10章共价键与分子结构习题全解答
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《结晶学基础》习题答案目录第7章答案----------------------------------------------------------------------1第8章答案---------------------------------------------------------------------12第9章答案---------------------------------------------------------------------20第10章答案------------------------------------------------------------------251《结晶学基础》第七章习题答案7001 单晶:一个晶体能基本上被一个空间点阵的单位矢量所贯穿。
多晶:包含许多颗晶粒,这些晶粒可能为同一品种,也可能不同品种,由于各晶粒在空间取向可能不同,不能被同一点阵的单位矢量贯穿。
7002 (D) 7004 简单立方; Cs +和Cl -; 4C 37005 (1) 立方F (2) A 和 B (3) 4 个 (4) 4 组 (5) 3a (6) a /2 7007 4n 个 A, 8n 个 B, n 为自然数。
7010 d 111= 249 pm ; d 211= 176 pm ; d 100= 432 pm 7011 六方; D 3h 70127013 依次为立方,四方,四方,正交,六方。
7014 立方 P ,立方 I ,立方 F ; 四方 P ,四方 I 。
7015 旋转轴,镜面,对称中心,反轴; 旋转轴,镜面,对称中心,反轴,点阵,螺旋轴,滑移面;n =1,2,3,4,6; 32个; 七个晶系; 14种空间点阵型式; 230个空间群。
7016 (1) 四方晶系 (2) 四方 I (3) D 4 (4) a =b ≠c , α=β=γ=90° 7017 (1) 单斜晶系,单斜 P (2) C 2h (3) C 2, m , i 7018 (2a ,3b ,c ):(326); (a ,b ,c ):(111); (6a ,3b ,3c ):(122); (2a ,-3b ,-3c ):(322)。
第10章共价键与分子结构Molecular Structure 分子结构Chemical bond 化学键ionic bond 离子键covalent bond 共价键metallic bond 金属键valence bond theory 价键理论hybrid orbital theory 杂化轨道理论valence shell electron pair repulsion theory 价层电子对互斥理论molecular orbital theory 分子轨道理论quantum mechanics 量子力学Valence Electrons 价电子saturation feature of covalent bond 共价键的饱和性orientation feature of covalent bond 共价键的方向性principle of the greatest overlapping 最大重叠原理Lewis Structures 路易斯结构Octet Rule 八隅体规则Sigma bond σsigma键Pi bond πpi 键Coordination bond 配位键hybrid orbitals 杂化轨道delocalized πbond 离域pi键parallel 平行于perpendicular to 垂直于Hybridization Theory 杂化理论Tetrahedral Geometry 四面体几何构型Trigonal pyramidal 三角锥形Equivalent Hybridization 等性杂化Nonequivalent Hybridization 非等性杂化bonding pairs 成键电子对nonbonding pairs 未成键电子对electron pairs geometry 电子对几何构型molecular geometry 分子几何构型Repulsion 排斥paramagnetic 顺磁性的Diamagnetic 反磁性的bonding MO 成键分子轨道antibonding MO 反键分子轨道bonding electrons 成键电子antibonding electrons 反键电子In-phase 同相out-of-phase 不同相Homonuclear Diatomic molecule 同核双原子分子Heteronuclear Diatomic molecule 异核双原子分子Bond Order 键级magnetic moment 磁矩Bohr magneton 玻尔磁子Bond Parameters 键的参数bond energy 键能Bond length 键长Bond angle 键角Bond polarity 键的极性nonpolar covalent bond 非极性共价键polar covalent bond 极性共价键。
第十章共价键与分子间力首页难题解析学生自测题学生自测答案章后习题答案难题解析[TOP]例10-1试用杂化轨道理论说明乙烯分子的形成及其构型。
析根据杂化轨道理论,形成乙烯分子时,C原子的价层电子要杂化。
共价键形成时,σ键在成键两原子间能单独存在,且只存在一个;л键在成键两原子间不能单独存在,但可存在多个。
乙烯分子中C原子的4个价电子分别与其它原子形成三个σ键,C、C原子间的双键中有一个是л键。
三个σ键决定分子构型,因此C原子有三个原子轨道参与杂化,形成三个等性杂化轨道。
解乙烯分子C2H4中有2个C原子和4个H原子,每个基态C原子的价层电子组态为2s2 2p2,在形成乙烯分子的过程中,1个2s电子被激发到2p空轨道上,然后1个2s轨道和2个2p轨道杂化形成3个等同的sp2杂化轨道,彼此间夹角为120º。
每个C原子的2个sp2杂化轨道各与1个H原子的1s轨道重叠形成2个C—H σ键;2个C原子间各以1个sp2杂化轨道互相重叠,形成1个σ键。
由于2个C 原子的这6个sp2杂化轨道处于同一平面,未参与杂化的2p z轨道则垂直于该平面,“肩并肩” 重叠形成1个π键,构成C=C双键。
乙烯分子中6个原子在一个平面上,分子呈平面构型。
例10-2 利用价层电子对互斥理论预测I3-的空间构型。
析先确定中心原子的价电子对数,中心原子提供7个电子,配位提供1个电子,加上负离子的电荷数,得价层电子数的总和再除以2。
然后根据价层电子对构型和孤对电子决定I3-的空间构型。
解I3-中有3个I原子,我们可将其中1个I作为中心原子,其余2个作为配位体。
中心原子I有7个价电子,2个配位I原子各提供1个电子,I3-离子的负电荷数为1,所以中心原子的价电子对数为(7 + 2 + 1)∕2 =5 。
价层电子对构型为三角双锥,因配位原子数为2,说明价层电子对中有2对成键电子对和3对孤对电子,以3对孤对电子处在三角双锥的三角形平面上排斥能最小,所以I3-为直线型。
10 分子结构习题解答(p322-325)思考题1. Na和Cl、F之间,K和Cl、F之间能形成离子化合物。
2. 答案:Be2+ 2电子构型;Ca2+8电子构型;Fe3+9~17电子构型;Cu+ 18电子构型;Sn2+18+2电子构型;Pb4+18电子构型;O2-8电子构型。
3.答案:S2->K+>Na+>Mg2+4. Sn4+ >Fe2+ >Sn2+ >Sr2+>Ba2+5. S2->O2->F->Cu+ >Na+6. (1)半径比规则可以用来判断离子晶体的晶格类型。
晶格能可以用来衡量离子键的强弱。
(2)离子极化的结果使原来的离子键向共价键方向过渡。
(3)18电子构型的正离子极化率较强;18电子构型的负离子变形性较强。
7. 答案:原子轨道的角度分布方向是一定的,共价键的形成遵循最大重叠原则,所以只能在建轴方向上才能形成稳定的共价键,因而共价键具有方向性;每个原子的未成对电子数时一定的,有几个未成对电子就可以形成几个共用电子对,所以共价键具有饱和性。
8. (1)由两个相同或不相同的原子轨道沿轨道对称轴方向相互重叠而形成的共价键(头碰头),叫做σ键。
当两个原子的轨道从垂直于成键原子的核间连线的方向接近,发生电子云重叠而成键(肩并肩),这样形成的共价键称为π键。
(2)单键:在价键理论中,两个原子之间如只有一对共用电子,形成的化学键称为单键。
单电子键:在分子轨道理论中,只有一个电子填入分子轨道形成的化学键称为单电子共价键。
(3)同类型的杂化轨道可分为等性杂化和不等性杂化两种。
如果原子轨道杂化后形成的杂化轨道是等同的,这种杂化叫做等性杂化。
如果原子轨道杂化后形成的杂化轨道中有一条或几条被孤对电子所占据,使得杂化轨道之间的夹角改变,这种由于孤对电子的存在而造成杂化轨道不完全等同的杂化,叫做不等性杂化。
9. (1)BF3键角大,因为BF3中B的价电子结构为2s22p1,形成分子时,进行sp2杂化,三个sp2杂化轨道分别与三个F原子的p轨道成键,故BF3分子为平面三角形,键角为120度。
共价键与分子的空间构型【要点梳理】要点一、共价键的形成及其本质1.共价键的形成通常情况下,吸引电子能力相近的原子之间通过共用电子对形成共价键。
那么两个成键原子为什么能通过共用电子对结合在一起呢?下面我们以氢分子的形成过程为例来说明共价键是怎样形成的。
当两个氢原子相互接近时,若两个氢原子核外电子的自旋方向相反,它们接近到一定距离时,两个1s轨道发生重叠,电子在两原子核间出现的机会较大。
随着核间距的减小,核间电子出现的机会增大,体系的能量逐渐下降,达到能量最低状态。
核间距进一步减小时,两原子间的斥力使体系的能量迅速上升,这种排斥作用又将氢原子推回到平衡位置。
能量(主要指势能)随核间距的变化如图中曲线a所示。
2.共价键的本质:共价键的本质是电子与原子核之间的电性作用。
同种或不同种非金属元素(或某些非金属与金属)之间原子相遇时,若原子的最外层电子排布未达到稳定状态,则原子间通过共用电子对形成共价键。
形成共价键的微粒是同种或不同种原子。
要点二、共价分子的表示方法1.电子式:通常人们在元素符号周围用小黑点(或×)来描述分子中原子共用电子以及原子中未成键的价电子的情况,这种式子叫电子式。
如:2.结构式:在化学上,常用一根短线“一”表示一对共用电子,所以氯气分子也可以表示为:C1—Cl,这种式子叫结构式。
注意在不熟练的情况下,书写结构式时往往先写出电子式,原子间有几对共用电子,就用几根短线表示,未共用的电子不加以考虑。
结构式可形象地表示出分子内各原子的连接顺序。
因此,同种原子不能合并,只有通过共价键形成的分子才能写结构式,离子化合物不能用结构式表示。
3.用电子式表示共价化合物的形成过程用电子式表示共价化合物的形成过程时,在“→”的左侧写成键原子的电子式,同种原子可以合并,右侧写形成的单质或化合物的电子式,但应注意,相同的原子要对称写,不能合并。
如:要点三、σ键与π键原子轨道沿核间连线方向以“头碰头”的方式重叠形成的共价键叫做σ键;原子轨道在核间连接两侧以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键叫做π键。
第十章分子结构习题一.选择题1.最早指出共价键理论的是( )2. A. 美国的路易斯; B. 英国的海特勒;3. C. 德国的伦敦; D. 法国的洪特.4.NH4+形成后,关于四个N-H键,下列说法正确的是( )A. 键长相等;B. 键长不相等;C. 键角相等;D. 配位键的键长大于其他三键;E. 配位键的键长小于其他三键.5.下列说法中不正确的是( )A. 键的一对成键电子的电子密度分布对键轴方向呈园柱型对称;B. 键电子云分布是对通过键轴的平面呈镜面对称;C. 键比键活泼性高,易参与化学反应;D. 配位键只能在分子内原子之间形成,不可以在分子间形成;E. 成键电子的原子轨道重叠程度越大,所形成的共价键越牢固.6.CO和N2的键级都是3,两者相比CO的( )A. 键能较小,较易氧化;B. 键能较小,较难氧化;C. 键能较大,较难氧化;D. 键能较大,较易氧化.7.下列分子或离子中,键角最小的是( )A. HgCl2B. H2OC. NH3D. PH38.下列说法正确的是( )A. 原子形成的共价键数等于游离气态原子中不成对电子数;B. 同种原子双键的键能为单键键能的两倍;C. 键长是指成键原子的核间距离;D. 线性分子如A-B-C是非极性的;E. 共价键的极性是由成键元素的电负性差造成的.9.关于原子轨道的说法正确的是( )A.凡中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体.B. CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的;C. sp3杂化轨道是由同一原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相等的新轨道;D. 凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键.10.下列化合物中氢键最强的是( )A. CH3OHB. HFC. H2OD. NH311.对羟基苯甲醛比邻羟基苯甲醛的熔沸点高的原因是( )A. 前者不能形成氢键,后者能形成氢键;B. 前者能形成氢键,后者不能形成氢键;C. 前者形成分子间氢键,后者形成分子内氢键;D. 前者形成分子内氢键,后者形成分子间氢键.12.下列各组物质沸点高低顺序中正确的是( )A. HI>HBr>HCl>HFB. H2Te>H2Se>H2S>H2OC. NH3>AsH3>PH3D. CH4>GeH4>SiH413.I2的CCl4溶液中分子间主要存在的作用力是( )A. 色散力B. 取向力C. 取向力.诱导力.色散力D. 氢键.诱导力.色散力14.下列分子中有最大偶极矩的是( )A. HIB. HClC. HBrD. HF15.下列分子中偶极矩为零的是( )A. NF3B. NO2C. PCl3D. BCl316.下列分子是极性分子的是( )A. BCl3B. SiCl4C. CHCl3D. PCl3E. BeCl217.下列离子或分子有顺磁性的是( )A. O2B. O22-C. N2D. NOE. NO+18.加热熔化时需要打开共价键的物质是( )A. MgCl2B. CO2(s)C. SiO2D. H2O19.某元素E具有(Ar)3d24s2电子排布,它和溴生成符合族数的溴化物分子式是( )A. EBr3B. EBr2C. EBr4D. EBr20.关于共价键的说法,下述说法正确的是( )A. 一般来说键键能小于键键能;B. 原子形成共价键的数目等于基态原子的未成对电子数;C. 相同原子间的双键键能是单键键能的两倍;D. 所有不同原子间的键至少具有弱极性.21.CO和N2相比,CO的( )A. 键能较小,较易氧化;B. 键能较小,较难氧化;C. 键能较大,较难氧化;D. 键能较大,较易氧化.22.下列分子中心原子是sp2杂化的是( )A. PBr3B. CH4C. BF3D. H2O23.SO42-离子的空间构型是( )A. 平面正方形B. 三角锥形C. 四面体D.八面体24.下列各物质分子其中心原子以sp2杂化的是( )A. H2OB. NO2C. SCl2D. CS225.用价键法和分子轨道法处理O2分子结构,其结果是( )A. 键能不同B. 磁性不同C. 极性不同D. 结果不同26.下列关于O22-和O2-的性质的说法,哪组不正确( )A. 两种离子都比O2分子稳定性小;B. O2-的键长比O22-的键长长;C. 键级次序是O2>O2->O22-;D. O2-是反磁性的,但O22-是顺磁性的.27.下列关于化学键正确的说法是( )A. 原子与原子之间的作用;B. 分子之间的一种相互作用;C. 相邻原子之间的强烈相互作用;D. 非直接相邻的原子之间的相互作用.28.下列各题说法不正确的是( ) A. 两个原子的P电子只能沿P 轨道对称轴平行方式重叠形成键;B. 极性键只能形成极性分子;C. 非极性键形成非极性分子;D. 形成配位键的条件是一方有空轨道,另一方有孤对电子;E. 共价键形成的条件是欲成键原子必须有未成对电子.29.下列说法正确的是( )A. 极性分子间仅存在取向力;B. 取向力只存在于极性分子之间;C. 熔沸点依次升高;D. 氨易溶于水,是因为氨与水分子间可形成氢键;E. 色散力仅存在于非极性分子间.30.下列关于分子间力的说法正确的是( )A. 分子型物质的沸点总是随分子量的增大而增加的;B. 大多数含氢化合物中都存在氢键;C. 极性分子间仅存在取向力;D. 色散力存在于所有相邻分子间.31.原子间成键时,同一原子中能量相近的某些原子轨道要先杂化,其原因是( )A. 保持共价键的方向性;B. 进行电子重排;C. 增加成键能力;D. 使不能成键的原子轨道能够成键.32.在酒精的水溶液中,分子间主要存在的作用力为( )A. 取向力B. 诱导力C. 色散力和诱导力.取向力D. 取向力.诱导力.色散力.氢键33.下列物质中键级最小的是( )A. O2B. N2C. F2D. O2+二.填空题1.<1>. 离子键是指_____________________________所成的化学键.<2>. 离子键主要存在于______________________中.2.<1>. 三十年代以来共价键的两大主要理论为__________________.<2>. 共价键的特征是________________________________ 3.下列物质的变化各主要需打破或克服什么结合力? <1>. 冰熔化_____ <2>. 单质硅熔化_____4. 同周期元素离子电子层构型相同时,随离子电荷数增加,阳离子半径____, 阴离子半径________.5. 下列热化学方程式的能量变化各表示什么含义? △H ø(KJ/mol)例 Na(s)+½Cl 2(g)=NaCl(s) (生成焓) <1>. HCl(g)=H(g)+Cl(g) 428 ( ) <2>. Na +(g)+Cl -(g)=NaCl(s) ( ) 6.<1>. 对于双原子分子,键能与键的离解能的关系是______________.<2>. 对于多原子分子,键能与键的离解能的关系是_______________ 7.一般来说,键能越大,键越________,由该键构成的分子越_______. 8.MO 法中成键电子数与反键电子数之差的一半就是分子的键级.键级的大小表示两个相邻原子之间成键的_________,键级越大,键越___________. 9.等性sp 2、sp 3杂化轨道的夹角分别为.10. 分子间力按产生的原因和特性一般分为取向力、诱导力、色散力. <1>. 取向力存在于__________________________________之间;<2>. 诱导力存在于___________________________________之间。
第十章思考题和练习题解析1. 现代价键理论认为共价键的形成条件是什么?答:共价键形成条件一是成键原子的自旋相反的单电子可配对形成共价键,二是单电子所处的两原子轨道尽可能地最大重叠。
两原子轨道重叠越多,则两核间电子云密度越大,系统能量降低越多,所形成的共价键越牢固,这称为原子轨道最大重叠原理。
2. 列表表示σ、π键的区别。
答:σ键π键轨道s-s,s-p x,p x-p x p y-p y,p z-p z分子举例H2,HCl,Cl2N2形成方式两原子轨道“头碰头”的重叠两原子轨道“肩并肩”重叠对称性重叠部分沿键轴呈圆柱型对称垂直于键轴呈镜面反对称分布存在可单独存在不能单独存在,与σ键共存于共价双键、叁键稳定性稳定活泼3. 根据共用电子对是否偏移,共价键可以分为哪两类?答:根据共用电子对是否偏移共价键可分为极性共价键和非极性键共价键。
极性共价键是由于成键原子的电负性不同,共用的电子对偏向电负性较大的原子,使键的一端带部分负电荷δ-,而另一端带部分正电荷δ+,键的正、负电荷中心不重合形成的共价键。
非极性共价键是因为成键原子的电负性相同,成键电子对等量共享,键的正、负电荷中心重合的共价键。
4. 共价键的极性及极性大小用什么来判断?共价分子的极性及极性大小用什么来量度?答:共价键的极性大小根据成键原子的电负性来判断,因为共用的电子对偏向电负性较大的原子,使键的一端带部分负电荷δ-,而另一端带部分正电荷δ+,故成键原子的电负性差别越大,共价键的极性越强。
双原子分子的极性与键的极性一致。
多原子分子的极性不仅与键的极性有关,也与分子构型有关,虽然是极性键,只要键型相同,分子构型对称,其分子中各个键的极性就能相互抵消,正、负电荷重心重合。
分子的极性可用电偶极矩(electric dipole moment)μ来衡量。
它是分子中正、负电荷中心的距离d与正或负电荷中心上的电量q的乘积,即μ= q·d,单位为10-30 C·m 。
第10章共价键与分子结构习题解答1.写出下列物质的Lewis结构式并说明每个原子如何达到八电子结构:HF,H2Se,H2C2O4(草酸),CH3OCH3(甲醚),H2CO3,HClO,H2SO4,H3PO4。
解:,,,,,,。
上述分子中的原子除H原子外,其他原子通过所形成的共价键共有电子和价电子层孤对电子共同构成8电子结构。
2、用杂化轨道理论说明下列化合物由基态原子形成分子的过程(图示法)并判断分子的空间构型和分子极性:HgCl2,BF3,SiCl4,CO2,COCl2,NCl3,H2S,PCl5。
解:①HgCl2HgCl2分子的中心原子为Hg原子。
基态时Hg原子的价电子构型为6s2。
当Hg原子与Cl原子相遇形成HgCl2时,Hg的6s轨道中的1个电子激发到1个6p轨道,然后6s轨道和该6p轨道采用sp杂化形成2个等同的sp杂化轨道:并分别与两个Cl原子的3p单电子轨道重叠形成2个Hg-Cl σ键。
HgCl2分子构型是直线形,为非极性分子。
②BF3BF3分子的中心原子是B原子。
基态时B原子的价电子构型为2s22p1。
当B原子与F原子相遇形成BF3分子时,B原子2s轨道中的1个电子激发到1个空的2p轨道,然后采用sp2杂化形成3个等同的sp2杂化轨道:并分别与3个F原子2p单电子轨道重叠形成3个B-F σ键。
BF3分子构型是平面三角形,为非极性分子。
③SiCl4Si原子为SiCl4的中心原子,基态时价电子构型为3s23p2,当Si原子与Cl原子相遇形成SiCl4分子时,Si原子3s轨道的1个电子激发到一个空的3p 轨道,然后采用sp3杂化形成4个等同的sp3杂化轨道:并分别与4个Cl原子3p单电子轨道重叠形成4个Si-Cl σ键。
SiCl4分子构型是正四面体,为非极性分子。
④CO2C原子为CO2的中心原子。
基态时C原子价电子构型为2s22p2,当C原子与O 原子相遇形成CO2分子时,C原子2s轨道的1个电子激发到一个空的2p轨道,然后采用sp杂化形成2个等同的sp杂化轨道:并分别与2个O原子的2p单电子轨道重叠形成2个σ键,两个O原子的一个2p单电子轨道与C原子未参与杂化的2p轨道肩并肩重叠形成π键。
CO2分子构型是直线形,为非极性分子。
⑤COCl2C原子为COCl2的中心原子。
基态时C原子价电子构型为2s22p2,当C 原子与O 原子、Cl原子相遇形成COCl2分子时,C原子2s轨道的1个电子激发到一个空的2p轨道,然后采用sp2杂化形成3个sp2杂化轨道:其中2个sp2杂化轨道分别与2个Cl原子的3p单电子轨道重叠形成2个C-Cl σ键,另一个sp2杂化轨道和O原子的2p单电子轨道形成C-Oσ键,O原子另一个2p单电子轨道与C原子未参加杂化的2p轨道肩并肩重叠形成π键。
COCl2分子构型是三角形,为极性分子。
⑥NCl3N原子为NCl3的中心原子。
基态时N原子价电子构型为2s22p3, 当N原子与Cl 原子相遇形成NCl3分子时,N原子采取sp3杂化形成4个sp3杂化轨道:其中3个sp3杂化轨道分别与3个Cl原子的3p单电子轨道重叠形成3个C-Cl σ键,另一个sp3轨道被孤对电子占据。
NCl3分子构型是三角锥,为极性分子。
⑦H2SS原子为H2S的中心原子。
基态时S原子价电子构型为3s23p4, 当S原子与H 原子相遇形成H2S分子时,S原子采取sp3杂化形成4个sp3杂化轨道:其中2个sp 3杂化轨道分别与2个H 原子的1s 单电子轨道重叠形成2个H-S σ键,另外2个sp 3杂化轨道被孤对电子占据。
H 2S 分子构型是V 形,为极性分子。
⑧PCl 5P 原子为PCl 5的中心原子。
基态时P 原子价电子构型为3s 23p 3 d 0, 当P 原子与Cl 原子相遇形成PCl 5分子时,P 原子采取sp 3d 杂化形成5个sp 3d 杂化轨道:并分别与5个Cl 的3p 单电子轨道重叠,形成5个P-Cl σ键,PCl 5分子构型是三角双锥,为非极性分子。
3、用杂化轨道理论和价层电子对互斥理论分别说明下列分子或离子的几何构型:(1)+4PCl ;(2)HCN ;(3)H 2Te ;(4)-3Br 解:(1) 根据杂化轨道理论,PCl 4+离子中的中心原子P 其成键方式可以理解为P +离子的价轨道采用sp 3杂化与4个Cl 原子分别形成4个σ键,其分子的几何构型为正四面体。
根据价层电子对互斥理论,PCl 4+离子中的P 原子的价层电子对数= 1(541)42+-=;孤对电子数=4-4=0 所以PCl 4+离子的几何构型为正四面体。
(2) 根据杂化轨道理论,HCN 分子中的中心原子C 其成键方式可以理解为C 原子的价轨道采用sp 杂化与1个H 原子和1个N 原子分别形成2个σ键,C 原子未参与杂化的2个2p 轨道与N 原子的2p 轨道肩并肩重叠形成2个π键。
其分子的几何构型为直线形。
根据价层电子对互斥理论,HCN 中的C 原子的价层电子对数=1(411)22+-=;孤对电子数=2-2=0 所以HCN 分子的几何构型为直线形。
(3) 根据杂化轨道理论,H 2Te 分子中的中心原子Te 其成键方式可理解为C 原子的价轨道采用sp 3杂化与2个H 原子分别形成2个σ键,另外2个sp 3杂化轨道被孤对电子占据,其分子的几何构型为V 形。
根据价层电子对互斥理论,H 2Te 中的Te 原子的价层电子对数=1(62)42+=;孤对电子数=4-2=2 所以H 2Te 分子构型为V 形。
(4) 根据杂化轨道理论,Br 3-离子中的中心原子Br 其成键方式可以理解为Br 原子的价轨道采用sp 3d 杂化与2个Br 原子形成2个σ键,另外3个sp 3d 杂化轨道被孤对电子占据,其分子的几何构型为直线形。
根据价层电子对互斥理论,Br 3-离子中的Br 原子的价层电子对数=1(712)52++=;孤对电子数=5-2=3所以分子构型为直线形。
4、SiF4,SF4,XeF4都具有AF4的分子组成,但它们的分子几何构型都不同,试用杂化轨道理论和价层电子对互斥理论说明每种分子构型并解释其原因。
解:(1)根据杂化轨道理论,SiF4分子中Si采用sp3杂化,Si的4个sp3杂化轨道分别与4个F原子的2p单电子轨道重叠,形成正四面体。
根据价层电子对互斥理论,SiF4分子中原子Si的价层电子对数=1(44)42+=;孤对电子数为0。
分子是正四面体构型。
(2)根据杂化轨道理论,SF4分子中S采用sp3d杂化,S的4个sp3d杂化轨道与4个F原子的2p单电子轨道重叠,1个sp3d杂化轨道被孤对电子占据,分子几何构型为变形四面体。
根据价层电子对互斥理论,SF4分子中原子S的价层电子对数=1(64)52+=;孤对电子数为1。
分子构型为变形四面体。
(3)根据杂化轨道理论,XeF4中Xe采取sp3d2杂化,其中4个sp3d2杂化轨道与4个F原子的2p单电子轨道重叠,2个sp3d2杂化轨道被孤对电子占据,分子几何构型为平面正方形。
根据价层电子对互斥理论,XeF4中原子Xe的价层电子对数= 1(84)62+=;孤对电子数为2。
分子构型为平面正方形。
5、根据下列物质的Lewis结构判断其σ键和π键的数目。
(1)CO2;(2)NCS-;(3)H2CO;(4)HCO(OH),其中碳原子连接了一个氢原子和两个氧原子。
解:(1),分子中有2个σ键,2个π键(2)[]—,分子中有2个σ键,2个π键(3),分子中有3个σ键,1个π键(4),分子中有4个σ键,1个π键6、按键的极性从大到小的顺序排列下列每组键:(1)C-F,O-F,Be-F;(2)N-Br,P-Br,O-Br(3)C-S,B-F,N-O解:可根据电负性差值判断题中各组化合物化学键的极性,电负性差值越大,则化学键极性越大。
所以有:(1)C-F :Δχ=3.98-2.55=1.43O-F:Δχ=3.98-3.44=0.54Be-F:Δχ=3.98-1.57=2.41键的极性大小为Be-F>C-F>O-F(2)N-Br :Δχ=3.04-2.96=0.08P-Br :Δχ=2.96-2.19=0.77O-Br :Δχ=3.44-2.96=0.48键的极性大小为P-Br >O-Br >N-Br(3)C-S :Δχ=2.58-2.55=0.03B-F :Δχ=3.98-2.04=1.94N-O :Δχ=3.44-3.04=0.40键的极性大小为B-F >N-O >C-S7、H 2O 分子,O -H 键长0.96 Å,H -O -H 键角104.5o ,偶极矩1.85D 。
(1)O -H 键矩指向哪个方向?水分子偶极矩的矢量和指向哪个方向?(2)计算O -H 键的键矩的大小。
解:(1)O -H 键矩指向O ,水分子偶极矩的矢量和的方向沿H -O -H 键角的角平分线指向O 。
(2)根据余弦定律,O -H 键矩= 1.852 1.51104.5cos 2=deb 。
8、预测CO 、CO 2、和-23CO 中C-O 键长度的顺序。
解:CO 分子中的C-O 键是叁键,CO 2分子中的C-O 键是双键,-23CO 中C-O 键包含1个σ键并与另外两个O 原子共用1个三中心四电子大π键,所以其键长大小顺序为CO <CO 2<-23CO 。
9、查附表5.5中相关键能数据,计算下列各气相反应的焓变ΔH 。
(1)(2)解:(1) ΔH=D(C-H)+D(Cl-Cl)-D(C-Cl)-D(H-Cl)=411+242-397-431= -175kJ/mol(2) ΔH=2D(O-H)- D(C=O)- D(H-H)=2×467-749-436=-248 kJ/mol10、考虑+2H 离子和-2H 离子。
(1)画出其分子轨道能级图。
(2)用分子轨道写出它们的分子轨道电子结构式。
(3)它们的键级各是多少? (4)假设+2H 离子被光激发,使得其电子由低能级轨道跃迁到高能级轨道,猜测激发态的+2H 离子是否将消失,并解释。
解:(1)H 2+:H 2-:(2) +2H (1s σ)1; -2H (1s σ)2(1s σ*)1 (3) +2H 键级=1/2=0.5 -2H 键级=(2-1)/2=0.5(4) +2H 离子将分解。
因为当+2H 离子中的(1s σ)1电子被光激发到反键轨道(1s σ*)中时,体系的能量比键合前基态H 原子的能量还高,因此不能稳定存在。
11、(1)如何理解顺磁性?(2)如何通过实验判断某物质是否是顺磁性物质?(3)下面哪些离子具有顺磁性:-+-+222222O ,Li ,N ,O ?解:(1)分子或离子中存在未成对电子,且顺时针方向自旋的未成对电子数与逆时针方向自旋的未成对电子数不能完全抵消,分子表现为顺磁性。