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1第三章 化学键与分子结构习题解答3.1 分子晶体、原子晶体、离子晶体和金属晶体,是由单质组成的还是由化合物组成的,请各举例说明。答:分子晶体有单质,如氧气、氦气的固态,也有化合物,如干冰、蔗糖等;原子晶体有单质,如金刚石,也有化合物,如二氧化硅;金属晶体有单质,如铜、铁、锌等,也有化合物,如青铜(铜锡合金)等;离子晶体是化合物,如 NaCl。3.2 试区分以下概念:(1)孤对电子、未成对电子、全满轨道、半满轨道(2)分子式、化学式、分子轨道式、分子结构式答:(1)孤对电子,指同一个原子轨道上即 n、l、m 全相同的轨道上,已充满的两个自旋方向相反的电子,因此该轨道再不能参与形成正常的共价键,但可以作为给出电子的一方而参与形成配位键;未成对电子,指同一个原子轨道上只有一个电子,该轨道因此可以参与形成正常的共价键,如果分子中存在未参与成键的未成对电子会造成分子的顺磁性。在外层轨道的每一个 l 轨道上,都有 ms= 的两个电子的轨道,叫全满轨道,它没有磁21性,即反磁性。在每一个 l 上都有一个电子的轨道叫半满轨道。(2)分子式,既表明物质的元素组成,又表示确实存在如式所示的分子,如CO2、C 6H6、H 2;化学式,只表明物质中各元素及其存在比例,并不表明确实存在如式所示的分子,如 NaCl、SiO 2 等;分子结构式,不但表明了物质的分子式,而且给出了分子中各原子的具体联接次序和方式,像乙酸的结构式可写为CHOH其结构简式可记为 CH3COOH。3.3 下面物质中存在哪些种类的化学键,哪些物质中还存在分子间作用力:BN、KCl、CO 2、NaOH、Fe、C 6H6(苯)答:BN:共价键,有分子间作用力 ;KCl:离子键;CO 2:共价键、有分子间作用力 ;NaOH:离子键、共价键 ;Fe:金属键;C 6H6:共价键,有分子间作用力3.4 写出下面各分子中的共价键哪些是 键,哪些是 键:HClO(实际原子连接顺序是 HOCl) 、CO 2、C 2H2(乙炔) 、CH 3COOH(乙酸)答:HClO 中,氢氯键和氧氯键都是 键;CO2 的碳氧双键,其中一根是 键,一根是 键;乙炔中,碳氢键是 键,碳碳叁键中,一根是 键,两根是 键;乙酸中,碳氢键是 键,碳碳键是 键,氢氧键是 键,碳氧单键也是 键,碳氧双键中,一根是 键,一根是 键。3.5 应用价层电子对互斥理论的知识,填写下列表格2分子式 VP BP LP 属于何种 ABnEm 型分子 空间构型BBr3SiCl4I3IF5XeF23 3 0 AB3 正三角形4 4 0 AB4 正四面体5 2 3 AB2E3 直线形6 5 1 AB5E 四方锥5 2 3 AB2E3 直线形3.6 已知 NH4 、CS 2、C 2H4(乙烯)分子中,键角分别为 10928、180、120 ,试判断各中心原子的杂化方式。答:NH 4 中心原子 N 采取等性 sp3 杂化,CS 2 中心原子 C 采取 sp 杂化,C 2H4 中心原子 C采取 sp2 杂化。3.7 用杂化轨道理论,判断下列分子的空间构型(要求写出具体杂化过程,即杂化前后电子在轨道上的排布情况):PCl3、HgCl 2、BCl 3、H 2S答:PCl 3 中心原子 P 价电子构型 3s23p3,采取不等性 sp3 杂化,分子构型三角锥形。HgCl2 中心原子 Hg 价电子构型 5d106s2,采取 sp 杂化,分子构型直线形。BCl3 中心原子 B 价电子构型 2s22p1,采取 sp2 杂化,分子构型正三角形。H2S 中心原子 S 价电子构型 3s23p4,采取不等性 sp3 杂化,分子构型折线形。3.8 填写下表(CN 分子中,假定 C 和 N 的各原子轨道能级近似相等):分子式 分子轨道式 键级 分子能否存在 分子有无磁性H2B2Be2 O2 CN (1s)1 (1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2 (2py)1(2pz)1 (1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2 (2py)2(2pz)2 (1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2px)2(2py)2(2pz)2(2py*)2(2pz*)1 (1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2 (2py)2(2pz)2 (2px)1 0.5101.52.5能能不能能能有有有有3.9 判断下列分子中,化学键的极性强弱顺序:O2、H 2S、H 2O、H 2Se、Na 2S答:Na 2S、H 2O、H 2S、H 2Se、O 23.10 判断下列分子哪些是极性分子,哪些是非极性分子:Ne、Br 2、HF、NO、CS 2、CHCl 3、NF 3、C 2H4(乙烯) 、C 2H5OH(乙醇) 、C 2H5OC2H5(乙醚) 、C 6H6(苯)答:极性分子:HF、NO、CHCl 3、NF 3、C 2H5OH、C 2H5OC2H5非极性分子:Ne、Br 2、CS 2、C 2H4、C 6H63.11 判断下面分子间存在哪里作用力(色散力,取向力,诱导力,氢键) 。(1)C 6H6(苯)和 CCl4 ( 2)CH 3OH(甲醇)和 H2O (3)He 和 H2O (4)H 2S 和 NH33答:(1)色散力;(2)色散力、诱导力、取向力、氢键;(3)色散力、诱导力;(4)色散力、诱导力、取向力3.12 下列哪些分子之间能够形成氢键:(1)H 2O 与 H2S(2)CH 4 与 NH3(3)C 2H5OC2H5(乙醚)和 H2O(4)C 2H5OH(乙醇)和 HF答:(1)不能;(2)不能;(3)能;(4)能3.13 判断下列各组物质熔沸点的高低顺序:(1)He、Ne、Ar、Kr 、Xe(2)CH 3CH2OH 和 CH3OCH3(3)CCl 4、CH 4、CF 4、CI 4(4)NaCl、MgO、NaBr 、BaO(5)CO 2 和 SiO2答:(1)He、Ne 、Ar、Kr 、Xe(2)CH 3CH2OH、CH 3OCH3(3)CI 4 、CCl 4、CF 4、CH 4(4)MgO、BaO、NaCl、NaBr(5)SiO 2 、CO 2
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