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1、第十章共价键与分子间力首页难题解析学生自测题学生自测答案章后习题答案难题解析[TOP]例10-1试用杂化轨道理论说明乙烯分子的形成及其构型。析根据杂化轨道理论,形成乙烯分子时,C原子的价层电子要杂化。共价键形成时,σ键在成键两原子间能单独存在,且只存在一个;л键在成键两原子间不能单独存在,但可存在多个。乙烯分子中C原子的4个价电子分别与其它原子形成三个σ键,C、C原子间的双键中有一个是л键。三个σ键决定分子构型,因此C原子有三个原子轨道参与杂化,形成三个等性杂化轨道。解乙烯分子C2H4中有2个C原子和4个H原子,每个基态C原子的价层电
2、子组态为2s22p2,在形成乙烯分子的过程中,1个2s电子被激发到2p空轨道上,然后1个2s轨道和2个2p轨道杂化形成3个等同的sp2杂化轨道,彼此间夹角为120º。每个C原子的2个sp2杂化轨道各与1个H原子的1s轨道重叠形成2个C—Hσ键;2个C原子间各以1个sp2杂化轨道互相重叠,形成1个σ键。由于2个C原子的这6个sp2杂化轨道处于同一平面,未参与杂化的2pz轨道则垂直于该平面,“肩并肩”重叠形成1个π键,构成C=C双键。乙烯分子中6个原子在一个平面上,分子呈平面构型。例10-2利用价层电子对互斥理论预测I3-的空间构型。析先
3、确定中心原子的价电子对数,中心原子提供7个电子,配位提供1个电子,加上负离子的电荷数,得价层电子数的总和再除以2。然后根据价层电子对构型和孤对电子决定I3-的空间构型。解I3-中有3个I原子,我们可将其中1个I作为中心原子,其余2个作为配位体。中心原子I有7个价电子,2个配位I原子各提供1个电子,I3-离子的负电荷数为1,所以中心原子的价电子对数为(7+2+1)∕2=5。价层电子对构型为三角双锥,因配位原子数为2,说明价层电子对中有2对成键电子对和3对孤对电子,以3对孤对电子处在三角双锥的三角形平面上排斥能最小,所以I3-为直线型。例
4、10-3画出NO的分子轨道,并用分子轨道法写出它的电子排布,并说明:①它的键级是多少?②它的键长应比NO-更长或更短?③有几个单电子?④并从键级推测NO+化合物存在的可能性。⑤讨论NO、NO-、NO+的磁性和稳定性。析异核双原子分子的原子序数和≤14时,则符合分子轨道能级图10-13(b)的能级顺序;≥14时,则符合分子轨道能级图10-13(a)的能级顺序。写出NO+、NO、NO-16分子轨道式,判断键级、键长、键能。根据是否存在单电子,判断磁性。解NO的分子轨道为2p2s2pσ2px*σ2pxσ2s*σ2sπ2pπ2p*2sNNOO
5、它们的分子轨道式为:NO+[(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2]NO[(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2(π2py*)1]NO-[(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2(π2py*)1(π2pz*)1]①NO的键级=;NO-的键级=;NO+的键级=。②由于NO-的键级比NO的键级小,故NO-的键长比NO的键长长。③NO分子有一个单电子。④从键级3推测,NO+可能
6、存在。⑤NO有1个单电子,顺磁性;NO-有2个单电子,顺磁性;NO+没有单电子,反磁性。一般而言,键级愈大,键愈牢固,故它们的稳定性顺序为NO+>NO>NO-例10-4下列说法是否正确?说明理由。(1)非极性分子中不含极性键。(2)直线型分子一定是非极性分子。(3)非金属单质的分子间只存在色散力。16(1)对羟基苯甲醛的熔点比邻羟基苯甲醛的熔点高。解(1)说法不正确。有的分子含极性键,但空间构型完全对称,键的极性可以相互抵消,因而是非极性分子。(2)说法不正确。双原子分子都是直线型,同核双原子分子化学键无极性,分子非极性;异核双原子分
7、子化学键有极性,分子极性。多原子直线型分子中,若相同原子所形成的空间构型对称、键的极性可以相互抵消,分子非极性。如CO2:O=C=O。而由不同原子所形成的及空间构型不对称,键的极性不能相互抵消,为极性分子。如H—C≡N。(3)说法不正确。非金属单质分子通常是非极性分子,分子间的作用力通常为色散力。但臭氧(O3)分子的空间构型为V形,μ>0,为极性分子,故分子之间存在取向力、诱导力和色散力。(4)说法正确。对羟基苯甲醛存在着分子间氢键,而邻羟基苯甲醛存在着分子内氢键,对羟基苯甲醛分子间的作用力远大于邻羟基苯甲醛分子间的作用力,熔化对羟基
8、苯甲醛时必须消耗额外的能量去破坏分子间氢键,故对羟基苯甲醛的熔点高于邻羟基苯甲醛的熔点。例10-5某一化合物的分子式为AB2,A属第六主族元素,B属第七主族元素,A和B在同一周期,它们的电负性值分别为3.44和3.98。
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