基础化学李保山第二版10-分子结构习题答案.docx

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1、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+ 917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：S2K+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

2、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

3、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杂化轨道分别及三个F原子的p轨道成键，故BF3分子为平面三角形，键角为120度。PF3中，磷原子有一对孤对电子。孤对电子及单键之间的斥力使它们的分子构型为三角锥形。因此BF3键角大。（2

4、）NH3比PH3的键角大是因为P的电负性较N小，PH3中的成键电子云比NH3中的更偏向于H，同时P-H键长比N-H键长大，这样导致PH3中成键电子对之间的斥力减小，孤对电子对成键电子的斥力使H-P-H键角更小。（3）NH3的键角大，因为在NH3中成键的电子对都靠近电负性较大的氮原子一边，在氮原子处成键电子的相互排斥较强。但是，在NCl3中成键的电子对都被拉向电负性较大的氯原子一边（“远离”中心原子），在氮原子处成键电子的相互排斥较弱. 10. CO2中，先有一个2s电子受到激发而进入空的2pz轨道中，形成2s2px2py2pz中各有一个电子的激发态电子构型，然后2s2px两条轨道杂化形成两条s

5、p杂化轨道。这两条轨道再分别去及氧各成一个键（头碰头重叠），如OCO结构。此时C原子还有两个未参加成键的p轨道，分别及O的p轨道从侧面重叠各形成一个键，两个键分布于C的两侧，且所在平面互相垂直。 BBr3中，先有一个2s电子受到激发而进入空的2py，形成sp2杂化轨道。这三条轨道再分别去及Br各成一个键（头碰头重叠）。轨道中B的2pz轨道（空）和Br的孤对电子（在4pz中）可以共轭，形成(4,6)。其中以xy平面为分子平面。 HgCl2，类似于CO2，Hg的外层电子为6s2，2个Cl提供2个电子，所以其外层为4个电子，采取sp杂化；这两条轨道再分别去及Cl各成一个键（头碰头重叠），Cl的孤对电

6、子可以和Hg的6p轨道重叠形成键，且为2组(3,4)。 NH4+ 中，N发生不等性sp3杂化，孤电子对占有了能量低含s成分多的杂化轨道，及H+的空轨道形成配位键。其余3个未成对电子分别占有另外3个杂化轨道，它们分别及H原子的s轨道重叠形成键。11.答案：BF3分子中B原子采用sp2杂化轨道及F原子成键，所以具有平面三角的几何构型；而NF3分子中N原子采用不等性sp3杂化轨道及F原子成键，所以其几何构型为三角锥型。12答案： CS2：直线型，非极性分子SiCl4：正四面体型，非极性分子CHCl3：变形四面体型，弱极性分子H2S：V型，极性分子NO2：V型，极性分子BCl3：平面正三角形，非极性分

7、子NF3：三角锥型，极性分子13答案：(1)HFHCl； (2) FO2CS2； (3)CCl4=SiBr4； (4) BF3K+的极化力。）（2） Li+ （电荷相同，Li+的半径小）（3） Be2+ （Be2+的半径小、且电荷多）（4） Cu+ （Cu+半径Na+，因此ZnS因离子的极化作用而具有较强的共价性，在水中的溶解度小，而Na2S中离子的极化作用小，属于离子化合物，在水中的溶解度大。7.H2OBCl3PCl5SF6PH3HCNCO28. 要求列表写出各分子(离子)的VP、LP、电子对构型、分子(离子)构型和中心原子的杂化类型（分子）离子VPLP电子对构型分子（离子）构型中心原子的杂

8、化类型CS220直线形直 线 型SPCH2O30三角形三 角 型SP2CBr440四面体四面体型SP3H3O+41四面体三角锥型SP3NO231三角形V型SP2NO330三角形三 角 型SP2SO4240四面体四面体型SP3PF550三角双锥三角双锥型SP3dPO4340四面体四面体型SP3AlF6360八面体八面体型SP3d2SO330三角形三 角 型SP2SO3241四面体三角锥型SP3XeF462八面体正四边形SP3 d2BBr330三角形三 角 形SP2PH341四面体三角锥型SP3H2S42四面体V型SP3CCl440四面体四面体型SP3NH4+40四面体四面体型SP39. 答案：

9、在VSEPR理论中，当O作为配位原子时，中心原子的价层电子对数取决于中心原子的价层电子数及配位原子未成对电子数及中心原子的配位数，及氧原子提供的价电子数无关。10答案：O2+：(1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2px)2(2py)2(2pz)2(2py*)1键级2.5 ，可以稳定存在，顺磁性O2：(1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2px)2(2py)2(2pz)2(2py*)1(2pz*)1键级2 ，可以稳定存在，顺磁性O2：(1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2px)2(2py)2(2pz)2(2py*)2(2pz*)1键级1.5 ，可以稳定存在，顺磁性O2

10、2：(1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2px)2(2py)2(2pz)2(2py*)2(2pz*)2键级1， 可以稳定存在，反磁性11.解答： O2 KK(2s)2(2s*)2(2px)2(2py)2(2pz)2(2py*)1(2pz*)1 键级=2O2+KK(2s)2(2s*)2(2px)2(2py)2(2pz)2(2py*)1 键级=2.5N2 (1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2 (2px)2(2py)2(2pz)2 键级=3N2+ (1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2 (2px)2(2py)2(2pz)1 键级=2.5O2+键级大于O2 的键级，所以O2的键

11、长大于O2+的键长。N2+键级小于N2 的键级，所以N2的键长小于N2+的键长。四种粒子中只有N2 无单电子，其他三种均具有单电子，具有顺磁性。12 He2+： (1s)2(1s*)1 键级0.5 可以稳定存在O2： (1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2px)2(2py)2(2pz)2(2py*)2(2pz*)1键级1.5 可以稳定存在N2+：(1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2py)2(2pz)2(2px)1 键级2.5；可以稳定存在B2：(1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2py)1(2pz)1键级1； 可以稳定存在Be2：(1s)2(1s*)2(2s)2

12、(2s*)2键级0； 不能稳定存在13答案：键能越大，气体分子的稳定性就越高。HF，HCl，HBr及HI键的键能分别为569, 431, 366及299kJ.mol1，所以其热稳定性顺序为：HFHClHBrHI14答案：CC键长154 pm，则C原子半径为77 pm NN键长145 pm，则N原子半径为72.5pmNCl键长175pm，则Cl原子半径为：175-72.5pm=102.5pm所以 CCl键长：102.5pm +77pm=179.5pm15.解答： 1=109.5o2 =109.5o 1=109.5o2 =109.5o 1 =109.5o2 =109.5o 1 =120o2 =10

13、9.5o3 =109.5o16. 答案：（1）10928，sp3杂化； 120，sp2杂化。（2）C=O中的O为sp2杂化 COH为sp3杂化，N原子为sp3杂化，键角为107.3（3）9个键，1个键 。17.解答：（1）Al atom number in each unit cell: 4(2) coordination number is：12(3) the length of the side of the unit cell: d=4.04(4) 18略19. (1) NaFNaClNaBrNaI, 由NaF到NaI ，负离子半径增加，离子键强度减弱，晶格能降低，所以熔点依次降低。 (2) NaClKClRbCl，由NaCl到RbCl，正离子半径增加，离子键强度减弱，晶格能降低，所以熔点依次降低。 （3）同理，MgOCaO BaO。20. （1）同是NaCl形晶体，CaO电荷数高，晶格能大，所以熔点最高。KBr电荷数低，正负离子半径大，因此熔点最低。 （2）SiC是原子晶体，因此熔点最高。O2和HF同为分子晶体，但是HF分子间能形成氢键，所以熔点比O2高，所以熔点最低的是O2。第 49 页