A4+：[Ar]3d104s24p6

氧化物的化学式：AO2

45. 答案见讲义课件。 46. 答案见讲义课件。

1-47. 解：氟的电负性最大。铯的电负性最小 1-50 答:ⅣB族，铜，银，金和稀有气体。

1-52 答:从上到下，同族元素氧化态稳定性增强，但第五周期非金属的氧化态很不稳定，第六周期的汞，铊，铅，铋的最稳定氧化态不是族序数，而是0，+1，+2，+3，第Ⅷ族从左到右最高氧化态的稳定性下降，从上到下最高正氧化态稳定性增强。

补充练习题

1. 某元素原子的最外层上仅有1个电子，此电子的量子数是n=4，l=0，m=0，ms= ? 。问： ①符合上述条件的元素有几种？原子序数各为多少？②写出相应元素的元素符号和电子排布式，并指出其价层电子结构及在周期表中的区和族。 解：① 4s1——3种 19号、24号和29号

② K——[Ar]4s1 价电子构型 4s1 s区 ⅠA Cr——[Ar]3d54s1 价电子构型 3d54s1 d区 ⅥB Cu——[Ar]3d104s1 价电子构型 3d104s1 ds区 ⅠB

2. 某元素的原子序数为35，试回答：

①其原子中的电子数是多少？有几个未成对电子？

②其原子中填有电子的电子层、能级组、能级、轨道各有多少？价电子数有几个？ ③该元素属于第几周期，第几族？是金属还是非金属？最高氧化态是多少？ 解：①电子数为35，1个未成对电子。

②4个电子层；4个能级组；18个轨道；8个能级——1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s,4p； 7个价电子

③第四周期，ⅦA，非金属，最高氧化态为7。

6

第2章 分子结构

2-1 解： O2： H2O2: : O ＝ O: H—O—O—H 共12e 共14e

CO: CO2:

:C ＝ O: :O＝C＝O: 共10e 共16e

NCl3 SF4

F

Cl |

F —S— F N .. | F Cl Cl

共34e 共26e

2-3 答：LiH: Li的电子排布:1s22s1 H的电子排布:1s1 该分子内的σ键由s—s原子轨道重叠构建,即形成s—s σ键. HCl: H的电子排布:1s1 Cl的电子排布:1s22s22p63s23p5 该分子内的σ键由s—p原子轨道重叠构建,即形成s—p σ键. Cl2: Cl的电子排布:1s22s22p63s23p5

该分子内的σ键由p—p原子轨道重叠构建,即形成p—p σ键. 2-4 答： N的基态电子组态为1s22s22p3,这说明N原子的3个2p电子各自占有一个2p轨道,即px , py , pz ,这三个轨道相互正交,这样就形成了由一个σ键和2个π键构成的三键,即

在该图中,中间的直线代表--N—N –σ骨架,两个方框表示形成π键的两对2p电子的电子云在空间的取向.

2-5. 用VSEPR模型讨论下列分子的模型,画出立体结构.

①CO2 ②H2O ③NH3 ④CO32- ⑤PO33- ⑥PO43-

解： ①CO2 VP=2+0 sp杂化 线型 O＝C＝O

7

②H2O VP=2+2 sp3杂化 V型 ③NH3 VP=3+1 sp3杂化 三角锥 ④CO32- VP=3+0 sp2杂化 平面三角 ⑤PO33- VP=3+1 sp3杂化 三角锥 ⑥PO43- VP=4+0 sp3杂化 四面体

2-7 答: 由三个。丙烷分子中的每个C原子都是 sp3杂化，形成正四面体，故只有三个原子可以处于同一个平面内，如图：

2-8 解：金刚烷的立体构型为

由图可知，立体烷分子中有四个六元环，这些六元环各不相同，因为C10H16中的C原子取SP3杂化，而每个C原子与其连的原子有差异，形成的4个SP3杂化轨道有差异，是不等性杂化，故形成的六元环不相同。当分子中的次甲基处于立方体的面心位置时，根据杂化轨道理论，分子中的―CH―基团的C原子将处于立方体的四个面上，而其中―CH―上的4个氢原子位于四个顶点上。

2-9 解：（1）OF2：由VSEPR模型知，OF2属于AY4型分子型分子，其空间构型为正四面体，由杂化轨道模型可知，四个键的 键角应为109o28’;由斥力顺序可知，∠l-O-L>∠L-O-F>∠F-O-F故OF2的分子构型为角型分子，键角小于109o28’

（2）CClF3 由VSEPR模型知，CClF3分子属于AY5型分子，其空间构型为三角双锥体，有3种空间结构：

F E E F F Cl

F Cl F F F C l (a) F (b) F E (c) 比较三种构型的斥力，可得(a)的斥力最小，故CClF3的空间构型为（a）型。

（3）SOCl2:具有AY3型通式，总价电子数为26， 斥力顺序可知，∠O=S-Cl>∠Cl-S-Cl故∠O=S-Cl>109o28’，∠Cl-S-Cl<109o28’，所以，SOCl2的空间构型为四面体型。

（4）XeF2:由VSEPR模型知，XeF2分子属于AY5型分子，AY5的空间构型为三角双锥体，为保证两个Xe不能垂直。略去电子后，XeF2分子应为角形分子，但夹角一定不为90o，其夹角为120o>∠Xe-F-Xe>90o范围内。

（5）SF6：由VSEPR模型知，SF6属AY6型分子，空间构型为正八面体，即其键角为90o。

（6）PCl5:由VSEPR模型知，PCl5属AY5型分子，空间构型为三角双锥体，即其键角

8

为120o和90o两种。

2-10解：路易斯结构式：H―C=C=C=C―H ∣ ∣ H H C：1S22S22P2 H：1S1 从左起，C原子编号1.2.3.4.

1号C原子取SP2杂化，形成3个б键，键角为120o，有一个含有1个电子的垂直于该分子平面的P轨道；2号C原子取SP杂化轨道，形成2个б键，有两个未参与杂化的P轨道，与该分子平面互相正交；3号C原子同2号C原子，取SP杂化；4号C原子同1号C原子，取SP2杂化。以上б键形成―C―C―C―C―骨架。由以上可知，2号C原子和3号C原子的两条在分之平面内且与б骨架垂直的两条P轨道以“肩并肩”形成π键，而四个C原子则共同形成了弥散在整个分子内分子符号为П44的大π键，其方向垂直于分子平面，分子内C―C键之角为180o。

2-11 解：由VSEPR，臭氧离子O3-属于AY4型分子，其空间构型为正四面体，即

由斥力顺序可知，∠l-O-O>∠O-O-O即∠O-O-O<109o28’ ∠l-O-O>109o28’，但∠O-O-O>90o，因为∠O-O-O<90o时，斥力变大不利于分子的稳定，故O3-的键角应为100o，属于以上范围，很符合VSEPR模型。

2-12. 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]

2-13. O2+、O2、O2-和O22-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 O22-[KK(?2s)2 (?*2s)2(?2p)2 (?2p)4 (?*2p)4] 键级 = 1 键级减小，键长则增长.

2-17. 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

9

2-22. 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

2-23. 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。

补充题：

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 键角 CH 4 109.5° H 2O 104.5° NH 3 107.5° CO 2 180° C 2H 4 120° 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 杂化方式 CH 4 Sp3 H 2O Sp3 NH 3 Sp3 CO 2 sp C 2H 4 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°。

10