无机及分析化学 第九章答案Word文档下载推荐.docx
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4．在BCl3和NCl3分子中，中心原子的氧化数和配体数都相同，为什么二者的中心原子采取的杂化类型、分子构型却不同？
BCl3与NCl3分子中，中心原子不同，中心原子的电子结构不同，使得两者的中心原子采用不同的杂化方式：
B采用的是sp2杂化，每个杂化轨道的的夹角是120o，与Cl原子以3px轨道形成3个σ键，分子呈平面三角形。
N采用sp3杂化，杂化轨道呈四面体结构，其中一个杂化轨道有一对孤电子，孤对电子成键电子有一定的排斥作用，使NCl3分子呈三角锥形。
5．写出O2分子的分子轨道表达式，据此判断下列双原子分子或离子：
O2+、O2、O2、O22各有多少成单电子，将它们按键的强度由强到弱的顺序排列起来，并推测各自的磁性。
O2σ1s2σ1s*2σ2s2σ2s*2π2py2π2pz2σ2px2π2py*1π2pz*1
O2+有一个单电子顺磁性
O2有两个单电子顺磁性
O2-有一个单电子顺自行
O22-无单电子抗磁性
键强度顺序：
O2+>
O2>
O2->
O22-
6．C和O的电负性差较大，CO分子极性却较弱，请说明原因。
由于CO中存在反馈键，分散了氧原子上的负电荷，使CO整个分子极性减弱。
7．已知N与H的电负性差（0.8）小于N与F的电负性差（0.9），解释NH3分子偶极矩远比NF3大的原因。
NF3和NH3分子都是三角锥构型。
分子的总偶极矩是分子内部各种因素所产生的分偶极矩的总矢量和。
NF3分子中成键电子对偏向电负性大的F原子，N的孤电子对对偶极矩的贡献与键矩对偶极矩贡献方向相反，即孤电子对的存在削弱了由键矩可能引起的分子偶极矩，故偶极矩较小；
而NH3分子中成键电子对偏向电负性大N原子，即孤电子对对偶极矩的贡献与键矩对偶极矩贡献方向相同，故NH3分子有较大偶极矩。
8．用杂化轨道理论解释为何PCl3是三角锥形，且键角为101°
，而BCl3却是平面三角形的几何构型。
PCl3分子中P原子以不等性杂化轨道与Cl原子成键，四个sp3杂化轨道指向四面体的四个顶点，其中三个顶点被氧原子占据，另一个顶点是一对孤对电子对成键电子对有较大的排斥力，使PCl3的键角小于109.5o，成为101o
BCl3分子中B原子采用sp2杂化，三个杂化轨道呈平面三角形，三角形顶点被三个Cl原子占据。
因而BCl3分子成平面三角形。
9．试用价层电子对互斥理论判断下列分子或离子的空间构型。
NH4+CO32BCl3PCl5（g）SiF62H3O+XeF4SO2
NH4+：
m=4,n=（5-4+1）/2=0VP=4+0=4sp3等性杂化，正四面体型
CO32：
m=3,n=（4-6+2）/2=0VP=3+0=3sp2等性杂化，平面三角形
BCl3：
m=3,n=（3-3）/2=0VP=3+0=3sp3等性杂化，正四面体型
PCl5（g）：
m=4,n=（5-4+1）/2=0VP=4+0=4sp2等性杂化，平面三角形
SiF62：
m=6,n=（4-6+2）/2=0VP=6+0=6sp3d2等性杂化，正八面体型
H3O+：
m=3,n=（6-3-1）/2=1VP=3+1=4sp3不等性杂化，三角锥型
XeF4：
m=4,n=（8-4）/2=2VP=4+2=6sp3d2等性杂化，正八面体型
SO2：
m=2,n=（6-4）/2=1VP=2+1=2sp2不等性杂化，V型
10．指出下列各分子中中心离子的杂化轨道类型和空间构型。
PCl3SO2NO2+SCl2SnCl2BrF2+
分子
中心离子的杂化方式
空间构型
PCl3
sp3
三角锥形
SO2
sp2
V形
NO2+
sp
直线形
SCl2
SnCl2
BrF2+
11．为什么由不同种元素的原子生成的PCl5分子为非极性分子，而由同种元素的原子形成的O3分子却是极性分子？
因为PCl5为三角双锥构型，虽然每个P-Cl键都有键矩，但总键矩为0，故为非极性分子，而O3为V形分子，顶角氧的负电荷较高，使整个分子的正负电荷重心不重合，故呈较弱的极性。
12．实验测得H－F键的偶极矩=6.371030Cm，试计算F原子所带电量，并分析H－F键的离子性。
μ=q.d
μ=6.37×
10-5cm=1.909D
D=91.7pm=0.917Å
q=
所以，HF键的离子性为43.37%
13、已知H2O（g）和H2O2（g）的fHm分别为241.8kJmol1、136.3kJmol1，H2（g）和O2（g）的离解能分别为436kJmol1和493kJmol1，求H2O2中O―O键的键能。
解：
H2（g）+1/2O2（g）H2O（g）
2H（g）+O（g）
fHm（H2O）+2Hb（H-O）=Hb（H-H）+1/2Hb（O-O）
2Hb（H-O）=Hb（H-H）+1/2Hb（O-O）fHm（H2O）
=[436+（1/2）493（241.8）]kJmol1
=924.3kJmol1
H2（g）+O2（g）H2O2（g）
2H（g）+2O（g）
fHm（H2O2）+rHm=Hb（H-H）+Hb（O-O）
rHm=Hb（H-H）+Hb（O-O）fHm（H2O2）
=[436+493（136.3）]kJmol1
=1065.3kJmol1
rHm=2Hb（H-O）+Hb（-O-O-）
Hb（-O-O-）=rHm2Hb（H-O）
=[1065.3924.3]kJmol1
=141kJ×
mol1=E（-O-O-）
14、已知NH3（g）的fHm=46kJmol1，H2N―NH2（g）的fHm=95kJmol1，E（H―H）=436kJmol1，E（N≡N）=946kJmol1，计算E（N―H）和E（H2N―NH2）。
1/2N2（g）+3/2H2（g）NH3（g）
N（g）+3H（g）
fHm（NH3）+3Hb（N-H）=1/2Hb（N2）+3/2Hb（H2）
Hb（N-H）=1/3[1/2Hb（N2）+3/2Hb（H2）fHm（NH3）]
=1/3[（1/2）946+（3/2）436（46）]kJmol1
=391kJmol1
=E（N―H）
N2（g）+2H2（g）N2H4（g）
2N（g）+4H（g）
fHm（N2H4）+rHm=Hb（N2）+2Hb（H2）
rHm=Hb（N2）+2Hb（H2）fHm（N2H4）
=[946+243695]kJmol1
=1723kJmol1
rHm=Hb（H2N-NH2）+4Hb（N-H）
Hb（H2N-NH2）=rHm4Hb（N-H）
=[17234391]kJmol1
=159kJmol1=E（H2N―NH2）
15．请指出下列分子中哪些是极性分子，哪些是非极性分子？
NO2；
CHCl3；
NCl3;
SO3;
SCl2;
COCl2;
BCl3。
极性分子NO2CHCl3NCl3SCl2CoCl2
非极性分子SO3BCl3
16．据电负性差值判断下列各对化合物中键的极性大小。
（1）FeO和FeS
（2）AsH3和NH3
（3）NH3和NF3（4）CCl4和SnCl4
极性FeO>
FeSAsH3<
NH3NH3<
NF3CCl4<
SnCl4
17．试用离子极化理论比较下列各组氯化物熔沸点高低。
（1）CaCl2和GeCl4；
（2）ZnCl2和CaCl2；
（3）FeCl3和FeCl2。
（1）CaCl2>
GeCl4Ge极化能力强
（2）ZnCl2<
CaCl2Zn2+极化能力大于Ca2+
（3）FeCl3<
FeCl2Fe3+电荷高极化能力大于Fe2+
18．试用离子极化观点排出下列化合物的熔点及溶解度由大到小的顺序
（1）BeCl2，CaCl2，HgCl2；
（2）CaS，FeS，HgS；
（3）LiCl，KCl，CuCl。
（1）CaCl2>
BeCl2>
HgCl2
（2）CaS>
FeS>
MgS
（3）kCl>
LiCl>
CsCl
19．比较下列各对离子极化率的大小，简单说明判断依据。
1）ClS2；
2）FO2；
3）Fe2+Fe3+；
4）Mg2+Cu2+；
5）ClI6）K+Ag+
（1）Cl-<
S2-S2-半径大电荷高
（2）F-<
O2-O2-半径大电荷高
（3）Fe2+>
Fe3+Fe2+电荷小，半径大
（4）Mg2+<
Cu2+Cu2+为9-17电子结构
（5）Cl-<
I-I-半径大
（6）K+<
Ag+Ag+为18e结构
20．将下列离子按极化力从大到小的顺序排列。
Mg2+Li+Fe2+FZn2+O2
Li+>
Zn2+>
Fe2+>
Mg2+>
O2->
F-
21．已知氯化物的熔点如下：
氯化物
KCl
CaCl2
FeCl2
FeCl3
ZnCl2
GeCl4
熔点/℃
770
782
672
282
215
49.5
沸点/℃
1500
>
1600
1030
315
756
86.5
阳离子半径/pm
133
99
76
64
74
53*
*共价半径。
试用离子极化理论解释：
（1）KCl、CaCl2的熔、沸点高于GeCl4；
（2）CaCl2的熔、沸点高于ZnCl2；
（3）FeCl2的熔、沸点高于FeCl3。
（1）Ge4+是高电荷阳离子，极化力强使GeCl4性质趋向于共价分子
（2）Zn2+为18电子结构极化力大于8电子结构的Mg2+离子
（3）Fe3+极化力大于Fe2+，使FeCl3共价性增强。
22．判断下列各对物质的熔、沸点高低，说明理由。
（1）H2O与H2S；
（2）PH3与AsH3；
（3）Br2与I2；
（4）SiF4与SiCl4；
（1）H2O>
H2SH2O分子间存在氢键
（2）PH3<
AsH3AsH3分子量大的分子间作用力强
（3）Br2<
I2I2同上
（4）SiF4<
SiCl4SiCl4同上
23．指出下列物质在晶体中质点间的作用力、晶体类型、熔点高低。
（1）KCl
（2）SiC
（3）CH3Cl
（4）NH3
（5）Cu
（6）Xe
（1）离子键属离子晶体
（2）共价键原子晶体
（3）分子间力分子晶体
（4）氢键分子晶体
（5）金属键金属晶体
（6）分子间力分子晶体
熔点SiC>
KCl>
Cu>
NH3>
CH3Cl>
Xe
24、判断下列各组晶体在水中溶解度的相对大小，并说明原因。
（1）CaF2与LiF；
（2）PbCl2与PbI2；
（3）AgF与AgBr；
（4）SiO2与CO2；
（5）I2与HI；
（6）Na2S与ZnS；
（1）CaF2<
LiF；
CaF2晶格能较大
（2）PbCl2>
PbI2；
I-较Cl-易变形
（3）AgF>
AgBr；
Br-较F-易变形（4）SiO2<
CO2；
SiO2原子晶体，CO2分子晶体
（5）I2<
HI；
I2非极性，HI极性（6）Na2S>
ZnS；
Na2S离子晶体，ZnS过渡型晶体
25、HF分子间氢键比H2O分子间氢键更强些，为什么HF的沸点及气化热均比H2O的低？
HF分子与H2O分子的分子间氢键都很强，都以分子缔合的形式存在，（H2O）2的排列最紧密，导致H2O的沸点及气化热均比HF的高。
26、判断下列各组分子之间存在何种形式的分子间作用力。
（1）CS2和CCl4；
（2）H2O与N2；
（3）CH3Cl；
（4）H2O与NH3。
（1）CS2和CCl4：
色散力
（2）H2O与N2：
色散力、诱导力（3）CH3Cl：
色散力、诱导力、取向力（4）H2O与NH3：
色散力、诱导力、取向力、氢键
27、下列各物质的沸点，推断它们分子间力的大小，列出分子间力由大到小的顺序，与分子量的大小有何关系？
Cl2
34.1℃
O2
183.0℃
198.0℃
252.8℃
I2
181.2℃
Br2
58.8℃
28、什么是氢键？
分子间氢键的形成对物质的物理性质有哪些影响？
H2O的熔、沸点比H2S高还是低？
为什么？
29、判断下列化合物的分子间能否形成氢键，哪些分子能形成分子内氢键？
NH3;
H2CO3;
HNO3;
CH3COOH;
C2H5OC2H5;
HCl;
30．解释下列实验现象：
（1）沸点HF>
HI>
HCl;
BiH3>
PH3；
（2）熔点BeO>
（3）SiCl4比CCl4易水解；
（4）金刚石比石墨硬度大。
（1）HF存在分子间的氢键，熔沸点最高，M（HI）>
M（HCl）,HI熔点大于HCl，尽管NH3存在分子间氢键，但强度较弱，而BiH3分子量较大，BiH3分子间作用力较强，故有沸点BiH3>
PH3.
（1）Be离子键强于LiF
（2）Si有3Cl有3d轨道而C没有
（3）金刚石晶体的质点间存在共价键，而石墨晶体内质点间既有共价键又有分子间作用力。
31．离子极化讨论下列问题：
1）AgF在水中溶解度较大，而AgCl则难溶于水。
2）Cu+的卤化物CuX的r+/r＞0.414，但它们都是ZnS型结构。
3）Pb2+、Hg2+、I均为无色离子，但PbI2呈金黄色，HgI2呈朱红色。
（1）Ag+对Cl-的作用大于F-AgCl中有较多的共价键成分溶解度较小。
（2）Cu+18电子结构，具有较强的极化能力，极化作用的结果导致CuCl键型的共价型转变，形成ZnS型晶体结构。
（3）Pb2+为18+2电子构型Hg2+为18电子构型两者有较强的极化力和变形性，会发生相互极化作用（附加极化），作用的结果导致荷移现象的产生，在可见光区有吸收，使PbI2呈金黄色，HgI2呈朱红色。
32、根据下列数据计算氧原子接受两个电子变成O2-的电子亲和能A（A1+A2）。
MgO的标准生成焓fHm（MgO）=601.7kJmol1；
O2（g）的离解能D=497kJmol1
MgO的晶格能U=3824kJmol1；
Mg的升华热H=146.4kJmol1Mg（g）的电离能I1=737.7kJmol1I2=1451kJmol1
Mg（s）+1/2O2（g）MgO（s）
Mg（g）O（g）
Mg2++O2
fHm（MgO）=Hs（Mg）+I1+I2+1/2D（O2）+A1+A2+rHm
A1+A2=fHm（Hs（Mg）+I1+I2+1/2D（O2）+rHm）
=[601.7146.4737.71451497/2+3824]kJmol1
=638.7kJmol1
33、试说明石墨的结构是一种多键型的晶体结构。
利用石墨作电极或作润滑剂各与它的哪
一部分结构有关？
石墨是一种层状晶体，层于层之间靠分子间力结合在一起；
而同一层内的C原子互相
以sp2杂化轨道形成共价键；
同时同一层内每个C原子上还有一个垂直于sp2杂化平面的2p
轨道，每个未杂化的2p轨道上各有一个自旋方向相同的单电子，这些p轨道互相肩并肩重
叠，形成大键，因而石墨晶体中既有共价键和键又有分子间作用力，为多键型分子。
利
用石墨作电极与石墨晶体中同一层内C原子的大键有关，同一层内每个C原子上未参与
杂化的一个2p轨道各有一个单电子，平行自旋形成大键，大键上的电子属整个层的C原
子共有，在外电场作用下能定向流动而导电，因而石墨可作电极。
石墨作润滑剂则与石墨晶
体中层与层之间为分子间作用力有关，由于分子间作用力要比化学键弱得多，因此石墨晶体
在受到平行于层结构的外力时，层与层之间很容易滑动，这是石墨晶体用作固体润滑剂的原
因。
34、从电子排布指出价带、导带、禁带、满带和空带的区别。
略
35、Predictthegeometryofthefollowingspecies（byVSEPRtheory）:
SnCl2,I3,[BF4],IF5,SF6,SO42,SiH4,NCl3,AsCl5,PO43,ClO4.
Solution:
I3
[BF4]
IF5
SF6
SO42
n
1
3
VP
5
4
6
geometry
angular
linear
tetrahedron
squarepyramidal
octahedron
SiH4
NCl3
AsCl5
PO43
ClO4
trigonalpyramidal
trigonalbipyramidal
36、Usetheappropriatemolecularorbitalenerrydiagramtowritetheelectronconfigurationforeachofthefollowingmoleculesorions,calculatethebondorderofeach,andpredictwhichwouldexist.
（1）H2+,
（2）He2,（3）He2+,（4）H2,（5）H22.
（1）H2+[（s1s）1],thebondorderis0.5;
（2）He2[（s1s）2（s1s）2],thebondorderis0;
（3）He2+[（s1s）2（s1s）1],thebondorderis0.5;
（4）H2[（s1s）2（s1s）1],thebondorderis0.5;
（5）H22[（s1s）2（s1s）2],thebondorderis0;
The
（1）,（3）and（4）wouldexist.
37、Whichofthesespecieswouldyouexpecttobeparamagnetic?
（a）He2+,（b）NO,（c）NO+,
（d）N22+,（e）CO,（f）F2+,（g）O2.
ThespeciestobeparamagneticareHe2+,NO,F2+andO2.
38、TheboilingpointsofHCl,HBrandHIincreasewithincreasingmolecularweight.Yetthe
meltingandboilingpointsofthesodiumhalides,NaCl,NaBr,andNaI,decreasewithincreasingformulaweight.Explainwhythetrendsopposite.
HCl,HBrandHIareallmolecularcrystal.Thereisaforceinmoleculars.TheboilingpointsofHCl,HBrandHIincreasewithincreasingmolecularweightbecausetheforceinmolecularsincreasewithincreasingmolecularweight.
Themeltingandboilingpointsofthesodiumhalides,NaCl,NaBr,andNaI,decreasewithincreasingformulaweight,becausetheionicityofNaCl,NaBr,
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