无机及分析化学 第九章答案Word文档下载推荐.docx

1、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

2、，并推测各自的磁性。O2 1s21s*22s22s*22py22pz22px22py*12pz*1O2+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O2 2-无单电子 抗磁性键强度顺序：O2 +O2 O2- O22- 6C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

3、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101oBCl3分子中B原子采用sp2杂化

4、，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+ CO32 BCl3 PCl5（g） SiF62 H3O+ XeF4 SO2NH4+：m=4, n=（5-4+1）/2=0 VP=4+0=4 sp3等性杂化，正四面体型CO32：m=3, n=（4-6+2）/2=0 VP=3+0=3 sp2等性杂化，平面三角形BCl3：m=3, n=（3-3）/2=0 VP=3+0=3 sp3等性杂化，正四面体型PCl5（g）：m=4, n=（5-4+1）/2=0 VP=4+0=4 sp2等性杂化，平面三角形Si

5、F62：m=6, n=（4-6+2）/2=0 VP=6+0=6 sp3d2等性杂化，正八面体型H3O+：m=3, n=（6-3-1）/2=1 VP=3+1=4 sp3不等性杂化，三角锥型XeF4：m=4, n=（8-4）/2=2 VP=4+2=6 sp3d2等性杂化，正八面体型SO2：m=2, n=（6-4）/2=1 VP=2+1=2 sp2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。PCl3 SO2 NO2+ SCl2 SnCl2 BrF2+分子中心离子的杂化方式空间构型PCl3sp3三角锥形SO2sp2V形NO2+sp直线形SCl2SnCl2BrF2+11为什么由

6、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HF键的偶极矩 = 6.37 1030 C m，试计算 F 原子所带电量，并分析HF键的离子性。=q.d =6.3710-5cm=1.909D D=91.7pm=0.917 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 241.8kJ mol1、 136.3kJ mol1，H

7、2 （g）和O2（g）的离解能分别为436 kJ mol1 和493kJ mol1，求H2O2 中OO键的键能。解： H2（g） + 1/2 O2（g） H2O（g）2H（g） + O（g） fH m（H2O） + 2 H b（H-O） = H b（H-H） + 1/2 H b（O-O）2 H b（H-O） = H b（H-H） + 1/2 H b（O-O） fH m（H2O）= 436 + （1/2） 493 （ 241.8） kJ mol 1= 924.3 kJ mol 1H2（g） + O2（g） H2O2（g）2H（g） + 2O（g） fH m（H2O2） + rH m = H b（

8、H-H） + H b（O-O） rH m = H b（H-H） + H b（O-O） fH m（H2O2）= 436 + 493 （ 136.3） kJ mol1= 1065.3 kJ mol1 rH m = 2 H b（H-O） + H b（-O-O-） H b（-O-O-） = rH m 2 H b（H-O）= 1065.3 924.3 kJ mol1= 141 kJmol1 = E（-O-O-）14、已知NH3（g）的 fH m= 46kJ mol 1，H2NNH2（g）的 fH m = 95kJ mol 1，E（HH）= 436 kJ mol 1，E（NN）= 946 kJ mol 1

9、，计算E（NH）和E（H2NNH2）。 1/2N2（g） + 3/2H2（g） NH3（g）N（g） + 3H（g） fH m（NH3） + 3 H b（N-H） = 1/2 H b（N2） + 3/2 H b（H2） H b（N-H） = 1/31/2 H b（N2） + 3/2 H b（H2） fH m（NH3）= 1/3 （1/2） 946 + （3/2） 436 （ 46） kJ mol 1= 391 kJ mol 1= E（NH）N2（g） + 2H2（g） N2H4（g）2N（g） + 4H（g） fH m（N2H4） + rH m = H b（N2） + 2 H b（H2） rH

10、 m = H b（N2） + 2 H b（H2） fH m（N2H4）= 946 + 2 436 95 kJ mol 1= 1723 kJ mol 1 rH m = H b（H2N-NH2） + 4 H b（N-H） H b（H2N-NH2） = rH m 4 H b（N-H）= 1723 4 391kJ mol 1= 159 kJ mol 1= E（H2NNH2）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NO2 CHCl3 NCl3 SCl2 CoCl2 非极性分子SO3 BCl316据电负

11、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NF 3 （4）CCl4 和SnCl4极性 FeOFeS AsH3NH3 NH3NF3 CCl4GeCl4 Ge极化能力强（2）ZnCl2CaCl2 Zn2+极化能力大于Ca2+（3）FeCl3BeCl2HgCl2 （2）CaSFeSMgS （3）kClLiClCsCl19比较下列各对离子极化率的大小，简单说明判断依据。1） Cl S2； 2） F O2 ； 3） Fe2+ Fe3+；4） Mg2+ Cu2+ ； 5） Cl I 6） K+ Ag+（1）Cl-S2- S2-半径大电荷高 （2）F

12、-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+Zn2+Fe2+Mg2+O2-F-21已知氯化物的熔点如下：氯化物KClCaCl2FeCl2FeCl3ZnCl2GeCl4熔点/770782672282215 49.5沸点/15001600103031575686.5阳离子半径/pm1339976647453* *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

13、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）H2OH2S H2O分子间存在氢键 （2）PH3AsH3 AsH3分子量大的分子间作用力强 （3）Br2I2 I2同上 （4）SiF4KClCuNH3CH3ClXe24、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；

14、（4）SiO2与CO2； （5）I2与HI； （6）Na2S与ZnS；（1）CaF2PbI2；I-较Cl-易变形 （3）AgFAgBr； Br-较F-易变形 （4）SiO2CO2； SiO2原子晶体，CO2分子晶体 （5）I2ZnS；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

15、； （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？Cl234.1O2183.0198.0252.8I2181.2Br258.828、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; C2H5O

16、C2H5; HCl;30解释下列实验现象：（1）沸点HFHIHCl; BiH3PH3； （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BiH3PH3.（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

17、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

18、（A1+A2）。MgO的标准生成焓 fH m（MgO）= 601.7 kJ mol1；O2（g）的离解能 D = 497 kJ mol1 MgO的晶格能 U = 3824 kJ mol1；Mg的升华热 H =146.4 kJ mol1 Mg（g）的电离能 I1=737.7 kJ mol1 I2=1451 kJ mol1Mg（s） + 1/2O2（g） MgO（s） Mg（g） O（g） Mg2+ + O2 fH m（MgO） = H s（Mg） + I1+ I2 + 1/2D（O2） + A1+A2 + rH mA1+A2 = fH m （ H s（Mg） + I1+ I2 + 1/2D（O2

19、） + rH m）= 601.7 146.4 737.7 1451 497/2 + 3824 kJ mol1= 638.7 kJ mol133、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

20、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、Predict the geometry of the following species （by VSEPR theory）: SnCl2, I3 , BF4 , IF5,

21、SF6, SO42 , SiH4, NCl3, AsCl5, PO43 , ClO4 . Solution:I3 BF4 IF5SF6SO42 n13VP546geometryangularlineartetrahedronsquare pyramidaloctahedronSiH4NCl3AsCl5PO43 ClO4 trigonal pyramidaltrigonal bipyramidal36、Use the appropriate molecular orbital enerry diagram to write the electron configuration for each

22、of the following molecules or ions, calculate the bond order of each, and predict which would exist. （1） H2+, （2） He2, （3） He2+, （4） H2 , （5） H22 . （1） H2+（s1s）1, the bond order is 0.5;（2） He2（s1s）2（s 1s）2, the bond order is 0; （3） He2+（s1s）2（s 1s）1, the bond order is 0.5;（4） H2 （s1s）2（s 1s）1, the b

23、ond order is 0.5;（5） H22 （s1s）2（s 1s）2, the bond order is 0;The （1）, （3） and （4） would exist.37、Which of these species would you expect to be paramagnetic? （a） He2+, （b） NO, （c） NO+, （d） N22+, （e） CO, （f） F2+, （g） O2. The species to be paramagnetic are He2+, NO, F2+ and O2.38、The boiling points of H

24、Cl, HBr and HI increase with increasing molecular weight. Yet the melting and boiling points of the sodium halides, NaCl, NaBr, and NaI, decrease with increasing formula weight. Explain why the trends opposite. HCl, HBr and HI are all molecular crystal. There is a force in moleculars. The boiling points of HCl, HBr and HI increase with increasing molecular weight because the force in moleculars increase with increasing molecular weight. The melting and boiling points of the sodium halides, NaCl, NaBr, and NaI, decrease with increasing formula weight, because the ionicity of NaCl, NaBr,