人民衛(wèi)生出版社第版《基礎化學》習題

1、第 PAGE38 頁 共 NUMPAGES38 頁人民衛(wèi)生出版社第版基礎化學習題第 十 章共 價 鍵 與 分 子 間 力 首頁 難題解析 學生自測題 學生自測答案 章后習題解答 難題解析TOP例 10-1試用雜化軌道理論說明乙烯分子的形成及其構型。分析p 根據(jù)雜化軌道理論，形成乙烯分子時，C 原子的價層電子要雜化。共價鍵形成時，sigma; 鍵在成鍵兩原子間能單獨存在，且只存在一個；鍵在成鍵兩原子間不能單獨存在，但可存在多個。乙烯分子中 C 原子的 4 個價電子分別與其它原子形成三個 sigma; 鍵，C、C 原子間的雙鍵中有一個是 pi; 鍵。三個 sigma; 鍵決定分子構型，因此 C 原

2、子有三個原子軌道參與雜化，形成三個等性雜化軌道。解乙烯分子 C 2 H 4 中有 2 個 C 原子和 4 個 H 原子，每個基態(tài) C 原子的價層電子組態(tài)為 2s 22p 2 ，在形成乙烯分子的過程中，1 個 2s 電子被激發(fā)到 2p 空軌道上，然后 1 個 2s 軌道和 2 個 2p 軌道雜化形成 3 個等同的 sp 2 雜化軌道，彼此間夾角為 120o。每個 C 原子的 2 個 sp 2 雜化軌道各與 1 個 H 原子的 1s 軌道重疊形成 2 個 C-H sigma; 鍵；2 個 C 原子間各以 1 個 sp 2 雜化軌道互相重疊，形成 1 個 sigma; 鍵。由于 2 個 C 原子的這

3、 6 個 sp 2 雜化軌道處于同一平面，未參與雜化的 2p z 軌道則垂直于該平面， “肩并肩” 重疊形成 1 個 pi; 鍵，構成 CC雙鍵。乙烯分子中 6 個原子在一個平面上，分子呈平面構型。例 10-2 利用價層電子對互斥理論預測-3I 的空間構型。分析p 先確定中心原子的價電子對數(shù)，中心原子提供 7 個電子，配位提供1 個電子，加上負離子的電荷數(shù)，得價層電子數(shù)的總和再除以 2。然后根據(jù)價層電子對構型和孤對電子決定-3I 的空間構型。解-3I 中有 3 個 I 原子，我們可將其中 1 個 I 作為中心原子，其余 2 個作為配位體。中心原子 I 有 7 個價電子，2 個配位 I 原子各提

4、供 1 個電子，-3I 離子的負電荷數(shù)為 1，所以中心原子的價電子對數(shù)為 (7+2+1) / 25 。價層電子對構型為三角雙錐，因配位原子數(shù)為 2，說明價層電子對中有 2 對成鍵電子對和 3對孤對電子，以 3 對孤對電子處在三角雙錐的三角形平面上排斥能最小，所以-3I 為直線型。例 10-3 試用分子軌道理論比較 CO 和 N 2 的成鍵類型和鍵級。分析p 異核雙原子分子的原子序數(shù)和le;14 時，則符合分子軌道能級圖 10-13（b）的能級順序；14 時，則符合分子軌道能級圖 10-13 (a)的能級順序。解CO 分子中的電子總數(shù)為 14，和 N 2 分子中的一樣多，故 CO 和 N 2 具

5、有完全相同的分子軌道電子排布式、成鍵類型和鍵級。它們的分子軌道式為鍵級 324 10這樣的分子稱為等電子體，它們具有某些相近的性質(zhì)。如 N 2 的熔點和沸點分別為 63K 和 77K，CO 的熔點和沸點分別為 74K 和 81K。例 10-4 下列說法是否正確？說明理由。(1) 非極性分子中不含極性鍵。(2) 直線型分子一定是非極性分子。(3) 非金屬單質(zhì)的分子間只存在色散力。(4) 對羥基苯甲醛的熔點比鄰羥基苯甲醛的熔點高。解(1) 說法不正確。有的分子含極性鍵，但空間構型完全對稱，鍵的極性可以相互抵消，因而是非極性分子。(2) 說法不正確。雙原子分子都是直線型，同核雙原子分子化學鍵無極性，

6、分子為非極性；異核雙原子分子化學鍵有極性，分子為極性。多原子直線型分子中，若配體由相同原子形成，其空間構型對稱，偶極距為零，分子為非極性。如 CO 2 ：O=C=O。而配體由不同原子所形成，其空間構型不對稱，偶極距不為零，為極性分子。如 H-Cequiv;N。(3) 說法不正確。非金屬單質(zhì)分子通常是非極性分子，分子間的作用力通常為色散力。但臭氧(O 3 ) 分子的空間構型為 V 形，mu;0，為極性分子，故分子之間存在取向力、誘導力和色散力。(4) 說法正確。對羥基苯甲醛存在著分子間氫鍵，而鄰羥基苯甲醛存在著分子內(nèi)氫鍵，對羥基苯甲醛分子間的作用力遠大于鄰羥基苯甲醛分子間的作用力，熔化對羥基苯甲

7、醛時必須消耗額外的能量去破壞分子間氫鍵，故對羥基苯甲醛的熔點高于鄰羥基苯甲醛的熔點。例 10-5 某一化合物的分子式為 AB 2 ，A 屬第六主族元素，B 屬第七主族元素，A 和 B 在同一周期，它們的電負性值分別為 3.44 和 3.98 。試回答下列問題：(1) 已知 AB 2 分子的鍵角為 103o18，推測 AB 2 分子的中心原子 A 成鍵時采取的雜化類型及 AB 2 分子的空間構型。(2) A-B 鍵的極性如何？AB 2 分子的極性如何？ (3) AB 2 分子間存在哪些作用力？ （4）AB 2與 H 2 O 相比，何者的熔點、沸點較高？ 解(1) 根據(jù) A、B 的電負性值，可判斷

8、 A 元素為 O，B 元素為 F，該分子為 OF 2。根據(jù)鍵角 103o18，知道該分子中 O 原子以不等性 sp 3 雜化軌道與F 原子成鍵，兩個單電子 sp 3 雜化軌道各與 1 個 F 原子的單電子 2p 軌道重疊形成p sp 3sigma;鍵，余下的 2 個 sp 3 雜化軌道各被 1 對孤對電子占據(jù)，對成鍵電子對產(chǎn)生較大的排斥，致使鍵角壓縮（109o28），故 OF 2 分子的空間構型為“V”形。(2) O-F 鍵為極性共價鍵。OF 2 分子中鍵的極性不能抵消，為極性分子。(3) OF 2 分子間存在取向力、誘導力及色散力，其中色散力是主要的。(4) OF 2 分子中無 H 原子，分

9、子間不能形成氫鍵，而 H 2 O 分子間能形成氫鍵，故 OF 2 的熔點、沸點比 H 2 O 的低。學生自測題TOP判斷題選擇題填空題問答題 一、判斷題（對的打radic; ，錯的打_ ）1.原 子 形 成 的 共 價 鍵 數(shù) 目 可 以 超 過 該 基 態(tài) 原 子 的 單 電 子 數(shù) 。( ) 2.一般來說，共價單鍵是 sigma; 鍵，在共價雙鍵或叁鍵中只有 1 個 sigma; 鍵。( ) 3.氫 鍵 是 有 方 向 性 和 飽 和 性 的 一 類 化 學 鍵 。( ) 4.超分子化合物的分子之間是以共價鍵結(jié)合的。( ) 5.BF 3 分子中，B 原子的 s 軌道與 F 原子的 p 軌道

10、進行等性 sp 2 雜化，分子的空間構型為平面三角形。( ) 二、選擇題（將每題一個正確答案的標號選出）TOPc.電負性 d.雜化軌道理論，與美國化學家 Pauling L 無關的是D.按原子軌道重疊方式，共價鍵可分為 sigma; 鍵和 pi; 鍵 E.sigma; 鍵比 pi; 鍵牢固 3.關 于 PF 5 分 子 的 極 性 和 鍵 的 極 性 ， 下 列 說 法 正 確 的 是B.鍵和分子都是非極性的 C.鍵是極性的，分子是非極性的D.鍵是非極性的，分子是極性的 E.以上說法都不對 4.H 2 S 分子的空間構型和中心原子 S 的雜化類型分別為( ) A.直線形，sp 雜化B.平面三角

11、形，sp 2 雜化 C.四面體形，sp 3 雜化( )A.N 2B. 22ND.F 2E.CO 三、填空題(1)，但因這種結(jié)合力是兩核間的電子云密集區(qū)對兩核的吸引力，而不是正、負離子間的庫侖引力，所以它不同于一般的靜電作用。2.根據(jù)成鍵電子來，共價鍵可分為正常共價鍵和(2)。(3) 和(4)。四、問答題TOP 1.實驗證明，臭氧離子-3O 的鍵角為 100deg;，試用 VSEPR 理論解釋之，并推測其中心原子的雜化軌道類型。(4 分) 2.氧元素與碳元素的電負性相差較大，但 CO 分子的偶極矩很小，CO 2分子的偶極矩為零。為什么？(4 分) 學生自測答案TOP 一、判斷題 1.radic;

12、2.radic;5.C 三、填空題 1.(1)電性的 2.(2)配位鍵 3.(3)現(xiàn)代價鍵理論，(4)分子軌道理論 四、問答題 1.根據(jù) VSEPR 理論，-3O 的中心原子 O 的價層電子對為 3.5(按 4 對處理)，價層電子對構型為四面體。成鍵電子對 (等于配位原子數(shù))為 2，孤對電子對為 2，2 對孤對電子間相互排斥，使得ang;O-O-O = 100deg; 109 o 28。不等性 sp 3 雜化。2.CO 的結(jié)構為 :CO: ，分子中存在 1 個鍵，1 個正常 pi; 鍵和 1 個配位 pi; 鍵。由于配位 pi; 鍵是由O 原子提供共用電子對形成的，抵消了 O 元素與 C 元素

13、電負性相差較大而產(chǎn)生的電偶極矩，因此 CO 分子的電偶極矩很小。若單從 O 和 C 的電負性考慮，CO 分子的負電重心應偏向 O 原子一側(cè)，但實驗事實是 CO 分子的負電重心偏向 C 原子一側(cè)，合理的解釋也是形成配位 pi; 鍵的緣故，C 原子的 1 個 2p 空軌道接受 O 原子的 1 對電子，從而使得分子的負電重心偏向 C 原子。CO 2 是直線形分子，雖然 CO 鍵為極性鍵，但由于分子結(jié)構對稱，正、負電荷中心重合，因此 CO 2 分子的電偶極矩為零。章后習題解答TOP 習題1.區(qū)別下列名詞 ：（1）sigma; 鍵和 pi; 鍵（2）正常共價鍵和配位共價鍵 （3）極性鍵和非極性鍵（4）定

14、域 pi; 鍵和離域 pi; 鍵 （5）等性雜化和不等性雜化（6）成鍵軌道和反鍵軌道 (7) 永久偶極和瞬間偶極（8）van der Waals 力和氫鍵 解 （1）sigma; 鍵是指兩個原子的原子軌道沿鍵軸方向以“頭碰頭”方式重疊所形成的共價鍵；而 pi; 鍵是指兩個原子軌道垂直于鍵軸以“肩并肩”方式重疊所形成的共價鍵。（2）正常共價鍵是指成鍵的兩個原子各提供一個電子組成共用電子對所形成的化學鍵；而配位共價鍵是指成鍵的一個原子單獨提供共用電子對所形成的共價鍵。（3）極性鍵是指由電負性不同的兩個原子形成的化學鍵；而非極性鍵則是由電負性相同的兩個原子所形成的化學鍵。（4）定域鍵屬雙中心鍵，是成

15、鍵兩原子各提供一個 p 軌道“肩并肩”重疊而成，成鍵電子僅在提供重疊軌道的兩個原子之間運動；離域鍵則為多中心鍵，是由多個原子提供的 p 軌道平行重疊而成，離域軌道上的電子在多個原子區(qū)域內(nèi)運動。（5）等性雜化是指所形成的雜化軌道的能量完全相等的雜化；而不等性雜化是指所形成的雜化軌道的能量不完全相等的雜化。（6）成鍵軌道是指兩個原子軌道相加疊加而成的分子軌道，其能量比原來的原子軌道低；而反鍵軌道是指兩個原子軌道相減疊加而成的分子軌道，其能量比原來的原子軌道高。（7）永久偶極是指極性分子的正、負電荷重心不重合，分子本身存在的偶極；瞬間偶極是指由于分子內(nèi)部的電子在不斷地運動和原子核在不斷地振動，使分子

16、的正、負電荷重心不斷發(fā)生瞬間位移而產(chǎn)生的偶極。（8）van der Waals 力是指分子之間存在的靜電引力；而氫鍵是指氫原子與半徑小，電負性大的原子以共價鍵結(jié)合的同時又與另一個半徑小、電負性大的原子的孤對電子之間產(chǎn)生的靜電吸引力。氫鍵的作用力比 van der Waals 力強。2.共價鍵為什么具有飽和性和方向性? 解根據(jù) Pauli 不相容原理，一個軌道中最多只能容納兩個自旋方式相反的電子。因此，一個原子中有幾個單電子，就可以與幾個自旋方式相反的單電子配對成鍵。即一個原子形成的共價鍵的數(shù)目取決于其本身含有的單電子數(shù)目。因此，共價鍵具有飽和性。共價鍵是由成鍵原子的價層原子軌道相互重疊形成的。

17、根據(jù)最大重疊原理，原子軌道只有沿著某一特定方向才能形成穩(wěn)定的共價鍵（s 軌道與 s 軌道重疊除外），因此，共價鍵具有方向性。型及分子或離子的空間構型。（1）PH 3（2）HgCl 2（3）SnCl 4（4）SeBr 2（5）H 3 O + 解 （1）P 原子的外層電子組態(tài)為 3s 2 3p 3 ，有 1 對孤對電子和 3 個單電子。當 P 原子與 H 原子化合時，P 原子采用 sp 3 不等性雜化，其中 P 原子的一對孤對電子占有一個 sp 3 雜化軌道，另 3 個 sp 3 雜化軌道分別與 3 個 H 原子的 s 軌道成鍵，故 PH 3 分子的空間構型為三角錐形。（2）Hg 原子的外層電子組

18、態(tài)為 6s 2 ，當 Hg 原子與 Cl 原子化合時，Hg 原子的 1 個 6s 電子激發(fā)到 6p 軌道，進行 sp 雜化，2 個 sp 雜化軌道分別與 2 個Cl 原子的 3p 軌道成鍵，故 HgCl 2 分子的空間構型為直線。（3）Sn 原子的外層電子組態(tài)為 5s 2 5p 2 ，當 Sn 原子與 Cl 原子化合時，Sn原子的 1 個 5s 電子被激發(fā)到 5p 軌道，進行 sp 3 等性雜化，4 個 sp 3 雜化軌道分別與 4 個 Cl 原子的 3p 軌道成鍵，故 SnCl 4 分子的空間構型為正四面體。（4）Se 原子的外層電子組態(tài)為 4s 2 4p 4 ，Se 有 2 對孤對電子和

19、2 個單電子。當 Se 原子與 Br 原子化合時，Se 原子采取 sp 3 不等性雜化，其中 Se 原子的 2對孤對電子占有 2 個 sp 3 雜化軌道，另 2 個 sp 3 雜化軌道分別與 2 個 Br 的 4p軌道成鍵，故 SeBr 2 分子的空間構型為 V 形。（5）O 原子的外層電子組態(tài)為 2s 2 2p 4 ，O 有 2 對孤對電子和 2 個單電子。當 O 原子與 H 原子化合時，O 原子采用 sp 3 不等性雜化，其中 O 的 2 對弧對電子占有 2 個 sp 3 雜化軌道，另 2 個 sp 3 雜化軌道分別與 2 個 H 的 s 軌道成鍵。此外，O 原子用其中的一對弧對電子與 H

20、 + 形成 1 個 sigma; 配鍵。故 H 3 O + 離子的空間構型為三角錐形。4.用雜化軌道理論說明乙烷 C 2 H 6 、乙烯 C 2 H 4 、乙炔 C 2 H 2 分子的成鍵過程和各個鍵的類型。解乙烷 C 2 H 6 分子中每個 C 原子以 4 個 sp 3 雜化軌道分別與 3 個 H 原子結(jié)合成 3 個s sp 3sigma;鍵，第四個 sp 3 雜化軌道則與另一個 C 原子結(jié)合成3 3sp spsigma;鍵。乙烯 C 2 H 4 分子中，C 原子含有 3 個 sp 2 雜化軌道，每個 C 原子的 2 個 sp 2雜化軌道分別與 2 個 H 原子結(jié)合成 2 個s sp 2si

21、gma;鍵，第三個 sp 2 雜化軌道與另一個C 原子結(jié)合成2 2sp spsigma;鍵；2 個 C 原子各有一個未雜化的 2p 軌道（與 sp 2 雜化軌道平面垂直）相互“肩并肩”重疊而形成 1 個 鍵。所以 C 2 H 4 分子中的 C、C 為雙鍵。乙炔 C 2 H 2 分子中每個 C 原子各有 2 個 sp 雜化軌道，其中一個與 H 原子結(jié)合形成s spsigma;鍵，第二個 sp 雜化軌道則與另一個 C 原子結(jié)合形成sp spsigma;鍵；每個C 原子中未雜化的 2 個 2p 軌道對應重疊形成 2 個 鍵。所以 C 2 H 2 分子中的 C、C 為叁鍵。5.BF 3 的空間構型為正

22、三角形而 NF 3 卻是三角錐形，試用雜化軌道理論予以說明。解B 原子的外層電子組態(tài) 2s 2 2p 1 ，當 B 原子與 F 原子化合時，2s 軌道上的 1 個電子被激發(fā)到 2p 軌道，進行 sp 2 雜化，3 個 sp 2 雜化軌道分別與 3 個 F原子的 2p 軌道成鍵，故 BF 3 分子的空間構型為平面正三角形。N 原子的外層電子組態(tài)為 2s 2 2p 3 。當 N 原子與 F 原子化合時，N 原子采取sp 3 不等性雜化，其中 N 的一對孤對電子占有一個 sp 3 雜化軌道，另 3 個 sp 3 雜化軌道分別與 3 個 F 原子的 2p 軌道成鍵，故 NF 3 分子的空間構型為三角錐

23、形。6.下列各變化中，中心原子的雜化類型及空間構型如何變化。（1）BF 3rarr;-4BF（2）H 2 O rarr;H 3 O +（3）NH 3 rarr;4NH解 （1）在 BF 3 分子中，B 原子采取 sp 2 等性雜化，分子的空間構型為平面正三角形；在4BF 離子中，B 原子采取 sp 3 等性雜化，其中 1 個 sp 3 雜化軌道與F - 離子的一對孤對電子形成 1 個 sigma; 配鍵，離子的空間構型為正四面體。故 B 原子的雜化類型由 sp 2 等性雜化轉(zhuǎn)變?yōu)?sp 3 等性雜化，空間構型由平面正三角形轉(zhuǎn)變?yōu)檎拿骟w。（2）在 H 2 O 分子中，O 原子采取 sp 3 不

24、等性雜化，分子的空間構型為 V 形；在 H 3 O + 離子中，O 原子采取 sp 3 不等性雜化，O 原子用其中的一對孤對電子與H + 形成 1 個 sigma; 配鍵，離子的空間構型為三角錐形。故 O 原子的雜化類型不變，空間構型由 V 形轉(zhuǎn)變?yōu)槿清F形。（3）在 NH 3 分子中，N 原子采取 sp 3 不等性雜化，分子的空間構型為三角錐形；在4NH 離子中，N 原子采取 sp 3 等性雜化，N 原子用其中的一對孤對電子與 H + 形成 1 個 sigma; 配鍵，4 個 N-H 鍵的能量完全相同。故 N 原子的雜化類型由 sp 3 不等性雜化轉(zhuǎn)變?yōu)?sp 3 等性雜化，空間構型由三角錐

25、形轉(zhuǎn)變?yōu)檎拿骟w。7.中心原子的價層電子對構型和分子的幾何空間構型有什么區(qū)別？以NH 3 分子為例予以說明。解分子的價層電子對包括中心原子的成鍵電子對和孤電子對，它們在中心原子周圍應盡可能遠離，以保持排斥力最小，據(jù)此形成的價層電子對的空間排布方式為價層電子對構型。而分子的空間構型是指分子中的配位原子在空間的排布，不包括孤電子對。如 NH 3 ，價層電子對構型為正四面體，而分子的空間構型為三角錐。8.判斷下列分子或離子的空間構型，并指出其中心原子的價層電子對構型。（1）- 23CO（2）SO 2(3)4NH（4）H 2 S（5）PCl 5(6) SF 4（7）SF 6(8) BrF 5解 （1）

26、在- 23CO 離子中，C 原子價層電子對數(shù)為 3（O 原子不提供電子），價層電子對構型為平面正三角形，因價層電子對中無孤對電子，故- 23CO 離子的空間構型為平面正三角形。（2）在 SO 2 分子中，S 原子價層電子對數(shù)為 3（O 原子不提供電子），價層電子對構型為平面正三角形，因價層電子對中有一對孤對電子，故 SO 2 分子的空間構型為 V 形。(3) 在4NH 離子中，N 原子的價層電子對數(shù)為 4，價層電子對構型為正四面體，因價層電子對中無孤對電子，故4NH 離子的空間構型為正四面體。(4) 在 H 2 S 分子中，S 原子的價層電子對數(shù)為 4，價層電子對構型為正四面體，因價層電子對中

27、有 2 對孤對電子，故 H 2 S 分子的空間構型為 V 形。（5）在 PCl 5 分子中，P 原子的價層電子對數(shù)為 5，價層電子對構型為三角雙錐，因價層電子對中無孤對電子，故 PCl 5 分子的空間構型為三角雙錐。（6）在 SF 4 分子中，S 原子的價層電子對數(shù)為 5，價層電子對構型為三角雙錐，因價層電子對中有一對孤對電子，故 SF 4 分子的空間構型為變形四面體。（7）在 SF 6 分子中，S 原子的價層電子對數(shù)為 6，價層電子對構型為正八面體，因價層電子對中無孤對電子，故 SF 6 分子的空間構型為正八面體。（8）在 BrF 5 分子中，Br 原子的價層電子對數(shù)為 6，價層電子對構型為

28、正八面體，因價層電子對中有一對孤對電子，故 BrF 5 分子的空間構型為四方錐。9.某化合物有嚴重的致癌性，其組成如下：H 2.1%，N 29.8%，O 68.1%，其摩爾質(zhì)量約為 50g mol -1 。試回答下列問題：（1）寫出該化合物的化學式。（2）如果 H 與 O 鍵合，畫出其結(jié)構式。（3）指出 N 原子的雜化類型及分子中鍵和鍵的類型。解 （1）設該分子中 H、N、O 原子的個數(shù)分別為：_ 、 y 、 z，因其相對原子質(zhì)量分別為 1.00794、14.0067、15.9994，所以，據(jù)題意有 即，一個該化合物分子中有 1 個 H 原子，一個 N 原子，2 個 O 原子，所以其化學式為：

29、HNO 2 （亞硝酸）。（2）如 H 與 O 鍵合，其結(jié)構式為：（3）N 原子的雜化類型為不等性 sp 2 ；2 個 N-O 鍵為p sp 2sigma;鍵，O-H 鍵為s psigma;鍵；O、N、O 原子間有一大 pi; 鍵43 。10.寫出下列雙原子分子或離子的分子軌道式，指出所含的化學鍵，計算鍵級并判斷哪個最穩(wěn)定？ 哪個最不穩(wěn)定？ 哪個具順磁性？ 哪個具抗磁性？ （1）B 2（2）F 2（3）2F（4）2He解 （1）B 2 分子的分子軌道式為B 2 分子中有 2 個單電子 pi; 鍵；鍵級為22 4 = 1；有 2 個單電子，具有順磁性。（2）F 2 分子的分子軌道式為：F 2 分子

30、中有 1 個 sigma; 鍵；鍵級為26 8 = 1；沒有單電子，具有反磁性。（3）2F 離子的分子軌道式為1 _2p2 _2p22p22p22p2 _2s22s2 _1s21s) (pi; ) (pi; ) (pi; ) (pi; ) (sigma; ) (sigma; ) (sigma; ) (sigma; ) (sigma;z y z y _ 2F 離子中有 1 個 sigma; 鍵和 1 個 3 電子 pi; 鍵；鍵級為25 8 = 1.5；有 1 個單電子，具有順磁性。（4）2He 離子的分子軌道式為(1 _1s21s) (sigma; ) (sigma; ；2He 離子中有 1

31、個 3 電子 sigma; 鍵；鍵級為21 2 = 0.5；有 1 個單電子，具有順磁性。在雙原子分子或離子中，鍵級愈大，鍵愈穩(wěn)定，故最穩(wěn)定的是2F ，最不穩(wěn)定的是2He 。11.試用分子軌道理論說明超氧化鉀 KO 2中的超氧離子-2O 和過氧化鈉Na 2 O 2 中的過氧離子- 22O 能否存在？它們和 O 2比較，其穩(wěn)定性和磁性如何？ 解O 2 分子的分子軌道式為 其鍵級為24 8 = 2；分子中有 2 個單電子，具有順磁性。-2O 離子的分子軌道式為其鍵級為25 8 = 1.5，從鍵級角度考慮，-2O 可以存在，但穩(wěn)定性比 O 2 小。-2O 離子中有 1 個單電子，因此具有順磁性，磁性

32、較 O 2 弱。- 22O 離子的分子軌道式為 其鍵級為26 8 = 1，從鍵級角度考慮，- 22O 可以存在，但穩(wěn)定性比 O 2 小。- 22O 離子中沒有單電子，具有反磁性。12.用 VB 法和 MO 法分別說明為什么 H 2能穩(wěn)定存在而 He 2不能穩(wěn)定存在？解H 原子的電子組態(tài)為 1s 1 ，He 原子的電子組態(tài)為 1s 2 。按價鍵理論：H原子有1個單電子，兩個H原子的自旋方向相反的單電子可以配對形成共價鍵，He 原子沒有單電子，不能形成共價鍵，He 2 分子不存在。按分子軌道理論：H 2 分子的分子軌道式為21s )(sigma; ，鍵級為 1，可以穩(wěn)定存在。He 2 分子的分子軌

33、道式為2 _1s21s) (sigma; ) (sigma; ，鍵級為 0，He 2 不能穩(wěn)定存在。13.判斷下列分子或離子中大鍵的類型。（1）NO 2（2）CO 2（3）SO 3（4）C 4 H 6(5)- 23CO解 （1）33（2）2 個43（3）64（4）44（5）6414.什么是自由基？ 什么是活性氧自由基？ 解含 有 單 電 子 的 分 子 、 原 子 、 離 子 或 原 子 團 稱 為 自 由 基 ，如NO、H、-2O 、CH 3 等。由基態(tài)的三線態(tài)氧3 O2 轉(zhuǎn)化成的具有較強活性的自由基稱為活性氧自由基，如1 O2 、O 2- 、OH、等。15.預測下列分子的空間構型，指出電偶

34、極矩是否為零并判斷分子的極性。（1）SiF 4（2）NF 3（3）BCl 3（4）H 2 S(5) CHCl 3解 （1）SiF 4 分子中，Si 原子的價層電子對（VP）數(shù)為 4，價層電子對構型為正四面體，因價層電子對中無孤對電子，故分子的空間構型為正四面體，結(jié)構對稱，其電偶極矩(mu;)為零，為非極性分子。（2）NF 3 分子中，N 原子的 VP 數(shù)為 4，VP 的構型為正四面體，其中有 1對孤對電子，故分子的空間構型為三角錐形，結(jié)構不對稱，其 mu; ne; O，為極性分子。（3）BCl 3 分子中，B 原子的 VP 數(shù)為 3，VP 的構型為平面正三角形，其中無孤對電子，故分子的空間構型

35、為平面正三角形，結(jié)構對稱，其 mu; = O，為非極性分子。（4）H 2 S 分子中，S 原子的 VP 數(shù)為 4，VP 的空間構型為正四面體，其中有 2 對孤對電子，故分子的空間構型為 V 形，結(jié)構不對稱，其 mu; ne; O，為極性分子。（5）CHCl 3 分子中，C 原子的 VP 數(shù)為 4，VP 的空間構型為正四面體。其中無孤對電子，但 Cl 元素的電極負性大于 H 元素，故分子的空間構型為變形四面體，結(jié)構不對稱，其 mu;ne;O，為極性分子。16.下列每對分子中，哪個分子的極性較強？ 試簡單說明原因。(1)HCl 和 HI（2）H 2 O 和 H 2 S（3）NH 3和 PH 3（4

36、）CH 4和 SiH 4（5）CH 4和 CHCl 3（6）BF 3和 NF 3 解鍵的極性大小通常用元素的電負性差值來估量，電負性(_)差值愈大，鍵的極性也愈強。分子的極性通常用電偶極矩來度量，電偶極矩（mu;）愈大，分子的極性就愈強；電偶極矩為零，則是非極性分子。（1）HCl 和 HI 為雙原子直線分子，分子中元素的電負性不相等，形成的是極性共價鍵，故都是極性分子。由于 Cl 元素的電負性大于 I 元素的電負性，因此 HCl 分子的電偶極矩大于 HI 分子的電偶極矩，故 HCl 分子的極性較強。（2）H 2 O 和 H 2 S 分子的空間構型為 V 形，分子中成鍵元素的電負性均不相等，分子

37、空間構型又不對稱，故都是極性分子。由于 O 的電負性大于 S 的電負性，因此 H 2 O 分子的偶極距大于 H 2 S 分子的偶極距，故 H 2 O 分子的極性較強。（3）NH 3 和 PH 3 分子的空間構型均為三角錐形，分子中成鍵元素的電負性不相等，分子的空間構型又不對稱，故都是極性分子。由于 N 的電負性大于P 的電負性，因此 NH 3分子的偶極距大于 PH 3 分子的偶極距，故 NH 3 分子的極性較強。（4）CH 4 和 SiH 4 分子的空間構型均為正四面體，分子中成鍵元素的電負性不相等，但分子的空間構型對稱，分子的電偶極矩均為零，故 CH 4 和 SiH 4分子均為非極性分子。（

38、5）CH 4 分子的空間構型為正四面體，雖然分子中成鍵元素的電負性不相等，但分子的空間構型對稱，電偶極矩為零，是非極性分子。CHCl 3 分子的空間構型為變形四面體，分子中成鍵元素的電負性不相等，分子的空間構型不完全對稱，電偶極矩不為零，為極性分子，故 CHCl 3 分子的極性較強。（6）BF 3 分子的空間構型為平面正三角形，雖然分子中成鍵元素的電負性不相等，但分子的空間構型對稱，電偶極矩為零，為非極性分子。NF 3 分子的空間構型為三角錐形，分子中成鍵元素的電負性不相等，分子的空間構型又不對稱，電偶極矩不為零，為極性分子，故 NF 3 分子的極性較強。17.已知稀有氣體的沸點如下，試說明沸

39、點遞變的規(guī)律和原因。名稱HeNeArKr_e沸點（K）166.06 解稀有氣體的分子為單原子分子，均是非極性分子，分子間只存在色散力。從 He 元素到 _e 元素，隨著原子序數(shù)增大，電子層數(shù)增多，分子半徑增大，分子的變形性增大，色散力也就依次增強，其沸點也就依次升高。18.將下列兩組物質(zhì)按沸點由低到高的順序排列并說明理由。（1）H 2CONeHF（2）CI 4CF 4CBr 4CCl 4解 （1）H 2 、Ne、HF、CO 的相對分子質(zhì)量依次增大，色散力也依次增強。CO、HF 分子中還存在取向力和誘導力，因此 HF、CO 的沸點相對較高。由于HF 分子中還存在最強的氫鍵，故沸點由低到高的順序為

40、 H 2 NeCOHF。（2）四種四鹵化碳均為非極性分子，分子間只存在色散力。色散力隨相對分子質(zhì)量增加而增強，其沸點也依次升高，故沸點由低到高的順序為 CF 4 CCl 4CBr 4 CI 4 。19.常溫下 F 2和 Cl 2為氣體，Br 2為液體，而 I 2為固體，何故？ 解四種鹵素單質(zhì)分子，均為非極性分子，分子間只存在色散力。色散力隨相對分子質(zhì)量增加而增大，分子間的凝聚力依次增強，故室溫下 F 2 、Cl 2 為氣體，Br 2 為液體，I 2 為固體。20.乙醇（C 2 H 5 OH）和二甲醚（CH 3 OCH 3）組成相同，但乙醇的沸點比二甲醚的 沸點高，何故？ 解乙醇和二甲醚分子都是

41、極性分子，分子間都存在取向力、誘導力和色散力，但乙醇分子能形成分子間氫鍵；而二甲醚分子中雖然也有氧原子和氫原子，但氫原子沒有與氧原子直接結(jié)合，不能形成氫鍵，故乙醇的沸點比二甲醚的沸點高。21.判斷下列各組分子間存在著哪種分子間作用力。(1) 苯和四氯化碳（2）乙醇和水（3）苯和乙醇（4）液氨 解 （1）C 6 H 6 和 CCl 4 分子均為非極性分子，故 C 6 H 6 分子與 CCl 4 分子之間只存在著色散力。（2）CH 3 CH 2 OH 和 H 2 O 分子均為極性分子，CH 3 CH 2 OH 分子與 H 2 O 分子之間存在色散力、誘導力和取向力。此外，CH 3 CH 2 OH

42、分子與 H 2 O 分子之間還存在分子間氫鍵。（3）C 6 H 6 是非極性分子，CH 3 CH 2 OH 是極性分子，在 C 6 H 6 分子和CH 3 CH 2 OH 分子之間存在著色散力和誘導力。（4）NH 3 是極性分子，NH 3 分子之間存在著色散力、誘導力和取向力。此外，NH 3 分子之間還存在分子間氫鍵。22.將下列每組分子間存在的氫鍵按照由強到弱的順序排列。(1) HF 與 HF（2）H 2 O 與 H 2 O（3）NH 3與 NH 3解氫鍵 _-H.Y 的強弱與一、Y 的電負性及原子半徑有關。_、Y 的電負性愈大、原子半徑愈小，形成的氫鍵就愈強。故氫鍵由強到弱的順序為 （1）

43、（2）（3）。23.某一化合物的分子式為 AB 4 ，A 屬第四主族，B 屬第七主族，A、B的電負性值分別為 2.55 和 3.16 。試回答下列問題：(1) 已知 AB 4 的空間構型為正四面體，推測原子 A 與原子 B 成鍵時采取的軌道雜化類型。(2) A-B 鍵的極性如何？AB 4 分子的極性如何？ (3) AB 4 在常溫下為液體，該化合物分子間存在什么作用力？ (4) 若 AB 4與 SiCl 4 比較，哪一個的熔點、沸點較高？ 解 （1）A 為A 族元素，AB 4 分子的空間構型為正四面體，可知 A 與 B成鍵時采用 sp 3 等性雜化。（2）A、B 的電負性不同，故 A-B 鍵為

44、極性鍵；AB 4 分子的空間構型為正四面體，結(jié)構對稱，故 AB 4 為非極性分子。（3）AB 4 分子為非極性分子，分子間只存在色散力。（4）根據(jù) A、B 的電負性查表，可知 A 為 C 元素，B 為 Cl 元素，故 AB 4的分子式為 CCl 4 。CCl 4 分子與 SiCl 4 分子的結(jié)構相似，但 SiCl 4 的相對分子質(zhì)量較大，SiCl 4 分子間的色散力較大，故 SiCl 4 的熔點、沸點比 CCl 4 的高。E_ercises1.Determine the hybridization state of the central atom in each of the followi

45、ng molecules: (a) HgCl 2 , (b) AlI 3 , and(c) PF 3 .Describe the hybridization process and determine the molecular geometry in each case.Solution(a) The ground-state electron configuration of Hg is _e 6s 2 4f 14 5d 1 ,and its outermost shell orbital diagram is imagined as follows:By promoting a 6s e

46、lectron to the 6p orbital, we get the e_cited state: The 6s and 6p orbitals then mi_ to form two sp hybrid orbitals: The two Hg-Cl bonds are formed by the overlap of the Hg sp hybrid orbitals with the 3p orbitals of the Cl atoms.Thus HgCl 2is a linear molecule.(b) The ground-state electron configura

47、tion of Al is Ne 3s 2 3p 1 , and its outermost shell orbital diagram is imagined as follows:By promoting a 3s electron into the 3p orbital we obtain the following e_cited state: The 3s and two 3p orbitals then mi_ to form three sp 2 hybrid orbitals: The sp 2 hybrid orbitals overlap with the 5p orbit

48、als of I to form three covalent Al-I bonds.We predict the AlI 3molecule to be planar and all the IAlI angles to be 120?.(c) The ground-state electron configuration of P is Ne 3s 2 3p 3 ., and its outermost shell orbital diagram is imagined as follows: By mi_ing the 3s and 3p orbitals, we obtain four

49、 sp 3 hybrid orbitals.As in the case of NH 3 , one of the sp 3hybrid orbitals is used to acmodate the lone pair on P.The other three sp 3hybrid orbitals form covalent P-F bonds with the 2p orbitals of F.We predict the geometry of the molecule to be pyramidal; the FPF angle should be somewhat less th

50、an 109.28.2.Use the VSEPR model to predict the geometry of the following molecules and ions: (a) AsH 3(b) OF 2(c) -4AlCl(d) -3ISolution(a)The molecule has four valence shell electron pairs (VP): three bonding pairs and one lone pair.The geometry of VP is tetrahedral with the lone pair occupying one

51、corner of the tetrahedron, we can predict the AsH 3should be trigonal pyramidal.(b)There are four VP in the molecule of OF 2 and the geometry of VP is tetrahedral, while the VP have two lone pairs ,the geometry of OF 2is like V shape.(c)In this molecule, there are four VP and no lone pair.So the VP has the same geometry as the ion does: tetrahedron.(d)There are two bonding pairs and