2019版高考化学复习选修3物质结构与性质第2节分子结构与性质学案新人教版.docx

第2节分子结构与性质【考纲要求】 了解共价键的形成、极性、类型(键和键)，了解配位键的含义。 能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。 了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)。 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空间结构。 了解范德华力的含义及对物质性质的影响。 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。考点一共价键1本质和特征共价键的本质是在原子之间形成共用电子对，其特征是具有饱和性和方向性。2分类分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式键原子轨道“头碰头”重叠键原子轨道“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3.键和键判断的一般规律共价单键是键，共价双键中含有一个键，一个键；共价三键中含有一个键，两个键。4键参数(1)键参数对分子性质的影响(2)键参数与分子稳定性的关系键能越大，键长越短，分子越稳定。 5等电子原理原子总数相同、价电子总数相同的分子(即等电子体)具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近，如CO和N2。1共价键的成键原子只能是非金属原子()2键长等于成键两原子的半径之和()3乙炔分子中既有非极性键又有极性键，既有键又有键()4键可以绕键轴旋转，键不能绕键轴旋转()5分子间作用力越大，分子的稳定性越强()6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()答案：1.2.3.4.5.6.题组一考查化学键的判断1用下列物质填空(填选项字母)。(1)只含极性键的分子是 ；(2)既含离子键又含共价键的化合物是 ；(3)只存在键的分子是 ；(4)同时存在键和键的分子是 。AN2BCO2 CCH2Cl2 DC2H4EC2H6 FCaCl2 GNH4Cl答案：(1)BC(2)G(3)CE(4)ABD 题组二考查等电子原理的应用2下列粒子属于等电子体的是()ACH4和NHBNO和O2CNO2和O3 DHCl和H2O解析：选A。原子总数和价电子总数均相等的两种微粒为等电子体。3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： 、 、 。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，二者结构相似，所以CO为平面正三角形结构；PCl3与NF3互为等电子体，二者结构相似，所以PCl3为三角锥形结构。答案：直线形平面正三角形三角锥形4早期，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 、 。解析：(1)仅由第二周期元素组成的共价分子中，即由B、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，分别互为等电子体。(2)根据题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，即互称为等电子体，NO为三原子粒子，各原子最外层电子数之和为562118，SO2、O3也为三原子粒子，各原子最外层电子数之和为6318。答案：(1)N2CON2OCO2(2)SO2O31常见的等电子体归纳微粒通式价电子总数立体构型CO2、SCN、NO、NAX216e直线形CO、NO、SO3AX324e平面三角形SO2、O3、NOAX218eV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.根据已知分子的结构推测另一些与它互为等电子体微粒的立体构型，并推测其物理性质(1)N2O与CO2是等电子体，都是直线形结构；(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)SiCl4、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。 考点二分子的立体构型学生用书P1771用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型(1)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。(2)价层电子对互斥理论与分子构型价层电子对数键电子对数孤电子对数价层电子对立体构型分子立体构型实例220直线形直线形CO2330平面三角形平面三角形BF321V形SO2440四面体形正四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O2.用杂化轨道理论推测分子的立体构型杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角立体构型实例sp2180直线形BeCl2sp23120平面三角形BF3sp3410928正四面体形CH43.配位键和配合物(1)孤电子对：分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对。(2)配位键配位键的形成：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。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。(3)配位化合物：金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物，如Cu(NH3)4SO4。配体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F、Cl、CN等。中心原子(或离子)有空轨道，如Fe3、Cu2、Zn2、Ag等。1NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化()2只要分子构型为平面三角形，中心原子均为sp2杂化()3分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子一定为正四面体结构()4中心原子是sp杂化的，其分子构型不一定为直线形()5杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对()6价层电子对互斥理论中，键电子对数不计入中心原子的价层电子对数()7N2分子中N原子没有杂化，分子中有1个键、2个键()8配合物Cu(NH3)4(OH)2的中心离子、配体和配位数分别为Cu2、NH3、4()答案：1.2.3.4.5.6.7.8.题组一考查价层电子对互斥理论、杂化轨道理论的综合应用1下列离子的VSEPR模型与离子的立体构型一致的是()ASOBClOCNO DClO解析：选B。当中心原子无孤电子对时，VSEPR模型与离子的立体构型一致。A项，SO的中心原子的孤电子对数(6232)1；B项，ClO的中心原子的孤电子对数(7142)0；C项，NO的中心原子的孤电子对数(5122)1；D项，ClO的中心原子的孤电子对数(7132)1。所以只有B项符合题意。2下列分子所含原子中，既有sp3杂化，又有sp2杂化的是()解析：选A。乙醛中甲基中的碳原子采取sp3杂化，醛基中的碳原子采取sp2杂化；丙烯腈中双键连接的两个碳原子采取sp2杂化，另一个碳原子采取sp杂化；甲醛中碳原子采取sp2杂化；丙炔中甲基中的碳原子采取sp3杂化，三键连接的两个碳原子采取sp杂化。3氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成，已知其阴离子的立体构型为平面三角形，则其阳离子的立体构型和阳离子中氮的杂化方式为()A直线形sp杂化 BV形sp2杂化C三角锥形sp3杂化 D平面三角形sp2杂化解析：选A。氮的最高价氧化物为N2O5，根据N元素的化合价为5和原子组成，可知阴离子为NO、阳离子为NO，NO中N原子形成了2个键，孤电子对数目为0，所以杂化类型为sp，阳离子的立体构型为直线形，故A项正确。“三方法”判断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若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则中心原子发生sp3杂化。若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则中心原子发生sp2杂化。若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则中心原子发生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10928，则中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120，则中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180，则中心原子发生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，SCN、NO、N与CO2是等电子体，所以其立体构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。 题组二考查配位键、配合物理论4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)往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成Cu(NH3)42配离子。已知NF3与NH3的立体构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2形成配离子，其原因是 。(2)胆矾CuSO45H2O可写作Cu(H2O)4SO4H2O，其结构示意图如下：下列有关胆矾的说法正确的是 。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CCu2的价电子排布式为3d84s1D胆矾中的水在不同温度下会分步失去答案：(1)N、F、H三种元素的电负性：FNH，在NF3中，共用电子对偏向F原子，偏离N原子，使得氮原子上的孤电子对难与Cu2形成配位键(2)D5(1)丁二酮肟镍是一种鲜红色沉淀，可用来检验Ni2，其分子结构如图所示。该结构中碳原子的杂化方式是 ，分子内微粒之间存在的作用力有 (填字母)。a离子键 b共价键c配位键 d氢键(2)醋酸二胺合铜溶液可以吸收CO，生成的CH3COOCu(NH3)3CO 中与Cu形成配离子的配体为 (填化学式)。答案：(1)sp2、sp3bcd(2)CO、NH3考点三分子间作用力与分子的性质学生用书P1791分子间作用力(1)概念：物质分子之间存在的相互作用力。(2)分类：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沸点、硬度等物理性质。范德华力越强，物质的熔、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大，范德华力逐渐增大；相对分子质量相近的分子，分子的极性越大，范德华力越大。(5)氢键形成：由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)与另一个电负性很强的原子之间形成的作用力。表示方法：AHBaA、B为电负性很强的原子，一般为N、O、F三种元素的原子。bA、B可以相同，也可以不同。特征：具有一定的方向性和饱和性。分类：包括分子内氢键和分子间氢键两种。对物质性质的影响：分子间氢键使物质的熔、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正电中心和负电中心不重合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)溶解性“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。随着溶质分子中憎水基个数的增大，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)分子的手性手性异构体：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，互称手性异构体。手性分子：具有手性异构体的分子。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，如为手性碳原子。(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ROH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：HClOHClO2HClO3氢键范德华力 影响其强度的因素随着分子极性和相对分子质量的增大而增大组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大对于AHB，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影响物质的熔、沸点和溶解度等物理性质组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质熔、沸点升高，如F2Cl2Br2I2，CF4CCl4H2S，HFHCl，NH3PH3分子内氢键使物质的熔、沸点降低影响分子的稳定性共价键键能越大，分子稳定性越强题组三考查无机含氧酸的酸性6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ClOH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式分别为 ， 。(2)分别写出H3PO3和H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式： ， 。(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： 。解析：(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。答案：(1) (2)H3PO32NaOH=Na2HPO32H2OH3AsO33NaOH=Na3AsO33H2O(3)H3PO3为中强酸，不与盐酸反应；H3AsO3为两性物质，可与盐酸反应H3AsO33HCl=AsCl33H2O学生用书P18112017高考全国卷，35(2)(3)(4)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO23H2=CH3OHH2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：(1)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为 和 。(2)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为 ，原因是 。(3)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了键外，还存在 。解析：(1)CO2中C的价层电子对数为2，故为sp杂化；CH3OH分子中C的价层电子对数为4，故为sp3杂化。(2)水和甲醇均为极性分子，常温常压下两种物质均呈液态；二氧化碳和氢气均为非极性分子，常温常压下两种物质均呈气态，根据四种物质在相同条件下的状态可以判断出水、甲醇的沸点均高于二氧化碳、氢气的沸点。由于水分子中的2个氢原子都能参与氢键的形成，而甲醇分子中只有羟基上的氢原子能够形成氢键，所以水中的氢键比甲醇多，则水的沸点高于甲醇的沸点。二氧化碳和氢气都属于分子晶体，但由于二氧化碳的相对分子质量大于氢气，所以二氧化碳的沸点高于氢气的沸点。(3)Mn(NO3)2是离子化合物，存在离子键；此外在NO中，3个O原子和中心原子N之间还形成一个4中心6电子的大键(键)，所以Mn(NO3)2中的化学键有键、键和离子键。答案：(1)spsp3(2)H2OCH3OHCO2H2H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大，范德华力较大(3)离子键和键(键)22016高考全国卷，37(2)(5)锗(Ge)是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题：(1)Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、三键，但Ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析，原因是 。(2)Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为 ，微粒之间存在的作用力是 。答案：(1)Ge原子半径大，原子间形成的单键较长，pp轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成键(2)sp3共价键32016高考全国卷，37(2)东晋华阳国志南中志卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。硫酸镍溶于氨水形成Ni(NH3)6SO4蓝色溶液。(1)Ni(NH3)6SO4中阴离子的立体构型是 。(2)在Ni(NH3)62中Ni2与NH3之间形成的化学键称为 ，提供孤电子对的成键原子是 。(3)氨的沸点 (填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是 ；氨是 分子(填“极性”或“非极性”)，中心原子的轨道杂化类型为 。解析：(1)SO中S无孤电子对，立体构型为正四面体。(2)Ni(NH3)62为配离子，Ni2与NH3之间形成的化学键为配位键。配体NH3中提供孤电子对的为N。(3)NH3 分子间存在氢键，故沸点比PH3高。NH3中N有一对孤电子对，立体构型为三角锥形，因此NH3为极性分子，N的杂化轨道数为314，杂化类型为sp3。答案：(1)正四面体(2)配位键N(3)高于NH3分子间可形成氢键极性sp342015高考全国卷，37(2)(3)(1)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是 。(2)CS2分子中，共价键的类型有 ，C原子的杂化轨道类型是 ，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子： 。答案：(1)C有4个价电子且半径小，难以通过得或失电子达到稳定电子结构(2)键和键spCO2、SCN(或COS等)5(2015高考海南卷)(1)下列物质的结构或性质与氢键无关的是 。A乙醚的沸点B乙醇在水中的溶解度C氢化镁的晶格能 DDNA的双螺旋结构(2)V2O5常用作SO2 转化为SO3的催化剂。SO2分子中S原子价层电子对数是 对，分子的立体构型为 ；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为 ；SO3的三聚体环状结构如图所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为 ；该结构中SO 键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约为160 pm，较短的键为 (填图中字母)，该分子中含有 个键。解析：(1)A.乙醚分子间不存在氢键，乙醚的沸点与氢键无关；B.乙醇和水分子间能形成氢键，乙醇在水中的溶解度与氢键有关；C.氢化镁为离子化合物，氢化镁的晶格能与氢键无关；D.DNA的双螺旋结构涉及碱基配对，与氢键有关。(2)SO2 分子中S原子价层电子对数是2(622)3对，分子的立体构型为V形；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为sp2杂化；SO3的三聚体环状结构如题图所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为sp3杂化；该结构中SO键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约为160 pm，较短的键为a，该分子中含有12个键。答案：(1)AC(2)3V形sp2杂化 sp3杂化 a12学生用书P321(单独成册)一、选择题1下列说法中不正确的是()A键比键重叠程度大，形成的共价键强B两个原子之间形成共价键时，最多有一个键C气体单质中，一定有键，可能有键DN2分子中有一个键，两个键解析：选C。单键均为键，双键和三键中各存在一个键，其余均为键。稀有气体单质中，不存在化学键。2下列说法中正确的是()A在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长B若分子中含有共价键，则至少含有一个键C含有非极性键的分子一定是非极性分子D键能越大，键长越长，则分子越稳定解析：选B。键长是形成共价键的两个原子之间的核间距，A错；单键一定是键，双键由1个键和1个键构成，三键由1个键和2个键构成，故若分子中含有共价键，则至少含1个键，B正确；含有非极性键的分子不一定是非极性分子，如H2O2，C错；键能越大，键长越短，则分子越稳定，D错。3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()Asp，范德华力Bsp2，范德华力Csp2，氢键 Dsp3，氢键解析：选C。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，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。4N2的结构可以表示为，CO的结构可以表示为，其中椭圆框表示键，下列说法中不正确的是()AN2分子与CO分子中都含有三键BCO分子中有一个键是配位键CN2与CO互为等电子体DN2与CO的化学性质相同解析：选D。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。5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()ACH4和NH是等电子体，键角均为60BNO和CO是等电子体，均为平面三角形结构CH3O和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构DB3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道解析：选B。甲烷是正四面体形结构，键角是10928，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，不互为等电子体，C错；苯分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道，故B3N3H6分子中也存在，D错。6用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是()ASO2、CS2、HI都是直线形的分子BBF3键角为120，SnBr2键角大于120CCH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子DPCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子解析：选C。A.SO2是V形分子，CS2、HI是直线形的分子，错误；B.BF3键角为120，是平面三角形结构；而Sn原子价电子数是4，在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键，还有一对孤电子对，对成键电子有排斥作用，使键角小于120，错误；C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子，正确；D.PCl3、NH3都是三角锥形的分子，而PCl5是三角双锥形分子，错误。7某化合物的分子式为AB2，A属A族元素，B属A族元素，A和B在同一周期，它们的电负性值分别为3.44和3.98，已知AB2分子的键角为103.3。下列推断不正确的是()AAB2分子的立体构型为V形BAB键为极性共价键，AB2分子为非极性分子CAB2与H2O相比，AB2的熔点、沸点比H2O的低DAB2分子中无氢原子，分子间不能形成氢键，而H2O分子间能形成氢键解析：选B。根据A、B的电负性值及所处位置关系，可判断A元素为O，B元素为F，该分子为OF2。OF键为极性共价键。因为OF2分子的键角为103.3，OF2分子中键的极性不能抵消，所以为极性分子。8通常状况下，NCl3是一种油状液体，其分子立体构型与氨分子相似，下列对NCl3的有关叙述正确的是()ANCl3分子中NCl键的键长比CCl4分子中CCl键的键长长BNCl3分子是非极性分子CNCl3分子中的所有原子均达到8电子稳定结构DNBr3比NCl3易挥发解析：选C。因碳原子半径比氮原子的大，故NCl键的键长比CCl键的键长短；NCl3分子立体构型类似NH3，故NCl3是极性分子；NBr3与NCl3二者结构相似，由于NBr3的相对分子质量较大，分子间作用力较大，所以NBr3的沸点比NCl3高，因此NBr3比NCl3难挥发。二、非选择题9(1)CS2分子中C原子的杂化轨道类型是 。(2)OF2分子中氧原子的杂化方式为 。(3)中阳离子的立体构型为 ，阴离子的中心原子轨道采用 杂化。(4)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为 和 。(5)已知元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子，元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍。则在Y的氢化物(H2Y)分子中，Y原子轨道的杂化类型是 ，YZ的立体构型为 。答案：(1)sp(2)sp3(3)三角锥形sp3(4)sp2sp3(5)sp3正四面体10(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。NH3分子的立体构型是 ；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是 。肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是N2O4(l)2N2H4(l)=3N2(g)4H2O(g)H1 038.7 kJmol1若该反应中有4 mol NH键断裂，则形成的键有 mol。肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4晶体内不存在 (填标号)。a离子键b共价键c配位键 d范德华力(2)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。回答下列问题：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 。H2SeO3的K1和K2分别为2.7103和2.5108，H2SeO4第一步几乎完全电离，K2为1.2103，请根据结构与性质的关系解释H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因： 。解析：(1)NH3分子中氮原子的杂化方式为sp3杂化，其分子的立体构型为三角锥形；氨基(NH2)中氮原子的杂化方式也为sp3杂化，其分子的立体构型为V形。N2H4的结构为H2NNH2，相当于2个氨基，所以氮原子的杂化方式也为sp3杂化。1个N2H4分子含有4个NH键，即4 mol NH键断裂同时生成1.5 mol N2，N2的结构式为NN，含1个键和2个键，所以会形成3 mol 键。N2H6SO4和(NH4)2SO4都是离子晶体，N2H和SO之间存在离子键，N2H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，SO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，H2Se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，故其立体构型为平面三角形；SO中S原子采取sp3杂化，含有一对孤电子对，故其立体构型为三角锥形。H2SeO3中Se为4价，而H2SeO4中Se为6价，Se的正电性更高，导致SeOH中O原子的电子更易向Se原子偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易电离出H，即酸性越强。答案：(1)三角锥形sp33d(2)强平面三角形三角锥形 H2SeO3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SeOH中O的电子更易向Se偏移，越易电离出H11X、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分子的立体构型分别是 和 ，相同条件下两者在水中的溶解度较大的是 (填分子式)，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： 。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。(2)Z是地壳内含量(质量分数)最高的元素，则Z为O，SO2、CO2的立体构型分别为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或Ar3d54s1，其外围电子排布式为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。答案：(1)SC(2)V形直线形SO2CO2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)Cr1s22s22p63s23p63d54s1(或Ar3d54s1)6(4)FHF、FHO、OHF、OHO12科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。(1)下列关于CH4和CO2的说法正确的是 (填序号)。a固态CO2属于分子晶体bCH4分子中含有极性共价键，是极性分子c因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2dCH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp(2)在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有 mol 键。(3)一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。参数分子分子直径/nm分子与H2O的结合能E/kJmol1CH40.43616.40CO20.51229.91“可燃冰”中分子间存在的两种作用力是 。为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是 。解析：(1)CO2是由非金属元素形成的分子晶体，a选项正确；CH4分子是正四面体结构，其为非极性分子，b选项错误；CH4和CO2都是分子晶体，分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点越高，c选项错误；CH4为正四面体结构，故碳原子的杂化类型是sp3，CO2为直线形分子，故碳原子的杂化类型是sp，d选项正确。(2)1个CO分子中存在1个键，而Ni(CO)4中Ni与CO之间还存在4个键，故1 mol Ni(CO)4中含有8 mol 键。(3)“可燃冰”中存在范德华力，另外水分子间还存在氢键。分子与H2O的结合能越大表明越容易与H2O结合，且CO2的分子直径小于笼状结构的空腔直径。答案：(1)ad(2)8(3)氢键、范德华力CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径，且与H2O的结合能大于CH413周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b