第二章 分子结构 习题答案

2、 结合Cl 2的形成，说明共价键形成的条件。共价键为什么有饱和性？

共价键形成的条件：原子中必须有单电子，而且成单电子的自旋方向必须相反。 共价键有饱和性是因为：一个原子的一个成单电子只能与另一个成单电子配对，形成一个共价单键。一个原子有几个成单电子便与几个自旋相反的成单电子配对成键。电子配对后，便不再具有成单电子了，若再有单电子与之靠近，也不能成键了。

例如：每一个Cl 原子有一个带有单电子的p 轨道，相互以头碰头的形式重叠可以形成共价单键，且只能形成一个单键。

3、 画出下列化合物分子的结构式并指出何者是键，何者是键，何者是配位键。

H H

H

Ζ?δδσσ

σ

P

N I I I

Ζ?

δδσσ

σ

N N N H H H H σσσ

σσ 膦PH 3， 三碘化氮NI 3 肼N 2H 4（N —H 单键）

c C c H H H

H σσσσ

σ

π N N

N O O o O H σ

σσσσ

ππππ

，乙烯， 四氧化二氮（有双键）。

4．PCl 3的空间构型是三角锥形，键角略小于10928，SiCl 4是四面体形，键角为10928，试用杂化轨道理论加以说明。

杂化轨道理论认为，在形成PCl 3分子时，磷原子的一个3s 轨道和三个 3p 轨道采取sp

3

杂化。在四个sp 3

杂化轨道中，有一个杂化轨道被一对孤电子对所占据，剩下的三个杂化轨

道为三个成单电子占据，占据一个sp 3

杂化轨道的一对孤电子对，由于它不参加成键作用，电子云较密集于磷原子的周围，因此孤电子对对成键电子所占据的杂化轨道有排斥作用，为不等性杂化，所以键角略小于109°28′。而在SiCl 4分子中，为等性杂化，没有不参加成键的孤电子对，四个杂化轨道都为四个成单电子占据，不存在孤电子对对成键电子对所占据杂化轨道的排斥作用，所以键角为109°28′。

5. 判断下列物种的几何构型，并指出中心原子采取何种杂化方式。

(1) AsF 4 (2) XeOF 3 (3) SF 5 (4) Cl 2CO

分子式 杂化方式 电子对构型 分子构型

AsF 4

sp 3

d

三角双锥

四角锥

XeOF 3

sp 3

d

三角双锥

四角锥

SF 5

sp 3

d

三角双锥

三角双锥

Cl 2CO

sp 2

平面正三角形

C O

Cl

Cl

平面三

角形

HO 2 sp 3

角形

O O

H

HNO 3 sp 2

平面正三角形

N O

O

O

H

平面三角形

I 3

sp 3

四面体 角形

I 3-

sp 3

d 三角双锥 直线形

6、 试用价层电子对互斥理论写出下列各分子的分子构型，并用杂化轨道理论加以说明。

CH 4， CS 2，BF 3，NF 3分子式

价层电子对互斥理论

杂化轨道理论的解释

电子对数 电子对构型 分子构型

CH 4

4

正四面体

正四面体

在CH 4分子中，碳原子采取sp 3

等性杂化，所以CH 4为正四面体。

CS 2 2 直线型 直线型

在CS 2分子中，碳原子采取sp 等性杂化，所以CS 2为直线形

BF 3 3 平面三角形 平面三角形 硼原子采取sp 2

等性杂化，所以BF 3w 为三角形

NF 3

4

四面体

三角锥形

氮原子采取sp 3不等性杂化，有一对孤电子对，由于孤电子对对成键电子对占据的杂化轨道有排斥作用，所以NF 3为三角锥形。

7、 用价层电子对互斥理论预言下列分子或离子的尽可能准确的几何形状： (1) PCl 3 (2) PCl 5 (3) SF 2 (4) SF 4 (5) SF 6 (6) ClF 3 (7) IF 4－

(8) ICl 2 (9) PH 4 (10) CO 32－

(11) OF 2 (12) XeF 4

7.

分子式 价层电子对互斥理论 电子对数

电子对构型 分子构型 PCl 3 423

5=+ 正四面体 三角锥 PCl 5 525

5=+ 三角双锥 三角双锥 SF 2 422

6=+ 四面体 角形 SF 4

52

4

6=+ 三角双锥

四角锥形

SF 6 626

6=+ 正八面体 正八面体 ClF 3 52

3

7=+ 三角双锥 直线性 IF 4－

621

47=++ 正八面体 平面四方形 ICl 2 421

27=-+ 正四面体 角形 PH 4

42

1

45=-+ 正四面体

正四面体

CO 32－

32204=++ 平面三角形

平面三角形 OF 2 4226=+ 正四面体

角形 XeF 4

62

48=+ 正八面体

平面四方形

8、用价层电子对互斥理论解释：

(1) 氮、磷、砷、锑的氢化物的键角为什么从上到下变小？

(2) 为什么NH 3的键角是107，NF 3的键角是102.5，而PH 3的键角是93.6，PF 3的键角是96.3？

⑴从氮到锑，电负性减小，中心原子吸引共价电子对的能力减弱，键合电子对间的排斥作用减小，所以键角从上到下变小。

⑵ 虽然中心原子都是N 原子，但由于配位原子F 的电负性比H 的电负性大，吸引共价

电子对的能力强，使NF 3中的共价电子对偏向配位原子而远离中心原子，因此成键电子对间的斥力减小，键角随之减小。而PH 3的键角小于PF 3是因为P 原子有d 轨道，当遇上电负性比它小的元素时，键合电子对间斥力较小，键角较小。

10、判断下列各对化合物中，键的极性大小：

(1) ZnO 和 ZnS (2) BCl 3 和 InCl 3 (3) HI 和 HCl (4) H 2S 和 H 2Se

(5) NH 3 和 NF 3 (6) AsH 3 和 NH 3 (7) IBr 和 ICl (8) H 2O 和 OF 2

⑴ ZnO＞ZnS ⑵ BCl 3＜InCl 3； ⑶ HI＜HCl ⑷ H 2S ＞H 2Se ⑸ NH 3＜NF 3(锥形分子，键角小，分子极性强)； ⑹AsH 3＜NH 3 ⑺ IBr＜ICl ⑻H 2O ＜OF 2 11、 判断下列各组分子之间存在什么形式的作用力。（即取向力、诱导力、色散力、氢键）

(1) 苯和CCl 4 ； 色散力

(2) 甲醇和水； 取向力 诱导力 色散力 氢键 (3) HBr 和HBr ； 取向力 诱导力 色散力 (4) CO 2 和水； 诱导力 色散力 (5) NaCl 和水； 取向力 诱导力 色散力

12、根据分子结构，判断下列化合物中，有无氢键存在，如果存在氢键，是分子间氢键，还是分子内氢键？

(1) NH 3 , 分子间氢键 (2) C 6H 6 无

(3) H 3BO 3 分子间氢键 (4) HNO 3 分子内氢键 (5) C 2H 6 无

13、说明 CHO HO

和

CHO

OH 两种化合物溶、沸点的高低及其原因。