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1、第六章 分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)思 考 題1根據(jù)元素在周期表中的位置,試推測(cè)哪些元素之間易形成離子鍵,哪些元素之間易形成共價(jià)鍵。答:A、A族與A、A元素之間由于電負(fù)性相差較大,易形成離子鍵,而處于周期表中部的主族元素原子之間由于電負(fù)性相差不大,易形成共價(jià)鍵。2下列說(shuō)法中哪些是不正確的,并說(shuō)明理由。(1)鍵能越大,鍵越牢固,分子也越穩(wěn)定。不一定,對(duì)雙原子分子是正確的。(2)共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)等于成鍵原子共價(jià)半徑之和。不一定,對(duì)雙原子分子是正確的。(3)sp2雜化軌道是由某個(gè)原子的1s軌道和2p軌道混合形成的。×由一個(gè)ns軌道和兩個(gè)np軌道雜化而成。(4)中心原子中的幾個(gè)原子軌道雜化時(shí),必形成數(shù)目相同

2、的雜化軌道。(5)在CCl4、CHCl3和CH2Cl2分子中,碳原子都采用sp2雜化,因此這些分子都呈四面體形。×sp3,CCl4呈正四面體形;CHCl2和CH2Cl2呈變形四面體形。(6)原子在基態(tài)時(shí)沒(méi)有未成對(duì)電子,就一定不能形成共價(jià)鍵。×成對(duì)的電子可以被激發(fā)成單電子而參與成鍵。(7)雜化軌道的幾何構(gòu)型決定了分子的幾何構(gòu)型。×不等性的雜化軌道的幾何構(gòu)型與分子的幾何構(gòu)型不一致。 3試指出下列分子中那些含有極性鍵?Br2 CO2 H2O H2S CH44BF3分子具有平面三角形構(gòu)型,而NF3分子卻是三角錐構(gòu)型,試用雜化軌道理論加以解釋。BF3中的B原子采取SP2雜化

3、,NF3分子的N原子采取不等性的SP3雜化。5CH4,H2O,NH3分子中鍵角最大的是哪個(gè)分子? 鍵角最小的是哪個(gè)分子? 為什么? CH4鍵角最大(109028,),C采取等性的SP3雜化,NH3(107018,), H2O分子中的N、O采用不等性的SP3雜化,H2O分子中的O原子具有2對(duì)孤電子對(duì),其鍵角最小(104045,)。6解釋下列各組物質(zhì)分子中鍵角的變化(括號(hào)內(nèi)為鍵角數(shù)值)。(1) PF3 (97.8°),PCl3 (100.3°),PBr3 (101.5°)中心原子相同,配體原子F、Cl、Br的電負(fù)性逐漸減小,鍵電子對(duì)的斥力逐漸增加,所以鍵角逐漸增加(2

4、) H2O(104°45'),H2S(92°16'),H2Se(91°)配位原子相同,中心原子的電負(fù)性逐漸減小,鍵電子對(duì)的斥力逐漸減小,所以鍵角逐漸減小7試用分子軌道法寫(xiě)出下列分子或粒子的分子軌道表示式,并指出其中有哪幾種鍵?是順磁性、還是反磁性的物質(zhì)?O2 O22- N2 N22-O2和N2見(jiàn)教材,O22-和N22-的分子軌道分別為:O22-具有1個(gè)雙電子的鍵,是反磁性物質(zhì)。N22- 具有1個(gè)雙電子的鍵和2個(gè)三電子的鍵,具有順磁性。8解釋下列各對(duì)分子為什么極性不同? 括號(hào)內(nèi)為偶極矩?cái)?shù)值(單位是10-30C·m)(1) CH4(0)與CH

5、Cl3 (3.50) CH4為非極性分子,CHCl3極性分子(2) H2O(6.23)與H2S(3.67)均為極性分子,但H2O分子的極性更大9用分子間力說(shuō)明以下事實(shí)。(1) 常溫下F2、Cl2是氣體,Br2是液體,I2是固體。(2) HCl,HBr,HI的熔、沸點(diǎn)隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大而升高。(3) 稀有氣體He-Ne-Ar-Kr-Xe的沸點(diǎn)隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大而升高。(1) F2、Cl2、Br2、I2均是極性分子,分子間力是色散力,隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加,分子變形性增大,色散力增強(qiáng)。(2) HCl,HBr,HI均為極性分子,分子間力以色散力為主,隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加,分子變形性增大,色散

6、力增強(qiáng)。(3) 稀有氣體He-Ne-Ar-Kr-Xe均是非極性分子,分子間力是色散力,隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加,分子變形性增大,色散力增強(qiáng)。10判斷下列物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的相對(duì)高低。 (1)C2H6(偶極矩等于0)和C2H5Cl(偶極矩等于6.84×10-30C·m)。C2H6<C2H5Cl(2)乙醇(C2H5OH)和已醚(C2H5OC2H5)C2H5OH>C2H5OC2H511 試解釋:(1) 為什么水的沸點(diǎn)比同族元素氫化物的沸點(diǎn)高?形成分子間氫鍵(2) 為什么NH3易溶于水,而CH4難溶于水?NH3和水同為極性分子,且它們之間能形成氫鍵,而CH4則不然。(3) HB

7、r的沸點(diǎn)比HCl高,但又比HF的低?HBr的分子間力比HCl大,所以HBr的沸點(diǎn)比HCl高,但HF的分子間能形成氫鍵,所以HBr的沸點(diǎn)又比HF的低。(4) 為什么室溫下CCl4是液體,CH4和CF4是氣體,而CI4是固體?CCl4,CH4,CF4,CI4均為非極性分子,分子間力是色散力,隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加,分子變形性增大,色散力增強(qiáng)。12 舉例說(shuō)明下列說(shuō)法是否正確? (1) 兩個(gè)單鍵就組成一個(gè)雙鍵。×(2) 非極性分子中只有非極性鍵。×(3) 同類分子,分子越大,分子間力也就越大。×(4) 色散力只存在于非極性分子之間。×(5) 一般來(lái)說(shuō),分子鍵作用

8、力中,色散力是主要的。 (6) 所有含氫化物的分子之間,都存在著氫鍵。×(7) 濃硫酸、甘油等液體粘度大,是由于它們分子間可形成眾多的氫鍵。(8) 相同原子間的叁鍵鍵能是單鍵鍵能的三倍。×(9) 對(duì)多原子分子來(lái)說(shuō),其中鍵的鍵能就等于它的離解能。×13 使用對(duì)比的方式總結(jié)下列各組結(jié)構(gòu)化學(xué)的名詞、術(shù)語(yǔ)。(1)電子:孤電子對(duì),鍵電子對(duì) s電子,p電子,d電子 成鍵電子,反鍵電子 電子,電子(2)軌道:原子軌道,分子軌道 成鍵軌道,反鍵軌道,軌道,軌道(3)鍵:離子鍵,共價(jià)鍵,極性鍵,非極性鍵 鍵,鍵,強(qiáng)極性鍵,弱極性鍵 單鍵,單電子鍵,叁鍵,三電子鍵(4) 結(jié)構(gòu)式:原子

9、:電子結(jié)構(gòu)式,電子分布式,原子軌道表示式分子:分子式,化學(xué)式,分子結(jié)構(gòu)式,價(jià)鍵結(jié)構(gòu)式,分子軌道表示式,化學(xué)鍵示意圖。(5) 偶極:固有偶極,誘導(dǎo)偶極,瞬間偶極(6) 分子極化:定向極化,變形極化極化力,極化率(7) 分子間力:色散力,誘導(dǎo)力,取向力第六章 分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)-習(xí) 題1C-C,N-N,N-Cl鍵的鍵長(zhǎng)分別為154,145,175pm,試粗略估計(jì)C-Cl鍵的鍵長(zhǎng)。答: C原子的共價(jià)半徑為: 154pm/2=77.0 pm N原子的共價(jià)半徑為: 145pm/2=72.5 pm Cl原子的共價(jià)半徑為: 175-72.5=102.5 pm C-Cl鍵的鍵長(zhǎng)為: 77.0 + 102.5 1

10、79.5 pm2已知H-F,H-Cl,H-I鍵的鍵能分別為569,431,366及299kJ·mol-1。試比較HF,HCl,HBr及HI氣體分子的熱穩(wěn)定性。答:這些分子的熱穩(wěn)定性為: HF>HCl>HBr>HI.3根據(jù)電子配對(duì)法,寫(xiě)出下列各物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)式:BBr3 CS2 SiH4 PCl5 C2H4 答:4寫(xiě)出下列物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)式并指明鍵、鍵。HClO BBr3 C2H2答:5指出下列分子或離子中的共價(jià)鍵哪些是由成鍵原子的未成對(duì)電子直接配對(duì)成鍵?哪些是由電子激發(fā)后配對(duì)成鍵? 哪些是配位鍵?HgCl2PH3 NH4+ Cu(NH3)42+ AsF5 PCl5答:

11、由成鍵原子的未成對(duì)電子直接配對(duì)成鍵:由電子激發(fā)后配對(duì)成鍵: 形成配位鍵:6根據(jù)電負(fù)性數(shù)據(jù),在下列各對(duì)化合物中,判斷哪一個(gè)化合物內(nèi)鍵的極性相對(duì)較強(qiáng)些?(1)ZnO與ZnS (2)NH3與NF3 (3)AsH3與NH3(4)IBr與ICl (5)H2O與OF2答: (1) ZnO>ZnS ; (2)(3)(4)(5)#7按鍵的極性由強(qiáng)到弱的次序重新排列以下物質(zhì)。 O2 H2S H2O H2Se Na2S8試用雜化軌道理論,說(shuō)明下列分子的中心原子可能采取的雜化類型,并預(yù)測(cè)其分子或粒子的幾何構(gòu)型。 BBr3 PH3 H2S SiCl4 CO2 NH4+解:分子或離子中心離子雜化類型分子或離子的幾

12、何構(gòu)型BBr3等性sp2平面正三角形PH3不等性sp3三角形H2S不等性sp3V形SiCl4等性sp3正四面體形CO2等性sp直線形NH4+等性sp3正四面體形9用價(jià)層電子對(duì)互斥理論推測(cè)下列離子或分子的幾何構(gòu)型。PbCl2 BF3 NF3 PH4+ BrF5 SO42- NO3-XeF4CHCl3解:分子或離子價(jià)層電子對(duì)數(shù)成鍵電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)幾何構(gòu)型PbCl2321V形BF3330平面正三角形NF3431三角堆形PH4+440正四面體BrF5651正四棱堆形SO42-440正四面體NO3-330平面正三角形XeF4642四方形CHCl3440四面體注意幾點(diǎn):在形成共價(jià)鍵時(shí),作為配位原子的氧族

13、原子可以認(rèn)為不提供電子(如PO43-、AsO43-、NO3-中的氧原子不提供電子);當(dāng)氧族原子作為分子的中心原子時(shí),則可以認(rèn)為它們提供6個(gè)價(jià)電子(如SO2中的S原子);當(dāng)鹵族原子作為分子的中心原子時(shí),將提供7個(gè)價(jià)電子(如ClF3中的Cl原子);如果是離子基團(tuán)的話,則負(fù)離子基團(tuán)應(yīng)給中心原子的價(jià)電子數(shù)加上相應(yīng)的電荷數(shù),正離子基團(tuán)應(yīng)給中心原子的價(jià)電子數(shù)減去相應(yīng)的電荷數(shù),最后得到中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)。10應(yīng)用同核雙原子分子軌道能級(jí)圖,從理論上推斷下列分子或離子是否可能存在,并指出它們各自成鍵的名稱和數(shù)目,寫(xiě)出價(jià)鍵結(jié)構(gòu)式或分子結(jié)構(gòu)式。H2+ He2+ C2 Be2 B2 N2+ O2+分子或離子分子軌

14、道表示式鍵名及數(shù)目?jī)r(jià)鍵結(jié)構(gòu)式或分子結(jié)構(gòu)式能否存在H2+1個(gè)單電子鍵能He2+1個(gè)3電子鍵能C2 2個(gè)鍵能Be2不成鍵不能B22個(gè)單電子鍵能N2+2個(gè)鍵1個(gè)單電子鍵能O2+2個(gè)鍵1個(gè)3電子鍵1個(gè)鍵能11通過(guò)計(jì)算鍵級(jí),比較下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。O2+ O2 O2- O22- O23-解:分子或離子O2+O2O2-O22-O23-鍵級(jí)2.521.510.5結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的次序?yàn)椋篛2+ >O2>O2->O22->O23-思考:下列關(guān)于和的性質(zhì)的說(shuō)法中,不正確的是( )A、 兩種離子都比分子的穩(wěn)定性小B、 的鍵長(zhǎng)比的鍵長(zhǎng)短C、 是反磁性的,而是順磁性的D、 的鍵能比的鍵能大12根據(jù)分子軌道理論說(shuō)明: (1)He2分子不存在。 (2)N2分子很穩(wěn)定,且具有反磁性。 (3)O2-具有順磁性。解:(1)He2的分子軌道式為: ,凈的成鍵電子數(shù)為零,所以He2分子不存在。(2)N2的分子軌道式為:,具有1個(gè)鍵,2個(gè)鍵,所以分子很穩(wěn)定,由于電子均以配對(duì),因此具有反磁性。(3)O2-的分子軌道式為:,具有1個(gè)鍵,1個(gè)三電子鍵,所以具有順磁性。13根據(jù)鍵的極性和分子的幾何構(gòu)型,判斷下列分子哪些是極性分子?哪些是非極性分子?N

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