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第2章 分子结构@@@@1 .根据价键理论，写出下列分子的价键结构式： F2、 H2S、 N2、 NH3答：F2：：：H2SN2NH3 2. 根据下列分子的空间构型，推断中心原子的杂化类型，并简要说明它们的成键过程 SiH4 （正四面体） HgCl2 （直线型） BCl3 （正三角形） CS2 （直线型）答：SiH4：sp3杂化，硅原子的基态价层电子构型为3s23p2，进行sp3杂化，形成四个能量相等的sp3杂化轨道，硅原子利用这四个各带有一个电子的sp3杂化轨道分别与四个氢原子的1s轨道重叠，形成具有正四面体结构的SiH4 分子HgCl2：HgCl2分子是直线型，成键时，汞的6s轨道上的电子激发到6p轨道上，发生sp杂化BCl3：B原子的基态价层电子构型为2s22p1，成键时，B原子的一个2s电子被激发到2p轨道上，成为2s1sp2与此同时，B原子的一个2s轨道和两个sp轨道进行杂化形成三个能量相等的sp2杂化轨道B原子的这三个杂化轨道分别与三个Cl原子的3p轨道重叠，形成具有平面三角形结构的分子。

CS2：sp杂化，C原子发生sp杂化，两个杂化轨道分别与S原子的3p轨道键合 3. 用杂化轨道理论，推测下列分子的中心原子的杂化类型，并预测分子或离子的几何构型 SbH3 BeH2 BI3 SiCl4 NH4+ H2Te CH3Cl CO2答：分子或离子杂化类型几何构型SbH3不等性sp3杂化三角锥型BeH2sp杂化直线型BI3sp2杂化平面三角型SiCl4sp3杂化正四面体型NH4+sp3杂化正四面体型H2Te不等性sp3杂化V型CH3Cl不等性sp3杂化四面体型CO2sp杂化直线型 4. 通过杂化轨道理论比较下列分子或离子的键角的大小： NH3 PCl4+ BF3 HgCl2 H2S答：HgCl2直线型180°BF3平面三角型120°PCl4+正四面体型109.5°NH3三角锥体型107°H2SV型104°键角有小到大排列：H2S，NH3，PCl4+，BF3，HgCl2 5. 用价层电子对互斥理论预测下列分子或离子的几何构型 OF2 XeF2 AsF5 IO65- PO43- NF3 SF6 XeO4答：分子式价层电子对数目分子类型几何构型OF24AX2E2V型XeF25AX2E3直线型AsF55AX5三角双锥体型IO65-6AX6八面体型PO43-4AX4正四面体型NF34AX3E三角锥体型SF66AX6八面体型XeO44AX4正四面体型 6. 列出下列分子或离子的分子轨道表示式，计算它们的键级，并预测分子的稳定性及其磁性。

Li2 Be2 B2 C2 N2+ O22- F2答：分子式分子轨道表示式键级稳定性磁性Li2[KK(σ2s)2]1稳定反磁性Be2[KK(σ2s)2 (σ*2s)2]0不存在B2[KK(σ2s)2 (σ*2s)2(π2py)1(π2pz)1]1稳定存在顺磁性C2[KK(σ2s)2 (σ*2s)2(π2py)2(π2pz)2]2稳定反磁性N2+[KK(σ2s)2 (σ*2s)2(π2py)2(π2pz)2(σ2px)1]2.5稳定顺磁性O22-[KK(σ2s)2 (σ*2s)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2(π2py*)2(π2pz*)2]1稳定反磁性F2[KK(σ2s)2 (σ*2s)2(σ2px)2 (π2py)2(π2pz)2(π2py*)2(π2pz*)2]1稳定反磁性 7. 比较下列物质的稳定性 ① O2+ O2 O2- O22- O23- ； ② B2+ B2 B2-答：①O2+：分子轨道表示式为[KK(σ2s)2 (σ*2s)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2(π2py*)1]，键级是2.5O2：分子轨道表示式为[KK(σ2s)2 (σ*2s)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2(π2py*)1(π2pz*)1]，键级是2O2-：分子轨道表示式为[KK(σ2s)2 (σ*2s)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2(π2py*)2(π2pz*)1]，键级是1.5O22-：分子轨道表示式为[KK(σ2s)2 (σ*2s)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2(π2py*)2(π2pz*)2]，键级是1O23-：分子轨道表示式为[KK(σ2s)2 (σ*2s)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2(π2py*)2(π2pz*)2(σ2px*)1]，键级是0.5稳定性由大到小排列为：O2+ O2 O2- O22- O23-②B2+：分子轨道表示式为[KK(σ2s)2 (σ*2s)2 (π2py)1]，键级是0.5B2：分子轨道表示式为[KK(σ2s)2 (σ*2s)2 (π2py)1(π2pz)1]，键级是1B2-：分子轨道表示式为[KK(σ2s)2 (σ*2s)2 (π2py)2(π2pz)1]，键级是1.5稳定性由大到小排列为：B2- ，B2 ，B2+ 8. 用分子轨道理论解释为何N2的离解能比N2+的离解能大，而O2的离解能却比O2+的离解能小？ 答：N2分子的电子排布式[KK(σ2s)2 (σ*2s)2 (π2py)2(π2pz)2(σ2px)2] ，键级是3，N2+的电子排布式为[KK(σ2s)2 (σ*2s)2 (π2py)2(π2pz)2(σ2px)1]，键级是2.5，N2的键级比N2+的大，故N2比N2+稳定，离解能也较大。

O2的电子排布式为[KK(σ2s)2 (σ*2s)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2(π2py*)1(π2pz*)1]，键级是2，O2+的电子排布式为[KK(σ2s)2 (σ*2s)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2(π2py*)1]，键级是2.5，O2+键级较大，故O2+更稳定，离解能较大9. 试用电负性估计下列键的极性顺序： H—Cl, Be—Cl, Li—Cl, Al—Cl, Si—Cl, C—Cl, N—Cl, O—Cl答：化学键前一元素电负性Cl的电负性H—Cl2.13.00.9Be—Cl1.53.01.5Li—Cl1.03.02Al—Cl1.53.01.5Si—Cl1.83.01.2C—Cl2.53.00.5N—Cl3.03.00O—Cl3.53.00.5这些化学键的极性由大到小排列为：Li—Cl> Be—Cl= Al—Cl> Si—Cl> H—Cl> O—Cl= C—Cl> N—Cl 10. 已知下列分子的偶极矩 HF 6.47×10-30 C·m HCl 3.60×10-30 C·m HBr 2.60×10-30 C·m HI 1.27×10-30 C·m设它们的极上电荷分别为q (HF)=7.03×10-20C，q (HCl)=2.83×10-20C，q (HBr)=1.84×10-20C，q (HI)=7.89×10-21C。

求它们的偶极长度，并比较它们的极性大小答：分子的偶极矩公式：，μ——分子的偶极矩，q——正负电荷中心的电量，l——两中心的距离HF：=m=9.20mHCl ：=m=mHBr：=m=mHI：=m=1.61×10-10m分子极性由大到小排列HF>HCl>HBr>HI 11. 判断下列分子的极性 He, F2, HCl, AsH3, CS2, H2S, CCl4, BBr3, CHCl3答：极性分子：HCl，AsH3，H2S，CHCl3非极性分子：He，F2，CS2，CCl4，BBr312. 在下列情况下，要克服哪种类型的作用力：① 冰融化；② 食盐溶于水中；③ MgCO3分解为MgO；④ 硫磺粉溶于CCl4中答：冰融化要克服色散力、取向力、诱导力以及氢键等作用力; 食盐溶于水中要克服离子键的作用力；MgCO3分解为MgO要克服共价键的作用力；硫磺粉溶于CCl4中要克服色散力13.下列物质中存在哪些分子间力：① 液态水；② 氨水；③ 酒精水溶液；④ 碘的四氯化碳溶液；⑤ 碘的酒精溶液；⑥ 硫化氢水溶液答：物质存在的分子间力液态水色散力、取向力、诱导力、氢键氨水色散力、取向力、诱导力、氢键酒精水溶液色散力、取向力、诱导力、氢键碘的四氯化碳溶液色散力碘的酒精溶液色散力、取向力、诱导力、氢键硫化氢水溶液色散力、取向力、诱导力、氢键14.预测下列各组物质的熔、沸点高低：① CH4 CCl4 CBr4 CI4；② H2O H2S；③ CH4 SiH4 GeH4；④ He Ne Ar Kr。

答：① CI4 >CBr4>CCl4 >CH4② H2O >H2S③ GeH4 >SiH4>CH4 ④ Kr >Ar> Ne> He 。