工科大学化学复习题

《工科大学化学》习题解答

2章分子结构与晶体结构

一．杂化轨道理论

6. 写出下列分子或离子中，中心原子所采用的杂化轨道：

CS2、NO2+、NO3-、BF3、CBr4、PF4+、SeF6、SiF62-、AlF63-IF6+。

解:

分子/离子CS2NO2+NO3-BF3CBr4

杂化轨道sp sp sp2sp2sp3

分子/离子PF4+SeF6SiF62-AlF63-IF6+

杂化轨道sp3sp3d2sp3d2sp3d2sp3d2

7. 为什么存在H3O+和NH4+而不存在CH5+?为什么存SF6

而不存在OF6？

解：在H2O分子中O为不等性sp3杂化轨道，氧原子上

有2个孤电子对，可以进入H+的空轨道，从而得到H3O+。

在NH3分子中N为不等性sp3杂化轨道，氮原子上有1个

孤电子对，可以进入H+的空轨道，从而得到NH4+。

在CH4分子中C为等性sp3杂化轨道，碳原子上

无孤电子对，所以不能和H+结合形成CH5+。

S的价电子构型为3s23p4, S还有空的3d轨道，可

以形成sp3d2杂化轨道，与F形成SF6分子。

O的价电子构型为2s22p4, 没有空的2d轨道，不能形成sp3d2杂化轨道，所以不能与F形成OF6分子。

9．指出下列各分子中各个C原子所采用的杂化轨道。

（1）CH4sp3等性杂化轨道

（2）C2H2sp等性杂化轨道

（3）C2H4sp2等性杂化轨道

（4）H 3COH sp 3不等性杂化轨道 （5）CH 2O sp 2 不等性杂化轨道

34．下列分子中有无大π键？若有，请以m n π的形式给出。 （1）CH 2=CH-CH 2-CH = CH 2–––-无 （2） CH 2=C=CH 2––––––––––––––––-无 C 原子杂化SP 2 SP SP 2

（3）CH 2=C=O------––––––––-43()π

（4）CH 2=CHCl-----------------43π （5）C 6H 5Cl –––––––––––––––87π

（6）O=C(NH 2)2––––––––––––––––––64π

二．价层电子对互斥理论

4. 对于下列分子和离子：CO 2、NO 2+、NO 2、NO 2-、SO 2、ClO 2

判断它们的形状，指出每个分子或离子的不成对电子数，指出中性分子的极性。 解: 分子/离子 CO 2 NO 2+ NO 2 NO 2- SO 2 ClO 2 分子形状 直线 直线 V 形 V 形 V 形 V 形 单电子数 0 0 1 0 0 1 分子极性

无

----

有

----

有

有

5．用价层电子对互斥理论，说明XeF 4、XeO 4、XeO 3、XeF 2、XeOF 2、XeOF 4的分子形状。

解：

33．已知在AB5、AB4、AB3、AB24种化合物的分子中，中心原子的电子对数都是5，而孤对电子数分为0，1，2，3，按价层电子对互斥理判断它们的几何构型。

解：AB5 5个电子对分子占据三角双锥的5个顶角，仅一种构型。为三角双锥型。

AB4 5个电子对分别占据三角双锥5个顶角，其中1顶角为孤电子对，处于三角双锥的三角形的一角，分子构型为变形四面体。

AB35个电子对分别占据三角双锥5个顶角，其中2个孤电子对处于三角双锥的三角形的两角，其构型为T型结构

AB25个电子对分占据三角双锥5顶角，其中3对孤电子对占据三角形的三个顶角，故其构型为直线型。

三．分子轨道理论

8．写出O2，O+2，O-2，O2-2的键级，键长长短次序及磁性。

解：

① O2[KK(σ2s)2(σ2s*)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2(π*2py)1(π*2pz)1]

O2分子的键级=（10-6）/2=2，顺磁性

② O2+[KK(σ2s)2(σ2s*)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2 (π*2py)1 ]

O+2分子的键级=（10-5）/2=2.5 , 顺磁性

③ O -2 [KK(σ2s )

2

(σ

2s *)2(σ2px )2(π2py )2(π2pz )

2

(π*2py )2(π*2pz )1] O -2 分子的键级=（10-7）/2=1.5，顺磁性 ④ O 22-[KK(62s )2(62s *)2(62px )2(π2py )2(π2pz )2

(π*2py )2(π*2pz )2]

O 22-分子的键级=（10-8）/2=1，反磁性 键长长短次序：O +2 ––-–-O 2––-O 2––O 2-2

（2.5）（2）（1.5）（1） （键级越高，键长越短）

10．写出第二周期同核双原子分子的分子轨道表示式，其中哪些分子不能存在？比较各分子的稳定性和磁性

3Li 2：2*0

2s 2s

[KK()()]σσ 键级=1，可稳定存在，反磁矩 4Be 2：

2*22s 2s [KK()()]σσ

键级=0，不能稳定存在，反磁矩

5B 2：2*211222[()()()()]s s py xpz

KK σσππ 1级，稳定存在，顺磁性

6C 2：2*222022222[KK()()()()()]s s pz pz px

σσππσ 2级，稳定存在，反磁性

7N 2：2*222222222[KK()()()()()]s s pz pz px

σσππσ 3级，稳定存在，反磁性

8O 2：22*2222*1*1

2222222[KK ()()()()()()()]s s px py pz py pz σσσππππ

2级，稳定存在，顺磁性

9F 2：22*2222*2*2

2222222[KK ()()()()()()()]s s px py pz py pz σσσππππ

1级，稳定存在，反磁性

10Ne 2：22*2222*2*2*222222222[KK ()()()()()()()()]s s px py pz py pz px σσσππππσ 0级，不能稳定存在，反磁性

分子的稳定性顺序：N 2 (3) > C 2、O 2 (2) > Li 2、B 2、F 2 (1) > Be 2、Ne (0)2