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：

Ti4+, Be2+, Cr3+, Fe2+, Ag+, Cu2+, Zn2+, Sn4+, Pb2+, Tl+, S2-, Br-

解：8电子构型： Ti4+，S2-, Br-

18电子构型：Ag+, Zn2+, Sn4+

2电子构型：Be2+

18+2电子构型：Pb2+, Tl+

9~17电子构型：Cr3+, Fe2+, Cu2+

【7-2】已知KI的晶格能（U）为-631.9 kJ·mol-1，钾的升华热[S(K)]为90.0 kJ·mol-1，钾的电离能（I）为418.9 kJ·mol-1,碘的升华热[S(I)]为62.4kJ·mol-1，碘的解离能（D）为151 kJ·mol-1,碘的电子亲核能（E）为-310.5 kJ·mol-1，求碘化钾的生成热（△f H）

解：

△f H m⊖=S(K)+I+1/2 S(I2)+ 1/2 D(I2)+E- U

= 90.0+418.9+1/2×62.4+1/2×151-310.5-631.9

= - 326.8 kJ·mol-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）

PH3, CS2, HCN, OF2, H2O2, N2H4, H2CO

解：

C

【7-4】试用杂化轨道理论说明BF3是平面三角形，而NF3是三角锥形。

解：BF3中B的价电子结构为2s22p1，价电子对数为：3+3

2

=3，形成了三条杂化轨道，即B的杂

化类型为sp2，形成3个共用电子对，无孤对电子，三个sp2杂化轨道分别与三个F原子的p轨道成键，为平面三角形；

NF3中N价电子结构为2s22p3，价电子对数为：5+3

2

=4，形成了四条杂化轨道，即N的杂化类型

为sp3，三个电子分别与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BF3中B的杂化类型为sp2，形成3个共用电子对，无孤对电子，为平面三角形；NF3中N的杂化类型为sp3，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。

BBr3, SiH4, PH3, SeF6

解：BBr3：sp2杂化，平面三角形；

SiH4：sp3杂化，正四面体；

PH3：sp3杂化，三角锥型；

SeF6：sp3d2杂化，正八面体。

【7-6】将下列分子按照键角从大到小排列：

BF3, BeCl2, SiH4, H2S, PH3, SF6

解：BeCl2>BF3>SiH4>PH3>H2S>SF6

【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.

CS2, NO2-, ClO2-, I3-, NO3-, BrF3, PCl4+, BrF-, PF5, BrF5, [AlF6]3-

解：

分子或离子 电子对数

电子对几何构型 分子(离子)几何构型 HO 类型 [AlF 6]3-

6

正八面体

正八面体

sp 3d 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 22+ CH 22-

（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 σ成键轨道，2个填入*

2s σ

反键轨道，其余

6个电子

分别填入3个2p π成键轨道中。而在N 2+

中，则是从2p π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 22-

的键级和单电子数。 解：

O 2+

O 2 O 2-

O 22-

键级 2.5 2 1.5 1 单电子数

1

2

1

【7-12】在第二周期元素形成的同核双原子分子中： （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）H2+H2-H22-

（2）He22+He2+ He2

（3）N22-O22-F22-

【7-14】用分子轨道理论判断：

（1）F2分子和F原子比较，哪个第一电离能低？并解释原因。

（2）N2分子和N原子比较，哪个第一电离能低？并解释原因。

解：（1）F2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。

（2）N2失去的是轨道上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？

CH4, CHCl3, BCl3, NCl3, H2S, CS2

解：CHCl3、NCl3、H2S为极性分子；CH4、BCl3、CS2为非极性分子。

【7-16】试比较下列各对分子偶极矩的大小：

(1) CO2和CS2 (2) CCl4和CH4 (3)PH3和NH3

(4)BF3和NF3 (5)H2O和H2S

解：（1）CO2﹤SO2（2）CCl4 = CH4（3）PH3﹤NH3（4）BF3＞NF3（5）H2O ＞ H2S 【7-17】将下列化合物按熔点从高到低的顺序排列：

NaF，NaCl，NaBr，NaI，SiF4，SiCl4，SiBr4，SiI4

解：NaF NaCl NaBr NaI SiI4 SiBr4 SiCl4 SiF4

【7-18】试用离子极化观点解释：

（1）KCl熔点高于GeCl4

（2）ZnCl2熔点低于CaCl2

（3）FeCl3熔点低于FeCl2

解：（1）Ge4+电荷高、半径小，极化力大，故GeCl4为分子晶体，而KCl为离子晶体。

（2）Zn2+半径小又为18电子构型，因极化力较大，ZnCl2向共价键过渡。

（3）Fe3+极化力大于Fe2+，故FeCl3向共价键过渡比FeCl2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CCl4（2）甲醇和H2O （3）CO2和H2O （4）HBr和HI 解：（1）色散力