基礎(chǔ)化學(xué)李保山第二版10-分子結(jié)構(gòu)習(xí)題答案

1、10 分子結(jié)構(gòu)習(xí)題解答（p322-325）思考題1. Na和Cl、F之間，K和Cl、F之間能形成離子化合物。2. 答案：Be2+ 2電子構(gòu)型；Ca2+ 8電子構(gòu)型；Fe3+ 917電子構(gòu)型；Cu+ 18電子構(gòu)型；Sn2+ 18+2 電子構(gòu)型；Pb4+ 18 電子構(gòu)型；3. 8 電子構(gòu)型。3. 答案：S2 >K+>Na+>Mg2+4. Sn4+ >Fe2+ >Sn2+ >Sr2+>Ba2+5. S2->O2->F->Cu+ >Na+6. （ 1 ）半徑比規(guī)則可以用來判斷離子晶體的晶格類型。晶格能可以用來衡量離子鍵的強(qiáng)弱。（ 2）離

2、子極化的結(jié)果使原來的離子鍵向共價(jià)鍵方向過渡。（ 3） 18 電子構(gòu)型的正離子極化率較強(qiáng)；18 電子構(gòu)型的負(fù)離子變形性較強(qiáng)。7. 答案：原子軌道的角度分布方向是一定的，共價(jià)鍵的形成遵循最大重疊原則，所以只能在建軸方向上才能形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵，因而共價(jià)鍵具有方向性；每個(gè)原子的未成對電子數(shù)時(shí)一定的，有幾個(gè)未成對電子就可以形成幾個(gè)共用電子對，所以共價(jià)鍵具有飽和性。8. （ 1 ）由兩個(gè)相同或不相同的原子軌道沿軌道對稱軸方向相互重疊而形成的共價(jià)鍵（頭碰頭），叫做b鍵。當(dāng)兩個(gè)原子的軌道從垂直于成鍵原子的核間連線的方向接近，發(fā)生電子云重疊而成鍵 （肩并肩），這樣形成的共價(jià)鍵稱為 兀鍵。（ 2）單鍵：在價(jià)鍵理論

3、中，兩個(gè)原子之間如只有一對共用電子，形成的化學(xué)鍵稱為單鍵。單電子鍵：在分子軌道理論中，只有一個(gè)電子填入分子軌道形成的化學(xué)鍵稱為單電子共價(jià)鍵。（ 3） 同類型的雜化軌道可分為等性雜化和不等性雜化兩種。如果原子軌道雜化后形成的雜化軌道是等同的，這種雜化叫做等性雜化。如果原子軌道雜化后形成的雜化軌道中有一條或幾條被孤對電子所占據(jù)， 使得雜化軌道之間的夾角改變，這種由于孤對電子的存在而造成雜化軌道不完全等同的雜化，叫做不等性雜化。9. （1） BF3鍵角大，因?yàn)?BF3中B的價(jià)電子結(jié)構(gòu)為2s22p1,形成分子時(shí)，進(jìn)行 sp2雜化，三個(gè)sp2 雜化軌道分別與三個(gè) F原子的p軌道成鍵，故BF3分子為平面三

4、角形，鍵角為120度。PF3中，磷原子有一對孤對電子。孤對電子與單鍵之間的斥力使它們的分子構(gòu)型為三角錐形。因此BF3 鍵角大。（ 2） NH3 比 PH3 的鍵角大是因?yàn)镻 的電負(fù)性較N 小， PH3 中的成鍵電子云比NH3 中的更偏向于H，同時(shí) P-H 鍵長比 N-H 鍵長大，這樣導(dǎo)致PH3 中成鍵電子對之間的斥力減小，孤對電子對成鍵電子的斥力使 H-P-H 鍵角更小。（ 3） NH3 的鍵角大，因?yàn)樵?NH3 中成鍵的電子對都靠近電負(fù)性較大的氮原子一邊，在氮原子處成鍵電子的相互排斥較強(qiáng)。但是， 在 NCl3 中成鍵的電子對都被拉向電負(fù)性較大的氯原子一邊（ “遠(yuǎn)離”中心原子），在氮原子處成鍵

5、電子的相互排斥較弱.10. CO2中，先有一個(gè)2s電子受到激發(fā)而進(jìn)入空的 2Pz軌道中，形成2s2px2py2Pz中各有一個(gè)電子 的激發(fā)態(tài)電子構(gòu)型，然后2s2Px兩條軌道雜化形成兩條 sp雜化軌道。這兩條軌道再分別去與氧各成一 個(gè)b鍵（頭碰頭重疊），如OCO結(jié)構(gòu)。此時(shí)C原子還有兩個(gè)未參加成鍵的 p軌道，分別與 O的 p軌道從側(cè)面重疊各形成一個(gè)兀鍵，兩個(gè)兀鍵分布于C的兩側(cè)，且所在平面互相垂直。BBr3中，先有一個(gè)2s電子受到激發(fā)而進(jìn)入空的 2py,形成sp2雜化軌道。這三條軌道再分別去與Br各成一個(gè)b鍵（頭碰頭重疊）。軌道中B的2Pz軌道（空）和Br的孤對電子（在 4Pz中）可以共 軻，形成兀（

6、4,6）。其中以xy平面為分子平面。HgCl2,類似于CO2, Hg的外層電子為6s2, 2個(gè)Cl提供2個(gè)電子，所以其外層為 4個(gè)電子， 采取sp雜化；這兩條軌道再分別去與 Cl各成一個(gè)b鍵（頭碰頭重疊），Cl的孤對電子可以和 Hg的 6P軌道重疊形成兀鍵，且為 2組兀（3,4）。NH4+中，N發(fā)生不等性sp3雜化，孤電子對占有了能量低含 s成分多的雜化軌道，與 H +的空 軌道形成配位鍵。其余3個(gè)未成對電子分別占有另外 3個(gè)雜化軌道，它們分別與H原子的s軌道重疊 形成（T鍵。11.答案：BF3分子中B原子采用sp2雜化軌道與F原子成鍵，所以具有平面三角的幾何構(gòu)型；而 NF3 分子中N原子采用

7、不等性sp3雜化軌道與F原子成鍵，所以其幾何構(gòu)型為三角錐型。12答案：CS2：直線型，非極性分子SiCl4：正四面體型，非極性分子CHC13：變形四面體型，弱極性分子H2S： V 型，極性分子NO2： V 型，極性分子BCl 3：平面正三角形，非極性分子NF3：三角錐型，極性分子13答案：（1）HF>HCl ；（2） FO2>CS2；（3）CCl 4=SiBr 4；（4） BF3<NF314.答案：B2分子軌道表達(dá)式為（t1s）2（t 1s*）2（ b2s）2 （*s*）2 （兀2py）1 （兀2pz）1,計(jì)算得鍵級為1,因 此較穩(wěn)定，兀2py和兀2Pz各有一個(gè)電子，因此具有

8、順磁性。15. 鍵能越大，分子越穩(wěn)定；鍵長越長，穩(wěn)定性越差；鍵級越高，鍵能越大，分子越穩(wěn)定。16答案：（ 1）氖氣和四氯化碳：色散力（ 2）碘化氫和水：取向力，誘導(dǎo)力，色散力（ 3）過氧化氫和氟化氫：取向力，誘導(dǎo)力，色散力，氫鍵（ 4）二氧化碳和二氧化硫：誘導(dǎo)力，色散力（ 5）甲醇和水：取向力，誘導(dǎo)力，色散力，氫鍵17答案：（1） NaCl ： 陰、陽離子間的靜電作用力離子鍵（2） Ne：瞬間偶極子與瞬間誘導(dǎo)偶極子之間的靜電作用力色散力（3） HCl ：偶極子與偶極子之間的靜電作用力色散力（4） C6H6：瞬間偶極子與瞬間誘導(dǎo)偶極子之間的靜電作用力色散力18. 答案： （1） 氯化氫的熱穩(wěn)定性

9、比碘化氫好；2 2） 鍵能。 H-Cl 鍵的鍵能比H-I 鍵的鍵能大，化學(xué)鍵穩(wěn)定，不易斷裂；3 3） 如果用氟化氫代替氯化氫進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也不會生成F2。19 .答案：（1）I2（s）：色散力；色散力較大，呈固態(tài)（2）SO2（g）：取向力，誘導(dǎo)力，色散力；主要色散力，作用力較小，呈氣態(tài)（3）H2O（l）：取向力，誘導(dǎo)力，色散力，氫鍵；主要?dú)滏I。較強(qiáng)，液態(tài)（4）濱水（aq）:取向力，誘導(dǎo)力，色散力；主要色散力。作用力較大，液態(tài)（ 5）干冰：色散力；色散力較小，易升華。20 .答案：乙醇（C2H5OH）沸點(diǎn)較大，因其分子間有氫鍵，而二甲醛（CH3OCH3）分子間無氫鍵。21 .答案：分子間氫鍵，使分子

10、間的結(jié)合力增強(qiáng)，使熔沸點(diǎn)升高，如能與溶劑分子間產(chǎn)生氫鍵，會使 溶解度增加。分子內(nèi)可以產(chǎn)生氫鍵時(shí)，會阻礙分子間氫鍵的形成，因此使熔沸點(diǎn)減低，在溶劑中的溶 解度下降。對硝基苯酚不能形成分子內(nèi)氫鍵，可以形成分子間氫鍵，鄰硝基苯酚能形成分子內(nèi)氫鍵。 因此對硝基苯酚熔沸點(diǎn)，在水中溶解度都比鄰硝基苯酚高。22 .答案：導(dǎo)體能導(dǎo)電，是因?yàn)榇嬖趯?dǎo)帶， Ag和Mg的最外電子排布如下： Ag: 4d10 5s1 Mg: 3s2。 都具有空的分子軌道， 因此電子可在能帶內(nèi)不同的能級之間自由運(yùn)動(dòng)， 在外電場的作用下，即可形成 電流。23 .答案：(1)正確；(2)錯(cuò)，體心立方堆積配位數(shù)為8,而六方密堆積和面心立方密堆

11、積的配位數(shù)都為12; (3)正確。24 .略25 .答案：超分子化學(xué)研究的是分子之間以分子間力高層次組裝的化學(xué)，是分子識別和分子組裝的化學(xué)?？梢哉f超分子化學(xué)是高于分子層次的化學(xué)，或稱之為分子之外的化學(xué)。超分子具有分子識別的功能。因此，超分子在分子器件，靶向藥物，高選擇性催化劑等方面具有重要應(yīng)用前景。具體應(yīng)用請自 行查閱相關(guān)文獻(xiàn)(，)。26.PBr3CH3+BH4-SO3AsCl5BeF2CO32-TeF4電子幾 何構(gòu)型正四面 體平面三 角形正四面 體平面三 角形三角雙 錐直線形平面三 角形三角雙 錐分子幾 何構(gòu)型三角錐平面三 角形正四面 體平面三 角形三角雙 錐直線形平面三 角形四向體以PBr

12、3為例，過程如下：LP=(5-3*1-0)/2=1 ;中心原子與三個(gè) Br成鍵，所以BP=3; VP=LP+BP=1+3=4。 因此電子幾何構(gòu)型為正四面體。由于有一對孤對電子，排斥作用較大，因此分子幾何構(gòu)型為三角錐形。27 .對NH3,與上題計(jì)算過程相同得：LP=1 BP=3 VP=4。因此電子幾何構(gòu)型為正四面體。由于有一對孤對電子，對其他三根鍵產(chǎn)生排斥作用，所以氨氣的分子幾何結(jié)構(gòu)是三角錐型。28 . H2分子的基態(tài)電子組態(tài)為(b1s)2鍵級為(2-0) /2=1; H2+分子的基態(tài)電子組態(tài)為(b1s)1鍵級為 (1-0) /2=1/2; He2+分子的基態(tài)電子組態(tài)為(tIs4oIs*)1 鍵

13、級為(2-1) /2=1/2;29 .晶體是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間成周期性重復(fù)排列的固體，具有長程有序，并成周期性重復(fù)排列。具 有各向異性。非晶體是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間不成周期性重復(fù)排列的固體，具有近程有序，但不具有長程有序。宏觀上，晶體具有整齊規(guī)則的幾何外形和固定的熔點(diǎn)。30 .晶狀石英是SiO2晶體，是原子晶體，鍵能很大，鍵長很短，且排列長程有序，因此密度較大， 而無定型硅不存在這種長程有序的晶格結(jié)構(gòu)，原子間的晶格網(wǎng)絡(luò)呈無序排列，因此密度較小。31 . Zr：金屬晶體；N2O4：分子晶體；Si:原子晶體；Ne：分子晶體；Ni(ClO3)2 :離子晶體 對二氯苯：分子晶體。32 . (1) Xe沸

14、點(diǎn)高，都是分子晶體，且 Ar和Xe結(jié)構(gòu)類似，因此分子量高的沸點(diǎn)高。(2) SiO2沸點(diǎn)高，因?yàn)镾iO2是原子晶體，固體二氧化碳是分子晶體。(3) KBr沸點(diǎn)高，因?yàn)镵Br是離子晶體，固體 Br2是分子晶體。(4) C6cl6沸點(diǎn)高，都是分子晶體，且兩者結(jié)構(gòu)類似，因此分子量高的沸點(diǎn)高。習(xí)題1.答案:RbClr+/r-=0.818CsCl 型AgClr+/r-=0.696NaCl 型NaIr+/r-=0.440NaCl 型CaOr+/r-=0.707NaCl 型2.答案：(1)Ag+ (電荷相同，Ag +的半徑略小，18電子構(gòu)型的離子，外層 d電子對原子核的屏障作用較小，離子的有效核電荷高， 對負(fù)

15、離子外層電子的引力較大， 極化力強(qiáng)。如Ag+離子的 極化力K +的極化力。)(2) Li+ (電荷相同，Li+的半徑小)(3) Be2+ (Be2+的半徑小、且電荷多)(4) Cu+ (Cu+半徑K+(Cu+半徑與Na+相近)，K+的價(jià)電子層為8, Cu+為18)(5) Fe3+ (Fe3+電荷多，半徑小) 3.答案:(1) 因?yàn)殁c的鹵化物是離子晶體，而硅的鹵化物是原子晶體。離子晶體中存在離子鍵，因而熔點(diǎn)高。(2) 因?yàn)閺腘aF到NaI,陰離子半徑變大，離子極化能力變強(qiáng)，形成化學(xué)鍵的極性減弱，因而熔點(diǎn)降低，而硅的鹵化物隨著原子半徑增大，原子之間相互作用力增大，因此熔點(diǎn)增 加。4 . 答案：V=

16、 (0.418X10-9m) 3m=4X (59+16) /Na=4.98X 10-22g 3p=6.82g/cm5 .答案：r=2.884X 31/2+4=0.125nm6 .答案：離子的變形T和極化力都是Zn2+Na+,因此ZnS因離子的極化作用而具有較強(qiáng)的共價(jià)性,在水中的溶解度小，而Na2s中離子的極化作用小，屬于離子化合物，在水中的溶解度大。7.H2OBCl3PCl5SF6PH3HCNCO2/°HHCl“B、, ClClC Cl、 c/ (;lP-ClClF FJ/F 小 FH八HHC NO - C -T O8.要求列表寫出各分子(離子)的VP、LP、電子對構(gòu)型、分子(離子)

17、構(gòu)型和中心原子的雜化類型(分子)離子VPLP電子對構(gòu)型分子(離子)構(gòu) 型中心原子的雜 化類型CS22r 0r直線形直線型r sp CH2O30三角形三角型SP2CBr440四向體四向體型1SP3H3O +41四向體三角錐型SP3一NO231三角形V型SP2一NO330三角形三角型rsp2SO4240四向體四向體型SP3PF550三角雙錐三角雙錐型SP3dPO4340四向體四向體型SP3AlF 6360八面體八面體型SP3d2SO330三角形三角型SP2SO3241四向體三角錐型SP3XeF4P 6P 2P 八面體正四邊形P SP3 d21BBr330三角形三角形SP2PH341四向體三角錐型S

18、P3H2s42r 四向體V型SP3CCl440四向體四向體型SP3NH4+40四向體四向體型SP39 .答案：；0；5：。：5： ：o :0: 0：0：s°v ：o：s：o：在VSEPR理論中，當(dāng)。作為配位原子時(shí)，中心原子的價(jià)層電子對數(shù)取決于中心原子的價(jià)層電 子數(shù)與配位原子未成對電子數(shù)及中心原子的配位數(shù)，與氧原子提供的價(jià)電子數(shù)無關(guān)。10 .答案：。2+： ( 1S)2(彷)2( 2s)2( 2s )2( 2px)2( 2py)2( 2pz)2( 2py )1鍵級2.5 ,可以穩(wěn)定存在，順磁性。2： ( 1s)2( 1S 產(chǎn)(2s產(chǎn)(2s y(2px)?( 2py)2( 2pz)2(

19、2py ) 2pz*) 1鍵級2 ,可以穩(wěn)定存在，順磁性。2 :(低/(1S '(2s燃 2s/(2px)?( 2py)?( 2pz，( 2py )2( 2pz*)。鍵級1.5 ,可以穩(wěn)定存在，順磁性。22:(怩)2(1s )2(2s)2(2s )2(2px)2(2py)2(2pz)2(2py )2(2pz*)2鍵級1,可以穩(wěn)定存在，反磁性11 .解答:O2 KK(3)2(2s*) 2(2px)2(2py)2(2pz)2(2py*)1(2pz*) 1鍵級=2O2+KK(2s)2(2s*) 2(2px)2(2py)2(2pz)2(2py*) 1鍵級=2.5N2( 1 s)2( 1s*)

20、2( 2s)2( 2s*)2 ( 2px)2( 2py)2( 2pz)2鍵級=3N2+ (1 s)2(1s*) 2(2s)2(2s*) 2( 2px)2(即y)2(即z)1鍵級=2.5O2+鍵級大于。2的鍵級，所以O(shè)2的鍵長大于O2+的鍵長。N2+鍵級小于N2的鍵級，所以N2的鍵長小于N2+的鍵長。四種粒子中只有N2無單電子，其他三種均具有單電子，具有順磁性。12 .He2+：(2( 1s*)1鍵級0.5可以穩(wěn)定存在。2:(1s)2(1s )2(2s)2(2s )2(2px)2(2py)2(2pz)2(2py )2(2pz*) 1 鍵級1.5可以穩(wěn)定存在N 2 +：(同 2( 1s )2( 2

21、s)2( 2s )2( 2py)2( 2pz)?( 2px)1鍵級2.5;可以穩(wěn)定存在B2： ( 1s)2( 1s )2( 2s)2( 2s )2( 2py)1( 2pz)1鍵級1；可以穩(wěn)定存在Be2： ( 1s)2( 1s*)2( 2s)2( 2s*)2鍵級0;不能穩(wěn)定存在13 .答案：鍵能越大，氣體分子的穩(wěn)定性就越高。H-F, H-Cl, HBr及H I鍵的鍵能分別為569, 431,366及299kJmo1,所以其熱穩(wěn)定性順序?yàn)椋篐F>HCl>HBr>HI14 .答案：CC鍵長154 pm,則C原子半徑為77 pmN-N鍵長145 pm,則N原子半徑為72.5pmN-Cl 鍵長 175pm,則 Cl 原子半徑為：175-72.5pm=102.5pm所以 CCl 鍵長：102.5pm +77pm=179.5pm15 .解答： 11 也中/ 1=109.5°* Q *Z2 =109.5°ij &/ 1=109.5&