高2021届高2018级高中化学第一轮复习配套学案第十二章第37讲

高2021届高2018级高中化学第一轮复习配套学案第十二章第37讲

第 37 讲 分子结构与性质 考纲要求 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立体构型。 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。 1.本质 在原子之间形成共用电子对 (电子云的重叠 )。 2.特征 具有饱和性和方向性。 3.分类 分类依据 类型 形成共价键的原子轨道重叠方式 σ键 电子云“头碰头”重叠 π键 电子云“肩并肩”重叠 形成共价键的电子对是否偏移 极性键 共用电子对发生偏移 非极性键 共用电子对不发生偏移 原子间共用电子对的数目 单键 原子间有一对共用电子对 双键 原子间有两对共用电子对 三键 原子间有三对共用电子对 特别提醒 (1)只有两原子的电负性相差不大时 ,才能形成共用电子对 ,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 ,而形成离子键。 (2)同种非金属元素原子间形成的共价键为非极性键 ,不同种非金属元素原子间形成的为极性键。 理解应用 有以下物质： ①HF,②Cl 2,③ H2O,④N 2,⑤C2H 4,⑥ C2H 6,⑦H2,⑧H2O2,⑨HCN(H — C≡ N)。只有 σ 键的是 ________(填序号 ,下同 )；既有 σ键 ,又有 π键的是 ________；含有由两个原子的 s 轨道 重叠形成 σ键的是 ________；含有由一个原子的 s 轨道与另一个原子的 p 轨道重叠形成 σ键 的是 ________；含有由一个原子的 p 轨道与另一个原子的 p 轨道重叠形成 σ键的是 ________。 答案 ①②③⑥⑦⑧ ④⑤⑨ ⑦ ①③⑤⑥⑧⑨ ②④⑤⑥⑧⑨ 4.键参数 (1)概念 (2)键参数对分子性质的影响 ①键能越大 ,键长越短 ,分子越稳定。 ② 理解应用 试根据下表回答问题。 某些共价键的键长数据如下所示： 共价键 键长 (nm) C—C 0.154 C==C 0.133 C≡C 0.120 C—O 0.143 C==O 0.122 N—N 0.146 N==N 0.120 N≡N 0.110 根据表中有关数据 ,你能推断出影响共价键键长的因素主要有哪些？其影响的结果怎样？ 答案 原子半径、 原子间形成的共用电子对数目。 形成相同数目的共用电子对 ,原子半径越小 , 共价键的键长越短；原子半径相同 ,形成共用电子对数目越多 ,键长越短。 5.等电子原理 原子总数相同、价电子总数相同的分子 (或离子 )互为等电子体。等电子体具有相似的结构特 征 (立体结构和化学键类型 )及相近的性质。确定等电子体的方法 (举例 )： CO ――――――――――――→ 把O换成前一个原子 N少了 1个电子 再得 1个电子 CN － ――――――――――――→ 把N换成前一个原子 C少了 1个电子 再得 1个电子 C2－ 2 CO ―――――――――――――――→ 把 C换成后一个原子 N 多 1个电子 把 O换成前一个原子 N 少1个电子 N 2 变换过程中注意电荷变化 ,并伴有元素种类的改变 序号 方法 示例 1 竖换：把同族元素 (同族原子价电子数相同 )上下交换 ,即 可得到相应的等电子体 CO2 与 CS2 O3 和 SO2 2 横换： 换相邻主族元素 ,这时候价电子发生变化 ,再通过得 失电子使价电子总数相等 N2 与 CO 3 可以将分子变换为离子 ,也可以将离子变换为分子 O3 与 NO － 2 CH4 与 NH ＋ 4 CO 与 CN － 理解应用 与 CCl 4 互为等电子体的分子或离子有 ____________________等。 答案 SiCl 4、CBr 4、 SO2－ 4 、CF4(合理即可 ) (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)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关 (√ ) (4)s-s σ键与 s-p σ键的电子云形状对称性相同 (√) (5)σ键能单独形成 ,而 π键一定不能单独形成 (√ ) (6)σ键可以绕键轴旋转 ,π键一定不能绕键轴旋转 (√ ) (7)碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的 3 倍和 2 倍 (×) (8)键长等于成键两原子的半径之和 (×) 题组一 共价键的类别及判断 1.下列关于 σ键和 π键的理解不正确的是 ( ) A.含有 π键的分子在进行化学反应时 ,分子中的 π键比 σ键活泼 B.在有些分子中 ,共价键可能只含有 π键而没有 σ键 C.有些原子在与其他原子形成分子时只能形成 σ键,不能形成 π键 D.当原子形成分子时 ,首先形成 σ键,可能形成 π键 答案 B 【解析】 同一分子中的 π键不如 σ键牢固 ,反应时比较容易断裂 ,A 项正确；在共价单键中 只含有 σ键,而含有 π键的分子中一定含有 σ键,B 项错误、 D 项正确； 氢原子、 氯原子等跟其 他原子形成分子时只能形成 σ键,C 项正确。 2.含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族 ,请填写下列空格。 (1)CH 4 中的化学键从形成过程来看 ,属于 __________( 填“ σ”或“ π”)键,从其极性来看属于 ________键。 (2)已知 CN －与 N2 结构相似 ,推算 HCN 分子中 σ键与 π键数目之比为 ________。 (3)C 60 分子中每个碳原子只跟相邻的 3 个碳原子形成共价键 ,且每个碳原子最外层都满足 8 电 子稳定结构 ,则 C60 分子中 π键的数目为 ________。 (4)利用 CO 可以合成化工原料 COCl 2,COCl 2 分子的结构式为 ,每个 COCl 2 分子内含 有的 σ键、 π键数目为 ________。 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 答案 (1) σ 极性 (2)1∶1 (3)30 (4)D 题组二 键参数及应用 3.(2019 ·广州期末 )下列物质性质的变化规律 ,与共价键的键能大小有关的是 ( ) A.F 2、Cl 2、Br 2、 I2 的熔点、沸点逐渐升高 B.HF 、HCl 、HBr 、HI 的热稳定性依次增强 C.金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅 D.NaF、NaCl 、NaBr、NaI 的熔点依次降低 答案 C 【解析】 A 项 ,F2、Cl 2、Br 2、I2 属于分子晶体 ,影响熔沸点的因素是分子间作用力的大小 ,物 质的相对分子质量越大 ,分子间作用力越强 ,熔沸点越高 ,与共价键的键能大小无关 ,错误； B 项 ,HF、HI、HBr 、 HCl 属于共价化合物 ,影响稳定性的因素是共价键 ,共价键的键能越大越稳 定 ,与共价键的键能大小有关 ,但是 HF、HCl 、HBr、HI 的热稳定性依次减弱 ,错误； C 项 ,金刚 石、晶体硅属于原子晶体 ,原子之间存在共价键 ,原子半径越小 ,键能越大 ,熔沸点越高 ,与共价键 的键能大小有关 ,正确； D 项 ,NaF、NaCl 、NaBr 、NaI 属于离子晶体 ,离子半径越大 ,键能越小 , 熔沸点越低 ,与共价键的键能大小无关 ,错误。 4.(2019 ·南京期末 )已知几种共价键的键能如下： 化学键 H—N N≡N Cl—Cl H— Cl 键能 /kJ ·mol － 1 391 946 243 431 下列说法错误的是 ( ) A.键能： N≡ N＞ N==N＞ N— N B.H(g) ＋Cl(g)===HCl(g) ΔH＝－ 431 kJ ·mol －1 C.H—N 键能小于 H—Cl 键能 ,所以 NH3 的沸点高于 HCl D.2NH 3(g)＋3Cl 2(g)===N 2(g)＋6HCl(g) ΔH＝－ 457 kJ ·mol －1 答案 C 【解析】 A 项 ,三键键长小于双键键长小于单键键长 ,键长越短 ,键能越大 ,所以键能： N≡N ＞N===N ＞N—N,正确； B 项 ,H(g) ＋Cl(g)===HCl(g) 的焓变为 H—Cl 键能的相反数 ,则 ΔH＝－ 431 kJ ·mol －1,正确； C 项 ,NH 3 的沸点高于 HCl 是由于 NH 3 形成分子间氢键 ,而 HCl 不能,键能不是 主要原因 ,错误； D 项 ,根据 ΔH＝ E(反应物 )－ E(生成物 ),则 2NH 3(g)＋3Cl2(g)===N 2(g)＋ 6HCl(g) ΔH＝6E(N—H)＋3E(Cl—Cl)－E(N≡N)－6E(H—Cl)＝－ 457 kJ ·mol －1,正确。 题组三 等电子原理 5.按要求回答下列问题 (1)CaCN 2 中阴离子为 CN 2－ 2 ,与 CN2－ 2 互为等电子体的分子有 N2O 和 ________(填化学式 ),由此 可以推知 CN 2－ 2 的立体构型为 ________。 (2)已知 ClO － 2 为 V 形 ,中心氯原子周围有四对价层电子。写出一个 ClO － 2 的等电子体： ____________。 (3)已知 CS2 与 CO2 分子结构相似 ,CS2 的电子式是 ________________ 。 (4)H 3O＋ 的空间构型为 ____________。 (5)CO 与 N2 结构相似 ,CO 分子内 σ键与 π键的个数之比为 ________。 答案 (1)CO 2 直线形 (2)Cl 2O( 或 OF2) (3) (4)三角锥形 (5)1∶2 6.等电子体的结构相似、 物理性质相近 ,称为等电子原理。 如 N2 和 CO 为等电子体。 下表为部 分元素等电子体分类、立体构型表。 等电子体类型 代表物质 立体构型 四原子 24 电子等电子体 SO3 平面三角形 四原子 26 电子等电子体 SO2－ 3 三角锥形 五原子 32 电子等电子体 CCl 4 四面体形 六原子 40 电子等电子体 PCl 5 三角双锥形 七原子 48 电子等电子体 SF6 八面体形 试回答： (1)写出下面物质分子或离子的立体构型： BrO － 3 ________,CO 2－ 3 ________,ClO － 4 ________。 (2)由第二周期元素组成 ,与 F2 互为等电子体的离子有 ____________。 (3)SF6的立体构型如图 1 所示 ,请再按照图 1 的表示方法在图 2 中表示 OSF4 分子中 O、S、F 原子的空间位置。已知 OSF4 分子中 O、S 间为共价双键 ,S、F 间为共价单键。 答案 (1) 三角锥形 平面三角形 正四面体形 (2)O 2－ 2 (3) 【解析】 (1)BrO － 3 为 4 原子 26 电子体 ,与 SO2－ 3 互为等电子体 ,由表格信息可知二者的立体构 型为三角锥形； CO2－ 3 为 4 原子 24 电子体 ,与 SO3 互为等电子体 ,由表格信息可知二者的立体构 型为平面三角形； ClO － 4 为 5 原子 32 电子体 ,与 CCl 4 互为等电子体 ,由表格信息可知二者的立 体构型为正四面体形。 (2)F 2 为双原子 14 电子体 ,所以在与 F 同周期元素中 ,与 F2 互为等电子体的离子为 O2－ 2 。 (3)SF6为 7 原子 48 电子体 ,立体构型为八面体形 ,OSF4 为 6 原子 40 电子体 ,其立体构型为三角 双锥形。 常见等电子体及立体构型 等电子体类型 常见等电子体 立体构型 2 原子 10 电子 (价电子 ,下同 ) CO、N2、CN －、C2－ 2 直线形 2 原子 14 电子 F2、O2－ 2 、Cl 2 直线形 3 原子 8 电子 H2O、H2S、NH － 2 V 形 3 原子 16 电子 CO2、 N2O、CNO －、N － 3 、 SCN －、HgCl 2、BeCl2(g) 直线形 3 原子 18 电子 O3、 SO2、 NO － 2 V 形 4 原子 8 电子 NH 3、PH3、H 3O＋ 三角锥形 4 原子 24 电子 SO3(g)、CO2－ 3 、 平面三角形 NO － 3 、BF3 4 原子 26 电子 SO2－ 3 、ClO － 3 、BrO － 3 、 IO － 3 、XeO 3 三角锥形 5 原子 8 电子 CH 4、SiH 4、NH ＋ 4 、BH － 4 正四面体形 5 原子 32 电子 CCl 4、SiF4、SiO4－ 4 、 SO2－ 4 、ClO － 4 、PO3－ 4 正四面体形 12 原子 30 电子 C6H 6、N3B 3H 6(俗称无机苯 ) 平面六边形 7 原子 48 电子 AlF 3－ 6 、SiF2－ 6 、PF－ 6 、 SF6 八面体形 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)示例分析 电子 对数 σ键电子 对数 孤电子 对数 电子对立 体构型 分子立 体构型 实例 2 2 0 直线形 直线形 CO2 3 3 0 三角形 平面三角形 BF3 2 1 V 形 SO2 4 4 0 四面体形 正四面体形 CH4 3 1 三角锥形 NH 3 2 2 V 形 H2O 2.杂化轨道理论 (1)理论要点 当原子成键时 ,原子的价电子轨道相互混杂 ,形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。 杂化 轨道数不同 ,轨道间的夹角不同 ,形成分子的空间结构不同。 (2)杂化轨道与分子立体构型的关系 杂化 类型 杂化轨 道数目 杂化轨道 间夹角 立体构型 实例 sp 2 180° 直线形 BeCl 2 sp2 3 120° 平面三角形 BF3 sp3 4 109°28′ 四面体形 CH 4 理解应用 (1)填表 序号 物质 中心原子 上的孤电 子对数 价层电 子对数 VSEPR 模型名称 分子或离子 立体构型 中心原子 杂化类型 ① CS2 ② HCHO ③ NCl 3 ④ SO2－ 4 ⑤ H 3O＋ 答案 ① 0 2 直线形 直线形 sp ②0 3 平面三角形 平面三角形 sp2 ③1 4 四面体形 三角锥形 sp3 ④0 4 正四面体形 正四面体形 sp3 ⑤1 4 四面体形 三角锥形 sp3 (2)比较下列分子或离子中键角大小。 ①H2O________H 3O ＋ ,NH 3________NH ＋ 4 。 ②SO3________CCl 4,CS2________SO2。 答案 ①＜ ＜ ②＞ ＞ 【解析】 ①H 2O 与 H 3O＋ ,NH 3 与 NH ＋ 4 的中心原子均采用 sp3杂化 ,孤电子对数越多 ,斥力越大 , 键角越小。 ②杂化不同 ,键角不同。 3.配位键 (1)孤电子对 分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对。 (2)配位键 ①配位键的形成：成键原子一方提供孤电子对 ,另一方提供空轨道形成共价键。 ②配位键的表示： 常用“― →”来表示配位键 ,箭头指向接受孤电子对的原子 ,如 NH ＋ 4 可表示为 ,在 NH ＋ 4 中 ,虽然有一个 N— H 键形成过程与其他 3 个 N— H 键形成过程不同 , 但是一旦形成之后 ,4 个共价键就完全相同。 (3)配合物 如[Cu(NH 3)4]SO4 配体有孤电子对 ,如 H2O、NH 3、CO、F－、Cl －、CN －等。 中心原子有空轨道 ,如 Fe3＋ 、Cu2＋ 、Zn2＋、Ag ＋ 等。 理解应用 [Fe(H 2O)6]2＋与 NO 反应生成的 [Fe(NO)(H 2O)5]2 ＋中 ,NO 以 N 原子与 Fe2＋形成配位键。请在 [Fe(NO)(H 2O)5] 2＋ 结构示意图的相应位置补填缺少的配体。 答案 (1)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 (√) (2)分子中中心原子若通过 sp3 杂化轨道成键 ,则该分子一定为正四面体结构 (×) (3)NH 3 分子为三角锥形 ,N 原子发生 sp2杂化 (×) (4)只要分子构型为平面三角形 ,中心原子均为 sp2 杂化 (√) (5)中心原子是 sp 杂化的 ,其分子构型不一定为直线形 (×) (6)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 (√) 题组一 价层电子对互斥理论、杂化轨道理论的理解应用 1.根据价层电子对互斥理论填空： (1)OF 2 分子中 ,中心原子上的 σ键电子对数为 ________,孤电子对数为 ________,价层电子对数 为________,中心原子的杂化方式为 ________杂化 ,VSEPR 模型为 ____________,分子的立体构 型为 ______________。 (2)BF 3 分子中 ,中心原子上的 σ键电子对数为 ________,孤电子对数为 ________,价层电子对数 为________,中心原子的杂化方式为 ________杂化 ,VSEPR 模型为 ____________,分子的立体构 型为 ____________。 (3)SO2－ 4 分子中 ,中心原子上的 σ键电子对数为 ______,孤电子对数为 ________,价层电子对数为 ________,中心原子的杂化方式为 ________杂化 ,VSEPR 模型为 ____________,分子的立体构型 为______________。 答案 (1)2 2 4 sp3 四面体形 V 形 (2)3 0 3 sp2 平面三角形 平面三角形 (3)4 0 4 sp3 正四面体 正四面体 【解析】 (1)O 原子最外层有 6 个电子 ,F 原子最外层有 7 个电子。 OF2 分子中 , O 和 F 之间 形成单键 ,中心原子为 O 原子 ,与 2 个 F 原子形成 σ键,故 σ键电子对数为 2,孤电子对数为 [(6 ＋2)－2×2] ÷2＝2,价层电子对数为 σ键电子对数与孤电子对数之和 ,即 2＋2＝4,中心原子的杂 化方式为 sp3 杂化 ,VSEPR 模型为四面体形 ,分子的立体构型为 V 形。 (2)B 的最外层有 3 个电子 ,F 的最外层有 7 个电子。 BF3 分子中 ,中心原子上的 σ键电子对数为 3,孤电子对数为 0,价层电子对数为 3,中心原子的杂化方式为 sp2 杂化 ,VSEPR 模型为平面三角 形 ,分子的立体构型为平面三角形。 (3)SO2－ 4 分子中 ,中心原子为 S原子 ,与 4 个 O 原子形成 σ键 ,故 σ键电子对数为 4,孤电子对数为 (6＋2)－4×2＝0,价层电子对数为 4,中心原子的杂化方式为 sp3 杂化 ,VSEPR 模型为正四面体 , 分子的立体构型为正四面体。 2.为了解释和预测分子的立体构型 ,科学家提出了价层电子对互斥 (VSEPR) 模型。 (1)利用 VSEPR 理论推断 PO3－ 4 的 VSEPR 模型是 ________。 (2)有两种活性反应中间体粒子 ,它们的粒子中均含有 1 个碳原子和 3 个氢原子。 请依据下面给 出的这两种微粒的球棍模型 ,写出相应的化学式： 甲： ________； 乙： ________。 (3)按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式： 平面三角形分子： __________, 三角锥形分子： __________,四面体形分子： __________。 (4)写出 SO3 常见的等电子体的化学式 ,一价阴离子： ________(写出一种 ,下同 )；二价阴离子： ________,它们的中心原子采用的杂化方式都是 ________。 答案 (1) 正四面体结构 (2)CH ＋ 3 CH － 3 (3)BF 3 NF 3 CF4 (4)NO － 3 CO2－ 3 sp2 3.NH 3分子中∠ HNH 键角为 107°,而配离子 [Zn(NH 3)6] 2＋中∠ HNH 的键角为 109°28′,配离子 [Zn(NH 3)6]2＋∠HNH 键角变大的原因是 __________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 。 答案 NH 3 分子中 N 原子的孤对电子进入 Zn2＋的空轨道形成配离子后 ,原孤电子对对 N—H 键的成键电子对的排斥作用变为成键电子对之间的排斥 ,排斥作用减弱 4.BeCl 2 是共价分子 ,可以以单体、二聚体和多聚体形式存在。它们的结构简式如下 ,请写出单 体、二聚体和多聚体中 Be 的杂化轨道类型： (1)Cl — Be—Cl：________； (2) ：________； (3) ：________。 答案 (1)sp 杂化 (2)sp2 杂化 (3)sp3 杂化 “五方法 ”判断分子中心原子的杂化类型 (1)根据杂化轨道的立体构型判断 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°28′,则分子的中心原子发生 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 是直形线分子 ,CNS－、N－ 3 与 CO2 互为等电子体 ,所以分子构型均为直线形 ,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 ,为 3 是 sp2 杂化 ,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 1 个 π键为 sp2杂化 ,含 2 个 π键为 sp 杂化。 题组二 配合物理论的理解应用 5.(1)配位化学创始人维尔纳发现 ,取 CoCl 3·6NH 3(黄色 )、CoCl 3·5NH 3(紫红色 )、CoCl 3·4NH 3(绿 色)和 CoCl 3·4NH 3(紫色 )四种化合物各 1 mol,分别溶于水 ,加入足量硝酸银溶液 ,立即产生氯化 银,沉淀的量分别为 3 mol、 2 mol、1 mol 和 1 mol。 ①请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。 CoCl 3·6NH 3_____________________________________________________________________ ___,CoCl 3·4NH 3(绿色和紫色 )________________ 。 ②上述配合物中 ,中心离子的配位数都是 ___________________________________ 。 (2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的 KSCN 溶液 ,溶液变成红色 ,该反应在有的教材中用方 程式 FeCl3＋3KSCN===Fe(SCN) 3＋3KCl 表示。经研究表明 ,Fe(SCN) 3 是配合物 ,Fe3＋与 SCN － 不仅能以 1∶ 3 的个数比配合 ,还可以其他个数比配合 ,请按要求填空： ①Fe3＋与 SCN－ 反应时 ,Fe3 ＋提供 ________,SCN －提供 ________,二者通过配位键结合。 ②所得 Fe3＋与 SCN －的配合物中 ,主要是 Fe3 ＋与 SCN－ 以个数比 1∶1 配合所得离子显红色 ,含 该离子的配合物的化学式是 ____________。 答案 (1) ①[Co(NH 3) 6]Cl 3 [Co(NH 3)4Cl 2]Cl ②6 (2)①空轨道 孤电子对 ②[Fe(SCN)]Cl 2 【解析】 (1)每个 CoCl 3·6NH 3 分子中有 3 个 Cl －为外界离子 ,配体为 6 个 NH 3,化学式为 [Co(NH 3)6]Cl 3；每个 CoCl 3·4NH 3(绿色和紫色 )分子中有 1 个 Cl －为外界离子 ,配体为 4 个 NH 3 和 2 个 Cl － ,化学式均为 [Co(NH 3)4Cl 2]Cl 。 ②这几种配合物的化学式分别是 [Co(NH 3)6]Cl 3、[Co(NH 3)5Cl]Cl 2、[Co(NH 3)4Cl 2]Cl, 其配位数 都是 6。 (2)① Fe3＋ 与 SCN － 反应生成的配合物中 ,Fe3＋ 提供空轨道 ,SCN－ 提供孤对电子 ,二者通过配位键 结合。 ②Fe3＋与 SCN －以个数比 1∶1 配合所得离子为 [Fe(SCN)] 2＋ ,故 FeCl3 与 KSCN 在水溶液中反应 生成 [Fe(SCN)]Cl 2 与 KCl 。 6.Ⅰ.铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途 ,如金属铜用来制造电线电缆 ,五水硫酸铜可 用作杀菌剂。 (1)向 CuSO4 溶液中加入过量 NaOH 溶液可生成 [Cu(OH) 4] 2－。不考虑立体构型 ,[Cu(OH) 4] 2－ 结 构可用示意图表示为 ________________ 。 (2)胆矾 CuSO4·5H2O 可写为 [Cu(H 2O)4]SO 4·H 2O,其结构示意图如下： 下列有关胆矾的说法正确的是 ________(填字母 )。 A.所有氧原子都采取 sp3 杂化 B.氧原子存在配位键和氢键两种化学键 C.Cu2＋的价电子排布式为 3d84s1 D.胆矾中的水在不同温度下会分步失去 Ⅱ.经研究表明 ,Fe(SCN) 3 是配合物 ,Fe3 ＋与 SCN －不仅能以 1∶3 的个数比配合 ,还可以其他个数 比配合。 若 Fe3＋与 SCN－ 以个数比 1∶5 配合 ,则 FeCl3 与 KSCN 在水溶液中发生反应的化学方程式可以 表示为 ________________________________________________________________________ 。 答案 Ⅰ .(1) (2)D Ⅱ.FeCl3＋5KSCN===K 2[Fe(SCN) 5]＋3KCl 【解析】 Ⅰ.(2)A 项 ,与 S 相连的氧原子没有杂化； B 项 ,氢键不是化学键； C 项 ,Cu 2＋ 的价电 子排布式为 3d9；D 项 ,由图可知 ,胆矾中有 1 个 H2O 与其他微粒靠氢键结合 ,易失去 ,有 4 个 H2O 与 Cu2＋ 以配位键结合 ,较难失去。 1.分子间作用力 (1)概念：物质分子之间普遍存在的相互作用力 ,称为分子间作用力。 (2)分类：分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。 (3)强弱：范德华力＜氢键＜化学键。 (4)范德华力 范德华力主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。范德华力越强 ,物质的熔点、沸点越 高,硬度越大。一般来说 ,组成和结构相似的物质 ,随着相对分子质量的增加 ,范德华力逐渐增大。 (5)氢键 ①形成：已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子 (该氢原子几乎为裸露的质子 )与另一 个分子中电负性很强的原子之间的作用力 ,称为氢键。 ②表示方法： A —H⋯B ③特征：具有一定的方向性和饱和性。 ④分类：氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。 ⑤分子间氢键对物质性质的影响 主要表现为使物质的熔、沸点升高 ,对电离和溶解度等产生影响。 2.分子的性质 (1)分子的极性 类型 非极性分子 极性分子 形成原因 正电中心和负电中心重合的 分子 正电中心和负电中心不重合 的分子 存在的共价键 非极性键或极性键 非极性键或极性键 分子内原子排列 对称 不对称 (2)分子的溶解性 ①“相似相溶”的规律：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂 ,极性溶质一般能溶于极性溶剂。 若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键 ,则溶质的溶解度增大。 ②随着溶质分子中憎水基个数的增多,溶质在水中的溶解度减小。 如甲醇、 乙醇和水以任意比 互溶 ,而戊醇在水中的溶解度明显减小。 理解应用 NH 3 极易溶于水的因素有哪些？ 答案 ① NH 3 是极性分子 ,易溶于极性分子 H2O 形成的溶剂中； ②NH 3与 H 2O 之间形成分子间氢键； ③NH 3可与水反应。 (3)无机含氧酸分子的酸性 无机含氧酸的通式可写成 (HO) mROn,如果成酸元素 R 相同 ,则 n 值越大 ,R 的正电性越高 ,使 R—O—H 中 O 的电子向 R 偏移 ,在水分子的作用下越易电离出 H＋ ,酸性越强 ,如酸性： HClO ＜HClO 2＜HClO 3＜HClO 4。 理解应用 H2SeO3 的 K1 和 K 2分别为 2.7×10－3和 2.5×10－8,H2SeO4 第一步几乎完全电离 ,K2 为 1.2×10－ 2,请 根据结构与性质的关系解释： (1)H 2SeO3 和 H2SeO4 第一步电离程度大于第二步电离的原因： ______________________ 。 (2)H 2SeO4 比 H2SeO3 酸性强的原因： __________________________。 答案 (1) 第一步电离生成的氢离子抑制了第二步的电离 (2)H 2SeO3 和 H 2SeO4 可表示为 (HO) 2SeO和 (HO) 2SeO2,H2SeO3中的 Se为＋ 4 价 ,而 H 2SeO4 中的 Se 为＋ 6 价 ,正电性更高 ,导致 Se—O—H 中 O 的电子更向 Se偏移 ,越易电离出 H＋ (4)分子的手性 ①手性异构： 具有完全相同的组成和原子排列的一对分子 ,如同左手和右手一样互为镜像 ,在三 维空间里不能重叠的现象。 ②手性分子：具有手性异构体的分子。 ③手性碳原子： 在有机物分子中 ,连有四个不同基团或原子的碳原子。 含有手性碳原子的分子 是手性分子 , 如 。 (1)可燃冰 (CH 4·nH 2O,6≤n≤8)中甲烷分子与水分子间形成了氢键 ( ) (2)乙醇分子和水分子间只存在范德华力 ( ) (3)氢键具有方向性和饱和性 ( ) (4)H 2O2 分子间存在氢键 ( ) (5)卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物 (即 CX 4)的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而增 大( ) (6)氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高 ( ) (7)H 2O 比 H2S 稳定是因为水分子间存在氢键 ( ) 答案 (1) × (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)× 【解析】 (1)可燃冰中水分子间存在氢键 ,但 CH4 与 H 2O 之间不存在氢键。 (2)乙醇分子、水分子中都有 —OH, 符合形成氢键的条件。 (4)H 2O2 分子中的 H 几乎成为 “裸露 ”的质子 ,与水分子一样 ,H 2O2 分子间也存在氢键。 (5)卤素氢化物中 ,HF 分子间能形成氢键 ,其熔、沸点最高。 (6)分子内氢键对物质的熔、沸点影响很小 ,能使物质的熔、沸点降低。 (7)H 2O 比 H2S 稳定是因为 O—H 键键能大于 S—H 键键能 ,而与氢键无关。 题组一 共价键的极性与分子的极性 1.下列关于粒子结构的描述不正确的是 ( ) A.H 2S 和 NH 3 均是价电子总数为 8 的极性分子 B.HS －和 HCl 均是含一个极性键的 18 电子粒子 C.CH 2Cl2 和 CCl 4 均是四面体构型的非极性分子 D.NCl 3 是含极性键的极性分子 答案 C 【解析】 CH2Cl 2 不是正四面体构型 ,为极性分子。 2.(2019 ·厦门高三联考 )已知 H 和 O 可以形成 H 2O 和 H2O2 两种化合物 ,试根据有关信息完成下 列问题： (1)水是维持生命活动所必需的一种物质。 ①1 mol 冰中有 ________mol 氢键。 ②用球棍模型表示的水分子结构是 ____________。 (2)已知 H2O2 分子的结构如图所示： H2O2 分子不是直线形的 ,两个氢原子犹如在半展开的书的 两面上 ,两个氧原子在书脊位置上 ,书页夹角为 93°52′ ,而两个 O—H 键与 O—O 键的夹角均为 96°52′。 试回答： ①H2O2 分子的电子式是 ___________________________________________________, 结构式是 ________________________________________________________________ 。 ②H2O2 分子是含有 ________键和 ________键的 _________________________________ (填“极性”或“非极性” )分子。 ③H2O2 难溶于 CS2,简要说明理由： _________________________________________ ________________________________________________________________________ 。 ④H2O2 中氧元素的化合价是 __________,简要说明原因 ________________________________________________________________________ 。 答案 (1) ①2 ②B (2)① H—O—O—H ②极性 非极性 极性 ③ H2O2 为极性分子 ,而 CS2 为非极性溶剂 ,根据“相似相溶”规律 ,H2O2 难溶于 CS2 ④ －1 价 因 O—O 键为非极性键 ,而 O—H 键为极性键 ,共用电子对偏向氧 ,故氧为－ 1 价 【解析】 (1)在冰中 ,每个水分子与周围的 4 个水分子形成 4 个氢键 ,按 “均摊法 ”计算 ,相当 于每个水分子有 2 个氢键；水分子为 V 形结构。 (2)由 H 2O2 的立体构型图可知 ,H2O2 是极性分子 ,分子内既有极性键 ,又有非极性键 ,而 CS2 为非 极性分子 ,根据 “相似相溶 ”规律 ,H 2O2 难溶于 CS2。 题组二 范德华力、氢键对物质性质的影响 3.氨溶于水时 ,大部分 NH 3 与 H2O 以氢键 (用“⋯”表示 )结合形成 NH 3·H2O 分子。根据氨水 的性质可推知 NH 3·H2O 的结构式为 ( ) A. B. C. D. 答案 B 【解析】 根据 NH 3·H 2O NH ＋ 4 ＋ OH －可知 NH 3·H2O 的结构式为 。 4.按要求回答下列问题： (1)HCHO 分子的立体构型为 ________形 ,它与 H 2加成后 ,加成产物的熔、 沸点比 CH 4 的熔、沸 点高 ,其主要原因是 (须指明加成产物是何物质 )_______________________________ ________________________________________________________________________ 。 答案 平面三角 加成产物 CH 3OH 分子之间能形成氢键 (2)S 位于周期表中第 ________族,该族元素氢化物中 ,H 2Te 比 H2S 沸点高的原因是 ________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________,H 2O 比 H 2Te 沸点高的原因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 。 答案 Ⅵ A 两者均为分子晶体且结构相似 ,H2Te 相对分子质量比 H 2S 大,分子间作用力更强 两者均为分子晶体 ,H2O 分子之间存在氢键 (3)有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷。硅烷的沸点与相对分子质量的关系如图所示 , 呈现这种变化的原因是 ___________________________________________________ 。 答案 硅烷为分子晶体 ,随相对分子质量增大 ,分子间作用力增强 ,熔、沸点升高 (4)氨是一种易液化的气体 ,请简述其易液化的原因： ____________________________ ________________________________________________________________________ 。 答案 氨分子间存在氢键 ,分子间作用力大 ,因而易液化 (5)硫的氢化物在乙醇中的溶解度小于氧的氢化物的原因是 _______________________。 答案 H 2O 与乙醇分子间能形成氢键 (6)纳米 TiO 2 是一种应用广泛的催化剂 ,其催化的一个实例如下图所示。化合物乙的沸点明显 高于化合物甲 ,主要原因是 ________________________________________________ 。 ――――→ ①纳米 TiO 2 ②NH 3 化合物甲 化合物乙 答案 化合物乙分子间存在氢键 题组三 无机含氧酸的酸性 5.(2020 ·长沙市明德中学检测 )判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是含氧酸分子结构中含非 羟基氧原子数越多 ,该含氧酸的酸性越强。如下表所示： 含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系 次氯酸 磷酸 硫酸 高氯酸 含氧酸 Cl—OH 非羟基氧 原子数 0 1 2 3 酸性 弱酸 中强酸 强酸 最强酸 (1) 亚磷酸 H 3PO3 和亚砷酸 H 3AsO 3 分子式相似 ,但它们的酸性差别很大 ,H 3PO3 是中强 酸,H3AsO 3 既有弱酸性又有弱碱性。由此可推出它们的结构简式分别为 ①________________, ②________________。 (2)H 3PO3 和 H3AsO 3 与过量的 NaOH 溶液反应的化学方程式分别是 ①________________________________________________________________________, ②________________________________________________________________________ 。 (3)在 H 3PO3 和 H 3AsO 3 中分别加入浓盐酸 ,分析反应情况： ________________________ ___________________________, 写出化学方程式： ______________________________ 。 答案 (1) ① ② (2)① H3PO3＋2NaOH===Na 2HPO3＋2H 2O ②H3AsO 3＋3NaOH===Na 3AsO 3＋3H2O (3)H 3PO3 为中强酸 ,不与盐酸反应 ,H 3AsO 3 可与盐酸反应 H3AsO 3＋3HCl===AsCl 3＋ 3H 2O 【解析】 此题属于无机含氧酸的结构、 性质推断题 ,考查同学们运用题给信息推断物质结构 和性质的能力。 (1)已知 H3PO3 为中强酸 ,H 3AsO 3 为弱酸 ,依据题给信息可知 H3PO3 中含 1 个非 羟基氧原子 ,H 3AsO 3 中不含非羟基氧原子。 (2)与过量 NaOH 溶液反应的化学方程式的书写 , 需得知 H3PO3 和 H 3AsO 3 分别为几元酸 ,从题给信息可知 ,含氧酸分子结构中含几个羟基氢 ,则 该酸为几元酸。故 H3PO3 为二元酸 ,H3AsO 3 为三元酸。 (3)H 3PO3 为中强酸 ,不与盐酸反应； H3AsO 3 为两性物质 ,可与盐酸反应。 (一 )2019 高考试题集锦 1.[2019 ·全国卷 Ⅰ ,35(2)] 乙二胺 (H2NCH 2CH2NH 2)是一种有机化合物 ,分子中氮、碳的杂化类型 分别是 ________、________。乙二胺能与 Mg 2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子 ,其原因 是 ________________________________________________________________, 其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是 ________(填“ Mg 2＋ ”或“ Cu 2＋ ”)。 答案 sp3 sp3 乙二胺的两个 N 提供孤电子对与金属离子形成配位键 Cu 2＋ 【解析】 乙二胺分子中 ,1 个 N 原子形成 3 个单键 ,还有一个孤电子对 ,故 N 原子价层电子对 数为 4,N 原子采取 sp3杂化； 1 个 C 原子形成 4 个单键 ,没有孤电子对 ,价层电子对数为 4,采取 sp3 杂化。乙二胺中 2 个氮原子提供孤电子对与金属镁离子或铜离子形成稳定的配位键 ,故能 形成稳定环状离子。 由于铜离子半径大于镁离子 ,形成配位键时头碰头重叠程度较大 ,其与乙二 胺形成的化合物较稳定。 2.[2019 ·全国卷 Ⅱ ,35(1)] 元素 As 与 N 同族。预测 As 的氢化物分子的立体结构为 ________,其 沸点比 NH 3 的________(填“高”或“低” ),其判断理由是 _____________________ ________________________________________________________________________ 。 答案 三角锥形 低 NH 3 分子间存在氢键 【解析】 AsH 3的中心原子 As 的价层电子对数为 5＋3 2 ＝4,包括 3 对成键电子和 1 对孤电子 对 ,故其立体结构为三角锥形。 NH 3中 N 的电负性比 AsH 3 中 As 的大得多 ,故 NH 3 易形成分子 间氢键 ,从而使其沸点升高。 3.[2019 ·全国卷 Ⅲ ,35(2)(3)(4)(5)](2)FeCl 3 中的化学键具有明显的共价性 ,蒸汽状态下以双聚分 子存在的 FeCl3 的结构式为 __________________________________________________, 其中 Fe 的配位数为 ________。 (3)苯胺 ( )的晶体类型是 ________。苯胺与甲苯 ( )的相对分子质量相 近,但苯胺的熔点 (－5.9 ℃)、沸点 (184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点 (－95.0 ℃)、沸点 (110.6 ℃), 原因是 ________________________________________________________________________ 。 (4)NH 4H 2PO4 中 ,电负性最高的元素是 ________；P 的________杂化轨道与 O 的 2p 轨道形成 ________键。 (5)NH 4H 2PO4 和 LiFePO 4属于简单磷酸盐 ,而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐 ,如：焦磷酸 钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如图所示： 这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为 __________________________________________ (用 n 代表 P 原子数 )。 答案 (2) 4 (3)分子晶体 苯胺分子之间存在氢键 (4)O sp3 σ (5)(PnO3n＋ 1)(n＋2)－ 【解析】 (2)Fe 能够提供空轨道 ,而 Cl 能够提供孤电子对 ,故 FeCl3 分子双聚时可形成配位键。 由常见 AlCl 3 的双聚分子的结构可知 FeCl3 的双聚分子的结构式为 ,其中 Fe 的配位数为 4。(3)苯胺为有机物 ,结合题给信息中苯胺的熔、沸点可知苯胺为分子晶体。苯胺 中有 — NH2,分子间可形成氢键 ,而甲苯分子间不能形成氢键 ,分子间氢键可明显地提高分子晶 体的熔、沸点。 (4)同周期从左到右 ,主族元素的电负性逐渐增强 ,故 O 的电负性大于 N,同主族 从上到下 ,元素的电负性逐渐减小 ,故电负性 N 大于 P,又 H 的电负性小于 O,因此 NH 4H2PO4 中 电负性最高的元素是 O。PO3－ 4 中中心原子 P 的价层电子对数为 4,故 P 为 sp3 杂化 ,P 的 sp3 杂 化轨道与 O 的 2p 轨道形成 σ键。(5)由三磷酸根离子的结构可知 ,中间 P 原子连接的 4 个 O 原 子中 ,2 个 O 原子完全属于该 P 原子 ,另外 2 个 O 原子分别属于 2 个 P 原子 ,故属于该 P 原子的 O 原子数为 2＋2× 1 2＝3,属于左、右两边的 2 个 P 原子的 O 原子数为 3×2＋1 2×2＝ 7,故若这 类磷酸根离子中含 n 个 P 原子 ,则 O 原子个数为 3n＋1,又 O 元素的化合价为－ 2,P 元素的化合 价为＋ 5,故该离子所带电荷为－ 2× (3n＋1)＋5n＝－ n－2,这类磷酸根离子的化学式可用通式 表示为 (PnO3n＋ 1)(n＋2)－。 (二 )往年高考试题分类汇编 1.微粒之间的相互作用 (1)[2018 ·全国卷 Ⅰ,35(3)节选 ]LiAlH 4 是有机合成中常用的还原剂 ,LiAlH 4 中 ,存在 ________(填 标号 )。 A.离子键 B.σ键 C.π键 D.氢键 (2)[2018 ·全国卷 Ⅱ,35(4) 节选 ] 气态三氧化硫以单分子形式存在 ,其中共价键的类型有 ______ 种。 (3)[2018 ·全国卷 Ⅱ,35(3)改编 ]如图为 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 ____________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 。 答案 (1)AB (2)2 (3)S8 相对分子质量大 ,分子间范德华力强 2.轨道杂化类型 (1)[2018 ·全国卷 Ⅰ,35(3)改编 ]LiAlH 4 中的阴离子的中心原子的杂化形式为 ________。 (2)[2018 ·全国卷 Ⅱ,35(4)改编 ]固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子 ,该分子中 S 原子的杂 化轨道类型为 ______。 (3)[2018 ·全国卷 Ⅲ,35(4) 节选 ]《中华本草》等中医典籍中 ,记载了炉甘石 (ZnCO 3)入药 ,可用于 治疗皮肤炎症或表面创伤。 ZnCO 3中 ,C 原子的杂化形式为 ________。 (4)[2017 ·全国卷 Ⅰ,35(3)改编 ]I ＋ 3 离子的中心原子的杂化形式为 ________。 (5)[2017 ·全国卷 Ⅲ,35(2)]CO 2和 CH3OH 分子中 C 原子的杂化形式分别为 ______和 ______。 答案 (1)sp 3 (2)sp3 (3)sp2 (4)sp3 (5)sp sp3 3.微粒的立体构型 (1)[2018 ·全国卷 Ⅰ,35(3)节选 ]LiAlH 4 中的阴离子空间构型是 ____________。 (2)[2018 ·全 国 卷 Ⅱ ,35(4) 节 选 ] 气 态 三 氧 化 硫 以 单 分 子 形 式 存 在 ,其 分 子的 立 体 构 型 为 ______________形。 (3)[2018 ·全国卷 Ⅲ,35(4)节选 ]ZnCO 3 中 ,阴离子空间构型为 ______________。 (4)[2016 ·全国卷 Ⅱ,37(2)①][Ni(NH 3)6]SO4 中阴离子的立体构型是 ____________。 答案 (1) 正四面体 (2)平面三角 (3)平面三角形 (4)正四面体 1.下图是某含铜配合物的晶体结构示意图。 (1)晶体中 H 2O 和 SO2－ 4 的中心原子的杂化类型为 ____________,试判断 H 2O 和 SO2－ 4 的键角大 小关系并说明原因 ________________________ 。 (2)图中的氢键有 (H 2O)O—H⋯O(H 2O) 和 ________________。 (3)写出该配合物的化学式 ____________________。 答案 (1)sp 3、sp3 H 2O 分子键角小于 SO2－ 4 的键角 ,因为 H2O 中 O 存在 2 对孤电子对而 SO2－ 4 中的 S 不存在 ,孤电子对对成键电子的斥力大于成键电子对对成键电子的斥力 (2)(H 2O)O—H⋯O(SO 2－ 4 ) (3)[Cu(H 2O)4]SO4·H2O 2.甲醛是危害人类的无形杀手 ,是一种重要的工业原料。 (1)甲醛 (H 2C==O)在 Ni 的催化作用下加氢可得甲醇 (CH 3OH) 。甲醛与甲醇相比 ,__________的 沸点高 ,主要原因是 _____________________________________________________ 。 (2) 甲醛分子的立体构型为 ______________, 其分子内的 O—C—H 键角 ________( 填“大 于”“等于”或“小于” )甲醇分子内的 O—C—H 键角。 (3)甲醛分子是 ________________( 填“极性分子”或“非极性分子” ),它可由 CO 与 H2在一定 条件下反应合成。 CO 与 N 2的结构相似 ,一个 CO 分子内 π键的个数为 __________,基态氧原 子的价电子排布式是 _____________________________________________________ 。 答案 (1) 甲醇 甲醇分子间形成了氢键 (2)平面三角形 大于 (3)极性分子 2 2s22p4 【解析】 (1)在甲醇分子中存在 O—H 键,氧的电负性较大 ,能形成氢键 ,而甲醛分子没有氢键 , 故甲醇的沸点较高。 (2)甲醇分子内 C 原子的杂化方式为 sp3 杂化 ,所以 O—C—H 键角约为 109°28′,甲醛分子内的 C 原子的杂化方式为 sp2 杂化 ,立体构型为平面三角形 ,O— C—H 键角约为 120°,所以甲醇分子 内的 O— C— H 键角小于甲醛分子内的 O—C—H 键角。 3.X 、Y、Z、Q、E 五种元素中 ,X 原子核外的 M 层中只有两对成对电子 ,Y 电子核外的 L 层电 子数是 K 层的两倍 ,Z 是地壳内含量 (质量分数 )最高的元素 ,Q 的核电荷数是 X 与 Z 的核电荷 数之和 ,E 在元素周期表的各元素中电负性最大。请回答下列问题： (1)X 、Y 的元素符号依次为 ________________________________________________ 。 (2)XZ 2 与 YZ 2 分子的立体构型分别是 ________和 __________,相同条件下两者在水中的溶解 度较大的是 ______________________( 写分子式 ),理由是 __________________________ ________________________________________________________________________ 。 (3)Q 的元素符号是 ________,它的基态原子的核外电子排布式为 ________,在形成化合物时它 的最高化合价为 __________________。 (4)用氢键表示式写出 E 的氢化物溶液中存在的所有氢键 __________________。 答案 (1)S、 C (2)V 形 直线形 SO2 CO2 是非极性分子 ,SO2 和 H 2O 都是极性分子 ,根据 “相似相溶”原理 ,SO2 在 H2O 中的溶解度较大 (3)Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 ＋ 6 (4)F—H⋯F、F—H⋯O、O—H⋯ F、O—H⋯O 【 解 析 】 (1)X 原 子 核 外 的 M 层 中 只 有 两 对 成 对 电 子 , 则 M 层 的 电 子 排 布 图 为 ,故 X 为 S,Y 原子核外的 L 层电子数是 K 层的两倍 ,则 Y 原子的核外电 子排布式为 1s22s22p2,故 Y 为 C。(4) 元素周期表中 F 的电负性最强 ,HF 溶液中 ,HF 与 HF、H2O 与 H2O、HF 与 H 2O 之间存在氢键。 4.芦笋中的天冬酰胺 (结构如下图 )和微量元素硒、铬、锰等 ,具有提高身体免疫力的功效。 (1)天冬酰胺所含元素中 ,____________(填元素名称 )元素基态原子核外未成对电子数最多。 (2)天冬酰胺中碳原子的杂化轨道类型有 ________种。 (3)H 2S 和 H 2Se 的参数对比见下表。 化学式 键长 /nm 键角 沸点 /℃ H 2S 1.34 92.3 ° － 60.75 H2Se 1.47 91.0 ° － 41.50 ①H2Se 的晶体类型为 ________,含有的共价键类型为 ______________。 ②H2S 的键角大于 H2Se 的原因可能为 __________________________________ 。 答案 (1) 氮 (2)2 (3)①分子晶体 极性键 ②S 的电负性强于 Se,形成的共用电子对斥力 大,键角大 【解析】 (3)①H2S 和 H2Se 的熔、沸点均较低 ,为分子晶体 ,不同种元素形成的为极性键。 ②S 的电负性强于 Se,形成的共用电子对斥力大 ,故 H2S 键角大。 5.随着石油资源的日趋紧张 ,天然气资源的开发利用受到越来越多的关注。 以天然气 (主要成分 是 CH 4)为原料经合成气 (主要成分为 CO、H 2)制化学品 ,是目前天然气转化利用的主要技术路 线。而采用渣油、煤、焦炭为原料制合成气 ,常因含羰基铁 [Fe(CO) 5]等而导致以合成气为原料 合成甲醇和合成氨等生产过程中的催化剂产生中毒。请回答下列问题： (1)[Fe(CO) 5]中铁的化合价为 0,写出铁原子的基态电子排布式： ________________________ 。 (2)与 CO 互为等电子体的分子和离子分别为 ________和 ________( 各举一种即可 ,填化学 式),CO 分子的电子式为 ______________,其结构式为 __________________。 (3)在 CH4、CO、CH 3OH 中 ,碳原子采取 sp3 杂化的分子有 ________,CH 3OH 的熔、 沸点比 CH 4 高,其主要原因是 ________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 。 答案 (1)1s 22s22p63s23p63d64s2 或 [Ar]3d 64s2 (2)N 2 CN － C O (3)CH 4、CH 3OH CH 3OH 分子之间有极性 ,同时分子之间还形成氢键 6.(1)肼(N 2H4)分子可视为 NH 3 分子中的一个氢原子被 —NH 2(氨基 )取代形成的另一种氮的氢 化物。 ①NH 3分子的空间构型是 _________；N 2H4 分子中氮原子轨道的杂化类型是 ____________。 ②肼可用作火箭燃料 ,燃烧时发生的反应是： N2O4(l) ＋2N2H 4(l)===3N 2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－ 1 038.7 kJ ·mol －1 若该反应中有 4 mol N —H 键断裂 ,则形成的 π键有 ____mol 。 ③肼能与硫酸反应生成 N 2H 6SO4。N2H 6SO4 晶体类型与硫酸铵相同 ,则 N2H6SO4 晶体内不存在 __________(填字母 )。 a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.范德华力 (2)Ⅵ A 族元素氧、硫、硒 (Se)的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答： H2Se的酸性比 H 2S________(填“强”或“弱” )。气态 SeO3 分子的立体构型为 ________,SO2－ 3 的立体构型为 __________。 答案 (1) ①三角锥形 sp3 ②3 ③d (2)强 平面三角形 三角锥形 【解析】 (1)②1 个 N2H 4分子含有 4 个 N—H 键 ,即 4 mol N —H 键断裂同时生成 1.5 mol N 2,N 2 的结构式为 N≡N,1 个氮分子中含 1 个 σ键和 2 个 π键,所以会形成 3 mol π键； ③N2H 6SO4 和 (NH 4)2SO4 都是离子晶体 ,N2H 2＋ 6 和 SO2－ 4 之间存在离子键 ,N2H2＋ 6 中 N 和 H 之间形成 6 个共价 键(其中 2 个配位键 ),N 和 N 之间形成共价键 ,SO2－ 4 中 S 和 O 之间形成共价键 ,不含范德华力。 (2)Se 的原子半径大于 S 的原子半径 ,H 2Se 与 H2S 相比 ,H2Se 中 Se 原子对 H 原子的作用力较 弱,H2Se 在水中更容易电离出 H＋ ,所以其酸性较强； SeO3中 Se 原子采取 sp2 杂化 ,其立体构型 为平面三角形； SO2－ 3 中 S 原子采取 sp3 杂化且有 1 对孤电子对 ,故其立体构型为三角锥形。 7.K 2Cr2O7 是一种常见的强氧化剂 ,酸性条件下会被还原剂还原成 Cr3＋。 (1)Cr 3＋ 能与 OH －、 CN －形成配合物 [Cr(OH) 4]－ 、[Cr(CN) 6] 3－。 ①Cr3＋的电子排布式可表示为 ________。 ②不考虑立体构型 ,[Cr(OH) 4] －的结构可用示意图表示为 ________(若有配位键 ,用箭头表示 )。 ③CN －与 N 2 互为等电子体 ,写出 CN －的电子式： __________。 (2)K 2Cr2O7 能将乙醇氧化为乙醛 ,直至乙酸。 ①乙醛中碳原子的杂化方式有 ________、________。 ②乙酸的沸点是 117.9 ℃ ,甲酸甲酯的沸点是 31.5 ℃,乙酸的沸点高于甲酸甲酯的沸点的主要 原因是 _____________________________________________________________________ 。 答案 (1) ①1s22s22p63s23p63d3 或 [Ar]3d 3 ② ③ (2)① sp2 sp3 ②乙酸分子间存在氢键 8.已知 A、 B、C、D、E、F 为元素周期表前四周期原子序数依次增大的六种元素 ,其中 A 的 一种同位素原子中无中子 ,B 的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代 ,D 与 E 同主族 , 且 E 的原子序数是 D 的 2 倍 ,F 元素在地壳中的含量位于金属元素的第二位。 试回答下列问题： (1)F 元素价电子排布式为 _________________________________________________ 。 关于 B2A 2的下列说法中正确的是 ______________。 ①B2A 2 中的所有原子都满足 8 电子稳定结构 ②B2A 2 是由极性键和非极性键形成的非极性分子 ③每个 B 2A 2 分子中 σ键和 π键数目比为 1∶1 ④B2A 2 分子中的 A— B 键属于 s—sp σ键 (2)B 、C、D 三种元素第一电离能按由大到小的顺序排列为 ________________________( 用元 素符号表示 )。B、C、D 三种元素中与 BD 2互为等电子体的分子式为 ____________________(用 元素符号表示 )。 (3)A 2E 分子中心原子的杂化类型为 ________________ 。比较 A 2D 与 A 2E 分子的沸点 ,其中沸 点较高的原因为 __________________________________________ 。元素 D 可形成两种同素异 形体 ,其中在水中溶解度更大的是 ______________( 填分子式 )。 (4)已知碘酸 (HIO 3)和高碘酸 (H 5IO 6)的结构分别如图 1、2 所示： 请比较二者酸性强弱： HIO 3________H5IO6(填“ >”“ <”或“＝” )。 (5)已知 ClO － 2 为角形 ,中心氯原子周围有四对价层电子。 ClO － 2 中心氯原子的杂化轨道类型为 ____________,写出一个 ClO － 2 的等电子体 __________。 答案 (1)3d 64s2 ②④ (2)N>O>C N 2O (3)sp3 H 2O 分子之间存在氢键 O3 (4)> (5)sp3 Cl 2O 或 OF2 【解析】 A 的一种同位素原子中无中子 ,则 A 为 H 元素； B 的一种核素在考古时常用来鉴 定一些文物的年代 ,则 B 为碳元素； D 与 E 同主族 ,且 E 的原子序数是 D 的 2 倍 ,则 D 为 O 元 素、 E 为 S 元素； C 的原子序数介于碳、氧之间 ,应为 N 元素； F 元素在地壳中的含量位于金 属元素的第二位 ,则 F 为 Fe。 (1)① H 原子核外不满足 8 电子稳定结构； ③C2H 2 分子的结构式为 H—C≡C—H,一个分子中 有 3 个 σ键、 2 个 π键 ,错误； ④C2H2 分子中 C 原子采取 sp 杂化 ,所以 H、C 之间形成的是 s －sp σ键 ,正确。 (2)同周期元素随原子序数增大 ,元素的第一电离能呈增大趋势 ,但 N 元素原子 2p 能级容纳 3 个电子 ,为半充满稳定状态 ,能量较低 ,所以其第一电离能高于同周期相邻元素 ,故第一电离能 N>O>C 。 (3)H 2S 中 S 形成 2 个 σ键,孤电子对数＝ 6－2 2 ＝2,为 sp3 杂化； O3 分子为 V 形结构 ,与水相似 , 易溶于水。 (4)HIO 3 中非羟基氧多 ,则酸性较强。 (5)由中心氯原子周围有四对价层电子可知为 sp3 杂化。 9.1985 年,Rousssin 研究发现了第一个金属原子簇类配位化合物 ,其结构如图所示 ,金属原子簇 类化合物与金属原子表面性质相似 ,具有良好的催化活性等功能。请回答下列问题： (1)Fe3＋的基态核外价电子排布式为 ________。 (2)上述化合物中含有三种非金属元素 ,试比较三种元素原子第一电离能由大到小顺序为 ________________________________________________________________________ ； 硫可以形成 SOCl 2 化合物 ,则该化合物的立体构型为 ________。 (3)除了氮的氧化物之外 ,氮还可以形成 NO ＋ 2 。请写出氮原子的杂化方式 ________。 (4)上述原子簇类配合物 ,中心原子铁的配位原子是 ________。 (5)配合物 Fe(CO) 5 的熔点为－ 20 ℃ ,沸点为 103 ℃。可用于制备纯铁。 Fe(CO)5 的结构如图所 示。下列关于 Fe(CO) 5 说法正确的是 ________(填字母 )。 A.Fe(CO) 5 是非极性分子 ,CO 是极性分子 B.Fe(CO) 5中 Fe 原子以 sp3 杂化方式与 CO 成键 C.1 mol Fe(CO) 5 含有 10 mol 配位键 D.Fe(CO) 5===Fe＋5CO 反应中没有新化学键生成 答案 (1)3d 5 (2)N>O>S 三角锥形 (3)sp (4)S、N (5)AC 【解析】 (2)对于 SOCl2,其等电子体为 SO2－ 3 ,二者结构相似 ,根据 VSEPR 理论 ,价电子对数为 3＋ 1 2×(6－ 2×3＋2)＝4,则其立体构型为三角锥形。 (3)对于 NO ＋ 2 ,根据 VSEPR 理论 ,价电子对数为 2＋ 1 2× (5－2× 2－1)＝2,根据杂化轨道理论 ,则中 心 N 原子为 sp 杂化。 (4)直接与中心原子成键的为配位原子 ,所以中心原子铁的配位原子是 N、S。 (5)看正负电荷中心是否重叠 ,Fe(CO) 5 对称是非极性分子 ,CO 不对称是极性分子 ,故 A 正确； 铁 的杂化轨道数为 5,铁不是正四面体构型 ,Fe(CO)5 中 Fe 原子不是以 sp3 杂化方式与 CO 成键 ,故 B 错误；碳与氧、铁与碳之间形成配位键 ,1 mol Fe(CO) 5 含有 10 mol 配位键 ,故 C 正确；化学 反应的实质是旧键的断裂 ,新键的生成 ,故 D 错误。