高中化学人教版第三讲　化学键　分子结构与性质(基础课)

第三讲化学键分子结构与性质(基础课)复习目标1.了解共价键的形成、极性和类型(σ键和π键)，了解配位键的含义。2.能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。3.了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)。4.能用价层电子对互斥模型或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。5.了解范德华力的含义及对物质性质的影响。6.了解氢键的含义，能列举含有氢键的物质，并能解释氢键对物质性质的影响。知识点一化学键与物质组成电子式1.化学键(1)化学键的定义及分类(2)离子键、共价键的比较离子键共价键成键粒子阴、阳离子原子成键实质阴、阳离子间的静电作用共用电子对与成键原子间的静电作用形成条件活泼金属与活泼非金属经电子得失，形成离子键；铵根离子与酸根离子之间形成离子键同种元素原子之间形成非极性共价键不同种元素原子之间形成极性共价键形成的物质离子化合物非金属单质；某些共价化合物或离子化合物共价化合物或某些离子化合物2.共价键(1)特征：具有饱和性和方向性。(2)分类(σ键和π键)分析下列物质中含有哪些不同类型的共价键，在对应的空格处打“√”(σ键、π键需填写1mol该物质所含σ键、π键的物质的量)。物质极性键非极性键σ键π键单键双键三键N2√1mol2mol√C2H4√√5mol1mol√√SiO2√4mol0√BF3√3mol0√HCN√2mol2mol√√(3)键参数①概念②键参数对分子性质的影响③分子稳定性：键能越大，键长越短，分子越稳定。3.离子化合物和共价化合物(1)离子化合物与共价化合物的比较项目离子化合物共价化合物定义含有离子键的化合物只含有共价键的化合物构成微粒阴、阳离子原子化学键类型一定含有离子键，可能含有共价键只含有共价键共价键只存在于共价化合物中吗？熔融状态的共价化合物能否导电？提示有些单质(如H2、Cl2)、离子化合物(如NaOH)中也含有共价键。熔融状态的共价化合物中不存在自由离子，因此不能导电。(2)实例有以下8种物质：①Ne②HCl③P4④H2O2⑤Na2S⑥NaOH⑦Na2O2⑧NH4Cl请用上述物质的序号填空：(Ⅰ)不存在化学键的是①。(Ⅱ)只存在极性共价键的是②。(Ⅲ)只存在非极性共价键的是③。(Ⅳ)既存在非极性共价键又存在极性共价键的是④。(Ⅴ)只存在离子键的是⑤。(Ⅵ)既存在离子键又存在共价键的是⑥⑦⑧。(Ⅶ)属于离子化合物的是⑤⑥⑦⑧。(Ⅷ)属于共价化合物的是②④。4.电子式(1)概念：在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子的式子。(2)电子式的书写(写出下列微粒的电子式)。①原子：Na，Cl。②简单离子：Na＋Na＋，F－。③复杂离子：NHeq\o\al(＋,4)，OH－。④离子化合物：CaCl2，Na2O。⑤含共价键的分子：N2∶N⋮⋮N∶，H2O，CO2，HClO，CCl4，H2O2，NH3。(3)用电子式表示化合物的形成过程①离子化合物如NaCl：。②共价化合物如HCl：。(一)化学键类型及与物质类别关系的判断1.(2023·济南历城二中月考)下表物质与其所含化学键类型、所属化合物类型完全正确的一组是()选项ABCD物质MgCl2CO2H2O2NaOH化学键类型离子键、共价键共价键离子键离子键化合物类型离子化合物共价化合物离子化合物离子化合物答案B解析A.氯化镁中镁离子和氯离子之间只存在离子键，不存在共价键，属于离子化合物，A错误；B.二氧化碳分子中C、O原子之间只存在共价键，属于共价化合物，B正确；C.H2O2分子中H、O原子之间和O、O原子之间均只存在共价键，属于共价化合物，C错误；D.NaOH中钠离子和氢氧根离子之间存在离子键，O、H原子之间存在共价键，属于离子化合物，D错误。2.下列说法中错误的是________。①在氯化镁中，镁离子和氯离子之间、两个氯离子之间存在着静电吸引作用②CO2和H2O反应的产物是离子化合物③离子化合物中一定不含共价键④由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物⑤金属钠与水的反应中断裂的化学键包括离子键和共价键⑥已知氯化铝为共价化合物，那么氯化铝只有在熔融状态下才能够导电答案①②③④⑤⑥解析①在氯化镁中，镁离子、氯离子之间存在着的静电作用包括静电吸引和静电排斥，①错误；②CO2和H2O反应的产物是H2CO3，属于共价化合物，②错误；③离子化合物中可能含共价键，如NH4Cl、NaOH，③错误；④由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物，如NH4Cl是离子化合物，④错误；⑤金属钠不含有离子键，水中含有共价键，反应中断裂的化学键包括共价键，不包括离子键，⑤错误；⑥氯化铝为共价化合物，则氯化铝只有溶于水才能够电离出离子而导电，⑥错误。(二)电子式的判断与书写3.下列用电子式表示离子化合物形成过程正确的是()答案D解析A.钠原子和氧原子都应写成电子式的形式，不能写成氧离子，且少了箭头，A不正确；B.用电子式表示化合物的形成过程时，反应物应用原子的电子式()表示，不能写成Na、F2形式，B不正确；C.F原子的最外层电子数只有7个，不是8个，离子化合物中两个氟离子不能合在一起写，C不正确；D.电子式表示CaS的形成过程时，反应物用表示，中间用→，生成物用表示，D正确。4.写出下列微粒的电子式。(1)—OH_______________________________________________，H3O＋_______________________________________________。(2)H2S_______________________________________________，N2H4_______________________________________________。(3)NaH_______________________________________________，NaBH4_______________________________________________。答案(1)(2)(3)Na＋[∶H]－书写电子式的四个误区(三)共价键类型的判断5.含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族。(1)CH4中的化学键从形成过程来看，属于________(填“σ”或“π”)键，从化学键是否具有极性来看属于________键。(2)已知CN－与N2结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为________。(3)C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成共价键，且每个碳原子最外层都满足8电子稳定结构，则C60分子中π键的数目为________。(4)利用CO可以合成化工原料COCl2，COCl2分子的结构式为，每个COCl2分子内含有的σ键、π键数目为________。A.4个σ键 B.2个σ键、2个π键C.2个σ键、1个π键 D.3个σ键、1个π键答案(1)σ极性(2)1∶1(3)30(4)D6.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知识点二分子(离子)的空间结构1.价层电子对互斥模型(VSEPR)(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(离子)的空间结构①价层电子对数的计算其中：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实例价层电子对数σ键电子对数孤电子对数VSEPR模型分子空间结构实例220直线形直线形CO2330平面三角形平面三角形BF321V形SO2440正四面体形正四面体形CH431三角锥形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)杂化轨道与分子空间结构的关系(实例)杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角分子空间结构示例sp2180°直线形BeCl2sp23120°平面三角形BF3sp34109°28′正四面体形CH4(3)中心原子杂化类型和分子空间构型的相互判断(实例)分子(A为中心原子)中心原子孤电子对数中心原子杂化方式分子空间结构示例AB20sp直线形BeCl21sp2V形SO22sp3V形H2OAB30sp2平面三角形BF31sp3三角锥形NH3AB40sp3正四面体形CH4根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论填写下表。序号分子或离子中心原子上的孤电子对数中心原子上的价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子的空间结构中心原子的杂化轨道类型①CS2②HCHO③NCl3④SOeq\o\al(2－,4)⑤H3O＋提示①02直线形直线形sp②03平面三角形平面三角形sp2③14正四面体形三角锥形sp3④04正四面体形正四面体形sp3⑤14正四面体形三角锥形sp33.等电子原理(1)等电子原理的含义原子总数相同，价电子总数相同的分子或离子具有相似的化学键特征和空间结构。如N2与CO、O3与SO2、CS2与CO2、NHeq\o\al(＋,4)与CH4等互为等电子体。(2)常见等电子体分类示例AB型CO、N2、NO＋、CN－AB2型直线形CO2、CS2、N2O、Neq\o\al(－,3)V形H2O、NHeq\o\al(－,2)、H2S、H2F＋V形SO2、O3、NOeq\o\al(－,2)AB3型平面三角形SO3、COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)三角锥形POeq\o\al(3－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、ClOeq\o\al(－,3)、NCl3、NF3AB4型四面体形CCl4、SOeq\o\al(2－,4)、POeq\o\al(3－,4)、ClOeq\o\al(－,4)、BHeq\o\al(－,4)、CH4、NHeq\o\al(＋,4)、PHeq\o\al(＋,4)A2B4型C2Oeq\o\al(2－,4)、N2O4、B2F4(一)价层电子对数、杂化轨道及分子(离子)空间结构的判断1.下列分子或离子的中心原子上未用于成键的价电子对最多的是()A.H2O B.HClC.NHeq\o\al(＋,4) D.PCl3答案A解析A项，氧原子有两对未成键的价电子对；B项，HCl分子属于AB型分子，没有中心原子；C项，NHeq\o\al(＋,4)的中心原子的价电子全部参与成键；D项，磷原子有一对未成键的价电子对。2.下列分子或离子中，中心原子的价层电子对的空间结构为正四面体形且分子或离子的空间结构为V形的是()A.NOeq\o\al(－,2) B.PH3C.H3O＋ D.OF2答案D解析NOeq\o\al(－,2)的价层电子对的空间结构呈平面三角形，A错误；PH3的空间结构呈三角锥形，B错误；H3O＋的空间结构呈三角锥形，C错误；OF2中心原子的价层电子对的空间结构为正四面体形且分子的空间结构为V形，D正确。3.回答下列问题。(1)磷酸根离子的空间结构为________，其中P的价层电子对数为________，杂化轨道类型为________。(2)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4中的阴离子空间结构是________，中心原子的杂化轨道类型为____________。LiAlH4中存在________(填标号)。A.离子键 B.σ键C.π键 D.氢键(3)①根据价层电子对互斥模型，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是________。②气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的空间结构为_______________________________________________形，其中共价键的类型有_______________________________________________种；固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子，该分子中硫原子的杂化轨道类型为________。(4)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中，阴离子空间结构为________，碳原子的杂化轨道类型为________。答案(1)正四面体形4sp3(2)正四面体形sp3AB(3)①H2S②平面三角2sp3(4)平面三角形sp2解析(1)POeq\o\al(3－,4)的中心P原子不含孤电子对，成键电子对数为4，价层电子对数为4，因此其空间结构为正四面体形，磷原子是采用sp3杂化方式形成4个sp3杂化轨道。(2)LiAlH4中的阴离子是AlHeq\o\al(－,4)，中心铝原子含有的价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝4＋0＝4，所以空间结构是正四面体形，中心原子的杂化轨道类型是sp3杂化。阴离子、阳离子间存在离子键，Al与H之间还有共价单键(即σ键)，不存在π键和氢键。(3)①根据价层电子对互斥模型分析，H2S分子中硫原子有2个成键电子对和2个孤电子对，价层电子对数为4；SO2分子中硫原子有2个成键电子对和1个孤电子对，价层电子对数为3；SO3分子中硫原子有3个成键电子对，不含孤电子对，价层电子对数为3。②气态SO3分子中硫原子周围有3个成键电子对，不含孤电子对，则硫原子采取sp2杂化，分子的空间结构为平面三角形；三氧化硫分子中所含共价键有两种，分别为σ键和π键。由固体三氧化硫的三聚分子结构可知，每个硫原子形成4个σ键，则硫原子采取sp3杂化。(4)COeq\o\al(2－,3)中碳原子的价层电子对数为3，故碳原子采取sp2杂化，且无孤电子对，故COeq\o\al(2－,3)的空间结构为平面三角形。“四方法”判断分子或离子中心原子的杂化轨道类型(1)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，则分子或离子的中心原子发生sp3杂化。②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子或离子的中心原子发生sp2杂化。③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子或离子的中心原子发生sp杂化。(2)根据杂化轨道之间的夹角判断①若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则分子或离子的中心原子发生sp3杂化。②若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子或离子的中心原子发生sp2杂化。③若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子或离子的中心原子发生sp杂化。(3)根据中心原子的价层电子对数判断①若中心原子的价层电子对数为4，是sp3杂化。②若中心原子的价层电子对数为3，是sp2杂化。③若中心原子的价层电子对数为2，是sp杂化。(4)根据分子或离子中有无π键及π键数目(价层电子对数大于2)判断如在有机物中C原子成键时，若没有π键为sp3杂化，含1个π键为sp2杂化，含2个π键为sp杂化。(二)价层电子对互斥模型与杂化轨道理论应用4.(2024·如皋上学期开学考试)反应NH4Cl＋NaNO2eq\o(=,\s\up7(△))NaCl＋N2↑＋2H2O可用于实验室制取N2。下列说法正确的是()A.NHeq\o\al(＋,4)的空间结构为正四面体形B.NOeq\o\al(－,2)中N的轨道杂化方式为sp3C.N2的结构式为N=ND.H2O中含有非极性共价键答案A解析A.NHeq\o\al(＋,4)中氮原子价层电子对数＝4＋eq\f(5－1－4×1,2)＝4且不含孤电子对，所以该微粒为正四面体形，故A正确；B.NOeq\o\al(－,2)中N原子价层电子对数＝2＋eq\f(5－2×2＋1,2)＝3，则杂化方式为sp2，故B错误；C.N2中N和N原子共用3对电子对，结构式为N≡N，故C错误；D.H2O中含有2个O－H极性共价键，而不是非极性键，故D错误。5.(2024·南充零诊)白磷(P4)是磷的单质之一，与卤素单质反应生成卤化磷。卤化磷通常有三卤化磷和五卤化磷(PCl5分子结构如图所示，其中Cl原子有两种不同位置)。回答下列问题：(1)基态P原子的价电子排布式为________。P、S、Cl的第一电离能由小到大顺序为________。(2)PCl5水解产生一种无色油状中间产物POCl3，该分子的空间结构为________。(3)PCl5中P的轨道杂化类型为________(填字母标号)。A.sp3 B.sp3dC.d2sp3 D.dsp2答案(1)3s23p3S<P<Cl(2)四面体形(3)B解析(1)P元素的位于第三周期第ⅤA族，所以基态P原子的价电子排布式为3s23p3；同周期主族元素的第一电离能从左到右逐渐增大，但是第ⅤA族第一电离能大于第ⅥA族第一电离能，所以P、S、Cl的第一电离能由小到大顺序为S<P<Cl；(2)POCl3的孤电子对数为eq\f(5－2－1×3,2)＝0，价层电子对数为0＋4＝4，所以该分子的空间结构为四面体形；(3)PCl5的价层电子对数为eq\f(5－1×5,2)＋5＝5，所以P的轨道杂化类型为sp3d。知识点三分子结构与物质性质1.键的极性、分子的极性及对物质性质的影响(1)键的极性①极性键与非极性键的比较极性键非极性键成键原子不同种元素的原子间同种元素的原子间电子对发生偏移(电荷分布不均匀)不发生偏移(电荷分布均匀)成键原子的电性eq\o(H,\s\up6(δ＋))—eq\o(Cl,\s\up6(δ－))呈电中性②键的极性对化学性质的影响键的极性对羧酸酸性大小的影响实质是通过改变羧基中羟基的极性而实现的，羧基中羟基的极性越大，越容易电离出H＋，则羧酸的酸性越强。a.与羧基相邻的共价键的极性越大，羧基中羟基的极性越大，则羧酸的酸性越强。b.烷基是推电子基团，从而减小羟基的极性，导致羧酸的酸性减小。一般地，烷基越长，推电子效应越大，羧酸的酸性越弱。(2)极性分子和非极性分子①概念极性分子：分子的正电中心和负电中心不重合，键的极性的向量和不等于零。非极性分子：分子的正电中心和负电中心重合，键的极性的向量和等于零。②极性分子和非极性分子的判断方法a.A—A型分子一定是非极性分子、A—B型分子一定是极性分子。b.判断ABn型分子极性的两条经验规律ⅰ.中心原子A化合价的绝对值等于该元素原子最外层电子数，则为非极性分子，反之则为极性分子。ⅱ.中心原子A没有孤电子对，则为非极性分子，反之则为极性分子。写出几种常见由极性键构成的非极性分子，并指出其空间结构。提示CO2直线形、CS2直线形、BF3平面正三角形、CH4正四面体形、CCl4正四面体形。2.分子间作用力及其对物质性质的影响(1)分子间作用力①范德华力与氢键的比较范德华力氢键作用微粒分子或原子(稀有气体分子)H与N、O、F等电负性很大的原子分类分子内氢键和分子间氢键特征无方向性和饱和性有饱和性和方向性强度共价键＞氢键＞范德华力影响其强度的因素①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大；②分子的极性越大，范德华力越大X—H…Y强弱与X和Y的电负性有关对物质性质的影响主要影响物理性质(如熔、沸点)②氢键的表示方法(以HF分子间氢键为例)(1)有氢键的分子间________范德华力，但有范德华力的分子间________氢键。(2)一个氢原子只能形成________氢键，这就是氢键的________性。(3)H2O的沸点比HF的沸点高的原因为______________________________________________________________________。(4)每个水分子能形成________个氢键，每个氢键对该水分子的贡献为1/2，则1mol冰中的氢键数目为________。提示(1)有不一定有(2)一个饱和(3)水分子间形成的氢键数目比HF多(4)42NA(2)物质的溶解性①“相似相溶”规律a.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。b.分子结构相似的物质易互溶。②氢键对分子溶解性的影响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。(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，在三维空间里不能叠合的现象。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。指出下列分子中是不是手性分子，是的用*标出手性碳原子。(1)(CH3)2CHCOOH________；(2)CHBrCl2________；(3)CH3CH(NH2)COOH________。提示(1)不是(2)不是(3)是CHeq\o\al(*,3)CH(NH2)COOH(一)共价键极性与分子极性的判断1.(2024·龙岩连城一中月考)下列叙述中正确的是()A.以非极性键结合起来的分子一定是非极性分子B.键角：NH3>PH3C.NCl3与BF3均为三角锥形结构，均为极性分子D.非极性分子中一定含有非极性键答案B解析A.臭氧和二氧化硫的价电子数和原子个数相同，互为等电子体，等电子体具有相同的空间构型，二氧化硫的价层电子对数为3、孤对电子对数为1，分子的空间构型为V形，则含有非极性键的臭氧分子是结构不对称的极性分子，所以以非极性键结合起来的分子不一定是非极性分子，故A错误；B.氨分子和磷化氢分子的空间构型都为三角锥形，氮原子的原子半径小于磷原子，则氨分子中成键电子对的斥力大于磷化氢分子，键角大于磷化氢分子，故B正确；C.三氟化硼分子中硼原子的价层电子对数为3、孤对电子对数为0，分子的空间构型为平面正三角形，则三氟化硼分子为结构对称的非极性分子，故C错误；D.二氧化碳的空间构型是直线形，是只含有极性键的结构对称的非极性分子，所以非极性分子中不一定含有非极性键，故D错误。2.在下列物质中，含非极性键的极性分子有()①H2O②NH3③NH3·H2O④乙醇⑤乙烯⑥CO2⑦CuSO4·5H2O⑧甲烷⑨H2O2A.①②⑥ B.③④⑦C.④⑨ D.③④⑧⑨答案C解析①H2O是共价化合物，正负电荷中心不重合，由极性键构成的极性分子；②NH3是共价化合物，结构不对称，正负电荷中心不重合，由极性键构成的极性分子；③NH3和H2O都是极性键构成的极性分子，则NH3·H2O中正负电荷中心不重合，属于只含极性键的极性分子；④乙醇分子中含有碳碳单键，是非极性键，结构不对称且正负电荷中心无法重叠，故乙醇是含非极性键的极性分子；⑤乙烯中含有碳碳双键，是非极性键，碳氢键是极性键，其结构对称，正负电荷中心重合，属于含非极性键和极性键的非极性分子；⑥CO2含有碳氧极性键，其结构对称，正负电荷中心重合，属于只含有极性键的非极性分子；⑦CuSO4·5H2O中铜离子和硫酸根离子之间存在离子键，硫原子和氧原子间存在极性共价键，铜原子和氧原子间存在配位键，氧原子和氢原子间存在氢键，结构中不存在非极性键；⑧甲烷中碳氢键为极性键，其结构对称，正负电荷中心重合，属于只含有极性键的非极性分子；⑨H2O2含有氧氢键和氧氧键，氧氧键是非极性键，氧氢键是极性键，H2O2不是直线形分子，正负电荷中心不重合，是含有极性键和非极性键的极性分子；符合题目要求的为④⑨。(二)范德华力、氢键及对物质性质的影响3.(2023·河南创新发展联盟月考)下列事实与氢键无关的是()A.冰中1个水分子周围只有4个紧邻分子B.常温下，互为同分异构体的乙醇与甲醚的状态不同C.NH3的稳定性比CH4的强D.HF、HCl、HBr、HI各自的水溶液中，只有HF的水溶液为弱酸答案C解析A.冰中的水分子间主要以氢键结合，而氢键具有方向性和饱和性，故1个水分子周围只有4个紧邻分子，A不符合题意；B.互为同分异构体的乙醇与甲醚的状态不同，前者为液态，后者为气态，这与乙醇分子间形成了氢键而甲醚间没有形成氢键有关，B不符合题意；C.氨气和甲烷的稳定性分别与N—H和C—H的键能有关，跟氢键无关，C符合题意；D.由于HF分子间能形成氢键，使得其在水中不能完全电离，其为弱酸，D不符合题意。4.(2023·运城期末)下列说法正确的是()A.根据“相似相溶”原理，H2O2能溶于水，不溶于CCl4B.邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点高C.水加热到很高的温度都难以分解是因为水分子间存在氢键D.烷基是推电子基团，所以甲酸、乙酸、丙酸的酸性逐渐增强答案A解析A.过氧化氢和水均为极性分子，四氯化碳是非极性分子，根据相似相溶原理，过氧化氢能溶于水而难溶于四氯化碳，故A正确；B.由于邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛能够形成分子间氢键，所以邻羟基苯甲醛比对羟基苯甲醛熔、沸点低，故B错误；C.H—O的键能较大，故水加热到很高的温度都难以分解，与氢键无关，故C错误；D.烷基是推电子基团，烃基越长推电子效应越大，这一效应使羧基中的氧氢键极性减小，导致氢离子更难电离，所以甲酸、乙酸、丙酸的酸性逐渐减弱，故D错误。5.根据物质的溶解性，解答下列各题：(1)H2O2难溶于CS2，简要说明理由____________________________________________________________________________。(2)NH3、CH3CH2OH、CH3CHO都极易溶于水的原因是________________________________________________________________。(3)有机物A()的结构可以表示为(虚线表示氢键)，而有机物B()只能形成分子间氢键。工业上用水蒸气蒸馏法将A和B进行分离，首先被蒸出的成分是________，原因是：__________________________________________________________________。(4)如图为S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为______________________________________________________________________________________________。答案(1)H2O2为极性溶质，而CS2为非极性溶剂，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2(2)NH3、CH3CH2OH、CH3CHO都是极性分子，且都能与H2O形成氢键(3)AA易形成分子内氢键，B易形成分子间氢键，所以B的沸点比A的高(4)S8相对分子质量大，分子间范德华力大1.(2023·全国新课标卷)一种可吸附甲醇的材料，其化学式为[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl，部分晶体结构如下图所示，其中[C(NH2)3]＋为平面结构。下列说法正确的是()A.该晶体中存在N—H…O氢键B.基态原子的第一电离能：C<N<OC.基态原子未成对电子数：B<C<O<ND.晶体中B、N和O原子轨道的杂化类型相同答案A解析A.由晶体结构图可知，[C(NH2)3]＋中的—NH2的H与[B(OCH3)4]－中的O形成氢键，因此，该晶体中存在N—H…O氢键，A说法正确；B.同一周期元素原子的第一电离能呈递增趋势，但是第ⅡA族、第ⅤA族元素的原子结构比较稳定，其第一电离能高于同周期的相邻元素的原子，因此，基态原子的第一电离能从小到大的顺序为C<O<N，B说法不正确；C.B、C、O、N的未成对电子数分别为1、2、2、3，因此，基态原子未成对电子数B<C＝O<N，C说法不正确；D.[C(NH2)3]＋为平面结构，则其中的C和N原子轨道杂化类型均为sp2；[B(OCH3)4]－中B与4个O形成了4个σ键，B没有孤电子对，则B原子轨道杂化类型为sp3；[B(OCH3)4]－中O分别与B和C形成了2个σ键，O原子还有2个孤电子对，则O原子轨道的杂化类型为sp3；综上所述，晶体中B、O和N原子轨道的杂化类型不相同，D说法不正确。2.(2023·湖北卷)价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是()A.CH4和H2O的VSEPR模型均为四面体B.SOeq\o\al(2－,3)和COeq\o\al(2－,3)的空间构型均为平面三角形C.CF4和SF4均为非极性分子D.XeF2与XeO2的键角相等答案A解析A.甲烷分子的中心C原子的价层电子对为4，水分子的中心O原子价层电子对也为4，所以他们的VSEPR模型都是四面体，A正确；B.SOeq\o\al(2－,3)的孤电子对为1，COeq\o\al(2－,3)的孤电子对为0，所以SOeq\o\al(2－,3)的空间构型为三角锥形，COeq\o\al(2－,3)的空间构型为平面三角形，B错误；C.CF4为正四面体结构，为非极性分子，SF4中心S原子有孤电子对，为极性分子，C错误；D.XeF2和XeO2分子中，XeF2的价层电子对数＝2＋eq\f(1,2)(8－2×1)＝5，XeO2的价层电子对数＝2＋eq\f(1,2)(8－2×2)＝4，成键电子对数相同，孤电子对不相等，孤电子对越多，排斥力越大，所以键角不等，D错误。3.(2022·全国甲卷)2008年北京奥运会的“水立方”，在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”，实现了奥运场馆的再利用，其美丽的透光气囊材料由乙烯(CH2=CH2)与四氟乙烯(CF2=CF2)的共聚物(ETFE)制成。回答下列问题：(1)固态氟化氢中存在(HF)n形式，画出(HF)3的链状结构________。(2)CF2=CF2和ETFE分子中C的杂化轨道类型分别为________和________；聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯，从化学键的角度解释原因_______________________________________________。答案(1)(2)sp2sp3C—F的键能大于聚乙烯中C—H的键能，键能越大，化学性质越稳定解析(1)固体HF中存在氢键，则(HF)3的链状结构为。(2)由于F元素的电负性较大，因此在与C原子的结合过程中形成的C—F的键能大于聚乙烯中C—H的键能，键能的强弱决定物质的化学性质，键能越大，化学性质越稳定，因此聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯。4.(2023·全国甲卷)将酞菁—钴酞菁—三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上，制得一种高效催化还原二氧化碳的催化剂。回答下列问题：(1)图1所示的几种碳单质，它们互为________，其中属于共价晶体的是________，C60间的作用力是________________。(2)气态AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在，其空间结构如图2a所示，二聚体中Al的轨道杂化类型为________。AlF3的熔点为1090℃，远高于AlCl3的192℃，由此可以判断铝氟之间的化学键为________键。答案(1)同素异形体金刚石范德华力(2)sp3离子解析(1)同一元素形成的不同单质之间互为同素异形体。图1所示的几种碳单质，它们的组成元素均为碳元素，因此，它们互为同素异形体；其中金刚石属于共价晶体，石墨属于混合型晶体，C60属于分子晶体，碳纳米管不属于共价晶体；C60分子间的作用力是范德华力；(2)由Al2Cl6的空间结构结合相关元素的原子结构可知，Al原子价层电子对数是4，其与其周围的4个氯原子形成四面体结构，因此，二聚体中Al的轨道杂化类型为sp3。AlF3的熔点为1090℃，远高于AlCl3的192℃，由于F的电负性最大，其吸引电子的能力最强，因此，可以判断铝氟之间的化学键为离子键。基础落实选择题只有1个选项符合题意1.(2023·东莞实验中学期中)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分子为非极性分子B.CO2分子中C原子为sp2杂化C.BF3分子为平面三角形D.CH3COOH分子间只存在范德华力答案C解析A.H2O2分子构型为半开书页型，分子结构不对称，正负电荷中心不重合，为极性分子，A不正确；B.CO2分子中，中心C原子的价层电子对数为2，C原子发生sp杂化，B不正确；C.BF3分子中，B原子的价层电子对数为3，发生sp2杂化，且B原子不存在孤电子对，所以分子呈平面三角形，C正确；D.CH3COOH分子间可形成氢键，所以分子间存在氢键和范德华力，D不正确。2.(2023·浙江精诚联盟联考)关于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的结构与性质，下列说法不正确的是()A.N2H4为极性分子B.CH3OH空间结构为正四面体形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.肼分子可以视作是氨分子中的氢原子被氨基取代所得，氨分子的空间结构是结构不对称的三角锥形，则肼分子是结构不对称的极性分子，故A正确；B.甲醇分子中饱和碳原子的空间构型为四面体形，分子的结构可以视作是甲烷分子中的氢原子被羟基取代所得结构，所以甲醇分子的空间结构为四面体形，不是正四面体形，故B错误；C.肼分子中2个氮原子都能形成氢键，而偏二甲肼分子中只有1个氮原子能形成氢键，所以肼分子形成的氢键数目多于偏二甲肼分子，分子间作用力强于偏二甲肼分子，沸点高于偏二甲肼分子，故C正确；D.甲醇分子和偏二甲肼分子中碳原子、氧原子和氮原子的价层电子对数都为4，杂化方式都为sp3杂化，故D正确。3.(2023·丹东等2地期末)路易斯碱是指能作为电子对给予体的原子、分子、离子或原子团。NH3、H2O、CO2、CH3OH、OH－均为常见的路易斯碱。下列说法正确的是()A.CO2、H2O都是由极性键形成的非极性分子B.NH3的键角大于H2O的键角C.CH3OH中的C、H2O中的O杂化方式不同D.CH3OH的沸点高于甲醛沸点的原因是由于范德华力大答案B解析A.H2O是由极性键形成的极性分子，故A错误；B.NH3中N原子采用sp3杂化，有1个孤电子对；H2O中O原子采用sp3杂化，有2个孤电子对，所以NH3的键角大于H2O的键角，故B正确；C.CH3OH中的C、H2O中的O杂化方式都是sp3，故C错误；D.CH3OH的沸点高于甲醛沸点的原因是由于CH3OH分子间存在氢键，故D错误。4.(2024·开封二十五中学质检)化合物甲是一种大规模生产的化工产品，甲在水中能持续不断地产生次氯酸和化合物乙，因此广泛用于游泳池水消毒等。下列说法正确的是()A.第一电离能：O>N>HB.HClO分子的空间结构为V形C.基态原子核外未成对电子数：C<ClD.反应过程中C、N原子的杂化方式发生了变化答案B解析A.N的第一电离能比O的大，A错误；B.HClO的结构式为H—O—Cl，O为sp3杂化，空间结构为V形，B正确；C.基态C原子核外未成对电子数为2，基态氯原子核外未成对电子数为1，则基态原子核外未成对电子数：C>Cl，C错误；D.甲、乙中C原子杂化方式均为sp2，N原子杂化方式均为sp3，甲生成乙的过程中C、N原子杂化方式不变，D错误。5.(2024·南昌开学考试)我国某科学团队利用二维氮化硼陶瓷片在特定方向上具有超高热导的性质造出一款新型热界面材料。以天然硼砂为起始物，可制备得到BF3和BN，如图所示。下列叙述错误的是()A.硼酸分子间存在氢键B.NH3与BF3都具有极性键，但前者为极性分子后者为非极性分子C.平面二维氮化硼BN中，B、N都为sp2杂化D.NH3分子与NF3分子的键角，后者大于前者答案D解析A.硼酸分子之间能自发形成分子间氢键，也能形成类似分子内氢键的结构，故A正确；B.NH3是由极性键构成的极性分子，中心N原子上有一对孤电子对，BF3是由极性键构成的非极性分子，其中心B原子上没有孤电子对，电荷分布均匀，故B正确；C.平面二维氮化硼BN与石墨结构相似，采取sp2杂化，故C正确；D.NH3的空间构型是三角锥形，NF3的空间构型也是三角锥形，但电负性F＞H，成键电子对更靠近于F，故NH3的键角大于NF3的键角，故D错误。6.As2O3(砒霜)可用于白血病的治疗，As2O3是两性氧化物(分子结构如图所示)，溶于盐酸生成AsCl3，AsCl3用LiAlH4还原生成AlH3。下列说法正确的是()A.As2O3分子中As原子的杂化方式为sp3B.LiAlH4为共价化合物C.AsCl3空间结构为平面正三角形D.AlH3分子键角小于109.5°答案A解析As2O3分子中形成了3个As—O共价键，As原子上还有一个孤电子对，As原子的杂化轨道数目为4，所以As原子的杂化方式为sp3杂化，A正确；LiAlH4为离子化合物，阳离子是Li＋，阴离子为AlHeq\o\al(－,4)，B错误；AsCl3中有3个σ键，孤电子对数为eq\f(1,2)×(5－3×1)＝1，As原子为sp3杂化，含有一个孤电子对，所以空间结构为三角锥形，C错误；AlH3含有3个σ键，无孤电子对，空间结构为平面三角形，所以键角大于109.5°，D错误。7.回答下列问题。(1)X、Y两种主族元素能形成XY2型化合物，已知XY2中共有38个电子，若XY2为常见元素形成的离子化合物，其电子式为________；若XY2为共价化合物，其结构式为________。(2)现有a～g7种短周期元素，它们在元素周期表中的位置如图所示，请据此回答下列问题：①元素的原子间反应最容易形成离子键的是________(填字母，下同)，容易形成共价键的是________。A.c和f B.b和gC.d和g D.b和e②写出由a～g7种元素形成的，所有原子都满足最外层为8电子结构的任意一种分子的分子式：________。③a与e能形成化合物ea5，它的所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子的最外电子层结构，其电子式为________，其中所含化学键类型为________，该物质能与水剧烈反应生成两种气体，这两种气体的化学式是________。(3)氯化铝的物理性质非常特殊，如：氯化铝的熔点为190℃(2.02×103Pa)，但在180℃就开始升华。据此判断，氯化铝是________(填“共价化合物”或“离子化合物”)，可以证明你的判断正确的实验依据是______________________。答案(1)S=C=S(2)①BC②CCl4(合理即可)③极性共价键、离子键NH3、H2(3)共价化合物氯化铝在熔融状态下不导电解析(1)X、Y能形成XY2型化合物，若XY2为常见元素形成的离子化合物，X显正二价，Y显负一价，又已知XY2中共有38个电子，计算得：20＋9＋9＝38，则XY2为氟化钙，其电子式为；若XY2为共价化合物时，则无金属，X显正四价，Y显负二价，6＋16＋16＝38，可推出XY2为二硫化碳，其结构式为：S=C=S。(2)a～g7种短周期元素依次为氢、钠、镁、碳、氮、磷、氯。①金属性强和非金属性强的元素之间最容易形成离子键，钠是周期表中最左边的元素金属性强，氯是最右边的元素非金属性强，所以是b、g最容易形成离子键，选B；非金属元素之间容易形成共价键，所以选C。②分子中所有原子都满足8电子的物质有CCl4(或PCl3)。③根据分析，a为H，e为N，N与H能形成化合物NH5，它的所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子的最外电子层结构，其电子式为；其中铵根离子中N与H之间是极性共价键，铵根与H－之间是离子键；该物质能与水剧烈反应生成两种气体，反应的化学方程式为NH5=NH3↑＋H2↑，这两种气体的化学式是NH3和H2。(3)氯化铝的熔点为190℃(2.02×103Pa)，但在180℃就开始升华，据此判断，氯化铝的熔沸点不高，且氯化铝在熔融状态时不能导电，则氯化铝是共价化合物。8.已知A、B、C、D、E、F为元素周期表前四周期原子序数依次增大的六种元素，其中A的一种同位素原子中无中子，B的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，D与E同主族，且E的原子序数是D的2倍，F元素在地壳中的含量位于金属元素的第二位。试回答下列问题：(1)关于B2A2的下列说法中正确的是________。①B2A2中的所有原子都满足8电子稳定结构②B2A2是由极性键和非极性键形成的非极性分子③每个B2A2分子中σ键和π键数目比为1∶1④B2A2分子中的A—B属于s－spσ键(2)A2E分子中心原子的杂化类型为________。比较A2D与A2E分子的沸点，其中沸点较高的原因为______________________________________________________________________________________________。元素D可形成两种同素异形体，其中在水中溶解度更大的是________(填分子式)。(3)已知ClOeq\o\al(－,2)为V形，中心氯原子周围有四对价层电子。ClOeq\o\al(－,2)中心氯原子的杂化轨道类型为________。答案(1)②④(2)sp3H2O分子之间存在氢键O3(3)sp3解析A的一种同位素原子中无中子，则A为H元素；B的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，则B为C元素；D与E同主族，且E的原子序数是D的2倍，则D为O元素、E为S元素；C的原子序数介于碳、氧之间，应为N元素；F元素在地壳中的含量位于金属元素的第二位，则F为Fe元素。(1)①H原子核外不满足8电子稳定结构，错误；③C2H2分子的结构式为H—C≡C—H，一个分子中有3个σ键、2个π键，错误；④C2H2分子中C原子采取sp杂化，所以H、C之间形成的是s－spσ键，正确。(2)H2S中S形成2个σ键，孤电子对数＝eq\f(6－2×1,2)＝2，为sp3杂化；O3分子为V形结构，与水相似，易溶于水。(3)由中心氯原子周围有四对价层电子可知为sp3杂化。能力提升9.曾经有一种“本宝宝福禄双全”的有机物刷爆朋友圈，其结构简式为。下列关于该有机物的说法错误的是()A.基态Cl原子的核外电子有17种运动状态B.分子中存在大π键为Πeq\o\al(6,6)C.HClO4中Cl的价层电子对数为4D.与足量H2发生加成反应后，该分子中有3个手性碳原子答案D解析基态Cl原子的核外有17个电子，每个电子的运动状态均不相同，则电子有17种运动状态，A正确；分子中存在苯环，存在Πeq\o\al(6,6)大π键，B正确；HClO4分子中Cl原子的价层电子对数＝4＋eq\f(1,2)×(7＋1－2×4)＝4，C正确；与足量H2发生加成反应后，该分子中含有4个手性碳原子(*)，如图中所示，D错误。10.(2023·周口项城期中改编)已知S4Oeq\o\al(2－,6)的结构为，下列叙述不正确的是()A.S4Oeq\o\al(2－,6)的结构中