人民衛(wèi)生出版社第版《基礎(chǔ)化學(xué)》習(xí)題

1、第 PAGE38 頁(yè) 共 NUMPAGES38 頁(yè)人民衛(wèi)生出版社第版基礎(chǔ)化學(xué)習(xí)題第 十 章共 價(jià) 鍵 與 分 子 間 力 首頁(yè) 難題解析 學(xué)生自測(cè)題 學(xué)生自測(cè)答案 章后習(xí)題解答 難題解析TOP例 10-1試用雜化軌道理論說(shuō)明乙烯分子的形成及其構(gòu)型。分析p 根據(jù)雜化軌道理論，形成乙烯分子時(shí)，C 原子的價(jià)層電子要雜化。共價(jià)鍵形成時(shí)，sigma; 鍵在成鍵兩原子間能單獨(dú)存在，且只存在一個(gè)；鍵在成鍵兩原子間不能單獨(dú)存在，但可存在多個(gè)。乙烯分子中 C 原子的 4 個(gè)價(jià)電子分別與其它原子形成三個(gè) sigma; 鍵，C、C 原子間的雙鍵中有一個(gè)是 pi; 鍵。三個(gè) sigma; 鍵決定分子構(gòu)型，因此 C 原

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

3、 6 個(gè) 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(gè) pi; 鍵，構(gòu)成 CC雙鍵。乙烯分子中 6 個(gè)原子在一個(gè)平面上，分子呈平面構(gòu)型。例 10-2 利用價(jià)層電子對(duì)互斥理論預(yù)測(cè)-3I 的空間構(gòu)型。分析p 先確定中心原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)，中心原子提供 7 個(gè)電子，配位提供1 個(gè)電子，加上負(fù)離子的電荷數(shù)，得價(jià)層電子數(shù)的總和再除以 2。然后根據(jù)價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型和孤對(duì)電子決定-3I 的空間構(gòu)型。解-3I 中有 3 個(gè) I 原子，我們可將其中 1 個(gè) I 作為中心原子，其余 2 個(gè)作為配位體。中心原子 I 有 7 個(gè)價(jià)電子，2 個(gè)配位 I 原子各提

4、供 1 個(gè)電子，-3I 離子的負(fù)電荷數(shù)為 1，所以中心原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為 (7+2+1) / 25 。價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型為三角雙錐，因配位原子數(shù)為 2，說(shuō)明價(jià)層電子對(duì)中有 2 對(duì)成鍵電子對(duì)和 3對(duì)孤對(duì)電子，以 3 對(duì)孤對(duì)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(jí)。分析p 異核雙原子分子的原子序數(shù)和le;14 時(shí)，則符合分子軌道能級(jí)圖 10-13（b）的能級(jí)順序；14 時(shí)，則符合分子軌道能級(jí)圖 10-13 (a)的能級(jí)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(jí)。它們的分子軌道式為鍵級(jí) 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(diǎn)和沸點(diǎn)分別為 63K 和 77K，CO 的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)分別為 74K 和 81K。例 10-4 下列說(shuō)法是否正確？說(shuō)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(duì)羥基苯甲醛的熔點(diǎn)比鄰羥基苯甲醛的熔點(diǎn)高。解(1) 說(shuō)法不正確。有的分子含極性鍵，但空間構(gòu)型完全對(duì)稱，鍵的極性可以相互抵消，因而是非極性分子。(2) 說(shuō)法不正確。雙原子分子都是直線型，同核雙原子分子化學(xué)鍵無(wú)極性，

6、分子為非極性；異核雙原子分子化學(xué)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(gòu)型對(duì)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(gòu)型不對(duì)稱，偶極距不為零，為極性分子。如 H-Cequiv;N。(3) 說(shuō)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(gòu)型為 V 形，mu;0，為極性分子，故分子之間存在取向力、誘導(dǎo)力和色散力。(4) 說(shuō)法正確。對(duì)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(duì)羥基苯甲醛分子間的作用力遠(yuǎn)大于鄰羥基苯甲醛分子間的作用力，熔化對(duì)羥基苯甲

7、醛時(shí)必須消耗額外的能量去破壞分子間氫鍵，故對(duì)羥基苯甲醛的熔點(diǎn)高于鄰羥基苯甲醛的熔點(diǎn)。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(fù)性值分別為 3.44 和 3.98 。試回答下列問(wèn)題：(1) 已知 AB 2 分子的鍵角為 103o18，推測(cè) AB 2 分子的中心原子 A 成鍵時(shí)采取的雜化類型及 AB 2 分子的空間構(gòu)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(diǎn)、沸點(diǎn)較高？ 解(1) 根據(jù) A、B 的電負(fù)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(gè)單電子 sp 3 雜化軌道各與 1 個(gè) F 原子的單電子 2p 軌道重疊形成p sp 3sigma;鍵，余下的 2 個(gè) sp 3 雜化軌道各被 1 對(duì)孤對(duì)電子占據(jù)，對(duì)成鍵電子對(duì)產(chǎn)生較大的排斥，致使鍵角壓縮（109o28），故 OF 2 分子的空間構(gòu)型為“V”形。(2) O-F 鍵為極性共價(jià)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(dǎo)力及色散力，其中色散力是主要的。(4) OF 2 分子中無(wú) 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(diǎn)、沸點(diǎn)比 H 2 O 的低。學(xué)生自測(cè)題TOP判斷題選擇題填空題問(wèn)答題 一、判斷題（對(duì)的打radic; ，錯(cuò)的打_ ）1.原 子 形 成 的 共 價(jià) 鍵 數(shù) 目 可 以 超 過(guò) 該 基 態(tài) 原 子 的 單 電 子 數(shù) 。( ) 2.一般來(lái)說(shuō)，共價(jià)單鍵是 sigma; 鍵，在共價(jià)雙鍵或叁鍵中只有 1 個(gè) sigma; 鍵。( ) 3.氫 鍵 是 有 方 向 性 和 飽 和 性 的 一 類 化 學(xué) 鍵 。( ) 4.超分子化合物的分子之間是以共價(jià)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(jìn)行等性 sp 2 雜化，分子的空間構(gòu)型為平面三角形。( ) 二、選擇題（將每題一個(gè)正確答案的標(biāo)號(hào)選出）TOPc.電負(fù)性 d.雜化軌道理論，與美國(guó)化學(xué)家 Pauling L 無(wú)關(guān)的是D.按原子軌道重疊方式，共價(jià)鍵可分為 sigma; 鍵和 pi; 鍵 E.sigma; 鍵比 pi; 鍵牢固 3.關(guān) 于 PF 5 分 子 的 極 性 和 鍵 的 極 性 ， 下 列 說(shuō) 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(shuō)法都不對(duì) 4.H 2 S 分子的空間構(gòu)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(duì)兩核的吸引力，而不是正、負(fù)離子間的庫(kù)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(lái)，共價(jià)鍵可分為正常共價(jià)鍵和(2)。(3) 和(4)。四、問(wèn)答題TOP 1.實(shí)驗(yàn)證明，臭氧離子-3O 的鍵角為 100deg;，試用 VSEPR 理論解釋之，并推測(cè)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(fù)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(xué)生自測(cè)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(jià)鍵理論，(4)分子軌道理論 四、問(wèn)答題 1.根據(jù) VSEPR 理論，-3O 的中心原子 O 的價(jià)層電子對(duì)為 3.5(按 4 對(duì)處理)，價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型為四面體。成鍵電子對(duì) (等于配位原子數(shù))為 2，孤對(duì)電子對(duì)為 2，2 對(duì)孤對(duì)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(gòu)為 :CO: ，分子中存在 1 個(gè)鍵，1 個(gè)正常 pi; 鍵和 1 個(gè)配位 pi; 鍵。由于配位 pi; 鍵是由O 原子提供共用電子對(duì)形成的，抵消了 O 元素與 C 元素

13、電負(fù)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(fù)性考慮，CO 分子的負(fù)電重心應(yīng)偏向 O 原子一側(cè)，但實(shí)驗(yàn)事實(shí)是 CO 分子的負(fù)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(gè) 2p 空軌道接受 O 原子的 1 對(duì)電子，從而使得分子的負(fù)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(gòu)對(duì)稱，正、負(fù)電荷中心重合，因此 CO 2 分子的電偶極矩為零。章后習(xí)題解答TOP 習(xí)題1.區(qū)別下列名詞 ：（1）sigma; 鍵和 pi; 鍵（2）正常共價(jià)鍵和配位共價(jià)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(gè)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(jià)鍵；而 pi; 鍵是指兩個(gè)原子軌道垂直于鍵軸以“肩并肩”方式重疊所形成的共價(jià)鍵。（2）正常共價(jià)鍵是指成鍵的兩個(gè)原子各提供一個(gè)電子組成共用電子對(duì)所形成的化學(xué)鍵；而配位共價(jià)鍵是指成鍵的一個(gè)原子單獨(dú)提供共用電子對(duì)所形成的共價(jià)鍵。（3）極性鍵是指由電負(fù)性不同的兩個(gè)原子形成的化學(xué)鍵；而非極性鍵則是由電負(fù)性相同的兩個(gè)原子所形成的化學(xué)鍵。（4）定域鍵屬雙中心鍵，是成

15、鍵兩原子各提供一個(gè) 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(gè)原子之間運(yùn)動(dòng)；離域鍵則為多中心鍵，是由多個(gè)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(gè)原子區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)。（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(gè)原子軌道相加疊加而成的分子軌道，其能量比原來(lái)的原子軌道低；而反鍵軌道是指兩個(gè)原子軌道相減疊加而成的分子軌道，其能量比原來(lái)的原子軌道高。（7）永久偶極是指極性分子的正、負(fù)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(yùn)動(dòng)和原子核在不斷地振動(dòng)，使分子

16、的正、負(fù)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(fù)性大的原子以共價(jià)鍵結(jié)合的同時(shí)又與另一個(gè)半徑小、電負(fù)性大的原子的孤對(duì)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(qiáng)。2.共價(jià)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(gè)軌道中最多只能容納兩個(gè)自旋方式相反的電子。因此，一個(gè)原子中有幾個(gè)單電子，就可以與幾個(gè)自旋方式相反的單電子配對(duì)成鍵。即一個(gè)原子形成的共價(jià)鍵的數(shù)目取決于其本身含有的單電子數(shù)目。因此，共價(jià)鍵具有飽和性。共價(jià)鍵是由成鍵原子的價(jià)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(jià)鍵（s 軌道與 s 軌道重疊除外），因此，共價(jià)鍵具有方向性。型及分子或離子的空間構(gòu)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(duì)孤對(duì)電子和 3 個(gè)單電子。當(dāng) P 原子與 H 原子化合時(shí)，P 原子采用 sp 3 不等性雜化，其中 P 原子的一對(duì)孤對(duì)電子占有一個(gè) sp 3 雜化軌道，另 3 個(gè) sp 3 雜化軌道分別與 3 個(gè) H 原子的 s 軌道成鍵，故 PH 3 分子的空間構(gòu)型為三角錐形。（2）Hg 原子的外層電子組

18、態(tài)為 6s 2 ，當(dāng) Hg 原子與 Cl 原子化合時(shí)，Hg 原子的 1 個(gè) 6s 電子激發(fā)到 6p 軌道，進(jìn)行 sp 雜化，2 個(gè) sp 雜化軌道分別與 2 個(gè)Cl 原子的 3p 軌道成鍵，故 HgCl 2 分子的空間構(gòu)型為直線。（3）Sn 原子的外層電子組態(tài)為 5s 2 5p 2 ，當(dāng) Sn 原子與 Cl 原子化合時(shí)，Sn原子的 1 個(gè) 5s 電子被激發(fā)到 5p 軌道，進(jìn)行 sp 3 等性雜化，4 個(gè) sp 3 雜化軌道分別與 4 個(gè) Cl 原子的 3p 軌道成鍵，故 SnCl 4 分子的空間構(gòu)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(duì)孤對(duì)電子和

19、2 個(gè)單電子。當(dāng) Se 原子與 Br 原子化合時(shí)，Se 原子采取 sp 3 不等性雜化，其中 Se 原子的 2對(duì)孤對(duì)電子占有 2 個(gè) sp 3 雜化軌道，另 2 個(gè) sp 3 雜化軌道分別與 2 個(gè) Br 的 4p軌道成鍵，故 SeBr 2 分子的空間構(gòu)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(duì)孤對(duì)電子和 2 個(gè)單電子。當(dāng) O 原子與 H 原子化合時(shí)，O 原子采用 sp 3 不等性雜化，其中 O 的 2 對(duì)弧對(duì)電子占有 2 個(gè) sp 3 雜化軌道，另 2 個(gè) sp 3 雜化軌道分別與 2 個(gè) H 的 s 軌道成鍵。此外，O 原子用其中的一對(duì)弧對(duì)電子與 H

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

21、gma;鍵，第三個(gè) sp 2 雜化軌道與另一個(gè)C 原子結(jié)合成2 2sp spsigma;鍵；2 個(gè) C 原子各有一個(gè)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(gè) 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(gè) C 原子各有 2 個(gè) sp 雜化軌道，其中一個(gè)與 H 原子結(jié)合形成s spsigma;鍵，第二個(gè) sp 雜化軌道則與另一個(gè) C 原子結(jié)合形成sp spsigma;鍵；每個(gè)C 原子中未雜化的 2 個(gè) 2p 軌道對(duì)應(yīng)重疊形成 2 個(gè) 鍵。所以 C 2 H 2 分子中的 C、C 為叁鍵。5.BF 3 的空間構(gòu)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(shuō)明。解B 原子的外層電子組態(tài) 2s 2 2p 1 ，當(dāng) B 原子與 F 原子化合時(shí)，2s 軌道上的 1 個(gè)電子被激發(fā)到 2p 軌道，進(jìn)行 sp 2 雜化，3 個(gè) sp 2 雜化軌道分別與 3 個(gè) F原子的 2p 軌道成鍵，故 BF 3 分子的空間構(gòu)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(dāng) N 原子與 F 原子化合時(shí)，N 原子采取sp 3 不等性雜化，其中 N 的一對(duì)孤對(duì)電子占有一個(gè) sp 3 雜化軌道，另 3 個(gè) sp 3 雜化軌道分別與 3 個(gè) F 原子的 2p 軌道成鍵，故 NF 3 分子的空間構(gòu)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(gòu)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(gòu)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(gè) sp 3 雜化軌道與F - 離子的一對(duì)孤對(duì)電子形成 1 個(gè) sigma; 配鍵，離子的空間構(gòu)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(gòu)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(gòu)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(duì)孤對(duì)電子與H + 形成 1 個(gè) sigma; 配鍵，離子的空間構(gòu)型為三角錐形。故 O 原子的雜化類型不變，空間構(gòu)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(gòu)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(duì)孤對(duì)電子與 H + 形成 1 個(gè) sigma; 配鍵，4 個(gè) 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(gòu)型由三角錐

25、形轉(zhuǎn)變?yōu)檎拿骟w。7.中心原子的價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型和分子的幾何空間構(gòu)型有什么區(qū)別？以NH 3 分子為例予以說(shuō)明。解分子的價(jià)層電子對(duì)包括中心原子的成鍵電子對(duì)和孤電子對(duì)，它們?cè)谥行脑又車(chē)鷳?yīng)盡可能遠(yuǎn)離，以保持排斥力最小，據(jù)此形成的價(jià)層電子對(duì)的空間排布方式為價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型。而分子的空間構(gòu)型是指分子中的配位原子在空間的排布，不包括孤電子對(duì)。如 NH 3 ，價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型為正四面體，而分子的空間構(gòu)型為三角錐。8.判斷下列分子或離子的空間構(gòu)型，并指出其中心原子的價(jià)層電子對(duì)構(gòu)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(jià)層電子對(duì)數(shù)為 3（O 原子不提供電子），價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型為平面正三角形，因價(jià)層電子對(duì)中無(wú)孤對(duì)電子，故- 23CO 離子的空間構(gòu)型為平面正三角形。（2）在 SO 2 分子中，S 原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為 3（O 原子不提供電子），價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型為平面正三角形，因價(jià)層電子對(duì)中有一對(duì)孤對(duì)電子，故 SO 2 分子的空間構(gòu)型為 V 形。(3) 在4NH 離子中，N 原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為 4，價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型為正四面體，因價(jià)層電子對(duì)中無(wú)孤對(duì)電子，故4NH 離子的空間構(gòu)型為正四面體。(4) 在 H 2 S 分子中，S 原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為 4，價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型為正四面體，因價(jià)層電子對(duì)中

27、有 2 對(duì)孤對(duì)電子，故 H 2 S 分子的空間構(gòu)型為 V 形。（5）在 PCl 5 分子中，P 原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為 5，價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型為三角雙錐，因價(jià)層電子對(duì)中無(wú)孤對(duì)電子，故 PCl 5 分子的空間構(gòu)型為三角雙錐。（6）在 SF 4 分子中，S 原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為 5，價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型為三角雙錐，因價(jià)層電子對(duì)中有一對(duì)孤對(duì)電子，故 SF 4 分子的空間構(gòu)型為變形四面體。（7）在 SF 6 分子中，S 原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為 6，價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型為正八面體，因價(jià)層電子對(duì)中無(wú)孤對(duì)電子，故 SF 6 分子的空間構(gòu)型為正八面體。（8）在 BrF 5 分子中，Br 原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為 6，價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型為

28、正八面體，因價(jià)層電子對(duì)中有一對(duì)孤對(duì)電子，故 BrF 5 分子的空間構(gòu)型為四方錐。9.某化合物有嚴(yán)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(wèn)題：（1）寫(xiě)出該化合物的化學(xué)式。（2）如果 H 與 O 鍵合，畫(huà)出其結(jié)構(gòu)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(shè)該分子中 H、N、O 原子的個(gè)數(shù)分別為：_ 、 y 、 z，因其相對(duì)原子質(zhì)量分別為 1.00794、14.0067、15.9994，所以，據(jù)題意有 即，一個(gè)該化合物分子中有 1 個(gè) H 原子，一個(gè) N 原子，2 個(gè) O 原子，所以其化學(xué)式為：

29、HNO 2 （亞硝酸）。（2）如 H 與 O 鍵合，其結(jié)構(gòu)式為：（3）N 原子的雜化類型為不等性 sp 2 ；2 個(gè) 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(xiě)出下列雙原子分子或離子的分子軌道式，指出所含的化學(xué)鍵，計(jì)算鍵級(jí)并判斷哪個(gè)最穩(wěn)定？ 哪個(gè)最不穩(wěn)定？ 哪個(gè)具順磁性？ 哪個(gè)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(gè)單電子 pi; 鍵；鍵級(jí)為22 4 = 1；有 2 個(gè)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(gè) sigma; 鍵；鍵級(jí)為26 8 = 1；沒(méi)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(gè) sigma; 鍵和 1 個(gè) 3 電子 pi; 鍵；鍵級(jí)為25 8 = 1.5；有 1 個(gè)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(gè) 3 電子 sigma; 鍵；鍵級(jí)為21 2 = 0.5；有 1 個(gè)單電子，具有順磁性。在雙原子分子或離子中，鍵級(jí)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(shuō)明超氧化鉀 KO 2中的超氧離子-2O 和過(guò)氧化鈉Na 2 O 2 中的過(guò)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(jí)為24 8 = 2；分子中有 2 個(gè)單電子，具有順磁性。-2O 離子的分子軌道式為其鍵級(jí)為25 8 = 1.5，從鍵級(jí)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(gè)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(jí)為26 8 = 1，從鍵級(jí)角度考慮，- 22O 可以存在，但穩(wěn)定性比 O 2 小。- 22O 離子中沒(méi)有單電子，具有反磁性。12.用 VB 法和 MO 法分別說(shuō)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(jià)鍵理論：H原子有1個(gè)單電子，兩個(gè)H原子的自旋方向相反的單電子可以配對(duì)形成共價(jià)鍵，He 原子沒(méi)有單電子，不能形成共價(jià)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(jí)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(jí)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(gè)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(tuán) 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(qiáng)活性的自由基稱為活性氧自由基，如1 O2 、O 2- 、OH、等。15.預(yù)測(cè)下列分子的空間構(gòu)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(jià)層電子對(duì)（VP）數(shù)為 4，價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型為正四面體，因價(jià)層電子對(duì)中無(wú)孤對(duì)電子，故分子的空間構(gòu)型為正四面體，結(jié)構(gòu)對(duì)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(gòu)型為正四面體，其中有 1對(duì)孤對(duì)電子，故分子的空間構(gòu)型為三角錐形，結(jié)構(gòu)不對(duì)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(gòu)型為平面正三角形，其中無(wú)孤對(duì)電子，故分子的空間構(gòu)型

35、為平面正三角形，結(jié)構(gòu)對(duì)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(gòu)型為正四面體，其中有 2 對(duì)孤對(duì)電子，故分子的空間構(gòu)型為 V 形，結(jié)構(gòu)不對(duì)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(gòu)型為正四面體。其中無(wú)孤對(duì)電子，但 Cl 元素的電極負(fù)性大于 H 元素，故分子的空間構(gòu)型為變形四面體，結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，其 mu;ne;O，為極性分子。16.下列每對(duì)分子中，哪個(gè)分子的極性較強(qiáng)？ 試簡(jiǎn)單說(shuō)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(fù)性差值來(lái)估量，電負(fù)性(_)差值愈大，鍵的極性也愈強(qiáng)。分子的極性通常用電偶極矩來(lái)度量，電偶極矩（mu;）愈大，分子的極性就愈強(qiáng)；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(fù)性不相等，形成的是極性共價(jià)鍵，故都是極性分子。由于 Cl 元素的電負(fù)性大于 I 元素的電負(fù)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(qiáng)。（2）H 2 O 和 H 2 S 分子的空間構(gòu)型為 V 形，分子中成鍵元素的電負(fù)性均不相等，分子

37、空間構(gòu)型又不對(duì)稱，故都是極性分子。由于 O 的電負(fù)性大于 S 的電負(fù)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(qiáng)。（3）NH 3 和 PH 3 分子的空間構(gòu)型均為三角錐形，分子中成鍵元素的電負(fù)性不相等，分子的空間構(gòu)型又不對(duì)稱，故都是極性分子。由于 N 的電負(fù)性大于P 的電負(fù)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(qiáng)。（4）CH 4 和 SiH 4 分子的空間構(gòu)型均為正四面體，分子中成鍵元素的電負(fù)性不相等，但分子的空間構(gòu)型對(duì)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(gòu)型為正四面體，雖然分子中成鍵元素的電負(fù)性不相等，但分子的空間構(gòu)型對(duì)稱，電偶極矩為零，是非極性分子。CHCl 3 分子的空間構(gòu)型為變形四面體，分子中成鍵元素的電負(fù)性不相等，分子的空間構(gòu)型不完全對(duì)稱，電偶極矩不為零，為極性分子，故 CHCl 3 分子的極性較強(qiáng)。（6）BF 3 分子的空間構(gòu)型為平面正三角形，雖然分子中成鍵元素的電負(fù)性不相等，但分子的空間構(gòu)型對(duì)稱，電偶極矩為零，為非極性分子。NF 3 分子的空間構(gòu)型為三角錐形，分子中成鍵元素的電負(fù)性不相等，分子的空間構(gòu)型又不對(duì)稱，電偶極矩不為零，為極性分子，故 NF 3 分子的極性較強(qiáng)。17.已知稀有氣體的沸點(diǎn)如下，試說(shuō)明沸

39、點(diǎn)遞變的規(guī)律和原因。名稱HeNeArKr_e沸點(diǎn)（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(qiáng)，其沸點(diǎn)也就依次升高。18.將下列兩組物質(zhì)按沸點(diǎn)由低到高的順序排列并說(shuō)明理由。（1）H 2CONeHF（2）CI 4CF 4CBr 4CCl 4解 （1）H 2 、Ne、HF、CO 的相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，色散力也依次增強(qiáng)。CO、HF 分子中還存在取向力和誘導(dǎo)力，因此 HF、CO 的沸點(diǎn)相對(duì)較高。由于HF 分子中還存在最強(qiáng)的氫鍵，故沸點(diǎn)由低到高的順序?yàn)?/p>

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(duì)分子質(zhì)量增加而增強(qiáng)，其沸點(diǎn)也依次升高，故沸點(diǎn)由低到高的順序?yàn)?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(duì)分子質(zhì)量增加而增大，分子間的凝聚力依次增強(qiáng)，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(diǎn)比二甲醚的 沸點(diǎn)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(dǎo)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(méi)有與氧原子直接結(jié)合，不能形成氫鍵，故乙醇的沸點(diǎn)比二甲醚的沸點(diǎn)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(dǎo)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(dǎo)力。（4）NH 3 是極性分子，NH 3 分子之間存在著色散力、誘導(dǎo)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(qiáng)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(qiáng)弱與一、Y 的電負(fù)性及原子半徑有關(guān)。_、Y 的電負(fù)性愈大、原子半徑愈小，形成的氫鍵就愈強(qiáng)。故氫鍵由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?（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(fù)性值分別為 2.55 和 3.16 。試回答下列問(wèn)題：(1) 已知 AB 4 的空間構(gòu)型為正四面體，推測(cè)原子 A 與原子 B 成鍵時(shí)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(gè)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較高？ 解 （1）A 為A 族元素，AB 4 分子的空間構(gòu)型為正四面體，可知 A 與 B成鍵時(shí)采用 sp 3 等性雜化。（2）A、B 的電負(fù)性不同，故 A-B 鍵為

44、極性鍵；AB 4 分子的空間構(gòu)型為正四面體，結(jié)構(gòu)對(duì)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(fù)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(gòu)相似，但 SiCl 4 的相對(duì)分子質(zhì)量較大，SiCl 4 分子間的色散力較大，故 SiCl 4 的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)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