2019年高考化學(xué)一輪綜合復(fù)習(xí) 第十二章 有機化學(xué)基礎(chǔ) 第38講 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)練習(xí).doc

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第38講　分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 考綱要求　1.了解共價鍵的形成、極性、類型(σ鍵和π鍵)，了解配位鍵的含義。2.能用鍵能、鍵長、鍵角等說明簡單分子的某些性質(zhì)。3.了解雜化軌道理論及常見的雜化軌道類型(sp、sp2、sp3)。4.能用價層電子對互斥理論或者雜化軌道理論推測常見的簡單分子或離子的立體構(gòu)型。5.了解范德華力的含義及對物質(zhì)性質(zhì)的影響。6.了解氫鍵的含義，能列舉存在氫鍵的物質(zhì)，并能解釋氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響。 考點一　共價鍵及其參數(shù) 1．本質(zhì) 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 三鍵 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(zhì)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(xué)鍵特征和立體結(jié)構(gòu)，許多性質(zhì)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)在所有分子中都存在化學(xué)鍵() (4)分子的穩(wěn)定性與分子間作用力的大小無關(guān)(√) (5)ssσ鍵與spσ鍵的電子云形狀對稱性相同(√) (6)σ鍵能單獨形成，而π鍵一定不能單獨形成(√) (7)σ鍵可以繞鍵軸旋轉(zhuǎn)，π鍵一定不能繞鍵軸旋轉(zhuǎn)(√) (8)碳碳三鍵和碳碳雙鍵的鍵能分別是碳碳單鍵鍵能的3倍和2倍() (9)鍵長等于成鍵兩原子的半徑之和() (10)所有的共價鍵都有方向性() 1．有以下物質(zhì)：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軌道重疊形成的σ鍵的是________；含有由一個原子的s軌道與另一個原子的p軌道重疊形成的σ鍵的是________；含有由一個原子的p軌道與另一個原子的p軌道重疊形成的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．寫出與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　共價鍵參數(shù)的理解與應(yīng)用 1．結(jié)合事實判斷CO和N2相對活潑的是______________，試用下表中的鍵能數(shù)據(jù)解釋其相對活潑的原因：______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 CO C—O C==O C≡O(shè) 鍵能(kJmol－1) 357.7 798.9 1071.9 N2 N—N N==N N≡N 鍵能(kJmol－1) 154.8 418.4 941.7 答案　CO　斷開CO分子的第一個化學(xué)鍵所需要的能量(273.0kJmol－1)比斷開N2分子的第一個化學(xué)鍵所需要的能量(523.3kJmol－1)小 解析　由斷開CO分子的第一個化學(xué)鍵所需要的能量[(1 071.9－798.9) kJmol－1＝273.0 kJmol－1]比斷開N2分子的第一個化學(xué)鍵所需要的能量[(941.7－418.4) kJmol－1＝523.3 kJmol－1]小，可知CO相對活潑。 2．(2018河南省開封聯(lián)考)已知鍵能、鍵長部分數(shù)據(jù)如下表： 共價鍵 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O 鍵能(kJmol－1) 242.7 193.7 152.7 568 431.8 366 298.7 462.8 鍵長(pm) 198 228 267 96 共價鍵 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O 鍵能(kJmol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3 鍵長(pm) 154 133 120 109 101 (1)下列推斷正確的是________(填字母，下同)。 A．穩(wěn)定性：HF＞HCl＞HBr＞HI B．氧化性：I2＞Br2＞Cl2 C．沸點：H2O＞NH3 D．還原性：HI＞HBr＞HCl＞HF (2)下列有關(guān)推斷正確的是________。 A．同種元素形成的共價鍵，穩(wěn)定性：三鍵＞雙鍵＞單鍵 B．同種元素形成雙鍵鍵能一定小于單鍵的2倍 C．鍵長越短，鍵能一定越大 D．氫化物的鍵能越大，其穩(wěn)定性一定越強 (3)在HX分子中，鍵長最短的是________，最長的是________；O—O鍵的鍵長________(填“大于”“小于”或“等于)O==O鍵的鍵長。 答案　(1)ACD　(2)A　(3)HF　HI　大于 解析　(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，同主族氣態(tài)氫化物的鍵能從上至下逐漸減小，穩(wěn)定性逐漸減弱，A項正確；從鍵能看，氯氣、溴單質(zhì)、碘單質(zhì)的穩(wěn)定性逐漸減弱，由原子結(jié)構(gòu)知，氧化性也逐漸減弱，B項錯誤；還原性與失電子能力有關(guān)，還原性：HI＞HBr＞HCl＞HF，D項正確。(2)由碳碳鍵的數(shù)據(jù)知A項正確；由O—O鍵、O==O鍵的鍵能知，B項錯誤；C—H鍵的鍵長大于N—H鍵的鍵長，但是N—H鍵的鍵能反而較小，C項錯誤；由C—H、N—H的鍵能知，CH4的鍵能較大，而穩(wěn)定性較弱，D項錯誤。 題組二　等電子原理的理解與應(yīng)用 3．(2017瓦房店市期末)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(yīng) C．H3O＋和NH3是等電子體，均為三角錐形 D．CH4和NH是等電子體，均為正四面體形 答案　B 解析　B3N3H6和苯是等電子體，其結(jié)構(gòu)相似；C項，H3O＋和NH3是等電子體，根據(jù)氨氣分子的立體構(gòu)型判斷水合氫離子的立體構(gòu)型；D項，CH4和NH是等電子體，根據(jù)甲烷的立體構(gòu)型判斷銨根離子的立體構(gòu)型。 4．回答下列問題。 (1)根據(jù)等電子原理，僅由第二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(zhì)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(xué)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　分子的立體構(gòu)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(gòu)型的關(guān)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(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)，x是與中心原子結(jié)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) 電子對立體構(gòu)型 分子立體構(gòu)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 四面體形 正四面體形 CH4 3 1 三角錐形 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(jié)構(gòu)不同。 (2)雜化軌道與分子立體構(gòu)型的關(guān)系 雜化類型 雜化軌道數(shù)目 雜化軌道間夾角 立體構(gòu)型 實例 sp 2 180 直線形 BeCl2 sp2 3 120 平面三角形 BF3 sp3 4 10928′ 四面體形 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(jié)構(gòu)() (3)NH3分子為三角錐形，N原子發(fā)生sp2雜化() (4)只要分子構(gòu)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(gòu)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(zhì) 中心原子上的孤電子對數(shù) 價層電子對數(shù) VSEPR模型名稱 分子或離子立體構(gòu)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　四面體形　三角錐形　sp3 ④0　4　正四面體形　正四面體形　sp3 ⑤1　4　四面體形　三角錐形　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　分子的立體構(gòu)型及中心原子雜化類型的判斷 1．(2017東河區(qū)校級期末)下列說法中正確的是(　　) A．PCl3分子是三角錐形，這是因為P原子是以sp2雜化的結(jié)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型的分子立體構(gòu)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，立體構(gòu)型為三角錐形，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，而分子的立體構(gòu)型還與含有的孤電子對數(shù)有關(guān)，正確；D項，AB3型的分子立體構(gòu)型與中心原子的孤電子對數(shù)也有關(guān)，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，為三角錐形，錯誤。 2．原子形成化合物時，電子云間的相互作用對物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)會產(chǎn)生影響。請回答下列問題： (1)BF3分子的立體構(gòu)型為______________，NF3分子的立體構(gòu)型為____________。 (2)已知H2O、NH3、CH4三種分子中，鍵角由大到小的順序是CH4>NH3>H2O，請分析可能的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)平面三角形　三角錐形 (2)CH4分子中的C原子沒有孤電子對，NH3分子中N原子上有1對孤電子對，H2O分子中O原子上有2對孤電子對，對成鍵電子對的排斥作用增大，故鍵角減小 解析　(1)BF3分子中的B原子采取sp2雜化，所以其分子的立體構(gòu)型為平面三角形；NF3分子中的N原子采取sp3雜化，其中一個雜化軌道中存在一對孤電子對，所以其分子的立體構(gòu)型為三角錐形。 (2)H2O、NH3、CH4分子中的O、N、C均采取sp3雜化，而在O原子上有2對孤電子對，對成鍵電子對的排斥作用最大，鍵角最?。籒原子上有1對孤電子對，對成鍵電子對的排斥作用使鍵角縮小，但比水分子的要大；C原子上無孤電子對，鍵角最大。 3．(2017桂林中學(xué)月考)鋰－磷酸氧銅電池正極的活性物質(zhì)是Cu4O(PO4)2，可通過下列反應(yīng)制備： 2Na3PO4＋4CuSO4＋2NH3H2O===Cu4O(PO4)2↓＋3Na2SO4＋(NH4)2SO4＋H2O 請回答下列問題： (1)上述化學(xué)方程式中涉及的N、O、P元素的電負性由小到大的順序是____________。 (2)基態(tài)S原子的價電子排布式為____________。 (3)(NH4)2SO4中含有化學(xué)鍵的類型為_____________________________________________。 (4)PO的立體構(gòu)型是__________，其中P原子的雜化方式為________。 (5)在硫酸銅溶液中加入過量KCN溶液，生成配合物[Cu(CN)4]2－，則1molCN－中含有的π鍵數(shù)目為______,1mol[Cu(CN)4]2－中含有的σ鍵數(shù)目為________。 答案　(1)P＜N＜O (2)3s23p4 (3)離子鍵、共價鍵 (4)正四面體　sp3 (5)2NA　8NA 解析　(1)同周期主族元素的電負性從左到右逐漸增大，則有電負性：N＜O；同主族元素的電負性自上而下逐漸減弱，則有電負性：N＞P。 (2)基態(tài)S原子核外有16個電子，根據(jù)核外電子排布規(guī)律，其價電子排布式為3s23p4。 (3)(NH4)2SO4分子中存在N—H極性共價鍵和S—O極性共價鍵，NH和SO之間存在離子鍵。 (4)PO中P原子的價層電子對數(shù)為4＋＝4，則P原子采取sp3雜化，故PO的立體構(gòu)型為正四面體。 (5)CN－中C、N原子之間存在C≡N鍵，1個CN－中存在1個σ鍵、2個π鍵，故1 mol CN－含有2 mol π鍵。[Cu(CN)4]2－中Cu2＋為中心離子，CN－為配體，Cu2＋與CN－之間以配位鍵結(jié)合，即每個CN－與Cu2＋間有1個σ鍵，故1 mol [Cu(CN)4]2－含有8 mol σ鍵。 4．(2018南昌縣蓮塘一中月考)(1)下列說法正確的是________。 A．HOCH2CH(OH)CH2OH與CH3CHClCH2CH3都是手性分子 B．NH和CH4的立體構(gòu)型相似 C．BF3與都是平面形分子 D．CO2和H2O都是直線形分子 (2)石墨烯(圖甲)是一種由單層碳原子構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變，轉(zhuǎn)化為氧化石墨烯(圖乙)。 ①圖甲中，1號C與相鄰C形成σ鍵的個數(shù)為________。 ②圖乙中，1號C的雜化方式是________，該C與相鄰C形成的鍵角________(填“>”“<”或“＝”)圖甲中1號C與相鄰C形成的鍵角。 (3)碳元素的單質(zhì)有多種形式，下圖依次是C60、石墨和金剛石的結(jié)構(gòu)圖： ①金剛石、石墨、C60、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)形式，它們互為____________。 ②金剛石、石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化形式分別為________、________。 答案　(1)BC(2)①3　②sp3雜化　<(3)①同素異形體?、趕p3雜化　sp2雜化 解析　(1)A項，HOCH2CH(OH)CH2OH分子中沒有手性碳原子，不屬于手性分子，錯誤；B項，兩種微粒均為正四面體結(jié)構(gòu)，正確；C項，BF3為平面正三角形結(jié)構(gòu)，苯為平面正六邊形結(jié)構(gòu)，兩者均屬于平面形分子，正確；D項，CO2分子為直線形結(jié)構(gòu)，H2O分子為“V”形結(jié)構(gòu)，錯誤。 (2)①石墨烯是層狀結(jié)構(gòu)，每一層上每個碳原子都是以σ鍵和相鄰3個碳原子連接。 ②圖乙中1號碳形成了4個共價鍵，故其雜化方式為sp3；圖甲中的鍵角為120，而圖乙中1號碳原子與甲烷中的碳原子類似，其鍵角接近10928′。 (3)①金剛石、石墨、C60、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)形式，它們的組成相同，結(jié)構(gòu)不同、性質(zhì)不同，互稱為同素異形體。②金剛石中碳原子與四個碳原子形成4個共價單鍵(即C原子采取sp3雜化方式)，構(gòu)成正四面體；石墨烯中的碳原子采用sp2雜化方式與相鄰的三個碳原子以σ鍵結(jié)合，形成正六邊形的平面層狀結(jié)構(gòu)。 題組二　配位理論及應(yīng)用 5．(2018廣東省茂名調(diào)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(yīng)后溶液中不存在任何沉淀，所以反應(yīng)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。 6．F－、K＋和Fe3＋三種離子組成的化合物K3FeF6，其中化學(xué)鍵的類型有______________；該化合物中存在一個復(fù)雜離子，該離子的化學(xué)式為________，配體是___________________。 答案　離子鍵、配位鍵　[FeF6]3－　F－ 7．丁二酮肟鎳是一種鮮紅色沉淀，可用來檢驗Ni2＋，其分子結(jié)構(gòu)如圖所示。該結(jié)構(gòu)中C原子的雜化方式是_____________________________________________________________，分子內(nèi)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 考點三　分子間作用力與分子的性質(zhì) 1．分子間作用力 (1)概念：物質(zhì)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(xué)鍵。 (4)范德華力 范德華力主要影響物質(zhì)的熔點、沸點、硬度等物理性質(zhì)。范德華力越強，物質(zhì)的熔點、沸點越高，硬度越大。一般來說，組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，隨著相對分子質(zhì)量的增加，范德華力逐漸增大。 (5)氫鍵 ①形成：已經(jīng)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(zhì)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(nèi)氫鍵和分子間氫鍵兩種。 ⑤分子間氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響 主要表現(xiàn)為使物質(zhì)的熔、沸點升高，對電離和溶解度等產(chǎn)生影響。 2．分子的性質(zhì) (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(nèi)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(zhì)一般能溶于非極性溶劑，極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑。若溶劑和溶質(zhì)分子之間可以形成氫鍵，則溶質(zhì)的溶解度增大。 ②隨著溶質(zhì)分子中憎水基個數(shù)的增大，溶質(zhì)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(gòu)：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(gòu)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(zhì)、鹵素氫化物、鹵素碳化物(即CX4)的熔、沸點均隨著相對分子質(zhì)量的增大而增大(　　) (6)氫鍵的存在一定能使物質(zhì)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(zhì)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(nèi)氫鍵對物質(zhì)的熔、沸點影響很小，能使物質(zhì)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(guān)。 下列事實均與氫鍵的形成有關(guān)，試分析其中氫鍵的類型。 ①冰的硬度比一般的分子晶體的大； ②甘油的粘度大； ③鄰硝基苯酚20℃時在水中的溶解度是對硝基苯酚的0.39倍； ④鄰羥基苯甲酸的電離常數(shù)是苯甲酸的15.9倍，對羥基苯甲酸的電離常數(shù)是苯甲酸的0.44倍； ⑤氨氣極易溶于水； ⑥氟化氫的熔點高于氯化氫。 屬于分子間氫鍵的是________；屬于分子內(nèi)氫鍵的是________。 答案?、佗冖茛蕖、邰? 解析　分子內(nèi)氫鍵除必須具備形成氫鍵的條件外，還必須具備特定的條件：形成平面環(huán)(五元或六元環(huán)最為穩(wěn)定)、形成的環(huán)中沒有任何扭曲等。氫鍵的形成使物質(zhì)在熔沸點、電離度、溶解度等方面表現(xiàn)出一些特殊性質(zhì)。由于分子間氫鍵的作用，形成的“締合分子”增大了分子間作用力，使得物質(zhì)的熔沸點升高(如水)、溶解度增大(如氨)、電離度降低(如氫氟酸為弱酸)等；由于分子內(nèi)的氫鍵作用，形成具有“環(huán)狀結(jié)構(gòu)”的物質(zhì)，減小了分子間的作用力，使物質(zhì)的熔沸點降低、溶解度減小等。 題組一　共價鍵的極性與分子極性的判斷 1．(2017長沙市明德中學(xué)模擬)膦又稱磷化氫，化學(xué)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(guān)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．(2018廣東省揭陽高三聯(lián)考)已知H和O可以形成H2O和H2O2兩種化合物，試根據(jù)有關(guān)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(zhì)。 ①1mol冰中有________mol氫鍵。 ②用球棍模型表示的水分子結(jié)構(gòu)是____________。 (2)已知H2O2分子的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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　②B(2)①　H—O—O—H　②極性　非極性極性　③H2O2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(jié)構(gòu)。 (2)由H2O2的立體構(gòu)型圖可知，H2O2是極性分子，分子內(nèi)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(zhì)性質(zhì)的影響 3．氨氣溶于水時，大部分NH3與H2O以氫鍵(用“…”表示)結(jié)合形成NH3H2O分子。根據(jù)氨水的性質(zhì)可推知NH3H2O的結(jié)構(gòu)式為(　　) A． B． C． D． 答案　B 解析　根據(jù)NH3H2O??NH＋OH－可知NH3H2O的結(jié)構(gòu)式為。 4．按要求回答下列問題： (1)HCHO分子的立體構(gòu)型為________形，它與H2加成后，加成產(chǎn)物的熔、沸點比CH4的熔、沸點高，其主要原因是(須指明加成產(chǎn)物是何物質(zhì))________________________________________________________________________。 答案　平面三角　加成產(chǎn)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(jié)構(gòu)相似，H2Te相對分子質(zhì)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(zhì)量的關(guān)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(zhì)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(yīng)用廣泛的催化劑，其催化的一個實例如下圖所示?；衔镆业姆悬c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(dǎo)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．(2017河南省實驗中學(xué)檢測)判斷含氧酸酸性強弱的一條經(jīng)驗規(guī)律是含氧酸分子結(jié)構(gòu)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(guān)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(jié)構(gòu)簡式分別為 ①________________，②________________。 (2)H3PO3和H3AsO3與過量的NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)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(yīng)情況：____________________________，寫出化學(xué)方程式：_____________________________________________________________。 答案　(1)①?、? (2)①H3PO3＋2NaOH===Na2HPO3＋2H2O②H3AsO3＋3NaOH===Na3AsO3＋3H2O (3)H3PO3為中強酸，不與鹽酸反應(yīng)，H3AsO3可與鹽酸反應(yīng)　H3AsO3＋3HCl===AsCl3＋3H2O 解析　此題屬于無機含氧酸的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)推斷題，考查同學(xué)們運用題給信息推斷物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)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(yīng)的化學(xué)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(jié)構(gòu)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(yīng)；H3AsO3為兩性物質(zhì)，可與鹽酸反應(yīng)。 1．[2017全國卷Ⅰ，35(3)]X射線衍射測定等發(fā)現(xiàn)，I3AsF6中存在I離子。I離子的幾何構(gòu)型為________，中心原子的雜化類型為________。 答案　V形　sp3 解析　I離子中價層電子對數(shù)為＝4，中心原子為sp3雜化，有2對孤電子對，故幾何構(gòu)型為V形。 2．[2016全國卷Ⅰ，37(2)(3)(5)]鍺(Ge)是典型的半導(dǎo)體元素，在電子、材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉栴}： (2)Ge與C是同族元素，C原子之間可以形成雙鍵、叁鍵，但Ge原子之間難以形成雙鍵或叁鍵。從原子結(jié)構(gòu)角度分析，原因是_____________________________________________。 (3)比較下列鍺鹵化物的熔點和沸點，分析其變化規(guī)律及原因：__________________________ ________________________________________________________________________。 GeCl4 GeBr4 GeI4 熔點/℃ －49.5 26 146 沸點/℃ 83.1 186 約400 (5)Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)，其中Ge原子的雜化方式為____________，微粒之間存在的作用力是________________________________________________________________________。 答案　(2)Ge原子半徑大，原子間形成的σ單鍵較長，pp軌道肩并肩重疊程度很小或幾乎不能重疊，難以形成π鍵 (3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點依次增高。原因是分子結(jié)構(gòu)相似，相對分子質(zhì)量依次增大，分子間相互作用力逐漸增強　(5)sp3　共價鍵 3．[2016全國卷Ⅱ，37(2)]硫酸鎳溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4藍色溶液。 ①[Ni(NH3)6]SO4中陰離子的立體構(gòu)型是________。 ②在[Ni(NH3)6]2＋中Ni2＋與NH3之間形成的化學(xué)鍵稱為________，提供孤電子對的成鍵原子是________。 ③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”)，中心原子的軌道雜化類型為________。 答案?、僬拿骟w　②配位鍵　N　③高于　氨分子間可形成氫鍵　極性　sp3 4．[2016全國卷Ⅲ，37(3)]AsCl3分子的立體構(gòu)型為________，其中As的雜化軌道類型為________。 答案　三角錐形　sp3 5．[2015全國卷Ⅰ，37(2)(3)](2)碳在形成化合物時，其鍵型以共價鍵為主，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)CS2分子中，共價鍵的類型有__________________________________________________，C原子的雜化軌道類型是________，寫出兩個與CS2具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子或離子________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(2)C有4個價電子且半徑小，難以通過得或失電子達到穩(wěn)定電子結(jié)構(gòu) (3)σ鍵和π鍵　sp　CO2、COS(或SCN－、OCN－等) 6．[2014新課標全國卷Ⅰ，37(3)節(jié)選]1mol乙醛分子中含有σ鍵的數(shù)目為________，乙酸的沸點明顯高于乙醛，其主要原因是_______________________________________________。 答案　6NA　CH3COOH存在分子間氫鍵 1．(2017大連高三調(diào)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(zhì)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(nèi)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(nèi)氫鍵；C項，水中氫鍵鍵能比HF中氫鍵鍵能??；D項，X—H…Y的三原子不一定在一條直線上。 3．(2018天津模擬)關(guān)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(yīng)物質(zhì)的熔點和沸點升高，氫鍵也可存在于分子內(nèi) 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(xué)鍵，大多存在于相應(yīng)分子間，少數(shù)也存在分子內(nèi)，氫鍵的存在影響物質(zhì)的熔、沸點。 4．通常狀況下，NCl3是一種油狀液體，其分子立體構(gòu)型與氨分子相似，下列對NCl3的有關(guān)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(jié)構(gòu) 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(gòu)型類似NH3，故NCl3是極性分子；NBr3與NCl3二者結(jié)構(gòu)相似，由于NBr3的相對分子質(zhì)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(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)，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(zhuǎn)，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北京東城區(qū)質(zhì)檢)下列離子的VSEPR模型與離子的空間立體構(gòu)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模型與立體構(gòu)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(guān)于化學(xué)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(nèi)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(yīng)，外界中的Cl－與Ag＋反應(yīng)，據(jù)此分析解答。 8．下列關(guān)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分子的立體構(gòu)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(jié)構(gòu)，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，立體構(gòu)型是V形，錯誤。 9．(2018遼寧省本溪質(zhì)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(jié)構(gòu)相同，則下列有關(guān)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(jié)構(gòu) C．H3O＋和PCl3是等電子體，均為三角錐形結(jié)構(gòu) D．B3N3H6和苯是等電子體，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重疊的軌道 答案　B 解析　甲烷是正四面體形結(jié)構(gòu)，鍵角是10928′，A錯；NO和CO是等電子體，均為平面三角形結(jié)構(gòu)，B對；H3O＋和PCl3的價電子總數(shù)不相等，C錯；苯的結(jié)構(gòu)中存在“肩并肩”式的重疊軌道，故B3N3H6分子中也存在，D錯。 10．指出下列分子或離子的立體構(gòu)型和中心原子的雜化類型 (1)H2S__________，CO2__________，PH3____________________________________， PCl3__________，BF3__________，HCN_____________________________________， HCHO__________，SO2__________，SiH4_____________________________________。 (2)NH__________，NO__________，SO________________________________________， SO__________，ClO__________，ClO_________________________________________， SiO__________。 答案　(1)V形、sp3　直線形、sp　三角錐形、sp3　三角錐形、sp3　平面三角形、sp2　直線形、sp　平面三角形、sp2　V形、sp2　正四面體形、sp3 (2)正四面體形、sp3　V形、sp2　正四面體形、sp3　三角錐形、sp3　三角錐形、sp3　正四面體形、sp3　平面三角形、sp2 11．(2017昭通模擬)配位化學(xué)創(chuàng)始人維爾納發(fā)現(xiàn)，取CoCl36NH3(黃色)、CoCl35NH3(紫紅色)、CoCl34NH3(綠色)和CoCl34NH3(紫色)四種化合物各1mol，分別溶于水，加入足量硝酸銀溶液，立即產(chǎn)生氯化銀，沉淀的量分別為3mol、2mol、1mol和1mol。 (1)請根據(jù)實驗事實用配合物的形式寫出它們的化學(xué)式。 CoCl36NH3：_________________________________________________________， CoCl35NH3：___________________________________________________________， CoCl34NH3(綠色或紫色)：_____________________________________________________。 (2)CoCl34NH3(綠色)和CoCl34NH3(紫色)的組成相同而顏色不同的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)上述配合物中，中心離子的配位數(shù)都是________。 答案　(1)[Co(NH3)6]Cl3　[Co(NH3)5Cl]Cl2[Co(NH3)4Cl2]Cl (2)它們互為同分異構(gòu)體 (3)6 解析　沉淀量分別為3 mol、2 mol、1 mol和1 mol，可知四種配合物中能電離出來的Cl－即外界Cl－分別有3、2、1、1個，故它們的化學(xué)式分別為[Co(NH3)6]Cl3，[Co(NH3)5Cl]Cl2，[Co(NH3)4Cl2]Cl、[Co(NH3)4Cl2]Cl。 12．(2017開封模擬)(1)H2S和H2O2的主要物理性質(zhì)如表所示： 熔點/K 沸點/K 水中的溶解度(標準狀況) H2S 187 202 2.6 H2O2 272 423 以任意比互溶 H2S和H2O2的相對分子質(zhì)量基本相同，造成上述物理性質(zhì)差異的主要原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)已知高碘酸有兩種形式，化學(xué)式分別為H5IO6()和HIO4，前者為五元酸，后者為一元酸。請比較二者酸性強弱：H5IO6________(填“＞”“＜”或“＝”)HIO4。 答案　(1)H2O2分子間存在氫鍵，溶于水后也可與H2O形成氫鍵(2)＜ 解析　(1)H2O2分子間易形成氫鍵，又能與H2O分子間形成氫鍵，故H2O2沸點較高，易溶于水。 (2)HIO4比H5IO6非羥基氧多，酸性強。 13．(2017太原重點中學(xué)模擬)第二周期元素形成的化合物種類繁多、應(yīng)用廣泛。 (1)第二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(jié)構(gòu)簡式如下，請寫出Be的雜化軌道類型： ①Cl—Be—Cl________； ②________； ③________。 (3)[Cu(NH3)4]2＋具有對稱的立體構(gòu)型，[Cu(NH3)4]2＋中的兩個NH3被兩個Cl－取代，能得到兩種不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物，則[Cu(NH3)4]2＋的空間構(gòu)型為____________。