晶体类型-高中化学

*22*2222*2*2O22-(?1s)2(?1s)(?2s)(?2s)(?2px)(?2py)(?2pz)(?2py)(?2pz)键级=1 *2222O2 (?1s)2(?1(2s)?(2*s)?(2px2)?(?2(s)?2py)2*1*键级)?2()2() py?pz=2

pz*22*2222*1*0O2+(?1s)2(?1s)(?2s)(?2s)(?2px)(?2py)(?2pz)(?2py)(?2pz)键级=5/2

稳定性:O2+ > O2 > O2- > O22- 磁性:O2 > O2+= O2- > O22-

207.指出下列各分子中各个C原子所采用的杂化轨道的类型。

H3CCH4、C2H2、C2H4、H3COH、CH2O、解:CH4分子中的C原子是采用sp3杂化。

C2H2分子中的C原子是采用sp杂化。 C2H4分子中的C原子是采用sp2杂化。

CCCCH3

OHHH3COH分子中的C原子是采用sp3杂化。 CH2O分子中的C原子是采用sp2杂化。

H3CCCCCH3 分子中两端的C原子为sp3杂化,中间的3个C原子

OHH都是sp2杂化。

208.指出下列分子或离子的空间构型。 ClO4、NO3、SiF62、BrF5、NF3、NO2、NH4+

解:

物 种 ClO4 NO3 SiF62

―――

价电子对数

4 3 6 6 4 3 4

成键电子对数

4 3 6 5 3 2 4

孤对电子数

0 0 0 1 1 1 0

空间构型 四面体 平面三角形 八面体形 正方锥形 三角锥形 V形 四面体

BrF5 NF3 NO2 NH4+

209.分别指出下列各组化合物中,哪个化合物的价键极性最大?哪个的极性最小? (1)NaCl、MgCl2、AlCl3、SiCl4、PCl5 (2)LiF、NaF、KF、RbF、CsF (3)HF、HCl、HBr、HI

解:根据两成键原子的电负性差值越大,所形成的化学键的极性越大,可得到下面结果:

(1)Na、Mg、Al、Si、P为同一周期主族元素,随着原子序数的增加,原子半径减小,它们的电负性依次递增,与Cl元素的电负性差值依次减小。因此NaCl的价键极性最大,PCl5的最小。

(2)Li、Na、K、Rb、Cs为同一主族金属元素,其电负性依次减小,与F元素的电负性差值依次增大。因此CsF的价键极性最大,LiF的最小。

(3)F、Cl、Br、I为同一主族非金属元素,其电负性依次减小,与H元素的电负性差值依次减小。因此HF的化学键的极性最大,HI的最小。

210.按组成分子轨道的对称性匹配原则,写出能与下列原子轨道组成分子轨道的各种原子轨道:s、px、py、dxy、

dx2?y2

解:定键轴为x轴,两原子沿x方向轨道重叠成键。

原子轨道

s px py dxy

s s py py s

对称匹配的原子轨道

px px dxy dxy px

dx2?y2

dx2?y2

dx2?y2

211.解释以下现象:

(1)为什么碳原子不能形成离子键。

dx2?y2

解:电负性较小的活泼金属与电负性较大的活泼非金属相互作用时,得失电子形成具有稳定电子层结构的阴、阳离子,依靠静电吸引力形成离子键。C原子的电负性为2.6,价层电子组态为2s22p2,得到4个电子或失去4个电子才能形成稳定的电子层结构,这是很困难的,故很难形成阴、阳离子,也就不能形成离子键。

(2)为什么熔融的AlBr3导电性能差,而它的水溶液能很好的导电。

解:AlBr3为共价型化合物,熔融时以分子形式存在,因此导电性能差。AlBr3溶于水后,在极性水分子的作用下发生电离,生成Al3+和Br离子,因此,其水溶液能导电。

(3)邻-羟基苯甲酸的熔点低于对羟-基苯甲酸。

解:在邻-羟基苯甲酸分子中,羟基与羧基相邻,可形成分子内氢键,不再形成分子间氢键。在对羟基苯甲酸分子中,羟基与羧基相距远,不能形成分子内氢键,可形成分子间氢键。分子间氢键的形成,使分子间的作用力增大,因此对-羟基苯甲酸的熔点高于邻-羟基苯甲酸。

(4)在气相中,BeF2是直线形而SF2是V形。

解:根据价层电子对互斥理论,BeF2分子中,中心原子Be的价层电子对数等于2,其空间排布为直线,成键电子对数也等于2,因此BeF2分子的空间构型为直线形。SF2分子中,

中心原子S的价层电子对数等于4,其空间排布为四面体,成键电子对数等于2,另有两对孤对电子,与分子的空间构型无关,因此SF2分子的空间构型为V形。

(5)磷元素能形成三氯化磷和五氯化磷但氮元素只能形成三氯化氮。

解:P元素为第三周期元素,价层有3s、3p和3d轨道。P原子的价层电子排布为3s23p3,在与Cl原子化合时,P原子可采用sp3不等性杂化与3个Cl原生成PCl3分子;也可把1个3s电子激发到3p轨道,进行sp3d杂化,与5个Cl原子生成PCl5分子。

N元素为第二周期元素,价层只有2s和2p轨道。N原子的价层电子排布为2s22p3,只能采用sp3不等性杂化,有3个未成对电子与3个Cl原子结合生成NCl3分子。

(6)氟分子的化学键比氧分子的化学键弱。

解:氟分子与氧分子为同一周期的同核双原子分子,可用键级的大小判断化学键的强弱,键级越大,分子中的化学键越牢固。F2分子的键级等于1,O2分子的键级等于2,所以F2分子中的化学键键能比O2分子中的化学键键能小,化学键较弱。

(7)在室温下,为什么水是液体而H2S是气体。

解:H2O分子之间除与H2S分子之间一样存在着取向力、诱导力和色散力之外,还存在分子间氢键,故H2O分子的分子间作用力较大,其沸点较高。因此,在室温下,H2O是液体,而H2S是气体。

(8)AlCl3是共价键而AlF3是离子键。

解:Cl离子的半径比F离子大,在受到Al3+的极化作用时易发生变形,产生相互极化

作用,使阴、阳离子的电子云重叠而成共价键。Al3+离子与F离子间相互极化作用极弱仍

为离子键。

(9)氧元素与碳元素的电负性相差较大,但CO分子的偶极矩极小,CO2分子的偶极矩为零。

解:CO分子的结构式表示为C O,可见在成键时O原子多提供了一对电子,抵消了O元素比C元素电负性大而产生的偶极矩,因此CO分子的偶极矩很小。CO2分子中,C=O键为极性键,但CO2分子为直线形(O=C=O),分子中正、负电荷中心重合,因此CO2分子的偶极矩为零。

(10)BF3的偶极矩等于零而NF3的偶极矩不等于零。

解:BF3分子的空间构型为平面三角形,分子中正、负电荷中心重合,分子的偶极矩等于零。NF3分子的空间构型为三角锥形,N—F键为极性键,正电中心在N原子一侧,负电中心在3个F原子一侧,正、负电荷中心不重合,其偶极矩不等于零。

212.说明下列每组分子之间存在着什么形式的分子间作用力(取向力、诱导力、色散力、氢键)。

(1)苯和CCl4 (2)甲醇和水 (3)HBr气体 (4)He和水 (5)NaCl和水

解:

苯—CCl4

非极性分子—非极性分子

色散力

甲醇—水 极性分子—极性分子 取向力、诱导力、色 (分子中有与O原子结合的H原子) 散力、氢键 HBr—HBr极性分子—极性分子 He—水 NaCl—水

非极性分子—极性分子 正、负离子—极性分子

取向力、诱导力、色散力 诱导力、色散力 取向力、诱导力、色散力

213.按沸点由低到高的顺序依次排列下列两系列物质。 (1)H2、CO、Ne、HF 解:(1)H2< Ne

H2、Ne为非极性分子,分子间只存在色散力,色散力随分子量增大而增大,因此Ne的分子间作用力大于H2分子间作用力,Ne的沸点比H2的沸点高。

CO分子为极性分子,分子间存在着取向力、诱导力、色散力,其分子量又比Ne大,分子间的色散力大于Ne,因此CO的沸点高于Ne。

HF分子间除存在取向力、诱导力、色散力以外,还存在分子间氢键,因此HF的沸点最高。

214.下列性质中哪种物质的最强? (1)键能:HF、HCl、HBr、HI (2)晶格能:NaF、NaCl、NaBr、NaI

解:(1)其中HF的键能最大,因上述四种氢化物是同系物,4种卤族元素都与H原子生成共价单键,其中氟元素的原子半径最小,电负性最强,易与氢原子结合生成稳定的共价键。

(2)其中NaF的晶格能最大,因晶格能的大小正比于阴、阳离子所带的电荷而反比于它们的半径,对于上述4种卤族元素的钠盐,其阳离子均为Na+,阴离子电荷相同而阴离子半径是F最小,所以NaF的晶格能最大。

215.试指出离子晶体:CsI、BaO、AgCl的以下性质。 (1)属何种晶体构型。 (2)每种晶胞所含分子的数目。

解: 根据r+/ r等于0.025至0.414为ZnS型;r+/ r等于0.414至0.732为NaCl型;

(2)CI4、CF4、CBr4、CCl4

r+/ r等于0.732至1为CsCl型。

(1)晶体类型

化合物 CsI

r/pm 169

+

r/pm 216

半径比 (r/ r) 0.782

+

晶体构型 CsCl型

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