③配位化合物通常带有颜色；④许多配位化合物具有顺磁性；⑤配位化合物具有催化性能（这是由于

中心金属原子能和反应物配位结合，是反应物相互接近，容易进行轨道重合，同时未充满的夹层轨道可以

提供或者接受电子，为电荷转移提供条件。

32.最多氢键原理：氢键键能较范德华力大，在具备形成氢键条件的固体，液体甚至气体中都尽可能多的

形成氢键。

33.盐酸硝酸和硫酸等试剂常用玻璃瓶做容器包装，但氢氟酸会将玻璃腐蚀溶解，不能用玻璃瓶做容器。

浓碱液不能用玻璃容器，因为碱液会和玻璃的硅酸盐缓慢的反应而溶解，可以用塑料容器盛放。特别注意

装稀碱液的玻璃瓶不能用磨口玻璃塞，以免腐蚀粘连在•起。

34.NO是明星分子：NO能使血管平滑肌松弛，血管扩张，调节血压；NO具有脂溶性，分布在神经细胞胞浆

中；NO在以内对记忆力和肠胃功能有重要影响，可提供作治疗高血压，心绞痛，关节炎等的参考依据；NO

能增强免疫功能。

35.手性：一个物体和他在镜中的像，如同人的左右两只手，虽然相似但不完全相同，不可能单纯通过平

移和转动使其重合的性质。

一、量子力学假设

假设1：波函数和微观粒子的状态

对于一个微观体系，它的状态和有关情况可以用波函数W(x,y,z,t)来表示。W是体系的状态函数，是体

系中所有粒子的坐标函数，也是时间函数。V(x,y,z,t)决定了体系的全部可测物理量.

假设2:物理量和算符

微观体系的每个可测物理量都对应着一个线性自规算符。如Au(x)=v(x)oA就称为算符或算子。

假设3：本征态、本征值

如果某一力学量A的算符A作用于某一状态函数牛后，等于某一常数a乘以甲。

Aw=aw为本证方程，处于本征态的力学量A具有确定的值。

假设4：态叠加原理

若wl,甲2…wn为某一微观体系的可能状态，由它们线性组合所得的W也是该体系可能的状态。

假设5:泡利不相容原理

在同一原子轨道或分子轨道上，至多只能容纳两个电子，而且这两个电子的自旋状态必须相反。或者说

两个自旋相同的电子不能占据相同的轨道。

二、分子对称

1、分子对称性是指：

分子中所有相同类型的原子在平衡构型时的空间排布是对称的

2、操作：

不改变分子中各原子间距离使分子几何构型发生位移的一种动作。

3、对称操作：

每次操作都能产生•个和原来图形等价的图形，通过一次或几次操作使图形完全复原。

3、对称操作包括：

旋转、反映、反演、反转

对称元素和对称操作是两个既有联系又有区别的概念，一个对称元素可以对应多个对称操作。

三、晶体结构

1、固体分类(按结构)

(1)晶体：长程有序(单晶、多晶)

(2)非晶体：长程无序，短程有序

(3)准晶体：有长程取向性，而没有长程的平移对称性。

2、晶体的共性

1、长程有序：至少在微米量级范围内原子排列具有周期性。

2、自限性：晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性。

3、各向异性：晶体的物理性质是各项异性的。

4晶体的均匀性：晶体中任意两点(在同一方向上)的物理性质相同。

5晶体的对称性：晶体在某几个特定方向上可以异向同性，这种相同的性质在不同的方向上有规律地重复

出现，称为晶体的对称性。

6晶体固定的熔点：给某种晶体加热，当加热到某一特定温度时，晶体开始熔化，且在熔化过程中保持不

变，直到晶体全部熔化，温度才开始上升，即晶体有固定的熔点。

3、晶体结合形式

1、离子键(ionicbond)：原子形成正、负离子后通过静电引力相互吸引而形成的结合键

依靠正、负离子间的静电吸引作用稳定地结合成分子，如：电离能低的碱金属与亲和能高的卤素原子形成

的分子。NaCLCsCl

2、共价键(valencebond):两个原子共用一对自旋相反的电子所形成的结合键。金刚石SiGe

3、范德瓦耳斯键(VanderWaalsbond)或分子键(molecularbond)：满壳层电子结构的原子之间靠范德瓦耳斯

力的结合。形成分子晶体。惰性气体

4、氢键(hydrogenbond):氢原子同时与两个电负性较强的原子成键，就会形成氢键。氏0、&F。

5、金属键(metalbond)：金属元素的原子失去最外层的价电子后成为正离子；各个价电子形成“电子云”。

正离子与''电子云''中的电子的相互吸引，产生了金属键。Cu、Mg、Zn»

四、C材料：C纳米管的制备、性质、应用

A)结构：

由单层或多层石墨片绕中心按一定角度卷曲而成的无缝、中空纳米管

B）制备:

电弧放电法、催化裂解法（、化学气相沉积法、激光蒸发（烧蚀）法、等离子体法、热解聚合物法（化学热

解法）、增强等离子热流体化学蒸气分解沉积法（又称PE-HF-CVD法）、

离子（电子束）辐射法、催化裂解无基体法、电解法

C）性质：

1、高的机械强度和弹性。

2、优良的导体和半导体特性。量子限域所致

3、高的比表面积。

4、强的吸附性能。

5、优良的光学特性

6、发光强度随发射电流的增大而增强。

D）应用：

®储氢和储能

®单电子晶体管

®高能微型电池

®高能电容器

®计算机芯片导热板

®高温防护材料等等

五、SiC、ZnO的结构、性质、应用、关联

SiC的半导体性质、优点

带隙（Eg）宽2.3-3.3eV；临界击穿电场强度（助高，比Si高一个量级；电子饱和漂移速率（〃s）大，是Si的2

倍；热导率（七大，约为Si的2-3倍，甚至优于铜；介电常数（，力低

应用：高频、微波器件；大功率器件；耐高温器件；光电器件；耐辐射及高能粒子探测

ZnO的晶体结构

ZnO是II-VI族化合物半导体材料，具有纤锌矿结构，属于空间群P63mc,其晶格常数a=3.2495A,c=5.2069

A:c/a=1.602,比理想的六方密堆积结构1.633略小

性质：光学、紫外受激发射、压电、导电、湿敏、气敏等特性

应用：制作太阳能电池透明电极、压敏元件、气敏元件、发光器件、紫外光探测器

七、CoFez（%

结构：

CoFeaO,铁氧体是铁基氧化物中比较重要的一种，属于尖晶石型、立方晶系。

尖晶石型铁氧体的晶体结构为面心立方结构，其中氧离子作面心立方密堆积，存在着四面体位与八面体位

两类间隙，Co?+离子占据八面体的间隙位置，而Fe3+离子选择性的占据四面体和八面体的间隙位置。

性质：

具有立方结构的钻铁氧体是一种性能优良的永磁材料，它具有高的矫顽力和磁饱和强度、磁晶各向异性常数

较大、化学性能稳定且耐腐蚀耐磨损等。其矫顽力和电阻率比磁性合金高几十倍，高频磁导率较高,单元铁

氧体在室温下的磁晶各向异性常数可高达约2.7xl05J/m3l7,o所有这些优点使它广泛地应用于低损耗磁芯材

料、垂直磁记录材料、磁性静态波器件以及表面磁性研究中。

应用：

吸波材料：将其制备成纳米级微粒，不仅可以提高其吸波性能，还可以减轻质量。

在电视、无线电、录音、录像、计算机技术、自动控制、雷达导航、宇宙飞行、卫星通讯、仪表测量、印

刷显示、医学生物、高速运输等领域都得到了广泛应用。

八、名词解释+其它

1、当有足够强的辐射(如紫光)照射离子晶体时，价带中的电子就有可能被激发跨过能隙，进入导带，

这样就发生了光吸收。这种与电子由价带到导带的跃迁相关的光吸收，称作基础吸收或固有吸收。

2、价带中的电子吸收一定波长的可见光或近红外光可以相互脱离而自行漂移，并参与导电，即产生所谓

光导电现象。当导带中的一个电子与价带中的一个空穴复合时，就会发射出可见光的光子，这就是所谓也

致发光现象。

3激发源和发光材料分类

发光(Luminescence)一般用来描述某些固体材料由于吸收能量而随之发生的发射光现象。

发光可以以激发光源类型的不同划分为如下发光类型二

光致发光(Photoluminescence)以光子或光为激发光源，常用的有紫外光作激发源。

电致发光(Electroluminescence)：以电能作激发源。

阴极致发光(Cathodoluminescence)：使用阴极射线或电子束为激发源。

4、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。

5、荧光(Fluoniscence)：激发和发射两个过程之间的间隙极短,约为＜10-8秒。只要光源一离开，荧光就

会消失。

磷光(Phosphorescence)：在激发源离开后，发光还会持续较长的时间。

余辉:当激发光停止时的发光亮度(或强度)1/()衰减到的10%时;所经历的时间称为余辉时间，简称

余辉。

6、激光材料3大特点:

(1)亮度极高,比太阳的亮度可高几十亿倍;

(2)单色性好,谱线宽度与单色性最好的氟同位素16Kr灯发出的光相比，也只是后者的十万分之一;

(3)方向性好,光束的散射角可达到毫弧度。

7、测不准原理

有这样一些成对的可测量，要同时测嗫H[^耨精确值是不可能的.其中一个量被测得越精确，其共匏

量就变得越不确定.：

8、量子效应

能量量子化，零点能效应和粒子没有运动轨道只有几率分布，这些现象是经典场合所没有的，只有量子场

合才得到的结果，一般称为“量子效应”。

9、基元

在晶体中适当选取某些原子作为一个基本结构单元，这个基本结构单元称为基元，基元是晶体结构中最小

的重复单元，基元在空间周期性重复排列就形成晶体结构。

10、晶格

晶体的内部结构可以概括为是由一些相同的点子在空间有规则地做周期性;石族分布，通过这些点做三

组不共面的平行直线族，形成一些网格，称为晶格

11、原胞

在晶格中取一个格点为顶点，以三个不共面的方向上的周期为边长形成的平行六面体作为重复单元，这个

平行六面体即为原胞，它是体积最小的重复单元。一个原胞只包含一个格点。

]2、晶胞

能完整反映晶体内部原子或离子在三维空间分布之化学-结构特征的平行六面体单元。其中既能够

保持晶体结构的对称性而体积又最小者特称“单位晶胞”，但亦常简称晶胞。

13、磁效应

物质的磁性与其力学、声学、热学、光学及电学等性能均取决丁•物质内原子和电子状态及它们之间

的相互作用。因此这些性能相互联系、相互影响。磁状态的变化引起其他各种性能的变化;反之，曳、

热、4、北、立等作用也引起磁性的变化，这些变化统称为磁效应。

14、磁光效应

15、声光效应

声波作用域某些物体后，该物体光学性质发生改变，这种现象称为…

16、热效应

指物质系统在物理的或化学的等温过程中只做膨胀功时所吸收或放出的热量。根据反应性质的不

同，分为燃烧热、生成热、中和热、溶解热等。

17、热电效应

在用不同导体构成的闭合电路中，若使其结合部出现温度差，则在此闭合电路中将有热电流流过，或产生

热电势，此现象称为…有塞贝克效应、珀尔帖效应、汤姆逊效应三种。

18、热释电效应

有些晶体可以因温度变化二引起晶体表面电荷，称为….

19、光电效应

物质在收到光照射后，往往会引发其某些电性质的变化，称为…有光电导和光生伏特效应

20、光电导效应

物质在受到光照射后，其电导率发生变化的现象

21、杂化轨道

1.在成键的过程中，由于原子间的相互影响，同一原子中几个能量相近的不同类型的原子轨道（即

波函数），可以进行线性组合，重新分配能量和确定空间方向，组成数目相等的新原子轨道，这种

轨道重新组合的方式称为杂化（hybridization）,杂化后形成的新轨道称为杂化轨道（hybridorbit

al）o

2.杂化轨道的角度函数在某个方向的值比杂化前的大得多，更有利于原子轨道间最大程度地重叠，

因而杂化轨道比原来轨道的成键能力强（轨道是在杂化之后再成键）。

3.杂化轨道之间力图在空间取最大夹角分布，使相互间的排斥能最小，故形成的键较稳定。不同类

型的杂化轨道之间夹角不同，成键后所形成的分子就具有不同的空间构型。

22、价键理论要点

（1）自旋方式相反的未成对电子配对形成共价键。

（2）单电子数=价键数，这是共价键的饱利性。

（3）成键的原子轨道重叠越多，两核间电子出现的概率密度就越大，形成的共价键就越牢固。这就是原

子轨道最大重叠原理（方向性）。

《结构和物性》补充题

（题中涉及的热力学等数据见附录）

1、什么是盖斯（Hess）定律？它应用的前提是什么？

2、何谓生成焰和燃烧焰？定义这两个概念有什么用？如何应用它们计算298K时的反应热？

3、已知下列反应在873K时的反应热

3Fe2O5(s)+CO(g)=2Fe.3O4⑸+CO2(g)AH,=-6.3kJ

Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)AH2=22.6kJ

FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)AH3=-13.9kJ

试求在相同温度下，下列反应的反应热为多少？

Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)AH=?

4、B2H6按下式进行燃烧反应：

B2H6(g)+302(g)=B2O3⑸+3H2O(g)

298K,I.O1325XIO5PaT,每燃烧1molB2H6(g)放热2020kJ。在同样条件下燃烧2moi单质硼，生成

ImolB2O3G)时，放热1264kJ。求298K时B2H6(g)的标准生成焰。(请注意聚集状态)。

(丛0⑴的AH==-285.83kJ/mol；—(Xg)的AH°f=-241.82kJ/mol)

5、试计算下列反应的反应热？：

(1)3NO2(g)+H2O(1)=2HNO3(1)+NO(g)

(2)3Fe(s)+4H20(g)=Fe3O4(s)+4H2(g)

6、什么叫标准帽？如何利用标准墉来计算化学反应的标准燃变AS0298?

7、将下列物质按燧值由小到大的顺序排列：

a.LiCl(s)b.Cb(g)c.Li(s)d.Ne(g)e.h(g)

8、为什么恒温恒压下化学反应的自发性不能用反应热AH作判断，但有些反应用AH作判据又能得到正

确的结论？

9、计算下列反应的曲短、加法和AG^，并判断哪些反应能自发地向右进行。

(1)2SO2(g)+02(g)=2SO3(g)

(2)2C0(g)+O2(g)=2CO2(g)

(3)N2(g)+02(g)=2N0(g)

10、试分析下述反应，PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)

(1)在常温下，标准状态下能否自发进行？

(2)在500℃时(压力不变)能否自发进行？

11、写出下列反应的平衡常数&和Kp的表达式，并计算227℃时Kc与Kp的比值。

12、五氯化磷的热分解反应为PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)

(1)某温度时，在容积为lOdn?的密闭容器中的2.0molPCI5有1.5mol分解了，计算在此温度时的

平衡常数Keo

(2)若在上述容器中加入O.lmol的CI2，问PCI5的离解百分率将有什么改变？通过计算说明。

13、在容积为3dm3的密闭容器中，装有CO2和H2的混和物使之在850℃时进行反应：

CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)

设CO2和H2原来物质的量分别为1.5mol和4.5mol,建立平衡时&=1.0,试求

(1)各物质的平衡浓度；(2)CO2的转化率；(3)如在上述旧平衡系统中再加入4.87mol的氢，温度

仍保持不变，则CO2的转化率为多少？

14、0.0500g气体N2O4放在0.2dm3的密闭容器中，并在25℃保温。已知下列反应

N2O4(g)=2NO2(g)的平衡常数Kc=0.00577.

(1)计算放入N2O4气体的浓度；

(2)计算每一组分气体的平衡浓度和分压；

(3)计算Kp。

15、已知下列反应Fe⑸+CO2(g)=FeO(s)+CO(g)&⑴

Fe(s)+H2O(g)=FeO(s)+H2(g)Kc⑵

在不同温度下Kc的数值如下:

T(K)973107311731273

氏⑴1.471.812.152.48

及⑵2.382.001.671.49

(1)计算上述各温度时CO2(g)+H2(g)=CO(g)+HzCXg)反应的平衡常数Kc,以此判断正反应是吸

热还是放热的？(2)计算该反应的焙变。

16、已知反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g),在25℃时的平衡常数为1.03XlfA反应的焰变AH=

-41.4kJ/mol»试求该反应1000K时的平衡常数值。

17、已知反应0.5H2(g)+0.5Cb(g)=HCl(g),在25℃时的Kp=5.0X10*=-92.3kJ/mol,求在227℃时

的Kp值(用本题中所给数据，不用附录中的S及AG°298数据。

18、若配制0.5dm3PH值为9,且钱离子浓度为Imol/do?的缓冲溶液，需比重为0.904或0?,含氨26.0%

的浓氨水多少dm?和固体NH4cl多少g?

19、试根据以下数据及反应AgCl(s)=Ag++C「，计算AgCl的溶度积。

AgCl(s)Ag+cr

△G°f-109.8077.11-131.17kJ/mol

20、(1)在0.01dm3,0.0015mol/dm3的MnSCU溶液中，加入0.005dn?浓度为O.lSmol/dn?的氨水溶液,

能否生成Mn(OH)2沉淀？

(2)若在上述O.Oldn?,0.0015mol/dm3的MnSO4溶液中，先加入2495g(NHRSCU固体,然后再

加入0.005dm3,0.15mol/dn?的氨水溶液，能否生成Mn(OH)2沉淀？(设加入固体后，溶液的体积不

变。

21、将AgNC)3溶液逐渐滴加到含C「离子和CrO/离子的溶液中，若两种离子的浓度都是0.10mol/dn/,

并忽略溶液体积的变化，问：

(1)AgCl与AgzCrOa哪一个先沉淀？为什么？

(2)当Ag2CrO4开始沉淀时，溶液中C「离子的浓度是多少？

22、在0.1mol/dn?的［Cu(NH3)4『2配离子溶液中加入Na?S,使Na2s的浓度达到

1XW3mol/dm3,有无CnS沉淀生成？[Cu(NH3)4严的稳定常数K柩=2.09X取3

23、合成氨的反应为N2+3H2=2N%,试分别用反应物和生成物的浓度来表示反应速率，并说明它们之

间的关系。

24、五氧化二氮的分解反应如下：2N2C»5=4NO2+O2,这个反应的一些实验数据列表如下：

时间(s)050010001500200025003000

N2O5浓度(mol/dm3)5.003.522.481.751.230.870.61

计算各时间间隔的平均反应速率和时间为500和1500(s)时的瞬时速率。

25、根据实验，在一定温度范围内，NO和Cb的反应方程式可用下式表示：

2NO+C12=2NOC1

(1)写出该反应的质量作用定律表达式。

(2)该反应的级数是多少？

(3)在其它条件不变时，若将容器的体积增加到原来的两倍，问反应速率如何变化？

(4)如果体积不变，而将NO的浓度增加到原来的三倍，反应速率又将如何变化？

(5)若已知在某瞬间，Ch的浓度减少了0.05mol/dn?,试分别写出以NO和NOC1在同一

瞬间浓度的改变所表示的反应速率。

26、已知HCl(g)在latm和25℃时的标准生成焰为-92.312kJ/moL反应的活化能为112.995kJ,试计算逆

反应的活化能。

H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)

27、一个反应的活化能为180.5kJ/mol,另一-个反应的活化能为40.2kJmolL在相似的条件下，这两个反

应哪一个进行得较快？为什么？

28、如果温度每升高10℃,反应速率增大一倍。在55℃时反应进行速率比在25℃时快多少倍？在100℃

时反应进行速率比25℃时要快多少倍？

29、反应CO(g)+NC>2(g)=C02(g)+NO(g)的实验数据如下：

温度T(k)600650700750800

平衡常数K(L/mol，s)0.0280.221.36.023.0

试以LogK对1/T作图，求反应的活化能Ea。

30、将锡和铅的金属片分别插入含有该金属离子的盐溶液中组成原电池，用电池符号表示，写出两极反应

及电池反应，计算它们的电动势，说明当盐溶液浓度不同时原电池及电动势有何区别。

(1)[Sn2+]=1.0mol/dm3,[Pb2+]=1.0mol/dm3

(2)[Sn2+]=1.0mol/dm3,[Pb2+]=0.10mol/dm3

31、现有含C1,B「,「三种离子的混合溶液，现欲使「氧化为L，而不使Br，C「氧化,氧化剂Fe2(SC)4)3

和KMnC>4中哪一种合适？

32、当下述反应：Pb+PbOz+dPT+ZSOj=pbSCU+ZHzO组成原电池后

(1)电池反应的AG°值为多少？(用Jnle表示)

(2)298K时的平衡常数。

+3

33、由两个氢半电池(Pt)H2(latm)IH(0.1mol/dm)和(Pt)H2(latm)IH*(xmol/dn?)组成一原电池，测得

该电池的电动势为0.016V。若(Pt)HWatm)IH+(xmol/dn?)为该电池的正极，求氢离子浓度X。

34、设[MnOJ]=|Mn*2]=lmol/dn?,[门=|B1|=lmol/dn?,问在如下酸度时、KMnCU可否氧化厂和

Br?通过计算说明。

(1)pH=3(2)pH=6

35、原电池、电解池以及腐蚀微电池，在构造和原理上有何特点？各举一例说明之。(从电极名称、电子

流动方向、两极反应等方面比较)

36、下列分子哪些是极性分子？哪些是非极性分子？

CS2BF3NF3OF2CHChCC14PC13

37、H2s的H-S-H键角约为92°,如何解释这个事实？

38、应用价层电子对互斥理论预测下述每个分子(1)围绕中心原子(化学式最前面的原子)的电子对的

几何排列，(2)分子的形状，(3)判断其中中性分子的极性。

+

C102IF4N03-SC12POjASH3SbCl6~CH3POCI3PC1JIC13

39、指出N2分子中的键(a)根据价键理论(b)根据分子轨道理论。

40、指出Ch*，02,02~的相对稳定性，试比较它们的键长。

41、画出Li2,Be2,B2,C2的分子轨道能级图，并指出哪几个是顺磁性的。

42、已知CH4g)=C(g)+4H(g)AHl=1665kJ

CH3cl(g)=C(g)+3H(g)+Cl(g)AH2=1574.7kJ

若两化合物中的C-H键能相等，求C-C1键的键能。

43、按等电子原理给出异核双原子分子NO+和CO+的分子轨道表示式，并给出它们的键级。

44、讨论NO2，N3—和N03—的结构和儿何构型。

45、指出下列各配合物的中心离子、内外界组成

(l)K3[Fe(CN)6](2)K2[Cu(CN)4](3)Na[Pt(NH3)Cl5](4)[Ag(NH3)2](OH)

46、指出下列配离子中的中心离子的电荷数

(1)[CO(NH3)5C1]C12(2)K2[Pt(NH3)Cl5](3)[Cr(NH3)6][Co(CN)6](4)K2[PtCl6]

47、指出下列配离子的配位体，配位原子和配位数。

+33+3

(1)[CO(NH3)4(NO2)C1](2)[CO(NO2)6]-(3)A1(C2O4)3]-(4)[Co(en)3]

48、已知[Ni(CN)4/和[Ni(NH3)4产具有不同的空间构型，试分析它们各采取哪种形式的杂化轨道，空

间构型又如何？

4

49、根据实验测得的磁矩，判断下列配离子属于外轨型还是内轨型？指出杂化轨道模型。(1)[Mn(CN)6]-

-2+3

1.8B.M.(2)[Ni(CN)4]OB.M.(3)[Co(NH3)6]0B.M.

3

(4)[Mn(CN)6]-3.2B.MB.M.为玻尔磁子

50、在[Cr(NH3)6]+3和[CrF6『中，(:产的d轨道分裂能△值哪个大？[CKNFhbF中(3产的d电子

在t2g,eg轨道中是怎样分布的？有多少未成对电子？

4

51,比较下列配合物的稳定性：(1)[Cu(NH3)4产和[Cu(H2O)4产(2)[A1CU]和[AlBr」「(3)[Mn(CN)6]-

4

和[Mn(CN)6r3(4)[CaF6r和[FeF6]-

51、说明城基配合物和烯煌配合物中的化学键有何异同。

52、试用结构观点解释：(1)为何大多数过渡金属元素的配离子是有色的，而Zn(II)的配离子是无色的？

(2)为何配位数为4的Ni(II)配合物，四面体型是顺磁性的？平面正方形是反磁性的？

53、给出下列配位离子中不成对电子数目和CFSE

411

(1)[Fe(CN)6]A=33000cm'p=19150cm'

+311

(2)[Fe(H2O)6]A=13700cm-p=29875cm-

+3

(3)[CO(NH3)6](LS)A=230000011p=23625cm-

+31

(4)[Cr(NH3)6]A=21600cm-p=20425cm

54、已知KI的晶格能U=-629.18kJmol-1,K的升华热AH"华=89.87kJ的离解能AHw=213.18

kJmof'，求KI的标准生成热。(钾的第一电离能=418.8kJmol1,碘的电子亲和能=-295kJmol1)

55、用下列数据计算AIF3(固)的晶格能

Al(s)=Al(g)+326kJ

Al(s)=Al3+(g)+3e+5138kJ

2Al(s)+3F2(g)=2A1F3(S)-2620kJ

F,(g)=2F(g)+160kJ

F(g)+e=『(g)-350kJ

56、利用晶格能的理论公式计算KF晶格能。

已知以玻恩-哈伯循环求得的晶格能为802.5kJmol-1,求两者的百分误差。

+

已知K1为CsCl构型，A=1.763,n=8,rK=133pmrf=136pm

58,试按离子极化由大到小的次序排列下列分子，并说明键的极性及离子极化对键型转化的影响。

MgCh,NaCl,A1C13,SiCl4

57、下表列出了第四周期某些元素氯化物的熔沸点，试用离子极化的观点解释：

(1)为什么KCl,CaCk的熔沸点高，GeCL的低？

(2)为什么ZnCk的熔沸点比CaCb的低？

(3)为什么FeCl3的熔沸点比FeCl2的低得多？

KC1CaCl2FeCl2ZnCl2FeCl3GeCl4

熔点(℃)770782672215282-49.5

沸点(C)1500>1600103075631586.5

阳离子半径(pm)1339976746453

58、解释下列问题：

(1)CCL,是液体，CH4及CF4是气体，CL是固体(室温)。

(2)BeO的熔点高于LiF。

(3)HF的熔点高于HC1。

(4)Si。2的熔点高于SO?

(5)NaF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BaO

60、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=

l-e°-l8(AX,2,为电负性差。

LiCl,NaCl,AgCl,Lil,Nai,CsI和Agl

(采用书p23页的数据;Cs和Ag的电负性分别为0.86和1.42)

61、Li?。为立方晶体，反CaF2型结构。晶体中。々为立方密堆，Li+占据全部Td空隙。

(1)画出晶胞草图。(2)指出Li+和O々的配位数。

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衍射实验知道鸨为体心立方结构，晶胞参数a=0.3165nm,求⑴

鹤的原子体积(2)铝的密度(3)计算一个半径与铝原子相同的园球的体积与铝的原子体积之比。此

比值是什么值？

63、对比置换固溶体和间隙固溶体的结构。

附录

1.某些物质的标准生成始，标准生成自由熔和标准帽(298.15K)

AG°f(kJ/mol)S°(J/mol-K)

CO(g)-110.52-137.15197.6

CO2(g)-393.51-394.36213.6

CH4(g)-74.81-50.75187.9

N2(g)00191.5

NH3(g)-46.11-16.5192.3

NO(g)90.2586.57210.6

NO2(g)33.251.30240.0

HNO3(1)-173.2-79.91155.6

222.9

Cl2(g)00

Fe⑸0027.3

Fe2O3(s)-1118-1015146

00130.6

H2(g)

H2O(1)-285.83-237.1869.9

H2O(g)-241.82-228.59188.7

O2(g)00205.0

PCh(g)-287-268311.7

PCl5(g)-375-305364.5

so2(g)-296.83-300.19