武漢大學(xué)版無機(jī)化學(xué)課后習(xí)題答案第三版第章分子結(jié)構(gòu)

1、分子結(jié)構(gòu)1.試用離子鍵理論說明由金屬鉀和單質(zhì)氯反應(yīng)，形成氯化鉀的過程如何理解離子鍵沒有方向性和飽和性答：KCl的形成表示如下：K(s)：K(g)+ei2CLCl(g)Cl(g)+e:Cl-(g)K+(g)+Cl-(g)=KCl(s)離子鍵的本質(zhì)是靜電作用力，由于離子的電荷分布是球形對稱的，因此它對異號(hào)離子的引力可以是任何方向，也就是沒有方向性；一個(gè)離子的周圍，能容納多少個(gè)異離子，是隨離子的半徑變化而變化的，它沒有固定的配位數(shù)，所以說離子鍵沒有飽和性。2.用下列數(shù)據(jù)求氫原子的電子親和能。答：電子親和能為下列反應(yīng)的始變，它由3. ClF 的解離能為246kJmol，ClF 238kJ/mol -1

2、,試計(jì)算Fz(g)的解離能。解：據(jù)題意：(1) ClF(g) = Cl(g) +F(g) z x ii-(2) 5 c12(g) + 2 F2(g) = ClF(g)(3) C12(g) = 2C1(g)2 ? (1) +2? (2) (3)得-(4)-(3)-(2)-(1) 得到：的生成熱為一56kJ/mo1- 1, C12的解離能為-1A Hi = 246 kJ mol1 H = 56kJ/mol 11 H = 238kJ/molF2(g)=2F(g)H=2H+2AHAT=22462:56238_-1=142kJ/mol4.試根據(jù)晶體的構(gòu)型與半徑比的關(guān)系，試判斷下列AB型離子化合物的晶體構(gòu)

3、型:BeONaBrCaSRbIBeSCsBrAgCl解：查表求各離子的Pauling半徑如下表：Pauling半徑(pm)離子Be2+NaCs2+Rb+Cs+Ag+OBr-S2-ICl-半徑319599148169126140195184216181計(jì)算各物質(zhì)的正負(fù)離子半徑比以及相應(yīng)晶體構(gòu)型如下表:物質(zhì)BeONaBrCaSRbIBeSCsBrAgCl半徑r+/r-0.2110.4870.5380.6850.1680.8670.696晶體構(gòu)型ZnSNaClNaClNaClZnSCsClNaCl5.試從電負(fù)性數(shù)據(jù)，計(jì)算下列化合物中單鍵的離子性百分?jǐn)?shù)各為多少NaFAgBrRbFHICuIHBrCsC

4、l解：查表求出各元素的Pauling電負(fù)性數(shù)據(jù)如下表：NaAgRbHCu(I)CsFClBrI電負(fù)性0.931.930.822.21.90.793.983.162.962.66各物質(zhì)的電負(fù)性差和相應(yīng)的離子性百分?jǐn)?shù)如下表:物質(zhì)NaFAgBrRbFHICuIHBrCsCl電負(fù)性差3.051.033.160.460.760.762.37單鍵離子性百分?jǐn)?shù)(%)90229161313746.如何理解共價(jià)鍵具有方向性和飽和性解：共價(jià)鍵是指兩個(gè)原子間的化學(xué)鍵力通過共享電子而達(dá)到的穩(wěn)定飽和結(jié)構(gòu)的結(jié)合力。共享電子對是在兩個(gè)原子提供的原子軌道上運(yùn)動(dòng)的，兩個(gè)原子提供的軌道必須按一定的方向重疊，才能具有最大的重疊區(qū)域

5、，所以說共價(jià)鍵具有方向性，當(dāng)原子通過共享電子達(dá)到穩(wěn)定飽和結(jié)構(gòu)后，就不可能再發(fā)生共享電子了，所以說，共價(jià)鍵具有飽和性。7. BF3是平面三角形的幾何構(gòu)型，但NF3卻是三角錐型，試用雜化軌道理論加以說明。解：在BF3分子中，B原子價(jià)電子數(shù)為4,B以sp2雜化，三個(gè)電子分布在三個(gè)雜化軌道中分別與F原子形成三個(gè)共價(jià)鍵，垂直于分子平面的B原子2P空軌道同時(shí)與三個(gè)F原子的平行的2P軌道電子形成四中心6電子冗鍵。在NF分子中，N原子價(jià)電子數(shù)為3,價(jià)軌道數(shù)為4,它用sp3雜化軌道與三個(gè)H原子形成三個(gè)共價(jià)鍵，另外一個(gè)雜化軌道上占有孤電子對，這種不等性的sp3雜化，使形成的NE分子具有三角錐形結(jié)構(gòu)。解：(a)(1

6、)不合理，中心原子N的價(jià)電子數(shù)為10個(gè)，不符合飽和結(jié)構(gòu)；(2) 不合理，端邊N原子的價(jià)電子數(shù)超出N原子的實(shí)際數(shù)目；(3) 合理，單鍵可以看作是由N原子提供的配位鍵;(4) 不合理，端邊N原子的周圍電子數(shù)不達(dá)到飽和結(jié)構(gòu)；(5) 不合理，端邊N原子的周圍電子數(shù)不達(dá)到飽和結(jié)構(gòu)；(6) 不合理，端邊N原子的周圍電子數(shù)不達(dá)到飽和結(jié)構(gòu),端邊。原子的周圍電子數(shù)超出飽和結(jié)構(gòu)。(b)(1)合理，負(fù)電荷可以看作是電子被吸引到S原子上；(2) 不合理，端邊N原子周圍的電子數(shù)不達(dá)到飽和結(jié)構(gòu)；(3) 合理，負(fù)電荷可以看作是電子被吸引到N原子上；(4) 不合理，負(fù)電荷可以看作是電子被吸引到N原子上，但S原子只有兩個(gè)成單電

7、子，由于它的半徑較大，不可能形成共價(jià)叁鍵(O原子半徑較小，可以形成叁鍵)。(c)(1)合理，P原子周圍雖然超出飽和結(jié)構(gòu)，但它有3d價(jià)軌道，因此周圍可以有10個(gè)電子；(2)不合理，N原子周圍達(dá)不到飽和結(jié)構(gòu)。9.在下列各組中，哪一種化合物的鍵角大說明原因。(a)CH4和NH3(b)OF2和Cl2O(c)NH3和NF3(d)PH3和NH3解：(a)CH4鍵角較大，C原子是等性sp3雜化，N原子是不等性sp3雜化，受孤電3子對的排斥作用，HNH建角小于等性sp雜化鍵角；(b) OF2鍵角較小，F(xiàn)電負(fù)性較大，共用電子對偏近F原子，因此共用電子對間的斥力較小。(c) NH3鍵角較大，H原子半徑和電負(fù)性較小

8、，共用電子對偏向N原子，F(xiàn)原子半徑和電負(fù)性較大，共用電子對偏離N原子，因此NH的鍵角較大。(d) NH3鍵角較大，P原子半徑較大，3s和3p軌道的能量差較大，因此，3s和3P軌道雜化的程度較小，所以NH的鍵角較大10 .試用價(jià)層電子對互斥理論判斷下列分子或離子的空間構(gòu)型。說明原因HgCl2BCl3SnCl2NH3H2OPCl3TeCl4ClF3ICl2-SF6IF5FCl4CO2COCl2SO2NOClSO2c12POCl3SO32-ClO2-IO2F2-解：各物質(zhì)中心原子的價(jià)電子對數(shù)和空間構(gòu)型如下表:物質(zhì)HgC12BC13SnC12NHHbOPC13TeC14C1F3中心原子價(jià)電子層4S2_

9、2_12s2p5s25p2八2八32s2p_2_42s2p3s23p35s25p4八2八53s3p價(jià)電子對數(shù)23344455分子構(gòu)型直線形三角形角形三角錐角形三角錐三角錐T字形物質(zhì)IC12SRIF5FC14COCOClSONOCl中心原子價(jià)電子層5s25p53s23p45s25p52s22p5222s22p2222s22p23s23p42s22p3價(jià)電子對數(shù)56662333分子構(gòu)型直線形八面體四方錐四方形直線形三角形角形角形物質(zhì)SOC12POC3SO2-C1O2IO2F2-中心原子價(jià)電子層3s23p43s23p33s23p43s23p55s25p5價(jià)電子對44445數(shù)分子構(gòu)型四面體四面體三角錐

10、角形三角錐11 .試用價(jià)鍵法和分子軌道法說明Q和F2分子的結(jié)構(gòu)。這兩種方法有何區(qū)別解：。和F原子的電子層結(jié)構(gòu)分別為：O1s22s22p4F1s22s22p5價(jià)鍵理論法認(rèn)為，Q的結(jié)構(gòu)是兩個(gè)。原子的兩個(gè)成單P電子分別形成一個(gè)a鍵和一個(gè)兀鍵。F2分子以雙鍵結(jié)合，的結(jié)構(gòu)是兩個(gè)F原子的兩個(gè)成單P電子相互結(jié)合形成一個(gè)。鍵，分子以單鍵結(jié)合。它們的路易斯結(jié)構(gòu)式表示為：Q分子的鍵級(jí)為2,F2分子的鍵級(jí)為1。分子軌道法認(rèn)為，Q或F2分子中的各個(gè)原子軌道重新組合成分子軌道，其電子排布式為：222222211O（二1s）2（s）&2s）2（二2s尸（二2px）2（二2py）2（二2px）2（二2py）1（二2py）1

11、F2Gs）2（二1s）2s）2（二2s）2（二2px）2（-：2py）2（二2px）2（-：2py）2（二2py）2Q分子的鍵級(jí)為2,F2分子的鍵級(jí)為1。兩種理論對分子的鍵級(jí)結(jié)論是相同的，但價(jià)鍵理論不能解釋Q分子具有磁性的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。分子軌道法認(rèn)為。分子中兩個(gè)簡并的反鍵冗2P軌道各有一個(gè)成單電子，成功解釋了Q分子具有磁性的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。12 .今有下列雙原子分子或離子+Li2Be2B2N2HFF2CO（1）寫出它們的分子軌道式。（2）計(jì)算它們的鍵級(jí)，判斷其中哪個(gè)最穩(wěn)定哪個(gè)最不穩(wěn)定（3）判斷哪些分子或離子是順磁性，哪些是反磁性解:分子分子軌道式鍵級(jí)磁性Li21反Be0反B21順N3反HF1反F21反C

12、O2.5順最穩(wěn)定的分子是N2,它的鍵級(jí)為3,最不穩(wěn)定的分子是巳，它的鍵級(jí)為013 .寫出Q2-、O、O+、Q-分子或離子的分子軌道式。并比較它們的穩(wěn)定性。解：Q2-、Q、Q+、Q-分子或離子的分子軌道式列于下表：化學(xué)式分子軌道式鍵級(jí)Q2-1Q2_+O2.5O-1.5穩(wěn)定性：O2+O2O2-O22-14 .已知NO、CO、SO分子其鍵角分別為132、180、120,判斷它們的中心原子軌道的雜化類型解：NO、CO、SO分子的中心原子價(jià)電子對數(shù)和雜化類型如下表:化學(xué)式中心原子價(jià)電子對數(shù)雜化類型NO32spCO2spSO32sp15 .寫出NO、NONO分子或離子的分子軌道式，指出它們的鍵級(jí)，其中哪一

13、個(gè)有磁性解：NONONO分子或離子的分子軌道式，鍵級(jí)，磁性如下表:化學(xué)式分子軌道式鍵級(jí)磁性NO3反NO2.5順NO2順16 .舉例說明金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體的能帶結(jié)構(gòu)有何區(qū)別答：金屬導(dǎo)體沒有禁帶，電子可以在滿帶和空帶間自由躍遷，導(dǎo)電能力強(qiáng);半導(dǎo)體禁帶能量較小，電子容易從滿帶躍遷入空帶形成導(dǎo)帶，在一定條件下可以導(dǎo)電；絕緣體禁帶能量較大，電子不能從滿帶躍遷入空帶，不能導(dǎo)電。17 .簡單說明圻鍵和兀鍵的主要特征是什么答：仃鍵的主要特征是成鍵軌道按頭碰頭方式重疊，電子云沿鍵軸方向呈圓柱形對稱，鍵強(qiáng)度較大。n鍵的主要特征是成鍵軌道按肩并肩方式重疊，電子云沿通過鍵軸方向垂直于成鍵軌道的平面呈鏡面對稱，鍵

14、強(qiáng)度較小。18 .試比較如下兩列化合物中正離子的極化能力的大小。(1)ZnCl2FeCl2CaCl2KCl(2)SiCl4AlCl3PCl5MgCl2NaCl答：正離子的極化能力：(1) ZnCl2FeCl2CaCl2KCl(2) PCl5SiCl4AlCl3MgCl2NaCl19. 試用離子極化的觀點(diǎn)，解釋下列現(xiàn)象。(1)AgF易溶于水，AgCl,AgBr,Agl難溶于水，溶解度由AgF到AgI依次減小。(2) AgCl，AgBr，AgI的顏色依次加深。答：(1)在鹵離子中，F(xiàn)-離子的半徑最小，變形性最小，鹵離子隨半徑增大，變形性增大，Ag+為18電子構(gòu)型，極化能力很強(qiáng)，但AgF仍是離子化合

15、物，易溶于水，而隨著鹵離子半徑增大，正負(fù)離子間的相互極化作用增加，AgI是共價(jià)化合物，難溶于水。AgCl,AgBr是離子到共價(jià)的過渡態(tài)化合物，所以它們的溶解度由由AgF到AgI依次減小。(3) 隨離子極化作用的增強(qiáng)，正負(fù)離子間價(jià)電子的能級(jí)發(fā)生變化，這種變化一般導(dǎo)致化合物顏色的加深。即AgCl，AgBr，AgI的顏色依次加深。20. 試比較下列物質(zhì)中鍵的極性大?。篘aFHFHClHII2解：鍵的極性大小與正負(fù)離子的電負(fù)差有關(guān)，據(jù)此得出極性大小為：NaFHFHClHII221. 何謂氫鍵氫鍵對化合物性質(zhì)有何影響答：氫鍵是由電負(fù)11很大的元素與H結(jié)合，使共用電子對偏離H原子，使H原子上的正電荷集中，導(dǎo)致它與相鄰的電負(fù)性很大的原子存在較大的引力作用，這種引力作用就稱氫鍵。分子間氫鍵增強(qiáng)了分子間力，使物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)升高，粘度增大。分子內(nèi)氫鍵則削弱分子間力，使物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)降低，粘度變小。22.下列化合物中哪些存在氫鍵并指出它們是分子間氫鍵還是分子內(nèi)氫鍵(1)C6H(2)NH3(3)C2H(4)H3BO(固)(5) (6)解：無氫鍵物