无机化学第四版第六章思考题与习题
第六章分子的结构与性质
思考题
1．根据元素在周期表中的位置，试推测哪些元素之间易形成离子键，哪些元素之间易形成共价键。
答：Ⅰ A、Ⅱ A族与Ⅵ A、Ⅶ A元素之间由于电负性相差较大，易形成离子键，而处于周期表中部的主族元素原子之间由于电负性相差不大，易形成共价键。
2．下列说法中哪些是不正确的，并说明理由。
（1）键能越大，键越牢固，分子也越稳定。不一定，对双原子分子是正确的。
（2）共价键的键长等于成键原子共价半径之和。不一定，对双原子分子是正确的。
（3）sp2杂化轨道是由某个原子的1s 轨道和2p轨道混合形成的。×由一个ns 轨道和两个np轨道杂化而成。
（4）中心原子中的几个原子轨道杂化时，必形成数目相同的杂化轨道。√
（5）在CCl4、CHCl3和CH2Cl2分子中，碳原子都采用sp2 杂化，因此这些分子都呈四面体形。×sp3，CCl4 呈正四面体形；CHCl2和CH2Cl2呈变形四面体形。
（6）原子在基态时没有未成对电子，就一定不能形成共价键。×成对的电子可以被激发成单电子而参与成键。
（7）杂化轨道的几何构型决定了分子的几何构型。×不等性的杂化轨道的几何构型与分子的几何构型不一致。
3．试指出下列分子中那些含有极性键？
Br2 CO2 H2O H2S CH4
4．BF3 分子具有平面三角形构型，而NF3 分子却是三角锥构型，试用杂化轨道理论加以解释。BF3中的B 原子采取SP2杂化，NF3分子的N原子采取不等性的SP3杂化。
5．CH4，H2O，NH3 分子中键角最大的是哪个分子? 键角最小的是哪个分子? 为什么? CH4键角最大（109028，），C采取等性的SP3杂化，NH3（107018，），H2O分子中的N、O采用不等性的SP3
杂化，H2O分子中的O原子具有2 对孤电子对，其键角最小（104045，）。
6．解释下列各组物质分子中键角的变化（括号内为键角数值）。
(1)PF3 (97.8 °)，PCl3 (100.3 °) ，PBr3 (101.5 °) 中心原子相同，配体原子F、Cl 、Br 的电负性逐渐减小，键电子对的斥力逐渐增加，所以键角逐渐增加
(2)H2O(104°45') ，H2S(92°16') ，H2Se(91°)配位原子相同，中心原子的电负性逐渐减小，键电子对的斥力逐渐减小，所以键角逐渐减小
7．试用分子轨道法写出下列分子或粒子的分子轨道表示式，并指出其中有哪几种键？是顺磁性、还是反磁性的物质?
O2 O22-N2 N22-
O2和N2见教材，O22-和N22-的分子轨道分别为：
2- 2 2 2 2 2 2 2 2 2
O22-1s 1s 2s 2s 2p x 2p y 2p z 2p y 2p z 具有1 个双电子的σ键，是反磁性物质。
2- 2 2 2 2 2 2 2 1 1
N2 1s 1s 2s 2s 2p y 2p z 2p x 2p y 2p z
具有1个双电子的σ键和2 个三电子的π键，具有顺磁性。
8．解释下列各对分子为什么极性不同? 括号内为偶极矩数值(单位是10-30C·m)
(1)CH4(0) 与CHC3l (3.50) CH4 为非极性分子，CHC3l极性分子
(2)H2O(6.23) 与H2S(3.67) 均为极性分子，但H2O 分子的极性更大
9．用分子间力说明以下事实。
(1)常温下F2、Cl 2是气体，Br2是液体，I 2是固体。
(2)HCl ，HBr，HI 的熔、沸点随相对分子质量的增大而升高。
(3)稀有气体He-Ne-Ar-Kr-Xe 的沸点随着相对分子质量的增大而升高。
(1)F 2、Cl2、Br2、I2均是极性分子，分子间力是色散力，随着相对分子质量的增加，分子变形性增大，
色散力增强。
(2)HCl，HBr，HI 均为极性分子，分子间力以色散力为主，随着相对分子质量的增加，分子变形性增大，色散力增强。
(3)稀有气体He-Ne-Ar-Kr-Xe 均是非极性分子，分子间力是色散力，随着相对分子质量的增加，分子变形性增大，色散力增强。
10．判断下列物质熔、沸点的相对高低。
（1）C2H6（偶极矩等于0）和C2H5Cl （偶极矩等于6.84 ×10 -30C·m）。C2H6 （2）乙醇（C2H5OH）和已醚（C2H5OC2H5） C2H5OH>C2H5OC2H5 11．试解释： （1）为什么水的沸点比同族元素氢化物的沸点高？ 形成分子间氢键 （2）为什么NH3 易溶于水，而CH4难溶于水？NH3 和水同为极性分子，且它们之间能形成氢键，而CH4 则不然。 （3）HBr 的沸点比HCl 高，但又比HF的低？HBr 的分子间力比HCl 大，所以HBr的沸点比HCl 高， 但HF的分子间能形成氢键，所以HBr 的沸点又比HF的低。 （4）为什么室温下CCl4是液体，CH4和CF4是气体，而CI4 是固体？CCl4，CH4，CF4，CI4均为非极性分子，分子间力是色散力，随着相对分子质量的增加，分子变形性增大，色散力增强。 12．举例说明下列说法是否正确? （1）两个单键就组成一个双键。× （2）非极性分子中只有非极性键。× 3）同类分子，分子越大，分子间力也就越大 4）色散力只存在于非极性分子之间。× （5）一般来说，分子键作用力中，色散力是主要的。 （6）所有含氢化物的分子之间，都存在着氢键。× （7）浓硫酸、甘油等液体粘度大，是由于它们分子间可形成众多的氢键。√ 8）相同原子间的叁键键能是单键键能的三倍。× 9）对多原子分子来说，其中键的键能就等于它的离解能。 13．使用对比的方式总结下列各组结构化学的名词、术语。 （1）电子：孤电子对，键电子对 s 电子，p 电子，d 电子成键电子，反 键电子σ 电子，π 电子 （2）轨道：原子轨道，分子轨道 成键轨道，反键轨道，σ 轨道，π 轨道（3）键：离子键，共价键，极性键，非极性键σ 键，π 键，强极性键，弱极性键单键，单 电子键，叁键，三电子键 （4）结构式： 原子：电子结构式，电子分布式，原子轨道表 示 式 分子：分子式，化学式，分子结构式，价键结构式，分子轨道表示式，化学键示意图。 （5）偶极：固有偶极，诱导偶极，瞬间偶极 （6）分子极化：定向极化，变形极化 极化力，极化率 （7）分子间力：色散力，诱导力，取向力 第六章分子的结构与性质- 习题 1．C-C，N-N ，N-Cl 键的键长分别为154，145，175pm， 试粗略估计 C-Cl 键的键长。 答： C 原子的共价半径为： 154pm/2=77.0 pm N 原子的共价半径为： 145pm/2=72.5 pm Cl 原子的共价半径为： 175-72.5=102.5 pm C-Cl 键的键长为： 77.0 + 102.5 ＝179.5 pm 2．已知 H-F ，H-Cl ，H-I 键 的键能分别为 569，431，366 及 299kJ ·mol -1 。试比 较 HF ，HCl ，HBr 及 HI 气体分子的 热稳定性。 答：这些分子的热稳定性为： HF >HCl >HBr >HI. 3．根据电子配对法，写出下列各物质的分子结构式： BBr 3 CS 2 SiH 4 PCl 5 C 2H 4 答： SCS Cl Cl P Cl Cl Cl Si 4．写出下列物质的分子结构式并指明 σ键、 π键 B Br Br H HClO BBr 3 C 2H 2 NH 3（4）IBr 与 ICl （5）H 2O 与 OF 2 σ r σ BB 5．指出下列分子或离子中的共价键哪些是由成键 原子的 未成对电子直接配对成键？哪些是由电子键? 哪些是配位键 ? HgCl 2 PH 3 NH 4+ [Cu(NH 3)4] 2+ AsF 5 答： 由成键原子的未成对电子直接配对成键： PH 3； 由电子激发后配对成键： PCl 5 AsF 5、 PCl 5； NH 4+ 、Cu NH 3 4 6．根据电负性数据，在下列各对化合物中，判断 哪一个 1）ZnO 与 ZnS （2）NH 3与 NF 3 3）AsH 3与 HClO BBr3 C2H2答： (1) ZnO>ZnS ； 2) NH 3 NF3; 3) AsH3 NH 3; IBr ICl. 4) 5) H2O OF2; #7．按键的极性由强到弱的次序重新排列以下物质。 O2 H2S H2O H2Se Na2S 答：Na2S>H 2O>H 2S>H 2Se>O2 8．试用杂化轨道理论，说明下列分子的中心原子可能采取的杂化类型，并预测其分子或粒子的几何构型。BBr3 PH3 H2S SiCl4 CO2 NH4+ 解: 分子或离子 9．用价层电子对互斥理论推测下列离子或分子的几何构型。PbCl2 BF3 NF3 PH4+BrF5 SO42-NO3-XeF4 CHCl3 解: 注意几点:①在形成共价键时,作为配位原子的氧族原子可以认为不提供电子（如PO43-、AsO43-、NO3-中的氧原子不提供电子）；②当氧族原子作为分子的中心原子时，则可以认为它们提供6个价电子（如SO2中的S原子）；③当卤族原子作为分子的中心原子时，将提供7个价电子（如ClF3中的Cl 原子）；④如果是离子基团的话，则负离子基团应给中心原子的价电子数加上相应的电荷数，正离子基团应给中心原子的价电子数减去相应的电荷数，最后得到中心原子的价层电子对数。 10．应用同核双原子分子轨道能级图，从理论上推断下列分子或离子是否可能存在，并指出它们各自成键的名称和数目，写出价键结构式或分子结构式。 H2+He2+C2 Be2 B2 N2+O2+ 11．通过计算键级，比较下列物质的结构稳定性。 O2+O2 O2-O22-O23- 解： 结构稳定性的次序为：O2+>O2>O2->O22->O23- 思考：下列关于O22和O2的性质的说法中，不正确的是?????（） A、两种离子都比O2 分子的稳定性小 B、O22 的键长比O2的键长短 C、O22是反磁性的，而O2是顺磁性的 D、O2 的键能比O22 的键能大 12．根据分子轨道理论说明： （1）He2分子不存在。 （2）N2 分子很稳定，且具有反磁性。 （3）O2-具有顺磁性。 解：（1）He2 的分子轨道式为：1s 2 1s 2，净的成键电子数为零，所以He2 分子不存在。 2 ）N2 的分子轨道式为KK 2s 2 2s 2 2p y2 2p z2 2p x 2，具有1个σ键，2个π键，所以分子很稳定，由于 电子均以配对，因此具有反磁性。 （3 ）O2-的分子轨道式为：KK 2s 2 2s 2 2p y2 2p z2 2p x2，具有 1 个σ键， 1 个三电子π键，所以具有顺磁性。 13．根据键的极性和分子的几何构型，判断下列分子哪些是极性分子？哪些是非极性分子？ Ne Br2 HF NO H2S（V 形） CS2（直线形） CHCl3（四面体）CCl4（正四面体） BF3（平面三角形）NF3（三角锥形） 解：非极性分子：Ne、Br2、CS2、CCl4、BF3；极性分子：HF、NO、H2S、CHCl3、NF3。 14．判断下列每组物质中不同物质分子之间存在着何种成分的分子间力。 （1）苯和四氯化碳（2）氦气和水（3）硫化氢和水解：（1）苯和四氯化碳：色散力。 （2）氦气和水：色散力，诱导力。 （3）硫化氢和水：色散力，诱导力，取向力。