2024年高考化学第一轮单元练习题：第四单元　分子空间结构与物质性质

第四单元分子空间结构与物质性质【课标要求】1.初步认识分子空间构型、键角、极性分子、非极性分子、手性分子等概念。了解杂化轨道的类型（sp3、sp2、sp），并能运用杂化轨道理论判断分子的空间构型。2.能根据价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间构型。认识分子的空间构型与极性的关系，能运用有关理论预测分子的极性。3.了解人类对配合物结构认识的历史。知道简单配合物的基本组成和形成条件。掌握配合物的结构与性质之间的关系。认识配合物在生产生活和科学研究方面的广泛应用。一、分子的空间结构1.杂化轨道理论（1）轨道的杂化原子内部能量相近的原子轨道重新组合，形成与原轨道数目相等的一组新轨道的过程。（2）杂化轨道杂化后形成的新的能量相等、成分相同的一组原子轨道。（3）杂化类型①sp杂化sp杂化轨道是由一个ns轨道和一个np轨道组合而成的，每个sp杂化轨道都含有eq\f(1,2)s和eq\f(1,2)p轨道的成分，杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形。②sp2杂化sp2杂化轨道是由一个ns轨道和两个np轨道组合而成的，每个sp2杂化轨道都含有eq\f(1,3)s和eq\f(2,3)p轨道的成分，杂化轨道间的夹角为120°，呈平面三角形。③sp3杂化sp3杂化轨道是由一个ns轨道和三个np轨道组合而成的，每个sp3杂化轨道都含有eq\f(1,4)s和eq\f(3,4)p轨道的成分，杂化轨道间的夹角为109.5°，空间构型为正四面体形。2.价层电子对互斥模型（1）分子中的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排斥作用，而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。电子对之间的夹角越大，排斥力越小。（2）ABm型分子的价电子对计算方法对于ABm型分子（A是中心原子，B是配位原子），价电子对数＝eq\f(中心原子的价电子数＋每个配位原子提供的价电子数×m,2)其中，中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数，配位原子中卤素原子、氢原子提供1个价电子，氧原子和硫原子按不提供价电子计算。【诊断1】判断下列叙述的正误（正确的划“√”，错误的划“×”）。（1）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（×）（2）分子的价层电子对互斥模型和相应分子的空间构型是相同的（×）（3）根据价层电子对互斥模型，H3O＋的空间构型为平面三角形（×）（4）SOeq\o\al(2－,4)的构型是正四面体（√）（5）SOeq\o\al(2－,3)的孤电子对数为0（×）二、分子的极性和手性分子1.极性分子与非极性分子（1）极性分子：正电荷重心和负电荷重心不相重合的分子。（2）非极性分子：正电荷重心和负电荷重心相重合的分子。2.非极性分子、极性分子的判断方法（1）双原子分子分子的极性取决于成键原子之间的共价键是否有极性，以极性键结合的双原子分子是极性分子，以非极性键结合的双原子分子是非极性分子。（2）以极性键结合的多原子分子（ABm型）分子的极性取决于分子的空间构型。若配位原子对称地分布在中心原子周围，整个分子的正、负电荷重心相重合，则为非极性分子。3.相似相溶规则非极性分子构成的物质一般易溶于非极性溶剂，极性分子构成的物质一般易溶于极性溶剂。4.手性分子（1）手性异构体和手性分子组成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠的一对分子互称为手性异构体。有手性异构体的分子称为手性分子。（2）手性碳原子连接四个不同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子。【诊断2】判断下列叙述的正误（正确的划“√”，错误的划“×”）。（1）含有极性键的分子一定是极性分子（×）（2）SO2和NH3均易溶于水，原因之一是它们都是极性分子（√）（3）CH3Cl是极性分子（√）（4）分子是手性分子（√）（5）标“*”的碳原子是手性碳原子（√）三、配合物的形成和应用1.实验探究配合物的形成实验操作步骤实验现象三支试管中先生成蓝色沉淀之后随浓氨水的滴入，沉淀逐渐溶解，最后变为蓝色溶液离子方程式Cu2＋＋2NH3·H2O=Cu（OH）2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)Cu（OH）2＋4NH3·H2O=[Cu（NH3）4]2＋＋2OH－＋4H2O2.配合物（1）概念由提供孤电子对的配位体与接受孤电子对的中心原子以配位键结合形成的化合物。（2）组成（3）常见的能形成配合物的中心原子（或离子）和配位体①中心原子（或离子）有Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。②配位体分子有H2O、NH3、CO等。③配位体离子有F－、Cl－、CN－、SCN－等。3.配合物异构现象（1）产生异构现象的原因。a.含有两种或两种以上配位体。b.配位体空间排列方式不同。（2）（3）异构体的性质：顺、反异构体在颜色、极性、溶解性、抗癌活性等方面都有差异。4.配合物的应用（1）实验探究①Ag＋氧化葡萄糖的实验实验步骤实验现象在试管内壁上出现银镜结论Ag＋与NH3形成配合物，减慢氧化葡萄糖的速度，形成光亮的银镜②检验金属离子的实验实验步骤实验现象溶液变成血红色出现沉淀并得到无色溶液开始出现沉淀，继续滴加沉淀又减少，得红褐色沉淀和深蓝色溶液反应方程式Fe3＋＋nSCN－=[Fe（SCN）n]（3－n）＋Cu2＋＋2OH－=Cu（OH）2↓Fe3＋＋3OH－=Fe（OH）3↓Cu2＋＋2NH3·H2O=2NHeq\o\al(＋,4)＋Cu（OH）2↓Fe3＋＋3NH3·H2O=3NHeq\o\al(＋,4)＋Fe（OH）3↓Cu（OH）2＋4NH3·H2O=[Cu（NH3）4]2＋＋2OH－＋4H2O（2）配合物的应用①在实验研究中，常用形成配合物的方法来检验金属离子、分离物质、定量测定物质的组成。②在生产中，配合物被广泛应用于染色、电镀、硬水软化、金属冶炼领域。③在许多尖端领域如激光材料、超导材料、抗癌药物的研究、催化剂的研制等方面，配合物发挥着越来越大的作用。【诊断3】判断下列叙述的正误（正确的划“√”，错误的划“×”）。（1）形成配位键的条件是一方有空轨道，另一方有孤电子对（√）（2）NH4NO3、H2SO4都含有配位键（√）（3）[Cu（NH3）4]2＋的配位体是NH3，配位数是4（√）（4）1mol[Cr（H2O）5Cl]Cl2·H2O溶于水后，与足量的AgNO3溶液反应，能得到3molAgCl沉淀（×）考点一分子的空间结构与杂化类型的判断题组一分子的空间构型1．（2021·沈阳模拟）下列分子VSEPR模型不是四面体形的是（）A.SO3 B.H2OC.NH3 D.CH4答案A解析A.SO3中S原子价层电子对个数＝eq\f(6＋0,2)＝3，所以VSEPR模型为平面三角形，故A选；B.H2O中O原子价层电子对个数＝eq\f(6＋1×2,2)＝4，所以VSEPR模型为四面体形，故B不选；C.NH3分子中N原子价层电子对个数＝eq\f(5＋1×3,2)＝4，所以VSEPR模型为四面体形，故C不选；D.CH4分子中C原子价层电子对个数＝eq\f(4＋1×4,2)＝4，所以VSEPR模型为四面体形，故D不选。2.（2021·烟台模拟）根据杂化轨道理论和价层电子对互斥理论模型判断，下列分子或离子的中心原子杂化方式及空间构型正确的是（）选项分子或离子中心原子杂化方式价层电子对互斥理论模型分子或离子的空间构型ANOeq\o\al(－,2)sp3四面体形Ⅴ形BBF3sp2平面三角形三角锥形CSOCl2sp3四面体形三角锥形DClOeq\o\al(－,3)sp2平面三角形平面三角形答案C解析A.NOeq\o\al(－,2)中N原子价电子对数是＝eq\f(5＋0×2＋1,2)＝3且含有一个孤电子对，sp2杂化，价层电子对互斥理论模型为平面三角形，有1个孤电子对，离子的空间构型是V形，故A错误；B.BF3中B原子价电子对数是eq\f(3＋1×3,2)＝3且不含孤电子对，sp2杂化，价层电子对互斥理论模型为平面三角形，无孤电子对，分子的空间构型是平面三角形，故B错误；C.SOCl2中S原子价电子对数是eq\f(6＋0＋1×2,2)＝4且含有一个孤电子对，sp3杂化，价层电子对互斥理论模型为四面体形，有1个孤电子对，分子的空间构型是三角锥形，故C正确；D.ClOeq\o\al(－,3)中Cl原子价电子对数是eq\f(7＋0×3＋1,2)＝4且含有一个孤电子对，sp3杂化，价层电子对互斥理论模型为四面体形，有1个孤电子对，离子的空间构型是三角锥形，故D错误。题组二杂化轨道类型的判断3.下列分子中，各分子的立体构型和中心原子的杂化方式均正确的是（）A.NH3平面三角形sp3杂化B.CCl4正四面体sp2杂化C.H2OV形sp3杂化D.COeq\o\al(2－,3)三角锥形sp3杂化答案C解析NH3分子中中心原子的价层电子对数＝eq\f(5＋1×3,2)＝4，N的杂化方式为sp3，含有一对孤电子对，分子的立体构型为三角锥形，选项A错误；CCl4分子中中心原子的价层电子对数＝eq\f(4＋1×4,2)＝4，C的杂化方式为sp3，没有孤电子对，分子的立体构型为正四面体，选项B错误；H2O分子中中心原子的价层电子对数＝eq\f(6＋1×2,2)＝4，O的杂化方式为sp3，含有两对孤电子对，分子的立体构型为V形，选项C正确；COeq\o\al(2－,3)中中心原子的价层电子对数＝eq\f(4＋0×3＋2,2)＝3，C的杂化方式为sp2，没有孤电子对，分子的立体构型为平面三角形，选项D错误。4.BeCl2是共价分子，可以以单体、二聚体和多聚体形式存在。它们的结构简式如下，请写出单体、二聚体和多聚体中Be的杂化轨道类型：（1）Cl—Be—Cl：；（2）：_________________________________________；（3）：______________________________________。答案（1）sp杂化（2）sp2杂化（3）sp3杂化“四方法”判断分子中中心原子的杂化类型❶根据杂化轨道的空间结构判断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。❷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。❸根据中心原子的价电子对数判断如中心原子的价电子对数为4，是sp3杂化；为3是sp2杂化；为2，则是sp杂化。❹根据分子或离子中有无π键及π键数目判断。如没有π键为sp3杂化，含1个π键为sp2杂化，含2个π键为sp杂化。考点二分子间作用力、分子的性质题组一分子的极性与手性的判断1.已知化合物M是某合成路线中的中间产物，其结构简式如图所示，下列有关M的叙述不正确的是（）A.分子中含有非极性键，且为极性分子B.分子中的碳的杂化方式有2种C.与足量氢气反应所得产物中含有3个手性碳原子D.M的同分异构体中存在同时含有羟基、醛基和碳碳三键的芳香族化合物答案C解析M与足量氢气反应所得产物中只含有两个手性碳原子（六元环上与乙基相连的两个碳原子）。2.下列叙述正确的是（）A.NH3是极性分子，N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心B.CCl4是非极性分子，C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心C.H2O是极性分子，O原子不处在2个H原子所连成的直线的中央D.CO2是非极性分子，C原子不处在2个O原子所连成的直线的中央答案C解析NH3是极性分子，N原子处在三角锥形的顶点，3个H原子处于锥底，A项错误；CCl4是非极性分子，四个Cl原子构成的是正四面体结构，C原子处在4个Cl原子所组成的正四面体的中心，B项错误；H2O是极性分子，呈V形，O原子不处在2个H原子所连成直线的中央，C项正确；CO2是非极性分子，三个原子在一条直线上，C原子处在2个O原子所连成的直线的中央，D项错误。分子极性的判断❶共价键的极性与分子极性的关系❷判断ABn型分子极性的经验规律若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子，若不等则为极性分子。如SO2为极性分子，SO3为非极性分子。题组二分子间作用力对物质性质的影响3.（2021·厦门模拟）下列说法错误的是（）A.甘油和水可以任意比例互溶B.H2O的沸点高于HF，是因为前者的氢键作用较大C.氢氟酸水溶液中氢键的类型有F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…OD.比熔点低的原因是前者形成分子内氢键答案B解析甘油为丙三醇，可与水分子间形成氢键，则可与水以任意比例互溶，故A正确；水的沸点比氢氟酸高，是因为在等物质的量的情况下，前者比后者含有的氢键数目多，但氢氟酸的氢键作用力比较大，故B错误；氢氟酸水溶液中氢键类型有四种，即F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O，故C正确；形成分子内氢键，而能够形成分子间氢键，因而前者的熔点比后者低，故D正确。4.（2021·潍坊模拟）氢键是强极性键上的氢原子与电负性很大且含孤电子对的原子之间的作用力。下列事实与氢键无关的是（）A.相同压强下，H2O的沸点高于HF的沸点B.一定条件下，NH3与BF3可以形成NH3·BF3C.羊毛制品水洗再晒干后变形D.H2O和CH3COCH3的结构和极性并不相似，但两者能完全互溶答案B解析相同压强下，H2O的沸点高于HF的沸点，是因为H2O、HF中氢键的数目和强度不同，A项不符合题意；NH3与BF3形成NH3·BF3，是因为形成了配位键（），B项符合题意；羊毛产品水洗再晒干后变形，是因为羊毛的主要成分为蛋白质，水洗再晒干后氢键被破坏，C项不符合题意；H2O能与CH3COCH3形成氢键，故两者能完全互溶，D项不符合题意。粒子间作用力对物质性质的影响范德华力氢键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中特征（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，氢键越牢固成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定对物质性质的影响①影响物质的熔点、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>PH3。分子内氢键使物质的熔、沸点降低①影响分子的稳定性；②共价键键能越大，分子稳定性越强考点三配合物的性质与应用【题组训练】1.某物质的实验式为PtCl4·2NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液也不产生沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的是（）A.配合物中中心原子的电荷数和配位数均为6B.该配合物可能是平面正方形结构C.Cl－和NH3分子均与Pt4＋配位D.配合物中Cl－与Pt4＋配位，而NH3分子与Pt4＋不配位答案C解析在PtCl4·2NH3水溶液中加入AgNO3溶液无沉淀生成，以强碱处理无NH3放出，说明Cl－、NH3均处于配合物的内界，故该配合物中中心原子的配位数为6，电荷数为4，Cl－和NH3分子均与Pt4＋配位，A、D错误，C正确；因为配位体在中心原子周围配位时采取对称分布状态以达到能量上的稳定状态，Pt4＋配位数为6，则其空间构型为八面体型，B错误。2.配位化合物在生产生活中有重要应用，请根据要求回答下列问题：（1）光谱证实单质铝与强碱性溶液反应有[Al（OH）4]－生成，则[Al（OH）4]－中存在（填字母）。a.共价键 b.非极性键c.配位键 d.σ键e.π键（2）Co（NH3）5BrSO4可形成两种钴的配合物，结构分别为[CoBr（NH3）5]SO4和[Co（SO4）（NH3）5]Br。已知Co3＋的配位数是6，为确定钴的配合物的结构，现对两种配合物进行了如下实验：在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，产生白色沉淀，在第二种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，则无明显现象。则第一种配合物的结构可表示为，第二种配合物的结构可表示为。若在第二种配合物的溶液中滴加AgNO3溶液，则产生的现象是______________________________________________________________________________________________________。（提示：TiCl（H2O）5Cl2这种配合物的结构可表示为[TiCl（H2O）5]Cl2。）答案（1）acd（2）[CoBr（NH3）5]SO4[Co（SO4）（NH3）5]Br生成淡黄色沉淀解析（1）光谱证实单质Al与强碱性溶液反应有[Al（OH）4]－生成，可看作铝原子和三个羟基形成三对共用电子对，形成三个极性共价键，形成Al（OH）3，Al（OH）3溶解在强碱性溶液中，和OH－结合形成[Al（OH）4]－，利用的是铝原子的空轨道和OH－的孤电子对形成的配位键；[Al（OH）4]－中与H之间及配位键为σ键。（2）由[CoBr（NH3）5]SO4的结构可知，硫酸根离子为配合物的外界，在水溶液中以离子形式存在，所以会与钡离子结合生成白色沉淀，若加入BaCl2溶液时无明显现象，说明硫酸根离子在内界，所以配合物的结构为[Co（SO4）（NH3）5]Br；溴离子为配合物的外界，在水溶液中以离子形式存在，若加入AgNO3溶液，会产生淡黄色溴化银沉淀。配合物的组成❶基本组成：[中心原子或离子（配体）n][外界]如[Ni（NH3）6]SO4或[中心原子或离子（配体）n]如Ni（CO）4。❷①中心原子结构特点：一般是金属离子，特别是过渡金属离子，必须有空轨道。②配体结构特点：分子或离子（如NH3、H2O、CO、Cl－、SCN－等），其中的配位原子含有孤电子对。③配合物所含化学键：配体和中心原子间通过配位键结合；内界和外界间通过离子键结合；配体或外界中可能还含有共价键。微专题16分子结构类简答题的规范解答题组一“溶解性”的比较1.填写下列空白：（1）PH3是（填“极性”或“非极性”）分子，其在水中的溶解度比NH3的小，原因是_______________________________________________。（2）（CH3）3N能溶于水的原因是_______________________________________________________________________________________。（3）ZnF2具有较高的熔点（872℃），其化学键类型是；ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是____________________________________________________________________。答案（1）极性NH3能与H2O形成分子间氢键，而PH3不能（2）（CH3）3N为极性分子且可与H2O形成分子间氢键（3）离子键ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2中的化学键以共价键为主、极性较小2.填写下列空白：（1）咖啡因是一种中枢神经兴奋剂，其结构简式如图1所示。常温下，咖啡因在水中的溶解度较小，加适量水杨酸钠（）可使其溶解度增大，原因可能是________________________________________。（2）配合物Pt（NH3）2Cl4有两种不同的结构，其中呈橙黄色的物质的结构比较不稳定，在水中的溶解度大；呈亮黄色的物质的结构较稳定，在水中的溶解度小，如图2所示的物质中呈亮黄色的是（填“A”或“B”），理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________。答案（1）咖啡因与水杨酸钠之间形成了氢键（2）AA为对称性结构，为非极性分子，B为非对称性结构，为极性分子，根据相似相溶规律，A在水中的溶解度小题组二原子成键特点的原因分析3.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_____________________________________________________________________________________________。答案Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p－p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键，不易形成双键或三键4.硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：化学键C—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O键能/（kJ·mol－1）365413336226318452（1）硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________。答案（1）C—C和C—H的键能较大，所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si—Si和Si—H的键能较小，易断裂，导致长链硅烷难以生成（2）C—H的键能大于C—O，C—H比C—O稳定。而Si—H的键能却小于Si—O，所以Si—H不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O题组三键角的大小比较及原因分析5.比较下列物质键角的大小并指明原因（1）NF3的键角NH3的键角（填“>”“<”或“＝”），理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）NHeq\o\al(＋,4)中H—N—H的键角比NH3中H—N—H的键角（填“大”或“小”），原因是____________________________________________________________________________________________________________________。（3）比较NH3和[Cu（NH3）4]2＋中H—N—H键角的大小：NH3[Cu（NH3）4]2＋（填“>”或“<”），并说明理由：_______________________________________________________________________________________________________。答案（1）<F的电负性比H大，NF3中N周围电子云密度减小，成键电子对之间的排斥力较小（2）大NHeq\o\al(＋,4)中氮原子上均为成键电子，而NH3分子中的氮原子上有一对孤电子对，孤电子对和成键电子对之间的排斥力强于成键电子对之间的排斥力，导致NHeq\o\al(＋,4)中H—N—H的键角比NH3中大（3）<由于NH3提供孤电子对与Cu2＋形成配位键后，N—H成键电子对受到的排斥力减小6.填写下列空白：（1）高温陶瓷材料Si3N4晶体中键角N—Si—NSi—N—Si（填“>”“<”或“＝”），原因是________________________________________________。（2）SeOeq\o\al(2－,4)中Se—O的键角比SeO3中的键角（填“大”或“小”），原因是________________________________________________________________________________________________________________________________。（3）两种三角锥形气态氢化物膦（PH3）和氨（NH3）的键角分别为93.6°和107°，试分析PH3的键角小于NH3的原因：__________________________________________________________________________________________________。答案（1）>N原子上有孤电子对，由于孤电子对与成键电子对的排斥力更大，使得Si—N—Si键角较小（2）小SeOeq\o\al(2－,4)的空间结构为正四面体，键角为109°28′，SeO3的空间结构为平面正三角形，键角为120°（3）N原子的电负性强于P原子，对成键电子对吸引能力更强，成键电子对离中心原子更近，成键电子对之间距离更小，排斥力更大致使键角更大，因而PH3的键角小于NH3或N原子的电负性强于P原子，PH3中P周围的电子密度小于NH3中N周围的电子密度，故PH3的键角小于NH3题组四“氢键”对物质熔沸点的影响7.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__________________________________________________________________。的沸点比高，原因是________________________________________________。（3）苯胺（）与甲苯（）的相对分子质量相近，但苯胺的熔点（－5.9℃）、沸点（184.4℃）分别高于甲苯的熔点（－95.0℃）、沸点（110.6℃），原因是__________________________________________________。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，而形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大，沸点升高（3）苯胺分子之间存在氢键8.回答下列问题：（1）乙二胺分子（H2N—CH2—CH2—NH2）中氮原子杂化类型为sp3，乙二胺和三甲胺[N（CH3）3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，原因是__________________________________________________________________。（2）丙酸钠（CH3CH2COONa）和氨基乙酸钠均能水解，水解产物有丙酸（CH3CH2COOH）和氨基乙酸（H2NCH2COOH），常温下丙酸为液体，而氨基乙酸为固体，主要原因是________________________________________________。（3）硝酸和尿素（）的相对分子质量接近，但常温下硝酸为挥发性液体，尿素为固体，请解释原因：_______________________________________________________________________________________________________________________________________。（4）氨（NH3）的熔、沸点比联氨（H2N—NH2）低的主要原因：_________________________________________________________________。答案（1）乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键（2）羧基的存在使丙酸形成分子间氢键，而氨基乙酸分子中，羧基和氨基均能形成分子间氢键（3）尿素分子间存在氢键，使其熔、沸点升高，而硝酸分子内存在氢键，使其熔、沸点降低（4）联氨分子间形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键数目高考盲点共价分子中键角大小的比较方法【核心归纳】影响键角大小的因素主要有中心原子的杂化类型。中心原子孤电子对数，配位原子的电负性大小，中心原子的电负性大小等，这几个影响键角的因素都是有条件的，在影响键角的能力方面也是有区别的。（1）电子对斥力大小的顺序孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间的斥力>成键电子对之间的斥力。例如：CH4、NH3·H2O三种分子的中心原子价层电子对数均为4，VSEPR模型均为四面体形，CH4、NH3和H2O中孤电子对数分别是0、1、2，故键角大小顺序为CH4>NH3>H2O，图示如下：（2）双键之间的斥力>双键与单键之间的斥力>单键之间的斥力。例如：SO2Cl2的VSEPR模型为四面体形，因S—O是双键，S—Cl是单键，依据斥力的大小顺序判断：“∠O—S—O”>109°28′“∠Cl—S—Cl”<“∠O—S—Cl”<109°28′（3）斥力大小顺序xW—xW>xW－xS>xS－xS（其中x代表配位原子的电负性，下标W为弱，S为强）例如：SO2F2中“∠F—S—F”为98°，而SO2Cl2中“∠Cl—S—Cl”为102°，后者键角较大的原因就是Cl的电负性小于F，Cl—S—Cl中价层电子对的斥力大于F—S—F中价层电子对的斥力，故SO2Cl2分子中键角大。【典例1】（1）（2020·山东卷节选）NH3、PH3、AsH3的空间结构均为三角锥形（），三种分子中键角由大到小的顺序为__________________________________________________________________。（2）（2021·全国乙卷节选）[Cr（NH3）3（H2O）2Cl]2＋中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和相应的键角如图所示。PH3中P的杂化类型是。H2O的键角小于NH3的，分析原因：______________________________________________________________________________________________________________________________________。答案（1）NH3>PH3>AsH3（2）sp3H2O、NH3分子中的O原子、N原子均为sp3杂化，其中心原子的孤电子对数分别为2、1，由于孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力，因此孤电子对数越多，键角越小解析（1）N、P、As属于同一主族元素，其电负性N>P>As，因三种氢化物分子中的中心原子电负性逐渐减弱，则分子中成键电子对逐渐远离中心原子，致使成键电子对的排斥降低，键角逐渐减小，即键角由大到小的顺序为NH3>PH3>AsH3。（2）由题图可知，PH3的中心原子P形成3个σ键电子对和1个孤电子对，则其杂化方式为sp3。H2O、NH3分子中的O原子、N原子均为sp3杂化，其中心原子的孤电子对数分别为2、1，由于孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力，因此孤电子对数越多，键角越小。【模板构建】键角大小比较的解题流程【迁移应用】1.（1）甲醛（）和光气（）分子中，键角∠H—C—H∠Cl—C—Cl（填“>”“<”或“＝”）。（2）乙烯的分子结构为，其键角αβ（填“>”“<”或“＝”）。（3）[PtCl4（NH3）2]中H—N—H键之间的夹角（填“>”“<”或“＝”）NH3分子中H—N—H键之间的夹角，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________。答案（1）>（2）>（3）>[PtCl4（NH3）2]形成过程中，NH3中N原子的孤电子对与Pt形成配位键，N→Pt配位键相比于孤电子对，对其他成键电子对的排斥作用减小，造成H—N—H的键角增大解析（1）两种物质中碳原子都采用sp2杂化，都没有孤电子对，氯的电负性比氢大，甲醛的共用电子对更向碳原子集中，碳氢键的斥力更大，键角更大。（2）键角α是双键—单键之间的斥力，而键角β是单键—单键之间的斥力，双键—单键的斥力大于单键—单键的斥力，故键角α>β。（3）[PtCl4（NH3）2]中N原子形成3个N—H键和1个N→Pt配位键，N→Pt配位键相比于孤对电子，对其他成键电子对的排斥作用减小，故其H—N—H键之间的夹角大于NH3分子中的H—N—H键角。2.请回答下列问题：（1）BF3中键角（填“大于”或“小于”）CCl4中键角。（2）H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中H—O—H的键角比H2O中H—O—H的键角大，原因为_________________________________________________________________________________________________________________________。（3）乙酸分子（）中键角1（填“大于”或“小于”）键角2，原因为____________________________________________________________________________________________________________________________。答案（1）大于（2）H2O中氧原子有两对孤电子对，H3O＋中氧原子有一对孤电子对，排斥力较小（3）大于C=O双键对C—C键的斥力大于C—O单键对C—C键的斥力解析（1）BF3分子的空间结构为平面三角形，键角为120°；CCl4分子的空间结构为正四面体形，键角为109°28′。（2）H2O、H3O＋的中心原子的价层电子对数均为4，H2O中O原子有两对孤电子对，H3O＋中O原子有一对孤电子对，因为孤电子对间的排斥力>孤电子对与成键电子对间的排斥力>成键电子对间的排斥力，导致H3O＋中H—O—H的键角比H2O中H—O—H的键角大。（3）由于双键对单键的斥力大于单键对单键的斥力，故乙酸分子结构中键角1大于键角2。1.（2021·山东卷）关于CH3OH、N2H4和（CH3）2NNH2的结构与性质，下列说法错误的是（）A.CH3OH为极性分子B.N2H4空间结构为平面形C.N2H4的沸点高于（CH3）2NNH2D.CH3OH和（CH3）2NNH2中C、O、N杂化方式均相同答案B解析A.甲醇可看成是甲烷中的一个氢原子被羟基取代得到的，为四面体结构，是由极性键组成的极性分子，A正确；B.N2H4中N原子的杂化方式为sp3，不是平面形，B错误；C.N2H4分子中连接N原子的H原子数多，存在氢键的数目多，而偏二甲肼[（CH3）2NNH2]只有一端可以形成氢键，另一端的两个甲基基团比较大，影响了分子的排列，沸点较N2H4的低，C正确；D.CH3OH为四面体结构，—OH结构类似于水的结构，（CH3）2NNH2的结构简式为，两者分子中C、O、N杂化方式均为sp3，D正确。2.（2021·山东卷节选）（1）OF2分子的空间构型为。（2）Xe是第五周期的稀有气体元素，与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为，下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的是（填标号）。A.sp B.sp2C.sp3 D.sp3d答案（1）V形（2）5D解析（1）根据VSEPR理论有eq\f(6＋1×2,2)＝4，去掉2对孤对电子，知OF2分子的空间构型是V形；（2）XeF2易升华，所以是分子晶体，其中心原子的价层电子对数为eq\f(8＋1×2,2)＝5，其中心原子的杂化方式应为sp3d。3.（2021·全国甲卷节选）（1）SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为。SiCl4可发生水解反应，机理如下：含s、p、d轨道的杂化类型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl4（H2O）中Si采取的杂化类型为（填标号）。（2）CO2分子中存在个σ键和个π键。（3）甲醇的沸点（64.7℃）介于水（100℃）和甲硫醇（CH3SH，7.6℃）之间，其原因是______________________________________________________________________________________________________________________________。答案（1）sp3②（2）22（3）甲醇和水均能形成分子间氢键，而甲硫醇不能，且水比甲醇的氢键多解析SiCl4的中心原子硅原子周围有4对成键电子对，则Si采取sp3杂化。由中间体SiCl4（H2O）的结构可知，Si原子周围有5对成键电子对，故该杂化轨道含1个s杂化轨道、3个p杂化轨道和1个d杂化轨道，则Si采取的杂化类型为sp3d。（2）CO2分子的结构为O=C=O，则1个CO2分子中含2个σ键和2个π键。（3）甲醇的结构简式是CH3OH，1个甲醇分子可形成1个分子间氢键，而1个H2O分子可形成2个分子间氢键，水中氢键比例比甲醇高，故水的沸点比甲醇高，甲硫醇中不存在氢键，其沸点最低。4.（2021·广东卷节选）很多含巯基（－SH）的有机化合物是重金属元素汞的解毒剂。例如，解毒剂化合物Ⅰ可与氧化汞生成化合物Ⅱ。（1）H2S、CH4、H2O的沸点由高到低顺序为_________________________________________________________________。（2）化合物Ⅲ也是一种汞解毒剂。化合物Ⅳ是一种强酸。下列说法正确的有。A.在Ⅰ中S原子采取sp3杂化B.在Ⅱ中S元素的电负性最大C.在Ⅰ中C—C—C键角是180°D.在Ⅲ中存在离子键与共价键E.在Ⅳ中硫氧键的键能均相等（3）汞解毒剂的水溶性好，有利于体内重金属元素汞的解毒。化合物Ⅰ与化合物Ⅲ相比，水溶性较好的是。答案（1）H2O>H2S>CH4（2）AD（3）Ⅲ解析（1）H2O分子间能形成氢键，H2S、CH4分子间均不存在氢键，H2O的沸点大于H2S、CH4；随着相对分子质量增大，氢化物的沸点逐渐增大，则沸点：H2S>CH4，所以三者的沸点由高到低的顺序为H2O>H2S>CH4。（2）化合物Ⅰ中S原子价层电子对数均为4，采用sp3杂化，A正确；化合物Ⅱ中含C、H、O、S、Hg五种元素，其中非金属性最强的是O元素，故化合物Ⅱ中O元素的电负性最大，B错误；化合物Ⅲ中C原子价层电子对数均为4，采用sp3杂化，键角约为109°28′，C错误；化合物Ⅲ为有机钠盐，故Ⅲ中存在离子键和共价键，D正确；化合物Ⅳ中存在的S=O键和S—O键是两种不同的化学键，键能不同，E错误。（3）化合物Ⅰ与化合物Ⅲ相比，化合物Ⅰ中有一个—OH，而化合物Ⅲ中对应的是—SO3Na，—OH的亲水性没有—SO3Na中的离子键强，故水溶性较好的是化合物Ⅲ。1.下列化学粒子的中心原子是以sp2杂化的是（）A.BCl3 B.NH3C.CH4 D.BeCl2答案A解析NH3分子中N原子采用sp3杂化，CH4分子中C原子采用sp3杂化；BeCl2分子中Be原子采用sp杂化。2.氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成，已知其阴离子的空间结构为平面三角形，则其阳离子的空间结构和阳离子中氮的杂化方式为（）A.直线形sp杂化B.V形sp2杂化C.三角锥形sp3杂化D.平面三角形sp2杂化答案A解析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NOeq\o\al(－,3)、阳离子为NOeq\o\al(＋,2)，NOeq\o\al(＋,2)中N原子形成了2个σ键，孤电子对数目为0，所以杂化类型为sp，空间结构为直线形，故A项正确。3.毒奶粉主要是奶粉中含有有毒的三聚氰胺（）。下列关于三聚氰胺分子的说法中正确的是（）A.所有氮原子均采取sp3杂化B.一个三聚氰胺分子中共含有15个σ键C.属于极性分子D.三聚氰胺分子中同时含有极性键和非极性键答案B解析C=N键中N原子采取sp2杂化，—NH2中N原子采取sp3杂化，A错误；1个三聚氰胺分子中含有6个N—H键、6个C—N键和3个C=N键，每个双键中含有1个σ键，故1个三聚氰胺分子中含有15个σ键，B正确；由三聚氰胺的结构简式可知，该分子结构对称，是非极性分子，C错误；三聚氰胺分子中只含有极性键，不含非极性键，D错误。4.（2021·汕头模拟）缺电子化合物是指电子数不符合路易斯结构（一个原子通过共用电子使其价电子数达到8、H原子达到2所形成的稳定分子结构）要求的一类化合物。下列说法错误的是（）A.NH3、BF3、BFeq\o\al(－,4)中只有BF3是缺电子化合物B.BF3、BFeq\o\al(－,4)的中心原子的杂化方式分别为sp2、sp3C.BF3是非极性分子D.BFeq\o\al(－,4)的键角小于NH3答案D解析A.NH3中N价电子数是8，H价电子数是2，BFeq\o\al(－,4)中B、F价电子数都是8，BF3中B价电子数是6，F价电子数是8，因此BF3是缺电子化合物，A正确；B.BF3、BFeq\o\al(－,4)的中心原子价层电子对数分别为3＋0＝3、4＋0＝4，因此BF3、BFeq\o\al(－,4)的中心原子的杂化方式分别为sp2、sp3，B正确；C.BF3是平面正三角形结构，是非极性分子，C正确；D.BFeq\o\al(－,4)是正四面体结构，NH3是三角锥形结构，因此BFeq\o\al(－,4)的键角大于NH3，D错误。5.（2021·淄博一模）NF3是微电子工业中一种优良的等离子蚀刻气体，可通过电解熔融氟化氢铵（NH4HF2）制得。下列有关说法错误的是（）A.NF3的空间构型为平面三角形B.相关元素电负性由大到小的顺序为F>N>HC.NF3和NH4HF2中N原子的杂化方式均为sp3D.NH4HF2晶体中微粒间的作用有离子键、共价键、配位键、氢键答案A解析NF3分子中N的周围形成3个σ键，孤电子对数为1，故其价电子对数为4，空间构型为三角锥形，A错误；同周期从左往右元素的电负性依次增大，同主族从上往下依次减小，故相关元素电负性由大到小的顺序为F>N>H，B正确；NF3分子中N的周围形成3个σ键，孤电子对数为1，故其价电子对数为4，NH4HF2中NHeq\o\al(＋,4)周围有4个σ键，孤电子对数为0，故其价电子对为4，NF3和NH4HF2中N原子的杂化方式均为sp3，C正确；NH4HF2晶体中NHeq\o\al(＋,4)与HFeq\o\al(－,2)微粒内存在共价键和配位键，微粒间存在离子键，且HFeq\o\al(－,2)与HFeq\o\al(－,2)微粒间存在氢键，D正确。6.（2021·承德模拟）化合物A是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式如图所示：，下列说法正确的是（）A.碳、氮原子的杂化类型相同B.氮原子与碳原子分别为sp3杂化与sp2杂化C.1molA分子中所含σ键的数目为10NAD.编号为a的氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内答案B解析A分子中碳、氮原子各形成了3个σ键，氮原子有一对孤电子对而碳原子没有、羰基上的碳原子还有1个π键，故氮原子是sp3杂化而碳原子是sp2杂化，A项错误，B项正确；A分子中有一个碳氧双键，故有12个共用电子对、11个σ键，C项错误；由于氮原子为sp3杂化故相应的四个原子形成的是三角锥形结构，不可能共平面，D项错误。7.（2021·山东济宁统考）科学家最近研制出可望成为高效火箭推进剂的N（NO2）3（如图所示）。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°，下列有关N（NO2）3的说法正确的是（）A.分子中N、O间形成的共价键是非极性键B.分子中四个氮原子共平面C.15.2g该物质含有6.02×1022个原子D.该分子中有一个N原子可能采用sp3杂化答案D解析N和O两种原子属于不同的非金属元素，它们之间形成的共价键是极性键，A错误；该分子中N—N—N键角都是108.1°，所以该分子不可能是平面形结构，而是三角锥形，B错误；N（NO2）3的摩尔质量是152g/mol，15.2g该物质的物质的量为0.1mol，含有的原子数为0.1×10×6.02×1023＝6.02×1023，C错误；因N（NO2）3为三角锥形，N（NO2）3中与—NO2相连的N原子存在1对孤电子对，同时这个N原子与另外3个N原子相连，故这个N原子可能为sp3杂化，D正确。8.CHeq\o\al(＋,3)、—CH3、CHeq\o\al(－,3)都是重要的有机反应中间体，下列有关它们的说法正确的是（）A.碳原子均采取sp2杂化B.CHeq\o\al(－,3)与NH3、H3O＋空间构型均为三角锥形C.CHeq\o\al(＋,3)中碳原子采取sp2杂化，所有原子不共面D.CHeq\o\al(＋,3)与OH－形成的化合物中含有离子键答案B解析CHeq\o\al(＋,3)中C原子采取sp2杂化，—CH3中C原子采取sp3杂化，CHeq\o\al(－,3)中C原子采取sp3杂化，A项错误；三者均为三角锥形结构，B项正确；CHeq\o\al(＋,3)中C的价电子对数为3，为sp2杂化，微粒空间构型为平面三角形，所有原子均共面，C项错误；CH3OH中不含离子键，D项错误。9.徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是（）A.H2O2分子中O原子为sp2杂化B.CO2分子中C原子为sp杂化C.BF3分子中B原子为sp3杂化D.CH3COOH分子中C原子均为sp2杂化答案B解析杂化轨道只能用于形成σ键或容纳未参与成键的孤电子对。H2O2的分子结构为H—O—O—H，每个O原子形成2个σ键，每个O原子含2对孤电子对，则O原子采取sp3杂化，A错误；CO2的结构式为O=C=O，C原子形成2个σ键和2个π键，则C原子采取sp杂化，B正确；BF3中B原子形成3个σ键，不含孤电子对，则B原子采取sp2杂化，C错误；CH3COOH分子中甲基中C原子采取sp3杂化，—COOH中C原子采取sp2杂化，D错误。10.用价层电子对互斥理论可以预测空间构型，也可以推测键角大小，下列判断正确的是（）A.SO2、CS2、BeCl2都是直线形的分子B.BF3键角为120°，NF3键角大于120°C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子D.NH3、PCl3、SF6都是三角锥形的分子答案C解析SO2中价层电子对数＝2＋eq\f(1,2)×（6－2×2）＝3，且含有1个孤电子对，所以SO2为V形，而CS2、BeCl2为直线形结构，A错误；BF3中价层电子对数＝3＋eq\f(1,2)×（3－3×1）＝3，所以为平面三角形结构，键角为120°；NF3中价层电子对数＝3＋eq\f(1,2)×（5－3×1）＝4，且含有一个孤电子对，为三角锥型结构，由于孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以NF3的键角小于120°，B错误；CH2O中C原子形成3个σ键，C原子是sp2杂化，故为平面三角形结构；BF3、SO3中的中心B、S原子都是sp2杂化，故都是平面三角形的分子，C正确；NH3、PCl3中价层电子对数＝3＋eq\f(1,2)×（5－3×1）＝4，且含有一个孤电子对，NH3、PCl3均为三角锥形结构；而SF6分子中S原子结合6个F原子，不可能形成三角锥形分子，D错误。11.（2021·湖南卷节选）（1）①气态SiX4分子的空间构型是；②SiCl4与N－甲基咪唑（）反应可以得到M2＋，其结构如图所示：N－甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为，1个M2＋中含有个σ键；（2）（2021·河北卷节选）①已知有关氮、磷的单键和三键的键能（kJ·mol－1）如下表：N—NN≡NP—PP≡P193946197489从能量角度看，氮以N2、而白磷以P4（结构式可表示为）形式存在的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________。②H3PO2的结构式为，其中P采取杂化方式。答案（1）①正四面体形②sp2、sp354（2）①3倍的N—N键的键能小于N≡N键的键能，而3倍的P—P键的键能大于P≡P键的键能②sp3解析（1）①SiX4的中心原子Si周围的σ键电子对数＝4＋eq\f(1,2)×（4－1×4）＝4，无孤电子对，由VSEPR理论可知，其VSEPR模型与分子空间构型均为正四面体形。②中甲基碳原子为饱和碳原子，是sp3杂化，碳碳双键中的碳原子为sp2杂化。中1个基团有1个N—Si、4个N—C、1个N=C、1个C=C、6个C—H，共有13个σ键，4个基团，则含13×4＝52（个）σ键，另外还有2个Si—Cl键，故1个中含有σ键的数目为54个。（2）①由题表中键能关系可知3倍的N—N键的键能小于N≡N键的键能，而3倍的P—P键的键能大于P≡P键的键能，所以氮以N2中的N≡N形式存在更稳定，磷以P4中的P—P键形式存在更稳定。②H3PO2的结构式为，其中P形成4个σ键，没有孤电子对，则P的杂化方式为sp3。12.（2021·晋江模拟）（1）Cu2＋处于[Cu（NH3）4]2＋的中心，若将配离子[Cu（NH3）4]2＋中的2个NH3换为CN－，则有2种结构，则Cu2＋是否为sp3杂化（填“是”或“否”），理由为____________________________________________________________________________________________________________。（2）用价电子对互斥理论推断甲醛中H—C—H的键角120°（填“>”“<”或“＝”）。（3）SO2Cl2和SO2F2都属于AX4E0型分子，S=O之间以双键结合，S—Cl、S—F之间以单键结合，请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的立体构型为_________________________________________________________________。SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl（填“<”“>”或“＝”）SO2F2分子中∠F—S—F。（4）抗坏血酸的分子结构如图所示，该分