这组练习有十道原创题,由易到难,涵盖键合与结构的全部五节课。第 1 至 3 题是离子,第 4、5 题是共价键,第 6 至 8 题把结构与性质联系起来,第 9、10 题综合多种技能。
每道题先在纸上作答,要求解释的地方写成完整句子,然后再打开答案。标注为编造的数据只是为练习而编,并不描述真实物质。
题目
1. 钠的质子数是 11。写出钠原子和 Na⁺ 离子的电子排布,并写出该离子中质子和电子的数目。
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钠原子:2,8,1。它失去 1 个最外层电子,所以 Na⁺ 是 2,8。
Na⁺ 有 11 个质子和 10 个电子。电荷 = 11 − 10 = 1+,吻合。
2. 硫的质子数是 16。解释硫离子 S²⁻ 如何形成。
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硫原子:2,8,6。它得到 2 个电子,变成 2,8,8,最外层排满。它有 16 个质子和 18 个电子,所以电荷为 16 − 18 = 2−。
S²⁻(2,8,8)
3. 利用离子 Mg²⁺、Cl⁻、Al³⁺ 和 O²⁻,写出氯化镁和氧化铝的化学式。
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氯化镁:Mg²⁺ 需要 2 个 Cl⁻ 来平衡(2+ 与 2 × 1−),所以是 MgCl₂。
氧化铝:3 和 2 的最小公倍数是 6,所以需要 2 个 Al³⁺(共 6+)和 3 个 O²⁻(共 6−),得到 Al₂O₃。
4. 氨是 NH₃。分子中有几对共用电子和几对孤电子对?请证明电子总数正确。
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氮有 5 个最外层电子,还需要 3 个,所以它与 3 个氢原子各共用一对:3 对共用电子。氮剩下的 2 个电子形成 1 对孤电子对。
核对:最外层电子总数 = 5 + 3 × 1 = 8。图中,3 对成键电子(6)+ 1 对孤电子对(2)= 8。
5. 二氧化碳中,每个碳与氧之间都是双键。用各原子的最外层电子解释原因。
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碳有 4 个最外层电子,还需要 4 个,办法是与 2 个氧原子各共用 2 对。每个氧有 6 个最外层电子,还需要 2 个,一个双键就提供了。每个氧还保留 2 对孤电子对。
核对:4 + 6 + 6 = 16 个最外层电子。图中:4 对成键电子(8)+ 4 对孤电子对(8)= 16。
6. 测试四种物质。数据为练习而编。
| 物质 | 熔点 / °C | 固态导电 | 熔融导电 |
|---|---|---|---|
| A | 1610 | 否 | 否 |
| B | 710 | 否 | 是 |
| C | −50 | 否 | 否 |
| D | 1540 | 是 | 是 |
判断每种物质的结构:巨型共价、巨型离子、简单分子或金属。
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A: 熔点很高,两种状态都不导电:巨型共价。
B: 熔点高,只在熔融时导电:巨型离子。
C: 熔点低,不导电:简单分子。
D: 熔点高,固态就导电:金属,因为离域电子在固态中也能移动。
7. 解释为什么石墨导电而金刚石不导电。
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石墨中每个碳原子在层内形成 3 个共价键,所以第 4 个最外层电子是离域的,能沿着层自由移动并传递电荷。金刚石中每个碳形成 4 个共价键,所有最外层电子都用于成键,没有能自由移动的带电粒子。
8. 解释为什么氯化钠晶体易碎。
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氯化钠是阳离子与阴离子交替排列的晶格。如果外力使一层离子滑动了一个位置,相同电荷的离子就成了邻居而互相排斥。各层被推开,晶体就裂开。
9. 碘是容易熔化的固体,而氯化钠需要高得多的温度。解释熔点的差异,并说明两者熔融时是否导电。
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碘是简单分子物质。熔化时只需克服 I₂ 分子之间的弱分子间作用力,所以所需能量少。氯化钠是巨型离子晶格,必须克服离子之间许多强静电吸引力,需要多得多的能量。
熔融的碘不导电,因为只有中性分子。熔融的氯化钠导电,因为离子可以自由移动。
10. 一位学生说:“水沸腾时共价键会断开,所以需要那么多热量。”请纠正这句话,并解释实际发生的事。
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水沸腾时,每个 H₂O 分子内部的共价键不会断开。水蒸气仍然是 H₂O。被克服的是分子之间的分子间作用力,使分子分离成气体。共价键只会在化学反应中断开,例如水被分解成氢气和氧气的时候。
如果做错了
根据你的错误类型,选择下一课。
- 电子数或电荷算错(第 1 至 3 题):回到用电子解释离子的形成。
- 漏掉孤电子对或键(第 4、5 题):复习表示简单共价键。
- 金刚石或石墨的性质(第 6、7 题):复习把巨型结构与性质联系起来。
- 熔点答案写错了键(第 9、10 题):复习比较分子物质与离子化合物的熔化行为。
- 导电答案写错了载流粒子(第 6、7、9 题):复习解释固态与熔融状态下的导电性。
把每个错误记在错题记录与重测队列里,几天后再做一道同类的新题。当你进入量和方程式的学习时,摩尔与方程式比例辅导器和方程式配平推理训练器就会派上用场。
有些学生需要帮助,才能分清“知道事实”和“写出推理链”。老师在化学线上一对一补习中留意的正是这个差别。