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1、第3章晶体结构1.结合下列物质讨论键型的过渡。解：NaFAgIHCICI2离子键离子极化结果极性共价键非极性共价键离子键向共价键过渡比较下列各项性质，并予以简单解释。(1)SiO2,KI,FeCI3,CCI4的熔点;(2)BF3,BBr3的熔点；(3)SiC、CO2、BaO的硬度。解：（1）熔点：SiO2KIFeCI3CCl4SiO2是典型的原子晶体，晶体微粒间以牢固的共价键结合，熔点很高。KI为离子晶体，晶体微粒间以离子键相结合。熔点较原子晶体低。FeCb是过渡型晶体，因而熔点更低。CCI4是分子晶体，且为非极性分子，微粒之间以色散力结合，因而熔点相对最低。（2）熔点：BF3BaOCO2Si
2、C是原子晶体，微粒之间的作用力是共价键，强度较大。BaO是离子晶体，微粒之间的作用力是离子键。CO2是分子晶体，微粒之间的作用力是微弱的分子间力。3. 根据已给数据，判断下面晶体BeS,NH4CN，CdO是什么类型的离子晶体。正离子所占空隙是什么？晶格类型是什么？晶胞中正负离子数目各是多少？离子半径/pm离子半径比阴离子配位数Be2+430.225r+/r-0.4144Cd2+100CN-1800.414r+/r-0.7326nh4+135o2-1400.732r+/r-8s2-180解:BeS:r+/r-=43/180=0.239,ZnS型，Be处于四面体空隙，面心立方晶格，正负离子数4,4
3、；CdO:r+/r-=100/140=0.714,NaCI型，Cd2+处在八面体空隙，面心立方晶格，正负离子数4;NH4CN:r+/r-=CsC1型，NH4+处在立方体空隙，简单立方晶格，正负离子数1,1。4试用离子极化讨论Cu+与Na+虽然半径相近，但CuCI在水中溶解度比NaCI小得多的原因。解CuCl与NaCI虽然半径相近、电荷相同，但离子的电子层构型不同：Na+2s22p68电子构型+2610Cu3s3p3d18电子构型由于8电子构型的Na+离子的极化能力和变形性都较弱，在NaCI晶体中以离子键为主，而18电子构型的Cu+离子有较强的极化能力，又有较大的变形性，因此CuCI的键型由离子
4、键向共价键过渡，故NaCI晶体有较大的溶解度，而CuCI却是难溶物质。5. C和Si在同一族，为什么CO2形成分子晶体而SiO2形成原子晶体？解：CO2为分子晶体而SiO2为原子晶体，无论从宏观上还是从微观上来讨论，结果都是一样的。从宏观上看，C与0形成双键的键能比形成单键的键能的二倍要大，因而C与0形成双键时，以CO2形成存在更稳定；而Si与O形成双键的键能要比形成单键的键能的二倍要小，因而Si与O以单键相结合形成巨型的原子晶体而不是分子晶体。从微观角度看，C的半径小，C与O的p轨道以肩并肩形式重叠能形成较强的n键，因而CO2分子中C与O之间以双键相结合，CO2为分子晶体；而Si与O间只能形
5、成稳定的b单键，每个Si采取sp3杂化并与4个O形成SiO2四面体，I无限联接而构成原子晶体。6. 下列说法是否正确？举例说明并解释原因。(1) 非极性分子中只有非极性共价键；(2) 极性分子中的化学键都有极性；(3) 形成离子晶体的化合物中不可能有共价键；(4) 全由共价键结合形成的化合物只能形成分子晶体；(5) 相对分子质量越大，分子间力越大；色散力只存在于非极性分子之间；(7)c键比n键的键能大;(8)化合物中阳离子的极化能力越强，在水中的溶解度越小。解：(1)不正确。分子是否有极性不只是由化学键的极性来决定的，若分子中极性共价键的偶极互相抵消，即分子的正电重心和负电重心重合，则分子是非
6、极性的。女口CCI4，虽然CCl键为极性键，由于分子是对称的，4个CCI键的偶极互相抵消，分子为非极性的，分子的偶极矩为零。极性分子中可能含有非极性共价键，如(2)不正确。H2O2,CrO5都为极性分子，但分子中的过氧键的二个氧之间形成的是非极性共价键:(3)不正确。许多离子晶体中的阴离子为复杂阴离子,复杂阴离子与阳离子间虽然是靠离子键结合,但复杂阴离子内部的原子间可能含有极性共价键。KCIO4，NaOH等，与CIO4以离子键结合，阴离子中CIO以共价键结合；在NaOH晶体中，Na+与OH-以离子键结合，阴离子中OH间为共价键。(4) 不正确。金刚石和石英是典型的原子晶体，原子之间靠共价单键结
7、合，形成无限庞大的分子。在金刚石中，C采取sp3杂化，每个C原子都和相邻的4个C原子形成c单键。由于所有的C原子都和相邻原子成键，金刚石晶体中不存在分子的概念，整个晶体为一个巨型分子，在有限原子范围内不存在端原子，因此金刚石不是分子晶体。一J_s!石英的化学式可写为SiO2,但其中Si采取sp3杂化，I无限联下去，形成原子晶体；设有端O存在，因此石英也不是分子晶体。(5) 不正确。分子间作用力即范德华力，包括取向力，诱导力，色散力，一般色散力最大。分子间的作用力越大，则化合物的熔沸点越高。对于非极性分子，分子间只有色散力；分子的半径越大，色散力越大，而不是由相对分子质量大小来决定色散力的大小。
8、H2相对分子质量比He小，但H2的熔点和沸点比He的熔点和沸点要高，原因是H2为双原子分子，He为单原子分子，H2的半径比He大。再如，H?S的相对分子质量要比HI的相对分子质量小，但H2S分子间作用力比HI分子间作用力大，主要原因也是半径的大小不同。（6）不正确。色散力是瞬间偶极之间的相互作用力。对于任何分子，不管是极性分子还是非极性分子，电子相对于核的运动和原子核的振动一直在进行，瞬间偶极存在于一切分子中。所以说，色散力存在一起一切分子之间，不只存在于非极性分子之间，如HCl分子间除取向力、诱导力外，还存在色散力，而且以色散力为主。对于大多数分子而言，均以色散力为主。（7）不正确。一般来说
9、，b键比n键稳定，b键键能比n键键能大。但这不是绝对的，有的分子中，b键键能比n键键能小。如N2分子和CO分子中，np键能比bp大。（8）不正确。化合物在水中的溶解度大小不只是由阳离子极化能力大小决定的，而与许多因素有关，如阴离子的变形性、阳离子和阴离子的水合作用、阳离子与阴离子的半径比值等许多因素有关。如HCI中，H+极化能力很强，但在小中溶解度却很大；CuCl2中，Cu2+极化能力不如H+，但CuCI溶解度却很小；CuCl2中，Cu2+极化能力比Cu+强，但在水中溶解度却很大。7试说明石墨的结构是一种混合型的晶体结构。利用石墨作电极或作润滑剂各与它的晶体中哪一部分结构有关？金刚石为什么没有
10、这种性能？解：石墨为层状晶体，在同一层中，碳原子以sp2杂化轨道成键，每个碳原子还有一个p轨道，它们垂直于sp2杂化轨道平面，每个p轨道上有一个电子，形成了n66大键，大n键中的电子是非定域的，可以在同层上运动，所以石墨具有导电性，可作电极。石墨层与层之间的距离较远，是以分子间力结合起来的，这种引力较弱，从而层与层间可滑移，用石墨作润滑剂就是利用这一特性。金刚石中碳原子以sp3杂化轨道成键，形成原子晶体，不具有导电性，很坚硬，不能作润滑剂，但可用于切割玻璃等。8.经X射线晶体测定得TiO2和VO晶胞边长数据，经理论计算两晶体的密度分别为5.81gcm-3和6.49gcm-3;而通过测量体积和质
11、量，实际测得该晶体的密度分别为4.92gcm-3和5.92gcm-3。试按上述数据推断TiO?和V0中具有肖特基缺陷还是弗伦克尔缺陷？解：肖特基缺陷包含有原子空位（对金属晶体）或者离子空位（对离子晶体），离子空位是阳离子和阴离子按化学计量比同时空位。由于在晶格中同时有一个正离子和一个负离子脱离而出现一对“空穴”，形成离子双离位缺陷。因此产生肖特基缺陷的晶体其晶体密度将减小。由于晶体的正负离子处于不停地热运动中，某些离子具有较高的能量，它们就可能离开原来的平衡位置，造成了离子空位和邻近的间隙离子。在晶体中同时产生一对间隙离子和空位的缺陷称为弗伦克尔缺陷，具有弗伦克缺陷的晶体由于只发生离子的移位而不发生离子的脱离，其晶体密度将不会有明显变化。
