无机化学教研室《无机化学》(上)笔记和课后习题(含真题)详解(晶体结构)

⼤连理⼯⼤学⽆机化学教研室《⽆机化学》（第5版）（课后习题详解固体结构）10.2　课后习题详解1. 填充下表：解：根据已知条件可得表10.1：表 10.12.根据晶胞参数，判断下列物质各属于何种晶系?解：根据已知条件可得表10.2：表 10.23. 根据离⼦半径⽐推测下列物质的晶体各属何种类型。

解：上述物质都为AB 型离⼦键化合物，在不考虑离⼦极化的前提下，晶体的离⼦半径⽐与晶体构型的关系为：+-r r 当=0.225～0.414时，晶体为ZnS 型；+-r r =0.414～0.732时，晶体为NaCl 型；+-r r =0.732～1.000时，晶体为CsCl型。

+-r r4. 利⽤Born-Haber 循环计算NaCl 的晶格能。

解：设计循环如下：5. 试通过Born-Haber 循环，计算MgCl 2晶格能，并⽤公式计算出晶格能，再确定两者符合程度如何（已知镁的I 2为1457 kJ?mol -1）。

解：设计的循环如下：则通过Born-Haber 循环，计算MgCl 2晶格能为：⽤公式计算出晶格能为：通过⽐较两种⽅法计算出的晶格能⼤⼩，可见⽤两种⽅法计算的结构基本相符。

6. KF 晶体属于NaCl 构型，试利⽤公式计算KF 晶体的晶格能。

已知从Born-Haber 循环求得的晶格能为802.5 kJ?mol -1。

⽐较实验值和理论值的符合程度如何。

解：根据题意可知，晶体属于构型，即离⼦晶体构型，故查表可知KF NaCl 。

1.748A =⼜因为，，所以1(79)82n =+=0()()133136269R r K r F pm pm pm +-=+=+=与Born-Haber 循环所得结果相⽐，误差为7. 下列物质中，何者熔点最低?解：⼀般情况下，离⼦晶体的晶格能越⼤，则其熔点越⾼。

影响晶格能的因素很多，主要是离⼦的半径和电荷。

电荷数越⼤，离⼦半径越⼩，其晶格能就越⼤，熔点越⾼。

所以的熔点最低。

第8章 原子结构8.1 复习笔记一、氢原子光谱与Bohr 理论 1．氢原子光谱（1）线状光谱：元素的原子辐射所产生的具有一定频率的、离散的特征谱线。

（2）氢原子光谱特征：①线状光谱；②频率具有规律性。

（3）氢原子光谱的频率公式1512212113.28910()s v n n -=⨯- 【注意】n 2＞n 1，且均为正整数，n 1＝2时，n 2＝3，4，5，6。

2．Bohr 理论Bohr 理论（三点假设）：（1）定态假设：核外电子只能在有确定半径和能量的轨道上稳定运行，且不辐射能量； （2）跃迁规则：①基态→激发态：电子处在离核最近、能量最低的轨道上（基态）；原子获得能量后，基态电子被激发到高能量轨道上（激发态）；②激发态→基态：不稳定的激发态电子回到基态释放光能，光的频率取决于轨道间的能量差。

光能与轨道能级能量的关系式为 h ν＝E 2－E 1＝ΔE氢原子能级图如图8-1-1所示。

图8-1-1 氢原子光谱中的频率与氢原子能级能级间能量差为H 221211()E R n n ∆=-式中，R H 为Rydberg常数，其值为2.179×10－18J 。

n 1＝1，n 2＝∞时，ΔE ＝2.179×10－18J ，为氢原子的电离能。

二、微观粒子运动的基本特征 1．微观粒子的波粒二象性定义：具有粒子性和波动性的微观粒子。

微观粒子的波长为h hmv pλ==式中，m 为实物粒子的质量；v 为粒子的运动速度；p 为动量。

2．不确定原理Heisenberg 不确定原理：处于运动状态的微观粒子的动量和位置不能同时确定。

表示为4hx p π∆⋅∆≥式中，Δx 为微观粒子位置的测量偏差；Δp 为微观粒子的动量偏差。

【注意】波动性是大量粒子运动或一个粒子多次重复运动所表现出来的性质。

三、氢原子结构的量子力学描述 1．薛定谔方程与量子数 （1）薛定谔方程()2222222280mE V x y z hψψψπψ∂∂∂+++-=∂∂∂ 式中，ψ为量子力学中描述核外电子在空间运动的数学函数式，即原子轨道；E 为轨道能量（动能与势能总和）；V 为势能；m 为微粒质量；h 为普朗克常数；x ，y ，z 为微粒的空间坐标。

第1章 原子结构与元素周期律1-1在自然界中氢有三种同位素，氧也有三种同位素,问:总共有多少种含有不同核素的水分子?由于3H 太少，可忽略不计,问：不计3H 时天然水中共有多少种同位素异构水分子？解： 共有18种不同核素的水分子 共有9种不同核素的水分子1-2．答:出现两个峰1-3用质谱仪测得溴的两种天然同位素的相对原子质量和同位素丰度分别为 79Br 78。

9183 占 50。

54％，81Br 80。

9163 占 49。

46%,求溴的相对原子质量。

解：1-4铊的天然同位素203Tl 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为204。

39，求铊的同位素丰度。

解: 设203Tl 的丰度为X ，205Tl 的丰度为1-X204。

39 = 202。

97X + 204.97(1-X) X= 29.00%1-5等质量的银制成氯化银和碘化银,测得质量比m （AgCl ）：m(AgI ）= 1：1。

63810,又测得银和氯的相对原子质量分别为107.868和35。

453，求碘的原子量.解： X= 126.911-8为什么有的元素原子量的有效数字的位数多达9位，而有的元素的原子量的有效数字的位数却少至3～4位？答：单核素元素只有一种同位素，因而它们的原子量十分准确。

而多核素元素原子量的准确性与它们同位素丰度的测量准确性有关（样品的来源、性质以及取样方式方法等）。

若同位素丰度涨落很大的元素，原子量就不可能取得很准确的数据.1—13．解:（1)r=c /λ=(3×108）/(633×10-9) = 4。

74×1014Hz 氦—氖激发是红光(2）r=c/λ=(3.0×108)/(435。

8×10-9） = 6。

88×1014Hz 汞灯发蓝光 （3）r=c/λ=(3.0×108)/(670.8×10—9） = 4.47×1014Hz 锂是紫红18)33(313131323=+⨯=⋅+⋅c c c c 9)21(313121322=+⨯=⋅+⋅c c c c 91.79%46.499163.80%54.509183.78)Br (=⨯+⨯=Ar X 107.86835.453107.86863810.11)AgI ()AgCl (++==m m1—14 Br 2分子分解为Br 原子需要的最低解离能为190kJ 。

1、教材《无机化学》北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室编，高等教育出版社，2002年8月第4版。

2、参考书《无机化学》北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室编，高等教育出版社，1992年5月第3版。

《无机化学》邵学俊等编，武汉大学出版社，2003年4月第2版。

《无机化学》武汉大学、吉林大学等校编，高等教育出版社，1994年4月第3版。

《无机化学例题与习题》徐家宁等编，高等教育出版社，2000年7月第1版。

《无机化学习题精解》竺际舜主编，科学出版社，2001年9月第1版《无机化学》电子教案绪论（2学时）第一章原子结构和元素周期系（8学时）第二章分子结构（8学时）第三章晶体结构（4学时）第四章配合物（4学时）第五章化学热力学基础（8学时）第六章化学平衡常数（4学时）第七章化学动力学基础（6学时）第八章水溶液（4学时）第九章酸碱平衡（6学时）第十章沉淀溶解平衡（4学时）第十一章电化学基础（8学时）第十二章配位平衡（4学时）第十三章氢和稀有气体（2学时）第十四章卤素（6学时）第十五章氧族元素（5学时）第十六章氮、磷、砷（5学时）第十七章碳、硅、硼（6学时）第十八章非金属元素小结（4学时）第十九章金属通论（2学时）第二十章s区元素（4学时）第二十一章p区金属（4学时）第二十二章ds区元素（6学时）第二十三章d区元素（一）第四周期d区元素（6学时）第二十四章d区元素（二）第五、六周期d区金属（4学时）第二十五章核化学（2学时）1 ．化学的研究对象什么是化学？●化学是研究物质的组成、结构、性质与变化的一门自然科学。

（太宽泛）●化学研究的是化学物质(chemicals) 。

●化学研究分子的组成、结构、性质与变化。

●化学是研究分子层次以及以超分子为代表的分子以上层次的化学物质的组成、结构、性质和变化的科学。

●化学是一门研究分子和超分子层次的化学物种的组成、结构、性质和变化的自然科学。

第9章酸碱平衡9.1 复习笔记一、酸碱质子理论1．酸碱的定义（1）质子酸、质子碱凡能给出质子的物质是质子酸；凡能接受质子的物质是质子碱。

（2）酸碱两性物质既能给出质子，又能接受质子的物质是酸碱两性物质。

如等，通常称为酸式酸根离子。

2．酸碱共轭关系质子酸碱通过质子相互联系，质子酸释放质子转化为它的共轭碱，质子碱得到质子转化为它的共轭酸。

例如：是的共轭碱，反之，是的共轭酸。

3．酸碱反应（1）布仑斯惕酸碱的酸碱反应是两对共轭酸碱对之间传递质子的反应。

通式为：（2）酸碱半反应酸碱＋Ｈ＋①酸碱质子反应是两对共轭酸碱对交换质子的反应；②酸碱质子反应的产物不必定是盐和水，在酸碱质子理论看来，阿仑尼乌斯酸碱反应、阿仑尼乌斯酸碱的电离、阿仑尼乌斯酸碱理论的“盐的水解”以及没有水参与的气态氯化氢和气态氨反应等等，都是酸碱反应；③当酸碱质子反应中出现时常常被简写为，例如：是的简写。

二、水的离子积和pH1．水的离子积（1）水的自解离按照酸碱质子理论，既是酸（共轭碱为）又是碱（共轭酸为），因而作为酸的可以跟另一作为碱的通过传递质子而发生酸碱反应：碱1 酸2 酸1 碱2称为水的自解离，简化为。

（2）水的平衡常数平衡常数称为水的离子积，下式表示它该反应的平衡常数：（3）热力学方法计算水的离子积反应的自由能变化可从附表中查出标准生成自由能数据计算：该平衡常数为标准平衡常数，表达式为，式中，即标准浓度。

（4）水的离子积与温度的关系水的离子积是温度的函数，温度一定时，它是一个常数，不随和的变动而变动，温度升高，水的离子积的数值明显增大，如表9-1所示。

表9-1 水的离子积与温度的关系（5）水的离子积的取值在不作精密计算时，通常取水的离子积为。

因此，对于纯水（中性溶液），2．水的pH（1）1909年，丹麦生理学家索仑生（Sorensen ）提出用pH 表示水溶液的酸度：+pH lg H ⎡⎤=-⎣⎦（2）在常温下，pH ＝7为中性溶液，pH ＞7为碱性溶液，pH ＜7为酸性溶液。

10.1　复习笔记一、晶体的结构1．晶体的组成和性质晶体是由原子、离子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体。

具有以下普遍性质：（1）具有规则的多面体几何外形；（2）呈现各向异性；（3）具有固定的熔点。

上述特征是由晶体的微观内在结构决定的。

2．晶格理论将组成晶体的微粒所在的空间的点联结起来得到的空间格子称为晶格，用以表示晶体结构的周期性排列。

晶格上排列的微粒称为晶格结点。

晶格中，能代表晶体结构特征的最小重复单元称为晶胞。

无数个晶胞在空间周期性的紧密排列则组成晶体，展现了组成晶体的微粒采取密堆积的结构模式。

所谓密堆积就是在单位体积中容纳的粒子数尽可能多。

主要的密堆积方式有：六方最密堆积、面心立方最密堆积和体心立方密堆积。

密堆积层间存在两类空隙：四面体空隙和八面体空隙。

晶体有七种晶系：立方晶系、四方晶系、正交晶系、单斜晶系、三斜晶系、三方晶系和六方晶系。

如表10-1所示。

表10-1 晶体的七种晶系按带心型式分类，将七大晶系分为14种形式。

例如，立方晶系分为简单立方、体心立方和面心立方三种形式。

3．晶体缺陷（1）本征缺陷：由于晶体中晶格结点上的微粒热涨落导致的；（2）杂质缺陷：由于杂质进入晶体后所形成的缺陷；（3）非化学计量化合物：组成中各元素原子的相对数目不能用整数比表示的化合物。

非晶体：非晶体没有规则的外形，内部微粒的排列是无规则的，没有特定的晶面。

又称为过冷的液体。

非晶体物质有：玻璃、沥青、石蜡、橡胶和塑料等。

准晶体：质点呈定向有序排列，但不做周期性平移重复。

介于非晶态和晶态之间的一种新物态。

二、晶体的类型与性质根据组成晶体的质子种类及粒子之间作用力的不同，可将晶体分为离子晶体、原子晶体、金属晶体和分子晶体。

还有些物质属于混合型晶体，例如：石墨、黑磷、六方氮化硼等。

晶体的类型不同，其物性就不同。

例如：由物质的熔点可以估计它们属于哪一类晶体。

但是应当指出的是，不能仅仅根据熔点来区分原子晶体、离子晶体和金属晶体，还要参照1．金属晶体（1）金属晶体的形成金属晶体是金属原子或离子彼此靠金属键结合而成的晶体。

第10章晶体结构习题1．预测下列系统哪一个可以导电？（a）固体金属Na；（b）液体金属Na；（c）固体NaCl；（d）液体NaCl；（e）NaCl溶于水中。

2．下列晶体属于哪种类型？（a）BaSO4；（b）NaOH；（c）Xe；（d）I2；（e）Al；（f）黄铜；（g）P4；（h）P4O10。

3．下列哪一个反应的标准焓变相反数代表NaCl的晶格能？（a）2Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s)；（b）Na+(g) + Cl-(g) = NaCl(s)；（c）Na(g) + Cl(g) = NaCl(g)；（d）NaCl(s) = Na+(g) + Cl-(g)。

4．下列化合物哪个晶格能最大？（a）NaCl；（b）NaI；c）KI；（d）MgO；（e）MgS。

5．利用晶格能解释为什么MgO在水中溶解度小于CaO。

6．确定在下列结构中金属原子的配位数。

（a）立方密堆积Al；（b）六方密堆积Mg；（c）体心立方Cr；（d）简单立方Po。

7．钠的晶体结构中配位数为8，属于下列哪种结构？（a）简单立方；（b）体心立方；（c）立方密堆积；（d）六方密堆积。

8．金属铬（d = 7.2 g·cm-3）为体心立方晶胞，计算晶胞的体积和铬原子的半径。

9．金属钒的原子半径为0.1321 nm，如果钒以体心立方晶体存在，钒的密度是多大？10．铁（d = 7.86 g·cm-3）在室温下为体心立方晶体，计算机它的原子半径。

在910 o C以上，铁为面心立方结构，假设铁加热到910 o C以上，铁原子体积变化可忽略不计，求面心立方结构铁的密度，通过计算预计铁从体心立方转为面心立方结构是膨胀还是收缩？11．根据离子半径比推测下列物质的晶体类型：KBr，CsI，BeO，MgO。

12．根据离子半径比推测AgI为NaCl型晶体，但实际上是ZnS型，请加以解释。

13．指出下列两组物质熔点由高到低的次序。

第11章配合物结构11.1 复习笔记一、配合物的空间构型、异构现象和磁性1．配合物的空间结构（1）定义配合物：提供孤电子对的配体与接受孤电子对的中心离子（或原子）以配位键结合形成的化合物。

配合物的空间结构：围绕着中心离子（或原子）的配体排布的几何构型。

（2）影响因素①配位数的多少；配合物的空间构型与配位数间的关系如表11-1-1所示。

表11-1-1 配合物的空间构型与配位数②中心离子、配体种类。

示例：[Ni（CN）4]2－为平面正方形构型，而[Ni（Cl）4]2－是四面体构型。

（3）配合物的空间构型的规律①形成体在中间，配体围绕中心离子排布；②配体间倾向于尽可能远离，能量低，配合物稳定。

2．配合物的异构现象（1）定义配合物的异构现象：两种或两种以上配合物的化学组成相同而结构、性质不同的现象。

（2）分类配合物的异构现象可分为：键合异构、配位异构、几何异构和旋光异构。

在这里主要介绍后两种异构现象。

①几何异构：根据配体相对于中心离子的排列位置可分为顺式异构体和反式异构体两类。

配位数为4的平面正方形和配位数为6的八面体构型的配合物会发生顺、反异构。

配位数为4的四面体配合物以及配位数为2和3的配合物不存在几何异构体。

②旋光异构（光学异构）：由分子的特殊对称性（无对称面和对称中心）形成的两种异构体而引起旋光性相反的现象。

两种旋光异构体互成镜像关系。

配位数为4的平面正方形构型的配合物一般无旋光性，而四面体构型则存在旋光性。

3．配合物的磁性（1）定义配合物的磁性：配合物在磁场中所表现出来的相关特性。

（2）分类： ①顺磁性物质：含有未成对电子的配合物；②反磁性物质：不含有未成对电子的配合物。

（3）表示方法配合物磁性可用磁矩（µ）进行表示。

磁矩µ与配合物中的未成对电子数n 间的关系为式中，µB 为磁矩单位，玻尔磁子，1µB ＝9.274×10－24J ·T －1。

第7章 化学动力学基础7.1 复习笔记一、化学反应速率 1．概述（1）化学反应，有的进行得很快，例如爆炸反应等；有的则进行得很慢，例如岩石的风化等；（2）化学热力学只讨论反应的可能性、趋势与程度，却不讨论反应的速率； （3）化学反应的趋势大小和反应的速率不是一回事，反应的实际进程不一定与反应的热力学顺序一致，平衡常数大只是表明反应的趋势大，并不表明反应一定快；（4）控制化学反应速率是许多实践活动的需要。

2．平均速率与瞬时速率 （1）平均速率①化学反应的平均速率是反应进程中某时间间隔（Δt ）内参与反应的物质的量的变化量，可以用单位时间内反应物减少的量或者生成物增加的量来表示，可用一般式表示为：式中的是时间间隔内的参与反应的物质B 的物质的量的变化量②对于在体积一定的密闭容器内进行的化学反应，化学反应的平均速率可以用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加来表示，可用一般式表示为：/B r c t ≡∆∆式中是参与反应的物质B在的时间内发生的浓度变化。

③对于化学反应中的物质，可以选用统一的表达式，从而不管使用哪一个物质的浓度表达，化学平均速率相同：式中的是物质B在配平的化学方程式中的化学计量数，反应物取负值，生成物取正值。

（2）瞬时速率若将测定时间的间隔缩小到无限小，这时，我们就用符号的d来代替符号△，表达如下：或：这种速率称为瞬时速率。

3．反应进度（1）定义反应进度是表达反应进行的程度的物理量。

对于化学反应的通式：上式中大写字母A、B、C、D表示参与反应的物质为相应物质的化学计量数（反应物取负号，生成物取正号），表达式为：上式中为反应起始时物质B的物质的量，B＝A，B，C，D。

（2）用反应进度来表达化学反应速率①平均速率：②瞬时速率：二、浓度对化学反应速率的影响１．反应速率方程（质量作用定律）以蔗糖在氢离子催化下水解成葡萄糖和果糖的反应为例，蔗糖的物质的量随时间t 的变化率具有如下速率方程：反应系统体积一定，上式也可表为：２．反应级数（1）定义速率方程中各物质浓度的指数称为相应物质的反应级数，它们之和称为总反应级数，在不发生混淆的情况下，也可简称反应级数。