大学化学教材第三章习题解答

第三章分子结构习题解答

1．用列表的方式分别写出下列离子的电子分布式。指出它们的外层电子分别属于哪种构型(8、9～17、18或18+2)？未成对电子数是多少？

Al3+、V2+、V3+、Mn2+、Fe2+、Sn4+、Pb2+、I－

【解答】

离子离子的电子分布式外层电子

构型

未成对

电子数

Al3+1s22s22p68 0

V2+1s22s22p63s23p63d39～17 3

V3+1s22s22p63s23p63d29～17 2

Mn2+1s22s22p63s23p63d59～17 5

Fe2+1s22s22p63s23p63d69～17 4

Sn4+1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s218+2 0

Pb2+1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s218+2 0

I－1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p68 0

2．下列离子的能级最高的电子亚层中，属于电子半充满结构的是_________。

A．Ca2+；B．Fe3+；C．Mn2+；D．Fe2+；E．S2-

【解答】B，C。

离子离子的电子分布式属于电子半充满的结构Ca2+1s22s22p63s23p6 ×

Fe3+1s22s22p63s23p63d5∨

Mn2+1s22s22p63s23p63d5∨

Fe2+1s22s22p63s23p63d4×

S2-1s22s22p63s23p2 ×

3．指出氢在下列几种物质中的成键类型：

HCl中_______；NaOH中_______；

NaH中_______；H

2

中__________。

【解答】极性共价键；极性共价键；

离子键；非极性共价键。

4．对共价键方向性的最佳解释是_________。

A．键角是一定的； B．电子要配对；

C．原子轨道的最大重叠； D．泡利原理。

【解答】C。分析：原子间相互成键时，必须符合原子轨道最大重叠原则和对称性匹配原则，因而原子间形成共价键时，总是按确定的方向成键，这决定了共价键的方向性。

5．关于极性共价键的下列叙述中，正确的是__________。

A．可以存在于相同元素的原子之间；

B．可能存在于金属与非金属元素的原子之间；

C．可以存在于非极性分子中的原子之间；

D．极性共价键必导致分子带有极性。

【解答】A—错误，相同元素原子之间是非极性共价键；B—正确，如AlCl

3

；

C—正确，如CO

2

分子是一个非极性分子，但C-O键是一个极性共价键；D—错误，

如CO

2分子中C-O键是一个极性共价键，但CO

2

分子是一个非极性分子。

6．sp3杂化轨道是由_____。

A．一条ns轨道与三条np轨道杂化而成；

B．一条ls轨道与三条2p轨道杂化而成；

C．一条ls轨道与三条3p轨道杂化而成；

D．一个s电子与三个p电子杂化而成。

【解答】A。sp3杂化轨道是由一条ns轨道与三条np轨道杂化而成。分析：只有同一原子中能量相近、不同类型的原子轨道才能杂化。

7．关于原子轨道杂化的不正确说法是_____。

A．同一原子中不同特征的轨道重新组合；

B．不同原子中的轨道重新组合；

C．杂化发生在成键原子之间；

D．杂化发生在分子形成过程中，孤立原子不杂化。

【解答】B,C。杂化是指在形成分子时，由于原子的相互影响，若干能量相近、类型不同的原子轨道混合起来，重新组成一组新轨道，这种轨道重新组合的过程就叫杂化，所形成的新轨道叫杂化轨道。杂化是发生在分子形成过程中，孤立原子不杂化。

8．关于共价键的正确叙述是________。

A．σ键一般较π键强；

B．用杂化轨道重叠成键将有利于提高键能；

C．金属与非金属元素原子间不会形成共价键；

D．共价键具有方向性，容易破坏。

【解答】A，B。分析：σ键是两个原子的成键轨道沿键轴的方向以“头碰头”的方式重叠，由于成键轨道在轴向上重叠，故成键时原子轨道发生最大程度的重叠，π键的特点是两个原子轨道以平行或“肩并肩”方式重叠，所以σ键的键能大，稳定性高，反应性小，σ键一般较π键强。原子轨道在空间有一定取向，除了s轨道成球形对称外，p、d、f轨道在空间都有一定的伸展方向。在形成共价键时，除了s轨道和s轨道之间可以在任何方向上达到最大程度的重叠外，p、d、f原子轨道的重叠都只有沿着一定的方向才能发生最大程度的重叠，因此共价键是有方向性的。杂化轨道重叠成键将有利于提高键能。

9．根据杂化轨道理论预测下列分子的杂化轨道类型、分子的空间构型：

SiF

4、HgCl

2

、PCl

3

、OF

2

、SiHCl

3

【解答】

分子杂化轨道类型分子的空间构型

SiF

4

sp3杂化正四面体

HgCl

2

Sp杂化直线形

PCl

3

sp3不等性杂化三角锥

OF

2

sp3不等性杂化V字形

SiHCl

3

sp3杂化四面体

10．BCl

3分子的空间构型是平面三角形，而NCl

3

分子的空间构型是三角锥型，

为什么？

【解答】BCl

3中B原子采用sp2杂化与Cl形成分子，因而呈平面三角形；NCl

3

中N原子采用sp3不等性杂化，N原子上一个sp3轨道有孤对电子未参与成键，电子云密度大，因而s成分和p成分分布不均匀，而成三角锥形。

11．测知CS

2的电偶极矩为零，试用杂化轨道理论简要说明CS

2

分子内共价

键的形成情况，有几个σ键．几个π键？绘图说明。

【解答】CS

2的电偶极矩为零，说明CS

2

分子是一个非极性分子，推测C原子

发生sp杂化，C原子的两个sp杂化轨道分别与S原子的p轨道以“头碰头”的方式重垒形成两个σ键，C原子未参与杂化的两个2p轨道分别与S原子的另一个p轨道以“肩并肩”的方式重垒形成两个π键。

12．下列说法中正确的是_____，错误的应如何改正？

A．多原子分子中，键的极性越强，分子的极性也越强；

B．由极性共价键形成的分子，一定是极性分子；

C．分子中的键是非极性键，此分子一定是非极性分子；

D．非极性分子的化学键一定是非极性共价键。

【解答】A,错误。多原子分子中，如BF

3，B-F键是极性共价键，但BF

3

分子

是非极性分子。改为“双原子AB型分子，键的极性越强，分子的极性也越强。”；

B,错误。由极性共价键开成的分子，不一定是极性分子，如CO

2

分子，C-O

键是极性共价键，但CO

2

分子是非极性分子。

C，错误。分子中的键是非极性共价键，此分子不一定是非极性分子，如O

3

分子，O-O键是非极性共价键，但O

3

分子是极性分子。

D，错误。非极性分子的化学键不一定是非极性共价键，如CO

2

分子。