第2節(jié)分子結構與性質【考綱要求】 了解共價鍵的形成、極性、類型(鍵和鍵)，了解配位鍵的含義。 能用鍵能、鍵長、鍵角等說明簡單分子的某些性質。 了解雜化軌道理論及簡單的雜化軌道類型(sp、sp2、sp3)。 能用價層電子對互斥理論或者雜化軌道理論推測簡單分子或離子的空間結構。 了解范德華力的含義及對物質性質的影響。 了解氫鍵的含義，能列舉存在氫鍵的物質，并能解釋氫鍵對物質性質的影響?？键c一共價鍵1本質和特征共價鍵的本質是在原子之間形成共用電子對，其特征是具有飽和性和方向性。2分類分類依據(jù)類型形成共價鍵的原子軌道重疊方式鍵原子軌道“頭碰頭”重疊鍵原子軌道“肩并肩”重疊形成共價鍵的電子對是否偏移極性鍵共用電子對發(fā)生偏移非極性鍵共用電子對不發(fā)生偏移3.鍵和鍵判斷的一般規(guī)律共價單鍵是鍵，共價雙鍵中含有一個鍵，一個鍵；共價三鍵中含有一個鍵，兩個鍵。4鍵參數(shù)(1)鍵參數(shù)對分子性質的影響(2)鍵參數(shù)與分子穩(wěn)定性的關系鍵能越大，鍵長越短，分子越穩(wěn)定。 5等電子原理原子總數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的分子(即等電子體)具有相似的化學鍵特征，它們的許多性質相近，如CO和N2。1共價鍵的成鍵原子只能是非金屬原子()2鍵長等于成鍵兩原子的半徑之和()3乙炔分子中既有非極性鍵又有極性鍵，既有鍵又有鍵()4鍵可以繞鍵軸旋轉，鍵不能繞鍵軸旋轉()5分子間作用力越大，分子的穩(wěn)定性越強()6碳碳三鍵和碳碳雙鍵的鍵能分別是碳碳單鍵鍵能的3倍和2倍()答案：1.2.3.4.5.6.題組一考查化學鍵的判斷1用下列物質填空(填選項字母)。(1)只含極性鍵的分子是 ；(2)既含離子鍵又含共價鍵的化合物是 ；(3)只存在鍵的分子是 ；(4)同時存在鍵和鍵的分子是 。AN2BCO2 CCH2Cl2 DC2H4EC2H6 FCaCl2 GNH4Cl答案：(1)BC(2)G(3)CE(4)ABD 題組二考查等電子原理的應用2下列粒子屬于等電子體的是()ACH4和NHBNO和O2CNO2和O3 DHCl和H2O解析：選A。原子總數(shù)和價電子總數(shù)均相等的兩種微粒為等電子體。3已知CO2為直線形結構，SO3為平面正三角形結構，NF3為三角錐形結構，請推測COS、CO、PCl3的空間結構： 、 、 。解析：COS與CO2互為等電子體，其結構與CO2相似，所以其為直線形結構；CO與SO3互為等電子體，二者結構相似，所以CO為平面正三角形結構；PCl3與NF3互為等電子體，二者結構相似，所以PCl3為三角錐形結構。答案：直線形平面正三角形三角錐形4早期，Langmuir提出等電子原理：原子數(shù)相同、電子總數(shù)相同的分子，互稱為等電子體。等電子體的結構相似、物理性質相近。(1)根據(jù)上述原理，僅由第二周期元素組成的共價分子中，互為等電子體的是 和 ； 和 。(2)此后，等電子原理又有所發(fā)展。例如，由短周期元素組成的微粒，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，也互稱為等電子體，它們也具有相似的結構特征。在短周期元素組成的物質中，與NO互為等電子體的分子有 、 。解析：(1)僅由第二周期元素組成的共價分子中，即由B、C、N、O、F組成的共價分子，如N2與CO均為14個電子，N2O與CO2均為22個電子，分別互為等電子體。(2)根據(jù)題意，只要原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，即互稱為等電子體，NO為三原子粒子，各原子最外層電子數(shù)之和為562118，SO2、O3也為三原子粒子，各原子最外層電子數(shù)之和為6318。答案：(1)N2CON2OCO2(2)SO2O31常見的等電子體歸納微粒通式價電子總數(shù)立體構型CO2、SCN、NO、NAX216e直線形CO、NO、SO3AX324e平面三角形SO2、O3、NOAX218eV形SO、POAX432e正四面體形PO、SO、ClOAX326e三角錐形CO、N2AX10e直線形CH4、NHAX48e正四面體形2.根據(jù)已知分子的結構推測另一些與它互為等電子體微粒的立體構型，并推測其物理性質(1)N2O與CO2是等電子體，都是直線形結構；(2)硅和鍺是良好的半導體材料，他們的等電子體磷化鋁(AlP)和砷化鎵(GaAs)也是很好的半導體材料； (3)SiCl4、SiO、SO的原子數(shù)目和價電子總數(shù)都相等，它們互為等電子體，中心原子都是sp3雜化，都形成正四面體形立體構型。 考點二分子的立體構型學生用書P1771用價層電子對互斥理論推測分子的立體構型(1)用價層電子對互斥理論推測分子的立體構型的關鍵是判斷分子中的中心原子上的價層電子對數(shù)。 其中：a是中心原子的價電子數(shù)(陽離子要減去電荷數(shù)、陰離子要加上電荷數(shù))，b是與中心原子結合的原子最多能接受的電子數(shù)，x是與中心原子結合的原子數(shù)。(2)價層電子對互斥理論與分子構型價層電子對數(shù)鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)價層電子對立體構型分子立體構型實例220直線形直線形CO2330平面三角形平面三角形BF321V形SO2440四面體形正四面體形CH431三角錐形NH322V形H2O2.用雜化軌道理論推測分子的立體構型雜化類型雜化軌道數(shù)目雜化軌道間夾角立體構型實例sp2180直線形BeCl2sp23120平面三角形BF3sp3410928正四面體形CH43.配位鍵和配合物(1)孤電子對：分子或離子中沒有跟其他原子共用的電子對。(2)配位鍵配位鍵的形成：成鍵原子一方提供孤電子對，另一方提供空軌道形成共價鍵。配位鍵的表示：常用“”來表示配位鍵，箭頭指向接受孤電子對的原子。(3)配位化合物：金屬離子(或原子)與某些分子或離子(稱為配體)以配位鍵結合形成的化合物，如Cu(NH3)4SO4。配體有孤電子對，如H2O、NH3、CO、F、Cl、CN等。中心原子(或離子)有空軌道，如Fe3、Cu2、Zn2、Ag等。1NH3分子為三角錐形，N原子發(fā)生sp2雜化()2只要分子構型為平面三角形，中心原子均為sp2雜化()3分子中中心原子通過sp3雜化軌道成鍵時，該分子一定為正四面體結構()4中心原子是sp雜化的，其分子構型不一定為直線形()5雜化軌道只用于形成鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對()6價層電子對互斥理論中，鍵電子對數(shù)不計入中心原子的價層電子對數(shù)()7N2分子中N原子沒有雜化，分子中有1個鍵、2個鍵()8配合物Cu(NH3)4(OH)2的中心離子、配體和配位數(shù)分別為Cu2、NH3、4()答案：1.2.3.4.5.6.7.8.題組一考查價層電子對互斥理論、雜化軌道理論的綜合應用1下列離子的VSEPR模型與離子的立體構型一致的是()ASOBClOCNO DClO解析：選B。當中心原子無孤電子對時，VSEPR模型與離子的立體構型一致。A項，SO的中心原子的孤電子對數(shù)(6232)1；B項，ClO的中心原子的孤電子對數(shù)(7142)0；C項，NO的中心原子的孤電子對數(shù)(5122)1；D項，ClO的中心原子的孤電子對數(shù)(7132)1。所以只有B項符合題意。2下列分子所含原子中，既有sp3雜化，又有sp2雜化的是()解析：選A。乙醛中甲基中的碳原子采取sp3雜化，醛基中的碳原子采取sp2雜化；丙烯腈中雙鍵連接的兩個碳原子采取sp2雜化，另一個碳原子采取sp雜化；甲醛中碳原子采取sp2雜化；丙炔中甲基中的碳原子采取sp3雜化，三鍵連接的兩個碳原子采取sp雜化。3氮的最高價氧化物為無色晶體，它由兩種離子構成，已知其陰離子的立體構型為平面三角形，則其陽離子的立體構型和陽離子中氮的雜化方式為()A直線形sp雜化 BV形sp2雜化C三角錐形sp3雜化 D平面三角形sp2雜化解析：選A。氮的最高價氧化物為N2O5，根據(jù)N元素的化合價為5和原子組成，可知陰離子為NO、陽離子為NO，NO中N原子形成了2個鍵，孤電子對數(shù)目為0，所以雜化類型為sp，陽離子的立體構型為直線形，故A項正確。“三方法”判斷中心原子的雜化類型(1)根據(jù)雜化軌道的空間分布構型判斷若雜化軌道在空間的分布為正四面體形或三角錐形，則中心原子發(fā)生sp3雜化。若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形，則中心原子發(fā)生sp2雜化。若雜化軌道在空間的分布呈直線形，則中心原子發(fā)生sp雜化。(2)根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷若雜化軌道之間的夾角為10928，則中心原子發(fā)生sp3雜化；若雜化軌道之間的夾角為120，則中心原子發(fā)生sp2雜化；若雜化軌道之間的夾角為180，則中心原子發(fā)生sp雜化。(3)根據(jù)等電子原理結構相似進行推斷，如CO2是直線形分子，SCN、NO、N與CO2是等電子體，所以其立體構型均為直線形，中心原子均采用sp雜化。 題組二考查配位鍵、配合物理論4銅單質及其化合物在很多領域有重要的用途，如金屬銅用來制造電線電纜，五水硫酸銅可用作殺菌劑。(1)往硫酸銅溶液中加入過量氨水，可生成Cu(NH3)42配離子。已知NF3與NH3的立體構型都是三角錐形，但NF3不易與Cu2形成配離子，其原因是 。(2)膽礬CuSO45H2O可寫作Cu(H2O)4SO4H2O，其結構示意圖如下：下列有關膽礬的說法正確的是 。A所有氧原子都采取sp3雜化B氧原子存在配位鍵和氫鍵兩種化學鍵CCu2的價電子排布式為3d84s1D膽礬中的水在不同溫度下會分步失去答案：(1)N、F、H三種元素的電負性：FNH，在NF3中，共用電子對偏向F原子，偏離N原子，使得氮原子上的孤電子對難與Cu2形成配位鍵(2)D5(1)丁二酮肟鎳是一種鮮紅色沉淀，可用來檢驗Ni2，其分子結構如圖所示。該結構中碳原子的雜化方式是 ，分子內微粒之間存在的作用力有 (填字母)。a離子鍵 b共價鍵c配位鍵 d氫鍵(2)醋酸二胺合銅溶液可以吸收CO，生成的CH3COOCu(NH3)3CO 中與Cu形成配離子的配體為 (填化學式)。答案：(1)sp2、sp3bcd(2)CO、NH3考點三分子間作用力與分子的性質學生用書P1791分子間作用力(1)概念：物質分子之間存在的相互作用力。(2)分類：范德華力和氫鍵。(3)強弱：范德華力<氫鍵<化學鍵。(4)范德華力范德華力主要影響物質的熔沸點、硬度等物理性質。范德華力越強，物質的熔、沸點越高，硬度越大。一般來說，組成和結構相似的物質，隨著相對分子質量的增大，范德華力逐漸增大；相對分子質量相近的分子，分子的極性越大，范德華力越大。(5)氫鍵形成：由已經(jīng)與電負性很強的原子形成共價鍵的氫原子(該氫原子幾乎為裸露的質子)與另一個電負性很強的原子之間形成的作用力。表示方法：AHBaA、B為電負性很強的原子，一般為N、O、F三種元素的原子。bA、B可以相同，也可以不同。特征：具有一定的方向性和飽和性。分類：包括分子內氫鍵和分子間氫鍵兩種。對物質性質的影響：分子間氫鍵使物質的熔、沸點升高，對電離和溶解度等產(chǎn)生影響。2分子的性質(1)分子的極性類型非極性分子極性分子形成原因正電中心和負電中心重合正電中心和負電中心不重合存在的共價鍵非極性鍵或極性鍵非極性鍵或極性鍵分子內原子排列對稱不對稱(2)溶解性“相似相溶”的規(guī)律：非極性溶質一般能溶于非極性溶劑，極性溶質一般能溶于極性溶劑。若溶劑和溶質分子之間可以形成氫鍵，則溶質的溶解度增大。隨著溶質分子中憎水基個數(shù)的增大，溶質在水中的溶解度減小。如甲醇、乙醇和水以任意比互溶，而戊醇在水中的溶解度明顯減小。(3)分子的手性手性異構體：具有完全相同的組成和原子排列的一對分子，如同左手和右手一樣互為鏡像，在三維空間里不能重疊，互稱手性異構體。手性分子：具有手性異構體的分子。手性碳原子：在有機物分子中，連有四個不同基團或原子的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子，如為手性碳原子。(4)無機含氧酸分子的酸性無機含氧酸的通式可寫成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，則n值越大，R的正電性越高，使ROH中O的電子向R偏移，在水分子的作用下越易電離出H，酸性越強，如酸性：HClO<HClO2<HClO3<HClO4。1極性分子中可能含有非極性鍵()2H2和O2之間存在氫鍵()3可燃冰(CH48H2O)中甲烷分子與水分子間形成了氫鍵()4乙醇分子和水分子間只存在范德華力()5鹵素氫化物中，HCl的沸點最低的原因是其分子間的范德華力最小()6H2O比H2S穩(wěn)定是因為水分子間存在氫鍵()7氫鍵的存在一定能使物質的熔、沸點升高()答案：1.2.3.4.5.6.7.題組一考查分子極性和化學鍵極性之間的關系1下列敘述中正確的是()A以非極性鍵結合起來的雙原子分子一定是非極性分子B以極性鍵結合起來的分子一定是極性分子C非極性分子只能是雙原子單質分子D非極性分子中一定含有非極性共價鍵解析：選A。對于抽象的選擇題可用反例法，以具體的物質判斷正誤。A項正確，如O2、H2、N2等；B項錯誤，以極性鍵結合起來的分子不一定是極性分子，若分子構型對稱，正電中心和負電中心重合，就是非極性分子，如CH4、CO2、CCl4、CS2等；C項錯誤，某些共價化合物，如CO2、C2H4等也是非極性分子；D項錯誤，非極性分子中不一定含有非極性鍵，如CH4、CO2。2下列化合物中，化學鍵的類型和分子的極性(極性或非極性)皆相同的是()ACO2和SO2BCH4和CH2Cl2CBF3和NH3 DHCl和HI解析：選D。A項，CO2為極性鍵構成的非極性分子，為直線形結構，SO2為V形結構，是極性分子；B項，CH4為極性鍵構成的非極性分子，是正四面體結構，CH2Cl2是由極性鍵構成的極性分子；C項，BF3為極性鍵構成的非極性分子，是平面正三角形結構，NH3為極性鍵構成的極性分子，是三角錐形結構；D項，HCl和HI都是極性鍵構成的極性分子，都為直線形結構。分子極性判斷的思維程序和兩種思維模型(1)思維程序(2)思維模型根據(jù)鍵的類型及分子的立體構型判斷根據(jù)中心原子最外層電子是否全部成鍵判斷分子中的中心原子最外層電子若全部成鍵，此分子一般為非極性分子，如CH4、BF3、CO2等；分子中的中心原子最外層電子若未全部成鍵，此分子一般為極性分子，如H2O、NH3、NF3等。 題組二考查分子間作用力、氫鍵及其對物質性質的影響3若不斷地升高溫度，實現(xiàn)“雪花水水蒸氣氧氣和氫氣”的變化。在變化的各階段被破壞的粒子間的主要相互作用依次是()A氫鍵；分子間作用力；極性鍵B氫鍵；氫鍵；非極性鍵C氫鍵；極性鍵；分子間作用力D分子間作用力；氫鍵；非極性鍵解析：選A。4下列物質變化，只與范德華力有關的是 。A干冰熔化 B乙酸汽化C乙醇與丙酮混溶 DHCON(CH3)2溶于水E碘溶于四氯化碳 F石英熔融解析：范德華力存在分子之間，不含氫鍵的分子晶體符合題目要求。乙酸、乙醇分子間存在氫鍵，HCON(CH3)2溶于水時與水分子間會形成氫鍵，石英為原子晶體，熔融時破壞的是共價鍵。答案：AE5按要求回答下列問題：(1)HCHO分子的立體構型為 形，它與氫氣的加成產(chǎn)物的熔、沸點比CH4的熔、沸點高，其主要原因是(須指明加成產(chǎn)物是何物質) 。(2)S位于周期表中 族，該族元素氫化物中，H2Te比H2S沸點高的原因是 ，H2O比H2Te沸點高的原因是 。(3)有一類組成最簡單的有機硅化合物叫硅烷。硅烷的沸點與相對分子質量的關系如圖所示，呈現(xiàn)這種變化的原因是 。(4)氨是一種易液化的氣體，請簡述其易液化的原因： 。(5)硫的氫化物在乙醇中的溶解度小于氧的氫化物的原因是 。答案：(1)平面三角加成產(chǎn)物CH3OH分子之間能形成氫鍵(2)A兩者均為分子晶體且結構相似，H2Te相對分子質量比H2S大，分子間作用力更強兩者均為分子晶體，H2O分子中存在氫鍵(3)硅烷為分子晶體，隨相對分子質量的增大，分子間作用力增強，熔、沸點升高(4)氨分子間存在氫鍵，分子間作用力大，因而易液化(5)H2O與乙醇分子間形成氫鍵范德華力、氫鍵和共價鍵的比較范德華力氫鍵共價鍵作用粒子分子氫原子與氟、氮或氧原子(分子內，分子間)原子強度比較共價鍵>氫鍵>范德華力 影響其強度的因素隨著分子極性和相對分子質量的增大而增大組成和結構相似的物質，相對分子質量越大，范德華力越大對于AHB，A、B的電負性越大，B原子的半徑越小，鍵能越大成鍵原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定對物質性質的影響影響物質的熔、沸點和溶解度等物理性質組成和結構相似的物質，隨相對分子質量的增大，物質熔、沸點升高，如F2<Cl2<Br2<I2，CF4<CCl4<CBr4分子間氫鍵的存在，使物質的熔、沸點升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸點：H2O>H2S，HF>HCl，NH3>PH3分子內氫鍵使物質的熔、沸點降低影響分子的穩(wěn)定性共價鍵鍵能越大，分子穩(wěn)定性越強題組三考查無機含氧酸的酸性6判斷含氧酸酸性強弱的一條經(jīng)驗規(guī)律是含氧酸分子結構中含非羥基氧原子數(shù)越多，該含氧酸的酸性越強。如下表所示：含氧酸酸性強弱與非羥基氧原子數(shù)的關系次氯酸磷酸硫酸高氯酸含氧酸ClOH非羥基氧原子數(shù)0123酸性弱酸中強酸強酸最強酸(1)亞磷酸H3PO3和亞砷酸H3AsO3分子式相似，但它們的酸性差別很大，H3PO3是中強酸，H3AsO3既有弱酸性又有弱堿性。由此可推出它們的結構式分別為 ， 。(2)分別寫出H3PO3和H3AsO3與過量的NaOH溶液反應的化學方程式： ， 。(3)在H3PO3和H3AsO3中分別加入濃鹽酸，分析反應情況： 。寫出化學方程式： 。解析：(1)已知H3PO3為中強酸，H3AsO3為弱酸，依據(jù)題給信息可知H3PO3中含1個非羥基氧原子，H3AsO3中不含非羥基氧原子。(2)與過量NaOH溶液反應的化學方程式的書寫，需得知H3PO3和H3AsO3分別為幾元酸，從題給信息可知，含氧酸分子結構中含幾個羥基氫，則該酸為幾元酸。故H3PO3為二元酸，H3AsO3為三元酸。(3)H3PO3為中強酸，不與鹽酸反應；H3AsO3為兩性物質，可與鹽酸反應。答案：(1) (2)H3PO32NaOH=Na2HPO32H2OH3AsO33NaOH=Na3AsO33H2O(3)H3PO3為中強酸，不與鹽酸反應；H3AsO3為兩性物質，可與鹽酸反應H3AsO33HCl=AsCl33H2O學生用書P18112017高考全國卷，35(2)(3)(4)研究發(fā)現(xiàn)，在CO2低壓合成甲醇反應(CO23H2=CH3OHH2O)中，Co氧化物負載的Mn氧化物納米粒子催化劑具有高活性，顯示出良好的應用前景?；卮鹣铝袉栴}：(1)CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為 和 。(2)在CO2低壓合成甲醇反應所涉及的4種物質中，沸點從高到低的順序為 ，原因是 。(3)硝酸錳是制備上述反應催化劑的原料，Mn(NO3)2中的化學鍵除了鍵外，還存在 。解析：(1)CO2中C的價層電子對數(shù)為2，故為sp雜化；CH3OH分子中C的價層電子對數(shù)為4，故為sp3雜化。(2)水和甲醇均為極性分子，常溫常壓下兩種物質均呈液態(tài)；二氧化碳和氫氣均為非極性分子，常溫常壓下兩種物質均呈氣態(tài)，根據(jù)四種物質在相同條件下的狀態(tài)可以判斷出水、甲醇的沸點均高于二氧化碳、氫氣的沸點。由于水分子中的2個氫原子都能參與氫鍵的形成，而甲醇分子中只有羥基上的氫原子能夠形成氫鍵，所以水中的氫鍵比甲醇多，則水的沸點高于甲醇的沸點。二氧化碳和氫氣都屬于分子晶體，但由于二氧化碳的相對分子質量大于氫氣，所以二氧化碳的沸點高于氫氣的沸點。(3)Mn(NO3)2是離子化合物，存在離子鍵；此外在NO中，3個O原子和中心原子N之間還形成一個4中心6電子的大鍵(鍵)，所以Mn(NO3)2中的化學鍵有鍵、鍵和離子鍵。答案：(1)spsp3(2)H2O>CH3OH>CO2>H2H2O與CH3OH均為極性分子，H2O中氫鍵比甲醇多；CO2與H2均為非極性分子，CO2分子量較大，范德華力較大(3)離子鍵和鍵(鍵)22016高考全國卷，37(2)(5)鍺(Ge)是典型的半導體元素，在電子、材料等領域應用廣泛?；卮鹣铝袉栴}：(1)Ge與C是同族元素，C原子之間可以形成雙鍵、三鍵，但Ge原子之間難以形成雙鍵或三鍵。從原子結構角度分析，原因是 。(2)Ge單晶具有金剛石型結構，其中Ge原子的雜化方式為 ，微粒之間存在的作用力是 。答案：(1)Ge原子半徑大，原子間形成的單鍵較長，pp軌道肩并肩重疊程度很小或幾乎不能重疊，難以形成鍵(2)sp3共價鍵32016高考全國卷，37(2)東晉華陽國志南中志卷四中已有關于白銅的記載，云南鎳白銅(銅鎳合金)聞名中外，曾主要用于造幣，亦可用于制作仿銀飾品。硫酸鎳溶于氨水形成Ni(NH3)6SO4藍色溶液。(1)Ni(NH3)6SO4中陰離子的立體構型是 。(2)在Ni(NH3)62中Ni2與NH3之間形成的化學鍵稱為 ，提供孤電子對的成鍵原子是 。(3)氨的沸點 (填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是 ；氨是 分子(填“極性”或“非極性”)，中心原子的軌道雜化類型為 。解析：(1)SO中S無孤電子對，立體構型為正四面體。(2)Ni(NH3)62為配離子，Ni2與NH3之間形成的化學鍵為配位鍵。配體NH3中提供孤電子對的為N。(3)NH3 分子間存在氫鍵，故沸點比PH3高。NH3中N有一對孤電子對，立體構型為三角錐形，因此NH3為極性分子，N的雜化軌道數(shù)為314，雜化類型為sp3。答案：(1)正四面體(2)配位鍵N(3)高于NH3分子間可形成氫鍵極性sp342015高考全國卷，37(2)(3)(1)碳在形成化合物時，其鍵型以共價鍵為主，原因是 。(2)CS2分子中，共價鍵的類型有 ，C原子的雜化軌道類型是 ，寫出兩個與CS2具有相同空間構型和鍵合形式的分子或離子： 。答案：(1)C有4個價電子且半徑小，難以通過得或失電子達到穩(wěn)定電子結構(2)鍵和鍵spCO2、SCN(或COS等)5(2015高考海南卷)(1)下列物質的結構或性質與氫鍵無關的是 。A乙醚的沸點B乙醇在水中的溶解度C氫化鎂的晶格能 DDNA的雙螺旋結構(2)V2O5常用作SO2 轉化為SO3的催化劑。SO2分子中S原子價層電子對數(shù)是 對，分子的立體構型為 ；SO3氣態(tài)為單分子，該分子中S原子的雜化軌道類型為 ；SO3的三聚體環(huán)狀結構如圖所示，該結構中S原子的雜化軌道類型為 ；該結構中SO 鍵長有兩類，一類鍵長約140 pm，另一類鍵長約為160 pm，較短的鍵為 (填圖中字母)，該分子中含有 個鍵。解析：(1)A.乙醚分子間不存在氫鍵，乙醚的沸點與氫鍵無關；B.乙醇和水分子間能形成氫鍵，乙醇在水中的溶解度與氫鍵有關；C.氫化鎂為離子化合物，氫化鎂的晶格能與氫鍵無關；D.DNA的雙螺旋結構涉及堿基配對，與氫鍵有關。(2)SO2 分子中S原子價層電子對數(shù)是2(622)3對，分子的立體構型為V形；SO3氣態(tài)為單分子，該分子中S原子的雜化軌道類型為sp2雜化；SO3的三聚體環(huán)狀結構如題圖所示，該結構中S原子的雜化軌道類型為sp3雜化；該結構中SO鍵長有兩類，一類鍵長約140 pm，另一類鍵長約為160 pm，較短的鍵為a，該分子中含有12個鍵。答案：(1)AC(2)3V形sp2雜化 sp3雜化 a12學生用書P321(單獨成冊)一、選擇題1下列說法中不正確的是()A鍵比鍵重疊程度大，形成的共價鍵強B兩個原子之間形成共價鍵時，最多有一個鍵C氣體單質中，一定有鍵，可能有鍵DN2分子中有一個鍵，兩個鍵解析：選C。單鍵均為鍵，雙鍵和三鍵中各存在一個鍵，其余均為鍵。稀有氣體單質中，不存在化學鍵。2下列說法中正確的是()A在分子中，兩個成鍵的原子間的距離叫鍵長B若分子中含有共價鍵，則至少含有一個鍵C含有非極性鍵的分子一定是非極性分子D鍵能越大，鍵長越長，則分子越穩(wěn)定解析：選B。鍵長是形成共價鍵的兩個原子之間的核間距，A錯；單鍵一定是鍵，雙鍵由1個鍵和1個鍵構成，三鍵由1個鍵和2個鍵構成，故若分子中含有共價鍵，則至少含1個鍵，B正確；含有非極性鍵的分子不一定是非極性分子，如H2O2，C錯；鍵能越大，鍵長越短，則分子越穩(wěn)定，D錯。3在硼酸B(OH)3分子中，B原子與3個羥基相連，其晶體具有與石墨相似的層狀結構。則分子中B原子雜化軌道的類型及同層分子間的主要作用力分別是()Asp，范德華力Bsp2，范德華力Csp2，氫鍵 Dsp3，氫鍵解析：選C。由石墨的晶體結構知C原子為sp2雜化，故B原子也為sp2雜化，由于B(OH)3中B原子與3個羥基相連，羥基間能形成氫鍵，故同層分子間的主要作用力為氫鍵。4N2的結構可以表示為，CO的結構可以表示為，其中橢圓框表示鍵，下列說法中不正確的是()AN2分子與CO分子中都含有三鍵BCO分子中有一個鍵是配位鍵CN2與CO互為等電子體DN2與CO的化學性質相同解析：選D。N2化學性質相對穩(wěn)定，CO具有比較強的還原性，兩者化學性質不同。5通常把原子總數(shù)和價電子總數(shù)相同的分子或離子稱為等電子體。人們發(fā)現(xiàn)等電子體的空間結構相同，則下列有關說法中正確的是()ACH4和NH是等電子體，鍵角均為60BNO和CO是等電子體，均為平面三角形結構CH3O和PCl3是等電子體，均為三角錐形結構DB3N3H6和苯是等電子體，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重疊的軌道解析：選B。甲烷是正四面體形結構，鍵角是10928，A錯；NO和CO是等電子體，均為平面三角形結構，B對；H3O和PCl3的價電子總數(shù)不相等，不互為等電子體，C錯；苯分子中存在“肩并肩”式重疊的軌道，故B3N3H6分子中也存在，D錯。6用價層電子對互斥理論(VSEPR)可以預測許多分子或離子的空間構型，有時也能用來推測鍵角大小，下列判斷正確的是()ASO2、CS2、HI都是直線形的分子BBF3鍵角為120，SnBr2鍵角大于120CCH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子DPCl3、NH3、PCl5都是三角錐形的分子解析：選C。A.SO2是V形分子，CS2、HI是直線形的分子，錯誤；B.BF3鍵角為120，是平面三角形結構；而Sn原子價電子數(shù)是4，在SnBr2中兩個價電子與Br形成共價鍵，還有一對孤電子對，對成鍵電子有排斥作用，使鍵角小于120，錯誤；C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子，正確；D.PCl3、NH3都是三角錐形的分子，而PCl5是三角雙錐形分子，錯誤。7某化合物的分子式為AB2，A屬A族元素，B屬A族元素，A和B在同一周期，它們的電負性值分別為3.44和3.98，已知AB2分子的鍵角為103.3。下列推斷不正確的是()AAB2分子的立體構型為V形BAB鍵為極性共價鍵，AB2分子為非極性分子CAB2與H2O相比，AB2的熔點、沸點比H2O的低DAB2分子中無氫原子，分子間不能形成氫鍵，而H2O分子間能形成氫鍵解析：選B。根據(jù)A、B的電負性值及所處位置關系，可判斷A元素為O，B元素為F，該分子為OF2。OF鍵為極性共價鍵。因為OF2分子的鍵角為103.3，OF2分子中鍵的極性不能抵消，所以為極性分子。8通常狀況下，NCl3是一種油狀液體，其分子立體構型與氨分子相似，下列對NCl3的有關敘述正確的是()ANCl3分子中NCl鍵的鍵長比CCl4分子中CCl鍵的鍵長長BNCl3分子是非極性分子CNCl3分子中的所有原子均達到8電子穩(wěn)定結構DNBr3比NCl3易揮發(fā)解析：選C。因碳原子半徑比氮原子的大，故NCl鍵的鍵長比CCl鍵的鍵長短；NCl3分子立體構型類似NH3，故NCl3是極性分子；NBr3與NCl3二者結構相似，由于NBr3的相對分子質量較大，分子間作用力較大，所以NBr3的沸點比NCl3高，因此NBr3比NCl3難揮發(fā)。二、非選擇題9(1)CS2分子中C原子的雜化軌道類型是 。(2)OF2分子中氧原子的雜化方式為 。(3)中陽離子的立體構型為 ，陰離子的中心原子軌道采用 雜化。(4)BCl3和NCl3中心原子的雜化方式分別為 和 。(5)已知元素Y基態(tài)原子的3p軌道上有4個電子，元素Z的原子最外層電子數(shù)是其內層的3倍。則在Y的氫化物(H2Y)分子中，Y原子軌道的雜化類型是 ，YZ的立體構型為 。答案：(1)sp(2)sp3(3)三角錐形sp3(4)sp2sp3(5)sp3正四面體10(1)肼(N2H4)分子可視為NH3分子中的一個氫原子被NH2(氨基)取代形成的另一種氮的氫化物。NH3分子的立體構型是 ；N2H4分子中氮原子軌道的雜化類型是 。肼可用作火箭燃料，燃燒時發(fā)生的反應是N2O4(l)2N2H4(l)=3N2(g)4H2O(g)H1 038.7 kJmol1若該反應中有4 mol NH鍵斷裂，則形成的鍵有 mol。肼能與硫酸反應生成N2H6SO4。N2H6SO4晶體類型與硫酸銨相同，則N2H6SO4晶體內不存在 (填標號)。a離子鍵b共價鍵c配位鍵 d范德華力(2)A族元素氧、硫、硒(Se)的化合物在研究和生產(chǎn)中有許多重要用途?；卮鹣铝袉栴}：H2Se的酸性比H2S (填“強”或“弱”)。氣態(tài)SeO3分子的立體構型為 ，SO離子的立體構型為 。H2SeO3的K1和K2分別為2.7103和2.5108，H2SeO4第一步幾乎完全電離，K2為1.2103，請根據(jù)結構與性質的關系解釋H2SeO4比H2SeO3酸性強的原因： 。解析：(1)NH3分子中氮原子的雜化方式為sp3雜化，其分子的立體構型為三角錐形；氨基(NH2)中氮原子的雜化方式也為sp3雜化，其分子的立體構型為V形。N2H4的結構為H2NNH2，相當于2個氨基，所以氮原子的雜化方式也為sp3雜化。1個N2H4分子含有4個NH鍵，即4 mol NH鍵斷裂同時生成1.5 mol N2，N2的結構式為NN，含1個鍵和2個鍵，所以會形成3 mol 鍵。N2H6SO4和(NH4)2SO4都是離子晶體，N2H和SO之間存在離子鍵，N2H中N和H之間形成6個共價鍵(其中2個配位鍵)，N和N之間形成共價鍵，SO中S和O之間形成共價鍵，不含范德華力。(2)Se的原子半徑大于S的原子半徑，H2Se與H2S相比，H2Se中Se原子對H原子的作用力較弱，H2Se在水中更容易電離出H，所以其酸性較強；SeO3中Se原子采取sp2雜化，故其立體構型為平面三角形；SO中S原子采取sp3雜化，含有一對孤電子對，故其立體構型為三角錐形。H2SeO3中Se為4價，而H2SeO4中Se為6價，Se的正電性更高，導致SeOH中O原子的電子更易向Se原子偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易電離出H，即酸性越強。答案：(1)三角錐形sp33d(2)強平面三角形三角錐形 H2SeO3和H2SeO4可表示為(HO)2SeO和(HO)2SeO2，H2SeO3中的Se為4價，而H2SeO4中的Se為6價，正電性更高，導致SeOH中O的電子更易向Se偏移，越易電離出H11X、Y、Z、Q、E五種元素中，X原子核外的M層中只有兩對成對電子，Y原子核外的L層電子數(shù)是K層的兩倍，Z是地殼內含量(質量分數(shù))最高的元素，Q的核電荷數(shù)是X與Z的核電荷數(shù)之和，E在元素周期表的各元素中電負性最大。請回答下列問題：(1)X、Y的元素符號依次為 、 。(2)XZ2與YZ2分子的立體構型分別是 和 ，相同條件下兩者在水中的溶解度較大的是 (填分子式)，理由是 。(3)Q的元素符號是 ，它的基態(tài)原子的核外電子排布式為 ，在形成化合物時它的最高化合價為 。(4)用氫鍵表示式寫出E的氫化物溶液中存在的所有氫鍵： 。解析：(1)X原子核外的M層中只有兩對成對電子，則M層的電子排布圖為，故X為S，Y原子核外的L層電子數(shù)是K層的兩倍，則Y原子的核外電子排布式為1s22s22p2，故Y為C。(2)Z是地殼內含量(質量分數(shù))最高的元素，則Z為O，SO2、CO2的立體構型分別為V形、直線形。(3)Q的核電荷數(shù)為24，為Cr，其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1或Ar3d54s1，其外圍電子排布式為3d54s1，則最高化合價為6。(4)元素周期表中F的電負性最強，HF溶液中，HF與HF、H2O與H2O、HF與H2O之間存在氫鍵。答案：(1)SC(2)V形直線形SO2CO2是非極性分子，SO2和H2O都是極性分子，根據(jù)“相似相溶”原理，SO2在H2O中的溶解度較大 (3)Cr1s22s22p63s23p63d54s1(或Ar3d54s1)6(4)FHF、FHO、OHF、OHO12科學家正在研究溫室氣體CH4和CO2的轉化和利用。(1)下列關于CH4和CO2的說法正確的是 (填序號)。a固態(tài)CO2屬于分子晶體bCH4分子中含有極性共價鍵，是極性分子c因為碳氫鍵鍵能小于碳氧鍵，所以CH4熔點低于CO2dCH4和CO2分子中碳原子的雜化類型分別是sp3和sp(2)在Ni基催化劑作用下，CH4和CO2反應可獲得化工原料CO和H2。Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有 mol 鍵。(3)一定條件下，CH4、CO2都能與H2O形成籠狀結構(如圖所示)的水合物晶體，其相關參數(shù)見下表。CH4與H2O形成的水合物晶體俗稱“可燃冰”。參數(shù)分子分子直徑/nm分子與H2O的結合能E/kJmol1CH40.43616.40CO20.51229.91“可燃冰”中分子間存在的兩種作用力是 。為開采深海海底的“可燃冰”，有科學家提出用CO2置換CH4的設想。已知圖中籠狀結構的空腔直徑為0.586 nm，根據(jù)上述圖表，從物質結構及性質的角度分析，該設想的依據(jù)是 。解析：(1)CO2是由非金屬元素形成的分子晶體，a選項正確；CH4分子是正四面體結構，其為非極性分子，b選項錯誤；CH4和CO2都是分子晶體，分子晶體的相對分子質量越大，熔、沸點越高，c選項錯誤；CH4為正四面體結構，故碳原子的雜化類型是sp3，CO2為直線形分子，故碳原子的雜化類型是sp，d選項正確。(2)1個CO分子中存在1個鍵，而Ni(CO)4中Ni與CO之間還存在4個鍵，故1 mol Ni(CO)4中含有8 mol 鍵。(3)“可燃冰”中存在范德華力，另外水分子間還存在氫鍵。分子與H2O的結合能越大表明越容易與H2O結合，且CO2的分子直徑小于籠狀結構的空腔直徑。答案：(1)ad(2)8(3)氫鍵、范德華力CO2的分子直徑小于籠狀結構空腔直徑，且與H2O的結合能大于CH413周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序數(shù)依次增大。a的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同，b的價電子層中的未成對電子有3個，c的最外層電子數(shù)為其內層電子數(shù)的3倍，d與c同族；e的最外層只有1個電子，但次外層有18個電子?；卮鹣铝袉栴}：(1)a和其他元素形成的二元共價化合物中，分子呈三角錐形，該分子的中心原子的雜化方式為 ；分子中既含有極性共價鍵，又含有非極性共價鍵的化合物是 (填化學式，寫出兩種)。(2)這些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的價層電子對數(shù)為3的酸是 ；酸根呈三角錐結構的酸是 。(填化學式)(3)這五種元素形成的一種11型離子化合物中，陰離子呈四面體結構；陽離子呈軸向狹長的八面體結構(如圖所示)。該化合物中，陰離子為 ，陽離子中存在的化學鍵類型有 ；該化合物加熱時首先失去的組分是 ，判斷理由是 。解析：a、b、c、d、e為前四周期元素，a的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同，且原子序數(shù)最小，a為H；c的最外層電子數(shù)為其內層電子數(shù)的3倍，內層電子數(shù)為2，即，為O元素；b的價電子層中的未成對電子有3個，且原子序數(shù)小于氧元素，則b為N元素；e的原子序數(shù)最大，且最外層只有1個電子，次外層有18個電子，位于第四周期，共有29個電子，推知e為Cu元素；d與c同族，且原子序數(shù)比O大比銅小，推知d為S元素。(1)a為H，與N、O、S可形成二元共價化合物，分別為NH3(三角錐形)、H2O(V形)、H2S(V形)，其中呈三角錐形的分子的中心原子的雜化方式，可利用價層電子對互斥理論先求價層電子對數(shù)為3(53)4，故為sp3雜化；還能形成既含極性共價鍵，又含非極性共價鍵的化合物H2O2(HOOH)、，HO、HN為極性鍵，OO、NN為非極性鍵。(2)這些元素可形成含氧酸HNO2、HNO3、H2SO3、H2SO4，分子的中心原子的價層電子對數(shù)為3的酸是HNO2、HNO3；酸根呈三角錐結構的為H2SO3，SO價層電子對數(shù)為3(626)314。(3)含有H、N、O、S、Cu五種元素的化合物，結合絡合物有關知識以及題目所給信息，觀察陽離子中心為1個Cu2，周圍為4個NH3分子和2個H2O分子，得到該化合物的化學式為Cu(NH3)4(H2O)2SO4，加熱時，由于H2O和Cu2作用力較弱會先失去。答案：(1)sp3H2O2、N2H4(合理即可)(2)HNO2、HNO3H2SO3(3)SO共價鍵和配位鍵H2OH2O與Cu2的配位鍵比NH3與Cu2的弱14在人類文明的歷程中，許多物質發(fā)揮過重要作用，如鐵、硝酸鉀、青霉素、聚乙烯、二氧化硅、富勒烯、含鉻物質等。(1)Fe3在基態(tài)時，價電子排布式為 。(2)KNO3中NO的立體構型為 ，寫出與NO互為等電子體的另一種陰離子的化學式： 。(3)6氨基青霉烷酸的結構如圖所示。結構中S原子的雜化方式是 ；組成中C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序是 。(4)富勒烯(C60)的結構如圖所示，該物質能與氯氣反應形成C60Cl10分子，1 mol C60Cl10分子中含有碳碳單鍵的數(shù)目為 。(5)已知配合物CrCl36H2O中心離子Cr3配位數(shù)為6，向含0.1 mol CrCl36H2O的溶液中滴加2 molL1 AgNO3溶液，反應完全后共消耗AgNO3溶液50 mL，則該配離子的化學式為 。答案：(1)3d5(2)平面三角形CO(3)sp3N>O>C(4)65NA(5)CrCl2(H2O)4