原子结构和分子结构复习.docx

原子结构复习共振体在某些情况下，路易斯结构不能充分地描绘它所表示的离子或分子的性 质例如考虑SO2分子，我们可以得到如右图的结构： 这个结构意味着在 SO2 中存在着两种不同的硫—氧键——双键和单键，但 实验告诉我们在 SO2 分子中只有一种键特别是，我们发现这两个键的键 长是相等的，均为 0.143nm价键理论对这种情况的“解释”是假定在SO2中的每一个键是介于单、 双键之间的“杂化键”而测得的键长为预期的单键 和双键键长的中间值这个事实也支持这种观点 为了在Lewis结构的范围内表达这个概念，我们有 时写出两种结构：而它的真正的结构可介乎二者之间在价键的术 语中这类状态叫作共振体共振概念的引入就是为了合理处理单从Lewis结构不足以描述物 质(如二氧化硫等)性质的这类问题另一必须求助于共振观点的是硝酸根离子对硝酸根离子可以写出以下三种等价的结 构，以解释实验观测结果，硝酸根离子在各种情况下三个氮氧键都是等同的ox/2:lN—卜NNiII1 I〔：9：,：O：;I ：2：；我们还会遇到分子和离子的其它例子；它们的性质也能用共振概念获得解释在应用于结构描写时共振理论认为，在价键规则许可的范围内，当一个分子可以写出一 个以上的结构式时，则任何一个单独的经典价键结构式都不能正确地反映出真正的结构来， 这就意味着写出越多的合理的结构式越好，每一个结构式实际上代表一个并不存在的极限 体，分子的真正结构是这些可能的极限体的杂化体。

也就是说，当用一个经典的价键结构式 不能正确地反映出分子的真实状态时，可以用多种经典结构的叠加(共振)来近似地模拟真实 分子，目的是为了解决“不能有把握地用一种价键结构式归于某一分子”的困难，指出分子 是在“若干个价键结构之间共振”的这些共振结构式之间的差别仅是键或电子状态的不同， 原子核的位置在所有的结构式中都是相同的，在这种情况下，电子将具有比一个结构式时更 为广泛的运动自由度，即产生共振下面几点对于我们怎样用共振结构式来描写一个分子是有用的1) 我们用双箭头符号 来联结多个经典结构双箭头即共振之意，仅是一个数学符号，意味着将合理指定的经典结构加以综合而提出分子的真实结构这些经典结构又称共振 结构或极限结构，它们必须符合经典价键结构，但并不具有客观真实性，因为在基态时，它 们从未存在过2) 写共振结构时，我们只能合理移动电子，原子核的位置在所有的共振结构中都得 以保留而一致，即构型不变原则在大多数共振中并不涉及b键而只是以不同的方式改变 电子或未共享电子就是说，只要移动兀电子或未共享电子就能写出某个分子的各个共振结 构 斗 +CHlCH—CH=CH严 CR —CH=CH—CH,，而 CH土一CR—CH=CH： I 不是 同一物种的共振结构，因为H移动了位置。

3） 所有的共振结构都应有合理的经典结构，即必须服从价键规则，各共振结构之间的 能量也应大致相等4） 各共振结构的配对电子数及末成对电子数不变—个共振结构中配对的电子数不能 分开成为两个未成对的单电子，如丁二烯的几个共振结构中不会出现双游离基式共振论以共振结构及贡献大小反映电荷离域情况，一个共振结构只表示离域的一种极 限，电子的离域意味着体系能量降低真实分子的离域范围实际上要比任何一种共振结构更 广因此，它比任何一个我们能够写出的结构更为稳定物种具有共振时比没有共振时要稳 定共振结构数目越多，意味着离域范围越广，物种也越稳定共振结构中比较稳定的，即 具有较低能量的权限式对共振激化体（即其实结构）的贡献也较大，反映其实分子的性质也越 多共振杂化体只代表一个物种，具有它本身特定的物理和化学性质而与任何一个共振结构 的性质不同，但我们可以用一个或几个贡献较大的共振结构来说明真实分子的性质 我们可以根据化学的实践知识对各种可能的共振结构中那些最为重要即最为稳定和合理的 作出判断<1）没有分离电荷的结构式总比具有分开相对电荷的结构具有更低的能宜，也就是说, 共价锂数目多的共振结构比共价键数目少的结构能量低、稳定.如对乙烯而書，C^-CH, 和CH,=CHt相比能量极高，以至可以认为前者对共撮杂化体基本上无贡饥两相反电荷 的距离越近也越不稳定.CHm=^ CH—CH=^CH2"*—► CHa―CH=s：ssCH—CHa —C—CHa ■* *■1 ? 3上面三种结构式中，A最稳定，込又比？稳定一些.（2〉虽然共撮时总是吉起电荷密度的云新分配，但井振结构中带的电荷数越多越不稳 定。

如Cl—CH=CH±—&=CH—6爲后者是不稳定的3）电负性大的原子上帶有负电荷的结构比电负性小的原子带负电荷的共振结构稳定 ¥ 一 o如 一/;=$ — —J十一，前者比后者稳定，但这也并非绝对，要视其它影响因素大小而定[4〉为保证户轨道的有效重叠，能写出共振结构的离域体系中被非定域电子所涉及的 原子必定是位于同一平面或接近于同一平面的（位阻效应常常减少或阻止共振结构的产 生如2* &二叔丁基丁二烯表现出一个非共辄的二烯性质，较大体积的两个相邻叔丁基使 结构扭曲并限止了两个双键共平面，因此，C（2>^1 CO）的右轨道并不交盖，离域（共振）受 刮阻碍亠（仍一个物种能写出的能量较低的共振结构式越多，电子的离域也越大”该物种 相对而盲也越稳定尊价的共振结构对共振杂化体有等价的贲献如ch.-CH—CH. 和CH2 = CH—CH.是等价的，有同样的稳定性井对杂化有相等的贡献在不等价 的共振结构中，一牛共振结构就其本身看越姥稳定，它对杂化体的贡献也越大如.fj>' 0 '—C十一 —* -YT厂,前者在共振杂化体中的贡献大.练习1、NCl5 能否稳定存在? 并简述理由2 •已知等电子体间具有相似的空间构型和成键形式，S03、BF3、N03-、CO32一互为等电子 体。

1) 指出上述等电子体的空间构型和成键情况；(2) 为什么上述等电子体不包括 SiO32－、 O4？(3) 列举与N2为等电子体的分子或离子4种3、写出符合下列条件的相应的分子或离子的化学式：(1 )氧原子用sp3杂化轨道形成两个O键 2 )氧原子形成一个三电子n键 ，氧原子形成两个n键 3 )硼原子用sp2杂化轨道形成三个O键 ；硼原子用sp3杂化轨道形成四个O键 4 )氮原子形成两个n ；氮原子形成四个0 4、假设有一个分子只含有H、N、B其，中H ： N ： B = 2 ： 1 ： 1,它的分子量为80.4,且发 现它是非极性分子，抗磁性分子1) 此分子有两种可能构型A和B,其中A比B要稳定请画出它们的结构式，并 说明为什么A比B要稳定？(2) 说明A和B分子中化学键的类型；(3) 说明A和B分子为什么是非极性抗磁性分子；(4)标明A分子中成键骨架原子的形式电荷，并简述理由5 •已知等电子体间具有相似的空间构型和成键形式，S03、BF3、N03-、CO32一互为等电子 体1) 指出上述等电子体的空间构型和成键情况；(2) 为什么上述等电子体不包括 SiO32－、 O4？(3)列举与N2为等电子体的分子或离子4种6. (1)臭氧是大气中一种微量成分，臭氧层的主要分布在距地面15~35 km处，它吸收了99%以上来自太阳的紫外线，保护了人类和生物免遭紫外辐射的伤害。

臭氧分子是否有极 性？ ，请写出所有臭氧分子的 Lewis 结构式： 2) 美国物理化学家 Lipscomb W 由于对硼烷和碳硼烷的研究成就卓著，而荣获 1976 年诺贝尔化学奖硼的最简单氢化物是B2H6而不是BH3，B2H6中B的杂化形式是 ，但硼的卤化物却能以BX3形式存在,BF3、BC13、BBr3 Lewis酸性由大到小的的顺序是 ，对此顺序的解释是： 7. (7分)我国东方II号宇宙火箭的燃料是 比也心斗)?，助燃剂为N2O4，两者发生完 全燃烧时产生了巨大推力，让火箭携带卫星上天⑴N2H2(CH3)2中N的氧化数为 ①，N2O4中N的氧化数为 ②⑵完全燃烧反应的化学方程式为 ③⑶试写出N2O4中N、N连接的一种Lewis结构式并标出形式电荷 ④4)N2H4与N2O4比较， ⑤ 的N — N键长较长，其理由是 ⑥ 8. (4分)美国和欧洲的科学家合作，在同温层发现破坏臭氧的C12O2在该化合物中，氯的氧化数为 :氧的氧化数为 Cl2O2 的 Lewis结构式为 ，该分子中所有原子 (填：共或不共)平面9. 下列各结构式中，最有可能的N2O Lewis结构式为(A)N=N=O (B)N = N—0 (C)N—N = 0 (D)N=O=N10. (6分)固体A中含N 73.7wt%、H 26.3 wt%，将A放入水中，得到的溶液为纟 溶 液，因为它与水发生了 (用方程式表示)。

固体A的合理结构式为 11. (6分)在SeOF6化合物中，Se和0的实际氧化数分别为 ①、 ②：Se原子采用 ③杂化方式，其几何构型名称是^^该化合物与苛性碱反应，其离子方程式 为 ⑤，它 ⑥(填是或不是)氧化还原反应12. (5分)在液态SO2中，以物质的量比为1:1混合SbCl3和GaCl3得到一个化学式为GaSbC.的固态离子化合物其离子式为[SbCl2+][GaCl4-]或者[GaCl2+][SbCl4-]，这两种阳离子的几何 构型名称分别为①和②：这两种阴离子的几何构型名称分别为③和④ 你认为该离子化合物最可能的离子式为⑤ 13. (6分)H2O2是一种绿色氧化剂，应用十分广泛1979年化学家将H2O2滴入到含SbF5 的HF溶液中，获得了一种白色固体A经分析，A的阴离子呈八面体结构，阳离子与羟胺 NH20H 是等电子体1) 确定A的结构简式写出生成A的化学方程式2) 若将H2O2投入到液氨中，可到白色固体B红外光谱显示，固态B存在阴阳两种离子，其中一种离子呈现正四面体试确定B的结构简式 (3) 上述实验事实说明H2O2的什么性质？14. (12分)某物质A分子中仅含C、H、N、S四种元素，经测定，C的质量分数为54.5%， n(N)： n(H)=1： 4。

物质A不稳定，其空间结构类似于H2O2，分子中含有类似于苯环的基团1） 写出A的化学式： （2） 写出A所有可能的结构简式3）物质A不稳定的原因是：标准答案：1、 NC15不能稳定存在因为N属于第二周期元素，其可以稳定存在的化合物的最大配位数 是 4 2、 （1）平面正三角形（1分） 除3个o键外还有1个n 6大n键（1分）4（2） SiO32-和O4都不是ABn型SiO32-是化学式（1分），它是SiO44-以2个氧分别和另外2个SiO2相联成长链或环状物质的化学式，不像CO32-等那样是一个单独存在的离子单元（1O~O分）；O4的构型为』占（1分）3） CO、NO+、CN-、C22- （2 分）3、 （1） H O 或醚 （2） O-，O （3） BX，BX- （X 为卤族元素） （4） N，NH + 或2 2 2 3 4 2 4季铵盐类4、（1） AH—B B—HI C IH—N N—HH从立体几何的角度看，A式为六元环结构，比B式三元环结构稳定，三元环的张力太 大；从纯化学的角度看：A式中的N、B均以sp2杂化轨道成键；在A中，3个N原子的pz 轨道上3对孤对电子与3个B原子的空pz轨道形成6中心、6电子的离域n键，而。