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05 多原子分子中的化学键
【5.1】利用价电子互斥理论，说明XeF4,XeO4,XeO3,XeF2,XeOF4等分子的形状。 解： 分子 m＋n（不计?电子） 价电子空间分布 孤对电子对数 配位原子数（?电子对） 几何构型
2-+-AsH,ClF,SO,SO,CH,CH333333的分子和离子的几何形【5.2】利用价电子互斥理论，说明
XeF4 6 八面体 2 4 正方形 XeO4 4 四面体 0 4 四面体 XeO3 4 四面体 1 3 三角锥 XeF2 5 三角双锥 3 2 直线形 XeOF4 6 八面体 1 5 四方锥 状，说明哪些分子有偶极矩？ 解： 分子或离子 m＋n数 价电子空间分布 孤对电子对数 配位原子数 几何形状 是否有偶极距 AsH3 4 四面体 1 3 三角锥 有 ClF3 5 SO3 3 SO32? 4 四面体 1 3 三角锥 － CH3? 3 平面三角形 0 3 平面三角形 － CH3? 4 四面体 1 3 三角锥 － 三角双锥 平面三角形 2 3 T形 有 0 3 平面三角形 无 表中ClF3分子中Cl原子周围的5对价电子按三方双锥分布，可能的形状有下面三种：
孤对电子 排布方式 lp-lp lp-bp bp-bp FF:ClF..:..FClFF..FFCl..F （A） 0 4 2 （B） 1 3 2 （C） 0 6 0 （A）和（B）相比，（B）有lp-lp（孤对-孤对）排斥作用代替（A）的lp-bp（孤对-键对）相互作用，故（A）比（B）稳定。（A）和（C）比较，（C）有两个lp-bp相互作用代替了（A）的2个bp-bp相互作用，故（A）最稳定。
【5.3】画出下列分子中孤对电子和键对电子在空间的排布图：
?????NOBrFNFSbFIClHOIClIF3，3；4，XeO2F2；（a）2，2 （b）3， （c）4，4，
（d）IF3，XeF5。
解：这是VSEPR方法的具体应用，现将分子中孤对电子和键对电子在空间的排布图示于图5.3。
HN?(a)I-NOClF(b)O+BrN-I(c)I+-SbXe(d)I+Xe图5.3
??CSNONO223【5.4】写出下列分子或离子中，中心原子所采用的杂化轨道：，，，BF3，
?CBr4，PF4?，SeF6，SiF5?，AlF63?，IF6?，MnO4，MoCl5，?CH3?2SnF2。
解： 分子或离子 CS2 ?NO2 几何构型 直线形 直线形 三角形 三角形 四面体 四面体 中心原子的杂化轨道 sp sp NO3? sp2 sp2 sp3 sp3 BF3 CBr4 PF4? SeF6 SiF5? AlF53? IF6? ?MnO4 八面体 四方锥 八面体 八面体 四面体 三角双锥 准四面体 sp3d2 sp3d sp3d2 sp3d2 sd3 MoCl5 d3sp sp3 ?CH3?2SnF2 【5.5】由
dx2?y22，s，px，py轨道组成dsp等性杂化轨道?1，?2,?3,?4，这些轨道极大
值方向按平面四方形分别和x,y轴平行。根据原子轨道正交、归一性推出各个杂化轨道的
d,s,px,py的组合系数，验证它们是正交，归一的。
2dsp解：因为4个杂化轨道是等性的，所以每一条杂化轨道的s，p和d成分依次为1/4,1/2
和1/4。这些成分值即s，p和d轨道在组成杂化轨道时的组合系数的平方。据此，可求出各
2dsp轨道的组合系数并写出杂化轨道的一般形式：
?dsp??s?22dsp根据题意，4个杂化轨道的极大值方向按平面四方形分别和x，y轴平行。设4个杂化
1221?p??d22
轨道?1,?2,?3和?4的极大值方向分别在x轴的正方向、x轴的负方向、y轴的正方向和y轴的负方向，则这4个杂化轨道可写成：
121?2??s?21?3??s?21?4??s?2?1??s?21?px??d2222x?y21?px??d2222x?y 21?py??d2222x?y21?py??d2222x?y
2这4个dsp杂化轨道是正交，归一的。归一性可用该杂化轨道的一般形式证明如下：
2?121?2?d???????dsp2???2s2px2?d??d???
?121212?212????4?s?2?px?4?d?2?s?px?2?s?d?2?px?d??d???111212222?d???d???d????d????d???px?dd?spdspxsd4?2?x4?22?2111????0?0?0424 ?1
?正交性证明如下：
?121??d????????12??2s2px2?dx2?y2???121????????2s2px2?dx2?y2?????d??
22??1???12??d??????s??d22????px???2x?y??2??2????12112??1????s2??d?????px?d?sd222?y2xx?y422?4?111122???s2d????dd????d???pxd?sd22?2?y2xx?y4422111???0?442 ?0
任选两个杂化轨道，都得同样结果。
0【5.6】臭氧O3的键角是116.8。若用杂化轨道??c1?2s?c2?2p描述中心氧原子的成键轨
22cos???c/c12计算： 道，试按键角与轨道成分的关系式
（a） 成键杂化轨道?中系数c1和c2值；
（b） 成键杂化轨道的每个原子轨道贡献的百分数。 解：
（a） 根据杂化轨道?的正交、归一性可得下列联立方程[在本方程中（2）作为已知条件
给出]：
2222??d??c??c?d??c?c????12s22p12?1??22??c1/c2??cos???cos116.8??0.4509
解之，得
c12?0.3108c1??0.56所以，O3原子的O原子的成键杂化轨道为：
2c2?0.6892 c2??0.8 3?2p ψ成?0.56?2s?0.83而被孤对电子占据的杂化轨道为：
?孤
?1?2?0.3108?2s?1?2?0.6892?2p
?0.62?2s?0.79?2p