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1、第十五讲分子结构【例题解析】【例 1】 （ 2007 年江苏省化学夏令营选拔赛试题）多氮化合物均为潜在的高能量密度材料（HEDM ） ，HEDM 可用作火箭推进剂及爆炸物。1999 年 K. O. Christe 及其同事成功合成了第一个 N5的化合物N5AsF6，它能猛烈的爆炸。光谱数据及量子化学计算结果均表明，在 N5的各种异构体中，V 型结构最为稳定，它有两个较短的末端键和两个较长的中心键。（1）请写出 V 型结构的N5的 Lewis 共振式。（2）根据杂化轨道理论，指出每个氮原子的杂化类型。（3）中心键的NN 键级是多少。【解析 】（1）符合题意的Lewis 共振式有如下三种：（2）从
2、共振式（a）看，中心氮原子周围有四个价层电子对，为四面体构型，故氮原子为sp3杂化；从共振式（b）和（ c）看，中心氮原子周围有三个价层电子对，为平面三角形构型，故氮原子为sp2杂化；所以：中心氮原子可以为sp3和 sp2杂化。其余氮原子为直线型构型， sp 杂化（末端氮可不杂化）。（3） 共振式数目两原子间的总键数 键级所以：中心键的NN 键级为： 311 3121【例 2】(2007 年第 21 届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题)早在上世纪50 年代就发现了 CH5的存在， 人们曾提出该离子结构的种种假设，然而， 直至 1999 年才在低温下获得该离子的振动转动光谱，并由此提出该离子
3、的如下结构模型：氢原子围绕着碳原子快速转动；所有 CH 键的键长相等。 请问： 该离子的结构能否用经典的共价键理论说明？简述理由。【解析 】经典共价键理论认为共价键的形成是通过轨道的重叠，原子间通过共享电子对而成键。C 为第二周期元素，只有四个价轨道（1 个 2s 轨道和 3 个 2p 轨道），因此最多形成四个共价键。答案：不能。【例 2】(2009 年第 23 届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题) （ 1）分别画出BF3和 N(CH3)3的分子构型，指出中心原子的杂化轨道类型；（ 2）分别画出F3BN(CH3)3和 F4Si N(CH3)3的分子构型， 并指出分子中B 和 Si 的杂化轨
4、道类型；【解析 】（1）根据价层电子对互斥理论，可得BF3和 N(CH3)3的价层电子对数分别为：3 和 4，所以其分子构型为平面三角形和三角锥形，再根据杂化轨道理论，可知中心原子的杂化类型分别为： sp2和 sp3杂化。分子构型如下图：（2）根据价层电子对互斥理论，可得F3BN(CH3)3和 F4SiN(CH3)3的价层电子对数分别为： 4 和 5，所以其分子构型为四面体和三角双锥形，再根据杂化轨道理论，可知中心原子B 和 Si 的杂化类型分别为：sp3和 sp3d 杂化。分子构型如下图：【综合训练】1、蛋白质由多肽链组成，其基本单元如下图：（1） 在此基本单元中， 取 sp3杂化的原子为， 取 sp2杂化的原子为：；该基本单元中还有一个由原子组成的离域键，所以，其中一定处于同一平面的原子共有个。（2）请在上图中用小黑点标出孤对电子。2臭氧是大气中一种微量成分，臭氧层主要分布在距地面1535km 处，它吸收了99以上来自 太阳 的紫外 线， 保护 了人类 和生 物免 遭紫外 辐射 的伤 害。臭 氧分 子是 否有极性？，请写出所有臭氧分子的Lewis【答案】1 （ 1）C1、C3；N、C2、O；N、 C2、O；4 3；6 （2）2 （1）有极性。（2）臭氧分子的Lewis 结构式为：
