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1 第六章第六章 化学键理论化学键理论 本章总目标：本章总目标： 1：掌握离子键、共价键和金属键的基本特征以及它们的区别； 2：了解物质的性质与分子结构和键参数的关系； 3：重点掌握路易斯理论、价电子对互斥理论、杂化轨道理论以及分子轨道理论。 4：熟悉几种分子间作用力。 各小节目标各小节目标： 第一节：离子键理论 1:掌握离子键的形成、性质和强度，学会从离子的电荷、电子构型和半径三个方面案 例讨论离子的特征。 2:了解离子晶体的特征及几种简单离子晶体的晶体结构，初步学习从离子的电荷、电 子构象和半径三个方面来分析离子晶体的空间构型。 第二节：共价键理论 1;掌握路易斯理论。 2：理解共价键的形成和本质。掌握价键理论的三个基本要点和共价键的类型。3： 理解并掌握价层电子对互斥理论要点并学会用此理论来判断共价分子的结构，并会 用杂化轨道理论和分子轨道理论来解释分子的构型。 第三节：金属键理论 了解金属键的能带理论和三种常见的金属晶格。 第四节：分子间作用力 1：了解分子极性的判断和分子间作用力（范德华力）以及氢键这种次级键的形成原 因。 2;初步掌握离子极化作用及其强度影响因素以及此作用对化合物结构及性质的影响。 习题 一 选择题 1.下列化合物含有极性共价键的是（ ）(无机化学例题与习题吉大版) A.KClO3 B.Na2O2 C. Na2O D.KI 2.下列分子或离子中键能最大的是（ ） A. O2 B.O2- C. O22+ D. O22- 2 3. 下列化合物共价性最强的是（ ）(无机化学例题与习题吉大版) A.LiI B.CsI C. BeI2 D.MgI2 4.极化能力最强的离子应具有的特性是（ ） A.离子电荷高，离子半径大 B.离子电荷高，离子半径小 C.离子电荷低，离子半径小 D.离子电荷低，离子半径大 5. 下列化合物中，键的极性最弱的是（ ）(无机化学例题与习题吉大版) A.FeCl3 B.AlCl3 C. SiCl4 D.PCl5 6.对下列各组稳定性大小判断正确的是（ ） A.O2+O22- B. O2-O2 C. NO+NO D. OF-OF 7. 下列化合物中，含有非极性共价键的离子化合物是（ ）(无机化学例题与习题 吉大版) A.H2O2 B.NaCO3 C. Na2O2 D.KO3 8.下列各对物质中，是等电子体的为（ ） A.O22-和 O3 B. C 和 B+ C. He 和 Li D. N2和 CO 9. 中心原子采取 sp2 杂化的分子是（ ）(无机化学例题与习题吉大版) A.NH3 B.BCl3 C. PCl3 D.H2O 10.下列分子中含有两个不同键长的是（ ） A .CO2 B.SO3 C. SF4 D.XeF4 11. 下列分子或离子中，不含有孤电子对的是（ ）(无机化学例题与习题吉大版) A. H2O B. H3O+ C. NH3 D. NH4+ 12.氨比甲烷易溶于水，其原因是（ ） A.相对分子质量的差别 B.密度的差别 C. 氢键 D.熔点的差别 13. 下列分子属于极性分子的是（ ）(无机化学例题与习题吉大版) A. CCl4 B.CH3OCH3 C. BCl3 D. PCl5 14.下列哪一种物质只需克服色散力就能使之沸腾( ) A.HCl B.CH3Cl C.CCl4 D.NH3 15. 下列分子中，中心原子采取等性杂化的是（ ）(无机化学例题与习题吉大 版) A. NCl3 B.SF4 C. CH Cl3 D.H2O 3 16.下列哪一种物质既有离子键又有共价键( ) A.NaOH B.H2O C.CH3Cl D.SiO2 17. 下列离子中，中心原子采取不等性杂化的是（ ）(无机化学例题与习题吉 大版) A. H3O+ B. NH4+ C. PCl6- D.BI4- 18.下列哪一种分子的偶极矩最大( ) A.HF B.HCl C.HBr D.HI 19. 下列分子中，属于非极性分子的是（ ）(无机化学例题与习题吉大版) A.SO2 B.CO2 C. NO2 D.ClO2 20.下列分子或离子中，中心原子的杂化轨道与 NH3分子的中心原子轨道最相似的是（ ）(无机化学例题与习题吉大版) A. H2O B. H3O+ C. NH4+ D. BCl3 21.下列分子或离子中，构型不为直线形的是（ ）(无机化学例题与习题吉大版) A. I3+ B. I3- C. CS2 D. BeCl2 22. 下列分子不存在键的是（ ）(无机化学例题与习题吉大版) A. COCl2 B. O3 C.SOCl2 D. SO3 23. 下列分子中含有不同长度共价键的是（ ）(无机化学例题与习题吉大版) A. NH3 B. SO3 C. KI3 D. SF4 24. 下列化合物肯定不存在的是（ ）(无机化学例题与习题吉大版) A. BN B. N2H4 C. C2H5OH D. HCHO 二 填空题 1.比较大小(无机化学例题与习题吉大版) (1)晶格能 AlF3 AlCl3 NaCl KCl (2)溶解度 CuF2 CuCl2 Ca(HCO3) NaHCO3 2.NO+、NO2、NO2-的几何构型分别是 、 、 、其中键 角最小的是 。 3. 给出晶宝包中离子总数：立方 ZnS ； NaCl ；CsCl 。(无机化学例题与习题吉大版) 4.CO2是 分子；SO2是 分子；BF3是 分子；NF3是 4 分子；PF5是 分子。 5. 下列各物质中，是 CO 的等电子体的有 。 NO, O2, N2, HF, CN-。(无机化学例题与习题吉大版) 6.惰性气体由于存在 ，可在高压、温度极低时液化，而且随着 增加，其沸 点升高。 7.下列分子或离子中键角有大到小排列的顺序是 。(无机化学例题与习题 吉大版) BCl3 NH3 H2O PCl4+ HgCl2 8.CS2分子空间构型是直线形，C 原子以 2 个 sp 杂化轨道分别和 2 个硫原子形成共价键。 CS2分子是 分子；Cl2O 分子的空间构型是 V 形，O 原子以 2 个 杂化轨道分别和 2 个 Cl 原子形成共价键。Cl2O 分子是 分子。 9.离子极化的发生使键型由 向 过渡，通常表现出化合物的熔、沸点 。 10.离子相互极化使 Hg2+与 S2-结合生成的化合物的键型有 向 转化， 化合物的晶型有 向 转化，通常表现出化合物的熔沸点 ，颜色 ，溶解度 。(无机化学例题与习题吉大版) 三 问答题 1.用 VB 法和 MO 法分别说明为什么 H2能稳定存在，而 He2不能稳定存在？ 2.下列情况要克服哪种类型的吸引力（除了色散力）？ a 冰融化 b NaCl 溶于水 c MgCO3分解为 MgO d I2溶于 CCl4中 3.下列分子中，哪些是极性的？哪些是非极性的？为什么？(无机化学例题与习题 吉大版) CH4、CHCl3、CO2、BCl3、H2S 4.画出下列物质的结构图。指出化学键的类型。哪些分子中有键？键是否有极性？分 子是否有极性？ H2、HCl、H2O、CS2、NH3、NaF、C2H4、Cu 5.试用分子轨道能级图写出 N2和 O2的形成过程，并比较两分子的键级、稳定性大小。 5 6.说明卤素单质的熔、沸点随原子序数增加而递增的原因。 F2、Cl2、Br2、I2 7.氟化硼分子是否有极性，为什么？氟化硼、氯化硼、溴化硼是路易士酸还是路易士碱？ 8.判断下列分子或离子的中心原子杂化类型： A. PCl6- B. XeF2 C. SO2 D. SCl2 E. OF2 9.应用价电子对互斥理论画出下列化合物的空间构型，确定杂化类型、化学键数，并标 出孤电子对的位置。 A. XeOF4 B. ClO2- C. IO65- D. PCl3 E. I3- 10.根据价电子对互斥理论画出下列分子（离子）的空间构型并写出中心原子的杂化轨 道类型，标出孤电子对和键。 COCl2 ICl4- NO3- SO2 SF4 11.判断下列各组分子之间存在何种形式的反正间作用力。(无机化学例题与习题吉 大版) （1）CS2和 CCl4 （2）H2O 和 N2 （3）CH3Cl （4）H2O 与 NH3 12.在 H2、CH4、CH3Cl 和 H2O 中，分别存在何种类型的分子间作用力？ 四 计算题 1.锂的升华焓为 519KJ/mol，氟化锂固体的生成热为-612KJ/mol。求氟化锂的晶格能是 多少？将所的值与氯化钠的相应值比较，并解释两者之差别。 2.利用下列数据求碘化钾的生成热 H0(KJ/mol) K(s)=K(g) +89.96 K(g)=K+(g)+e +418.40 1/2I2(g)=I(g) +213.38 I(g)+e=I-(g) -310.45 I-(g)+ K+(g)=KI(s) -631.78 1/2I2(g)= 1/2I2(s) +31.13 6 参考答案 一 选择题 1. A 2. C 3. C 4. B 5. D 6. C 7. C 8. D 9.B 10. B 11. D 12. C 13.B 14.C 15.C 16.A 17.A 18.A 19.B 20.B 21.A 22.C 23.B 24.C 二 填空题 1. （1），；（2）423 8. 直线型或非极性，sp3不等性，极性或角型 9. 离子键，共价键，降低 10.离子键，共价键，离子晶体，分子晶体，降低，加深，减小 三 问答题 1.答：氢的电子层结构为 1s1，氦的为 1s2。价键理论认为：He 的电子层结构为1s， 所有电子都已互相成对，当两个氦原子相互接近时，不能在相互配对， 因为氦原 子没有未成对电子，所以不能形成 He2分子。而氢的电子层结构为1s， 在 1s 轨道 上有一个成单电子，当两个氢原子相互接近时，两个成单电子相互配对而形成稳定的 化学键，故 H2能稳定存在。分子轨道理论认为：如氦能形成 He2，则该分子的分子轨 道排布为：，其键极为（2-2）/2=0，说明不会形成 He2，因为进入成键和 2 * 1 2 1 )()( s s 反键轨道的电子数目一样多，总能量互相抵消。而对于 H2来说，其分子轨道排布为： 键极为（2-0）/2=1，存在一个稳定的化学键，故 H2能稳定存在。 2 1 )( s 2.答：a 情况要克服氢键，诱导力、取向力；b 情况要克服离子键；c 情况要克服共价 7 键；d 情况要克服色散力。 3.答：CH4、CO2和 BCl3是非极性分子，CHCl3是极性分子。虽然上述 5 种分子它们的 中心键均为极性键，但 CH4、CO2、BCl3的分子空间构型是完全对称的，所以为非极 性分子。而 CHCl3和 H2S 的分子空间构型不对称，所以为极性分子。 4.答：H2：H：H，非极性键，非极性分子 HCl：H：Cl，极性键，极性分子 H2O： 极性键，极性分子 :O: HH 104.50 CS2： 极性键，非极性分子，有键 S_C_S NH3： 极性键，极性分子 N HH H NaF： Na+F- 离子键（极性键） ，气态是极性分子，固态是离子晶体 C2H4： ，极性键，非极性分子，有键 C_C H H H H Cu： 金属键，固态是金属晶体 5.答：N2： 键极=（10-4）/2=3 2 2 4 2 * 2 2 2 2 * 1 2 1 )()()()()( ppssss 两个 N 间形成一个键，两个键 O2： 键极 1 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 *)(*)()()()(*)()(*)()( pzpypzpypssss =（10-6）/2=2， 形成一个键，两个三电子键 可见，稳定性：N2O2 6.答：卤素单质分子都是非极性分子，分子间的作用力是色散力，而色散力随着分子中 电子数目的增加而增加，原子序数增加，色散力增大，分子变形性增加，所以熔点、 沸点升高。 7.答：BF3中心原子 B 以 sp2杂化轨道成键，分子空间构型完全对称，所以分子无极性。 BF3、BCl3、BBr3都为缺电子化合物，它们是路易士酸。 8.PCl6- (sp3d2)； XeF2 (sp3d); SO2 (sp2); SCl2 (sp3)； OF2 (sp3) 9.XeF4-=5 ClO2- -=2 IO65- -=6 Xe 采取 sp3d2杂化 sp3杂化 sp3d2杂化 Xe F F F F O Cl O O I OO OO O O 8 孤 e 对=1/2（8-2-4）=1； 孤 e 对=1/2（7-22+1）=2；孤 e 对=1/2（7- 62+5）=0 构型：四方锥 角型 正八面体 PCl3-=3 -=2 3 I 发生 sp3杂化 发生 sp3d 杂化 Cl Cl H Cl P I I I I I I I I I I 1 2 3 孤 e 对=1/2（5-13）=1 A B C 900孤-孤： 0 2 2 900孤-孤： 6 4 3 三角锥 A 的排斥力最小：直线形 10. COCl2-sp2 - sp3d2 -sp2 ICl 4 NO 3 C=O Cl Cl I Cl Cl Cl Cl N OO O 平面三角型 平面正方形 平面三角形 无键 无键 有键 6 4 SO2- sp2 SF4-sp3d SeF6- sp3d2 S OO S F F FF Se FF FF F F 角型有键 四面体 正八面体 4 3 11.（1）色散力 （2）诱导力，色散力 （3）取向力，诱导力，色散力 （4）取向力，诱导力，色散力，氢键 12.答：在 H2中，只存在色散力 在 CH4中，只存在色散力 在 CH3Cl 中，存在色散力、取向力和诱导力 在 H2O 中，存在氢键、取向力、诱导力和色散力 9 四 计算题 1.解： Li（s）Li（g） S=519KJ/mol Li（s）+1/2F2（g）LiF（s） fH0= -612KJ/mol 求 Li+（g）+F-（g）LiF（s） U=？ 由玻恩-哈伯循环： 2Li(g)+1/2F2(g) fH0