分子结构

第7章分子结构

【7-1】指出下列离子分边属于何种电子构型：

Ti

4+

,Be

2+

,Cr

3+

,Fe

2+

,Ag

+

,Cu

2+

,Zn

2+

,Sn

4+

,Pb

2+

,Tl

+

,S

2-

,Br-

解：8电子构型：Ti

4+

，S

2-

,Br

-

18电子构型：Ag

+

,Zn

2+

,Sn

4+

2电子构型：Be

2+

18+2电子构型：Pb

2+

,Tl

+

9~17电子构型：Cr

3+

,Fe

2+

,Cu

2+

【7-2】已知KI的晶格能（U）为-631.9kJmol

-1

，钾的升华热[S(K)]为90.0kJmol

-1

，钾的电离

能（I）为418.9kJmol

-1

,碘的升华热[S(I)]为62.4kJmol

-1

，碘的解离能（D）为151kJmol

-1

,碘的电子

亲核能（E）为-310.5kJmol

-1

，求碘化钾的生成热（△

f

H）

解：

△

f

H

m

⊖

=S(K)+I+1/2S(I

2

)+1/2D(I

2

)+E-U

=90.0+418.9+1/262.4+1/2151-310.5-631.9

=-326.8kJmol

-1

【7-3】根据价键理论画出下列分子的电子结构式（可用一根短线表示一对公用电子）

PH

3

,CS

2小小雨点儿歌

,HCN,OF

2

,H

2

O

2

,N

2

H

4

,H

2CO

解：

C

【7-4】试用杂化轨道理论说明BF

3

是平面三角形，而NF

3

是三角锥形。

解：BF

3

中B的价电子结构为2s

2

2p

1，价电子对数为：

3+3

=3，形成了三条杂化轨道，即B的2

杂化类型为sp

2

，形成3个共用电子对，无孤对电子，三个sp

2

杂化轨道分别与三个F原子的p轨道

成键，为平面三角形；

NF

3

中N价电子结构为2s

2

2p

3，价电子对数为：

5+3

=4，形成了四条杂化轨道，即N的杂化类2

型为sp

3

，三个电子分别与F成键，形成3个共用电子对，还有一对孤对电子，因而为三角锥形；

故BF

3

中B的杂化类型为s范成大简介 p

2

，形成3个共用电子对，无孤对电子，为平面三角形；NF

3

中N的

杂化类型为sp

3

，形成3个共用电子对，还有一对孤对电子，因而为三角锥形；

【7-5】指出下列化合物的中心原子可能采取的杂化类型，并预测其分子的几何构型。

BBr

3

,SiH

4

,PH

3

,SeF6

解：BBr

3

：sp

2

杂化，平面三角形；

SiH

4

：sp

3

杂化，正四面体；

PH

3

：sp

3

杂化，三角锥型；

SeF

6

：sp

3

d

2

杂化，正八面体。

【7-6】将下列分子按照键角从大到小排列：

BF

3

,BeCl

2

,SiH

4

,H

2

S,PH

3

,SF

6

解：BeCl

2

>BF

3

>SiH

4>

PH

3

>H

2

S>SF

6

【7-7】用价层电子对互斥理论预言下列分子和离子的几何构型.

CS

2

,NO

2

-

,ClO

2

-

,I

3

-,

NO

3

-

,BrF

3

,PCl

4

+

,BrF

-

,PF

5

,BrF

5,

[AlF

6

]3-

解：

分子或离子

CS

2

NO

2

-

ClO

2

-

I

3

-

NO

3

-

BrF

3

PCl

4

+

BrF

4

-

PF

5

BrF

5

[AlF

6

]

3

-

电子对数

2

3

4

5

3

5

4

6

5

66

电子对几何构型

直线型

平面三角形

四面体

三角双锥

平面三角形

三角双锥

正四面体

八面体

三角双锥

八面体

正八面体

分子(离子)几何构型

直线型

V型

V型

直线型

平面三角形

T型

正四面体

平面四边形

三角双锥

四方锥型

正八面体

HO类型

sp

sp

2

sp

3

sp

3

d

sp

2

sp

3

d

sp

3

sp

3

d

2

sp

3

d

sp

3

d

2

sp

3

d

2

【7-8】ClF

3

与AsF

5

反应的反应式为ClF

3

+AsF

5

→[ClF

2

]

+

[AsF

6

]

-

该反应的实质是ClF

3

中1个F

-

转移至AsF

5

而生成离子化合物[ClF

2

]

+

[AsF

6

]

-

。试指出反应物各分子和

产物各离子的空间构型及其中心原子的杂化理论。

解：略。

【7-9】（1）用价层电子对互斥理论判断下列物质空间构型：

CH

3

+

CH

3

-

CH

4

CH

2

CH

2

2+

CH

2

2-

（2）将以上物质按HCH键角大小排列。

解：（1）

（2）键角:C

>C

>CH

2

>CH

4>C

>C

【7-10】根据分子轨道理论比较N

2

和N

2

+

的键级大小和磁性。

解：在N

2

的10个外层电子中，2个填入



2s

成键轨道，2个填入

*

2s反键轨道，其余

6个电子

分别填入3个



2p

成键轨道中。而在N

2

+

中，则是从



2p

成键轨道中失去了一个电子，所以N

2

的键

能较大。

【7-11】根据分子轨道理论判断O

2

+

,O

2

,O

2

-

,O

2

2-

的键级和单电子数。

解：

键级

单电子数

O

2

+

2.51

O

2

22

O

2

-

1.51

O

2

2-

10

【7-12】在第二周期元素形成的同核双原子分子中：越南鸡粉

（1）顺磁性的有哪些？

（2）键级为1的有哪些？

（3）键级为2的有哪些？

（4）何种分子具有最高键级？

（5）不能存在的有哪些？

【7-13】在下列双原子分子和离子中，能稳定存在的有哪些？

（1）H

2

+

（2）He

2

2+

（3）N

2

2-

H

2

-

He

2

+

O

2

2-

H

2

2-

He

2

F

2

2-

【7-14】用分子轨道理论判断：

（1）F

2

分子和F原子比较，哪个第一电离能低？并解释原因。

（2）N

2

分子和N原子比较，哪个第一电离能低？并解释原因。

解：（1）F

2

失去的是

（2）N

2失去的是

或轨道上1个电子,它比F原子2p轨道上电子能量高,易失。

轨道上1个电子,它比N原子2p轨道上电子能量低,难失。

【7-15】试问下列分子中哪些是极性的？那些是非极性的？为什么？

CH

4

,CHCl

3

,BCl

3

,NCl

3

,H

2

S,CS

2

解：CHCl

3

、NCl

3

、H

2

S为极性分子；CH

4

、BCl

3

、CS

2

为非极性分子。

【7-16】试比较下列各对分子偶极矩的大小：

(1)C快手主播 O

2

和CS

2

(4)BF

3

和NF

3

(2)CCl

4

和CH

4

(5)H

2

O和H

2S

（3）PH

3

﹤NH

3

（4）BF

3

＞NF

3

（5）H

2O

(3)PH

3

和NH

3

解：（1）CO

2

﹤SO

2

（2）CCl

4

=CH

4

＞H

2S

【7-17】将下列化合物按熔点从高到低的顺序排列：

NaF，NaCl，NaBr，NaI，SiF

4

，

SiCl

4

，SiBr

4

，SiI

4

解：NaFNaClNaBrNaISiI

4

SiBr

4

SiCl

4

SiF

4

【7-18】试用离子极化观点解释：

（1）KCl熔点高于GeCl

4

（2）ZnCl

2

熔点低于CaCl

2

（3）FeCl

3

熔点低于FeCl2

解：（1）Ge

4+

电荷高、半径小，极化力大，故GeCl

4

为分子晶体，而KCl为离子晶体。

（2）Zn

2+

半径小又为18电子构型，采访老党员 因极化力较大，ZnCl

2

向共价键过渡。

（3）Fe

3+

极化力大于Fe

2+

，故FeCl

3

向共价键过渡比FeCl

2

明显。

【7-19】指出下列各对分子间存在的分子间作用力的类型（取向力、诱导力、色散力和氢键）：

（1）苯和CCl

4

（2）甲醇和H

2O

解：（1）色散力

（2）取向力、诱导力、色散力、氢键

（3）诱导力、色散力、氢键

（4）取向力、诱导力、色散力、氢键

【7-20】下列化合物中哪些自身能够形成氢键？

C

2

H

6

，H

2

O

2

，C

2

H

5

OH，CH

3

CHO，H

3

BO

3

，H

2

SO

4

，(CH

3

)

2O

解：以下纯净物的凝聚态中能形成氢键：H

2

O

2

，C

2

H

5

OH，H

3

BO

3

，H

2

SO

4

。

【7-21】比较下列各组中两种物质的熔点高低，并简单说明原因。

（1）NH

3

和PH

3

（4）MgO和NaO

（2）PH

3

和SbH

3

（3）Br

2一二三四五线城市名单

和ICl

（5）SiO

2

和SO

2

（6）SnCl

2

和SnCl

4

（3）CO

2

和H

2

O

（4）HBr和HI

（7）CH

3

CH

2

CH

2

NH

2

和H

2

NCH

2

CH

2

NH

2

解：（1）NH

3

>PH

3

前者可形成氢键。

（2）SbH

3

>PH

3

前者色散力大。

（3）ICl>Br

2

两者相对分子质量相近,色散力差别不大，但前者还存在定向力和诱导力。

（4）MgO>Na

2

OMg

2+

电荷高、半径小,MgO晶格能大。

（5）SiO

2

>SO

2

前者为原子晶体,后者为分子晶体。

（6）SnCl

2

>SnCl

4

Sn

4+

极化力大于Sn

2+

,SnCl

4

向共价键过渡比SnCl

2

明显。

（7）H

2

NCH

2

CH

2

NH

2

生成分子间氢键比CH

3

CH

2

CH

2

NH

2

多。

【7-22】填充下表

物质

MgO

SiO

2

Br

2

NH

3

Cu

解：

物质

MgO

SiO

2

Br

2

NH

3

Cu

晶格上质点

MgO

2+

，O

2-

Si,O

Br

2

NH

3

Cu,Cu

2+

质点间作用力

离子键

共价键

分子间力

分子间力+氢键

金属键

晶体类型

离子

原子

分子

分子

金属

熔点高低

高

高

低

较低

高

晶格上质点

质点间作用力

晶体类型

熔点高猪肚怎么炒 低

【7-23】解释下列现象：

（1）H

3

PO

4

，H

2

SO

4

，HClO

4

黏度大小的次序为H

3

PO

4

>H

2

SO

4

>HClO

4

。

（

2

）乙醇（

C

2

H

5

OH

）和二甲醚（

CH

3

OCH

3

）组成相同，前者沸点（

78℃

）比后者沸点（

-23℃）高

OH

OH

得多；

CHO

和

CHO

组成也相同，前者熔点（

-7℃

）比后者熔点（

118℃

）低得多。

（

3

）

CF

4

和

SF

4

都能存在，但

OF

4

却不存在。

（

4

）

Br

2

与

SbF

5

反应可生成

Br

2

+

，实验室测得其

Br-Br

核间距为

215pm

，比

Br

2

分子核间距

228pm

要小。

解：（

1

）

生成氢键数目

:H

3

PO

4

>H

2

SO

4

>HClO

4

。

（

2

）前者沸点高，有分子间氢键；后者低，有分子内氢键。

（3

）

C

可

sp

3

杂化形成

CF

4

，

S

可

sp

3

d

不等性杂化形成

SF

4

，

但

O

无

2d

轨道

，

只能

sp

3

不等性

杂化

，

2

个杂化轨道为孤对电子填充

，

所以只能形成

OF

2

。

【7-24】下列说法是否正确？为什么？

（1）分子中的化学键为极性键，则分子也为极性分子。

（2）Mn

2

O

7

中Mn(Ⅶ)正电荷高，半径小，所以该化合物的熔点比MnO高。

（3）色散力仅存在与非极性分子间。

（4）3电子键比2电子键的键能大。

（1）全部由共价键结合而成的分子，其晶体都应属于分子晶体。

解：（1）不正确。当分子中的极性键以对称的方式排布时，其可能性互相抵消，使分子称为非

极性分子。

（2）不正确。在Mn

2

O

7

中锰不是以正七价的离子存在，此时的Mn-O具有较大的共价成分，所

以Mn

2

O

7

的熔点应该比离子型化合物MnO的熔点低。

（3）不正确。色散力既存在于非极性分子之间，非极性分子和极性分子之间，也存在于极性分

子之间。

（4）不正确。三电子键的键级=，而二电子键的键级=1。