2020届高考化学一轮复习分子结构与性质学案

2020届高考化学一轮复习分子结构与性质学案

第 33 讲　分子结构与性质 考纲要求 名师点拨 1.了解共价键的形成、极性、类型(σ 键和 π 键)，了解配位键的含义。 2．能用键能、键长、键角等说明简单分子 的某些性质。 3．了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类 型(sp、sp2、sp3)。 4．能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道 理论推测简单分子或离子的空间结构。 5．了解范德华力的含义及对物质性质的影 响。 6．了解氢键的含义，能列举存在氢键的物 质，并能解释氢键对物质性质的影响。 本部分内容是高考的必考考点，主要考查形 式有：①σ、键、π 键的特征和判断；②常见 分子的立体构型及中心原子杂化类型的判 断；③范德华力、氢键、配位键的特点及其 对物质性质的影响。其中共价键是一类重要 的化学键，它使原子结合成可以独立存在的 分子，共价键是现代化学键理论的核心，分 子的立体结构和分子之间的作用力也是理解 分子结构与性质关系的重要内容。今后高考 中，化学键结合杂化轨道理论、分子构型的 判断，依然是主要的考查形式。 考点一　共价键 ZHI SHI SHU LI　) 1．共价键 (1)共价键的本质与特征 ①本质：两原子之间形成共用电子对。 ②特征：具有方向性和饱和性。 (2)共价键类型 特别提醒： (1)只有两原子的电负性相差不大时，才能通过共用电子对形成共价键，当两原子的电 负性相差很大(大于 1.7)时，不会形成共用电子对，这时形成离子键。 (2)同种元素原子间形成的共价键为非极性键，不同种元素原子间形成的共价键为极性 键。 (3)键参数 ①定义 ②键参数对分子性质的影响 键能越大，键长越短，化学键越强，越牢固，分子越稳定。 2．配位键与配位化合物的结构 (1)配位键：由 1 个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的共价键。即：“电 子对给予—接受键”称为配位键。 (2)配位键的表示方法 如：A→B，其中 A 表示提供孤电子对的原子，B 表示提供空轨道的原子，即接受电子 对的原子。 (3)配位化合物 ①定义：金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物。 ②形成条件： Error! ③组成：以[Cu(NH3)4](OH)2 为例： 3．σ 键与 π 键的判断方法 (1)依据重叠方式判断：“头碰头”重叠为“σ”键，“肩并肩”重叠为“π”键。s 电子 与 s 电子、p 电子形成的共价键一定是 σ 键。 (2)依据单、双键进行判断：共价单键是 σ 键，共价双键中含有一个 σ 键一个 π 键；共 价三键中含有一个 σ 键和两个 π 键。 (3)依据强度方式判断：σ 键的强度较大，较稳定。π 键活泼，比较容易断裂。注意 N≡N 中的 π 键强度较大。 4．极性键与非极性键的判断 (1)看形成共价键的两原子：不同种元素的原子之间形成的是极性共价键；同种元素的 原子之间形成的是非极性共价键。 (2)看电子对的偏移：有偏移的为极性键，无偏移的为非极性键。 (3)看电负性：成键原子电负性不同，即不同种元素形成的为极性键。 5．等电子原理 原子总数相同、价电子总数相同的分子(即等电子体)具有相似的化学键特征，它们的许 多性质相似，如 CO 和 N2。 6．常见的等电子体与空间构型 微粒 通式 价电子总数 立体构型 CO2、CNS－、NO＋2 、N－3 AX2 16e－ 直线形 CO2－3 、NO－3 、SO3 AX3 24e－ 平面三角形 SO2、O3、NO－2 AX2 18e－ V 形 SO2－4 、PO3－4 AX4 32e－ 正四面体形 PO3－3 、SO2－3 、ClO－3 AX3 26e－ 三角锥形 CO、N2 AX 10e－ 直线形 CH4、NH＋4 AX4 8e－ 正四面体形 7．根据已知的一些分子的结构推测另一些与它等电子的微粒的立体构型，并推测其物 理性质。 (1)(BN)x 与(C2)x，N2O 与 CO2 等也是等电子体；(2)硅和锗是良好的半导体材料，他们的 等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料；(3)白锡(β－Sn2)与锑化铟是等 电子体，它们在低温下都可转变为超导体；(4)SiCl4、SiO4－4 、SO 2－4 的原子数目和价电子总 数都相等，它们互为等电子体，都形成正四面体形。 特别提醒： 等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。 XIAO TI SU CE　) 1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)共价键的成键原子只能是非金属原子(　×　) (2)在任何情况下，都是 σ 键比 π 键强度大(　×　) (3)所有分子中都存在化学键(　×　) (4)气体单质中一定存在 σ 键，可能存在 π 键。(　×　) (5)只有非金属原子之间才能形成共价键(　×　) (6)σ 键比 π 键的电子云重叠程度大，形成的共价键弱(　×　) (7)H2O2 分子中既有极性键，又有非极性键(　√　) (8)CH4 与 NH ＋4 互为等电子体(　√　) (9)H2 分子中的共价键不具有方向性(　√　) (10)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关(　√　) (11)通常 σ 键比 π 键的电子云重叠程度大，形成的共价键强(　√　) (12)s－s σ 键与 s－p σ 键的电子云形状对称性相同(　√　) (13)碳碳双键的键能是碳碳单键键能的 2 倍(　×　) (14)σ 键能单独形成，而 π 键一定不能单独形成(　√　) (15)σ 键可以绕键轴旋转，π 键一定不能绕键轴旋转(　√　) (16)常温常压下 4.4 g 乙醛所含 σ 键数目为 0.7NA(　×　) (17)CS2 分子中 σ 键与 π 键的数目之比是 21(　×　) 2．下列说法中正确的是(　B　) A．分子所含共价键的键长越长，键能越大，分子越稳定 B．元素周期表第ⅠA 族中的金属元素和第ⅦA 族元素的原子间不能形成共价键 C．水分子可表示为 H—O—H，键角为 180° D．H—O 键键能为 462.8 kJ·mol －1 ，即 18 g H2O 分解成 H2 和 O2 时，消耗能量为 2×462.8 kJ 3．(1)1 mol HOOCCH2CH2CHO 分子中含有 10mol 单键，2mol 双键；含有 2mol π 键，12mol σ 键。 (2)在[Ag(NH3)2]＋中 NH3 的 N 原子提供孤电子对，Ag＋提供空轨道。 (3)Ce 与 C 是同族元素，C 原子之间可以形成双键、三键，但 Ce 原子之间难以形成双 键或三键。从原子结构角度分析，原因是 Ce 原子半径大，原子之间形成的 σ 单键较长，p－ p 轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成 π 键。 (4)用“>”或“<”填空。 ①键能：H—F>H—Cl>H—Br>H—I，H—CH—N>H—O>H—F。 ③分子稳定性：HF>HCl>HBr>HI，CH4”或“<”填空)： 键能：P—HN—H，稳定性：PH3NH3，酸性：H3PO4P，故得电子能力：N>P，非金属性：N>P，再结合元素周期律知识可得 出相关结论。 4．(2019·试题调研)在下列物质中①HCl、②N2、③NH3、 ④Na2O2、⑤H2O2、⑥NH4Cl、⑦NaOH、⑧Ar、⑨CO2、⑩C2H4。 (1)只存在非极性键的分子是②；既存在非极性键又存在极性键的分子是⑤⑩；只存在 极性键的分子是①③⑨。 (2)只存在单键的分子是①③⑤，存在三键的分子是②，只存在双键的分子是⑨，既存 在单键又存在双键的分子是⑩。 (3)只存在 σ 键的分子是①③⑤，即存在 σ 键又存在 π 键的分子是②⑨⑩。 (4)不存在化学键的是⑧。 (5)既存在离子键又存在极性键的是⑥⑦；既存在离子键又存在非极性键的是④。 5．Ⅰ.有以下物质：①HF；②Cl2；③H2O；④N2；⑤C2H4。 (1)只含有极性键的是①③； (2)只含有非极性键的是②④； (3)既有极性键又有非极性键的是⑤； (4)只含有 σ 键的是①②③； (5)既有 σ 键又有 π 键的是④⑤。 Ⅱ.COCl2 分子的结构式为 ，COCl2 分子内含有 D。 A．4 个 σ 键　　　　　　 B．2 个 σ 键、2 个 π 键 C．2 个 σ 键、1 个 π 键 D．3 个 σ 键、1 个 π 键 [解析]　Ⅰ.(1)①含不同元素的原子，只含极性键；③中两个氢原子分别与氧原子相连， 只含极性键；(2)双原子的单质分子只含非极性键，②④符合题意；(3)根据结构可判断⑤既 含极性键又含非极性键；(4)只有单键的只含 σ 键，即①②③；(5)有双键或三键的一定既有 σ 键又有 π 键，即④⑤。 Ⅱ.C 和 Cl 之间为 σ 键，C 和 O 之间为一个 σ 键、一个 π 键，因此该分子中含有 3 个 σ 键、1 个 π 键。 6．原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理 性质相近。 (1)根据上述原理，仅由第 2 周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：N2 和 CO；N2O 和 CO2。 (2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相 同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。由 短周期元素组成的物质中，与 NO －2 互为等电子体的分子有 SO2、O3。 [解析]　(1)仅由第二周期元素组成的共价分子中，即 C、N、O、F 组成的共价分子， 如 N2 与 CO 均为 14 个电子，N2O 与 CO2 均为 22 个电子。 (2)依题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，即可互称为等电子体，NO －2 为三原子，各原子最外层电子数之和为 5＋6×2＋1＝18，SO2、O3 均为三原子，各原子最 外层电子数之和为 6×3＝18。 7．(2019·衡水检测)卤素化学丰富多彩，化合物类型多，如卤化物、卤素互化物、多卤 化物等；还有拟卤素形成的单质和化合物。 (1)溴元素在周期表中的位置为第四周期第ⅦA 族，碘原子的价层电子排布图为　 　。 (2)气态氟化氢中存在二聚分子(HF)2。这是由于 HF 分子间可形成氢键。 (3)I ＋3 属于多卤素阳离子，其空间构型为 V 形。中心原子的杂化轨道类型为 sp3。 (4)卤素互化物如 IBr、ICl 等与卤素单持结构和性质相似。Cl2、IBr、ICl 沸点由高到低 的顺序为 IBr>ICl>Cl2。 (5)拟卤素(CN)2、(SCN)2 等的性质也与卤素单质性质相似，其中(CN)2 组成中电负性较 大的元素是 N；写出与 SCN－互为等电子体的微粒的化学式：CO2、CS2(写两种)，在硫酸铜 溶液中加入过量 KCN 溶液生成的配离子[Cu(CN)4]2－的配位数为 4。 [解析]　(1)Br 的原子序数为 35，最外层有 7 个电子，溴元素在周期表中的位置为第四 周期第ⅦA 族；碘原子的价层电子排布图为 。(2)气态氟化氢中存在二聚 分子(HF)2。这是由于 F 的电负性很大，HF 分子之间形成氢键。(3)I ＋3 属于多卤素阳离子， 成键数为 2，孤对电子数为(7－1－2×1)/2＝2，与水相似，则空间构型为 V 形，中心 I 的杂 化轨道类型为 sp3。(4)分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高，则沸点为 BrI>ICl>Cl2。(5) 同一周期，从左到右元素的电负性变大，(CN)2 组成中电负性较大的元素是 N；与 SCN－互 为等电子体的微粒的化学式为 CO2、CS2；配离子[Cu(CN)4]2－的配位数为 4。 8．(2018·课标Ⅱ)硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示： H2S S8 FeS2 SO2 SO3 H2SO4 熔点/℃ －85.5 115.2 － 75.5 16.8 10.3 沸点/℃ －60.3 444.6 >600( 分解) － 10.0 54.0 337.0 回答下列问题： (1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为　 　， 基态 S 原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为哑铃(纺锤)形。 (2)根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3 的气态分子中，中心原子价层电子对数 不同于其他分子的是 H2S。 (3)图(a)为 S8 的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为 S8 相对分子质量大，分子间范德华力强。 (4)气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为平面三角形，其中共价键的 类型有 2 种；固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子，该分子中 S 原子的杂化轨道类 型为 sp3。 (5)FeS2 晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为 a nm、FeS2 相对式量为 M、阿伏加德罗常 数的值为 NA，其晶体密度的计算表达式为　 4M NAa3×1021 　g·cm－3；晶胞中 Fe2＋位于 S 2－2 所 形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为　 2 2 a 　nm。 [解析]　本题考查电子排布图、电子云、中心原子价层电子对数计算、分子构型、杂化 轨道类型、晶体有关计算等。(1)基态 Fe 原子价层电子排布式为 3d64s2，排布图为 ；基态 S 原子电子排布式为 1s22s22p63s23p4，最高能级为 3p， 电子轮廓图为哑铃形。(2)中心原子价层电子对数：H2S 为 2＋1 2×(6－2×1)＝4；SO2 为 2＋1 2 ×(6－2×2)＝3；SO3 为 3＋1 2×(6－2×3)＝3。(3)S8 和 SO2 均为分子晶体，S8 的相对分子质 量比 SO2 的相对分子质量大很多，范德华力更强，所以 S8 的熔点和沸点要比 SO2 的高很多。 (4)SO3 分子中中心原子价层电子对数为 3，无孤电子对，故 SO3 分子的立体构型为平面三角 形；SO3 分子的结构式为 ，其中既有 σ 键又有 π 键；由图(b)可知三聚分子中每个 S 原 子与 4 个 O 原子形成 4 个 σ 键，故其杂化轨道类型为 sp3。(5)由图(c)可知，晶胞中 Fe2＋为 12× 1 4＋1＝4 个，S 2－2 为 8×1 8＋6×1 2＝4 个，一个晶胞中有 4 个 FeS2，晶胞的体积为(a×10－ 7)3cm3，则晶体密度的计算表达式为 M NA × 4 (a × 10－7)3g·cm－3＝ 4M NAa3×1021g·cm－3；正八面体的边 长＝ (a 2 )2＋(a 2 )2 nm＝ 2 2 a nm。 考点二　分子的立体构型 ZHI SHI SHU LI　) 1．价层电子对互斥理论 (1)理论要点 ①价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。 ②孤电子对的排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。 (2)用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型的关键是判断分子中的中心原子上的价 层电子对数。 其中：a 是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数)，b 是与 中心原子结合的原子最多能接受的电子数，x 是与中心原子结合的原子数。 (3)价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系 价层电 子对数 成键 对数 孤电子 对数 电子对立 体构型 分子立 体构型 实例 键角 2 2 0 直线形 直线形 BeCl2 CO2 180° 3 0 平面三角 形 BF3 120° 3 2 1 三角形 V 形 SnBr2 105° 4 0 正四面体 形 CH4 109°28′ 3 1 三角锥形 NH3 107° 4 2 2 四面体形 V 形 H2O 105° 2．杂化轨道理论 (1)杂化轨道的定义：在外界条件的影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合的 过程叫原子轨道的杂化，组合后形成的一组新的原子轨道，叫杂化原子轨道，简称杂化轨道。 (2)杂化轨道的类型与分子立体构型的关系 (3)由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型 杂化轨道用来形成 σ 键和容纳孤电子对，所以有公式： 杂化轨道数＝中心原子的孤电子对数＋中心原子的 σ 键个数。 代表物 杂化轨道数 中心原子杂化轨道类型 CO2 0＋2＝2 sp CH2O 0＋3＝3 sp2 CH4 0＋4＝4 sp3 SO2 1＋2＝3 sp2 NH3 1＋3＝4 sp3 H2O 2＋2＝4 sp3 (4)中心原子杂化类型和分子构型的相互判断 分子组成 (A 为中心 原子) 中心原子 的孤电子 对数 中心原子的 杂化方式 分子空 间构型 示例 0 sp 直线形 BeCl2 1 sp2 V 形 SO2AB2 2 sp3 V 形 H2O 0 sp2 平面三角形 BF3 AB3 1 sp3 三角锥形 NH3 AB4 0 sp3 正四面体形 CH4 3．判断分子或离子中心原子的杂化类型的五种方法 (1)根据杂化轨道的空间分布构型判断。 ①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则分子或离子的中心原子发生 sp3 杂化。 ②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子或离子的中心原子发生 sp2 杂化。 ③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子或离子的中心原子发生 sp 杂化。 (2)根据杂化轨道之间的夹角判断。 若杂化轨道之间的夹角为 109.5°，则分子或离子的中心原子发生 sp3 杂化；若杂化轨道 之间的夹角为 120°，则分子或离子的中心原子发生 sp2 杂化；若杂化轨道之间的夹角为 180°， 则分子或离子的中心原子发生 sp 杂化。 (3)根据等电子原理进行判断。 如 CO2 是直线形分子，CNS－、N －3 与 CO2 是等电子体，所以这些离子构型均为直线形， 中心原子均采用 sp 杂化。 (4)根据中心原子的价电子对数判断。 如中心原子的价电子对数为 4，是 sp3 杂化，价电子对数为 3 是 sp2 杂化，价电子对数为 2 是 sp 杂化。 (5)根据分子或离子中有无 π 键及 π 键数目判断。 如没有 π 键为 sp3 杂化，含一个 π 键为 sp2 杂化，含两个 π 键为 sp 杂化。 4．判断分子或离子立体构型“三步曲” 第一步：确定中心原子上的价层电子对数 a 为中心原子的价电子数减去离子的电荷数，b 为非中心原子所能接受的电子数，x 为 非中心原子的原子个数。 如 NH ＋4 的中心原子为 N，a＝5－1，b＝1，x＝4，所以中心原子孤电子对数＝1 2(a－xb)＝ 1 2×(4－4×1)＝0。 第二步：确定价层电子对的立体构型 由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离，这样已知价层电 子对的数目，就可以确定它们的立体构型。 第三步：分子或离子立体构型的确定 价层电子对有成键电子对和孤电子对之分，价层电子对的总数减去成键电子对数，得孤 电子对数。根据成键电子对数和孤电子对数，可以确定相应的较稳定的分子立体构型。 XIAO TI SU CE　) 1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)CH4、CH2＝CH2、CH≡CH 分子中的碳原子均采用 sp3 杂化(　×　) (2)分子中中心原子通过 sp3 杂化轨道成键时，该分子一定为正四面体结构(　×　) (3)杂化轨道只用于形成 σ 键或用于容纳未参与成键的孤电子对(　√　) (4)N2 分子中 N 原子没有杂化，分子中有 1 个 σ 键、2 个 π 键(　√　) (5)NH3 分子为三角锥形，N 原子发生 sp2 杂化(　×　) (6)HCHO 分子中碳原子为 sp2 杂化，分子为平面三角形(　√　) (7)SO 2－4 中中心原子孤电子对数为 0，中心原子为 sp3 杂化(　√　) (8)中心原子杂化类型相同时，孤电子对数越多，键角越小(　√　) (9)只要分子构型为平面三角形，中心原子均为 sp2 杂化(　√　) (10)中心原子是 sp 杂化的，其分子构型不一定为直线形(　×　) (11)价层电子对互斥理论中，π 键电子对数不计入中心原子的价层电子对数(　×　) 2．问题思考： (1)比较键角大小(填“>”“＝”或“<”)。 ①H2OSO2－3 　　④NH3>PH3 ⑤NF3>NCl3 (2)写出下列分子或离子的中心原子的价层电子对数、杂化类型、立体构型。 ①NCl3　②H3O＋　③CO2－3 　④NO－3 (3)已知 CO2 为直线形结构，SO3 为平面正三角形结构，NF3 为三角锥形结构，请推测 COS、CO2－3 、PCl3 的空间结构。 [解析]　(1)①H2O 中孤电子对比 H3O＋多，键角小；②NH3 中孤电子对比 NH ＋4 多，键 角小；③CO 2－3 的 C 为 sp2 杂化，键角约为 120°，SO 2－3 的 S 为 sp3 杂化，键角约为 109°28′；④键长 N—H氢键>范德华力 影响其强度的因素 ①随着分子极性和相 对分子质量的增大而 增大 ②组成和结构相似的 物质，相对分子质量 越大，范德华力越大 对于 A—H…B—， A、B 的电负性越 大，B 原子的半径越 小，氢键键能越大 成键原子半径越小， 键长越短，键能越 大，共价键越稳定 XIAO TI SU CE　) 1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)以极性键结合起来的分子一定是极性分子(　×　) (2)非极性分子中，一定含有非极性共价键(　×　) 提示：CH4、CO2，是非极性分子，但分子中只含极性键。 (3)极性分子中一定不含有非极性共价键(　×　) 提示：极性分子中可能含非极性键。如 H2O2 为极性分子，但含有非极性共价键 O—O 键。 (4)卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物(即 CX4)的熔、沸点均随着相对分子质量的增大 而增大(　×　) (5)乙醇分子和水分子间只存在范德华力(　×　) (6)碘化氢的沸点高于氯化氢的沸点是因为碘化氢分子间存在氢键(　×　) (7)H2O 比 H2S 稳定是因为水分子间存在氢键(　×　) (8)可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子形成了氢键(　×　) (9)氢键的存在一定使物质的熔、沸点升高(　×　) (10)氢键具有方向性和饱和性(　√　) (11)高氯酸的酸性与氧化性均大于次氯酸的酸性和氧化性(　×　) (12)邻羟基苯甲醛的熔点低于对羟基苯甲醛的熔点(　√　) (13)卤素氢化物中，HCl 的沸点最低的原因是其分子间的范德华力最小(　√　) (14)因为碳氢键键能小于碳氧键，所以 CH4 熔点低于 CO2。(　×　) (15)BCl3 与 NCl3 均为三角锥形，为极性分子(　×　) (16)H2O2 分子间存在氢键(　√　) (17) 为手性分子(　×　) 2．问题思考： (1)NH3 极易溶于水的因素有哪些？ (2)下列事实与氢键的形成有关，试分析其中氢键的类型。 ①冰的硬度比一般的分子晶体的大； ②甘油的黏度大； ③邻羟基苯甲酸的电离常数是苯甲酸的 15.9 倍，对羟基苯甲酸的电离常数是苯甲酸的 0.44 倍； ④氨气极易溶于水； ⑤氟化氢的熔点高于氯化氢。 提示：(1)①NH3 分子和 H2O 分子都是极性分子，相似相溶；②NH3 分子与 H2O 分子之 间形成氢键；③NH3 与 H2O 反应生成 NH3·H2O。 (2)①、②、④中存在分子间氢键；③邻羟基苯甲酸中存在分子内氢键，对羟基苯甲酸 中存在分子间氢键；⑤氟化氢中存在分子间氢键，氯化氢中没有氢键。 1．(2019·试题调研)若不断地升高温度，实现“雪花→水→水蒸汽→氧气和氢气”的变 化。在变化的各阶段被破坏的粒子间的主要相互作用依次是(　A　) A．氢键；分子间作用力；极性键 B．氢键；氢键；非极性键 C．氢键；极性键；分子间作用力 D．分子间作用力；氢键；非极性键 2．(2019·经典习题选萃)某化合物的分子式为 AB2，A 属ⅥA 族元素，B 属ⅦA 族元素，A 和 B 在同一周期，它们的电负性值分别为 3.5 和 4.0，已知 AB2 分子的键角为 103.3°。下列 推断不正确的是(　B　) A．AB2 分子的空间构型为 V 形 B．A—B 键为极性共价键，AB2 分子为非极性分子 C．AB2 与 H2O 相比，AB2 的熔点、沸点比 H2O 的低 D．AB2 分子中无氢原子，分子间不能形成氢键，而 H2O 分子间能形成氢键 3．(2019·新题预选)下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子是(　B　) A．CO2、H2S　　　　　　 B．C2H4、CH4 C．Cl2、C2H2 D．NH3、HCl [解析]　H2S 和 NH3、HCl 都是含有极性键的极性分子；Cl2 是含有非极性键的非极性分 子；CO2、CH4 是含有极性键的非极性分子；C2H4 和 C2H2 是含有极性键和非极性键的非极 性分子。 4．(2019·经典习题选萃)常温下 S 2Cl2 是橙黄色液体，其分子结构如图所示。少量泄漏 会产生窒息性气味，遇水易水解，并产生酸性悬浊液。下列关于 S2Cl2 的说法错误的是 (　A　) A．为非极性分子 B．分子中既含有极性键又含有非极性键 C．与 S2Br2 结构相似，溶沸点 S2Br2>S2Cl2 D．与水反应的化学方程式可能为 2S2Cl2＋2H2O→SO2↑＋3S↓＋4HCl [解析]　该分子中，电荷的分布不均匀的，不对称的，所以是极性分子，A 错误；S2Br2 与 S2Cl2 均属于分子晶体，分子晶体中，分子量越大则熔沸点越高，所以熔沸点： S2Br2>S2Cl2，C 正确；Cl—S—S—Cl 遇水易水解，并产生酸性悬浊液，说明有不溶于水的 物质生成，且有溶于水呈酸性的物质生成，根据反应前后元素守恒知， 生成不溶于水的物 质是 S 单质，同时生成二氧化硫和氯化氢，所以水解方程式为 2S2Cl2＋2H2O→SO2↑＋3S↓ ＋4HCl，D 正确。 思维建模： 萃取精华： 分子极性的判断方法 (1)分子的极性由共价键的极性和分子的立体构型共同决定。 首先看键是否有极性，然后再看各键的空间排列情况。键无极性，分子必无极性(O3 除 外)。键有极性，若各键空间排列均匀，使键的极性相互抵消，则分子无极性；键有极性， 各键空间排列不均匀，不能使键的极性相互抵消，则分子有极性。 共价键的极性与分子极性的关系可总结如下： 极性键 ― ― →结构不对称 极性分子 Error! 极性键或非极性键 ― ― →结构对称 非极性分子 Error! (2)判断 ABn 型分子极性的经验规律 若中心原子 A 的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子，若不 等则为极性分子。 CH4、BF3、CO2 等分子中的中心原子的最外层电子均全部成键，它们都是非极性分子。 而 H2O、NH3、NF3 等分子中的中心原子的最外层电子均未全部成键，它们都是极性分子。 5．(2019·武汉模拟)请回答下列问题： (1) 维生素 B1 可作为辅酶参与糖的代谢，并有保护神经系统的作用，该物质的结构简式如 图所示： 以下关于维生素 B1 的说法正确的是 bd a．只含 σ 键 π 键 b．既有共价键又有离子键 c．该物质的熔点可能高于 NaCl d．即含有极性键又含有非极性键 (2)维生素 B1 晶体溶于水的过程中要克服的微粒间的作用力有 d a．离子键、共价键 b．离子键、氢键、共价键 c．氢键、范德华力 d．离子键、氢键、范德华力 (3)维生素 B1 燃烧可生成 N2、NH3、CO2、SO2、H2O、HCl 等物质，这些物质中属于非 极性分子的化合物有 CO2。氨气极易溶于水，其原因是氨气分子为极性分子，易溶于极性溶 剂水中，氨气分子与水分子间易形成氢键，氨气可与水反应。 (4)液氨常被用作制冷剂，若不断地升高温度，实现“液氨 ― ― →① 氨气 ― ― →② 氮气 和氢气 ― ― →③ 氮原子和氢原子”的变化，在变化的各阶段被破坏的粒子间的相互作用是① 氢键、范德华力；②极性键；③非极性键。 6．(2019·新题预测)铁元素和碳元素形成的单质及化合物在生产、生活中有广泛的用途， 请回答下列问题： (1)基态 Fe 原子的价层电子的电子排布图为　 　；其最外层 电子的电子云形状为球形。 (2)(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O 俗称摩尔盐。其阴离子的 VSEPR 模型名称为正四面体形。写出 一种与 NH ＋4 互为等电子体的分子的电子式：　 　。 (3)Fe(CO)5 可用作催化剂、汽油抗暴剂等。其分子中 σ 键和 π 键的数目之比为 11。CO 的沸点高于 N2 的原因是二者相对分子质量相同，CO 为极性分子，N2 为非极性分子，CO 的 分子间作用力大于 N2 的。 (4)碳元素可形成多种单质。 ①石墨烯是从石墨中剥离出来的由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料。其中碳原子 的杂化方式为 sp2。 ②金刚石的晶胞如图所示。若晶胞参数为 a pm，阿伏加德罗常数的值为 NA，则该晶胞 中原子的体积占晶胞体积的百分率为 34%；1 cm3 晶体的平均质量为　9.6 × 1031 a3NA 　(列出 计算式即可)。 [解析]　(1)基态 Fe 的价层电子排布式为 3d64s2，可得其价层电子的电子排布图。其最 外层电子为 4s 电子，故电子云形状为球形。 (2)SO 2－4 的价层电子对数目为 4，其 VSEPR 模型名称为正四面体形。根据等电子体的 含义：原子总数相同且价电子数相等。与 NH ＋4 互为等电子体的分子为 CH4 或 SiH4，可写出 电子式。 (3)Fe(CO)5 分子中 Fe 与 5 个 CO 形成 5 个 σ 键，每个 CO 分子中含有 1 个 σ 键和 2 个 π 键，故二者的数目之比为 11。二者相对分子质量相同，组成和结构相似，极性越强，分子 间作用力越大，沸点越高。 (4)①石墨中碳原子与其他三个碳原子之间形成三个 σ 键，其空间构型为平面三角形， 故杂化方式为 sp2。 ②空间利用率等于晶胞中原子实际占用体积除以晶胞体积，可得其空间利用率为 34%。 每个金刚石的晶胞实际占用 8 个碳原子，其质量为(12×8)/NA g；晶胞的体积为(a×10－10)3 cm3,1 cm3 晶 体 中 平 均 含 有 晶 胞 的 数 目 为 1/(a×10 － 10)3 ， 则 1 cm3 晶 体 的 平 均 质 量 为 1 (a × 10－10)3 ×12 × 8 NA g＝9.6 × 1031 a3NA g。 7．下表为元素周期表的一部分，a、b、c…为部分元素。回答下列问题： (1)请写出上述元素 h 的基态原子核外电子排布式 1s22s22p63s23p63d104s2(或[Ar]3d104s2)。 (2)比较 b、c、f 三种元素最高价氧化物对应水化物的酸性 HNO3>H2CO3>Al(OH)3(写化 学式)，e、g 的电负性的大小关系为 F>Cl(写元素符号)。 (3)b3a4 分子的结构式是　 　，该分子中存在的 σ 键与 π 键的个数比为 31。 (4)c、d 两种元素中第一电离能较大的是 N(写元素符号)，其原因是 N 的电子排布式为 1s22s22p3,2p 轨道半充满，能量较低，较稳定，O 的电子排布式为 1s22s22p4,2p 轨道易失去一 个电子形成半充满的稳定状态。 (5)已知 f 的氢氧化物与水电离出的 OH－可形成配位键，则生成的含有配位键的离子的 结构简式为　 　(标出配位键)，该离子的立体构型为四面体形。 [解析]　根据元素在元素周期表中的位置知，a、b、c、d、e、f、g、h 分别是 H、C、 N、O、F、Al、Cl、Zn。 (1)h 是 30 号元素锌，其原子核外有 30 个电子，其基态原子核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s2 或[Ar]3d104s2。 (2)b、c、f 三种元素的非金属性 N>C>Al，因此最高价氧化物对应水化物的酸性 HNO3>H2CO3>Al(OH)3。e、g 的电负性 F>Cl。 (3)b3a4 分子是丙炔分子，其结构式为 ，分子中单键都是 σ 键，碳碳三键 中一个是 σ 键，两个是 π 键，所以丙炔分子中 σ 键和 π 键的个数比为 62＝31。 (4)同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅤA 族元素第一电离能大于相邻元素，当原子轨道中电子处于全空、全满、半满时较稳定，氮原 子 2p 轨道上有 3 个电子，为半充满状态，氧原子 2p 轨道上有 4 个原子，所以氮原子第一电 离能较大。 (5)含有空轨道的原子和含有孤电子对的原子之间易形成配位键，在配位化合物中，配 位键由含有孤电子对的原子指向含有空轨道的原子，氢氧化铝中铝原子含有空轨道，氢氧根 离子中氧原子含有孤电子对，所以铝原子和氧原子能形成配位键，该配合物的结构简式为 。[Al(OH)4]－中铝原子为 sp3 杂化，立体构型为四面体形。 8．按要求回答下列各题。 (1)(2017·全国Ⅰ)X 射线衍射测定等发现，I3AsF6 中存在 I ＋3 离子。I ＋3 离子的几何构型为 V 形，中心原子的杂化形式为 sp3。 (2)(2016·全国Ⅰ)Ge 单晶具有金刚石型结构，其中 Ge 原子的杂化方式为 sp3，微粒之间 存在的作用力是共价键。 (3)(2016·全国Ⅲ)AsCl3 分子的立体构型为三角锥形，其中 As 的杂化轨道类型为 sp3。 (4)(2016·全国Ⅱ)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4 蓝色溶液。 ①[Ni(NH3)6]SO4 中阴离子的立体构型是正四面体形。 ②在[Ni(NH3)6]2＋中 Ni2＋与 NH3 之间形成的化学键称为配位键，提供孤电子对的成键原 子是 N。 ③氨的沸点高于(填“高于”或“低于”)膦(PH 3)，原因是 NH3 分子间可形成氢键；氨 是极性分子(填“极性”或“非极性”)，中心原子的轨道杂化类型为 sp3。 [解析]　(1)I ＋3 离子与 OF2 互为等电子体，OF2 属于 V 形，因此 I ＋3 几何构型为 V 形，其 中心原子的杂化类型为 sp3。 (2)金刚石中碳原子采取 sp3 杂化，所以 Ge 晶体中 Ge 原子采取 sp3 杂化，Ge 原子间以 共价键相结合。 (3)AsCl3 的价层电子对数为 3＋1 2(5－1×3)＝4，故 As 的杂化轨道类型为 sp3，有一对孤 电子对，则 AsCl3 的立体构型为三角锥形。 (4)①SO 2－4 中，S 原子的价层电子对数为 4，成键电子对数为 4，故 SO 2－4 的立体构型为 正四面体形。 ②由于 Ni2＋具有空轨道，而 NH3 中 N 原子含有孤电子对，两者可通过配位键形成配离 子[Ni(NH3)6]2＋。 ③由于 NH3 分子间可形成氢键，故 NH3 的沸点高于 PH3。NH3 分子中，N 原子形成 3 个 σ 键，且有 1 个孤电子对，N 原子的轨道杂化类型为 sp3，立体构型为三角锥形。由于空 间结构不对称，NH3 属于极性分子。 要点速记： 1．牢记共价键的三种分类 (1)极性键和非极性键； (2)π 键和 σ 键； (3)单键、双键、三键 2．掌握极性分子和非极性分子的区别 3．理解原子轨道杂化的三种常见方式 sp 杂化，sp2 杂化，sp3 杂化 4．熟悉作用力大小比较的一种关系 共价键>氢键>范德华力