《江蘇省2020版高考化學新增分大一輪復習 專題11 物質結構與性質 第37講 分子的空間結構與物質的性質講義（含解析）蘇教版.docx》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《江蘇省2020版高考化學新增分大一輪復習 專題11 物質結構與性質 第37講 分子的空間結構與物質的性質講義（含解析）蘇教版.docx（24頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第37講　分子的空間結構與物質的性質 考綱要求　1.理解共價鍵的含義，能說明共價鍵的形成。2.了解共價鍵的主要類型σ鍵和π鍵，能用鍵能、鍵長、鍵角等數(shù)據(jù)說明簡單分子的某些性質(對σ鍵和π鍵之間的相對強弱的比較不作要求)。3.了解鍵的極性和分子的極性，了解極性分子和非極性分子的某些性質差異。4.了解“等電子原理”的含義，能結合實例說明“等電子原理”的應用。5.能根據(jù)雜化軌道理論和價層電子對互斥模型判斷簡單分子或離子的空間構型(d軌道參與雜化和AB5型以上復雜分子或離子的空間構型不作要求)。6.了解簡單配合物的成鍵情況(配合物的空間構型和中心原子的雜化類型不作要求)。7.知道分子間作用力的含義，了解化學鍵和分子間作用力的區(qū)別。8.了解氫鍵的存在對物質性質的影響(氫鍵相對強弱的比較不作要求)。 考點一　共價鍵及其參數(shù) 1．本質：在原子之間形成共用電子對(電子云的重疊)。 2．特征：具有飽和性和方向性。 3．分類 分類依據(jù) 類型 形成共價鍵的原子軌道重疊方式 σ鍵 電子云“頭碰頭”重疊 π鍵 電子云“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 原子間共用電子對的數(shù)目 單鍵 原子間有一對共用電子對 雙鍵 原子間有兩對共用電子對 叁鍵 原子間有三對共用電子對 特別提醒　(1)只有兩原子的電負性相差不大時，才能形成共用電子對，形成共價鍵，當兩原子的電負性相差很大(大于1.7)時，不會形成共用電子對，而形成離子鍵。 (2)同種元素原子間形成的共價鍵為非極性鍵，不同種元素原子間形成的共價鍵為極性鍵。 4．鍵參數(shù) (1)概念 (2)鍵參數(shù)對分子性質的影響 ①鍵能越大，鍵長越短，分子越穩(wěn)定。 ② 5．等電子原理 原子總數(shù)相同，價電子總數(shù)相同的分子具有相似的化學鍵特征和空間結構，許多性質相似，如N2與CO、O3與SO2、N2O與CO2、CH4與NH等。 (1)共價鍵的成鍵原子只能是非金屬原子() (2)在任何情況下，都是σ鍵比π鍵強度大() (3)分子的穩(wěn)定性與分子間作用力的大小無關(√) (4)s-sσ鍵與s-pσ鍵的電子云形狀對稱性相同(√) (5)σ鍵能單獨形成，而π鍵一定不能單獨形成(√) (6)σ鍵可以繞鍵軸旋轉，π鍵一定不能繞鍵軸旋轉(√) (7)碳碳叁鍵和碳碳雙鍵的鍵能分別是碳碳單鍵鍵能的3倍和2倍() (8)鍵長等于成鍵兩原子的半徑之和() 1．有以下物質：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。只有σ鍵的是________(填序號，下同)；既有σ鍵，又有π鍵的是________；含有由兩個原子的s軌道重疊形成σ鍵的是________；含有由一個原子的s軌道與另一個原子的p軌道重疊形成σ鍵的是________；含有由一個原子的p軌道與另一個原子的p軌道重疊形成σ鍵的是________。 答案?、佗冖邰蔻撷唷、堍茛帷、摺、佗邰茛蔻啖幄冖堍茛蔻啖? 2．與CCl4互為等電子體的分子或離子有____________________等。 答案　SiCl4、CBr4、SO、CF4(合理即可)  題組一　共價鍵的類別及判斷 1．下列關于σ鍵和π鍵的理解不正確的是(　　) A．含有π鍵的分子在進行化學反應時，分子中的π鍵比σ鍵活潑 B．在有些分子中，共價鍵可能只含有π鍵而沒有σ鍵 C．有些原子在與其他原子形成分子時只能形成σ鍵，不能形成π鍵 D．當原子形成分子時，首先形成σ鍵，可能形成π鍵 答案　B 解析　同一分子中的π鍵不如σ鍵牢固，反應時比較容易斷裂，A項正確；在共價單鍵中只含有σ鍵，而含有π鍵的分子中一定含有σ鍵，B項錯誤、D項正確；氫原子、氯原子等跟其他原子形成分子時只能形成σ鍵，C項正確。 2．含碳元素的物質是化學世界中最龐大的家族，請?zhí)顚懴铝锌崭瘛? (1)CH4中的化學鍵從形成過程來看，屬于________(填“σ”或“π”)鍵，從其極性來看屬于________鍵。 (2)已知CN－與N2結構相似，推算HCN分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為________。 (3)C60分子中每個碳原子只跟相鄰的3個碳原子形成共價鍵，且每個碳原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結構，則C60分子中π鍵的數(shù)目為________。 (4)利用CO可以合成化工原料COCl2，COCl2分子的結構式為，每個COCl2分子內含有的σ鍵、π鍵數(shù)目為________。 A．4個σ鍵 B．2個σ鍵、2個π鍵 C．2個σ鍵、1個π鍵 D．3個σ鍵、1個π鍵 答案　(1)σ　極性　(2)1∶1　(3)30　(4)D 題組二　鍵參數(shù)及應用 3．下列物質性質的變化規(guī)律，與共價鍵的鍵能大小有關的是(　　) A．F2、Cl2、Br2、I2的熔點、沸點逐漸升高 B．HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次增強 C．金剛石的硬度、熔點、沸點都高于晶體硅 D．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔點依次降低 答案　C 解析　A項，F(xiàn)2、Cl2、Br2、I2屬于分子晶體，影響熔沸點的因素是分子間作用力的大小，物質的相對分子質量越大，分子間作用力越強，沸點越高，與共價鍵的鍵能大小無關，錯誤；B項，HF、HI、HBr、HCl屬于共價化合物，影響穩(wěn)定性的因素是共價鍵，共價鍵的鍵能越大越穩(wěn)定，與共價鍵的鍵能大小有關，但是HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱，錯誤；C項，金剛石、晶體硅屬于原子晶體，原子之間存在共價鍵，原子半徑越小，鍵能越大，熔沸點越高，與共價鍵的鍵能大小有關，正確；D項，NaF、NaCl、NaBr、NaI屬于離子晶體，離子半徑越大，鍵能越小，熔沸點越低，與共價鍵的鍵能大小無關，錯誤。 4．已知幾種共價鍵的鍵能如下： 化學鍵 H—N N≡N Cl—Cl H—Cl 鍵能/kJmol－1 391 946 328 431 下列說法錯誤的是(　　) A．鍵能：N≡N＞N==N＞N—N B．H(g)＋Cl(g)===HCl(g)　ΔH＝－431kJmol－1 C．H—N鍵能小于H—Cl鍵能，所以NH3的沸點高于HCl D．2NH3(g)＋3Cl2(g)===N2(g)＋6HCl(g)ΔH＝－202kJmol－1 答案　C 解析　A項，叁鍵鍵長小于雙鍵鍵長小于單鍵鍵長，鍵長越短，鍵能越大，所以鍵能：N≡N＞N==N＞N—N，正確；B項，H(g)＋Cl(g)===HCl(g)的焓變?yōu)镠—Cl鍵能的相反數(shù)，則ΔH＝－431kJmol－1，正確；C項，NH3的沸點高于HCl是由于NH3形成分子間氫鍵，而HCl不能，鍵能不是主要原因，錯誤；D項，根據(jù)ΔH＝E(反應物)－E(生成物)，則2NH3(g)＋3Cl2(g)===N2(g)＋6HCl(g)　ΔH＝6E(N—H)＋3E(Cl—Cl)－E(N≡N)－6E(H—Cl)＝－202 kJmol－1，正確。 題組三　等電子原理的理解與應用 5．根據(jù)等電子原理判斷，下列說法中錯誤的是(　　) A．B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上 B．B3N3H6分子中存在雙鍵，可發(fā)生加成反應 C．H3O＋和NH3是等電子體，均為三角錐型 D．CH4和NH是等電子體，均為正四面體型 答案　B 解析　B3N3H6和苯是等電子體，其結構相似；C項，H3O＋和NH3是等電子體，根據(jù)氨氣分子的空間構型判斷水合氫離子的空間構型；D項，CH4和NH是等電子體，根據(jù)甲烷的空間構型判斷銨根離子的空間構型。 6．回答下列問題 (1)根據(jù)等電子原理，僅由第2周期元素形成的共價分子中，互為等電子體的是________和________；________和________。 (2)在短周期元素組成的物質中，與NO互為等電子體的分子有________、________。 (3)與H2O互為等電子體的一種陽離子為________(填化學式)，陰離子為________。 (4)與N2互為等電子體的陰離子是________，陽離子是________。 答案　(1)N2　CO　N2O　CO2 (2)SO2　O3 (3)H2F＋　NH (4)CN－(或C)　NO＋ 考點二　分子的空間構型 1．價層電子對互斥理論 (1)理論要點 ①價層電子對在空間上彼此相距最遠時，排斥力最小，體系的能量最低。 ②孤電子對的排斥力較大，孤電子對越多，排斥力越強，鍵角越小。 (2)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)。 (3)示例分析 電子對數(shù) σ鍵電子對數(shù) 孤電子對數(shù) 電子對空間構型 分子空間構型 實例 2 2 0 直線形 直線形 CO2 3 3 0 三角形 平面三角形 BF3 2 1 V形 SO2 4 4 0 四面體型 正四面體型 CH4 3 1 三角錐型 NH3 2 2 V形 H2O 2.雜化軌道理論 (1)理論要點 當原子成鍵時，原子的價電子軌道相互混雜，形成與原軌道數(shù)相等且能量相同的雜化軌道。雜化軌道數(shù)不同，軌道間的夾角不同，形成分子的空間結構不同。 (2)雜化軌道與分子立體構型的關系 雜化類型 雜化軌道數(shù)目 雜化軌道間夾角 空間構型 實例 sp 2 180 直線形 BeCl2 sp2 3 120 平面三角形 BF3 sp3 4 109.5 四面體型 CH4 3．配位鍵 (1)孤電子對 分子或離子中沒有跟其他原子共用的電子對稱孤電子對。 (2)配位鍵 ①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。 ②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，如NH可表示為，在NH中，雖然有一個N—H鍵形成過程與其他3個N—H鍵形成過程不同，但是一旦形成之后，4個共價鍵就完全相同。 (3)配合物 如[Cu(NH3)4]SO4 配體有孤電子對，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。 中心原子有空軌道，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。 (1)雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對(√) (2)分子中中心原子若通過sp3雜化軌道成鍵，則該分子一定為正四面體結構() (3)NH3分子為三角錐型，N原子發(fā)生sp2雜化() (4)只要分子構型為平面三角形，中心原子均為sp2雜化(√) (5)中心原子是sp雜化的，其分子構型不一定為直線形() (6)價層電子對互斥理論中，π鍵電子對數(shù)不計入中心原子的價層電子對數(shù)(√) 1．填表 序號 物質 中心原子上的孤電子對數(shù) 價層電子對數(shù) VSEPR模型名稱 分子或離子空間構型 中心原子雜化類型 ① CS2 ② HCHO ③ NCl3 ④ SO ⑤ H3O＋ 答案?、?　2　直線形　直線形　sp ②0　3　平面三角形　平面三角形　sp2 ③1　4　四面體型　三角錐型　sp3 ④0　4　正四面體型　正四面體型　sp3 ⑤1　4　四面體型　三角錐型　sp3 2．比較下列分子或離子中鍵角大小。 (1)H2O________H3O＋，NH3________NH。 (2)SO3________CCl4，CS2________SO2。 答案　(1)＜?。肌?2)＞?。? 解析　(1)H2O與H3O＋，NH3與NH的中心原子均采用sp3雜化，孤電子對數(shù)越多，斥力越大，鍵角越小。 (2)雜化不同，鍵角不同。 題組一　分子的空間構型及中心原子雜化類型的判斷 1．下列說法中正確的是(　　) A．PCl3分子是三角錐型，這是因為P原子是以sp2雜化的結果 B．sp3雜化軌道是由任意的1個s軌道和3個p軌道混合形成的四個sp3雜化軌道 C．凡中心原子采取sp3雜化的分子，其VSEPR模型都是四面體 D．AB3型的分子空間構型必為平面三角形 答案　C 解析　A項，PCl3分子的中心原子P含有3個成鍵電子對和1個孤電子對，為sp3雜化，空間構型為三角錐型，錯誤；B項，能量相近的s軌道和p軌道形成雜化軌道，錯誤；C項，凡中心原子采取sp3雜化的分子，其VSEPR模型都是四面體，而分子的空間構型還與含有的孤電子對數(shù)有關，正確；D項，AB3型的分子空間構型與中心原子的孤電子對數(shù)也有關，如BF3中B原子沒有孤電子對，為平面三角形，NH3中N原子有1個孤電子對，為三角錐型，錯誤。 2．徐光憲在《分子共和國》一書中介紹了許多明星分子，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列說法正確的是(　　) A．H2O2分子中的O為sp3雜化 B．CO2分子中C原子為sp雜化 C．BF3分子中的B原子為sp3雜化 D．CH3COOH分子中C原子均為sp2雜化 答案　AB 解析　A項，H2O2分子中氧原子形成2個σ鍵，含有2對孤電子對，采取sp3雜化，正確；B項，CO2分子中C原子形成2個σ鍵，沒有孤電子對，采取sp雜化，正確；C項，BF3分子中的B原子的最外層電子數(shù)為3，形成3個σ鍵，沒有孤電子對，采取sp2雜化，錯誤；D項，CH3COOH分子中有2個碳原子，其中甲基上的碳原子形成4個σ鍵，沒有孤電子對，采取sp3雜化，錯誤。 3．BeCl2是共價分子，可以以單體、二聚體和多聚體形式存在。它們的結構簡式如下，請寫出單體、二聚體和多聚體中Be的雜化軌道類型： (1)Cl—Be—Cl：________； (2)：________； (3)：________。 答案　(1)sp雜化　(2)sp2雜化　(3)sp3雜化 “五方法”判斷分子中心原子的雜化類型 (1)根據(jù)雜化軌道的空間構型判斷。 ①若雜化軌道在空間的分布為正四面體型或三角錐型，則分子的中心原子發(fā)生sp3雜化。 ②若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形，則分子的中心原子發(fā)生sp2雜化。 ③若雜化軌道在空間的分布呈直線形，則分子的中心原子發(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109.5，則分子的中心原子發(fā)生sp3雜化；若雜化軌道之間的夾角為120，則分子的中心原子發(fā)生sp2雜化；若雜化軌道之間的夾角為180，則分子的中心原子發(fā)生sp雜化。 (3)根據(jù)等電子原理進行判斷 如CO2是直形線分子，CNS－、N與CO2互為等電子體，所以分子構型均為直線形，中心原子均采用sp雜化。 (4)根據(jù)中心原子的價電子對數(shù)判斷 如中心原子的價電子對數(shù)為4，是sp3雜化，為3是sp2雜化，為2是sp雜化。 (5)根據(jù)分子或離子中有無π鍵及π鍵數(shù)目判斷 如沒有π鍵為sp3雜化，含1個π鍵為sp2雜化，含2個π鍵為sp雜化。 題組二　價層電子互斥理論與分子結構 4．為了解釋和預測分子的立體構型，科學家提出了價層電子對互斥(VSEPR)模型。 (1)利用VSEPR理論推斷PO的VSEPR模型是________。 (2)有兩種活性反應中間體粒子，它們的粒子中均含有1個碳原子和3個氫原子。請依據(jù)下面給出的這兩種微粒的球棍模型，寫出相應的化學式： 甲：________； 乙：________。 (3)按要求寫出第2周期非金屬元素構成的中性分子的化學式：平面三角形分子：__________，三角錐型分子：__________，四面體型分子：__________。 (4)寫出SO3常見的等電子體的化學式，一價陰離子：________(寫出一種，下同)；二價陰離子：________，它們的中心原子采用的雜化方式都是________。 答案　(1)正四面體結構　(2)CH　CH　(3)BF3　NF3　CF4　(4)NO　CO　sp2 5．NH3分子中∠HNH鍵角為107，而配離子[Zn(NH3)6]2＋中∠HNH的鍵角為109.5，配離子[Zn(NH3)6]2＋∠HNH鍵角變大的原因是____________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案　NH3分子中N原子的孤對電子進入Zn2＋的空軌道形成配離子后，原孤電子對對N—H鍵的成鍵電子對的排斥作用變?yōu)槌涉I電子對之間的排斥，排斥作用減弱 題組三　配位理論及應用 6．(2018徐州調研)向盛有硫酸銅溶液的試管中滴加氨水，先生成難溶物，繼續(xù)滴加氨水，難溶物溶解，得到深藍色透明溶液。下列對此現(xiàn)象的說法正確的是(　　) A．反應后溶液中不存在任何沉淀，所以反應前后Cu2＋的濃度不變 B．沉淀溶解后，生成深藍色的配離子[Cu(NH3)4]2＋ C．配位化合物中只有配位鍵 D．在[Cu(NH3)4]2＋配離子中，Cu2＋給出孤電子對，NH3提供空軌道 答案　B 解析　NH3與Cu2＋形成配位鍵，Cu2＋提供空軌道，NH3提供孤電子對。 7．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C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 答案　sp2、sp3　bcd 8．Ⅰ.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)向CuSO4溶液中加入過量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2－。不考慮空間構型，[Cu(OH)4]2－結構可用示意圖表示為________________。 (2)膽礬CuSO45H2O可寫為[Cu(H2O)4]SO4H2O，其結構示意圖如下： 下列有關膽礬的說法正確的是________(填字母)。 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 C．Cu2＋的外圍電子排布式為3d84s1 D．膽礬中的水在不同溫度下會分步失去 Ⅱ.經研究表明，F(xiàn)e(SCN)3是配合物，F(xiàn)e3＋與SCN－不僅能以1∶3的個數(shù)比配合，還可以其他個數(shù)比配合。請按要求填空： (1)若所得的Fe3＋和SCN－的配合物中，主要是Fe3＋與SCN－以個數(shù)比1∶1配合所得離子顯血紅色。該離子的離子符號是________。 (2)若Fe3＋與SCN－以個數(shù)比1∶5配合，則FeCl3與KSCN在水溶液中發(fā)生反應的化學方程式可以表示為______________________________________________________。 答案?、?(1) (2)D Ⅱ.(1)[Fe(SCN)]2＋ (2)FeCl3＋5KSCN===K2[Fe(SCN)5]＋3KCl 解析　Ⅰ.(1)Cu2＋中存在空軌道，而OH－中O原子有孤電子對，故O與Cu之間以配位鍵結合。(2)A項，與S相連的氧原子沒有雜化；B項，氫鍵不是化學鍵；C項，Cu2＋的外圍電子排布式為3d9；D項，由圖可知，膽礬中有1個H2O與其他微粒靠氫鍵結合，易失去，有4個H2O與Cu2＋以配位鍵結合，較難失去。 考點三　分子間作用力與分子的性質 1．分子間作用力 (1)概念：物質分子之間普遍存在的相互作用力，稱為分子間作用力。 (2)分類：分子間作用力最常見的是范德華力和氫鍵。 (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點、沸點、硬度等物理性質。范德華力越強，物質的熔點、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加，范德華力逐漸增大。 (5)氫鍵 ①形成：已經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)與另一個分子中電負性很強的原子之間的作用力，稱為氫鍵。 ②表示方法：A—H…B ③特征：具有一定的方向性和飽和性。 ④分類：氫鍵包括分子內氫鍵和分子間氫鍵兩種。 ⑤分子間氫鍵對物質性質的影響 主要表現(xiàn)為使物質的熔、沸點升高，對電離和溶解度等產生影響。 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的分子 正電中心和負電中心不重合的分子 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)分子的溶解性 ①“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。 ②隨著溶質分子中憎水基個數(shù)的增多，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 ①手性異構：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的現(xiàn)象。 ②手性分子：具有手性異構體的分子。 ③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。 (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R—O—H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)可燃冰(CH48H2O)中甲烷分子與水分子間形成了氫鍵(　　) (2)乙醇分子和水分子間只存在范德華力(　　) (3)氫鍵具有方向性和飽和性(　　) (4)H2O2分子間存在氫鍵(　　) (5)鹵素單質、鹵素氫化物、鹵素碳化物(即CX4)的熔、沸點均隨著相對分子質量的增大而增大(　　) (6)氫鍵的存在一定能使物質的熔、沸點升高(　　) (7)H2O比H2S穩(wěn)定是因為水分子間存在氫鍵(　　) 答案　(1)　(2)　(3)√　(4)√　(5)　(6)　(7) 解析　(1)可燃冰中水分子間存在氫鍵，但CH4與H2O之間不存在氫鍵。 (2)乙醇分子、水分子中都有—OH，符合形成氫鍵的條件。 (4)H2O2分子中的H幾乎成為“裸露”的質子，與水分子一樣，H2O2分子間也存在氫鍵。 (5)鹵素氫化物中，HF分子間能形成氫鍵，其熔、沸點最高。 (6)分子內氫鍵對物質的熔、沸點影響很小，能使物質的熔、沸點降低。 (7)H2O比H2S穩(wěn)定是因為O—H鍵鍵能大于S—H鍵鍵能，而與氫鍵無關。 NH3極易溶于水的因素有哪些？ 答案　NH3為極性分子，NH3與H2O分子間可形成氫鍵。 題組一　共價鍵的極性與分子極性的判斷 1．膦又稱磷化氫，化學式為PH3，在常溫下是一種無色有大蒜臭味的有毒氣體，它的分子呈三角錐形。以下關于PH3的敘述中正確的是(　　) A．PH3是非極性分子 B．PH3中有未成鍵電子對 C．PH3是一種強氧化劑 D．PH3分子中P—H鍵是非極性鍵 答案　B 解析　A項，正負電荷中心不重合的分子為極性分子，正負電荷中心重合的分子為非極性分子；B項，PH3分子中有1個未成鍵的孤電子對；C項，根據(jù)P元素的化合價分析，錯誤；D項，同種非金屬元素之間存在非極性鍵，不同種非金屬元素之間存在極性鍵。 2．已知H和O可以形成H2O和H2O2兩種化合物，試根據(jù)有關信息完成下列問題： (1)水是維持生命活動所必需的一種物質。 ①1mol冰中有________mol氫鍵。 ②用球棍模型表示的水分子結構是____________。 (2)已知H2O2分子的結構如圖所示：H2O2分子不是直線形的，兩個氫原子猶如在半展開的書的兩面上，兩個氧原子在書脊位置上，書頁夾角為9352′，而兩個O—H鍵與O—O鍵的夾角均為9652′。 試回答： ①H2O2分子的電子式是_____________________________________________________， 結構式是________________________________________________________。 ②H2O2分子是含有________鍵和________鍵的___________________________(填“極性”或“非極性”)分子。 ③H2O2難溶于CS2，簡要說明理由：__________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ④H2O2中氧元素的化合價是__________，簡要說明原因_______________________________。 答案　(1)①2?、贐 (2)①　H—O—O—H?、跇O性　非極性 極性?、跦2O2為極性分子，而CS2為非極性溶劑，根據(jù)“相似相溶”規(guī)律，H2O2難溶于CS2　④－1價　因O—O鍵為非極性鍵，而O—H鍵為極性鍵，共用電子對偏向氧，故氧為－1價 解析　(1)在冰中，每個水分子與周圍的4個水分子形成4個氫鍵，按“均攤法”計算，相當于每個水分子有2個氫鍵；水分子為V形結構。 (2)由H2O2的空間構型圖可知，H2O2是極性分子，分子內既有極性鍵，又有非極性鍵，而CS2為非極性分子，根據(jù)“相似相溶”規(guī)律，H2O2難溶于CS2。 題組二　范德華力、氫鍵對物質性質的影響 3．氨溶于水時，大部分NH3與H2O以氫鍵(用“…”表示)結合形成NH3H2O分子。根據(jù)氨水的性質可推知NH3H2O的結構式為(　　) A． B． C． D． 答案　B 解析　根據(jù)NH3H2ONH＋OH－可知NH3H2O的結構式為。 4．(2018南通模擬)按要求回答下列問題： (1)HCHO分子的空間構型為________形，它與H2加成后，加成產物的熔、沸點比CH4的熔、沸點高，其主要原因是(須指明加成產物是何物質)____________________________________。 答案　平面三角　加成產物CH3OH分子之間能形成氫鍵 (2)S位于周期表中第________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_______________________________________________________ ______________________________________________________________________。 答案?、鯝　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分子之間存在氫鍵 (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______________________________________________。 答案　硅烷為分子晶體，隨相對分子質量增大，分子間作用力增強，熔、沸點升高 (4)氨是一種易液化的氣體，請簡述其易液化的原因：___________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　氨分子間存在氫鍵，分子間作用力大，因而易液化 (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　H2O與乙醇分子間能形成氫鍵 (6)納米TiO2是一種應用廣泛的催化劑，其催化的一個實例如下圖所示。化合物乙的沸點明顯高于化合物甲，主要原因是____________________________________________________。 化合物甲化合物乙 答案　化合物乙分子間形成氫鍵 題組三　無機含氧酸的酸性判斷 5．S有兩種常見的含氧酸，較高價的酸性比較低價的酸性_____，理由是___________________ ______________________________________________________________。 答案　強　S的正電性越高，導致S—O—H中O的電子向S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 6．(2019長沙市明德中學檢測)判斷含氧酸酸性強弱的一條經驗規(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 Cl—OH 非羥基氧原子數(shù) 0 1 2 3 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簡式分別為 ①________________，②________________。 (2)H3PO3和H3AsO3與過量的NaOH溶液反應的化學方程式分別是 ①________________________________________________________________________， ②________________________________________________________________________。 (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：___________________________________________________。 答案　(1)①　② (2)①H3PO3＋2NaOH===Na2HPO3＋2H2O ②H3AsO3＋3NaOH===Na3AsO3＋3H2O (3)H3PO3為中強酸，不與鹽酸反應，H3AsO3可與鹽酸反應　H3AsO3＋3HCl===AsCl3＋3H2O 解析　此題屬于無機含氧酸的結構、性質推斷題，考查同學們運用題給信息推斷物質結構和性質的能力。(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。 (一)江蘇試題組合 1．[2018江蘇，21(1)(3)(4)(5)]臭氧(O3)與[Fe(H2O)6]2＋催化下能將煙氣中的SO2、NOx分別氧化為SO和NO，NOx也可在其他條件下被還原為N2。 (1)SO中心原子軌道的雜化類型為________；NO的空間構型為________(用文字描述)。 (3)與O3分子互為等電子體的一種陰離子為________(填化學式)。 (4)N2分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目比n(σ)∶n(π)＝________。 (5)[Fe(H2O)6]2＋與NO反應生成的[Fe(NO)(H2O)5]2＋中，NO以N原子與Fe2＋形成配位鍵。請在[Fe(NO)(H2O)5]2＋結構示意圖的相應位置補填缺少的配體。 答案　(1)sp3　平面(正)三角形　(3)NO　(4)1∶2 (5) 解析　(1)硫酸根離子中S原子的價層電子對數(shù)＝(6＋2)/2＝4，因此S原子為sp3雜化。硝酸根離子中N原子的價層電子對數(shù)＝(5＋1)/2＝3，因此N原子為sp2雜化，無孤對電子，因此空間構型為平面(正)三角形。(3)因為是陰離子，因此在周期表中可將一個O原子左移一個位置變?yōu)镹原子，即NO為O3的等電子體。(4)N與N可形成三鍵，因此有1個σ鍵和2個π鍵，即兩者數(shù)目比為1∶2。(5)[Fe(NO)(H2O)5]2＋中有5個H2O和1個NO，題給圖示中缺少1個H2O和1個NO，O和N提供孤對電子，根據(jù)題給圖示結構可補填缺少的H2O和NO配體。 2．[2017江蘇，21(A)－(2)(4)](2)丙酮()分子中碳原子軌道的雜化類型是__________，1mol丙酮分子中含有σ鍵的數(shù)目為____________。 (4)乙醇的沸點高于丙酮，這是因為______________________________________________。 答案　(2)sp2和sp3　9NA　(4)乙醇分子間存在氫鍵 3．[2016江蘇，21(A)－(2)(3)(4)(5)](2)1molHCHO分子中含有σ鍵的數(shù)目為_______________ ________________________________________________________________。 (3)HOCH2CN分子中碳原子軌道的雜化類型是________________________________________ __________________________________。 HOCH2CN的結構簡式 (4)與H2O分子互為等電子體的陰離子為________。 (5)[Zn(CN)4]2－中Zn2＋與CN－的C原子形成配位鍵。不考慮空間構型，[Zn(CN)4]2－的結構可用示意圖表示為____________________。 答案　(2)3NA　(3)sp3和sp　(4)NH (5) 4．[2015江蘇，21(A)－(1)(2)(3)](1)配合物[Cr(H2O)6]3＋中，與Cr3＋形成配位鍵的原子是________(填元素符號)。 (2)CH3COOH中C原子軌道雜化類型為_______________________________________； 1molCH3COOH分子含有σ鍵的數(shù)目為________。 (3)與H2O互為等電子體的一種陽離子為__________(填化學式)；H2O與CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因為它們都是極性分子外，還因為__________________________________。 答案　(1)O (2)sp3和sp2　7NA(或76.021023) (3)H2F＋　H2O與CH3CH2OH之間可以形成氫鍵 (二)新課標三卷命題研究 1．微粒之間的相互作用 (1)[2018全國卷Ⅰ，35(3)節(jié)選]LiAlH4是有機合成中常用的還原劑，LiAlH4中，存在________(填標號)。 A．離子鍵 B．σ鍵 C．π鍵 D．氫鍵 (2)[2018全國卷Ⅱ，35(4)節(jié)選]氣態(tài)三氧化硫以單分子形式存在，其中共價鍵的類型有___種。 (3)[2018全國卷Ⅱ，35(3)改編]如圖為S8的結構，其熔點和沸點要比二氧化硫的熔點和沸點高很多，主要原因為________________________________________________。 (4)[2018全國卷Ⅲ，35(3)節(jié)選]ZnF2不溶于有機溶劑而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能夠溶于乙醇、乙醚等有機溶劑，原因是__________________________________________________________。 (5)[2016全國卷Ⅱ，37(2)③節(jié)選]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”)。 (6)[2016全國卷Ⅱ，37(2)②]在[Ni(NH3)6]2＋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______。 (7)[2015全國卷Ⅰ，37(3)節(jié)選]CS2分子中，共價鍵的類型有________________。 答案　(1)AB　(2)2　(3)S8相對分子質量大，分子間范德華力強　(4)ZnF2為離子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化學鍵以共價鍵為主，極性較小　(5)高于　NH3分子間可形成氫鍵　極性　(6)配位鍵　N　(7)σ鍵和π鍵 2．軌道雜化類型 (1)[2018全國卷Ⅰ，35(3)改編]LiAlH4中的陰離子的中心原子的雜化形式為________。 (2)[2018全國卷Ⅱ，35(4)改編]固體三氧化硫中存在如圖所示的三聚分子，該分子中S原子的雜化軌道類型為______。 (3)[2018全國卷Ⅲ，35(4)節(jié)選]《中華本草》等中醫(yī)典籍中，記載了爐甘石(ZnCO3)入藥，可用于治療皮膚炎癥或表面創(chuàng)傷。ZnCO3中，C原子的雜化形式為________。 (4)[2017江蘇，21A(2)節(jié)選]丙酮()分子中碳原子軌道的雜化類型是____________。 (5)[2017全國卷Ⅰ，35(3)改編]I離子的中心原子的雜化形式為________。 (6)[2017全國卷Ⅲ，35(2)]CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為________和________。 (7)[2016全國卷Ⅰ，37(5)節(jié)選]Ge單晶具有金剛石型結構，其中Ge原子的雜化方式為________。 (8)[2015全國卷Ⅰ，37(3)節(jié)選]CS2分子中，C原子的雜化軌道類型是________。 答案　(1)sp3　(2)sp3　(3)sp2　(4)sp3和sp2　(5)sp3　(6)sp　sp3　(7)sp3　(8)sp 3．微粒的空間構型 (1)[2018全國卷Ⅰ，35(3)節(jié)選]LiAlH4中的陰離子空間構型是____________。 (2)[2018全國卷Ⅱ，35(4)節(jié)選]氣態(tài)三氧化硫以單分子形式存在，其分子的立體構型為______________形。 (3)[2018全國卷Ⅲ，35(4)節(jié)選]ZnCO3中，陰離子空間構型為______________。 (4)[2016全國卷Ⅱ，37(2)①][Ni(NH3)6]SO4中陰離子的立體構型是____________。 (5)[2016全國卷Ⅲ，37(3)節(jié)選]AsCl3分子的立體構型為____________。 (6)[2015全國卷Ⅱ，37(4)改編]化合物D2A(Cl2O)的立體構型為________。 答案　(1)正四面體　(2)平面三角　(3)平面三角形　(4)正四面體　(5)三角錐形　(6)V形 一、單項選擇題 1．(2019淮南高三調研)下列說法中不正確的是(　　) A．σ鍵比π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σ鍵 C．氣體單質中，一定有σ鍵，可能有π鍵 D．N2分子中有一個σ鍵，兩個π鍵 答案　C 解析　單原子分子(如稀有氣體分子)無共價鍵，也無σ鍵。 2．下列說法中正確的是(　　) A．鹵化氫中，以HF沸點最高，是由于HF分子間存在氫鍵 B．鄰羥基苯甲醛的熔、沸點比對羥基苯甲醛的熔、沸點高 C．H2O的沸點比HF的沸點高，是由于水中氫鍵鍵能大 D．氫鍵X—H…Y的三個原子總在一條直線上 答案　A 解析　B項，分子內氫鍵使熔、沸點降低，分子間氫鍵使熔、沸點升高，鄰羥基苯甲醛形成的是分子內氫鍵；C項，水中氫鍵鍵能比HF中氫鍵鍵能小；D項，X—H…Y的三原子不一定在一條直線上。 3．(2018南通模擬)關于氫鍵，下列說法正確的是(　　) A．所有含氫元素的化合物中都存在氫鍵，氫鍵比范德華力強 B．H2O是一種非常穩(wěn)定的化合物，就是由于水分子間形成氫鍵所致 C．氫原子和非金屬性很強的元素原子(F、O、N)形成的共價鍵，稱為氫鍵 D．分子間形成的氫鍵使相應物質的熔點和沸點升高，氫鍵也可存在于分子內 答案　D 解析　氫鍵存在于H和非金屬性很強的原子F、O、N之間，不屬于化學鍵，大多存在于相應分子間，少數(shù)也存在分子內，氫鍵的存在影響物質的熔、沸點。 4．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(　　) A．NCl3分子中N—Cl鍵的鍵長比CCl4分子中C—Cl鍵的鍵長長 B．NCl3分子是非極性分子 C．分子中的所有原子均達到8電子穩(wěn)定結構 D．NBr3比NCl3易揮發(fā) 答案　C 解析　因碳原子半徑比氮原子的大，故N—Cl鍵的鍵長比C—Cl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)。 5．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不同層分子間的主要作用力分別是(　　) A．sp，范德華力 B．sp2，范德華力 C．sp2，氫鍵 D．sp3，氫鍵 答案　C 解析　由于該晶體具有和石墨相似的層狀結構，所以B原子采取sp2雜化，同層分子間的作用力是范德華力，由于“在硼酸[B(OH)3]分子中，B原子與3個羥基相連”雖然三個B—O都在一個平面上，但σ單鍵能夠旋轉，使O—H鍵位于兩個平面之間，因而能夠形成氫鍵，從而使晶體的能量最低，達到穩(wěn)定狀態(tài)。 6．(2018常州質檢)下列離子的VSEPR模型與離子的空間空間構型一致的是(　　) A．SO B．ClO C．NO D．ClO 答案　B 解析　當中心原子無孤電子對時，VSEPR模型與空間構型一致。A項，SO的中心原子的孤電子對數(shù)＝(6＋2－32)＝1；B項，ClO的中心原子的孤電子對數(shù)＝(7＋1－42)＝0；C項，NO的中心原子的孤電子對數(shù)＝(5＋1－22)＝1；D項，ClO中心原子的孤電子對數(shù)＝(7＋1－32)＝1。所以只有B符合題意。 7．關于化學式為[TiCl(H2O)5]Cl2H2O的配合物，下列說法中正確的是(　　) A．配體是Cl－和H2O，配位數(shù)是9 B．中心離子是Ti4＋，配離子是[TiCl(H2O)5]2＋ C．內界和外界中Cl－的數(shù)目比是1∶2 D．加入足量AgNO3溶液，所有Cl－均被完全沉淀 答案　C 解析　[TiCl(H2O)5]Cl2H2O，配體是Cl－、H2O，提供孤電子對；中心離子是Ti3＋，配合物中配位離子Cl－不與Ag＋反應，外界中的Cl－與Ag＋反應，據(jù)此分析解答。 8．N2的結構可以表示為，CO的結構可以表示為，其中橢圓框表示π鍵，下列說法中不正確的是(　　) A．N2分子與CO分子中都含有三鍵 B．CO分子中有一個π鍵是配位鍵 C．N2與CO互為等電子體 D．N2與CO的化學性質相同 答案　D 解析　A項，根據(jù)圖像可知，氮氣和CO都含有兩個π鍵和一個σ鍵，N2分子與CO分子中都含有三鍵，正確；B項，氮氣中π鍵由每個N原子各提供一個電子形成，而CO分子中其中一個π鍵由O原子提供1對電子形成，屬于配位鍵，正確；C項，N2分子與CO分子中原子總數(shù)相同、價電子總數(shù)也相同，二者互為等電子體，正確；D項，N2分子與CO分子的化學性質不相同，錯誤。 二、不定項選擇題 9．下列關于BeF2和SF2的說法錯誤的是(　　) A．BeF2分子中，中心原子Be的價層電子對數(shù)等于2，其空間排布為直線，成鍵電子對數(shù)也等于2 B．BeF2分子的空間構型為直線形 C．SF2分子中，中心原子S的價層電子對數(shù)等于4，其空間排布為四面體，成鍵電子對數(shù)等于2，沒有孤對電子 D．BeF2是直線形而SF2是V形 答案　C 解析　BeF2分子中，鈹原子含有兩個共價單鍵，不含孤電子對，所以價層電子對數(shù)是2，中心原子以sp雜化軌道成鍵，為直線形結構，故A、B正確；C項，SF2分子中心原子的價層電子對數(shù)目是2＋＝4，有2個孤電子對，空間構型是V形，錯誤。 10．(2018無錫質檢)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(　　) A．CH4和NH是等電子體，鍵角均為60 B．NO和CO是等電子體，均為平面三角形結構 C．H3O＋和PCl3是等電子體，均為三角錐型結構 D．B3N3H6和苯是等電子體，B3N3H6分子中存在“肩并肩”式重疊的軌道 答案　BD 解析　甲烷是正四面體型結構，鍵角是109.5，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，C錯；苯的結構中存在“肩并肩”式的重疊軌道，故B3N3H6分子中也存在，D對。 11．關于下列分子的說法不正確的是(　　) A．既有σ鍵又有π鍵 B．O—H鍵的極性強于C—H鍵的極性 C．是非極性分子 D．該物質的分子之間不能形成氫鍵，但它可以與水分子形成氫鍵 答案　CD 解析　A項，共價單鍵為σ鍵，共價雙鍵中含有一個σ鍵和一個π鍵，該分子中含有碳碳雙鍵，所以既有σ鍵又有π鍵，正確；B項，兩種元素非金屬性差距越大極性越大，O—H之間的非金屬性之差大于C—H之間的非金屬性之差，所以O—H鍵的極性強于C—H鍵的極性，正確；C項，結構對稱，正、負電荷中心重合的分子為非極性分子，該分子結構不對稱，正、負電荷中心不重合，所以為極性分子，錯誤；D項，該物質中含有酚羥基，所以該物質的分子之間能形成氫鍵，錯誤。 12．三氯化磷分子的空間構型是三角錐型而不是平面正三角形，下列關于三氯化磷分子空間構型的敘述，不正確的是(　　) A．PCl3分子中的三個共價鍵的鍵長、鍵角都相等 B．PCl3分子中的P—Cl鍵屬于極性共價鍵 C．PCl3分子中三個共價鍵的鍵能均相等 D．PCl3是非極性分子 答案　D 解析　PCl3分子中的P原子為sp3雜化，一個雜化軌道上是孤電子對，另外3個雜化軌道與3個Cl原子形成σ鍵，其結構類似于NH3，為三角錐型，屬于極性分子。 三、非選擇題 13．(2018蘇州高三模擬)第2周期元素形成的化合物種類繁多、應用廣泛。 (1)第2周期中電負性最大的元素是________，其核外電子排布式為____________。 (2)BeCl2是共價分子，可以以單體、二聚體和多聚體形式存在。它們的結構簡式如下，請寫出Be的雜化軌道類型： ①Cl—