⒈ Co2+在水溶液中以[Co(H2O)6]2+存在。向含Co2+的溶液中加入過量氨水可生成更穩定的[Co(NH3)6]2+,其原因是:N元素電負性比O元素電負性小,N原子提供孤電子對的傾向更大,與Co2+形成的配位鍵更強。
⒉ 尿素[CO(NH2)2]分子中N、O元素的第一電離能N>O,原因是:N元素的2P能級為半充滿,是較穩定的結構,失去1個電子需要的能量多,所以第一電離能N>O。
⒊ Na+和Ne互為等電子體,電離能I2(Na)>I1(Ne),原因是:Na+和Ne電子排布結構相同,而Na+比Ne的核電荷數大,因此Na+原子核對核外電子的吸引力大于Ne原子核對核外電子的吸引力,所以Na+更難失去電子,電離能更大。
⒋ 鈦比鋼輕、比鋁硬,是一種新興的結構材料。鈦硬度比鋁大的原因:Ti的價電子數比Al多,金屬鍵更強(或Ti的原子化熱比Al大,金屬鍵更強等)。
⒌ 向硫酸銅溶液中滴加氨水生成藍色沉淀,繼續滴加氨水沉淀溶解,得到深藍色透明溶液,最后向該溶液中加入一定量乙醇,析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶體,原因是:乙醇分子極性比水分子弱,加入乙醇后溶劑的極性減弱,溶質的溶解度減小。
⒍ H2Te比H2S沸點高的原因是:兩者均為分子晶體且結構相似,H2Te相對分子質量比H2S大,分子間作用力更強。
⒎ HF比HCl在水中的溶解度大,原因是:HF與水分子之間能形成氫鍵,氫鍵的存在能增強物質在水中的溶解性,所以HF和HCl在水中HF的溶解度較大。
⒏ 硝酸易溶解于水的原因:硝酸分子是極性分子,易溶于極性溶劑的水中,硝酸分子中存在“H—O”鍵,易與水分子間形成氫鍵。
⒐ 氨(NH3)的熔、沸點比聯氨(N2H4)低的主要原因:聯氨分子間形成的氫鍵數目多于氨分子間形成的氫鍵。
⒑ NH3常用作制冷劑,原因是:NH3分子間能形成氫鍵,沸點高,易液化,汽化時放出大量的熱,所以能夠作制冷劑。
⒒ 為什么硫酸(H2SO4)、磷酸(H3PO4)、甘油(CH2OHCHOHCH2OH)都具有很強的吸水性?有關知識還有哪些應用?
由于硫酸中有兩個-OH,磷酸中有三個-OH,甘油中有三個-OH,因此三者分子間都存在很強的氫鍵,因此都具有高沸點,粘稠等性質,且此類物質在水中溶解度極大。同理,即使高聚物中若含有許多-OH,即使不能溶解于水中,此類物質往往具有很強的吸水性。如尿不濕[CH2-CHOH]n、纖維素等均屬于吸水性極強的物質。
⒓ C2H6和N2H4分子中均含有18個電子,它們的沸點相差較大,主要原因是N2H4分子之間存在氫鍵。
⒔ H2O在乙醇中的溶解度大于H2S,其原因是水分子與乙醇分子之間存在氫鍵
⒕ 乙酸的沸點明顯高于乙醛,其主要原因是CH3COOH存在分子間氫鍵。
⒖ 鄰羥基苯甲醛的沸點比對羥基苯甲醛的沸點低,原因是:鄰羥基苯甲醛形成分子內氫鍵,而對羥基苯甲醛形成分子間氫鍵,分子間氫鍵使分子間作用力更大。
⒗ 乙二胺分子(H2N—CH2—CH2—NH2)中氮原子雜化類型為SP3,乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均屬于胺,但乙二胺比三甲胺的沸點高得多,原因是乙二胺分子間可以形成氫鍵,三甲胺分子間不能形成氫鍵。
⒘ 硅與碳同族,也有系列氫化物,但硅烷在種類和數量上都遠不如烷烴多,原因是:C—C鍵和C—H鍵較強,所形成的烷烴穩定,而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低,易斷裂,導致長鏈硅烷難以生成。
⒙ SO3的三聚體環狀結構中S—O鍵長有a、b兩類,b的鍵長大于a的鍵長的原因:形成b鍵的氧原子與兩個S原子結合,作用力較?。ㄏ喈斢谝恍膬捎茫?/p>
⒚ AsH3分子為三角錐形,鍵角為91.80°,小于氨分子鍵角107°,AsH3分子鍵角較小的原因是:砷原子電負性小于氮原子,其共用電子對離砷核距離較遠,斥力較小,鍵角較小。
⒛ 請解釋如下現象:熔點:Si60>N60>C60,而破壞分子所需要的能量:N60>C60>Si60,其原因是:結構相似的分子晶體,相對分子質量越大,分子間作用力(或范德華力)越強,熔點越高,故熔點:Si60>N60>C60;而破壞分子需斷開化學鍵,N—N鍵、C—C鍵、Si—Si鍵鍵長逐漸增大,鍵能逐漸減小,故破壞分子需要的能量順序為N60>C60>Si60。
21.NH3容易與Cu2+形成配離子,但NF3不易與Cu2+形成配離子,其原因是:F的電負性比N大,N—F成鍵電子對向F偏移,導致NF3中N原子核對其孤對電子的吸引能力增強,難以形成配位鍵,故NF3不易與Cu2+形成配位鍵
22.H3O+中H—O—H鍵角比H2O中H—O—H鍵角大,其原因是:H2O中的氧原子有2對孤電子對,H3O+中氧原子有1對孤電子對,排斥力較小。
23.已知H2O、NH3、CH4三種分子中,鍵角由大到小的順序是CH4>NH3>H2O,其原因是:CH4分子中無孤對電子,NH3分子中含有1對孤對電子,H2O分子中含有2對孤對電子,對成鍵電子對的排斥作用依次增大,故鍵角逐漸減小。
24.NF3的鍵角<NH3的鍵角,其理由是:F的電負性比H大,NF3中N周圍電子云密度減小,成鍵電子對之間的排斥力較小,因而鍵角較小。
25.兩種三角錐形氣態氫化物膦(PH3)和氨(NH3)的鍵角分別為93.6°和107°,其原因是:電負性N強于P,中心原子的電負性越大,成鍵電子對離中心原子越近,成鍵電子對之間的距離越小,成鍵電子對之間的斥力增大,鍵角變大。
26.高溫陶瓷材料Si3N4晶體中鍵角N—Si—N>Si—N—Si,其原因是:N原子上有孤電子對,由于孤電子對與成鍵電子對的排斥力更大,使得Si—N—Si鍵角較小。
27.為什么CH4、NH3、H2O、H2S的鍵角逐漸變?。?/p>
以上分子中心原子均是SP3雜化軌道,正常鍵角應為109.28’,但由于N、O、S中心原子上均有孤電子對,且N上一對,O、S上兩對,因此,根據排斥力大小可知,孤電子對之間排斥力大,因此CH4、NH3、H2O的鍵角變不,而H2S中由于S原子半徑大,電子云之間排斥力大,從而使H2S中鍵角更小,幾乎恢復到原來未雜化的90°水平。
28.為什么F-F、Cl-Cl、Br-Br、I-I的鍵能分別是:157KJ/mol、242.7KJ/mol、193.7KJ/mol、152.7KJ/mol?
按共價鍵的性質可知,共價鍵鍵長越短,共價鍵越強,鍵越短應該越穩定,前提是結構相同且有可比性。在F-F與Cl-Cl中,雖然F-F鍵最短,但由于F原子之間的孤電子對排斥力變大,因此導致F-F反應變弱;如H-H鍵能為436 KJ/mol,鍵短,又無孤電子對,因此鍵能特別大。而Cl、Br、I隨半徑增大,兩原子間孤電子對排斥力變小,鍵能變小主要是由于半徑變大的原因。同樣,C-C鍵能為347.7 KJ/mol,而O-O鍵能為142KJ/mol,O半徑雖然小,但孤電子對排斥反而使鍵能變小。
29.氮原子間能形成氮氮叁鍵,而砷原子間不易形成叁鍵的原因是砷原子半徑較大,原子間形成的σ鍵較長,p-p軌道肩并肩重疊程度較小或幾乎不能重疊,難以形成π鍵。
30.原子核外電子排布時,(n-1)d>ns等出現能級交錯現象,由電子云的形狀及特點,s電子云為球形,電子云“重心”更趨近原子中心,而d軌道電子云形狀為“∞”,電子云“重心”更趨向離原子中心更遠的位置,從而導致(n-1)d>ns,其它f軌道也如此,因此出現能級順序為:ns<……<(n-2)f<(n-1)d<np。
31.原子核外電子排布時IA、IIA族三周期以后元素次外層電子為8,而IIIA—VIIIA,0族元素次外層均為18電子結構。由于能級交錯現象,當排到3d能級之前,已經出現4s能級,同理,最外層電子不會超8電子,次外層電子不超18電子,以此類推。
32.從結構角度來看,Fe2+易被氧化成Fe3+的原因是Fe3+的3d5半滿狀態更穩定。
33.Mn2+的穩定性強于Mn3+,其原因是Mn2+的3d能級為半充滿狀態而Mn3+不是。
34.IIA族元素第一電離能比同周期IIIA族第一電離能高,VA族比同周期VIA族電離能高。由于IIA族元素價電子構型為ns2,IIIA族元素為ns2np1,IIA族元素電子處于全滿狀態,非常穩定,而IIIA族元素P軌道只有一個電子,不是穩定結構;相反,失去一個電子后成全空的穩定狀態,因此第一電離能Mg>Al,同理N>O,其它族正常。
35.丙酸鈉(CH3CH2COONa)和氨基乙酸鈉均能水解,水解產物有丙酸(CH3CH2COOH)和氨基乙酸(H2NCH2COOH),H2NCH2COOH中N原子的雜化軌道類型為SP3雜化,C原子的雜化軌道類型為SP3、SP2雜化。常溫下丙酸為液體,而氨基乙酸為固體,主要原因是:羧基的存在使丙酸形成分子間氫鍵,而氨基乙酸分子中,羧基和氨基均能形成分子間氫鍵。
36.OF2分子中氧原子的軌道雜化類型為sp3雜化,OF2被稱為氟化物而不被稱為氧化物的原因是氧化物中氧元素顯負價,而在OF2中氧元素的化合價為+2
37.同族元素性質往往相似,為什么CO2形成是的分子晶體,而SiO2形成的是原子晶體?為什么硝酸為HNO3,而磷酸為H3PO4?為什么有PCl5而無NF5?
由于原子之間形成Л鍵時原子之間能量應接近或理解為半徑相當,由于Si原子3s23p2能量較高,半徑較大,與氧原子很難形成穩定的Л鍵;相反,O與C原子之間由于成鍵電子能級接近,半徑相當,更易形成Л鍵,若形成C-O單鍵的原子晶體還是很難的。
由于N原子半徑較小,原子中沒有d軌道,因此不可能形成NO43-;同理,P有d軌道,可以形成SP3d雜化軌道而N不能,因此不可能形成NF5;同理,碳酸為H2CO3,而原硅酸可以是H4SiO4也是如此。
38.σ鍵與Л鍵的穩定性。若是C原子,C-C、C=C、C≡C中鍵能分別是347.7KJ/mol、615KJ/mol、812KJ/mol,說明σ鍵一定比Л鍵鍵能大,σ鍵更穩定,因此CH2=CH2常溫下便可發生加成,而烷烴常溫下的σ鍵很穩定。從數據分析可知,C≡C與C=C的鍵能差大于C=C與C-C的鍵能差,從而說明由于三鍵的形成使C與C原子之間結構更強,鍵更短,因此C≡C鍵更強,即CH2=CH2比CH≡CH更活潑,與溴水褪色更快,因此并非Л鍵越多分子越不穩定;相反若形成大的離域Л鍵,可能會使分子更穩定,如苯環結構,再如金剛石的沸點不如石墨的高,也是因為石墨中存在大Л鍵,使C-C鍵變得更短,更穩定。
相反,若是N、O原子則恰恰相反,如N-N、N=N、N≡N的鍵能分別是139 KJ/mol、418 KJ/mol、946 KJ/mol,O-O、O=O的鍵能分別是142KJ/mol、497.3 KJ/mol。從數據不難看出,Л鍵鍵能比σ鍵大!這主要是由于N、O原子半徑較C原子半徑更小,從而形成σ鍵時,Л鍵重疊程度更大,這時Л鍵比σ鍵穩定。同理,N-O、N=O鍵能也分別是176KJ/mol、607KJ/mol。因此,σ鍵、Л鍵鍵能大小、穩定性如何,應具體問題具體分析。
39.NaBrO、NaBrO2、NaBrO3、NaBrO4四種鈉鹽中,Br的雜化方式均為SP3雜化,上述四種鈉鹽對應的酸的酸性依次增強,其中HBrO4的酸性強于HBrO3的原因是:HBrO3和HBrO4可分別表示為(HO)BrO2和(HO)BrO3,HBrO3中Br為+5價而HBrO4中Br為+7價。后者正電性更高,導致H、O之間的電子對向O偏移,更易電離出H+。
40.焰色反應用原子結構的知識解釋產生此現象的原因:當基態原子的電子吸收能量后,電子會躍遷到較高的能級,變成激發態電子,電子從能量較高的激發態躍遷到較低能量的激發態或基態時,將以光的形式釋放能量。
41.簡單金屬離子在水溶液中的顏色大多與價層含有未成對電子有關,基態銅原子的價層電子排布式為3d94s2,Cu+呈無色,其主要原因可能是價層無未成對電子。
42.比較Mn和Fe的電離能數據可知:氣態Mn2+再失去一個電子比氣態Fe2+再失去一個電子難。原因是:Mn2+的3d軌道電子排布為半充滿狀態,較穩定;而Fe2+的3d軌道電子數為6,不是較穩定的狀態。
43.硼酸(H3BO3)是一元酸,其原因是:H3BO3與一個水分子可形成配位鍵,產生[B(OH)4]-和一個H+。
44.金屬銅單獨與氨水或單獨與過氧化氫都不反應,但可與氨水和過氧化氫的混合溶液反應,其原因是:過氧化氫為氧化劑,氨與Cu2+形成配離子,兩者相互促進使反應進行。
45.實驗證明碳酸鹽的陽離子不同,分解溫度不同,如:
MgCO3熱分解溫度402℃,陽離子半徑66pm;
CaCO3熱分解溫度900℃,陽離子半徑99pm;
SrCO3熱分解溫度1172℃,陽離子半徑112pm;
BaCO3熱分解溫度1360℃,陽離子半徑135pm;
隨著陽離子半徑的增大,碳酸鹽的分解溫度逐步升高的原因:碳酸鹽分解過程實際上是晶體中的金屬陽離子結合CO32-中的氧離子,使CO32-分解為CO2的過程,所以當陽離子所帶電荷數目相同時,陽離子半徑越小,其結合氧離子的能力就越強,對應的碳酸鹽就越容易分解。
46.已知常溫下,H2CrO4的K1=4.1、K2=1×10-5,從結構的角度上看,K2<的原因是:第二步電離產生的二價酸根離子重新結合H+的能力強于第一步電離產生的一價酸根離子結合H+的能力。
47.HClO3比HClO2酸性更強,其原因為:HClO2和HClO3可分別表示為(OH)ClO和(OH)ClO2,HClO2中的Cl為+3價,而HClO3中的Cl為+5價,HClO3中Cl的正電性更高,導致Cl—O—H中O原子上的電子更向Cl偏移,更易電離出H+,故HClO3的酸性更強。
48.碳元素可形成多種結構和性質不同的單質,其中金剛石的熔點為3550℃,C60的熔點約為280℃,導致這種差異的原因:金剛石是原子晶體,C60是分子晶體,前者原子間是靠強烈的共價鍵結合的,后者分子間是靠微弱的范德華力結合在一起的。
49.四鹵化硅SiX4的沸點依F、Cl、Br、I次序升高的原因是:均為分子晶體,范德華力隨相對分子質量增大而增大。
50.由二鹵化鉛PbX2的熔點依F、Cl、Br、I次序降低,可推斷:依F、Cl、Br、I次序,PbX2中的化學鍵的離子性減弱、共價性增強。
51.MgCl2的熔、沸點比BeCl2高的原因是:MgCl2是離子晶體,而BeCl2是分子晶體,離子鍵比分子間作用力強得多。發生狀態變化時,離子晶體要克服離子鍵,分子晶體要克服分子間作用力。
52.CuSO4的熔點為560℃,Cu(NO3)2的熔點為115℃,其原因是:CuSO4和Cu(NO3)2均為離子晶體,SO42-所帶電荷數比NO3-多,故CuSO4晶格能較大,熔點較高。
53.C和O之間易形成含有雙鍵的CO2分子晶體,而Si和O之間則易形成含有單鍵的SiO2原子晶體,其原因為:碳與氧之間形成含有雙鍵的分子晶體放出的能量(803kJ/mol×2=1606kJ/mol)大于形成含單鍵的原子晶體放出的能量(360kJ/mol×4=1440kJ/mol),故CO2易形成含雙鍵的分子晶體;硅與氧之間形成含有雙鍵的分子晶體放出的能量(640kJ/mol×2=1280kJ/mol)小于形成含單鍵的原子晶體放出的能量(464kJ/mol×4=1856kJ/mol),故SiO2易形成含單鍵的原子晶體。
54.為什么晶體都具有規則的幾何外形?
由于晶體具有自范性,晶體內部的粒子是有序排列的,因此導致具有規則的幾何外形。不同晶體外形不同,關鍵是晶胞的參數不同,各角度有所差別。
55.晶胞熔沸點與晶體結構的關系如何?影響因素如何?
晶體的熔沸點主要與晶體中粒子之間的作用力有關!但不同晶體之中影響作用力因素,還與分子晶體的分子量、極性以及原子晶體中半徑、離子晶體的離子電荷與半徑、金屬晶體中離子電荷與原子半徑有關??傊肿泳w的作用力與分子量與極性有關,鍵力主要與原子半徑與電荷有關。
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