第2章分子结构1.用VSEPR模型讨论下列分子的模型，画出立体结构OCO,@HO@NH,OCOPO,@PO-线型解：①CO,VP=2+0sp杂化0=C=0V型②HOVP=2+2sp杂化③NH,VP=3+1sp杂化三角锥④COVP=3+0sp杂化平面三角?POVP=3+1sp杂化三角锥@PO,-VP=4+0sp杂化四面体2：丙烷分子处在同一平面上的原子最多可以达几个？解：可达5个3.金刚烷分子里有几个六元环？这些六员环都相同吗？若把金刚烷装进一个空的立方体里，分子中的亚甲基处于立方体的面心位置，其余碳原子处于什么位置？解：4个六员环碳原子处于立方体对角线上4.臭氧离子0，的键角为100℃，试用VSEPR模型解释之，并推测中心氧原子的杂化轨道类型.解：0VP=2+2sp杂化由于孤对电子的排斥作用使键角<109°285.第二周期同核双原子分子中哪些不能稳定存在？哪些有顺磁性？试用分子轨道理论解释。解：①Bez、Ne,键级=0，不能稳定存在。Be[KK(α2s) (g*2s)"]Nez[KK(α2s)2(α*2s)(α2p)2（元2p)（元*2p)（*2p)"]②Bz、0,存在成单电子，有顺磁性B,[KK(α2s)2(*2s)2(元2p,)(π2p)"0,[KK(α2s)2（*2s)(α2p)2（元2p)*（元*2p）（元*2p）"6.0、0z、0,和0的实测键长越来越长，试用分子轨道理论解释。其中哪些有顺磁性？解：0,[KK(α2s）"（g*2s)"(α2p)2（元2p）"（元*2p)"]键级 =2顺磁性键级=2.5顺磁性0,[KK(2s)2(g*2s)2(α2p)2(元2p)（元*2p)"]0,[KK(α2s)2（*2s)2(α2p)2（元2p)（元*2p)”]键级=1.5顺磁性键级=102[KK(α2s)2(g*2s)*(α2p)2(元2p)(元*2p)键级减小，键长则增长7.计算偶极矩单位德拜D与10-"C·m的换算系数。解：1D=10-esu?cm=10-8×3.335×10-0×10-c·m=3.335X10-C.m8.水的实测偶极矩为1.85D，已知H一0键的键矩为1.51D，H20的实测键角为104.5°，借助1
1 第2章 分子结构 1．用VSEPR模型讨论下列分子的模型,画出立体结构. ①CO2 ②H2O ③NH3 ④CO3 2- ⑤PO3 3- ⑥PO4 3- 解： ①CO2 VP=2+0 sp杂化 线型 O＝C＝O ②H2O VP=2+2 sp 3杂化 V型 ③NH3 VP=3+1 sp 3杂化 三角锥 ④CO3 2- VP=3+0 sp 2杂化 平面三角 ⑤PO3 3- VP=3+1 sp 3杂化 三角锥 ⑥PO4 3- VP=4+0 sp 3杂化 四面体 2．丙烷分子处在同一平面上的原子最多可以达几个？ 解：可达5个 3．金刚烷分子里有几个六元环？这些六员环都相同吗？若把金刚烷装进一个空的立方体里， 分子中的亚甲基处于立方体的面心位置，其余碳原子处于什么位置？ 解：4个六员环 碳原子处于立方体对角线上 4．臭氧离子O3 -的键角为100℃,试用VSEPR模型解释之,并推测中心氧原子的杂化轨道类型. 解: O3 - VP=2+2 sp 3杂化 由于孤对电子的排斥作用使键角＜109°28’ 5.第二周期同核双原子分子中哪些不能稳定存在？哪些有顺磁性？试用分子轨道理论解释。 解：①Be2、Ne2键级 = 0，不能稳定存在。 Be2[KK(2s)2(*2s)2] Ne2[KK(2s)2 (*2s)2(2p)2 (2p)4 (*2p)4( *2p)2] ②B2、O2存在成单电子，有顺磁性 B2[KK(2s)2 (*2s)2 (2py) 1 (2pz) 1] O2[KK(2s)2 (*2s)2(2p)2 (2p)4 (*2py) 1 (*2pz) 1] 6. O2 +、O2、O2 -和O2 2-的实测键长越来越长，试用分子轨道理论解释。其中哪些有顺磁性？ 解：O2[KK(2s)2 (*2s)2(2p)2 (2p)4 (*2p)2 ] 键级 = 2 顺磁性 O2 +[KK(2s)2 (*2s)2(2p)2 (2p)4 (*2p)1 ] 键级 = 2.5 顺磁性 O2 -[KK(2s)2 (*2s)2(2p)2 (2p)4 (*2p)3] 键级 = 1.5 顺磁性 O2 2-[KK(2s)2 (*2s)2(2p)2 (2p)4 (*2p)4] 键级 = 1 键级减小，键长则增长. 7. 计算偶极矩单位德拜D与10-30C·m的换算系数。 解：1D = 10-18esu·cm = 10-18×3.335×10-10×10-2 C·m = 3.335×10-30 C·m 8. 水的实测偶极矩为1.85D，已知H—O键的键矩为1.51D，H2O的实测键角为104.5°，借助
天量加和法由H一0键矩计算水分子偶极矩。解：μ=2×μHO·cos52.25°=2×1.51×0.61=1.85D9.CO分子与醛酮的羰基相比，键能较大，键长较小，偶极矩则小得多，且方向相反.试从结构角度作出解释解：由于氧原子单方面提供电子形成元键，不仅抵消了由于电负性之差所造成的氧原子上负电荷的积累，反而使碳略带上部分的负电荷.故与羰基偶极方向相反，且接近为零10.试由下列数据推断分子间力的大小顺序，它与相对分子质量大小顺序一致吗？为什么？单质氢的熔点-259.19℃，沸点-252.76℃单质氢的熔点-272.2℃.沸点-268.94℃答：不一致。因为单质氢为单原子分子，全充满结构，变形性小，分子间作用力弱。11.BF,分子是平面三角形的几何构型，但NF,分子却是三角锥形的几何构型，试用杂化轨道理论加以说明.答：B的价层电子构型为2s2p，成键时，1个2s电子可激发到2p空轨道上，然后以sp形式杂化成键，所以分子构型为平面三角形。N的价层电子构型为2s2p，成键时以sp形式杂化，1对孤对电子占据了1个杂化轨道，所以分子构型为三角锥型。12.根据杂化理论回答下列问题：（1）下表中各种物质中心原子是否以杂化轨道成键?为什么?以何种类型杂化轨道成键？(2)NH3、H20的键角为什么比CH4小？分子CH4H20NH3CO2C2H4键角180°120°109.5°104.5°107.5°答：（1)表中各物质中心原子都以杂化轨道成键，这样成键电子云重迭大，分子稳定。各种杂化形式如下：分子CH4H20NH3CO2C2H4Sp3Sp3杂化方式Sp3Sp2sp(2)NH3中的N、H20中的0和CH4中的C都是sp杂化，CH4的C原子的4个sp杂化轨道没被孤电子对占据，都形成C-H键，4个等同的C-H键指向正四面体的4个顶点，夹角为109.5°，而NH：中N原子的4个sp杂化轨道中有一个被孤电子对占据，其他3个sp杂化轨道分别成键，由于孤电子对的排斥使得两个成键电子对的夹角变小，为107.5°。H20的0原子的4个Sp3杂化轨道有2个被孤电子对占据，另外2个成键，2个孤电子对的斥力更大一些，成键电子对的夹角就更小些，为104.5°。2
2 矢量加和法由H—O键矩计算水分子偶极矩。 解： = 2× HO ·cos 52.25° = 2×1.51×0.61 = 1.85 D 9. CO分子与醛酮的羰基相比,键能较大,键长较小,偶极矩则小得多,且方向相反.试从结构 角度作出解释. 解：由于氧原子单方面提供电子形成键,不仅抵消了由于电负性之差所造成的氧原子上负电 荷的积累,反而使碳略带上部分的负电荷.故与羰基偶极方向相反,且接近为零. 10．试由下列数据推断分子间力的大小顺序,它与相对分子质量大小顺序一致吗?为什么? 单质氢的熔点 -259.19℃,沸点-252.76℃ 单质氦的熔点 -272.2℃,沸点-268.94℃ 答：不一致。因为单质氦为单原子分子，全充满结构，变形性小，分子间作用力弱。 11．BF3分子是平面三角形的几何构型,但NF3分子却是三角锥形的几何构型,试用杂化轨道理 论加以说明. 答： B的价层电子构型为2s22p1，成键时，1个2s电子可激发到2p空轨道上，然后以sp 2形式 杂化成键，所以分子构型为平面三角形。N的价层电子构型为2s22p3，成键时以sp 3形式杂化， 1对孤对电子占据了1个杂化轨道，所以分子构型为三角锥型。 12.根据杂化理论回答下列问题: (1)下表中各种物质中心原子是否以杂化轨道成键?为什么?以何种类型杂化轨道成键? (2)NH 3、H 2O 的键角为什么比 CH 4小? 分子 CH 4 H 2O NH 3 CO 2 C 2H 4 键角 109.5° 104.5° 107.5° 180° 120° 答:(1)表中各物质中心原子都以杂化轨道成键，这样成键电子云重迭大，分子稳定。各种杂 化形式如下: 分子 CH 4 H 2O NH 3 CO 2 C 2H 4 杂化方式 Sp3 Sp3 Sp3 sp Sp2 (2)NH 3中的 N、H 2O 中的 O 和 CH 4中的 C 都是 sp3杂化，CH 4的 C 原子的 4 个 sp3杂化轨道没 被孤电子对占据，都形成C-H键，4个等同的C-H键指向正四面体的4个顶点，夹角为109.5°， 而 NH 3中 N 原子的 4 个 sp3杂化轨道中有一个被孤电子对占据，其他 3 个 sp3杂化轨道分别 成键，由于孤电子对的排斥使得两个成键电子对的夹角变小，为 107.5°。H 2O 的 O 原子的 4 个 sp3杂化轨道有 2 个被孤电子对占据，另外 2 个成键，2 个孤电子对的斥力更大一些， 成键电子对的夹角就更小些，为 104.5°