第2讲 分子结构与性质[考纲要求] 1.了解共价键的形成，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。2.了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)。3.能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的立体构型。4.了解化学键和分子间作用力的区别。5.了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含有氢键的物质。考点一 共价键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，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。4．键参数(1)概念34\n(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。②5．等电子原理原子总数相同，价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相似，如CO和N2。深度思考1．根据价键理论分析氮气分子中的成键情况？答案 氮原子各自用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个σ键和两个π键。2．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—C0.154C===C0.134C≡C0.120C—O0.143C===O0.122N—N0.146N===N0.120N≡N0.110(1)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？(2)键能是__________________________________________________________。通常，键能越________，共价键越________，由该键构成的分子越稳定。答案 (1)原子半径、原子间形成共用电子对数目。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。34\n(2)气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量 大 稳定题组一 键的极性与分子极性的关系1．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________；既存在非极性键又存在极性键的分子是________；只存在极性键的分子是________。(2)不存在化学键的是__________。(3)既存在离子键又存在极性键的是__________；既存在离子键又存在非极性键的是__________。答案 (1)② ⑤⑩ ①③⑨ (2)⑧ (3)⑥⑦ ④(1)在分子中，有的只存在极性键，如HCl、NH3等，有的只存在非极性键，如N2、H2等，有的既存在极性键又存在非极性键，如H2O2、C2H4等；有的不存在化学键，如稀有气体分子。(2)在离子化合物中，一定存在离子键，有的存在极性共价键，如NaOH、Na2SO4等；有的存在非极性键，如Na2O2、CaC2等。题组二 σ键、π键的判断2．下列说法中不正确的是( )A．σ键比π键的电子云重叠程度大，形成的共价键强B．ssσ键与spσ键的电子云形状对称性相同C．碳碳双键的键能是碳碳单键键能的2倍D．N2分子中有一个σ键，2个π键答案 C解析 σ键“头碰头”重叠，π键“肩并肩”重叠，“头碰头”重叠程度大，形成的共价键强；σ键形成的是“轴对称”而π键形成的是“镜像对称”；在双键中一个σ键，一个π键，在三键中一个σ键，两个π键。3．下列关于σ键和π键的理解不正确的是( )A．σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成B．σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转C．双键中一定有一个σ键，一个π键，三键中一定有一个σ键，两个π键34\nD．气体单质中一定存在σ键，可能存在π键答案 D解析 稀有气体分子中不存在化学键。 快速判断σ键、π键的方法(1)通过物质的结构式，可以快速有效地判断键的种类及数目；判断成键方式时，需掌握：共价单键全为σ键，双键中有一个σ键和一个π键，三键中有一个σ键和两个π键。(2)σ键比π键稳定。题组三 键参数的应用4．结合事实判断CO和N2相对更活泼的是______________，试用下表中的键能数据解释其相对更活泼的原因：_______________________________________________。COC—OC===OC≡O键能(kJ·mol－1)357.7798.91071.9N2N—NN===NN≡N键能(kJ·mol－1)154.8418.4941.7答案 CO 断开CO分子的第一个化学键所需要的能量(273.0kJ·mol－1)比断开N2分子的第一个化学键所需要的能量(523.3kJ·mol－1)小解析 由断开CO分子的第一个化学键所需要的能量[1071.9－798.9＝273.0(kJ·mol－1)]比断开N2分子的第一个化学键所需要的能量[941.7－418.4＝523.3(kJ·mol－1)]小，可知CO相对更活泼。5．下列说法中正确的是( )A．分子的键长越长，键能越高，分子越稳定B．元素周期表中的ⅠA族(除H外)和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，分子的键角为180°D．H—O键键能为462.8kJ·mol－1，即18克H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×462.8kJ答案 B解析 键长越长，键能越小，分子越不稳定，A项错误；共价键一般是形成于非金属元素之间，而ⅠA族是活泼金属元素，ⅦA族是活泼非金属元素，二者形成离子键，B项正确；水分子中键的夹角为104.5°，C项错误；断裂2molH—O键吸收2×462.8kJ能量，而不是分解成H2和O2时消耗的能量，D项错误。34\n分子的空间构型与键参数键长、键能决定了共价键的稳定性，键长、键角决定了分子的空间构型，一般来说，知道了多原子分子中的键角和键长等数据，就可确定该分子的空间几何构型。题组四 等电子原理应用6．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、CO、PCl3的空间结构。答案 COS为直线形结构；CO为平面正三角形结构；PCl3为三角锥形结构。解析 COS与CO2互为等电子体，其结构与CO2相似，所以其为直线形结构。CO与SO3互为等电子体，结构相似，所以CO为平面正三角形结构。PCl3与NF3互为等电子体，结构相似，所以PCl3为三角锥形结构。7．1919年，Langmuir提出等电子原理：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，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是________和________；________和__________________________________________。(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。在短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有________、________。答案 (1)N2 CO N2O CO2(2)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为三原子，各原子最外层电子数之和为5＋6×2＋1＝18，SO2、O3也为三原子，各原子最外层电子数之和为6×3＝18。34\n记忆等电子体，推测等电子体的性质(1)常见的等电子体汇总微粒通式价电子总数立体构型CO2、CNS－、NO、NAX216e－直线形CO、NO、SO3AX324e－平面三角形SO2、O3、NOAX218e－V形SO、POAX432e－正四面体形PO、SO、ClOAX326e－三角锥形CO、N2AX10e－直线形CH4、NHAX48e－正四面体形(2)根据已知的一些分子结构推测另一些与它等电子的微粒的立体结构，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(βSn2)与锑化铟是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体；④SiCl4、SiO、SO的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，中心原子都是sp3杂化，都形成正四面体形立体构型。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。考点二 分子的立体结构1．价层电子对互斥理论(1)价层电子对在球面上彼此相距最远时，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。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220直线形直线形BeCl2180°330三角形平面正三角形BF3120°21V形SnBr2105°440正四面体形正四面体形CH434\n109°28′31三角锥形NH3107°22V形H2O105°特别提醒 (1)价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。①当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致；②当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。(2)价层电子对互斥理论能预测分子的几何构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的几何构型。两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。2．杂化轨道理论当原子成键时，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。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可表示为，在NH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(NH3)4]SO434\n配位体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。中心原子有空轨道，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。深度思考填表，VSEPR模型和分子(离子)立体模型的确定化学式孤电子对数(a－xb)/2σ键电子对数价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子的立体模型名称中心原子杂化类型CO2022直线形直线形spClO－314四面体形直线形sp3HCN022直线形直线形spCH≡CH直线形spH2O224四面体形V形sp3H2S224四面体形V形sp3SO2123平面三角形V形sp2BF3033平面三角形平面三角形sp2SO3033平面三角形平面三角形sp2CO033平面三角形平面三角形sp2NO033平面三角形平面三角形sp2HCHO033平面三角形平面三角形sp2NH3134四面体形三角锥形sp3NCl3134四面体形三角锥形sp3H3O＋134四面体形三角锥形sp3SO134四面体形三角锥形sp3ClO134四面体形三角锥形sp3CH4044正四面体形正四面体形sp3NH044正四面体形正四面体形sp3SO044正四面体形正四面体形sp3PO044正四面体形正四面体形sp3金刚石立体网状结构sp3石墨层状结构sp2CH2===CH2平面形sp234\nC6H6平面六边形sp2CH3COOHsp3，sp2题组一 价层电子对互斥理论、杂化轨道理论的考查1．下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是( )A．分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构B．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C．H2SO4分子中三种原子均以杂化轨道成键D．N2分子中N原子没有杂化，分子中有1个σ键、2个π键答案 C解析 H2O分子中的中心原子O为sp3杂化，H2O的空间构型为V形；H2SO4分子中氢原子没有发生轨道杂化。2．用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的空间构型，结论正确的是( )A．直线形；三角锥形B．V形；三角锥形C．直线形；平面三角形D．V形；平面三角形答案 D解析 H2S分子中的硫原子上含有两个孤电子对，故H2S空间构型为V形；BF3中B原子的价电子全部用于成键，故为平面三角形。3．原子形成化合物时，电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。请回答下列问题：(1)BF3分子的立体结构为______________，NF3分子的立体结构为____________。(2)碳原子有4个价电子，在形成化合物时价电子均参与成键，但杂化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子中，碳原子采取sp杂化的分子是___________(写结构简式，下同)，采取sp2杂化的分子是__________，采取sp3杂化的分子是____________。试写出一种有机物分子的结构简式，要求同时含有三种不同杂化方式的碳原子：________________________________________________________。(3)已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是CH4>NH3>H2O，请分析可能的原因是_______________________________________________________。(4)由于电荷的作用，阴、阳离子形成化合物时离子的电子云会发生变化，使离子键逐渐向共价键过渡。阳离子电荷数越多，阴离子半径越大时，电子云变化越大，导致所形成的化合物在水中的溶解度越小。由此可知，四种卤化银(AgF、AgCl、AgBr和AgI)在水中的溶解度由大到小的顺序为_________________________________。34\n答案 (1)平面三角形 三角锥形(2)CH≡CH CH2===CH2、C6H6 CH3CH3(其他合理答案均可)(3)CH4分子中的C原子没有孤电子对，NH3分子中N原子上有1对孤电子对，H2O分子中O原子上有2对孤电子对，对成键电子对的排斥作用增大，故键角减小(4)AgF>AgCl>AgBr>AgI解析 (1)BF3分子中的B原子采取sp2杂化，所以其分子的立体结构为平面三角形；NF3分子中的N原子采取sp3杂化，其中一个杂化轨道中存在一对孤电子对，所以其分子的立体结构为三角锥形。(2)乙烷分子中的碳原子采取sp3杂化，乙烯、苯分子中的碳原子均采取sp2杂化，乙炔分子中的碳原子采取sp杂化，同时含有三种不同杂化方式的碳原子的有机物分子中应该同时含有烷基(或环烷基)、碳碳双键(或苯环)和碳碳三键。(3)H2O、NH3、CH4分子中的O、N、C均采取sp3杂化，而在O原子上有2对孤电子对，对成键电子对的排斥作用最大，键角最小；N原子上有1对孤电子对，对成键电子对的排斥作用使键角缩小，但比水分子的要大；C原子上无孤电子对，键角最大。(4)阳离子电荷数越多、阴离子半径越大时，电子云变化越大，化学键中离子键的成分减少、共价键的成分增加，极性减小，故在水中的溶解性减小。 1.“三种”方法判断分子中心原子的杂化类型(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)根据等电子原理结构相似进行推断，如CO2是直线形分子，CNS－、NO、N与CO2是等电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。2．用价层电子对互斥理论推测分子或离子的思维程序用价层电子对互斥理论推测简单分子(ABn型)、离子(AB型)空间构型的方法解题思路——34\n34\n (1)σ键的电子对数的确定由分子式确定σ键电子对数。例如，H2O中的中心原子为O，O有2对σ键电子对；NH3中的中心原子为N，N有3对σ键电子对。(2)中心原子上的孤电子对数的确定中心原子上的孤电子对数＝(a－xb)。式中a为中心原子的价电子数，对于主族元素来说，价电子数等于原子的最外层电子数；x为与中心原子结合的原子数；b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子等于“8－该原子的价电子数”。例如，SO2的中心原子为S，S的价电子数为6(即S的最外层电子数为6)，则a＝6；与中心原子S结合的O的个数为2，则x＝2；与中心原子结合的O最多能接受的电子数为2，则b＝2。所以，SO2中的中心原子S上的孤电子对数＝×(6－2×2)＝1。题组二 配合物理论的考查4．下列物质中存在配位键的是( )①H3O＋ ②[B(OH)4]－ ③CH3COO－ ④NH3⑤CH4A．①②B．①③C．④⑤D．②④答案 A解析 水分子中各原子已达到稳定结构，H3O＋是H＋和H2O中的O形成配位键，[B(OH)4]－是3个OH－与B原子形成3个共价键，还有1个OH－的O与B形成配位键，而其他项均不能形成配位键。5．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)Cu位于元素周期表第ⅠB族，Cu2＋的核外电子排布式为______________。(2)往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2＋配离子。已知NF3与NH3的34\n空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2＋形成配离子，其原因是________________________________________________________________________。答案 (1)[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9(2)N、F、H三种元素的电负性：F>N>H，在NF3中，共用电子对偏向F，偏离N原子，使得氮原子上的孤电子对难与Cu2＋形成配位键解析 (1)Cu(电子排布式为[Ar]3d104s1)―→Cu2＋的过程中，参与反应的电子是最外层4s及3d上的各一个电子，故Cu2＋的电子排布式为[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9。(2)N、F、H三种元素的电负性：F>N>H，所以NH3中共用电子对偏向N，而在NF3中，共用电子对偏向F，偏离N原子。6．向黄色的FeCl3溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成血红色。该反应在有的教材中用方程式FeCl3＋3KSCN===Fe(SCN)3＋3KCl表示。(1)该反应生成物中KCl既不是难溶物、难电离物质，也不是易挥发物质，则该反应之所以能够进行是由于生成了__________的Fe(SCN)3。(2)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：①若所得Fe3＋和SCN－的配合物中，主要是Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合所得离子显血红色。该离子的离子符号是__________。②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 (1)难电离(2)①[Fe(SCN)]2＋②FeCl3＋5KSCN===K2[Fe(SCN)5]＋3KCl考点三 分子间作用力与分子的性质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34\n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特别提醒 a．A、B是电负性很强的原子，一般为N、O、F三种元素。b．A、B可以相同，也可以不同。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的增大，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。(3)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，34\n如。(4)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<HClO2<HClO3<HClO4。深度思考1．分析下面两图，总结卤素单质和卤素碳化物的范德华力变化规律。思考点拨 范德华力越大，熔、沸点越高。组成结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。同分异构体中，支链越多，范德华力越小。相对分子质量相近的分子极性越大，范德华力越大。答案 卤素单质和四卤化碳的范德华力随其相对分子质量增加而变大。2．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”(1)氢键是氢元素与其他元素形成的化学键( )(2)可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键34\n( )(3)乙醇分子和水分子间只存在范德华力( )(4)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( )(5)水分子间既存在范德华力，又存在氢键( )(6)氢键具有方向性和饱和性( )(7)H2和O2之间存在氢键( )(8)H2O2分子间存在氢键( )答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)√(7)× (8)√解析 (1)氢键与氢有关但不属于化学键；(2)可燃冰中水分子间存在氢键，但CH4与H2O之间不存在氢键；(3)乙醇分子、水分子中都有—OH，符合形成氢键的条件；(4)HI分子间只存在范德华力的作用；(5)和(6)正确；(7)H2与O2分子中的共价键均为非极性键，分子间只存在范德华力；(8)H2O2分子中的H几乎成为“裸露”的质子，与水分子一样，H2O2分子间也存在氢键。特别提醒 (1)有氢键的分子间也有范德华力，但有范德华力的分子不一定有氢键。(2)一个氢原子只能形成一个氢键，这就是氢键的饱和性。(3)分子内氢键基本上不影响物质的性质。3．下列事实均与氢键的形成有关，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)甘油的粘度大；(3)邻硝基苯酚20℃时在水中的溶解度是对硝基苯酚的0.39倍；(4)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；(5)氨气极易溶于水；(6)氟化氢的熔点高于氯化氢。答案 (1)、(2)、(5)是分子间氢键；(3)、(4)中邻硝基苯酚、邻羟基苯甲酸存在分子内氢键，对硝基苯酚、对羟基苯甲酸存在分子间氢键；(6)中氟化氢存在分子间氢键，氯化氢无氢键。34\n解析 分子内氢键除必须具备形成氢键的条件外，还必须具备特定的条件：形成平面环(五元或六元环最为稳定)、形成的环中没有任何扭曲等。氢键的形成使物质在熔、沸点、电离度、溶解度等方面表现出一些特殊性质。由于分子间氢键的作用，形成了“缔合分子”增大了分子间作用力，使得物质的熔、沸点升高(如水)、溶解度增大(如氨)、电离度降低(如氢氟酸为弱酸)等；由于分子内的氢键作用，形成具有“环状结构”的物质，减小了分子间的作用力，使物质的熔、沸点降低，溶解度减小等。4．氢键的存在一定能使物质的熔沸点升高吗？答案 不一定，如果形成的氢键是分子内氢键，则对物质的熔沸点影响较小。5．极性分子中可能含有非极性键吗？答案 可能。如H2O2的分子结构并不是直线形的，其中两个氢原子就像在展开的书本的两页纸上，氧原子在书的夹缝上，如图所示，H2O2为极性分子，但含有非极性共价键O—O键。 题组一 分子极性的判断1．NH3分子的空间构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，能充分说明此种现象的理由是( )①NH3是极性分子 ②分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于107° ③分子内3个N—H键的键长相等、键角相等 ④NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于120°A．①②B．②③C．③④D．①④答案 A解析 NH3分子中的N—H键属于极性共价键，所以其分子的极性完全由分子的空间构型确定，反过来分子的极性验证分子的空间构型。①中NH3分子为极性分子，说明分子的空间构型不对称、不均匀，三角锥形符合这种构型；②中3个N—H键的键长相等，3个键角都等于107°，正好也属于三角锥形的特征；③中3个N—H键的键长相等、键角相等并不反映出分子的极性(可能是极性分子，也可能是非极性分子)；④中恰恰说明NH3分子为非极性分子，不符合事实。2．判断PCl3、CCl4、CS2、SO2分子的极性。答案 PCl3、SO2是极性分子；CCl4、CS2是非极性分子。解析 判断分子的极性一要注意常见分子的极性和空间结构，如SO2中的硫原子为sp234\n不等性杂化，分子中S—O共价键受硫原子1对孤电子对的排斥作用，整个分子正、负电荷中心不重合，为极性分子；二要注意利用等电子原理进行类推，如由CO2、O3分子可以分别类推CS2、SO2的极性。题组二 分子极性和化学键极性的关系3．下列叙述中正确的是( )A．以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子B．以极性键结合起来的分子一定是极性分子C．非极性分子只能是双原子单质分子D．非极性分子中，一定含有非极性共价键答案 A解析 对于抽象的选择题可用反例法，以具体的物质判断正误。A项是正确的，如O2、H2、N2等；B项错误，以极性键结合起来的分子不一定是极性分子，若分子构型对称，正负电荷重心重合，就是非极性分子，如CH4、CO2、CCl4、CS2等；C项错误，某些共价化合物如H2O2、C2H4等也是非极性分子；D项错误，非极性分子中不一定含有非极性键，如CH4、CO2。4．下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是( )A．CO2、H2SB．C2H4、CH4C．Cl2、C2H2D．NH3、HCl答案 B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。5．已知H和O可以形成H2O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。①1mol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__________________________。34\n②H2O2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因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H2O2的空间构型图可知，H2O2是极性分子，分子内既有极性键，又有非极性键，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2。 分子极性判断的思维程序和两种思维模型(1)思维程序(2)思维模型①根据键的类型及分子的空间构型判断非极性分子、极性分子的判断，首先看键是否有极性，然后再看各键的空间排列状况。键无极性，分子必无极性；键有极性，各键空间排列均匀，使键的极性相互抵消，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，分子有极性。共价键的极性与分子极性的关系可总结如下：②根据中心原子最外层电子是否全部成键判断34\n分子中的中心原子最外层电子若全部成键，此分子一般为非极性分子；分子中的中心原子最外层电子若未全部成键，此分子一般为极性分子。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。题组三 分子间作用力及其影响6．若不断地升高温度，实现“雪花→水→水蒸气→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．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；非极性键答案 A7．氨气溶于水时，大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为( )答案 B解析 从氢键的成键原理上讲，A、B都成立；但从空间构型上讲，由于氨分子是三角锥形，易于提供孤对电子，所以，以B方式结合空间阻碍最小，结构最稳定；从事实上讲，依据NH3·H2ONH＋OH－，可知答案是B。34\n范德华力、氢键、共价键的比较范德华力氢键共价键概念物质分子之间普遍存在的一种相互作用力，又称分子间作用力由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力原子间通过共用电子对所形成的相互作用分类分子内氢键、分子间氢键极性共价键、非极性共价键存在范围分子间某些含强极性键氢化物的分子间(如HF、H2O、NH3)或含F、N、O及H的化合物中或其分子间双原子或多原子的分子或共价化合物和某些离子化合物特征(有、无方向性和饱和性)无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性强度比较共价键>氢键>范德华力影响强度的因素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，分子间作用力越大对于A—H…B，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，键能越大成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定对物质性质的影响①影响物质的熔、沸点、溶解度等物理性质②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高。如熔、沸点F2<Cl2<Br2<I2，CF4<CCl4<CBr4分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2O>H2S，HF>HCl，NH3>PH3①影响分子的稳定性；②共价键键能越大，分子稳定性越强34\n题组四 无机含氧酸分子的酸性8．下列无机含氧酸分子中酸性最强的是( )A．HNO2B．H2SO3C．HClO3D．HClO4答案 D解析 对于同一种元素的含氧酸，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强，如HO2<HO3；H2O3<H2O4；HO3<HO4。观察A、B、C、D四个选项，HNO2、H2SO3、HClO3中的中心元素N、S、Cl都未达到其最高价，其酸性不够强，只有D选项中的HClO4中的Cl元素为＋7价，是Cl元素的最高价，使H—O—ClO3中O原子的电子向Cl原子偏移，在水分子作用下，容易电离出H＋，酸性最强。9．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0123酸性弱酸中强酸强酸最强酸(1)亚磷酸H3PO3和亚砷酸H3AsO3分子式相似，但它们的酸性差别很大，H3PO3是中强酸，H3AsO3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)H3PO3和H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式分别是：①_____________________________________________________________________，②_____________________________________________________________________。(3)在H3PO3和H3AsO3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)①H3PO3＋2NaOH===Na2HPO3＋2H2O34\n②H3AsO3＋3NaOH===Na3AsO3＋3H2O(3)H3PO3为中强酸，不与盐酸反应，H3AsO3可与盐酸反应 H3AsO3＋3HCl===AsCl3＋3H2O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，H3AsO3为弱酸，依据题给信息可知H3PO3中含1个非羟基氧原子，H3AsO3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H3AsO3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，H3AsO3为三元酸。(3)H3PO3为中强酸，不与盐酸反应；H3AsO3为两性物质，可与盐酸反应。无机含氧酸分子的酸性判断及比较的思维方法1．无机含氧酸分子之所以能显示酸性，是因为其分子中含有—OH，而—OH上的H原子在水分子的作用下能够变成H＋而显示一定的酸性。如HNO3、H2SO4的结构式分别是，。2．同一种元素的含氧酸酸性规律及原因H2SO4与HNO3是强酸，其—OH上的H原子能够完全电离成为H＋。而同样是含氧酸的H2SO3和HNO2却是弱酸。即酸性强弱有H2SO3<H2SO4，HNO2<HNO3。其他的有变价的非金属元素所形成的含氧酸也有类似的情况。如酸性强弱HClO<HClO2<HClO3<HClO4。不难得出：对于同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。如果把含氧酸的通式写成(HO)mROn的形式，成酸的元素R相同时，则n值越大，R的正电性越高，就会使R—O—H中的O原子的电子向R偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易电离出H＋，因此酸性也就越强。如H2SO3可写成(HO)2SO，n＝1；H2SO4可写成(HO)2SO2，n＝2。所以H2SO4的酸性强于H2SO3。而对HNO2来说，可写成(HO)NO，n＝1；HNO3可写成(HO)NO2，n＝2。故HNO3的酸性强于HNO2。而对氯元素所形成的几种含氧酸，可分别写成(HO)Cl，n＝0；(HO)ClO，n＝1；(HO)ClO2，n＝2；(HO)ClO3，n＝3。故其酸性顺序为HClO<HClO2<HClO3<HClO4。题组五 教材回扣练习10．(选修3P57－1)下列说法中正确的是( )34\nA．在分子中，两个成键的原子间的距离叫做键长B．H—Cl的键能为431.8kJ·mol－1，H—I的键能为298.7kJ·mol－1，这可以说明HCl分子比HI分子稳定C．含有极性键的分子一定是极性分子D．键能越大，表示该分子越容易受热分解答案 B11．(选修3P57－5)下列能跟氢原子形成最强极性键的原子是( )A．FB．ClC．BrD．I答案 A12．(选修3P57－2)下列物质中，含离子键的物质是( )，由极性键形成的极性分子是( )，由极性键形成的非极性分子是( )，由非极性键形成的非极性分子是( )。A．CO2B．Br2C．CaCl2D．H2O答案 C D A B13．(选修3P57－6)运用价层电子对互斥理论预测CCl4、NH3、H2O的立体构型。答案 CCl4：正四面体形；NH3：三角锥形；H2O：“V”形。1．[2022·福建理综，30(3)(4)](3)硅烷(SinH2n＋2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示，呈现这种变化关系的原因是_____________________________________________。(4)硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子Xm－(含B、O、H三种元素)的球棍模型如右下图所示：①在Xm－中，硼原子轨道的杂化类型有________；配位键存在于________原子之间(填原子的数字标号)；m＝____________(填数字)。②硼砂晶体由Na＋、Xm－和H2O构成，它们之间存在的作用力有__________(填序号)。A．离子键B．共价键C．金属键D．范德华力E．氢键答案 (3)硅烷的相对分子质量越大，分子间范德华力越强(或其他合理答案)34\n(4)①sp2、sp3 4,5(或5,4) 2 ②ADE解析 (3)硅烷形成的晶体是分子晶体，相对分子质量越大，分子间范德华力越强，沸点越高。(4)①由球棍模型可以看出，大黑球为B原子，灰球为O原子，小黑球为H原子。2号B原子形成3个键，采取sp2杂化，4号B原子形成4个键，采取sp3杂化；4号B原子三个sp3杂化轨道与除5号O原子外的三个O原子形成σ键后还有一个空轨道，而5号O原子能提供孤电子对而形成配位键；由图示可以看出该结构可以表示为[B4H4O9]m－，其中B为＋3价，O为－2价，H为＋1价，可知m＝2。②在晶体中Na＋与Xm－之间为离子键，H2O分子间存在范德华力，而该阴离子能与水分子形成氢键。2．[2022·山东理综，32(3)(4)](3)过渡金属配合物Ni(CO)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n＝__________。CO与N2结构相似，CO分子内σ键与π键个数之比为________。(4)甲醛(H2C===O)在Ni催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH)。甲醇分子内C原子的杂化方式为____________，甲醇分子内的O—C—H键角________(填“大于”、“等于”或“小于”)甲醛分子内的O—C—H键角。答案 (3)4 1∶2 (4)sp3 小于解析 (3)由题意知：中心原子Ni的价电子数为10，而每个CO提供电子数为2，故n＝4；CO与N2分子中都存在三键，故σ键与π键个数比为1∶2。(4)甲醇中碳原子的杂化方式为sp3，分子构型为四面体，而甲醛中碳原子的杂化方式为sp2，分子构型为平面三角形，其O—C—H键角为120°，比甲醇中的O—C—H键角大。3．[2022·浙江自选，15(3)(4)](3)下列物质变化，只与范德华力有关的是________。A．干冰熔化B．乙酸汽化C．乙醇与丙酮混溶D．溶于水E．碘溶于四氯化碳F．石英熔融(4)下列物质中，只含有极性键的分子是__________，既含离子键又含共价键的化合物是______________；只存在σ键的分子是________，同时存在σ键与π键的分子是__________________________________________________________________。34\nA．N2 B．CO2 C．CH2Cl2 D．C2H4 E．C2H6 F．CaCl2 G．NH4Cl答案 (3)AE (4)BC G CE ABD解析 (3)干冰为分子晶体，熔化时只需破坏范德华力；乙酸、乙醇、分子间均存在范德华力和氢键，因此B、C、D三者变化过程中均需克服两种作用力；碘为分子晶体，溶于四氯化碳的过程中只需克服范德华力；石英为原子晶体，熔融过程中共价键被破坏，故A、E正确。(4)只含极性键的分子有CO2、CH2Cl2；既含离子键又含共价键的化合物必须是含“根”的离子化合物，只有NH4Cl符合；共价单键为σ键，双键或三键中有一个σ键，其余为π键，因此只存在σ键的分子有CH2Cl2、C2H6；同时存在σ键和π键的分子有N2、CO2、C2H4。4．[2022·江苏，21(A)]一项科学研究成果表明，铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。(1)向一定物质的量浓度的Cu(NO3)2和Mn(NO3)2溶液中加入Na2CO3溶液，所得沉淀经高温灼烧，可制得CuMn2O4。①Mn2＋基态的电子排布式可表示为__________。②NO的空间构型是__________(用文字描述)。(2)在铜锰氧化物的催化下，CO被氧化为CO2，HCHO被氧化为CO2和H2O。①根据等电子体原理，CO分子的结构式为____________。②H2O分子中O原子轨道的杂化类型为__________。③1molCO2中含有的σ键数目为__________。(3)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2－。不考虑空间构型，[Cu(OH)4]2－的结构可用示意图表示为__________。答案 (1)①1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5) ②平面三角形(2)①C≡O ②sp3 ③2×6.02×1023个(或2mol)(3)或解析 (1)①Mn元素的原子核外有25个电子，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，则Mn2＋的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。②NO中N原子采取sp2杂化，NO为平面三角形结构。(2)①CO与N2是等电子体，N2的结构式为N≡N，从而推知CO的结构式为C≡O。②杂化轨道用于形成σ键和容纳未成键电子，H2O分子中O原子形成2个σ键，且有2对未成键电子，则O原子采取sp3杂化。34\n③CO2的结构式为O===C===O,1molCO2含有2molσ键。(3)Cu2＋有空轨道，OH－能提供孤电子对，Cu2＋与OH－形成配离子[Cu(OH)4]2－，其结构可表示为(或)。5．[2022·新课标全国卷，37(1)(2)(3)(4)(5)]ⅥA族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含ⅥA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题：(1)S单质的常见形式为S8，其环状结构如图所示，S原子采用的轨道杂化方式是________________________________。(2)原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为____________。(3)Se原子序数为________，其核外M层电子的排布式为____________。(4)H2Se的酸性比H2S________(填“强”或“弱”)。气态SeO3分子的立体构型为__________，SO离子的立体构型为____________。(5)H2SeO3的K1和K2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：①H2SeO3和H2SeO4第一步电离程度大于第二步电离的原因：_____________________________________________________________________；②H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因：____________________________________。答案 (1)sp3 (2)O>S>Se (3)34 3s23p63d10 (4)强 平面三角形 三角锥形 (5)①由于第一步电离产生的H＋的抑制作用，使第一步电离生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子 ②H2SeO3和H2SeO4可表示为(HO)2SeO和(HO)2SeO2。H2SeO3中的Se为＋4价，而H2SeO4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，更易电离出H＋解析 (1)首先根据S8的结构和价电子特点，确定其杂化方式。S的价电子数是6，其中形成2个σ键，还有两对孤电子对，故杂化方式为sp3。(2)在周期表中，同主族元素从上到下得电子能力减弱，第一电离能依次减小。(3)Se在S的下一周期，其原子序数是16＋18＝34，电子排布式为[Ar]3d104s24p4。(4)H—Se键的键长比H—S键的键长长，所以H—Se键易断裂，故H2Se酸性比H2S强。SeO3中Se的杂化方式为sp2杂化，立体构型为平面三角形。SO中S的杂化方式为sp3杂化，与3个O原子配位，故立体构型为三角锥形。34\n(5)①第一步电离产生的H＋抑制HSeO和HSeO的电离，使得HSeO和HSeO较难电离出H＋。②同种元素形成的不同含氧酸，若表示为(HO)mROn，则n值越大，R元素的化合价越高，正电性越高，R—O—H中O的电子更易向R原子偏移，O—H键越易断裂，易电离产生H＋。H2SeO3和H2SeO4可分别表示为(HO)2SeO和(HO)2SeO2，前者n值为1，后者n值为2，显然H2SeO4的酸性强于H2SeO3。1．关于原子轨道的说法正确的是( )A．凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其几何构型都是正四面体B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的C．sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相同的新轨道D．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键答案 C解析 CH3Cl是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其几何构型是四面体，但不是正四面体，A项错误；CH4分子中的sp3杂化轨道是由碳原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相同的新轨道，B项错误，C项正确；AB3型的共价化合物，其中心原子可采用sp3杂化轨道成键，也可采用sp2杂化轨道成键，D项错误，故选C。2．Co(Ⅲ)的八面体配合物CoClm·nNH3，若1mol配合物与AgNO3作用生成1molAgCl沉淀，则m、n的值是( )A．m＝1，n＝5B．m＝3，n＝4C．m＝5，n＝1D．m＝4，n＝5答案 B解析 由1mol配合物生成1molAgCl沉淀，知道1mol配合物电离出1molCl－，即配离子显＋1价，又因为外界有一个Cl－，且Co显＋3价，所以[CoClm－1·nNH3]＋中有两个氯原子，又因为是正八面体，所以n＝6－2＝4。3．下列各组微粒中不属于等电子体的是( )A．CH4、NHB．H2S、HClC．CO2、N2OD．CO、NO答案 B34\n解析 原子数相同、价电子总数相同的微粒叫等电子体，B项中两者的原子数不等。4．配位化合物的数量巨大，组成和结构形形色色，丰富多彩。请指出配合物[Cu(NH3)4](OH)2的中心离子、配体、中心离子的电荷数和配位数( )A．Cu2＋、NH3、＋2、4B．Cu＋、NH3、＋1、4C．Cu2＋、OH－、＋2、2D．Cu2＋、NH3、＋2、2答案 A解析 由配合物[Cu(NH3)4](OH)2分析，因外界有两个OH－，故Cu元素显＋2价，故中心离子为Cu2＋，配体为NH3，配位数为4。5．氯化硼的熔点为－107℃，沸点为12.5℃，在其分子中键与键之间的夹角为120°，它能水解，有关叙述正确的是( )A．氯化硼液态时能导电而固态时不导电B．氯化硼中心原子采用sp杂化C．氯化硼分子呈正三角形，属非极性分子D．其分子空间结构类似NH3答案 C解析 由氯化硼的熔点和沸点可知氯化硼的晶体类型为分子晶体，由于分子中键与键之间的夹角为120°，说明氯化硼的分子构型为平面正三角形，中心原子采用sp2杂化，为极性键形成的非极性分子，NH3的分子构型为三角锥形。6．根据价层电子对互斥理论，判断下列分子或者离子的空间构型不是三角锥形的是( )A．PCl3B．H3O＋C．HCHOD．PH3答案 C解析 PCl3分子中P原子的成键电子对数为3，孤电子对数为1，其电子对的空间构型为四面体形，分子的空间构型为三角锥形；同理，H3O＋和PH3分子的成键电子对数和孤电子对数分别为3和1，分子的空间构型为三角锥形；HCHO分子的中心原子的价电子都用来形成共价键，中心原子周围的原子数为3，空间构型为平面三角形。7．下列变化或数据与氢键无关的是( )A．水的沸点比硫化氢的沸点高B．氨分子与水分子形成一水合氨C．乙醇能跟水以任意比混溶D．SbH3的沸点比PH3高34\n答案 D解析 A、B、C都具备形成氢键的条件，且叙述都与氢键有关，唯独D项中的物质不能形成氢键。8．下列说法中不正确的是( )A．当两种原子的电负性相差很大时，相互之间通常形成离子键B．不含金属元素的化合物不一定是共价化合物C．HCl分子中的共价键是由氢原子的1s轨道和氯原子的3s轨道重叠形成的D．四氯化碳分子中含四个共价单键，为正四面体答案 C解析 当两种原子的电负性相差很大时，为典型的金属和非金属，易形成离子键；铵盐不含金属元素，但铵盐中含离子键，为离子化合物；HCl分子中的共价键是由氢原子的1s轨道和氯原子的3p轨道重叠形成的spσ键，选C。9．下列物质中不存在手性异构体的是( )A．BrCH2CHOHCH2OHB．C．CH3CHOHCOOHD．CH3COCH2CH3答案 D解析 若同一个碳原子上连接四个不同的原子或原子团，则该碳原子称为手性碳原子，含有手性碳原子的物质存在手性异构体，D项中不含手性碳原子，不存在手性异构体。10．下列描述正确的是( )A．CS2为V形极性分子B．SiF4与SO的中心原子均为sp3杂化C．C2H2分子中σ键与π键的数目比为1∶1D．水加热到很高温度都难分解是因水分子间存在氢键答案 B解析 CS2为直线形非极性分子；SiF4与SO的中心原子的价层电子对数均为4，因此中心原子均为sp3杂化；C2H2分子中σ键与π键的数目比为3∶2；水加热到很高温度都难分解是因O—H键的键能较大。34\n11．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原子核外的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)XZ2与YZ2分子的立体结构分别是_____________________________________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H2O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 本题考查原子的核外电子排布、分子的结构、物质的溶解性、氢键等。(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。(2)Z是地壳内含量(质量分数)最高的元素，则Z为O，SO2、CO2的立体结构分别为V形、直线形。(3)Q的核电荷数为24，为Cr，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，其外围电子排布为3d54s1，则最高化合价为＋6。(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H2O之间存在氢键。12．已知和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第一个长周期，短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3，它们形成化合物的分子式是XY4。试回答：(1)X元素的原子基态时电子排布式为___________________________________，Y元素原子最外层电子的电子排布图为________________________________。(2)若X、Y两元素电负性分别为2.1和2.85，试判断XY4中X与Y之间的化学键为______(填“共价键”或“离子键”)。(3)该化合物的空间结构为__________形，中心原子的轨道杂化类型为________，分子为________(填“极性分子”或“非极性分子”)。(4)该化合物在常温下为液体，该液体微粒间的作用力是________。(5)该化合物的沸点与SiCl4比较：________(填化学式)的高，原因是____________________________________________________________________________。34\n答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s24p2 (2)共价键(3)正四面体 sp3杂化 非极性分子(4)范德华力(5)GeCl4 组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高解析 第四周期ⅣA族元素为Ge，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2，Y元素原子的最外层电子数比内层电子总数少3，Y是氯，Y元素原子最外层电子的电子排布图为，XY4中X与Y形成的是共价键，空间构型为正四面体，中心原子为sp3杂化，为非极性分子，分子间的作用力是范德华力。13．Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次增加。已知：①Z的原子序数为29，其余均为短周期主族元素；②Y原子的价电子(外围电子)排布式为msnmpn；③R原子核外L层上的电子数为奇数；④Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4。请回答下列问题：(1)Z2＋的核外电子排布式是___________________________________________。(2)在[Z(NH3)4]2＋中，Z2＋的空轨道接受NH3分子提供的__________形成配位键。(3)Q和Y形成的最简单氢化物分别为甲、乙，下列判断正确的是________。a．稳定性：甲>乙，沸点：甲>乙b．稳定性：甲>乙，沸点：甲<乙c．稳定性：甲<乙，沸点：甲<乙d．稳定性：甲<乙，沸点：甲>乙(4)Q、R、X三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为__________(用元素符号作答)。(5)Q的一种氢化物的相对分子质量为26，其分子中σ键与π键的数目之比为__________。答案 (1)1s22s22p63s23p63d9 (2)孤对电子(或孤电子对) (3)b (4)C<O<N (5)3∶2解析 (1)原子序数为29的元素为Cu，故Cu2＋(核外有27个电子)的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9。(2)形成配位键时，中心离子提供空轨道接受配体提供的孤对电子。34\n(3)由Y原子价电子排布式与s轨道容纳电子数的特点可知Y为ⅣA族元素；利用R的核外电子排布特点可知R为第二周期奇数族的元素；利用Q、X原子p轨道的电子数可知Q、X分别为C、O，则R为氮元素，Y只能是硅元素。CH4与SiH4为结构相似的分子，因非金属性：C>Si，故稳定性：CH4>SiH4；因SiH4的相对分子质量较CH4大，分子间作用力较大，故沸点：CH4<SiH4。(4)由于N的p能级电子处于半充满状态，故第一电离能反常高于O，因此第一电离能：C<O<N。(5)相对分子质量为26的碳氢化合物是C2H2，分子中含有3个σ键和2个π键。14．碳、氧、氯、铁是与人类生产、生活息息相关的化学元素。(1)基态铁原子的核外电子排布式为___________________________________。(2)C、O、Cl三种元素的电负性由大到小的顺序为__________________(用元素符号表示)。COCl2俗称光气，分子中C原子采取__________杂化成键，根据原子轨道重叠方式的不同来看，碳原子与氧原子之间形成共价键的类型和数目为__________________。(3)甲烷和四氯化碳具有相似的空间结构，但常温下甲烷是气体，四氯化碳是液体，其原因是_____________________________________________________________。答案 (1)1s22s22p63s23p63d64s2 (2)O>Cl>C sp21个σ键、1个π键 (3)组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力(或范德华力)越强，沸点越高解析 (1)铁原子的核电荷数为26，依据核外电子排布规律可知基态铁原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。(2)COCl2分子中，中心原子C价层电子对数为3，故杂化类型为sp2；在C===O键中，含1个σ键、1个π键。15．下表是元素周期表的前三周期主族和0族元素区，表中虚线处为ⅡA、ⅢA族的连接处，请用相应的化学用语回答下列问题：(1)写由仅由e形成的两种带有相同电荷数的阴离子的符号__________、_________。(2)d元素名称为__________，其双原子分子的电子式为____________。(3)图Ⅰ是表示第三周期8种元素单质的熔点(℃)柱形图，已知柱形“1”代表Ar，则其中柱形“8”代表的是(填化学式)________晶体，134\nmol该晶体中含有________mol化学键。(4)b、c、d、e、f的氢化物的沸点(℃)直角坐标图(图Ⅱ)中序列“5”的氢化物的名称是__________，空间构型为____________；序列“2”的氢化物的结构式是________________，属于________(填“极性”或“非极性”)分子。答案 (1)O2－ O(2)氮 (3)Si 2(4)甲烷 正四面体形 极性解析 根据元素周期表，推知a为H、b为Li、c为C、d为N、e为O、f为F、g为Na、h为Al。(1)O元素能形成O2－、O、O，其中O和O2－具有相同电荷数。(2)N2的电子式为。(3)第三周期中晶体Si为原子晶体，熔点最高；晶体Si中只存在Si—Si键，因此1molSi中含有2molSi—Si键。(4)b、c、d、e、f氢化物沸点最低的为CH4，序列“2”的氢化物为H2O。34
