教材第三章習(xí)題解答

PAGE20教材第三章習(xí)題解答第三章分子結(jié)構(gòu)習(xí)題解答1．用列表的方式分別寫出下列離子的電子分布式。指出它們的外層電子分別屬于哪種構(gòu)型(8、9～17、18或18+2)？未成對電子數(shù)是多少？Al3+、V2+、V3+、Mn2+、Fe2+、Sn4+、Pb2+、I－【解答】離子離子的電子分布式外層電子構(gòu)型未成對電子數(shù)Al3+1s22s22p680V2+1s22s22p63s23p63d39～173V3+1s22s22p63s23p63d29～172Mn2+1s22s22p63s23p63d59～175Fe2+1s22s22p63s23p63d69～174Sn4+1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s218+20Pb2+1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s18+20I－1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6802．下列離子的能級最高的電子亞層中，屬于電子半充滿結(jié)構(gòu)的是_________。A．Ca2+；B．Fe3+；C．Mn2+；D．Fe2+；E．S2-【解答】B，C。離子離子的電子分布式屬于電子半充滿的結(jié)構(gòu)Ca2+1s22s22p63s23p6×Fe3+1s22s22p63s23p63d5∨Mn2+1s22s22p63s23p63d5∨Fe2+1s22s22p63s23p63d4×S2-1s22s22p63s23p2×3．指出氫在下列幾種物質(zhì)中的成鍵類型：HCl中_______；NaOH中_______；NaH中_______；H2中__________。【解答】極性共價鍵；極性共價鍵；離子鍵；非極性共價鍵。4．對共價鍵方向性的最佳解釋是_________。A．鍵角是一定的；B．電子要配對；C．原子軌道的最大重疊；D．泡利原理?！窘獯稹緾。分析：原子間相互成鍵時，必須符合原子軌道最大重疊原則和對稱性匹配原則，因而原子間形成共價鍵時，總是按確定的方向成鍵，這決定了共價鍵的方向性。5．關(guān)于極性共價鍵的下列敘述中，正確的是__________。A．可以存在于相同元素的原子之間；B．可能存在于金屬與非金屬元素的原子之間；C．可以存在于非極性分子中的原子之間；D．極性共價鍵必導(dǎo)致分子帶有極性?！窘獯稹緼—錯誤，相同元素原子之間是非極性共價鍵；B—正確，如AlCl3；C—正確，如CO2分子是一個非極性分子，但C-O鍵是一個極性共價鍵；D—錯誤，如CO2分子中C-O鍵是一個極性共價鍵，但CO2分子是一個非極性分子。6．sp3雜化軌道是由_____。A．一條ns軌道與三條np軌道雜化而成；B．一條ls軌道與三條2p軌道雜化而成；C．一條ls軌道與三條3p軌道雜化而成；D．一個s電子與三個p電子雜化而成。【解答】A。sp3雜化軌道是由一條ns軌道與三條np軌道雜化而成。分析：只有同一原子中能量相近、不同類型的原子軌道才能雜化。7．關(guān)于原子軌道雜化的不正確說法是_____。A．同一原子中不同特征的軌道重新組合；B．不同原子中的軌道重新組合；C．雜化發(fā)生在成鍵原子之間；D．雜化發(fā)生在分子形成過程中，孤立原子不雜化。【解答】B,C。雜化是指在形成分子時，由于原子的相互影響，若干能量相近、類型不同的原子軌道混合起來，重新組成一組新軌道，這種軌道重新組合的過程就叫雜化，所形成的新軌道叫雜化軌道。雜化是發(fā)生在分子形成過程中，孤立原子不雜化。8．關(guān)于共價鍵的正確敘述是________。A．σ鍵一般較π鍵強；B．用雜化軌道重疊成鍵將有利于提高鍵能；C．金屬與非金屬元素原子間不會形成共價鍵；D．共價鍵具有方向性，容易破壞?！窘獯稹緼，B。分析：σ鍵是兩個原子的成鍵軌道沿鍵軸的方向以“頭碰頭”的方式重疊，由于成鍵軌道在軸向上重疊，故成鍵時原子軌道發(fā)生最大程度的重疊，π鍵的特點是兩個原子軌道以平行或“肩并肩”方式重疊，所以σ鍵的鍵能大，穩(wěn)定性高，反應(yīng)性小，σ鍵一般較π鍵強。原子軌道在空間有一定取向，除了s軌道成球形對稱外，p、d、f軌道在空間都有一定的伸展方向。在形成共價鍵時，除了s軌道和s軌道之間可以在任何方向上達到最大程度的重疊外，p、d、f原子軌道的重疊都只有沿著一定的方向才能發(fā)生最大程度的重疊，因此共價鍵是有方向性的。雜化軌道重疊成鍵將有利于提高鍵能。9．根據(jù)雜化軌道理論預(yù)測下列分子的雜化軌道類型、分子的空間構(gòu)型：SiF4、HgCl2、PCl3、OF2、SiHCl3【解答】分子雜化軌道類型分子的空間構(gòu)型SiF4sp3雜化正四面體HgCl2Sp雜化直線形PCl3sp3不等性雜化三角錐OF2sp3不等性雜化V字形SiHCl3sp3雜化四面體10．BCl3分子的空間構(gòu)型是平面三角形，而NCl3分子的空間構(gòu)型是三角錐型，為什么？【解答】BCl3中B原子采用sp2雜化與Cl形成分子，因而呈平面三角形；NCl3中N原子采用sp3不等性雜化，N原子上一個sp3軌道有孤對電子未參與成鍵，電子云密度大，因而s成分和p成分分布不均勻，而成三角錐形。11．測知CS2的電偶極矩為零，試用雜化軌道理論簡要說明CS2分子內(nèi)共價鍵的形成情況，有幾個σ鍵．幾個π鍵？繪圖說明?！窘獯稹緾S2的電偶極矩為零，說明CS2分子是一個非極性分子，推測C原子發(fā)生sp雜化，C原子的兩個sp雜化軌道分別與S原子的p軌道以“頭碰頭”的方式重壘形成兩個σ鍵，C原子未參與雜化的兩個2p軌道分別與S原子的另一個p軌道以“肩并肩”的方式重壘形成兩個π鍵。12．下列說法中正確的是_____，錯誤的應(yīng)如何改正？A．多原子分子中，鍵的極性越強，分子的極性也越強；B．由極性共價鍵形成的分子，一定是極性分子；C．分子中的鍵是非極性鍵，此分子一定是非極性分子；D．非極性分子的化學(xué)鍵一定是非極性共價鍵。【解答】A,錯誤。多原子分子中，如BF3，B-F鍵是極性共價鍵，但BF3分子是非極性分子。改為“雙原子AB型分子，鍵的極性越強，分子的極性也越強?！?；B,錯誤。由極性共價鍵開成的分子，不一定是極性分子，如CO2分子，C-O鍵是極性共價鍵，但CO2分子是非極性分子。C，錯誤。分子中的鍵是非極性共價鍵，此分子不一定是非極性分子，如O3分子，O-O鍵是非極性共價鍵，但O3分子是極性分子。D，錯誤。非極性分子的化學(xué)鍵不一定是非極性共價鍵，如CO2分子。13．下列各物質(zhì)中分別存在什么形式的分子間力(色散力、誘導(dǎo)力、取向力)？有無氫?。緾l2、HCl、H2O、NH3、【解答】Cl2是非極性分子，非極性分子間只存在色散力；HCl是極性分子，極性分子間存在色散力、誘導(dǎo)力和取向力；H2O和NH3是極性分子且含有氫鍵，極性分子間存在色散力、誘導(dǎo)力、取向力和氫鍵。14．NH3的沸點比PH3_____，這是由于NH3分子間存在著_____；PH3的沸點比SbH3低，這是由于_____的緣故。【解答】高，氫鍵；PH3分子量小，色散力小。分析：色散力與分子的變形性有關(guān)，變形性越大，色散力越大。15．CCl4分子與H2O分子間的相互作用力有_____；NH3分子與H2O分子間的相互作用力有_____?！窘獯稹可⒘驼T導(dǎo)力。色散力、誘導(dǎo)力、取向力和氫鍵。分析：極性分子與極性分子間存在色散、誘導(dǎo)力、取向力，如果有N、O、F原子還存在氫鍵；非極性分子間只存在色散力；非極性分子和極性分子間存在色散力和誘導(dǎo)力。16.簡要說明以下事實：銅的導(dǎo)電性隨溫度升高而降低，硅的導(dǎo)電性隨溫度升高而增大。【解答】銅是金屬晶體，具有導(dǎo)體的性質(zhì)，由于金屬溫度升高，金屬中的原子或離子振動加劇，電子在導(dǎo)帶中躍遷受到的阻力加大，故金屬的導(dǎo)電性隨溫度的升高而降低。硅具有半導(dǎo)體的性質(zhì)，半導(dǎo)體的價帶也是滿帶，但最高滿帶與最低空帶的禁帶寬度較窄，Eg≤4.8×10-19J（3eV），而大于導(dǎo)體的禁帶寬度，在一般條件下，滿帶中的電子不能躍入空帶，故不能導(dǎo)電。但在光照或適當(dāng)加熱半導(dǎo)體的條件下，滿帶中電子得到能量可以越過禁帶，躍遷到空帶上去，從而使空帶部分填充電子而形成導(dǎo)帶，在滿帶上則留下“空穴”，它們都可以導(dǎo)電。所以半導(dǎo)體的導(dǎo)電性隨溫度的升高而增大。17.用能帶理論說明導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體能帶之間的區(qū)別？并用能帶理論闡述金屬晶體的特性?！窘獯稹堪凑战饘冁I的能帶理論，導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體的區(qū)別取決于禁帶的寬度（最低空帶底與最高滿帶頂之間的能量差）以及價電子的分布狀況。一般金屬導(dǎo)體的價帶是導(dǎo)帶或重帶。禁帶寬度Eg≤0.48×10-19J（0.3eV），在外電場力作用下，導(dǎo)帶和重帶中的電子，可以在未占滿電子的分子軌道間躍遷，所以導(dǎo)帶和重帶能導(dǎo)電。金屬晶體具有導(dǎo)帶或重帶結(jié)構(gòu)，故金屬具有導(dǎo)電性。由于金屬溫度升高，金屬中的原子或離子振動加劇，電子在導(dǎo)帶中躍遷受到的阻力加大，故金屬的導(dǎo)電性隨溫度的升高而降低；由于金屬中的價電子可吸收波長范圍很廣的光子射線而跳到較高能級，當(dāng)跳回較低能級時又將吸收的光子發(fā)射出來，所以金屬具有金屬光澤；電子也可以傳輸熱能，使金屬有導(dǎo)熱性；由于金屬中的電子是離域的，故一個地方的金屬鍵被破壞，在另一個地方又可以生成新的金屬鍵，因此機械加工根本不會完全破壞金屬結(jié)構(gòu)，而只能改變金屬的外形，這就是金屬具有延性、展性、可塑性的原因。絕緣體（如金剛石）不導(dǎo)電，因為它的價帶是滿帶，最高滿帶頂與最低空帶底間的禁帶寬度較寬，Eg≥8×10-19J（5eV），所以在外電場作用下，滿帶中的電子不能越過禁帶躍遷到空帶，不能形成導(dǎo)帶，故不能導(dǎo)電。半