无机及分析化学第九章答案

第九章 习题解答

1．离子键无饱和性和方向性,而离子晶体中每个离子有确定地配位数,二者有无矛盾？

答：二者无矛盾.离子键无饱和性和方向性是由离子特征决定地.只要里自带有不同地电荷就会有库伦作用,无论周围地空间有多少带有相异电荷地离子,都会产生库伦吸引力,这就决定了离子键地不饱和性,而电荷相异地离子在任意方向地这种作用依然存在.即没有固定方向,不存在方向性.而离子在离子晶体由于空间条件及离子本身大小地限制,使一个离子周围只能有确定数目地作用,即配位数一定.但不论相邻地离子间库伦引力依然存在,故两者不矛盾.

2．下列双原子分子或离子,哪些可稳定存在？哪些不可能稳定存在？请将能稳定存在地双原子分子或离子按稳定性由大到小地顺序排列起来.

H2 He2 He2+ Be2 C2 N2 N2+

答： H2

σ1s2 键级=1202=- He2

σ1s2σ1s*2 键级=02

22=- He2+ σ1s2σ1s*1 键级=5.0212=-

Be2

σ1s2σ1s*2σ2s2σ2s*2 键级=0244=- C2 σ1s2σ1s*2σ2s2σ2s*2π2py

2π2pz2 键级=22

48=- N2 σ1s2σ1s*2σ2s2σ2s*2π2py 2π2pz2σ2px2

键级=32

410=- N2+ σ1s2σ1s*2σ2s2σ2s*2π2py 2π2pz2σ2px1

键级=5.22

49=- 稳定存在地分子或离子：H2 He2+ C2 N2 N2+

不能稳定存在地分子或离子：He2 Be2

稳定性次序：N2>N2+>C2>H2>He2+

3．第二周期某元素地单质是双原子分子,键级为1是顺磁性物质.

(1)推断出它地原子序号； (2)写出分子轨道中地排布情况； 答：(1)原子序号5

(2)B2 σ1s2σ1s*2σ2s2σ2s*2π2py1π2pz1

4．在BCl3和NCl3分子中,中心原子地氧化数和配体数都相同,为什么二者地中心原子采取地杂化类型.分子构型却不同？

答：BCl3与NCl3分子中,中心原子不同,中心原子地电子结构不同,使得两者地中心原子采用不同地杂化方式：

B 采用地是sp3杂化,每个杂化轨道地地夹角是120o,与Cl 原子以3px 轨道形成3个σ键,分子呈平面三角形.

N 采用sp3杂化,杂化轨道呈四面体结构,其中一个杂化轨道有

一对孤电子,孤对电子成键电子有一定地排斥作用,使NCl3分子呈三角锥形.

5．写出O2分子地分子轨道表达式,据此判断下列双原子分子或离子：O2+.O2.O2-.O22-各有多少成单电子,将它们按键地强度由强到弱地顺序排列起来,并推测各自地磁性.

答：O2 σ1s2σ1s*2σ2s2σ2s*2π2py2π2pz2σ2px2π2py*1π2pz*1

O2+有一个单电子顺磁性

O2有两个单电子顺磁性

O2 -有一个单电子顺自行

O2 2-无单电子抗磁性

键强度顺序：O2 +>O2 >O2- >O22-

6．C和O地电负性差较大,CO分子极性却较弱,请说明原因.

答：由于CO中存在反馈键,分散了氧原子上地负电荷,使CO整个分子极性减弱.

7．已知N与H地电负性差（0.8）小于N与F地电负性差（0.9）,解释NH3分子偶极矩远比NF3大地原因.

答：NF3和NH3分子都是三角锥构型.

分子地总偶极矩是分子内部各种因素所产生地分偶极矩地总矢量和.

NF3分子中成键电子对偏向电负性大地F原子,N地孤电子对对偶

极矩对偶极矩地贡献与键矩对偶极矩贡献方向相反,即孤电子对地存

在削弱了由键矩可能引起地分子偶极矩,故偶极矩较小；而NH3分子

中成键电子对偏向电负性大N原子,即孤电子对对偶极矩地贡献与键

矩对偶极矩贡献方向相同,故NH3分子有较大偶极矩.

8．用杂化轨道理论解释为何PCl3是三角锥形,且键角为101°,而

BCl3却是平面三角形地几何构型.

答：PCl3分子中P原子以不等性杂化轨道与Cl原子成键,四个sp3

杂化轨道指向四面体地四个顶点,其中三个顶点被氧原子占据,另一

个顶点是一对孤对电子对成键电子对有较大地排斥力,使PCl3地键

角小于109.5o,成为101o

BCl3分子中B原子采用sp2杂化,三个杂化轨道呈平面三角形,

三角形顶点被三个Cl原子占据.因而BCl3分子成平面三角形.

9．试用价层电子对互斥理论判断下列分子或离子地空间构型.

NH4+ CO32- BCl3 PCl5(g) SiF62- H3O+ XeF4 SO2

答：略

10．指出下列各分子中中心离子地杂化轨道类型和空间构型.

PCl3 SO2 NO2+ SCl2 SnCl2 BrF2+

分子中心离子地杂化方式空间构型

PCl3 sp3 三角锥形

SO2

sp2 V 形 NO2+

sp 线形 SCl2

sp3 V 形 SnCl2

sp3 V 形 BrF2+

sp3 V 形

11．为什么由不同种元素地原子生成地PCl5分子为非极性分子,而由

同种元素地原子形成地O3分子却是极性分子？

答：因为PCl5为三角双锥构型,虽然每个P-Cl 键都有键锯矩,但总键矩为0,故为非极性分子,而O3为V 形分子,顶角氧地负电荷较高,使整个分子地正负电荷重心不重合,故呈较弱地极性.

12．实验测得H －F 键地偶极矩 μ = 6.37⨯10-30 C ⋅m,试计算 F 原子所带电量,并分析H －F 键地离子性.

答：μ=q.d

μ=6.37×10-5cm=1.909D

D=91.7pm=0.917Å

q=4337.08

.4917.0909.1d =⨯=μ

所以,HF 键地离子性为43.37%

15．请指出下列分子中哪些是极性分子,哪些是非极性分子？

NO2； CHCl3； NCl3; SO3; SCl2; COCl2; BCl3. 答：极性分子NO2 CHCl3 NCl3 SCl2 CoCl2