轨函(个数) 最多可容纳电子数
/ / 1 2 / / 3 6 7 14 1 2 §3.2 元素周期律 金属材料
练习题(p.69)
1.
元素 22Ti 24Cr 28Ni 29Cu 外层电子排布式 3d24s2 3d54s1 3d84s2 3d104s1 未成对电子数 2 6 2 1 离子 外层电子排布式 Ti4+ Cr3+ Ni2+ Cu2+ 3s23p6 3s23p63d3 3s23p63d8 3s23p63d9 未成对电子数 0 3 2 1
2．最高化合价为+6,可能是第六主族或第六副族的元素；最外层电子数为1的,则只有第六副族的元素,同时原子半径又是最小的,只有Cr满足。 (1) 29Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 (2) 3d54s1 (3) 3s23p63d3
3． 11Na 1s22s22p63s13p1 Z?=11－(1.00×2＋0.85×8＋0)=2.20 14Si 1s22s22p63s23p2 Z?=14－(1.00×2＋0.85×8＋0.35×3)=4.15 17Cl 1s22s22p63s23p5 Z?=17－(1.00×2＋0.85×8＋0.35×6)=6.10
Na、Si、Cl作用在外层电子上的有效核电荷数依次增大，原子半径依次减小，非金属性依次增强。
4．Ca、Ti、Mn、Fe、Co、Ga、Br同属第四周期元素,自Ca至Br，所受的有效核电荷数依次增大,即金属性依次降低。
5．19K 1s22s22p63s23p64S1 Z?=19－(1.00×10＋0.85×8＋0)=2.2
22626101
29Cu 1s2s2p3s3p3d4s
Z?=29－(1.00×10＋0.85×18＋0)=3.7
K和Cu最外层均有4s1,但K的4s电子所受的有效核电荷数(2.2)比Cu的4s电子所受的有效核电荷数(3.7)小，而且半径亦小，因此在化学反应中K比Cu易失去电子，金属性强。 6． Ta 第六周期 VB族 W 第六周期 VIB族 Zr 第五周期 IVB族
7．由于形成固熔体而引起合金强度、硬度的升高的现象称为固熔强化，它能提高金属的强度和硬度。引起固熔强化的主要原因是固熔体溶质元素的外层电子结构、原子半径、电负性等不同于溶剂金属,再形成取代或间充固熔体时发生固熔化晶格歪扭(或称畸变)。
8．形成碳化物倾向从大到小次序是Ti>Cr>Co>Cu。因为Ti、Cr、Co、Cu的外层电子结构
11
依次为3d24s2、3d54s1、3d74s2、3d104s1，d电子越多,与C成键的可能性越小,因此形成碳化物倾向性也越小。
§3.3 化学键 分子间力 高分子材料
练习题(p.86)
1．（1）c，f （2）a、b，c，d，g (3) a，d (4)d (5)b 2．乙二胺四乙酸合钙(II)酸钠 ， Ca2+ ， 乙二胺四乙酸 。 3．化学键>氢键>分子间力。
4．聚甲基丙烯酸甲酯是II类给电子性高聚物，它的溶度参数?=19.4(J·cm3)1/2;能溶解它的
－
溶剂必须是弱亲电子溶剂,而且其溶度参数要相近，它们是三氯甲烷 ?=19.0(J·cm3)1/2、二
－
氯甲烷 ?=19.8(J·cm3)1/2。
－
聚氯乙烯是I类弱亲电子性高分子化合物，?=19.8(J·cm3)1/2；能溶解它的溶剂必须是
－
给电子性溶剂,而且其溶度参数要相近，它们是环己酮(II类给电子性溶剂) ?=20.2(J·cm3)1/2、
－
四氢呋喃(II类给电子性溶剂) ?=18.6(J·cm3)1/2。
－
聚碳酸酯是II类给电子性化合物，?=19.4(J·cm3)1/2；能溶解它的溶剂必须是弱亲电子
－
溶剂,而且其溶度参数要相近，它们是三氯甲烷 ?=19.0(J·cm3)1/2、二氯甲烷 ?=19.8(J·cm
－
－3
)1/2。
5．9个?键,2个?键。
6．第(1)组中的HF、第(2)组中的H2O、第(3)组中的CH3CH2OH、第(4)组中的
[(O)C (CH2)x C(O)N(H) (CH2)y N(H)] 、n有氢键。
因为它们中有电负性大的F、O、N等元素，它们将对与其直接相连接的H的电子云强烈吸引，使H裸露成质子，它再吸引F、O、N上的电子云，F、O、N等元素(用X表示)与质子(用H表示)与另一个分子上的F、O、N等元素(用Y表示)形成了XHY多中心轨函而产生了氢键。
7．聚二甲基硅氧烷的线型分子的化学式 ：
其性质及产生原因见教材84页。
8．详见教材83~84页。注意橡胶和塑料的原料都是高分子化合物，高分子化合物可有不同合成工艺，不同工艺、不同配方所得高分子分子量不同，其Tg、Tf也不同。有时同一种高分子化合物既可作塑料又可作橡胶，聚氨酯类高分子化合物就属这种情况。
12
§ 3.4 晶体缺陷 陶瓷和复合材料
练习题(p.97)
1．
2． 陶瓷由晶相、晶界相、玻璃相和气相组成。
晶相是陶瓷的主要组成相，决定陶瓷的主要性质。
晶界相是多晶结合处的缺陷，对晶体功能影响很大，是功能产生的原因。
玻璃相起粘结作用，能降低烧成温度，可填充气孔气相，可使陶瓷的电热绝缘性能大大提高。
气相不可避免，但可降低到最低程度。气孔可减轻重量，但抗电击穿能力下降，受力时易产生裂缝，透明度下降。
3． 尽管硅酸盐有多种形式的结构，但都是Si和氧的共价键结合的硅氧四面体负离子基团，基团内镶嵌着金属正离子,与硅氧四面体负离子基团中的氧以离子键结合，其绝缘性取决于负离子基团中的氧与金属离子间的结合力。硅氧西面体的框架是确定的，金属离子的电荷与半径决定了结合力的大小，金属离子的电荷较高,半径大,结合力大。Na+电荷低，半径小，所以含量越低越好。
223
4． 氮化硅Si3N4，偏共价键型。 外层电子排布式 14Si1s22s22p63s23p2， 电7N 1s2s2p。
负性Si 1.8 N 3.0。
氮化硅耐高温,在1200℃下可维持室温时的强度和硬度，在氧化情况不太严重的介质中最高安全使用温度可到1600～1750℃，用作火箭发动机尾管及燃烧室，无冷却汽车发动机。 5．铁氧体的化学组成主要是Fe2O3,此外有二价或三价的Mn、Zn、Cu、Ni、Mg、Ba、Pb、Sr、Li的氧化物,或三价的稀土元素Y、Sm、En、Gd、Fb、Dy、Ho和Er系的氧化物。NiMnO3及CoMnO3等虽不含Fe，但也是铁氧体。
它可用作计算机和自动化装置中的记忆(贮存)元件,用作隐身材料。
6．BYCO的化学组成为Ba、Y、Cu的氧化物,但不一定成整数比。它可用作超导材料，制成电缆输电、发动机的线圈、磁力悬浮高速列车。 7．WC－Co金属陶瓷的简单制备过程如下： WO3 + C ? W + CO2
13
W(粉末) + C ? WC(粉末) CoO + C ? Co(粉末)
WC(粉末) + Co(粉末)?(烧结)?WC－Co金属陶瓷
8．玻璃钢是一种复合材料，它由合成树脂,如酚醛树脂、环氧树脂及玻璃纤维等组成，将玻璃纤维(增强相)浸渍在树脂(粘结相，基体)中，再加以固化剂、稀释剂、填充剂、增塑剂等辅助材料制成。它的主要优点是质轻，电绝缘性好，不受电磁作用，不反射无线电波，微波透过性能好，耐磨，耐腐蚀，成型简便。可用作汽车、轮船外壳、室内器具等。
第四章 化学反应与能源
§4.1热化学与能量转化 练习题(p.106)
1．(1) a、b；(2) b、d；(3) c；(4) b
2． C2H2(g) + 5/2O2 (g) = 2CO2 (g) + H2O(g)
?fHm? (298.15)/kJ.mol
－1
227.4 0 －393.5 －241.8
－1
?rHm?(298.15)=[2×(－393.5) －241.8－227.4] kJ?mol
=－1256.2 kJ?mol1
－－1
CH4(g) + 2O2 (g) = CO2 (g) + 2H2O(g)
?fHm? (298.15)/kJ.mol
－74.6 0 －393.5 －241.8
－1
?rHm?(298.15)=[ (－393.5) +2×(－241.8)－(－74.6)] kJ?mol
=－802.5 kJ?mol1
－－1
C2H4(g) + 3O2 (g) = 2CO2 (g) + 2H2O(g)
?fHm? (298.15)/kJ.mol
52.4 0 －393.5 －241.8
－1
?rHm?(298.15)=[2×(－393.5) +2×(－241.8)－52.4] kJ?mol
=－1323 kJ?mol1
－－1
C2H6(g) + 7/2O2 (g) = 2CO2 (g) + 3H2O(g)
?fHm? (298.15)/kJ.mol
－84.0 0 －393.5 －241.8
－1
?rHm?(298.15)=[2×(－393.5) +3×(－241.8)－(－84.0)] kJ?mol
=－1428.4 kJ?mol1
－
可见，燃烧1molC2H4或C2H6放出的热量大于C2H2，因此可以代替，而CH4不行。 3． Na2S(s) + 9H2O(g) = Na2S?9H2O(s)
?fHm?rHm
/kJ.mol
－1
－372.86 －241.8 －3079.41
－1
(298.15)={(－3079.41)－[(－372.86)+(－241.8)×9]}kJ?mol=－530.35 kJ?mol1
－
14
1kg Na2S的物质的量：n=1000g/(22.99×2＋32.07)g?mol1=12.81mol
－
Q= Qp=?H= (－530.35kJ?mol1 )×12.81mol=－6794 kJ
－
4． 2N2H4(l) + N2O4(g) = 3N2(g) + 4H2O(l)
?fHm ?rHm
/kJ.mol1 50.63 9.66 0 －285.8
－
(298.15)=[(－285.8)×4－(50.63×2+9.66)] kJ?mol1
－
－
=－1254.12 kJ?mol1
32 g N2H4的物质的量为：n=32g/(14×2+1×4)g?mol1=1.0 mol
－
1.0molN2H4完全反应，其反应进度为2mol，所以： Q= Qp=?H=－1254.12 kJ?mol1×2mol=－627.06 kJ
－
115． CaO(s) + H2O(l) = Ca2+(aq) + 2OH(aq)
－
?fHm ?rHm
(298.15)/kJ?mol
－1
－634.9 －285.8 －542.8 －230.0
－
(298.15)=[(－543.20)－2× (－230.0)]－[(－634.9)+(－285.8)] kJ?mol1
－
=－82.1 kJ?mol1 罐头从25℃?80℃需吸收的热量： Q= Qp=?H=400 J?K1?(80－25)K=22000 J
－
设需CaO为W克，则其物质的量 n=W/[(40.08+16.00) g?mol1]=Q/[-?rHm
－
(298.15) ×80%]
－
? W=[22000/(82.1×103×80%)] mol ×56.08 g?mol1 =18.78 g 6． C6H6(l) + 15/2O2 (g) = 6CO2 (g) + 3H2O(l)
?U?QV??209.2kJ
?H??U??ngRT?[(?209.2)?(5/78)?(6?7.5)?8.314?298.15?10?3]kJ??209.4kJ1mol液态苯在弹式量热计中完全燃烧放热：
Q?QV?(?209.2)?78/5kJ?mol?1??3263.5kJ?mol?1
7．恒容反应热QV??U，恒压反应热Qp??H，当液体、固体相对于气体体积可以忽略且气体可以看作理想气体时有：?H??U??ngRT。所以：
(1) H2(g)十(2) H2(g)十
1O2(g)==H2O(g) ?ng??，?H??U，Qp?QV； 0.521O2(g)==H2O(l) ?ng??，?H??U，Qp?QV。 1.52－1
8． Fe2O3(s) + 3CO(g) = 2Fe(s) + 3CO2(g) ?fHm
(298.15)/kJ?mol
－824.2 －110.5 0 －393.5
15