高考化学一轮总复习：分子的空间结构与物质的性质

高考化学一轮基础复习第37讲分子的空间结构与物质的性质考纲要求1.理解共价键的含义，能说明共价键的形成。2.了解共价键的主要类型σ键和π键，能用键能、键长、键角等数据说明简单分子的某些性质(对σ键和π键之间的相对强弱的比较不作要求)。3.了解键的极性和分子的极性，了解极性分子和非极性分子的某些性质差异。4.了解“等电子原理”的含义，能结合实例说明“等电子原理”的应用。5.能根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间构型(对d轨道参与杂化和AB5型以上复杂分子或离子的空间构型不作要求)。6.了解简单配合物的成键情况(配合物的空间构型和中心原子的杂化类型不作要求)。7.知道分子间作用力的含义，了解化学键和分子间作用力的区别。8.了解氢键的存在对物质性质的影响(对氢键相对强弱的比较不作要求)。考点一共价键及其参数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叁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，而形成离子键。(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(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和立体结构，许多性质相似，如N2与CO、O3与SO2、N2O与CO2、CH4与NHeq\o\al(＋,4)等。(1)共价键的成键原子只能是非金属原子(×)(2)在任何情况下，都是σ键比π键强度大(×)(3)在所有分子中都存在化学键(×)(4)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关(√)(5)s­sσ键与s­pσ键的电子云形状对称性相同(√)(6)σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成(√)(7)σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转(√)(8)碳碳叁键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍(×)(9)键长等于成键两原子的半径之和(×)(10)所有的共价键都有方向性(×)1．有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。只有σ键的是________(填序号，下同)；既有σ键，又有π键的是________；含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是________；含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是________；含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是________。答案①②③⑥⑦⑧④⑤⑨⑦①③⑤⑥⑧⑨②④⑤⑥⑧⑨2．写出与CCl4互为等电子体的分子或离子有____________________等。答案SiCl4、CBr4、SOeq\o\al(2－,4)、CF4(合理即可)题组一共价键参数的理解与应用1．结合事实判断CO和N2相对活泼的是______________，试用下表中的键能数据解释其相对活泼的原因：___________________________________。COC—OCOC≡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2．已知键能、键长部分数据如下表：共价键Cl—ClBr—BrI—IH—FH—ClH—BrH—IH—O键能(kJ·mol－1)242.7193.7152.7568431.8366298.7462.8键长(pm)19822826796共价键C—CC=CC≡CC—HN—HN=OO—OO=O键能(kJ·mol－1)347.7615812413.4390.8607142497.3键长(pm)154133120109101(1)下列推断正确的是________(填字母，下同)。A．稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HIB．氧化性：I2＞Br2＞Cl2C．沸点：H2O＞NH3D．还原性：HI＞HBr＞HCl＞HF(2)下列有关推断正确的是________。A．同种元素形成的共价键，稳定性：叁键＞双键＞单键B．同种元素形成双键键能一定小于单键的2倍C．键长越短，键能一定越大D．氢化物的键能越大，其稳定性一定越强(3)在HX分子中，键长最短的是________，最长的是________；O—O键的键长________(填“大于”“小于”或“等于)O=O键的键长。答案(1)ACD(2)A(3)HFHI大于解析(1)根据表中数据，同主族气态氢化物的键能从上至下逐渐减小，稳定性逐渐减弱，A项正确；从键能看，氯气、溴单质、碘单质的稳定性逐渐减弱，由原子结构知，氧化性也逐渐减弱，B项错误；还原性与失电子能力有关，还原性：HI＞HBr＞HCl＞HF，D项正确。(2)由碳碳键的数据知A项正确；由O—O键、O=O键的键能知，B项错误；C—H键的键长大于N—H键的键长，但是N—H键的键能反而较小，C项错误；由C—H、N—H的键能知，CH4的键能较大，而稳定性较弱，D项错误。题组二等电子原理的理解与应用3．根据等电子原理判断，下列说法中错误的是()A．B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上B．B3N3H6分子中存在双键，可发生加成反应C．H3O＋和NH3是等电子体，均为平面三角锥型D．CH4和NHeq\o\al(＋,4)是等电子体，均为正四面体型答案BC解析B3N3H6和苯是等电子体，其结构相似；C项，H3O＋和NH3是等电子体，根据氨气分子的立体构型判断水合氢离子的立体构型；D项，CH4和NHeq\o\al(＋,4)是等电子体，根据甲烷的立体构型判断铵根离子的立体构型。4．回答下列问题。(1)根据等电子原理，仅由第2周期元素形成的共价分子中，互为等电子体的是________和________；________和________。(2)在短周期元素组成的物质中，与NOeq\o\al(－,2)互为等电子体的分子有________、________。(3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为________(填化学式)，阴离子为________。(4)与N2互为等电子体的阴离子是________，阳离子是________。答案(1)N2CON2OCO2(2)SO2O3(3)H2F＋NHeq\o\al(－,2)(4)CN－(或Ceq\o\al(2－,2))NO＋考点二分子的立体构型1．价层电子对互斥理论(1)理论要点①价层电子对在空间上彼此相距最远时，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。(2)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。(3)示例分析电子对数σ键电子对数孤电子对数电子对立体构型分子立体构型实例220直线形直线形CO2330三角形平面三角形BF321V形SO2440四面体型正四面体型CH431三角锥型NH322V形H2O2.杂化轨道理论(1)理论要点当原子成键时，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。(2)杂化轨道与分子立体构型的关系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BF3sp34109.5°四面体型CH43.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NHeq\o\al(＋,4)可表示为，在NHeq\o\al(＋,4)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]SO4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。(1)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对(√)(2)分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正四面体结构(×)(3)NH3分子为三角锥型，N原子发生sp2杂化(×)(4)只要分子构型为平面三角形，中心原子均为sp2杂化(√)(5)中心原子是sp杂化的，其分子构型不一定为直线形(×)(6)价层电子对互斥理论中，π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数(√)1．填表序号物质中心原子上的孤电子对数价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子立体构型中心原子杂化类型①CS2②HCHO③NCl3④SOeq\o\al(2－,4)⑤H3O＋答案①02直线形直线形sp②03平面三角形平面三角形sp2③14四面体型三角锥型sp3④04正四面体型正四面体型sp3⑤14四面体型三角锥型sp32．比较下列分子或离子中键角大小。(1)H2O________H3O＋，NH3________NHeq\o\al(＋,4)。(2)SO3________CCl4，CS2________SO2。答案(1)＜＜(2)＞＞解析(1)H2O与H3O＋，NH3与NHeq\o\al(＋,4)的中心原子均采用sp3杂化，孤电子对数越多，斥力越大，键角越小。(2)杂化不同，键角不同。题组一分子的立体构型及中心原子杂化类型的判断1．下列说法中正确的是()A．PCl3分子是三角锥型，这是因为P原子是以sp2杂化的结果B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的四个sp3杂化轨道C．凡中心原子采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型都是四面体D．AB3型的分子立体构型必为平面三角形答案C解析A项，PCl3分子的中心原子P含有3个成键电子对和1个孤电子对，为sp3杂化，立体构型为三角锥型，错误；B项，能量相近的s轨道和p轨道形成杂化轨道，错误；C项，凡中心原子采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型都是四面体，而分子的立体构型还与含有的孤电子对数有关，正确；D项，AB3型的分子立体构型与中心原子的孤电子对数也有关，如BF3中B原子没有孤电子对，为平面三角形，NH3中N原子有1个孤电子对，为三角锥型，错误。2．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分子的立体构型为______________，NF3分子的立体构型为____________。(2)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_______________________________________________。答案(1)平面三角形三角锥型(2)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，故键角减小解析(1)BF3分子中的B原子采取sp2杂化，所以其分子的立体构型为平面三角形；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，所以其分子的立体构型为三角锥型。(2)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。3．锂－磷酸氧铜电池正极的活性物质是Cu4O(PO4)2，可通过下列反应制备：2Na3PO4＋4CuSO4＋2NH3·H2O=Cu4O(PO4)2↓＋3Na2SO4＋(NH4)2SO4＋H2O请回答下列问题：(1)上述化学方程式中涉及的N、O、P元素的电负性由小到大的顺序是____________。(2)基态S原子的价电子排布式为____________。(3)(NH4)2SO4中含有化学键的类型为______________________________。(4)POeq\o\al(3－,4)的立体构型是__________，其中P原子的杂化方式为________。(5)在硫酸铜溶液中加入过量KCN溶液，生成配合物[Cu(CN)4]2－，则1molCN－中含有的π键数目为______,1mol[Cu(CN)4]2－中含有的σ键数目为_____。答案(1)P＜N＜O(2)3s23p4(3)离子键、共价键(4)正四面体sp3(5)2NA8NA解析(1)同周期主族元素的电负性从左到右逐渐增大，则有电负性：N＜O；同主族元素的电负性自上而下逐渐减弱，则有电负性：N＞P。(2)基态S原子核外有16个电子，根据核外电子排布规律，其价电子排布式为3s23p4。(3)(NH4)2SO4分子中存在N—H极性共价键和S—O极性共价键，NHeq\o\al(＋,4)和SOeq\o\al(2－,4)之间存在离子键。(4)POeq\o\al(3－,4)中P原子的价层电子对数为4＋eq\f(5＋3－2×4,2)＝4，则P原子采取sp3杂化，故POeq\o\al(3－,4)的立体构型为正四面体。(5)CN－中C、N原子之间存在C≡N键，1个CN－中存在1个σ键、2个π键，故1molCN－含有2molπ键。[Cu(CN)4]2－中Cu2＋为中心离子，CN－为配体，Cu2＋与CN－之间以配位键结合，即每个CN－与Cu2＋间有1个σ键，故1mol[Cu(CN)4]2－含有8molσ键。4．(1)下列说法正确的是________。A．HOCH2CH(OH)CH2OH与CH3CHClCH2CH3都是手性分子B．NHeq\o\al(＋,4)和CH4的立体构型相似C．BF3与都是平面形分子D．CO2和H2O都是直线形分子(2)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。①图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。②图乙中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角________(填“>”“<”或“＝”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。(3)碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：①金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为____________。②金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为________、________。答案(1)BC(2)①3②sp3杂化<(3)①同素异形体②sp3杂化sp2杂化解析(1)A项，HOCH2CH(OH)CH2OH分子中没有手性碳原子，不属于手性分子，错误；B项，两种微粒均为正四面体结构，正确；C项，BF3为平面正三角形结构，苯为平面正六边形结构，两者均属于平面形分子，正确；D项，CO2分子为直线形结构，H2O分子为“V”形结构，错误。(2)①石墨烯是层状结构，每一层上每个碳原子都是以σ键和相邻3个碳原子连接。②图乙中1号碳形成了4个共价键，故其杂化方式为sp3；图甲中的键角为120°，而图乙中1号碳原子与甲烷中的碳原子类似，其键角接近109.5°。(3)①金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们的组成相同，结构不同、性质不同，互称为同素异形体。②金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键(即C原子采取sp3杂化方式)，构成正四面体；石墨烯中的碳原子采用sp2杂化方式与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六边形的平面层状结构。题组二配位理论及应用5．向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加氨水，先生成难溶物，继续滴加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色透明溶液。下列对此现象的说法正确的是()A．反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2＋的浓度不变B．沉淀溶解后，生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2＋C．配位化合物中只有配位键D．在[Cu(NH3)4]2＋配离子中，Cu2＋给出孤电子对，NH3提供空轨道答案B解析NH3与Cu2＋形成配位键，Cu2＋提供空轨道，NH3提供孤电子对。6．F－、K＋和Fe3＋三种离子组成的化合物K3FeF6，其中化学键的类型有______________；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为________，配体是_________。答案离子键、配位键[FeF6]3－F－7．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C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．氢键答案sp2、sp3bcd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…B③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，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。(1)可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键()(2)乙醇分子和水分子间只存在范德华力()(3)氢键具有方向性和饱和性()(4)H2O2分子间存在氢键()(5)卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物(即CX4)的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而增大()(6)氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高()(7)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键()答案(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×(6)×(7)×解析(1)可燃冰中水分子间存在氢键，但CH4与H2O之间不存在氢键。(2)乙醇分子、水分子中都有—OH，符合形成氢键的条件。(4)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。(5)卤素氢化物中，HF分子间能形成氢键，其熔、沸点最高。(6)分子内氢键对物质的熔、沸点影响很小，能使物质的熔、沸点降低。(7)H2O比H2S稳定是因为O—H键键能大于S—H键键能，而与氢键无关。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。属于分子间氢键的是________；属于分子内氢键的是________。答案①②⑤⑥③④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，形成的“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。题组一共价键的极性与分子极性的判断1．膦又称磷化氢，化学式为PH3，在常温下是一种无色有大蒜臭味的有毒气体，它的分子呈三角锥形。以下关于PH3的叙述中正确的是()A．PH3是非极性分子B．PH3中有未成键电子对C．PH3是一种强氧化剂D．PH3分子中P—H键是非极性键答案B解析A项，正负电荷中心不重合的分子为极性分子，正负电荷中心重合的分子为非极性分子；B项，PH3分子中有1个未成键的孤电子对；C项，根据P元素的化合价分析，错误；D项，同种非金属元素之间存在非极性键，不同种非金属元素之间存在极性键。2．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________________。②H2O2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)①2②B(2)①H—O—O—H②极性非极性极性③H2O2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CS2④－1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的立体构型图可知，H2O2是极性分子，分子内既有极性键，又有非极性键，而CS2为非极性分子，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2。题组二范德华力、氢键对物质性质的影响3．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()A． B．C． D．答案B解析根据NH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－可知NH3·H2O的结构式为。4．按要求回答下列问题：(1)HCHO分子的立体构型为________形，它与H2加成后，加成产物的熔、沸点比CH4的熔、沸点高，其主要原因是(须指明加成产物是何物质)_________________________________。答案平面三角加成产物CH3OH分子之间能形成氢键(2)S位于周期表中第________族，该族元素氢化物中，H2Te比H2S沸点高的原因是______________________，H2O比H2Te沸点高的原因是_________________。答案ⅥA两者均为分子晶体且结构相似，H2Te相对分子质量比H2S大，分子间作用力更强两者均为分子晶体，H2O分子之间存在氢键(3)有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷。硅烷的沸点与相对分子质量的关系如图所示，呈现这种变化的原因是_____________________________。答案硅烷为分子晶体，随相对分子质量增大，分子间作用力增强，熔沸点升高(4)氨是一种易液化的气体，请简述其易液化的原因：_______________。答案氨分子间存在氢键，分子间作用力大，因而易液化(5)硫的氢化物在乙醇中的溶解度小于氧的氢化物的原因是________________________。答案H2O与乙醇分子间能形成氢键(6)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如下图所示。化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是_________________________。答案化合物乙分子间形成氢键题组三无机含氧酸的酸性判断5．S有两种常见的含氧酸，较高价的酸性比较低价的酸性________，理由是___________________________________________________________。答案强S的正电性越高，导致S—O—H中O的电子向S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)①②(2)①H3PO3＋2NaOH=Na2HPO3＋2H2O②H3AsO3＋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。(一)1．(2)丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是_______，1mol丙酮分子中含有σ键的数目为________。(4)乙醇的沸点高于丙酮，这是因为___________________________。答案(2)sp2和sp39NA(4)乙醇分子间存在氢键2．(2)1molHCHO分子中含有σ键的数目为_______________________。(3)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是_______________________。(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为________。(5)[Zn(CN)4]2－中Zn2＋与CN－的C原子形成配位键。不考虑空间构型，[Zn(CN)4]2－的结构可用示意图表示为____________________。答案(2)3NA(3)sp3和sp(4)NHeq\o\al(－,2)(5)3．(1)配合物[Cr(H2O)6]3＋中，与Cr3＋形成配位键的原子是________(填元素符号)。(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为________________；1molCH3COOH分子含有σ键的数目为________。(3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为__________(填化学式)；H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为_________________________。答案(1)O(2)sp3和sp27NA(或7×6.02×1023)(3)H2F＋H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键(二)新课标三卷命题研究4．X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在Ieq\o\al(＋,3)离子。Ieq\o\al(＋,3)离子的几何构型为________，中心原子的杂化类型为________。答案V形sp3解析Ieq\o\al(＋,3)离子中价层电子对数为eq\f(7＋2－1,2)＝4，中心原子为sp3杂化，有2对孤电子对，故几何构型为V形。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：(2)Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、叁键，但Ge原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析，原因是______________________。(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因：___________________。GeCl4GeBr4GeI4熔点/℃－49.526146沸点/℃83.1186约400(5)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(2)Ge原子半径大，原子间形成的σ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π键(3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强(5)sp3共价键6．硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是________。②在[Ni(NH3)6]2＋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________。答案①正四面体②配位键N③高于氨分子间可形成氢键极性sp37．AsCl3分子的立体构型为________，其中As的杂化轨道类型为________。答案三角锥形sp38．(2)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是________________________________________________________。(3)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(2)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(3)σ键和π键spCO2、COS(或SCN－、OCN－等)一、单项选择题1．下列说法中不正确的是()A．σ键比π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σ键C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键D．N2分子中有一个σ键，两个π键答案C解析单原子分子(如稀有气体分子)无共价键，也无σ键。2．下列说法中正确的是()A．卤化氢中，以HF沸点最高，是由于HF分子间存在氢键B．邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点高C．H2O的沸点比HF的沸点高，是由于水中氢键键能大D．氢键X—H…Y的三个原子总在一条直线上答案A解析B项，分子内氢键使熔、沸点降低，分子间氢键使熔、沸点升高，邻羟基苯甲醛形成的是分子内氢键；C项，水中氢键键能比HF中氢键键能小；D项，X—H…Y的三原子不一定在一条直线上。3．关于氢键，下列说法正确的是()A．所有含氢元素的化合物中都存在氢键，氢键比范德华力强B．H2O是一种非常稳定的化合物，就是由于水分子间形成氢键所致C．氢原子和非金属性很强的元素原子(F、O、N)形成的共价键，称为氢键D．分子间形成的氢键使相应物质的熔点和沸点升高，氢键也可存在于分子内答案D解析氢键存在于H和非金属性很强的原子F、O、N之间，不属于化学键，大多存在于相应分子间，少数也存在分子内，氢键的存在影响物质的熔、沸点。4．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()A．NCl3分子中N—Cl键的键长比CCl4分子中C—Cl键的键长长B．NCl3分子是非极性分子C．分子中的所有原子均达到8电子稳定结构D．NBr3比NCl3易挥发答案C解析因碳原子半径比氮原子的大，故N—Cl键的键长比C—Cl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。5．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不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，氢键答案C解析由于该晶体具有和石墨相似的层状结构，所以B原子采取sp2杂化，同层分子间的作用力是范德华力，由于“在硼酸[B(OH)3]分子中，B原子与3个羟基相连”虽然三个B—O都在一个平面上，但σ单键能够旋转，使O—H键位于两个平面之间，因而能够形成氢键，从而使晶体的能量最低，达到稳定状态。6．下列离子的VSEPR模型与离子的空间立体构型一致的是()A．SOeq\o\al(2－,3) B．ClOeq\o\al(－,4)C．NOeq\o\al(－,2) D．ClOeq\o\al(－,3)答案B解析当中心原子无孤电子对时，VSEPR模型与立体构型一致。A项，SOeq\o\al(2－,3)的中心原子的孤电子对数＝eq\f(1,2)×(6＋2－3×2)＝1；B项，ClOeq\o\al(－,4)的中心原子的孤电子对数＝eq\f(1,2)×(7＋1－4×2)＝0；C项，NOeq\o\al(－,2)的中心原子的孤电子对数＝eq\f(1,2)×(5＋1－2×2)＝1；D项，ClOeq\o\al(－,3)中心原子的孤电子对数＝eq\f(1,2)×(7＋1－3×2)＝1。所以只有B符合题意。7．关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物，下列说法中正确的是()A．配体是Cl－和H2O，配位数是9B．中心离子是Ti4＋，配离子是[TiCl(H2O)5]2＋C．内界和外界中Cl－的数目比是1∶2D．加入足量AgNO3溶液，所有Cl－均被完全沉淀答案C解析[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O，配体是Cl－、H2O，提供孤电子对；中心离子是Ti3＋，配合物中配位离子Cl－不与Ag＋反应，外界中的Cl－与Ag＋反应，据此分析解答。8．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的化学性质相同答案D解析A项，根据图像可知，氮气和CO都含有两个π键和一个σ键，N2分子与CO分子中都含有三键，正确；B项，氮气中π键由每个N原子各提供一个电子形成，而CO分子中其中一个π键由O原子提供1对电子形成，属于配位键，正确；C项，N2分子与CO分子中原子总数相同、价电子总数也相同，二者互为等电子体，正确；D项，N2分子与CO分子的化学性质不相同，错误。二、不定项选择题9．下列关于BeF2和SF2的说法错误的是()A．BeF2分子中，中心原子Be的价层电子对数等于2，其空间排布为直线，成键电子对数也等于2B．BeF2分子的立体构型为直线形C．SF2分子中，中心原子S的价层电子对数等于4，其空间排布为四面体，成键电子对数等于2，没有孤对电子D．BeF2是直线形而SF2是V形答案C解析BeF2分子中，铍原子含有两个共价单键，不含孤电子对，所以价层电子对数是2，中心原子以sp杂化轨道成键，为直线形结构，故A、B正确；C项，SF2分子中心原子的价层电子对数目是2＋eq\f(6－2×1,2)＝4，有2个孤电子对，立体构型是V形，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NHeq\o\al(＋,4)是等电子体，键角均为60°B．NOeq\o\al(－,3)和COeq\o\al(2－,3)是等电子体，均为平面三角形结构C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥型结构D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道答案BD解析甲烷是正四面体形结构，键角是109.5°，A错；NOeq\o\al(－,3)和COeq\o\al(2－,3)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对。11．关于下列分子的说法不正确的是()A．既有σ键又有π键B．O—H键的极性强于C—H键的极性C．是非极性分子D．该物质的分子之间不能形成氢键，但它可以与水分子形成氢键答案CD解析A项，共价单键为σ键，共价双键中含有一个σ键和一个π键，该分子中含有碳碳双键，所以既有σ键又有