第2章化学键与分子结构(5)

2019-04-01 17:54

2-33.第二周期相同元素形成的双原子分子中, B2, O2 有未成对电子;Be2, Ne2 键级为零。

2-34.下列热化学方程式的能量变化各表示什么含义?

ΔrH?(kJ·mol–1)

例 Na(s)+12Cl2(g) =?NaCl (s) - 410.9 (生成焓) ① HCl (g)?= H(g)+Cl (g) 428 (键解离能(键能) ) ② Na+ (g)+Cl﹣(g)?= NaCl (s) -770.8 (晶格能 )

2-35.对于双原子分子,键能与键的离解能的关系是:_二者相等____. 对于多原子分子,键能与键的离解能的关系是:___键能是键解离能的平均值__.

2-36.等性sp2 、sp3杂化轨道的夹角分别为__1200_____、__109o28'___.

2-37.氢键键能和分子间力的数量级相近,它与一般分子间力的主要不同点是具有_______方向性______和___饱和性________。

2-38.按轨道重叠方式不同,共价键分为___σ键____和___π键____。

2-39.SO32﹣和SO42﹣的空间构型分别为__三角锥____和___四面体____.

2-40.碳原子在下列各分子中, 杂化形式分别是:CH3Cl _ sp3__;COCl2__

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sp2______;CS2 __ sp ____。

2-41.指出下列各分子中,中心原子的杂化方式和分子的空间构型:BCl3为_sp2_和__正三角形_;NF3为_sp3_和_三角锥__;SO3为_ sp2__和_正三角形__。

2-42.对于相同类型的离子晶体来说,其晶格能的大小与__正负离子电荷乘积_成正比,与 正负离子之间距离 成反比。

2-43.按价层电子对互斥原理,中心原子具有下列数目的价电子对时,价电子对的理想几何构型分别为:2___直线型____;3___三角形____;4___四面体_;5___三角双锥____;6___八面体__。

2-44. 当成键的两原子之间的共用电子对由其中一个原子提供时,所形成化学键叫做配位键 键,该键的形成条件是成键的两个原子一方有__孤电子对__,另一方有_空轨道__。

2-45.原子轨道用_ s、p、d、f___等符号表示轨道名称;而分子轨道用_σ、π、δ___等符号表示轨道名称。

2-46.原子轨道组成分子轨道时要遵守 对称性匹配 原则 、_能量相近__原则和___最大重叠____原则。分子轨道理论把分子中 成键电子数与反键电子数之差的一半 称为键级。

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3. 简答题

2-47. s-p型杂化可分为哪几种类型? 各种类型的杂化轨道数及所含s成分和p成分各是多少?

答:s-p型杂化分为三种类型,即:sp杂化、sp2杂化和sp3杂化。

112212sp2杂化轨道各含有的s成分和的p成分;

3313sp3杂化轨道各含有的s成分和的p成分。

44sp杂化轨道各含有的s轨道和的p轨道成分;

2-48.CH4、NH3及H2O分子中心原子都采取sp3杂化,但三者的分子构型及键角均不同,为什么?

答:CH4分子的结构: C原子的核外电子排布为1s22s22p2,在H原子的作用下,2s轨道上的1个电子被激发到空的2p轨道上,进而C原子的2s和2p重新组合成4个sp3杂化轨道,C原子用4个sp3杂化轨道同4个H原子结合形成CH4分子。因为4个sp3杂化轨道的成分和性质都相同,轨道对称轴的夹角为109°28′,分别指向四面体顶角方向, 4个H原子分别沿对称轴与C原子成键,所以CH4分子呈四面体结构,没有孤电子对,键角也是109°28′。

NH3分子的结构: 在NH3分子中,N原子的2s和2p发生sp3杂化形成了四个sp3杂化轨道,其中一个填充了一对电子,另外3个被单电子占据,因而N原子是不等性杂化。 N原子用3个占有单电子的sp3杂化轨道与3个H原子成键形成NH3分子,由于孤电子对为N原子所独有,其电子云在靠近N原子的地方较成键电子对更肥大,有较大的排斥作用,所以其键角从109°28′压缩至107.3°,分子的几何构型为三角锥。

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H2O分子的结构: H2O分子中的O原子也发生sp3杂化,但有两个sp3杂化轨道中各填有一对电子,另两个杂化轨道各有1个单电子,它们与2个H原子成键形成H2O分子。由于H2O分子O原子周围有两对孤电子对,排斥力更大,因而键角从109°28′压缩至104.5°,分子为角形结构。

2-49.已知MgO 、KI 、NaF都是NaCl型晶体,试推断它们的熔点相对高低,并说明理由。

答:它们的熔点由高到低的顺序是MgO>NaF>NaCl>KI。

因为它们都是NaCl型的离子晶体,晶格能与正负离子电荷乘积成正比,与正负离子之间距离成反比. Mg2+与O2-分别带2个正电荷和负电荷, Na+和K+各带1个正电荷且离子半径K+>Na+,F- Cl- I-各带1个负电荷且离子半径依次增大,因此晶格能按MgO,NaF,NaCl,KI顺序依次减小,熔点依次降低。

2-50.BF3分子构型是平面三角形,而NF3分子构型是三角锥形,试用杂化轨道理论解释。

答:BF3分子的结构:

B原子的核外电子排布为1s22s22p1,与氟化合时,B的1个2s电子激发到2p空轨道上,进而这个2s轨道和2个2p轨道重新组合成3个sp2杂化轨道, B原子利用3个sp2杂化轨道与F原子成键,形成BF3分子。因为3个sp2杂化轨道在B原子周围为三角形分布,夹角是120°,所以BF3分子为平面正三角形结构,B原子处于三角形中心,三个键完全等同,键角120°。

NF3分子的结构:

N原子的价电子排布是2s22p3,在NF3分子中,N原子的2s和2p发生sp3杂化

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形成了四个sp3杂化轨道,其中一个sp3杂化轨道填充了一对电子,另外3个被单电子占据,因而N原子是不等性杂化。 N原子用3个占有单电子的sp3杂化轨道与3个F原子成键形成NF3分子,由于孤电子对为N原子所独有,其电子云在靠近N原子的地方较成键电子对更肥大,有较大的排斥作用,所以其键角小于109°28′,分子的几何构型为三角锥。

2-51.比较下列各组内两种物质熔点高低,并说明理由。

(1) I2 、Si (2) MgO 、CaO (3) Na 、W 答:(1) I2 的熔点低、Si 的熔点高。

原因:因为I2是分子晶体,晶体质点间作用力为分子间作用力;Si为原子晶体晶体质点间作用力为共价键。

(2) MgO的熔点高、CaO的熔点低。

原因: MgO、CaO都是NaCl型的离子晶体,且离子的电荷相同,但Mg2+

离子半径>Ca2+离子半径,因此MgO的晶格能比CaO高,所以MgO的熔点比CaO高。

(3) Na的熔点低、W的熔点高。

原因: Na、W都是金属晶体,Na的价电子少,金属键弱,W的价电子多,金属键强,所以Na的熔点比W的熔点低。

2-52.根据价层电子对互对斥理论写出下列分子中心原子的价电子对数、孤电子对数、成键电子对数、中心原子价电子对的理想构型和分子的稳定构型,指出各分子的中心原子轨道杂化类型。

SF4? SO3? XeF2? IF3? XeO3?

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