化学键与分子间作用力(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)1．下列化学式对应的结构式从成键情况看不合理的是( )D [H、Se、N、C、Si形成的共用电子对数分别是1、2、3、4、4。]2．N2的结构可以表示为，CO的结构可以表示为，其中椭圆框表示π键，下列说法中不正确的是( )A．N2分子与CO分子中都含有三键B．CO分子中有一个π键是配位键C．N2与CO互为等电子体D．N2与CO的化学性质相同D [由题意可知N2分子中N原子之间、CO分子中C、O原子之间均通过2个π键，一个σ键，即三键结合，其中，CO分子中1个π键由O原子单方面提供孤电子对，C原子提供空轨道通过配位键形成。N2化学性质相对稳定，CO具有比较强的还原性，两者化学性质不同。]3．下表所列的是不同物质中氧氧键的键长和键能的数据，其中a和b未测出，根据一个原则可估计键能大小顺序为d>c>b>a，该原则是( )OOO2O键长/nm149128121112键能/(kJ/mol)abc＝494d＝628A.成键电子数越多，键能越大B．成键电子数越少，键能越大C．键长越短的键，键能越大D．以上都不是C [可以根据键长判断键能的大小。]4．在硼酸[B(OH)3]分子中，B原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是( )A．sp，范德华力B．sp2，范德华力C．sp2，氢键D．sp3，氢键-9-\nC [由石墨的晶体结构知C原子为sp2杂化，故B原子也为sp2杂化，但由于B(OH)3中B原子与3个羟基相连，羟基间能形成氢键，故同层分子间的主要作用力为氢键。]5．CH、—CH3、CH都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是( )A．它们互为等电子体，碳原子均采取sp2杂化B．CH与NH3、H3O＋互为等电子体，立体构型均为正四面体形C．CH中的碳原子采取sp2杂化，所有原子均共面D．CH与OH－形成的化合物中含有离子键C [A项，CH为8e－，—CH3为9e－，CH为10e－，错误；B项，三者均为三角锥形，错误；C项，CH中C的价电子对数为3，为sp2杂化，平面三角形，正确；D项，CH3OH中不含离子键，错误。]6．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B [CS2为直线形非极性分子，A错误；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，B正确；C2H2分子中σ键与π键的数目比为3∶2，C错误；水加热到很高温度都难分解是因O—H键的键能较大，D错误。]7．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、＋、4C．Cu2＋、OH－、2＋、2D．Cu2＋、NH3、2＋、2A [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。]8．下列无机含氧酸分子中酸性最强的是( )A．HNO2B．H2SO3C．HClO3D．HClO4D [对于同一种元素的含氧酸，成酸元素的化合价越高，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．关于CS2、SO2、NH3三种物质的说法中正确的是( )-9-\nA．CS2在水中的溶解度很小，是由于其属于极性分子B．SO2和NH3均易溶于水，原因之一是它们都是极性分子C．CS2为非极性分子，所以在三种物质中熔沸点最低D．NH3在水中溶解度很大只是由于NH3分子有极性B [A.CS2与二氧化碳相似，都是直线形分子，为非极性分子，而水是极性溶剂，根据相似相溶原理，则二硫化碳在水中的溶解度不大，错误；B.二氧化硫为V形分子，氨气为三角锥形分子，都是极性分子，所以易溶于水，正确；C.二硫化碳为非极性分子，常温下为液体，但二氧化硫、氨气在常温下均为气体，所以二硫化碳的熔沸点最高，错误；D.氨气在水中的溶解度大不仅仅是因为氨气分子有极性，还因为氨气与水分子间能形成氢键，增大氨气的溶解度，错误。]10．通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法中正确的是( )A．CH4和NH是等电子体，键角均为60°B．NO和CO是等电子体，均为平面三角形结构C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道B [甲烷是正四面体形结构，键角是109°28′，A错；NO和CO是等电子体，均为平面三角形结构，B对；H3O＋和PCl3的价电子总数不相等，C错；苯的结构中存在“肩并肩”式的重叠轨道，故B3N3H6分子中也存在，D错。]11．按要求回答下列问题：(1)化合物NH3的沸点比化合物CH4的高，其主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。高，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)①肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。则N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是_________。②Na3AsO4可作杀虫剂。AsO的空间构型为________，与其互为等电子体的一种分子为________。-9-\n答案： (1)NH3分子间能形成氢键(2)O—H键、氢键、范德华力形成分子内氢键，使物质沸点降低，而形成分子间氢键，使物质沸点升高(3)①sp3 ②正四面体形 CCl4(或其他合理答案)12．(2019·河北石家庄质量检测)氧元素为地壳中含量最高的元素，可形成多种重要的单质和化合物。(1)氧元素位于元素周期表中________区；第二周期元素中，第一电离能比氧大的有________种。(2)O3可用于消毒。O3的中心原子的杂化形式为________；其分子的VSEPR模型为________，与其互为等电子体的离子为________(写出一种即可)。(3)含氧有机物中，氧原子的成键方式不同会导致有机物性质不同。C2H5OH的沸点高于CH3OCH3的原因为________________________；C2H5OH不能用无水CaCl2干燥是因为Ca2＋和C2H5OH可形成[Ca(C2H5OH)4]2＋，该离子的结构式可表示为________。解析： (1)O元素的价电子排布式为2s22p4，因此氧元素位于元素周期表的p区；同一周期从左往右元素的第一电离能呈增大趋势，但由于N原子的2p轨道处于半充满的状态，比较稳定，其第一电离能比O大，故第二周期中，第一电离能比O大的元素共有3种，分别是N、F、Ne。(2)O3与SO2互为等电子体，结构相似，在二氧化硫分子中，硫原子的价层电子对数为2＋＝3，中心原子的杂化方式为sp2，VSEPR模型为平面三角形，因此臭氧分子的中心原子的杂化方式也为sp2，VSEPR模型也为平面三角形；与臭氧分子互为等电子体的离子有NO。(3)由于乙醇分子间可以形成氢键，而甲醚不可以，因此乙醇的沸点要高于甲醚；乙醇与钙离子形成的化合物中含有配位键，乙醇分子中的O提供孤电子对，钙离子提供空轨道。答案： (1)p 3(2)sp2杂化 平面三角形 NO(其他合理答案也可)(3)乙醇分子间可形成氢键 13．构成物质的微粒种类及相互间的作用力是决定物质表现出何种物理性质的主要因素。(1)三氯化铁常温下为固体，熔点282℃，沸点315℃，在300℃以上易升华，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体中存在的微粒间作用力有-9-\n________________________________________________________________________。(2)氢键作用常表示为“A—H…B”，其中A、B为电负性很强的一类原子，如__________(列举三种)。X、Y两种物质的分子结构和部分物理性质如下表，两者物理性质有差异的主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。代号结构简式水中溶解度/g(25℃)熔点/℃沸点/℃X0.245100Y1.7114295(3)钙是人体所需的重要元素之一，有一种补钙剂——抗坏血酸钙的组成为Ca(C6H7O6)2·4H2O，其结构示意图如下：该物质中存在的化学键类型包括________(填字母)。A．极性共价键B．离子键C．非极性共价键D．配位键(4)①CH2===CH2、②CHCH、③、④HCHO四种分子均能与H2发生加成反应，加成时这些分子中发生断裂的共价键的类型是________。这四种分子中碳原子采取sp2杂化的是________(填序号)。答案： (1)极性共价键、范德华力(2)N、O、F X物质形成分子内氢键，Y物质形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大(3)ABCD (4)π键 ①③④14．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∶-9-\n3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]＋3KCl15．X、Y、Z、V、W为五种前四周期元素，其中X是短周期(除稀有气体外)原子半径最大的元素；Y与X同周期，其最高价氧化物对应的水化物呈两性；Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子；V原子的核外电子排布式为1s22s22p63s2；W的原子序数为29，W的离子能与乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)形成配离子：(1)上述配离子中含有的化学键类型有__________(填字母)。a．配位键b．极性键c．离子键d．非极性键(2)Z的氢化物的空间构型是__________；该氢化物的沸点比甲烷的高，其主要原因是__________。(3)一定压强下，将HF和HCl混合气体降温时，首先液化的物质是__________。(4)已知XeO3分子中氙原子上有1对弧对电子，则XeO3为________分子(填“极性”或“非极性”)；XeO3分子中中心原子的杂化类型为________；XeO3分子的空间构型为________。解析： (1)在短周期中，除稀有气体外，X的原子半径最大，为Na；Y的最高价氧化物对应的水化物具有两性，为Al；Z原子的核外电子排布式为1s22s22p3，为N；V原子的核外电子排布式为1s22s22p63s2，为Mg；W的原子序数为29，为Cu。(2)NH3中N有一对孤对电子，空间构型为三角锥形。NH3分子间能形成氢键，沸点比CH4的高。(3)HF的沸点比HCl的沸点高，容易液化。(4)XeO3的成键电子对数为3，孤电子对数为1，Xe的杂化类型为sp3杂化，空间构型为三角锥形，属于极性分子。答案： (1)abd (2)三角锥形 氨分子间存在氢键(3)HF (4)极性 sp3 三角锥形16．K2Cr2O7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)Cr3＋能与OH－、CN－形成配合物[Cr(OH)4]－、[Cr(CN)6]3－。-9-\n①Cr3＋的电子排布式可表示为________。②不考虑空间构型，[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N2互为等电子体，写出CN－的电子式：________。(2)K2Cr2O7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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析： (1)①铬为24号元素，铬元素失去3个电子变成Cr3＋，所以Cr3＋核外有21个电子，根据构造原理知，该离子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3。②[Cr(OH)4]－中的Cr3＋与4个OH－形成配位键，可表示为。③根据氮气分子的电子式写出CN－的电子式，且CN－是离子，符合离子电子式的书写规则，所以其电子式为[C⋮⋮N]－。(2)①乙醛中甲基上的碳原子含有四个共价单键，所以甲基采用sp3杂化，醛基上碳原子含有3个共价单键，所以醛基上碳原子采用sp2杂化。答案： (1)①1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3② ③[C⋮⋮N]－(2)①sp2 sp3 ②乙酸分子间存在氢键17．(2019·湖南长郡中学调研)微量元素硼对植物生长及人体健康有着十分重要的作用，也广泛应用于新型材料的制备。(1)基态硼原子的价电子轨道表达式是________________________________________________________________________。(2)B的简单氢化物BH3不能游离存在，常倾向于形成较稳定的B2H6或与其他分子结合。①B2H6分子结构如图，则B原子的杂化方式为________。②氨硼烷(NH3BH3)被认为是最具潜力的新型储氢材料之一，分子中存在配位键，提供孤电子对的成键原子是________，写出一种与氨硼烷互为等电子体的分子：________(填化学式)。(3)以硼酸(H3BO3)为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂。BH-9-\n的键角是________，立体构型为____________。解析： (1)硼为第5号元素，其核外电子排布式为1s22s22p1，价电子轨道表达式为。(2)①由题图可以看出，每个B结合4个H，B上不存在孤电子对，所以B的价层电子对数为4，采用sp3杂化。②NH3BH3中N提供孤电子对，B提供空轨道，从而形成配位键；利用价电子转移的方法，将N上的价电子转移给B原子，可以得出与NH3BH3互为等电子体的分子有C2H6等。(3)BH的成键电子对数为4，孤电子对数为0，故其空间构型为正四面体形，键角为109°28′。答案： (1)(2)①sp3杂化 ②N C2H6(其他合理答案也可)(3)109°28′ 正四面体形18．在人类文明的历程中，许多物质发挥过重要作用，如铁、硝酸钾、青霉素、聚乙烯、二氧化硅、富勒烯、含铬物质等。(1)Fe3＋在基态时，价电子排布式为________________________________________________________________________。(2)KNO3中NO的立体构型为________，写出与NO互为等电子体的另一种阴离子的化学式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)6氨基青霉烷酸的结构如图所示。结构中S原子的杂化方式是________；组成中C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是________________________________________________________________________。(4)富勒烯(C60)的结构如图所示，该物质能与氯气反应形成C60Cl10分子，1molC60Cl10分子中含有碳碳单键的数目为________。(5)已知配合物CrCl3·6H2O中心原子Cr3＋配位数为6，向含0.1molCrCl3·6H2O的溶液中滴加2mol·L－1AgNO3溶液，反应完全后共消耗AgNO3溶液50-9-\nmL，则该配离子的化学式为________。答案： (1)3d5(2)平面三角形 CO(3)sp3 N>O>C(4)65 (5)[CrCl2(H2O)4]＋-9-
