大连理工大学无机化学教研室《无机化学》(第5版)(课后习题详解 分子结构)

9.2　课后习题详解

1. 写出下列化合物分子的Lewis 结构式，并指出其中何者是σ键，何者是π键，何

者是配位键。

（1）膦PH 3 （2）联氨N 2H 4（N-N 单键）；（3）乙烯； （4）甲醛；

（5）甲酸；

（

6）四氧化二氮（有双键）。

解：其结构式与化学键类型如表9.1所示：

表 9.1

2. 根据下列分子或离子的几何构型，试用杂化轨道理论加以说明。（1）HgCl 2（直线形）；

（2） SiF 4（正四面体）；

（3）BCl 3（平面三

角形）；

（4）NF 3（三角锥形，102°）；（5）（V 形，115.4°）；（6）（八面体）。

2NO -

26SiF -解：分子或离子的几何构型及其杂化理论解释如表9.2所示：

表 9.2

3. 试用价层电子对互斥理论推断下列各分子的几何构型，并用杂化轨道理论加以说明。

解：用价层电子对互斥理论推断分子的几何构型应先计算中心原子的价电子对数，然后确定其空间分布，再根据是否有孤电子对来判断分子构型。如果价层电子对数等于配位数，则分子的空间构型与电子空间排列相同，否则会存在孤对电子，分子的空间构型与电子空间排列不相同。中心原子的杂化轨道类型与中心原子的价层电子对数有关，中心原子的价层电子对数等于其参与杂化的原子轨道数。则可推知题中的分子构型如表9.3所示：

表 9.3

4. 试用VSEPR 理论判断下列离子的几何构型。

解：推断结果如表9.4所示：

表 9.4

5. 下列离子中，何者几何构型为T 形?何者构型为平面四方形?

解：根据理论，几何构型为形的分子或离子，其中心原子的价层电子对数VSEPR T 为5，配位原子数为3。所以在配位原子数为3的离子中的几何构型为形。几何3XeF +T 构型为平面正方形的分子或离子，其中心原子的价电子对数为6，配位原子数为4。所以

的几何构型为平面正方形。4

ICl -

6. 下列各对分子或离子中，何者具有相同的几何构型?

解：中心原子价层电子对数相同，配位原子数也相同的分子或离子，一定具有相同的几何构型。中心原子价层电子对数不同，但配位原子数也相同的分子或离子，可能具有相同的几何构型，则：

（1）SF 4和CH 4的几何构型不同，分别为变形四面体和正四面体。（2）ClO 2和H 2O 的几何构型相同，均为V 形。（3）CO 2和BeH 2的几何构型相同，均为直线形。

（4）与NO 2的几何构型不同，分别为直线线和V 形。

2NO +（5）与的几何构型相同，均为正四面体。

4PCl +

24SO -

（6

）5BrF 4XeOF 7.

试画出下列同核双原子分子的分子轨道图，写出电子构型、计算键级，指出何者最稳定，何者不稳定，且判断哪些具有顺磁性，哪些具有反磁性。

解：结果如表9.5所示：

表 9.5

8. 写出的分子轨道电子排布式，计算其键级，比较其稳定性强弱，并22222

,,,O O O O +--

说明其磁性。

解：的分子轨道排布图如下：22222

,,

,O O O O +--

9.

实验测得O 2的键长比的键长长，而N 2的键长比的键长短；除N 2以外，

2O +

2N +其他三个物种均为顺磁性，如何解释上述实验事实?

解：根据分子轨道理论，键级越大则键能越大，键长越短。经计算得知的键级大小

2O 为2，的键级大小为2.5，所以的键长短。同理计算可得的键级为3，的键

2O +2O +2N 2N +

级为2.5，所以的键长短。分子中没有未成对电子，而其余三个物种都有未成对电2N 2N 子，所以分子为逆磁性。

2N 10. 原子轨道是对称还是π对称?分子轨道为对称，那么是u 对

22x y d -σ*

2p σσ*

2p π称吗?

解：原子轨道是对称，分子轨道是对称。

22x y d -σ*

2p πg 11. 下列分子或离子中何者键角最小?

（1） （2） （3） （4） （5）3NH 4PH +

3BF 2H O 2

HgBr 解：（1）分子中，键角为107°18＇；（2）分子中，键角为109°

3NH 4PH +28＇；（3）3

BF 分子中，键角为120°；（4）分子中，键角为104°30＇；（5）分子中，键2H O 2HgBr 角为180°。故的键角最小。

2H O 12. 计算下列分子中氟原子上的部分电荷。（1）F 2 （2）HF （3）ClF

解：（1）同核双原子分子中，元素的电负性相同，因而电荷平均分配。其不带电，所以分子中两氟原子所带电荷为零。

2F

（2）HF 为极性分子，其键矩不为零。则根据电负性分数，可得H 原子和F 原子上的部分电荷为

（3）ClF 为极性分子，其键矩也不为零。则根据电负性分数，可得Cl 原子和F 原子上的部分电荷为

台

13.

指出下列分子或离子的几何构型、键角、中心原子的杂化轨道，并估计分子中键的极性。

解：采用理论来推知分子或离子构型，并确定键角。中心原子的价层电子对VSEPR 数确定杂化轨道，键的极性由电负性判断，如表9.6所示。

表

9.6

14. 反应：

画出四种化合物的结构式。不查任何数据表，根据键始的定义，估算该反应的大

约是多少，并简单说明之。

解：四种物质的结构如图9.1所示：

图9.1