无机化学与化学分析答案2

第2章

化学键与分子结构

1（a）离子键：正离子和负离子之间的静电作用力；

共价键：原子和原子之间轨道重叠的程度（共用电子对）。

（b）共价键和配位键：是共价键理论中的一对概念。后者又叫配位共价键。前者的成键原子各自提供1个电子形成共用电子对；后者的共用电子对由成键原子的一方

提供。

（c）极性共价键和非极性共价键：是共价键理论中的一对概念。前者共用电子对偏向两个键原子中的一个；后者共用电子对同等程度地属于两个成键原子。

（d）金属导电和离子导电：前者是自由电子导电；后者通过正、负离子在溶液或熔体中运动导电。

（e）σ键和π键：是共价键理论中的一对概念。前者重叠轨道的电子云密度绕键轴对称；后者重叠轨道的电子云密度绕键轴不完全对称。

（f）d2sp3杂化轨道：2条（n-1）d轨道、1条ns轨道和3条np轨道杂化而得的轨道。

sp3d2杂化轨道: 一条ns 轨道、三条np 轨道和两条nd 轨道杂化而得的轨道。

（g）价键理论和分子轨道理论：它们是描述共价键的两种理论。前者用原子轨道重叠的概念解释共价键的形成，将共价作用力的实质解释为核间较大的电子密度对两

核的吸引力。后者将分子看作一个整体，原则上不再承认分子中各原子原子轨道

的个性，将共价键的形成归因于电子获得更大运动空间而导致的能量下降。

（h）成键分子轨道和反键分子轨道：这是分子轨道理论中的一对概念。前者的能级低于成键原子原子轨道的能级；而后者恰相反。成键轨道上的电子将核吸引在一起；

反键轨道上的电子不但不能提供这种吸引力，而且使两核相互排斥。

（i）定域键和离域键：前者的成键电子属于两个成键原子，例如，H2O 分子中的两个O－H 键；后者的成键电子不属于某一两个特定的成键原子，例如金属中的自

由电子都是成键电子，却不能将其分别归属于特定的金属离子。

（j）导带、价带和禁带：它们是金属键能带理论中的概念。导带一般为金属中的半充满能带，充满了的那一半能带中最高能级上的电子容易进入能量略高的另一能级

（空着的那一半能带）使金属表现出导电性；价带是指金属中能量最高的全充满

能带，禁带则指两两能带之间的区域。

2 主要形成离子键的：(a), (c), (h); 主要形成极性共价键的：(b), (e), (f), (g);主要形成非极

性共价键的：(d).

3由于离子键是由正、负离子通过静电吸引作用结合而形成的，而离子是带电体，它的电荷分布是球形对称的。因此只要条件许可，它可以在空间各个方向上施展其电性作用，即它可以在空间任何方向与带有相反电荷的离子相互吸引，所以说离子键没有方向性。

金属中自由电子与金属正离子间的作用力叫做金属健。因为自由电子是离域的，所以根据金属键的定义可知，金属键没有方向性。

4 八隅律：原子相互作用形成离子或分子时，趋于成为外层为8个电子的惰性元素的构型，

该规则统称成为八隅律.

不符合八隅律的原子：(a)中的H（可看作符合）；(c)中的Cl；(d)中的Xe

.. .. ..┐-..

5 （a）H—O—O—H （b）∶O—H （c）H—S—H

.. .. .. ..

..

∶O∶┐-

..|.. .. .. .. ....

（d）∶O—I—O∶（e）· N＝O （f）O＝N—Cl∶

.. |.. .. .. ..

∶O∶

.. 氯化亚硝酰

..

∶F∶

.. .. .. .. ..

（g）∶F—O—F∶（h）H—Be—H （i）O P F∶.. .. .. .. ..

∶F

..

..

∶O∶H

..|.. | ┐+ ┐- （j）H—O—S—O—H （k）H—P—H （l）∶C≡N∶

..|.. |

∶O∶H

同，鏻与N2同

.. 与NH

4

6 AlCl3二聚体的式子:

.. .. .. ..

∶Cl∶∶Cl Cl ∶Cl∶

| .. ↙..

Al Al Al

.. .. .. ..↗..

∶Cl Cl∶∶Cl∶

.. .. .. .. ..

AlCl3分子AlCl3二聚分子

因为Al为缺电子原子。

7 确定中心原子（N，电负性小于O）→计算键对（BP，bonding pair）数目→计算孤对（LP，lone pair）数目→计算价对（VP，valence pair）数目→由VP判断中心原子周围电子对的排布方式→由LP 判断实际分子的几何形状。结果见表。

化合物BP LP VP 电子对排布分子形状

NO +

2 2 0 [(5-4-1)/2] 2 线形 直线 NO 2 2 1 [(5-4)/2=0.5，进位]

3 三角平面 角形 NO -

2

2

1 [(5-4+1)/2]

3

三角平面

角形

因为NO 2中N 原子的‘孤对’事实上是1个电子，而NO +

2中N 原子才真正的‘孤 对’，所以∠ONO 变化趋势为：NO -2 > NO 2 > NO +

2. 8

化合物 BP LP

VP 电子对排布 分子形状 NO -

3 3 0 = [(5-6+1)/2] 3 三角平面 三角平面 NF 3 3 1 = [(5-3)/2]

4 四面体 三角锥 SO -23 3 1 = [(6-6+2)/2] 4 四面体 三角锥 ClO -

4 4 0 = [(7-8+1)/2] 4 四面体 四面体 CS 2 2 0 = [(4-4)/2] 2 线形 直线 BO -33 3 0 = [(3-6+3)/2] 3 三角平面 三角平面 SiF 4 4 0 = [(4-4)/2] 4 四面体 四面体 H 2S 2 2 = [(6-2)/2] 4 四面体 角形 AsO -33 3 1 = [(5-6+3)/2] 4 四面体 三角锥 ClO -3

3

1 = [(7-6+1)/2]

4

四面体

三角锥

9

分子

电子构型 分子式轨道式

Na 2 [Ne][Ne] 2

3s σ

Mg 2 [Ne][Ne] 23s σ 2

3s *σ

Al 2 [Ne][Ne] 23s σ 23s *σ 1

3p y π 1

3p z π Si 2 [Ne][Ne] 2

3s σ 23s *σ 23p y π 23p z π

P 2 [Ne][Ne] 23s σ 23s *σ 23p y π 23p z π 2

3p z σ

S 2

[Ne][Ne]

2

3s

σ 23s *σ

23p y

π 23p z

π 23p x

σ 1

3p y

*π 1

3p z

*π

Cl 2 [Ne][Ne] 23s σ 2

3s *σ 2

3p y π 2

3p z π 2

3p x σ 2

3p y *π 2

3p z *π

Ar 2

[Ne][Ne]

23s

σ 23s

*σ 23p y

π 23p z

π 23p x

σ 23p y

*π 23p z

*π 2

3p x

*σ 顺磁性物种：Al 2和S 2。

10 (a) 键级（括号中为数值）：O +22(3) > O +2(2.5) > O 2(2) > O -2(1.5) > O -

22(1)

键长：O -22 > O -2 > O 2 > O +2 > O +

22

(b) 键级（括号中为数值）：CN -(3) > CN(2.5) > CN +(2)

键长：CN + > CN > CN -

实际上与9题相同，只要能排列它们的分子轨道式，就能判断键级、键长。 11

..

O 2 O==O （错误！），

.. 不等性sp 杂性；键级为2。

.. .. .. .. .. .. O 3 ∶O —O==O （或O==O —O ∶） .. .. .. .. 中心氧原子为sp 2杂化，每个键的键级为1.5.

12 钠原子的1s , 2s , 2p 轨道组成的价带由于填满电子而成为满带，但它的3s 轨道组成的成键轨道和反键轨道只有一半填满，即它是导带。有该导带存在，所以钠是电的良导体。同理，钾也是电的良导体。

13 碱土金属像Mg 虽然由3s 轨道组合而成的导带已填满电子，但因为它们的3p 空轨道形成一个空能带，该能带与3s 能带发生部分重叠，这样3s 能带上的电子就可以移动到3p 能带了，因而，碱土金属 Mg 就可以导电了。 同理，碱土金属Ca ，Ba 等也可以导电。 14

物 种

空间构型 轨道杂化形式

IF 直线 sp 3 IF 3 平面三角 sp 3d IF -

4 平面四方 sp 3d 2 IF

5 正四方锥 sp 3d 2 IF -

6 五角锥 sp 3d 3 IF 7

五角双锥

sp 3d 3

15 该分子是非极性分子Br 2. 因为Br 2的质量和体积最大，其次该分子之间只存在色散力，而在其他分子之间，除了色散力外还有偶极-偶极力。

16 因为O原子上有两对孤对电子，形成更多氢键，使H2O的内聚力更强。