Номер 400, страница 62 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

400. *Рассмотрите строение молекул $BeCl_2$, $BCl_3$, $CH_4$, $CCl_4$, $AsH_3$, $H_2O$, $COF_2$. Для каждой из них укажите:

- тип гибридизации орбиталей центрального атома;

- какие орбитали перекрываются при образовании химических связей;

- какое число неподелённых и связывающих электронных пар имеется в молекуле;

- какую пространственную конфигурацию имеет молекула;

- какой тип химической связи в молекуле;

- полярна молекула или нет;

- чему равен угол между связями.

Молекула $BeCl_2$ (хлорид бериллия)

тип гибридизации орбиталей центрального атома: центральный атом бериллия ($Be$) находится в состоянии $sp$-гибридизации, так как образует две $\sigma$-связи и не имеет неподелённых электронных пар. Ответ: $sp$-гибридизация.

какие орбитали перекрываются при образовании химических связей: каждая из двух $sp$-гибридных орбиталей атома бериллия перекрывается с $3p$-орбиталью атома хлора, образуя две $\sigma$-связи $Be-Cl$. Ответ: $sp$-гибридная орбиталь $Be$ и $3p$-орбиталь $Cl$.

какое число неподелённых и связывающих электронных пар имеется в молекуле: в молекуле имеются 2 связывающие электронные пары (в связях $Be-Cl$) и 6 неподелённых электронных пар (по 3 у каждого из двух атомов хлора). Ответ: 2 связывающие и 6 неподелённых пар.

какую пространственную конфигурацию имеет молекула: согласно теории Гиллеспи (VSEPR), молекула типа $AX_2$ имеет линейное строение. Ответ: линейная.

какой тип химической связи в молекуле: разница электроотрицательностей бериллия (1.57) и хлора (3.16) значительна, поэтому связь $Be-Cl$ является ковалентной полярной. Ответ: ковалентная полярная.

полярна молекула или нет: молекула имеет симметричное линейное строение. Дипольные моменты двух связей $Be-Cl$ направлены в противоположные стороны и компенсируют друг друга. Ответ: молекула неполярна.

чему равен угол между связями: в линейной молекуле угол между связями составляет $180^{\circ}$. Ответ: $180^{\circ}$.

Молекула $BCl_3$ (хлорид бора)

тип гибридизации орбиталей центрального атома: центральный атом бора ($B$) образует три $\sigma$-связи и не имеет неподелённых электронных пар, поэтому находится в состоянии $sp^2$-гибридизации. Ответ: $sp^2$-гибридизация.

какие орбитали перекрываются при образовании химических связей: три $sp^2$-гибридные орбитали атома бора перекрываются с $3p$-орбиталями трех атомов хлора. Ответ: $sp^2$-гибридная орбиталь $B$ и $3p$-орбиталь $Cl$.

какое число неподелённых и связывающих электронных пар имеется в молекуле: в молекуле 3 связывающие электронные пары (в связях $B-Cl$) и 9 неподелённых электронных пар (по 3 у каждого из трех атомов хлора). Ответ: 3 связывающие и 9 неподелённых пар.

какую пространственную конфигурацию имеет молекула: молекула типа $AX_3$ имеет форму правильного (равностороннего) треугольника, все атомы лежат в одной плоскости. Ответ: тригональная плоская (плоский треугольник).

какой тип химической связи в молекуле: связь $B-Cl$ является ковалентной полярной из-за разницы электроотрицательностей бора (2.04) и хлора (3.16). Ответ: ковалентная полярная.

полярна молекула или нет: молекула симметрична. Векторная сумма дипольных моментов трех связей $B-Cl$, расположенных под углом $120^{\circ}$ друг к другу, равна нулю. Ответ: молекула неполярна.

чему равен угол между связями: валентный угол $Cl-B-Cl$ в тригональной плоской молекуле равен $120^{\circ}$. Ответ: $120^{\circ}$.

Молекула $CH_4$ (метан)

тип гибридизации орбиталей центрального атома: центральный атом углерода ($C$) образует четыре $\sigma$-связи и не имеет неподелённых электронных пар, его гибридизация $sp^3$. Ответ: $sp^3$-гибридизация.

какие орбитали перекрываются при образовании химических связей: четыре $sp^3$-гибридные орбитали атома углерода перекрываются с $1s$-орбиталями четырех атомов водорода. Ответ: $sp^3$-гибридная орбиталь $C$ и $1s$-орбиталь $H$.

какое число неподелённых и связывающих электронных пар имеется в молекуле: в молекуле 4 связывающие электронные пары (в связях $C-H$) и нет неподелённых пар. Ответ: 4 связывающие и 0 неподелённых пар.

какую пространственную конфигурацию имеет молекула: молекула типа $AX_4$ имеет форму тетраэдра, в центре которого находится атом углерода, а в вершинах - атомы водорода. Ответ: тетраэдрическая.

какой тип химической связи в молекуле: разница электроотрицательностей углерода (2.55) и водорода (2.20) невелика, связь $C-H$ является ковалентной слабополярной. Ответ: ковалентная полярная.

полярна молекула или нет: молекула имеет высокосимметричное тетраэдрическое строение. Дипольные моменты четырех связей $C-H$ взаимно компенсируются. Ответ: молекула неполярна.

чему равен угол между связями: валентный угол $H-C-H$ в тетраэдре составляет $109.5^{\circ}$. Ответ: $109.5^{\circ}$.

Молекула $CCl_4$ (тетрахлорметан)

тип гибридизации орбиталей центрального атома: центральный атом углерода ($C$) образует четыре $\sigma$-связи, гибридизация $sp^3$. Ответ: $sp^3$-гибридизация.

какие орбитали перекрываются при образовании химических связей: четыре $sp^3$-гибридные орбитали атома углерода перекрываются с $3p$-орбиталями четырех атомов хлора. Ответ: $sp^3$-гибридная орбиталь $C$ и $3p$-орбиталь $Cl$.

какое число неподелённых и связывающих электронных пар имеется в молекуле: в молекуле 4 связывающие пары (в связях $C-Cl$) и 12 неподелённых пар (по 3 у каждого из четырех атомов хлора). Ответ: 4 связывающие и 12 неподелённых пар.

какую пространственную конфигурацию имеет молекула: аналогично метану, молекула типа $AX_4$ имеет тетраэдрическую конфигурацию. Ответ: тетраэдрическая.

какой тип химической связи в молекуле: связь $C-Cl$ является ковалентной полярной из-за разницы электроотрицательностей углерода (2.55) и хлора (3.16). Ответ: ковалентная полярная.

полярна молекула или нет: молекула симметрична, дипольные моменты связей компенсируют друг друга. Ответ: молекула неполярна.

чему равен угол между связями: валентный угол $Cl-C-Cl$ в идеальном тетраэдре равен $109.5^{\circ}$. Ответ: $109.5^{\circ}$.

Молекула $AsH_3$ (арсин)

тип гибридизации орбиталей центрального атома: центральный атом мышьяка ($As$) образует три $\sigma$-связи и имеет одну неподелённую электронную пару. Общее число электронных пар - 4, что соответствует $sp^3$-гибридизации. Ответ: $sp^3$-гибридизация.

какие орбитали перекрываются при образовании химических связей: три $sp^3$-гибридные орбитали атома мышьяка перекрываются с $1s$-орбиталями трех атомов водорода. Ответ: $sp^3$-гибридная орбиталь $As$ и $1s$-орбиталь $H$.

какое число неподелённых и связывающих электронных пар имеется в молекуле: в молекуле 3 связывающие электронные пары (в связях $As-H$) и 1 неподелённая электронная пара (у атома мышьяка). Ответ: 3 связывающие и 1 неподелённая пара.

какую пространственную конфигурацию имеет молекула: молекула типа $AX_3E_1$ имеет форму тригональной пирамиды. Ответ: тригональная пирамидальная.

какой тип химической связи в молекуле: электроотрицательности мышьяка (2.18) и водорода (2.20) почти одинаковы, связь $As-H$ является ковалентной практически неполярной. Ответ: ковалентная неполярная.

полярна молекула или нет: из-за несимметричной пирамидальной формы и наличия неподелённой электронной пары на атоме мышьяка, которая создает отрицательный полюс диполя, молекула в целом полярна. Ответ: молекула полярна.

чему равен угол между связями: неподелённая электронная пара отталкивает связывающие пары сильнее, чем они отталкиваются друг от друга. Это приводит к уменьшению валентного угла по сравнению с тетраэдрическим. Угол $H-As-H$ составляет примерно $91.8^{\circ}$. Ответ: $\approx 91.8^{\circ}$.

Молекула $H_2O$ (вода)

тип гибридизации орбиталей центрального атома: центральный атом кислорода ($O$) образует две $\sigma$-связи и имеет две неподелённые электронные пары. Общее число электронных пар - 4, гибридизация $sp^3$. Ответ: $sp^3$-гибридизация.

какие орбитали перекрываются при образовании химических связей: две $sp^3$-гибридные орбитали атома кислорода перекрываются с $1s$-орбиталями двух атомов водорода. Ответ: $sp^3$-гибридная орбиталь $O$ и $1s$-орбиталь $H$.

какое число неподелённых и связывающих электронных пар имеется в молекуле: в молекуле 2 связывающие пары (в связях $O-H$) и 2 неподелённые пары (у атома кислорода). Ответ: 2 связывающие и 2 неподелённые пары.

какую пространственную конфигурацию имеет молекула: молекула типа $AX_2E_2$ имеет угловую (или изогнутую) форму. Ответ: угловая (изогнутая).

какой тип химической связи в молекуле: из-за большой разницы электроотрицательностей кислорода (3.44) и водорода (2.20) связь $O-H$ является сильнополярной ковалентной. Ответ: ковалентная полярная.

полярна молекула или нет: молекула имеет несимметричное угловое строение. Дипольные моменты двух связей $O-H$ не компенсируют друг друга, их векторная сумма создает значительный дипольный момент. Ответ: молекула полярна.

чему равен угол между связями: две неподелённые пары на атоме кислорода оказывают сильное отталкивающее действие, сжимая угол между связями $O-H$. Угол $H-O-H$ равен примерно $104.5^{\circ}$. Ответ: $\approx 104.5^{\circ}$.

Молекула $COF_2$ (карбонилфторид)

тип гибридизации орбиталей центрального атома: центральный атом углерода ($C$) образует две одинарные $\sigma$-связи, одну двойную связь ($\sigma + \pi$) и не имеет неподелённых пар. Учитываются три $\sigma$-связи (три электронных домена), что соответствует $sp^2$-гибридизации. Ответ: $sp^2$-гибридизация.

какие орбитали перекрываются при образовании химических связей: связи $C-F$ ($\sigma$-тип) образуются перекрыванием $sp^2$-орбиталей углерода и $2p$-орбиталей фтора. Связь $C=O$ состоит из $\sigma$-связи (перекрывание $sp^2$-орбитали углерода и $sp^2$-орбитали кислорода) и $\pi$-связи (перекрывание негибридизованных $p$-орбиталей углерода и кислорода). Ответ: $C-F$: $sp^2(C) - 2p(F)$; $C=O$: $\sigma$-связь $sp^2(C) - sp^2(O)$, $\pi$-связь $p(C) - p(O)$.

какое число неподелённых и связывающих электронных пар имеется в молекуле: в молекуле 4 связывающие электронные пары (две в двойной связи $C=O$ и по одной в связях $C-F$) и 8 неподелённых электронных пар (2 у атома кислорода и по 3 у каждого из двух атомов фтора). Ответ: 4 связывающие и 8 неподелённых пар.

какую пространственную конфигурацию имеет молекула: молекула типа $AX_3$ имеет плоскую тригональную (треугольную) конфигурацию. Ответ: тригональная плоская.

какой тип химической связи в молекуле: все связи ($C-F$ и $C=O$) в молекуле являются ковалентными полярными из-за разницы в электроотрицательности атомов. Ответ: ковалентная полярная.

полярна молекула или нет: молекула несимметрична, так как к центральному атому присоединены разные атомы (два $F$ и один $O$). Дипольные моменты связей не компенсируют друг друга. Ответ: молекула полярна.

чему равен угол между связями: геометрия искажена по сравнению с идеальным треугольником ($120^{\circ}$). Двойная связь $C=O$ занимает больше места и отталкивает одинарные связи сильнее. Угол $F-C-F$ уменьшается, а углы $F-C-O$ увеличиваются. Ответ: угол $F-C-F \approx 108^{\circ}$, угол $F-C-O \approx 126^{\circ}$.