第三章 分子结构和晶体结构 习题解答
一、是非题
1. 原子在基态时没有未成对电子，就一定不能形成共价键。
2. 由于CO2、H2O、H2S、CH4分子中都含有极性键，因此皆为极性分子。
3. 基态原子中单电子的数目等于原子可形成的最多共价键数目。
4. 由不同种元素组成的分子均为极性分子。
5. 通常所谓的原子半径，并不是指单独存在的自由原子本身的半径。
6. 按照分子轨道理论O22—, O2, O2+, O2—的键级分别为1，2，2.5 和1.5，因此它们的稳定性次序为O22—>O2>O2+>O2—。
7. 由于Fe3+的极化力大于Fe2+，所以FeCl2的熔点应低于FeCl3。
解 1.错 2.错 3.错 4.错 5.对 6.错 7.错
二、选择题
1. 在下列分子中，电偶极矩为零的非极性分子是
(A)H2O (B)CCl4 (C)CH3OCH3 (D)NH3
2. 下列物质中，共价成分最大的是
(A) AlF3 (B)FeCl3 (C) FeCl2 (D)SnCl2
3. 下列物质中，哪种物质的沸点最高
(A)H2Se (B) H2S (C)H2Te (D) H2O
4. 下列物质中，变形性最大的是
5. 下列物质中，顺磁性物质是
(A) O22- (B) N22- (C) B2 (D) C2
6. 估计下列物质中属于分子晶体的是
(A)BBr3，熔点－46℃ (B) KI，熔点880℃ (C) Si，熔点1423℃ (D) NaF，熔点995℃
7. 下列晶体熔化时，只需克服色散力的是
8. AgI在水中的溶解度比AgCl小，主要是由于
(A)晶格能AgCl>AgI (B)电负性Cl>I (C)变形性Cl-＜I- (D) 极化力Cl-＜I-
9. 如果正离子的电子层结构类型相同，在下述情况中极化力较大的是
10. 由于NaF的晶格能较大，所以可以预测它的
(A)溶解度小 (B) 水解度大 (C) 电离度小 (D) 熔、沸点高
11. 下列物质中溶解度相对大小关系正确的是
(A)Cu2S>Ag2S (B)AgI>AgCl (C)Ag2S>Cu2S (D)CuCl>NaCl
12. 下列化合物的离子极化作用最强的是
13. 下列物质中熔点高低关系正确的是
(A)NaCl>NaF (B)BaO>CaO (C)H2S>H2O (D) SiO2>CO2
14. 某物质具有较低的熔点和沸点，且又难溶于水，这种物质可能是
(A)原子晶体 (B) 非极性分子型物质 (C) 极性分子型物质 (D) 离子晶体
解1.B 2.B 3.D 4.B 5.C 6.A 7.D 8.C 9.B 10.D 11.A 12.C 13.D 14.B
三、简答题
1. C-C，N-N，N-Cl键的键长分别为154，145，175pm，试粗略估计C-Cl键的键长。
1. 由C-C键长得C原子半径为77pm，由N-N键长得N原子半径为72.5pm，结合N-Cl键长，可得Cl原子半径为102.5pm，故C-Cl键的键长为77+102.5=179.5pm。
2. 已知H-F，H-Cl，H-I键的键能分别为569，431，366及299kJ·mol-1。试比较HF，HCl，HBr及HI气体分子的热稳定性。
2. 键能越大，分子越稳定，故热稳定性：HF>HCl>HBr>HI。
3. 根据电子配对法，写出下列各物质的分子结构式：
BBr3 CS2 SiH4 PCl5 C2H4
4. 写出下列物质的分子结构式并指明σ键、π键。
HClO BBr3 C2H2
5. 指出下列分子或离子中的共价键哪些是由成键原子的未成对电子直接配对成键？哪些是由电子激发后配对成键? 哪些是配位键?
HgCl2 PH3 NH4+ [Cu(NH3)4]2+ AsF5 PCl5
5. 直接配对成键：PH3 ；电子激发后配对成键：HgCl2 、AsF5 、PCl5、；有配位键：NH4+ 、[Cu(NH3)4]2+
6. 根据电负性数据，在下列各对化合物中，判断哪一个化合物内键的极性相对较强些？
(1)ZnO与ZnS (2)NH3与NF3 (3)AsH3与NH3 (4)IBr与ICl (5)H2O与OF2
6. (1)ZnO>ZnS (2)NH3<NF3 (3)AsH3<NH3 (4)IBr<ICl (5)H2O>OF2
7. 按键的极性由强到弱的次序重新排列以下物质。
O2 H2S H2O H2Se Na2S
7. Na2S > H2O > H2S> H2Se > O2
8. 试用杂化轨道理论，说明下列分子的中心原子可能采取的杂化类型，并预测其分子或粒子的几何构型。
BBr3 PH3 H2S SiCl4 CO2 NH4+
8.列表如下
| 分子或离子 | 中心离子杂化类型 | 分子或离子的几何构型 |
| BBr3 | 等性sp2 | 平面正三角形 |
| PH3 | 不等性sp3 | 三角锥形 |
| H2S | 不等性sp3 | V形 |
| SiCl4 | 等性sp3 | 正四面体形 |
| CO2 | 等性sp | 直线形 |
|
| 等性sp3 | 正四面体形 |
9.用价层电子对互斥理论推测下列离子或分子的几何构型。
PbCl2 BF3 NF3 PH4+ BrF5 SO42- NO2- XeF4 CHCl3
9. 列表如下
| 分子或离子 | 价层电子对数 | 成键电子对数 | 孤电子对数 | 几何构型 |
| PbCl2 | 3 | 2 | 1 | V形 |
| BF3 | 3 | 3 | 0 | 平面正三角形 |
| NF3 | 4 | 3 | 1 | 三角锥形 |
| PH4+ | 4 | 4 | 0 | 正四面体 |
| BrF5 | 6 | 5 | 1 | 正四棱锥形 |
|
| 4 | 4 | 0 | 正四面体 |
|
| 3 | 2 | 1 | V形 |
| XeF4 | 6 | 4 | 2 | 四方形 |
| CHCl3 | 4 | 4 | 0 | 四面体 |
10.应用同核双原子分子轨道能级图，从理论上推断下列分子或离子是否可能存在，并指出它们各自成键的名称和数目，写出价键结构式或分子结构式。
H2+ He2+ C2 Be2 B2 N2+ O2+
10.
| 分子或离子 | 分子轨道表示式 | 键名称和数目 | 价键结构或分子结构 | 存在性 |
|
| (s1s)1 | 一个单电子s键 |
| 能 |
|
| (s1s)2(s*1s)1 | 一个叁电子s键 |
| 能 |
| C2 | KK(s2s)2(s*2s)2 (p2py)2(p2pz)2 | 2个p键 |
| 能 |
| Be2 | KK(s2s)2(s*2s)2 | 不成键 | 不能 | |
| B2 | KK(s2s)2(s*2s)2 (p2py)1(p2pz)1 | 2个单电子p键 |
| 能 |
|
| KK(s2s)2(s*2s)2 (p2py)2(p2pz)2(s2px)1 | 2个p键 |
| 能 |
| O2+ | KK(s2s)2(s*2s)2(s2px)2(p2py)2(p2pz)2(p*2py)1 | 1个p键 一个叁电子p键 1个s键 |
| 能 |
11.通过计算键级，比较下列物质的结构稳定性。
O2+ O2 O2- O22- O23-
11.
| 分子或离子 |
|
|
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|
| 键级 | 2.5 | 2 | 1.5 | 1 | 0.5 |
| 稳定性 | O2+> O2> O2-> O22-> O23- | ||||
12. 根据分子轨道理论说明：
(1)He2分子不存在。
(2)N2分子很稳定，且具有反磁性。
(3)O2-具有顺磁性。
12. (1)He2的分子轨道表示式为(s1s)2(s*1s)2，净成键电子数为0，所以He2分子不存在。
(2)N2的分子轨道表示式为KK(s2s)2(s*2s)2 (p2py)2(p2pz)2(s2px)2，形成一个s键，两个p键，所以N2分子很稳定，且电子均已配对，因而具有反磁性。
(3)分子轨道表示式为KK(s2s)2(s*2s)2(s2px)2(p2py)2(p2pz)2 (p*2py)2(p*2pz)1，形成—个叁电子p键，所以具有顺磁性。
13. 根据键的极性和分子的几何构型，判断下列分子哪些是极性分子？哪些是非极性分子？
Ne Br2 HF NO H2S(V形) CS2(直线形) CHCl3(四面体) CCl4(正四面体) BF3(平面三角形) NF3(三角锥形)
13. 非极性分子：Ne、Br2、CS2、CCl4、BF3； 极性分子：HF、NO、H2S、CHCl3、NF3
14. 判断下列每组物质中不同物质分子之间存在着何种成分的分子间力。
(1)苯和四氯化碳 (2)氦气和水 (3)硫化氢和水
14. (1)色散力 (2)色散力、诱导力 (3)色散力、诱导力、取向力
15. 已知下列各晶体：NaF、ScN、TiC、MgO, 它们的核间距相差不大，试推测并排出这些化合物熔点高低、硬度大小的次序。
15. TiC> ScN> MgO> NaF
16. 下列物质中，试推测何者熔点最低?何者最高?
(1) NaCl KBr KCl MgO
(2) N2 Si NH3
16. (1)KBr<KCl<NaCl<MgO (2)N2<NH3<Si
17. 写出下列各种离子的电子分布式，并指出它们各属于何种电子构型?
Fe3+ Ag+ Ca2+ Li+ S2- Pb2+ Pb4+ Bi3+
17. 列表如下
| 离子 | 电子分布式 | 离子电子构型 |
| Fe3+ | 1s22s22p63s23p63d5 | 9～17 |
| Ag+ | 1s22s22p63s23p63d104s24p64d10 | 18 |
| Ca2+ | 1s22s22p63s23p6 | 8 |
| Li+ | 1s2 | 2 |
| S2- | 1s22s22p63s23p6 | 8 |
| Pb2+ | [Xe]4f145d106s2 | 18+2 |
| Pb4+ | [Xe]4f145d10 | 18 |
| Bi3+ | [Xe]4f145d106s2 | 18+2 |
18.试推测下列物质分别属于哪一类晶体?
物质 B LiCl BCl3
熔点/℃ 2300 605 -107.3
18. B为原子晶体，LiCl为离子晶体，BCl3为分子晶体。
19. (1)试推测下列物质可形成何种类型的晶体? O2 H2S KCI Si Pt
(2)下列物质熔化时，要克服何种作用力? AlN Al HF(s) K2S
19. (1)O2、H2S为分子晶体，KCl为离子晶体，Si为原子晶体，Pt为金属晶体。
(2)AlN为共价键，Al为金属键，HF(s)为氢键和分子间力，K2S为离子键。
20. 根据所学晶体结构知识，填出下表。
| 物质 | 晶格结点上的粒子 | 晶格结点上粒子间的作用力 | 晶体类型 | 预测熔点(高或低) |
| N2 | ||||
| SiC | ||||
| Cu | ||||
| 冰 | ||||
| BaCl2 |
20.
| 物质 | 晶格结点上的粒子 | 晶格结点上离子间的作用力 | 晶体类型 | 熔点(高或低) |
| N2 | N2分子 | 色散力 | 分子晶体 | 很低 |
| SiC | Si原子、C原子 | 共价键 | 原子晶体 | 很高 |
| Cu | Cu原子、离子 | 金属键 | 金属晶体 | 高 |
| 冰 | H2O分子 | 氢键、色散力、诱导力、取向力 | 氢键型分子晶体 | 低 |
| BaCl2 | Ba2+、Cl- | 离子键 | 离子晶体 | 较高 |
21.将下列两组离子分别按离子极化力及变形性由小到大的次序重新排列。
(1)Al3+ Na+ Si4+ (2)Sn2+ Ge2+ I-
21. (1)极化力：Na+<，Al3+<Si4+ 变形性：Si4+<Al3+<Na+
(2)极化力：I-<Sn2+<Ge2+ 变形性：Ge2+<Sn2+<I-
22. 试按离子极化作用由强到弱的顺序重新排出下列物质的次序。
MgCl2 SiCl4 NaCl AlCl3
22. SiCl4 >AlCl3>MgCl2 >NaCl
23. 比较下列每组中化合物的离子极化作用的强弱，并预测溶解度的相对大小。
(1) ZnS CdS HgS (2) PbF2 PbCl2 PbI2 (3) CaS FeS ZnS
23. (1) ZnS>CdS>HgS (2)PbF2> PbCl2> PbI2 (3) CaS> FeS>ZnS
