化学键和分子结构

第6章 化学键和分子结构
1．写出下列各种离子的电子排布式，并指出它们的外层电子数分别属于何种电子构型：
Fe 2+
、Ti 4+
、V 3+
、Sn 4+
、Bi 3+
、Hg 2+
Al 3+
Tl +。

答： 离子
电子排布
电子构型 26
Fe 3+
1s 2
2s 2
2p 6
3s 2
3p 6
3d 5
7-17e 型 Ti 4+
1s 2
2s 2
2p 6
3s 2
3p 6
8电子构型 30
Zn 2+
1s 2
2s 2
2p 6
3s 2
3p 6
3d
10
18电子构型 29
Cu +
1s 2
2s 2
2p 6
3s 2
3p 6
3d 10
18电子构型
Bi 3+
[Xe]4f 14
5d 10
6s 2
18+2e 型
82
Pb 2+
1s 2
2s 2
2p 6
3s 2
3p 6
3d 10
4s 2
4p 6
4f 14
4d 10
5s 2
5p 6
5d 10
6s 2
18+2电子构型 Al
3+
1s 2
2s 2
2p 6
8电子构型
Tl +
1s 2
2s 2
2p 6
3s 2
3p 6
3d 10
4s 2
4p 6
4f 14
4d 10
5s 2
5p 6
5d 10
6s 2
18+2电子构型
2．根据价键理论画出下列分子的结构式（用一根短线表示一对共用电子）
PH 3，BBr 3，SiH 4，CS 2，HCN ，OF 2，H 2O ，HClO ，N 2H 4 答：
B Br Br
Br S
C S
Si
H
H
H
H
3．CO 2和 SO 2都没有二聚物，但NO 2可二聚成N 2O 4，试解释之，并画出N 2O 4的路易斯结构式。

答：NO 2易聚合成无色N 2O 4，即NO 2的单电子占有σ轨道，低于21.15℃完全转化
成N 2O 4 2C
150
42NO O N −−→−︒
4．画出下列化合物的路易斯结构：（1）O —N 一O －N —O ；（2）H 3C —CHO ；（3）C12SO 。

答：（1）O —N 一O －N —O ；（2）H 3C —CHO ；（3）C12SO 。

5．写出和下列离子具有相同路易斯结构的分子化学式 （1）ClO 2-；（2）NO 3-；（3）NH 4+
（4）HSO 4-。

答：(1)H 2O （2）SO 3(3)CH 4 (4)HClO 4
6．现有 lmol 游离气态Li 原子和 lmol 游离气态Br 原子，它们的总能与 lmol 游离气态Li
+
离子和1mol 游离气态Br -离子的总能量相比，哪个大？其差值是多少？已知Li(g)的电离能是 520 kJ ·mol -1
，Br(g)的电子亲和势是 324 kJ ·mol -1。

答：Li +
> Br - 其差值是 196kJ
7．根据电负性数据指出下列两组化合物中，哪个化合物中键的极性最小？哪个化合物中键的极性最大？
（1）LiCl ，BeC12，BC13，CCl 4；（2） SiF 4，SiC14，SiBr 4，SiI 4. 答：（1）极性最小CCl 4 极性最大LiCl （1）极性最小SiI 4 极性最大SiF 4 8．共价键为什么具有饱和性和方向性？ 答：
9．用分子轨道表示式写出下列分子或离子，并指出它们的键级：He 2+
，O 2+
，N 2，F 2。

答：He 2+
(σ1S )2(σ1S *)1
键级（2-1）/2=1.5
O 2+［(σ1S )2(σ1S *)2 (σ2S )2(σ2S *)2(σ2PX )2 (y P 2π)2(z P 2π)2(*
Py
2π)1 2.5 N 2 (σ1S )2
(σ1S *)2
(σ2S )2
(σ2S *)2
(y P 2π)2
(z P 2π)2
(σ2PX )2
3
F 2(σ1S )2(σ1S *)2(σ2S )2(σ2S *)2(σ2PX )2(y P 2π)2(z P 2π)2(*Py
2π)2(*Pz 2π)2 1 10．如从F 4分子中移去1个电子，形成F 2+
(1)用分子轨道表示式写出F 2和F 2+
的电子构型；（2）指出它们的键级；（3）指出哪一种物种是顺磁性的；（4）指出哪一种具有较大的键解离能。

答：F 2(F:1s 2
2s 2
2p 5
)，分子的分子轨道表示式为：
F 2 (σ1S )2(σ1S *)2(σ2S )2(σ2S *)2(σ2PX )2(y P 2π)2(z P 2π)2(*
Py
2π)2(*Pz 2π)2 F 2+
(σ1S )2(σ1S *)2(σ2S )2(σ2S *)2(σ2PX )2(y P 2π)2(z P 2π)2(*
Py
2π)2
(*
Pz 2π)1
键级磁性键解离能
F
2
1无小
F2+ 1.5有大
11．已知过氧化钠中的过氧离子O22-是反磁性的，超氧化钾中的超氧离子O2-是顺磁性的，试用分子轨道理论解释其原因。

答：
O22-:(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2(π2py*)2(π2pz*)21反磁性
O2-:(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2(π2py*)2(π2pz*)1 1.5顺磁性
12．试用价层电子对互斥理论判断下列分子或离子的几何构型：
CS4，CH4O，CCl4，NF4Cl，PCl5，NO3-，NO2-；，OH3+，SO42-，AlCl4，PO43-，AlF63-，SO3，SO32-，TeF4，TeC12，BF3，BF4，XeOF4，XeF4，XeOF2，XeO3
分子或离子中心原子
价层电子
对数
孤对
电子
对
分子
空间构型
分子或离
子
中心原子
价层电子对
数
孤对电
子对空间构型
CS22直线型AlF63-6正八面体CH4O4正四面体SO33平面三角型CCl44正四面体SO32-41三角锥型NF2Cl41三角锥型TeF451变形四面体PCl55三角双锥BF33平面三角型NO3-3三面三角形BF4-4正四面体NO2-31V型XeOF461四方锥形OH3+41三角锥型XeF462平面四方型SO42-4正四面体XeOF252直线AlCl33平面三角型XeO341三角锥形PO43-4正四面体
13．在 AsF5中，两个 As—F键长是 171.1 pm，另外三个 As—F键长是 165 .6 pm，为什
么？画出结构式并标明键长。

答：
14．根据分子结构和成键原子的电负性，用符号＞、=或＜表示下列各对分子的偶极矩大小：（1）HF，HCl；（2）F2O，CO2；（3）CCl4，CH4；（4）PH3，NH3；（5）BF3，NF3
答：（1）HF>HCl；（2）F2O>CO2；（3）CCl4>CH4；（4）PH3<NH3；（5）BF3>NF3
15．第VII主族元素的单质，常温时 F2、Cl2为气体Br2为液体，而 I2为固体，为什么？答：
16．下列化合物的分子之间是否有氢键存在？为什么？
C2H6，NH2，C2H5OH，H3BO3 CH4
答：C2H5OH
17．说明下列各组分子之间存在哪种类型的分子间作用力（取向力、诱导力、色散力），是否存在氢键？(1)苯和四氯化碳；（2）甲醇和水；（3）氦和水。

答：（1）苯和CCl4均为非极性分子，所以分子间只有色散力；
（2）甲醇和水都是极性分子，分子间存在取向力、诱导力、色散力。

另外，甲醇和水分子间还可以形成氢键；
（3）HBr气体HBr分子为极性分子，因此，分子间存在取向力、诱导力、色散力。

（4）He的水。

He为非极性单原子分子、水是极性分子，所以分子间存在诱导力、色散；（5）CO2气体。

CO2为非极性分子，所以，分子间仅有色散力。

18．对于下列物质，指出使其为稳定凝固相的吸引力的种类，在每种情况下指出其最大贡献者：(1)CCl4；（2）KBr；（3）Xe；（4）HF4
答：(1)分子间力；（2）离子键；（3）分子间力；（4）分子间力，氢键19．指出第四周期中具有下列性质的元素：
（l）最大原子半径（2）最高电离能(3)金属性最强
（4）最高电子亲和能（5）非金属性最强（6）化学性质最不活泼
答：（l）K（2）Kr (3)K（4）Br（5）Br （6）Kr
20．将下列原子按电负性降低的次序排列并解释这样排列的理由：As，F，S,Y和Zn.
答：F，S, As，Y和Zn.
.。