基础化学第二版习题答案.doc

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1、第十一章分子结构习题答案1.解释下列概念：(1)σ键和π键(2)极性共价键和非极性共价键、极性分子和非极性分子(3)氢键和范德华力(4)等性杂化和不等性杂化(5)成键轨道和反键轨道解:(1)σ键是s—s，s—px，px—px原子轨道以头碰头方式重叠形成的共价键，成键电子云分布在两核之间，稳定性比较大。π键是由py—py，pz—pz以肩并肩方式重叠形成的，成键电子云分布在x轴所在平面的上下两侧，π键不能单独存在，只能存在于共价双键或共价叁键中，比σ键的稳定性小，容易发生反应。(2)同种元素原子间形成的共价键，正

2、、负电荷重心重合，这样的共价键为非极性共价键；电负性不同的两元素原子间形成的共价键，正、负电荷重心不能完全重合，一端带部分正电荷，另一端带部分负电荷，这样的共价键为极性键。以共价键形成的分子，如果分子的正、负电荷重心重合，则为非极性分子；如果分子的正、负电荷重心不能重合，这样的分子就是极性分子，分子的偶极矩大于零。分子的极性和键的极性以及分子的空间构型有关。(3)氢原子与电负性很大(如N、O、F)半径很小的原子结合以后，几乎成为裸露的质子，正电荷密度很大，可以与另一个电负性很大半径很小的原子产生强烈的相互吸引

3、作用，这种作用力就叫做氢键。氢键有方向性和饱和性。分子间存在一种只有化学键键能的1/10—1/100的弱的作用力，最早由荷兰物理学家vanderWaals提出，故称作范德华力。包括取向力、诱导力、色散力三种。(4)原子轨道杂化后所形成的杂化轨道的成分和能量完全等同，这样的杂化就叫做等性杂化。如果原子轨道杂化以后所形成的杂化轨道的能量和成分不完全相同，这样的杂化叫做不等性杂化。如水分子、氨分子在形成时中心原子采用的就是不等性sp3杂化。(5)原子轨道线性组合形成分子轨道时，在形成的分子轨道中一半的分子轨道能量降

4、低，叫做成键轨道。另一半的分子轨道能量升高叫做反键轨道。参加线性组合的原子轨道数和形成的分子轨道数相等。2.结合Cl2分子的形成，说明共价键形成的条件并解释为什么共价键具有方向性和饱和性。解：Cl的价电子组态为3s23p5，有一个未成对电子，若该电子处于3px轨道，在形成氯分子时，两个氯原子的3px单电子轨道相互重叠，形成一个σ键。当这两个原子轨道相互重叠时，必须按一定的空间取向，沿x轴的方向才能实现最大重叠成键，在其它方向上不能有效重叠成键，所以说共价键有方向性。形成一个共价键后，电子全部配对，没有了单电子

5、，就不能再形成其它的共价键，这就是共价键的饱和性。3.指出下列分子中哪些是极性分子？哪些是非极性分子？HBr，CS2，CHCl3，PCl3，H2S，CCl4解：HBr为双原子分子，极性共价键，是极性分子；CS2的空间构型为直线形，结构对称，为非极性分子；CHCl3的空间构型为四面体，结构不对称，为极性分子；PCl3的空间构型为三角锥形，结构不对称，为极性分子；H2S的空间构型为V形，结构不对称，为极性分子。CCl4的空间构型为正四面体，结构对称，为非极性分子。4.试用杂化轨道理论解释为什么SiF4是正四面体形

6、分子，而NF3却是三角锥形分子，并说明中心原子的杂化过程。解：在SiF4的形成过程中，Si的价电子组态为3s23p2，成键之前Si的一个3s电子跃迁到3p能级，然后发生sp3杂化。形成四个sp3杂化轨道，每个杂化轨道再与F的2px轨道重叠形成一个σ键。分子为正四面体。杂化过程表示如下：3p3psp33s↑↑3s↑↑↑激发↑↑杂化↓↑↑（电子占据四个原子轨道）（四个sp3杂化轨道）（Si原子价层电子组态）在NF3分子形成过程中，N的价电子组态为2s22p3，中心原子N发生不等性sp3杂化。四个杂化轨道成分和能量

7、都不完全相同，其中有一个杂化轨道被孤对电子占据。另外的三个杂化轨道与三个F的2px轨道重叠形成三个σ键。所以分子的空间构型为三角锥形。中心原子的杂化过程表示如下：3psp3↑↑↑3s↓↑↑↑↓↑杂化（四个sp3不等性杂化轨道）（N原子价层电子组态）5.利用VSEPR理论预测下列分子或离子的空间构型：NH3，BF3，NF3，SO2，XeF4，CO32－，NO3－解：NH3，中心原子N的价层电子对数为4，价层电子对的空间构型为四面体。由于N的1对孤对电子占据了四面体的1个顶点，因此NH3分子的空间构型为三角锥形。

8、BF3，中心原子B的价层电子对数为3，价层电子对的空间构型为平面三角形。由于3对价层电子全部是成键电子，因此BF3分子的空间构型为平面正三角形。NF3，中心原子N的价层电子对数为4，价层电子对的空间构型为四面体。分子中有3个键，1对孤对电子，因此NF3分子的空间构型为三角锥形。SO2，中心原子S的价层电子对数为3，价层电子对的空间构型为平面三角形。由于分子中有2对成键电子和1对孤对电子，因此SO2分