本章知识体系构建与核心素养提升
1.共价键和分子的空间结构
2.分子结构与物质的性质
(1)共价键的极性
(2)分子极性
(3)分子间的作用力→对其物质性质的影响
(4)溶解性
(5)分子的手性
在分子结构与性质中,涉及到的考点很多,如:共价键及键参数,价层电子对互斥模型,杂化轨道理论,键的极性与分子极性等,特别是以简答题的形式出现较多。下面从两个角度探讨分子结构与性质在高考中的考查。
角度一 “两大理论”与微粒空间结构
1.[2020·全国卷Ⅰ,35(3)]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________。
答案 正四面体形 4 sp3
2.[2020·全国卷Ⅲ,35(2)节选]氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:
3NH3BH3+6H2O===3NH+B3O+9H2
B3O的结构为。在该反应中,B原子的杂化轨道类型由________变为________。
答案 sp3 sp2
3.[2019·全国卷Ⅰ,35(2)节选]乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是________、________。
答案 sp3 sp3
解析 乙二胺分子中,1个N原子形成3个单键,还有一个孤电子对,故N原子价层电子对数为4,N原子采取sp3杂化;1个C原子形成4个单键,没有孤电子对,价层电子对数为4,采取sp3杂化。
4.[2019·全国卷Ⅲ,35(4)]NH4H2PO4中,电负性最高的元素是________;P的________杂化轨道与O的2p轨道形成________键。
答案 O sp3 σ
解析 同周期从左到右,主族元素的电负性逐渐增强,故O的电负性大于N,同主族从上到下,元素的电负性逐渐减小,故电负性N大于P,又因H的电负性小于O,因此NH4H2PO4中电负性最高的元素是O。PO中中心原子P的价层电子对数为4,故P为sp3杂化,P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成σ键。
5.[2018·全国卷Ⅰ,35(3)节选]LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间结构是________,中心原子的杂化形式为________。
答案 正四面体形 sp3
6.[2018·江苏,21A(1)]SO中心原子轨道的杂化类型为________;NO的空间结构为________(用文字描述)。
答案 sp3 平面(正)三角形
角度二 微粒作用与分子性质
7.(1)[2020·浙江7月选考,26(3)]常温下,在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷,原因是___________________________________________________________________________。
(2)[2020·浙江1月选考,26(3)]在常压下,甲醇的沸点(65 ℃)比甲醛的沸点(-19 ℃)高。主要原因是______________________________________________________________________。
(3)[2019·全国卷Ⅱ,35(1)]元素As与N同族。预测As的氢化物分子的空间结构为______,其沸点比NH3的________(填“高”或“低”),其判断理由是_________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)[2019·全国卷Ⅲ,35(3)节选]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)乙醇与水形成分子间氢键而氯乙烷不能与水形成氢键 (2)甲醇分子间存在氢键 (3)三角锥形 低 NH3分子间存在氢键 (4)苯胺分子之间存在氢键
解析 (1)由于乙醇与水分子间存在氢键,而氯乙烷和水分子间不存在氢键,故乙醇在水中的溶解度大于氯乙烷的溶解度。(2)甲醇分子中含有羟基,分子间可以形成氢键,而甲醛分子间只有范德华力,氢键强于范德华力,因此常压下,甲醇的沸点比甲醛的高。(4)苯胺分子中N原子电负性大,原子半径小,易形成分子间氢键N—H…N,使得苯胺晶体的熔、沸点分别高于甲苯。
8.[2018·全国卷Ⅱ,35(3)]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 S8相对分子质量大,分子间范德华力强
9.[2018·全国卷Ⅲ,35(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能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是_______。
答案 离子键 ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主,极性较小
10.[2017·全国卷Ⅱ,35(3)]经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图所示。
①从结构角度分析,R中两种阳离子的相同之处为________,不同之处为________。(填字母)
A.中心原子的杂化轨道类型
B.中心原子的价层电子对数
C.空间结构
D.共价键类型
②R中阴离子N中的σ键总数为________个。分子中的大π键可用符号Π表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为Π),则N中的大π键应表示为________。
③图中虚线代表氢键,其表示式为(NH)N—H…Cl、____________、________________。
答案 ①ABD C ②5 Π ③(H3O+)O—H…N(N) (NH)N—H…N(N)