高中化学疑难问题解析 50例化学疑难问题详解( 二 ) _知识分享

7.屏蔽效应、钻穿效应和能级交错现象？
【答】对于氢原子，核外只含有一个电子，这个电子仅受到原子核的作用，不受其他电子的作用。多电子原子中，每一个电子不仅受到原子核的吸引，而且还受到其他电子的排斥。在考虑某个电子时，可以把其他电子对其排斥作用看作削弱了原子核对它的吸引作用，这种由于其他电子的排斥而使原子核对某个电子吸引作用的减弱称为屏蔽效应。
电子层数越小的电子在离原子核越近的地方出现几率越大，但在同一电子层中不同轨道上的电子钻到离原子内层的能力不同，其钻穿能力的大小依次为ns、np、nd、nf 。也就是说，s电子钻穿到内层的能力要比p、d、f电子大，电子钻穿内层的程度越大，受到原子核的吸引作用越大，内层电子对它的屏蔽作用越小。这种外层电子钻到内层的作用叫做钻穿效应。
由于4s电子的钻穿效应较大，而3d电子的屏蔽效应越大，使得3d电子的能量略高于4s，即第三层d轨道上的电子，其能量要比第四层s轨道上电子的能量高，这种现象称为能级交错现象。同理，能级交错现象如能量6s<4f<5d<6p 。
8.碱土金属碳酸盐的热稳定性规律？
【答】碱土金属碳酸盐的热稳定性规律，一般认为，含氧酸盐热分解的本质是金属离子争夺含氧酸根中的氧离子。也可以用离子极化的观点解释因此金属离子的半径越小，正电荷越高，极化作用越强，夺取含氧酸氧离子的能力越强，含氧酸盐的热分解温度越低。从Be-Ba，碱土金属离子的半径递增，极化作用递减，故热分解温度依次升高。（金属离子极化作用增强，化合物稳定性下降，热分解彻底。例如金属硝酸盐的分解规律）
不同碳酸盐的热稳定性差异很大。其中碱金属和碱土金属碳酸盐的热稳定性较高,必须灼烧至高温才分解;而有些金属的碳酸盐的热稳性较低,加热到100℃左右就分解，如碳酸铍等；有的碳酸盐在常温下就可以分解，如碳酸汞。
酸式碳酸盐的热稳定性比相同金属的碳酸盐低得多。例如碳酸钠,要851℃以上才开始分解，而碳酸氢钠在270℃左右就明显分解。
分解温度：M2CO3>MHCO3>H2CO3,因为H+的极化作用非常强。
9.为什么NaCl、MgCl2、AlCl3的熔沸点依次降低?
【答】按照一般规律：离子半径越小，粒子的电荷越多，则离子键越强，离子化合物的熔沸点就越高。Na+、Mg2+、Al3+的离子半径依次减小，电荷数依次增多，但NaCl、MgCl2、AlCl3的熔点却依次降低，分别为801℃、714℃、192.4℃；沸点也依次降低，依次为1443℃、1000℃、177.8℃ 。究其原因，也可用离子极化理论来解释：离子的半径越小、电荷数越多，则离子产生的电场强度就越大，其极化能力就越强，使得离子发生变形而产生电子云重叠的程度就越大，键的极性减弱，晶体的类型也就相应地由典型的离子晶体（如NaCl）经过渡型晶体（如MgCl2、AlCl3的层状晶体）转变为分子晶体，因而NaCl、MgCl2、AlCl3的熔沸点依次降低。
10.为什么过渡型晶体（混合型晶体）能导电？
【答】晶体除了离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体外，还有一种过渡型晶体。例如石墨的晶体就是层状结构，每一层内的每个碳原子以3个共价键与另外3个碳原子相连，6个碳原子在同一平面内连接成正六元环形的蜂窝式平面网状结构在同一个平面的碳原子还剩下一个p轨道，它们相互重叠，此p轨道中的一个电子可以在层内移动。石墨晶体中层与层之间的距离较大，层与层之间以微弱的范德华力结合。由于石墨晶体中同一层内是平面网状结构，碳原子与碳原子之间以共价键结合，共价键的键能很大，极难破坏，所以石墨的熔点很高，化学性质也很稳定。由于同一层内还有一个p电子可在层内自由移动，类似金属的自由电子，所以石墨能导电和导热。但电子只能在层内移动，而难以在层间流动，因而沿层状状方向的导电性优良，而垂直方向的导电性却很差，两个方向的导电性相差近万倍。由于层与层之间仅以微弱的范德华力结合，所以石墨片层之间容易滑动。属于过渡型晶体的还有层状结构的黑磷和线状或片状的硅酸盐（天然硅酸盐云母是一种片状晶体）等。

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