第2章 微粒间相互作用与物质性质 分层作业和课件（16份打包）（含解析）鲁科版（2019）高中化学选择性必修2

第2章　分层作业12　配位键、金属键
A级 必备知识基础练
1.在[Fe(CN)6]3-配离子中,中心离子的配位数为(　　)
A.3 B.4
C.5 D.6
2.关于金属性质和原因的描述不正确的是(　　)
A.金属具有金属光泽是因为金属中的自由电子吸收了可见光,又把部分能量以光的形式释放出来
B.金属具有良好的导电性,是因为金属晶体中共享了金属原子的价电子,形成了“电子气”,在外电场的作用下自由电子定向移动形成电流
C.金属具有良好的导热性能,是因为自由电子在受热后,加快了运动速率,自由电子通过与金属原子发生碰撞,传递能量
D.金属的导电性和导热性与金属键无关
3.下列生活中的问题,不能用金属键理论知识解释的是(　　)
A.用铁制品做炊具
B.用金属铝制成导线
C.用铂金做首饰
D.铁易生锈
4.金属的下列性质中,不能用金属键解释的是(　　)
A.易传热
B.加工易变形但不碎
C.易锈蚀
D.有特殊的金属光泽
5.下列物质不是配合物的是(　　)
A.NaCl B.[Fe(SCN)2]Cl
C.[Cu(NH3)4]Cl2 D.[Ag(NH3)2]OH
6.下列微粒:①N、②[B(OH)4]-、③CH3COO-、④NH3、⑤CH4。其中含有配位键的是(　　)
A.①② B.①③
C.④⑤ D.②④
7.已知NH3分子可与Cu2+以配位键形成[Cu(NH3)4]2+,则除去硫酸铜溶液中少量硫酸可选用的试剂是(　　)
A.NaOH B.NH3
C.BaCl2 D.Cu(OH)2
8.下列各种说法错误的是(　　)
A.DNA双螺旋结构中存在氢键
B.NH4NO3、H2SO4都含有配位键
C.共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子
D.形成配位键的条件是一方提供空轨道,一方提供孤电子对
9.配位化学创始人维尔纳发现,取CoCl3·6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)、CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1 mol,分别溶于水后,加入足量AgNO3溶液,产生AgCl沉淀的量分别为3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。
(1)请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。
CoCl3·6NH3(黄色)　　　　　　　　　,CoCl3·4NH3(紫色)　　　　　　　　。
(2)CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)组成相同而颜色不同的原因是　　　　　。
(3)上述配合物中,中心离子的配位数都是　　　　　,写出基态中心离子的电子排布式:　 　　　　　　　　　　　　　　　　。
10.回答下列问题:
(1)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子,其原因是 　　　　　　　　　　　　　,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是　　　　　(填“Mg2+”或“Cu2+”)。
(2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸气状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)Cu2+与OH-反应能生成[Cu(OH)4]2-,[Cu(OH)4]2-中的配位原子为　　　　　　(填元素符号)。
11.配位键的共用电子对由某原子单方面提供并与另一缺电子的微粒结合。如N就是由NH3(氮原子提供电子对)和H+(缺电子)通过配位键形成的。据此,回答下列问题:
(1)下列微粒中可能存在配位键的是　　　(填字母)。
A.CO2 B.H3O+
C.CH4 D.NH3
(2)硼酸(H3BO3)溶液呈酸性,试写出其电离方程式: 　　　　　　　　　。
(3)科学家对H2O2结构的认识经历了较为漫长的过程,最初,科学家提出了两种观点:
甲:、乙:H—O—O—H,其中O→O表示配位键,在化学反应中O→O键遇到还原剂时易断裂。化学家Baeyer和Villiyer为研究H2O2的结构,设计并完成了下列实验:
a.将C2H5OH与浓硫酸反应生成(C2H5)2SO4和水;
b.将制得的(C2H5)2SO4与H2O2反应,只生成A和H2SO4;
c.将生成的A与H2反应(已知该反应中H2做还原剂)。
①如果H2O2的结构如甲所示,实验c中反应的化学方程式为(A写结构简式)　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②为了进一步确定H2O2的结构,还需要在实验c后添加一步实验d,请设计d的实验方案: 　　　　　　　　　　　　　。
B级 关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
12.金属键的强弱与金属的价电子数多少有关,价电子数越多金属键越强;与金属阳离子的半径大小也有关,金属阳离子半径越大,金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是(　　)
A.Li、Na、K B.Na、Mg、Al
C.Li、Be、Mg D.Li、Na、Mg
13.若X、Y两种粒子之间可形成配位键,则下列说法正确的是(　　)
A.X、Y只能是离子
B.若X提供空轨道,则配位键表示为X→Y
C.X、Y分别为Ag+、NH3时形成配位键,Ag+作配体
D.若X提供空轨道,则Y至少要提供一对孤电子对
14.设NA为阿伏加德罗常数的值。配合物Na3[Fe(CN)6]可用于离子检验,下列说法不正确的是(　　)
A.此配合物中存在离子键、配位键、极性键、非极性键
B.配离子为[Fe(CN)6]3-,中心离子为Fe3+,配位数为6,配位原子为C
C.1 mol配合物中σ键数目为6NA
D.该配合物为离子化合物,易电离,1 mol配合物电离得到阴、阳离子共4NA
15.向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加浓氨水,先生成难溶物,继续滴加浓氨水,难溶物溶解,得到蓝色透明溶液。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,但反应前后Cu2+的浓度减小
B.沉淀溶解后,生成深蓝色的配离子[Cu(H2O)4]2+
C.该实验能证明[Cu(NH3)4]2+比氢氧化铜稳定
D.在配离子[Cu(NH3)4]2+中,Cu2+提供孤电子对,NH3提供空轨道
16.某物质的化学式为PtCl4·2NH3,其水溶液不导电,加入AgNO3溶液也不产生沉淀,与强碱共热没有NH3放出,则关于该物质的说法正确的是(　　)
A.Pt的化合价为+6价
B.该物质的分子可能是平面正方形结构
C.Cl-和NH3均为配体
D.1 mol PtCl4·2NH3含有的σ键数为6NA
17.下列现象与形成配合物无关的是(　　)
A.Fe3+与SCN-不能大量共存
B.向Cu与Cl2反应后的集气瓶中加少量水,呈绿色,再加水,呈蓝色
C.Cu与浓硝酸反应后,溶液呈绿色,Cu与稀硝酸反应后,溶液呈蓝色
D.向AlCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量,先出现白色沉淀,继而消失
18.回答下列问题:
(1)将白色CuSO4粉末溶解于水中,溶液呈蓝色,是因为生成了一种呈蓝色的配位数是4的配合离子,请写出生成此配合离子的离子方程式:　　　　　　　　　　　　,蓝色溶液中的阳离子内存在的全部化学键类型有　　　　　　。
(2)向CuSO4溶液中滴加氨水会生成蓝色沉淀,再滴加氨水到沉淀刚好全部溶解可得到深蓝色溶液,继续向其中加入极性较小的乙醇可以生成深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4·H2O沉淀。下列说法不正确的是　　　　(填字母)。
a.[Cu(NH3)4]SO4组成元素中电负性最大的是N元素
b.CuSO4晶体及[Cu(NH3)4]SO4·H2O中硫原子的杂化方式均为sp3
c.[Cu(NH3)4]SO4所含有的化学键有离子键、极性共价键和配位键
d.NH3分子内的H—N键之间的键角大于H2O分子内的H—O键之间的键角
e.S的空间结构为正四面体形
f.[Cu(NH3)4]2+中,NH3是配体
g.NH3分子中氮原子的轨道杂化方式为sp2杂化
(3)配离子[Cu(NH3)2(H2O)2]2+的中心离子是　　　　,配体是　　　　,配位数为　　　　,其含有的微粒间的作用力类型有　　　　　　。
19.回答下列问题:
(1)若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物,则该配合物中提供孤电子对的原子是　　　　　　　　。
(2)写出NH3·BF3的结构式,并用“→”表示出配位键　　　　　　　。
(3)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。肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4的化学键类型与硫酸铵中的相同,则N2H6SO4内存在　　 　(填字母)。
a.离子键 b.配位键
c.共价键 d.σ键
(4)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成Na2[Cu(OH)4]。不考虑空间结构,[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为　　　　　　　　　　　　　　　　。Na2[Cu(OH)4]中除配位键外,还存在的化学键类型是　　　　(填字母)。
a.离子键 b.金属键
c.极性键 d.非极性键
(5)向氯化铜溶液中加入过量浓氨水,然后加入适量乙醇,溶液中析出深蓝色的[Cu(NH3)4]Cl2晶体,上述深蓝色晶体中含有的化学键除普通共价键外,还有　　　　和　　　　　　。
C级 学科素养拔高练
20.回答下列问题:
(1)下列金属的金属键最强的是　　　　　(填字母)。
a.Na b.Mg
c.K d.Ca
(2)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
(3)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物,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式可表示为　　　　　　　　,第二种配合物的结构式可表示为　　　　　　　。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)
(4)关于[Ti(NH3)5Cl]Cl2的说法错误的是　　　　(填字母)。
A.1 mol [Ti(NH3)5Cl]Cl2含有σ键的数目为15NA
B.中心原子的化合价为+3价
C.中心原子的配位数是6
D.含1 mol [Ti(NH3)5Cl]Cl2的水溶液中加入足量AgNO3溶液,产生3 mol白色沉淀
答案：
1.D　解析 配位数是指直接与中心原子(离子)配位的配位原子的数目,配离子[Fe(CN)6]3-中中心离子的配位数为6。
2.D　解析 金属一般具有银白色光泽是由于金属键中的自由电子在吸收可见光以后,发生跃迁,成为高能态,然后又会回到低能态,把多余的能量以可见光的形式释放出来,故A正确;金属内部有自由电子,可在外加电场作用下发生定向移动,故B正确;自由电子受热后运动速率增大,与金属原子碰撞频率增大,传递能量,故金属有良好的导热性,故C正确;金属的导电性和导热性与金属键有关,故D错误。
3.D　解析 用铁制品做炊具主要利用金属的导热性;用金属铝制成导线利用金属的导电性;用铂金做首饰利用金属的延展性;三者均能用金属键理论解释。铁易生锈与原子的还原性以及所处的周围介质的酸碱性有关。
4.C　解析 金属晶体易传热是由于晶体内部自由电子与金属原子的碰撞,即能用金属键解释,故A正确;金属有延展性,加工易变形,发生形变时,自由电子仍然可以在金属阳离子之间流动,使金属不会断裂破碎,即能用金属键解释,故B正确;金属易锈蚀与化学性质有关,金属的化学性质比较活泼,容易被空气中的氧气氧化,故C错误;自由电子很容易被激发,在吸收可见光以后,发生跃迁,成为高能态,然后又回到低能态,把多余的能量以可见光的形式释放出来,能用金属键解释,故D正确。
5.A　解析 NaCl中只含有离子键,故不是配合物。
6.A　解析 N中的氮原子存在孤电子对,H+有空轨道,可以形成N,由此可以判断该离子有配位键;[B(OH)4]-中B原子只有3个电子可以成键,故还有一个空轨道,故其中一个OH-是通过配位键与B结合的。其他微粒中均不含有配位键。
7.D　解析 加入NaOH会生成Cu(OH)2沉淀,A项错误;通入NH3会形成[Cu(NH3)4]2+,B项错误;加入BaCl2会消耗S,C项错误;Cu(OH)2能与硫酸反应生成硫酸铜,且过量的Cu(OH)2可以通过过滤除去,D项正确。
8.C　解析 DNA双螺旋结构中存在氢键,A正确;NH4NO3、H2SO4中的N、S中含有配位键,B正确;形成配位键的两个原子一方提供孤电子对,另一方提供空轨道,D正确。
9.答案 (1)[Co(NH3)6]Cl3　[Co(NH3)4Cl2]Cl
(2)空间结构不同　
(3)6　1s22s22p63s23p63d6
解析 (1)1molCoCl3·6NH3(黄色)与足量AgNO3溶液反应生成3molAgCl,说明1molCoCl3·6NH3中有3molCl-为外界离子,其配体为NH3,所以其化学式为[Co(NH3)6]Cl3;1molCoCl3·4NH3(紫色)与足量AgNO3溶液反应生成1molAgCl,说明1molCoCl3·4NH3中有1molCl-为外界离子,其配体为NH3和Cl-,所以其化学式为[Co(NH3)4Cl2]Cl。(2)CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)的化学式都是[Co(NH3)4Cl2]Cl,但因其空间结构不同,故颜色不同。(3)这四种配合物的化学式分别是[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl、[Co(NH3)4Cl2]Cl,其配位数都是6;中心离子为Co3+,Co3+核外有24个电子,则基态Co3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。
10.答案 (1)乙二胺中的两个N原子可以提供孤电子对给金属离子形成配位键　Cu2+
(2)
(3)O
解析 (1)由于Cu2+半径大于Mg2+,Cu2+与N形成配位键时“头碰头”重叠程度较大,其与乙二胺形成的化合物相对较稳定。(2)Fe能够提供空轨道,而Cl能够提供孤电子对,故FeCl3分子双聚时可形成配位键。由常见AlCl3的双聚分子的结构可知FeCl3的双聚分子的结构式为。(3)该配离子中Cu2+提供空轨道,O提供孤电子对,故配位原子为O。
11.答案 (1)B
(2)H3BO3+H2OH++[B(OH)4]-
(3)①C2H5OOC2H5+H2→C2H5OC2H5+H2O
②用无水硫酸铜检验实验c的反应产物中有没有水(或其他合理答案)
解析 (1)配位键形成的条件是一方提供电子对,另一方具有可接受孤电子对的空轨道,在H3O+中,H2O分子中O原子提供孤电子对,H+具有空轨道,两者通过配位键形成配离子[]+。
(2)硼原子为缺电子原子,H3BO3的电离是B原子和水电离的OH-形成配位键,水电离的H+表现出酸性。
(3)由题中所含配位键的物质的反应特点进行分析。
12.B　解析 金属键越强,金属的熔点越高。A项中,阳离子半径顺序为Li+Na>K,熔点依次降低;B项,价电子数的关系为NaMg2+>Al3+,故金属键依次增强,熔、沸点依次升高;C项中Be的熔点高于Mg;D项中Li的熔点高于Na。
13.D　解析 形成配位键的可以是离子,也可以是分子或原子,故A错误;若X提供空轨道,则应该是提供孤电子对的粒子指向提供空轨道的粒子,因此配位键表示为Y→X,故B错误;含有孤电子对的离子或分子作配体,因此X、Y分别为Ag+、NH3时形成配位键,NH3作配体,故C错误;若X提供空轨道,则Y至少要提供一对孤电子对,故D正确。
14.AC　解析 Na+与[Fe(CN)6]3-之间存在离子键,CN-与Fe3+之间存在配位键,CN-中碳原子与氮原子之间存在极性共价键,不存在非极性键,A错误;配合物Na3[Fe(CN)6]中,配离子为[Fe(CN)6]3-,中心离子为Fe3+,配位数为6,配位原子为C,B正确;1mol配合物Na3[Fe(CN)6]中 σ键数目为(6+6)×NA=12NA,C错误;该配合物为离子化合物,易电离,其电离方程式为Na3[Fe(CN)6]══3Na++[Fe(CN)6]3-,1mol配合物电离得到阴、阳离子共4NA,D正确。
15.AC　解析 硫酸铜和浓氨水反应开始时生成氢氧化铜蓝色沉淀,继续加浓氨水时,氢氧化铜和浓氨水继续反应生成配离子[Cu(NH3)4]2+而使溶液澄清,发生反应的离子方程式为Cu2++2NH3·H2O══Cu(OH)2↓+2N,Cu(OH)2+4NH3·H2O══[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O,Cu2+转化为配离子[Cu(NH3)4]2+,Cu2+的浓度减小,A项正确、B项错误;氢氧化铜沉淀能转化为配离子[Cu(NH3)4]2+,说明[Cu(NH3)4]2+比氢氧化铜稳定,C项正确;Cu2+具有空轨道,NH3具有孤电子对,D项错误。
16.C　解析 由题意可知,化学式PtCl4·2NH3中,Cl-、NH3均为Pt4+的配体。Pt的化合价为+4价,故A错误;配位数为6,且配体不同,不可能为平面正方形结构,故B错误;Cl-和NH3均为配体,提供孤电子对,故C正确;配位键为σ键,氨分子中含N—H键,为σ键,则1molPtCl4·2NH3含有的σ键数为12NA,故D错误。
17.C　解析 A项涉及[Fe(SCN)]2+的形成;B项涉及[CuCl4]2-与[Cu(H2O)4]2+的转化;D项涉及[Al(OH)4]-的形成;C项Cu与浓硝酸反应后溶液显绿色,是因为反应后生成的NO2溶于Cu(NO3)2溶液中造成的。
18.答案 (1)Cu2++4H2O══[Cu(H2O)4]2+　共价键、配位键
(2)ag　(3)Cu2+　NH3、H2O　4　配位键、极性共价键
解析 (1)Cu2+具有接受孤电子对的空轨道,H2O分子中的O原子提供孤电子对形成配合物[Cu(H2O)4]2+。
(2)电负性O>N,a不正确;S原子与4个O原子形成共价键,所以S原子采取sp3杂化,b正确;[Cu(NH3)4]SO4中S与[Cu(NH3)4]2+以离子键结合,NH3、S中含有极性共价键,[Cu(NH3)4]2+中含有配位键,c正确;NH3分子内N原子有1对孤电子对,H2O分子中O原子有2对孤电子对,H2O分子中孤电子对对共用电子对排斥作用大,所以H2O分子中H—O键的键角小于NH3分子中H—N键的键角,d正确;S中S原子以4个σ键与4个O原子结合,S发生sp3杂化,故S为正四面体形,e正确;[Cu(NH3)4]2+中NH3是配体,f正确;NH3中N发生sp3杂化,g不正确。
(3)由书写形式可以看出其中心离子是Cu2+,配体是H2O和NH3,配位数为4。[Cu(NH3)2(H2O)2]2+中含有的微粒间作用力有配位键和极性共价键。
19.答案 (1)X　
(2)
(3)abcd　
(4)　ac
(5)离子键　配位键
解析 (1)BCl3分子中B原子发生sp2杂化,形成3个sp2杂化轨道。B原子未杂化的1个2p轨道为空轨道,所以与X形成配位键时,X应提供孤电子对。
(2)NH3中N原子发生sp3杂化,N原子上有1对孤电子对,BF3中B原子发生sp2杂化,杂化轨道与F原子形成3个共价键,故有一个2p空轨道,可与NH3形成配位键。
(3)N2H6SO4中的化学键类型与硫酸铵相同,则该晶体内存在离子键、共价键、配位键、σ键。
(4)Cu2+中存在空轨道,而OH-中O原子上有孤电子对,故O与Cu之间以配位键结合。Na2[Cu(OH)4]为离子化合物,Na+与[Cu(OH)4]2-之间以离子键结合,O—H键为极性键。
(5)Cu2+具有可接受孤电子对的空轨道,N原子提供孤电子对,Cu2+与NH3分子之间形成配位键,NH3分子中N、H原子之间以共价键结合,内界离子[Cu(NH3)4]2+与外界离子Cl-以离子键结合。
20.答案 (1)b　
(2)acd
(3)[CoBr(NH3)5]SO4　[Co(SO4)(NH3)5]Br　生成淡黄色沉淀
(4)AD
解析 (1)金属阳离子半径越小,金属价电子数越多,则金属键越强,题给四种金属中阳离子电荷数最多且半径最小的是Mg2+,故金属镁的金属键最强。(2)[Al(OH)4]-中存在配位键、极性共价键、σ键,因此选acd。(3)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物,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,说明硫酸根离子在外界,则第一种配合物的结构式为[CoBr(NH3)5]SO4;在第二种配合物的溶液中加BaCl2溶液时,无明显现象,则外界不是硫酸根离子,第二种配合物的结构式可表示为[Co(SO4)(NH3)5]Br;第二种配合物中含溴离子,滴加AgNO3溶液,产生AgBr沉淀,现象为生成淡黄色沉淀。(4)[Ti(NH3)5Cl]Cl2的配位化合物中含有6个配位键,NH3中含3个N—H键,则1mol[Ti(NH3)5Cl]Cl2含有σ键的数目为(3×5+6)NA=21NA,A错误;[Ti(NH3)5Cl]Cl2中心Ti原子的化合价为+3价,B正确;配离子[Ti(NH3)5Cl]2+中Ti为中心原子,配体为NH3和Cl-,则配位数是6,C正确;[Ti(NH3)5Cl]Cl2中外界有2个Cl-,则含1mol[Ti(NH3)5Cl]Cl2的水溶液中加入足量AgNO3溶液,产生2mol白色沉淀,D错误。(共36张PPT)
分层作业10　分子的空间结构与分子性质
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A 级 必备知识基础练
1.下列各组物质中,都是由极性键构成的极性分子的一组是(　　)
A.CH4和Br2 B.NH3和H2O
C.H2S和CCl4 D.CO2和HCl
B
解析 A项中CH4、Br2为非极性分子;C项中CCl4为非极性分子;D项中CO2为非极性分子。
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2.某化学家研究出一种新型复合光催化剂(C3N4/CQDs),能利用太阳光高效分解水,原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.H2O2中存在非极性共价键,是非极性分子
B.反应Ⅰ中涉及极性键的断裂和非极性键的形成
C.非极性分子中一定有非极性键,极性分子中一定有极性键
D.H2O是非极性分子
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解析 H2O2是极性分子,故A错误;反应Ⅰ是在催化剂作用下H2O生成H2和H2O2,涉及极性键H—O键的断裂和非极性键H—H键、O—O键的形成,故B正确;分子的极性与分子内共价键的极性和分子的空间结构密切相关,分子中的正负电中心是否重合是判断分子极性的依据,中心重合是非极性分子,不重合是极性分子,如甲烷是极性键形成的非极性分子,故C错误;H2O是极性分子,故D错误。
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3.下列叙述正确的是(　　)
A.以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子
B.以极性键结合起来的分子一定是极性分子
C.非极性分子只能是双原子单质分子
D.非极性分子中各原子一定共面
A
解析 由非极性键结合的双原子分子为非极性分子,如氧气、氮气、氯气等,故A正确;以极性键结合起来的分子可能为非极性分子,如甲烷、二氧化碳等,故B错误;非极性分子可能为多原子分子,如甲烷、二氧化碳等,故C错误;非极性分子中各原子不一定共面,如甲烷为非极性分子,空间结构为正四面体形,其原子不共面,故D错误。
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4.CO2、CH4、BF3都是非极性分子,SO2、H2O、NH3都是极性分子,由此推测ABn型分子是非极性分子的经验规律是(　　)
A.所有原子在同一平面
B.分子中每个键的键长应相等
C.A的相对原子质量小于B
D.在ABn中A原子没有孤电子对
D
解析 CO2、CH4、BF3的中心原子的所有价电子都参与成键,没有孤电子对,都是对称结构,而SO2、H2O、NH3中含有孤电子对,都不是对称结构。
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5.下列化合物分子中含有两个不对称碳原子的是(　　)
B
解析 根据不对称碳原子的定义判断,A项中有一个不对称碳原子,B项中有两个不对称碳原子,C项中有三个不对称碳原子,D项中没有不对称碳原子。
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6.实验测得BeCl2为共价化合物,两个Be—Cl键的夹角为180°,由此可判断BeCl2属于(　　)
A.由极性键形成的极性分子
B.由极性键形成的非极性分子
C.由非极性键形成的极性分子
D.由非极性键形成的非极性分子
B
解析 BeCl2中Be—Cl键是不同元素形成的共价键,为极性键,两个Be—Cl键的夹角为180°,说明分子是对称的,正电荷重心与负电荷重心重合,BeCl2属于非极性分子,故BeCl2是由极性键形成的非极性分子。
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7.下列共价键①H—H键、②H—F键、③H—O键、④H—N键中,键的极性由小到大的顺序正确的是(　　)
A.①②③④ B.④③②①
C.①④③② D.②③④①
C
解析 非金属元素的电负性越大,其原子与氢原子形成的共价键的极性越强。第2周期元素的电负性:N1
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8.下列说法正确的是(　　)
A.极性溶质一定易溶于极性溶剂,非极性溶质一定易溶于非极性溶剂
B.Br2和H2O均是极性分子,CCl4是非极性分子,所以Br2易溶于H2O而难溶于CCl4
C.CS2和白磷均是非极性分子,H2O是极性分子,所以白磷难溶于H2O而易溶于CS2
D.H2O是极性分子,CO2可溶于H2O,因此CO2是极性分子
C
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解析 “相似相溶”原理是经验规律,存在特殊情况,部分有机化合物分子是极性分子,但因为极性很弱,所以大部分难溶于水,故A不正确;Br2是非极性分子,H2O是极性分子,CCl4是非极性分子,根据“相似相溶”原理,Br2难溶于H2O而易溶于CCl4,故B不正确;CS2和白磷均是非极性分子,H2O是极性分子,所以白磷难溶于H2O而易溶于CS2,故C正确;CO2是非极性分子,CO2溶于H2O时,部分与H2O反应生成H2CO3,故D不正确。
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9.[2023河北邢台二中高二期末]SO3和O3的混合气体经光解作用可生成一种新分子,结构简式如下所示,下列说法正确的是(　　)
A.O3的键角为109°28'
B.SO3与O3均为非极性分子
C.SO3的空间结构为平面三角形
D.SO3中心原子为sp3杂化
C
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10.有A、B、C、D、E五种短周期元素,它们的核电荷数按C、A、B、D、E的顺序依次增大。C、D都能分别与A按原子个数比为1∶1或2∶1形成化合物。CB可与EA2反应生成C2A和气态物质EB4。E的M层电子数是K层电子数的2倍。回答下列问题。
(1)写出元素的名称:A:　　　;E:　　　　。
(2)画出E的原子结构示意图:　 　　　　　　　　　　。
(3)写出D2A2的电子式:　　　　　　　　。
(4)C2A是由　　　　(填“极性”或“非极性”,下同)键形成的　　　　　分子;
EB4是由　　　　键形成的　　　　分子。
(5)任写一种与C2A互为等电子体的微粒　　　　(写化学式)。
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答案 (1)氧　硅　
(4)极性　极性　极性　非极性
(5)H2S(合理即可)
解析 E的M层电子数是K层电子数的2倍,故E应为Si,且可知EA2为SiO2,气态EB4为SiF4,由反应4HF+SiO2══SiF4↑+2H2O可知,C为H,A为O,B为F,C、D分别与A形成原子个数比为1∶1或2∶1的化合物,可判断D为Na。
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B 级 关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
11.下列关于链状葡萄糖(结构如图)的叙述
错误的是(　　)
A.分子中含有σ键和π键两种共价键
B.分子间存在氢键,使其熔、沸点较高
C.2~6号碳原子均为sp3杂化
D.每个分子中有5个手性碳原子
D
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解析 单键都是σ键,双键中一个是σ键、一个是π键,故链状葡萄糖的分子中含有σ键和π键两种共价键,故A不符合题意;链状葡萄糖的分子中含有羟基,氢原子直接与氧原子相连,可形成分子间氢键,使其熔、沸点较高,故B不符合题意;2~6号碳原子均形成四个单键,价电子对数为4,因此碳原子为sp3杂化,故C不符合题意;2~5号碳原子均连接4个不同原子或基团,为手性碳原子,但6号碳原子连两个氢原子,不是手性碳原子,1号碳原子连有三个原子或基团,也不是手性碳原子,因此每个分子中有4个手性碳原子,故D符合题意。
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12.丙氨酸(C3H7NO2)分子为手性分子,存在手性异构体,其结构如图所示:
下列关于丙氨酸的两种手性异构体(Ⅰ和Ⅱ)的说法正确的是(　　)
A.Ⅰ和Ⅱ分子中均存在1个不对称碳原子
B.Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称,都是非极性分子
C.Ⅰ和Ⅱ分子都是极性分子,只含有极性键,不含非极性键
D.Ⅰ和Ⅱ所含的化学键相同
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解析 Ⅰ和Ⅱ分子中都只含有1个不对称碳原子,A正确;Ⅰ和Ⅱ分子结构不对称,都是极性分子,B错误;Ⅰ和Ⅱ分子中既含有极性键又含有非极性键,C错误;Ⅰ和Ⅱ互为手性异构体,所含化学键相同,D正确。
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13.X、Y为两种不同元素,由它们组成的下列物质的分子中,肯定有极性的是(　　)
A.XY4 B.XY3
C.XY2 D.XY
D
解析 若A、B、C项中分子空间结构均匀对称,即:A为正四面体结构,B为三角形结构,C为直线形结构,则均为非极性分子。但D为双原子构成的化合物,一定为极性分子。
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14.有一种AB2C2型分子,在该分子中A为中心原子。下列关于该分子的空间结构和极性的说法中,正确的是(　　)
A.假设为平面四边形,则该分子一定为非极性分子
B.假设为四面体形,则该分子一定为非极性分子
C.假设为平面四边形,则该分子可能为非极性分子
D.假设为四面体形,则该分子可能为非极性分子
C
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15.科学家最近研制出有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键之间的键角都是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.该物质既有氧化性又有还原性
D.该分子为非极性分子
C
解析 由于N、O为不同元素的原子,其电负性不同,所以N、O原子间形成的是极性键,A错误;四个氮原子形成三角锥形结构,所以四个氮原子不共平面,B错误;该分子结构不对称,所以是极性分子,D错误。
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16.科学家发现铂的两种化合物a( )和b( )。实验
测得a和b具有不同的特性:a具有抗癌作用,而b没有。则下列关于a、b的叙述正确的是(　　)
A.a和b属于同一种物质
B.a和b互为同分异构体
C.a和b都为极性分子
D.a和b的空间结构是四面体形
B
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解析 因为a和b具有不同的特性,所以a和b一定不是同一种物质。性质不同说明结构不同,而a与b的分子式是相同的,所以a和b互为同分异构体。a和b的空间结构若是四面体形,两个氯原子就不存在相邻和相间之分,因此a与b的空间结构只能是平面四边形。根据分子的空间结构,a中正、负电荷重心不重合,为极性分子,b中正、负电荷重心重合,为非极性分子。
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17.有机化合物 具有手性,发生下列反应后,生
成的产物中仍有手性分子的是(　　)
①与H2发生加成反应　②与乙酸发生酯化反应
A.都没有 B.①②
C.只有① D.只有②
D
解析 原有机化合物中与—OH相连的碳原子为不对称碳原子,与H2加成后,该碳原子连有两个乙基,不再具有手性;与乙酸发生酯化反应后,该碳原子所连四个取代基不同,仍具有手性。
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18.下列物质结构图中,●代表原子序数从1到10的元素的原子实(原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分),小黑点代表形成共价键的最外层电子,短线代表共价键,如F2的结构可表示为 。
(1)试写出A、B、C、D四种图示所代表的分子式:
A　　　　,B　　　　,
C　　　　,D　　　　。
(2)将上述四种物质的液体呈细流流下,
将用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近细流,细流发生偏转的是　　 　(填分子式)。
(3)写出B分子中极性共价键的类型和个数:　　　　　　　　。
(4)A、C分子中,中心原子以何种类型的杂化轨道成键 其分子空间结构是什么形状
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答案 (1)NH3　HCN　BF3　CO(NH2)2
(2)NH3、HCN、CO(NH2)2
(3)2个σ键,2个π键
(4)NH3分子中氮原子以sp3杂化轨道成键,呈三角锥形;BF3分子中,硼原子以sp2杂化轨道成键,呈三角形。
解析 根据题给条件,很容易判断出A、B、C、D四种物质分别为NH3、HCN、BF3、CO(NH2)2;其中,NH3、HCN、CO(NH2)2为极性分子,易被静电吸引或排斥而使其液体流偏移,BF3为非极性分子;H—C≡N中,含有一个C—H σ键,一个C—N σ键,两个π键。
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C 级 学科素养拔高练
19.回答下列问题:
(1)A、B、C、D四种元素,已知A原子核内只有一个质子,B原子的电子总数恰好与D原子最外层电子数相等,且D原子最外层电子数是其次外层电子数的3倍,又知A、B、C、D的原子序数依次增大。据此推知:
①A与D组成的化合物中,既有极性键又有非极性键的是　　　(填化学式)。
②B与D组成的化合物中,属于极性分子的化学式为　　　　　;属于非极性分子的结构式为　　　　　　　　　　　。
③A与C组成的四核分子属于　　　　　(填“极性”或“非极性”)分子。
④由A、B、D组成的相对分子质量最小的分子属于　　　　　(填“极性”或“非极性”)分子。
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(2)双氧水(H2O2)是一种医用消毒杀菌剂,已知H2O2分子的结构如图1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纸上,书面夹角为93°52',而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52'。试回答:
①下列关于H2O2的说法正确的是　　　　　(填字母)。
a.分子中有极性键
b.分子中有非极性键
c.氧原子的轨道发生sp2杂化
d.分子是非极性分子
②H2O2分子的电子式为　　　　　　。
③H2O2分子中氧元素的化合价为　　　　　　,原因是　 　。
④H2O2难溶于CS2,主要原因是 　。
图1
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(3)已知白磷(P4)的结构如图2所示,可知每个磷原子以　　　　个共价键与另外的　　　　个磷原子结合成正四面体形结构,它应该是　　　　　(填“极性”或“非极性”)分子,在CS2中　　　　(填“能”或“不能”)溶解,磷原子的杂化方式为　 。
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答案 (1)①H2O2　②CO　O═C═O　③极性　④极性
(2)①ab　②
③-1价　因为O—O键为非极性键,共用电子对不发生偏移;O—H键为极性键,共用电子对偏向于氧,故氧元素化合价为-1
④因为H2O2为极性分子,CS2为非极性分子,根据“相似相溶”原理可知H2O2难溶于CS2
(3)3　3　非极性　能　sp3杂化
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解析 (1)A原子核内只有一个质子,则A为氢元素。D原子最外层电子数是次外层电子数的3倍,其原子结构为 ,则D为氧元素。B原子的电子总数等于氧原子最外层电子数,则B为碳元素。又知A、B、C、D的原子序数依次增大,所以C为氮元素。A与D可组成H2O和H2O2两种化合物,其中H2O2含有极性键和非极性键;B与D可形成CO和CO2两种化合物,其中CO2为非极性分子;A与C形成的化合物NH3为极性分子。由A、B、D组成的相对分子质量最小的分子为甲醛,属于极性分子。
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(3)P4分子中每个磷原子与3个磷原子以3个共价键结合成正四面体形结构,各键排列对称,属非极性分子,CS2是直线形分子,属非极性分子,故P4易溶于CS2。磷原子形成3个σ键,且有一对孤电子对,所以磷原子采取sp3杂化。第2章　分层作业11　离子键
A级 必备知识基础练
1.下列说法正确的是(　　)
A.离子键就是使阴、阳离子结合成化合物的静电引力
B.凡是金属元素和非金属元素之间都形成离子键
C.含有离子键的化合物一定是离子化合物
D.任何离子键的形成过程中必定有电子的得与失
2.以下叙述错误的是(　　)
A.钠原子和氯原子作用生成NaCl后,其结构的稳定性增强
B.在氯化钠中,除Cl-和Na+的静电吸引作用外,还存在电子与电子、原子核与原子核之间的排斥作用
C.Na+和Cl-形成的离子键具有方向性
D.钠与氯反应生成氯化钠后,体系能量降低
3.下列变化只需要破坏离子键的是(　　)
A.加热氯化铵
B.干冰汽化
C.NaCl熔化
D.浓硫酸溶于水
4.下列物质中含有共价键的离子化合物是(　　)
①MgF2　②Na2O2　③NaOH　④NH4Cl　⑤CO2　⑥H2O2　⑦Mg3N2
A.仅有①③④⑦ B.仅有②③④
C.仅有①②③⑦ D.仅有④⑤⑥
5.下列变化中,原物质分子内共价键被破坏,生成离子键的是(　　)
A.盐酸与氢氧化钠溶液
B.氯化氢溶于水
C.氯化氢与氨反应
D.锌与稀硫酸反应
6.下列各组物质中,化学键类型相同的是(　　)
A.HI和NaI B.NaF和KCl
C.Cl2和KCl D.NaCl和NaOH
7.由下列各组的三种元素共同组成的化合物中,既可能有离子化合物,又可能有共价化合物的是(　　)
A.H、O、C B.Na、S、O
C.H、N、O D.H、S、O
8.某团队成功合成世界首个全氮阴离子盐,全氮阴离子的离子符号为。下列关于全氮阴离子盐的说法正确的是(　　)
A.每个含有26个电子
B.的摩尔质量为71 g·mo
C.全氮阴离子盐既含离子键又含共价键
D.全氮阴离子盐可能属于电解质,也可能属于非电解质
9.下列元素间能以离子键结合生成X2Y型离子化合物的是(　　)
A.原子序数为11和17
B.原子序数为19和9
C.原子序数为13和17
D.原子序数为19和16
10.具有下列电子排布特征的原子中最难形成离子键的是(　　)
A.1s22s22p2 B.1s22s22p5
C.1s22s22p6 D.1s22s22p63s1
11.下列说法正确的是(　　)
①离子化合物一定含离子键,也可能含极性键或非极性键
②共价化合物一定含共价键,也可能含离子键
③含金属元素的化合物不一定是离子化合物
④由分子组成的物质中一定存在共价键
⑤熔融状态能导电的化合物一定是离子化合物
A.①③④ B.②④⑤
C.①②③ D.①③⑤
12.北京大学和中国科学院的化学工作者已成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60,实验测知该物质属于离子化合物,具有良好的超导性。下列有关分析正确的是(　　)
A.K3C 60中只有离子键
B.K3C 60中不含共价键
C.该晶体在熔融状态下能导电
D.C60与12C互为同素异形体
13.(1)下列五种物质:①He　②CO2　③NaBr　④Na2O2　⑤Na2CO3。
只含共价键的是　　　　(填序号,下同);只含离子键的是　　　　　;既含共价键又含离子键的是　　　　;不存在化学键的是　　　　。
(2)在下列变化中:①NaHSO4熔化　②HCl溶于水　③NaBr溶于水　④I2升华　⑤NH4Cl受热。
未发生化学键破坏的是　　　　　;仅发生离子键破坏的是　　　　;仅发生共价键破坏的是　　　　;既发生离子键破坏又发生共价键破坏的是　　　　。
B级 关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
14.氢化钠(NaH)是离子化合物,其中钠的化合价为+1。氢化钠与水反应放出氢气,下列叙述中正确的是(　　)
A.氢化钠的水溶液显酸性
B.氢化钠中氢离子的电子层排布与氦原子相同
C.氢化钠中氢离子半径比锂离子半径小
D.氢化钠中氢离子可被还原成氢气
15.LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间结构是正四面体,中心原子的杂化形式为sp3。说明LiAlH4中存在(　　)
A.离子键 B.σ键
C.π键 D.氢键
16.下列各组元素的原子间反应容易形成离子键的是(　　)
原子 a b c d e f g
M层电子数 1 2 3 4 5 6 7
A.a和c B.a和f
C.d和g D.c和g
17.X、Y为两种主族元素,其原子的最外层电子数分别为1和6,则X、Y两种元素形成的化合物(　　)
A.一定是离子化合物
B.一定是共价化合物
C.一定形成X2Y型化合物
D.以上答案均不正确
18.下列说法不正确的是(　　)
A.全部由非金属元素组成的化合物不一定是离子化合物
B.金属元素与非金属元素之间的化学键可能是离子键,也可能是共价键
C.物质中有阳离子,则必定有阴离子
D.物质中有阴离子,则必定有阳离子
19.下列现象不能用“相似相溶”原理解释的是(　　)
A.氯化氢易溶于水
B.氯气易溶于氢氧化钠溶液
C.碘易溶于四氯化碳
D.碘难溶于水
20.氧氰[(OCN)2]的性质与卤素类似,被称为拟卤素。氧氰[(OCN)2]中不可能存在的化学键类型有(　　)
A.非极性共价键 B.极性共价键
C.共价三键 D.离子键
C级 学科素养拔高练
21.已知五种元素的原子序数的大小顺序为C>A>B>D>E;A、C同周期,B、C同主族;A与B形成离子化合物,A2B中所有离子的电子数相同,其电子总数为30,D和E可形成4核10电子分子。试回答下列问题:
(1)写出五种元素的名称:
A　　　　　,B　　　　,C　　　　,D　　　　,E　　　　　。
(2)用电子式表示离子化合物A2B的形成过程:　　　　　　　　　　　　　。
(3)写出D元素形成的单质的结构式:　 　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)写出下列物质的电子式。
E与B形成的化合物:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;
A、B、E形成的化合物:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;
D、E形成的最简单化合物:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)B、C、D、E四种元素分别形成的单质中化学键最强的是　　　　(写分子式)。
(6)A、B两种元素组成的化合物A2B2属于　　　　(填“离子”或“共价”)化合物,存在的化学键是　　　　　　,A2B2与水反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　。
答案：
1.C　解析 离子键是使阴、阳离子结合成化合物的静电作用,包括静电引力和静电斥力,A错误;金属Al与非金属Cl形成的化合物AlCl3中的化学键为共价键,不是离子键,B错误;含有离子键的化合物一定是离子化合物,C正确;一般来说形成离子键有电子的得失,但也有例外,如NH3与HCl反应生成NH4Cl、饱和溶液中的Na+和Cl-析出NaCl晶体等,D错误。
2.C　解析 活泼金属原子和活泼非金属原子之间形成离子化合物,阳离子和阴离子均达到稳定结构,这样体系的能量降低,其结构的稳定性增强,A、D正确;Cl-和Na+之间既有引力也有斥力,B正确;Na+和Cl-形成的离子键不具有方向性,C错误。
3.C　解析 A项,NH4ClNH3↑+HCl↑,离子键和共价键被破坏;B项属于物理变化,CO2分子中化学键未被破坏;C项破坏了离子键;D项破坏了共价键。
4.B　解析 ①MgF2为离子化合物,只含有离子键,故①错误;②Na2O2为离子化合物,中氧原子间以共价键结合,故②正确;③NaOH为离子化合物,OH-中氧原子和氢原子以共价键结合,故③正确;④NH4Cl为离子化合物,N中氮原子和氢原子以共价键结合,故④正确;⑤CO2为共价化合物,故⑤错误;⑥H2O2为共价化合物,故⑥错误;⑦Mg3N2为离子化合物,只含有离子键,故⑦错误。综上所述,B正确。
5.C　解析 HCl与氢氧化钠在水溶液里以离子形式存在,氢离子和氢氧根离子反应生成水,所以只有共价键生成,故A错误;氯化氢溶于水只有共价键的断裂,B错误;氯化氢与氨反应生成氯化铵固体时,破坏了氯化氢中的共价键,同时生成了铵根和氯离子之间的离子键,C正确;锌与氢离子反应生成锌离子和氢气,所以反应过程中只有共价键的生成,D错误。
6.B　解析 HI、NaI中化学键分别为共价键、离子键;NaF、KCl中均为离子键;Cl2中为共价键;NaCl中为离子键,NaOH中为离子键、共价键。
7.C　解析 B中三种元素可形成Na2SO3、Na2SO4、Na2S2O3等,都是离子化合物;C中三种元素可形成HNO3、HNO2、NH4NO3等,既有离子化合物,又有共价化合物;A、D中三种非金属元素只能形成共价化合物。
8.C　解析 每个含有36个电子,故A错误;的摩尔质量为70g·mo,故B错误;含有共价键,全氮阴离子与阳离子之间存在离子键,故C正确;盐都是电解质,所以全氮阴离子盐属于电解质,故D错误。
9.D　解析 由原子序数可知,A中形成的化合物为NaCl,B中形成的化合物为KF,C中形成的化合物为AlCl3,D中为K2S。
10.C　解析 形成离子键的元素一般为活泼金属元素与活泼非金属元素。A表示C,B表示F,C表示Ne,D表示Na,Ne最外层达到稳定结构,很难得失电子,故最难形成离子键的是Ne。
11.D　解析 ①离子化合物一定含离子键,也可能含极性键或非极性键,如NaOH中含有极性键,Na2O2中含有非极性键,故①正确;②共价化合物一定含共价键,一定没有离子键,故②错误;③含金属元素的化合物不一定是离子化合物,如AlCl3,故③正确;④由分子组成的物质中不一定存在共价键,如稀有气体,稀有气体是单原子分子,不存在化学键,故④错误;⑤熔融状态能导电的化合物一定是离子化合物,只有离子化合物在熔融状态下可电离出自由移动的离子,故⑤正确。
12.C　解析 球碳盐K3C60中有离子键,存在于K+与之间,而中C与C之间为共价键,故A、B错误;球碳盐K3C60中有离子键,为离子晶体,在熔融状态下能电离出离子而导电,故C正确;C60为C元素形成的单质,12C为原子,所以二者不是同素异形体,故D错误。
13.答案 (1)②　③　④、⑤　①
(2)④　①、③　②　⑤
解析 (1)He中无化学键,CO2中只有共价键,NaBr中只有离子键,Na2O2、Na2CO3中既有共价键又有离子键。
(2)①NaHSO4熔化、③NaBr溶于水只破坏离子键,②HCl 溶于水只破坏共价键,④I2升华时化学键未发生变化,⑤NH4Cl受热分解,离子键、共价键均被破坏。
14.B　解析 NaH+H2O══NaOH+H2↑,故其水溶液显碱性;H-与He原子核外电子层排布都为1s2;H-与Li+电子层结构相同,但H-的核电荷数为1,对核外电子吸引力小于Li+,故H-的半径大于Li+。
15.AB　解析 LiAlH4中的阴离子空间结构是正四面体,中心原子的杂化形式为sp3,则阴离子为Al,阳离子为Li+,LiAlH4中存在离子键、σ键。
16.B　解析 由原子a~g的M层电子数可知,M层即为原子的最外层,元素a~g均为第3周期元素。a、b均为活泼的金属元素,f、g均为活泼的非金属元素,所以a与f形成的化学键为离子键,d与g、c与g形成共价键。
17.D　解析 最外层为1个和6个电子的元素分别为ⅠA和ⅥA元素,中学所熟悉的有H、Li、Na、K、O、S等,它们之间可以形成X2Y型共价化合物(如H2O、H2S等)和离子化合物(如Na2O、K2S等),而且还可形成X2Y2型的化合物H2O2、Na2O2等,同时K、Rb等碱金属还可形成更复杂的超氧化物。因此D项符合题意。
18.C　解析 全部由非金属元素组成的化合物有NH4Cl、HCl等,NH4Cl为离子化合物,HCl为共价化合物,A正确;金属元素与非金属元素之间既可以形成阴、阳离子以离子键结合,也可以以共价键结合,B正确;在金属固体中只有阳离子和自由电子,无阴离子,但物质中有阴离子时必定有带正电荷的阳离子,所以C错误,D正确。
19.B　解析 氯化氢和水分子均是极性分子,根据“相似相溶”原理可知,极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂,故A不符合题意;氯气和氢氧化钠之间发生反应生成可溶性的盐,不符合“相似相溶”原理,故B符合题意;碘和四氯化碳都是非极性分子,根据“相似相溶”原理可知,碘易溶于四氯化碳,故C不符合题意;碘是非极性的分子,水是极性分子,非极性的分子难溶于极性分子组成的溶剂,故D不符合题意。
20.D　解析 根据信息氧氰的性质与卤素相似,结构上有相似之处,则根据化合价和成键原则可知,氧氰的结构式应为N≡C—O—O—C≡N,故不可能存在离子键。
21.答案 (1)钠　氧　硫　氮　氢
(2)
(3)N≡N
(4)
(5)N2
(6)离子　离子键、共价键　2Na2O2+2H2O══4NaOH+O2↑
解析 因为A、B离子的电子数相同,在电子总数为30的A2B型化合物中,每个离子的电子数为10,故可推知A是Na元素,B是O元素。因为4核10电子分子中,每个原子平均不到3个电子,所以只有从原子序数1~8的元素中寻找,Li已有3个电子,故一定含有氢原子,分子中有4个原子核共10个电子,一定为NH3;因原子序数D>E,所以D为N元素,E为H元素。C与A(Na)同周期、与B(O)同主族,所以C位于第3周期ⅥA族,C为S元素。(共43张PPT)
分层作业12　配位键、金属键
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A 级 必备知识基础练
1.在[Fe(CN)6]3-配离子中,中心离子的配位数为(　　)
A.3 B.4
C.5 D.6
D
解析 配位数是指直接与中心原子(离子)配位的配位原子的数目,配离子[Fe(CN)6]3-中中心离子的配位数为6。
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2.关于金属性质和原因的描述不正确的是(　　)
A.金属具有金属光泽是因为金属中的自由电子吸收了可见光,又把部分能量以光的形式释放出来
B.金属具有良好的导电性,是因为金属晶体中共享了金属原子的价电子,形成了“电子气”,在外电场的作用下自由电子定向移动形成电流
C.金属具有良好的导热性能,是因为自由电子在受热后,加快了运动速率,自由电子通过与金属原子发生碰撞,传递能量
D.金属的导电性和导热性与金属键无关
D
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解析 金属一般具有银白色光泽是由于金属键中的自由电子在吸收可见光以后,发生跃迁,成为高能态,然后又会回到低能态,把多余的能量以可见光的形式释放出来,故A正确;金属内部有自由电子,可在外加电场作用下发生定向移动,故B正确;自由电子受热后运动速率增大,与金属原子碰撞频率增大,传递能量,故金属有良好的导热性,故C正确;金属的导电性和导热性与金属键有关,故D错误。
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3.下列生活中的问题,不能用金属键理论知识解释的是(　　)
A.用铁制品做炊具
B.用金属铝制成导线
C.用铂金做首饰
D.铁易生锈
D
解析 用铁制品做炊具主要利用金属的导热性;用金属铝制成导线利用金属的导电性;用铂金做首饰利用金属的延展性;三者均能用金属键理论解释。铁易生锈与原子的还原性以及所处的周围介质的酸碱性有关。
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4.金属的下列性质中,不能用金属键解释的是(　　)
A.易传热 B.加工易变形但不碎
C.易锈蚀 D.有特殊的金属光泽
C
解析 金属晶体易传热是由于晶体内部自由电子与金属原子的碰撞,即能用金属键解释,故A正确;金属有延展性,加工易变形,发生形变时,自由电子仍然可以在金属阳离子之间流动,使金属不会断裂破碎,即能用金属键解释,故B正确;金属易锈蚀与化学性质有关,金属的化学性质比较活泼,容易被空气中的氧气氧化,故C错误;自由电子很容易被激发,在吸收可见光以后,发生跃迁,成为高能态,然后又回到低能态,把多余的能量以可见光的形式释放出来,能用金属键解释,故D正确。
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5.下列物质不是配合物的是(　　)
A.NaCl B.[Fe(SCN)2]Cl
C.[Cu(NH3)4]Cl2 D.[Ag(NH3)2]OH
A
解析 NaCl中只含有离子键,故不是配合物。
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6.下列微粒:① 、②[B(OH)4]-、③CH3COO-、④NH3、⑤CH4。其中含有配位键的是(　　)
A.①② B.①③
C.④⑤ D.②④
A
解析 中的氮原子存在孤电子对,H+有空轨道,可以形成 ,由此可以判断该离子有配位键;[B(OH)4]-中B原子只有3个电子可以成键,故还有一个空轨道,故其中一个OH-是通过配位键与B结合的。其他微粒中均不含有配位键。
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7.已知NH3分子可与Cu2+以配位键形成[Cu(NH3)4]2+,则除去硫酸铜溶液中少量硫酸可选用的试剂是(　　)
A.NaOH B.NH3
C.BaCl2 D.Cu(OH)2
D
解析 加入NaOH会生成Cu(OH)2沉淀,A项错误;通入NH3会形成[Cu(NH3)4]2+,B项错误;加入BaCl2会消耗 ,C项错误;Cu(OH)2能与硫酸反应生成硫酸铜,且过量的Cu(OH)2可以通过过滤除去,D项正确。
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8.下列各种说法错误的是(　　)
A.DNA双螺旋结构中存在氢键
B.NH4NO3、H2SO4都含有配位键
C.共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子
D.形成配位键的条件是一方提供空轨道,一方提供孤电子对
C
解析 DNA双螺旋结构中存在氢键,A正确;NH4NO3、H2SO4中的 、
中含有配位键,B正确;形成配位键的两个原子一方提供孤电子对,另一方提供空轨道,D正确。
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9.配位化学创始人维尔纳发现,取CoCl3·6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)、CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1 mol,分别溶于水后,加入足量AgNO3溶液,产生AgCl沉淀的量分别为3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。
(1)请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。
CoCl3·6NH3(黄色)　　　　　　,CoCl3·4NH3(紫色)　　　　　　　　。
(2)CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)组成相同而颜色不同的原因是　　　　　。
(3)上述配合物中,中心离子的配位数都是　　　　　,写出基态中心离子的电子排布式:　 　　　　　　　　　　　　　　　　。
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答案 (1)[Co(NH3)6]Cl3　[Co(NH3)4Cl2]Cl
(2)空间结构不同　
(3)6　1s22s22p63s23p63d6
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解析 (1)1 mol CoCl3·6NH3(黄色)与足量AgNO3溶液反应生成3 mol AgCl,说明1 mol CoCl3·6NH3中有3 mol Cl-为外界离子,其配体为NH3,所以其化学式为[Co(NH3)6]Cl3;1 mol CoCl3·4NH3(紫色)与足量AgNO3溶液反应生成1 mol AgCl,说明1 mol CoCl3·4NH3中有1 mol Cl-为外界离子,其配体为NH3和Cl-,所以其化学式为[Co(NH3)4Cl2]Cl。(2)CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)的化学式都是[Co(NH3)4Cl2]Cl,但因其空间结构不同,故颜色不同。(3)这四种配合物的化学式分别是[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl、[Co(NH3)4Cl2]Cl,其配位数都是6;中心离子为Co3+,Co3+核外有24个电子,则基态Co3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。
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10.回答下列问题:
(1)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子,其原因是 　　　　　　　　　　　　　,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是　　　　　(填“Mg2+”或“Cu2+”)。
(2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸气状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)Cu2+与OH-反应能生成[Cu(OH)4]2-,[Cu(OH)4]2-中的配位原子为
　　　　　　(填元素符号)。
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答案 (1)乙二胺中的两个N原子可以提供孤电子对给金属离子形成配位键　Cu2+
(2)
(3)O
解析 (1)由于Cu2+半径大于Mg2+,Cu2+与N形成配位键时“头碰头”重叠程度较大,其与乙二胺形成的化合物相对较稳定。(2)Fe能够提供空轨道,而Cl能够提供孤电子对,故FeCl3分子双聚时可形成配位键。由常见AlCl3的双聚分子的结构可知FeCl3的双聚分子的结构式为 。(3)该配离子中Cu2+提供空轨道,O提供孤电子对,故配位原子为O。
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11.配位键的共用电子对由某原子单方面提供并与另一缺电子的微粒结合。如 就是由NH3(氮原子提供电子对)和H+(缺电子)通过配位键形成的。据此,回答下列问题:
(1)下列微粒中可能存在配位键的是　　　(填字母)。
A.CO2 B.H3O+
C.CH4 D.NH3
(2)硼酸(H3BO3)溶液呈酸性,试写出其电离方程式: 　　　　　　　　。
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(3)科学家对H2O2结构的认识经历了较为漫长的过程,最初,科学家提出了两种观点:
甲: 、乙:H—O—O—H,其中O→O表示配位键,在化学反应中O→O键遇到还原剂时易断裂。化学家Baeyer和Villiyer为研究H2O2的结构,设计并完成了下列实验:
a.将C2H5OH与浓硫酸反应生成(C2H5)2SO4和水;
b.将制得的(C2H5)2SO4与H2O2反应,只生成A和H2SO4;
c.将生成的A与H2反应(已知该反应中H2做还原剂)。
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①如果H2O2的结构如甲所示,实验c中反应的化学方程式为(A写结构简式)
　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②为了进一步确定H2O2的结构,还需要在实验c后添加一步实验d,请设计d的实验方案: 　　　　　　　　　　　　　。
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答案 (1)B
(2)H3BO3+H2O H++[B(OH)4]-
(3)①C2H5OOC2H5+H2→C2H5OC2H5+H2O
②用无水硫酸铜检验实验c的反应产物中有没有水(或其他合理答案)
解析 (1)配位键形成的条件是一方提供电子对,另一方具有可接受孤电子对的空轨道,在H3O+中,H2O分子中O原子提供孤电子对,H+具有空轨道,两者通过配位键形成配离子[ ]+。
(2)硼原子为缺电子原子,H3BO3的电离是B原子和水电离的OH-形成配位键,水电离的H+表现出酸性。
(3)由题中所含配位键的物质的反应特点进行分析。
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B 级 关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
12.金属键的强弱与金属的价电子数多少有关,价电子数越多金属键越强;与金属阳离子的半径大小也有关,金属阳离子半径越大,金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是(　　)
A.Li、Na、K B.Na、Mg、Al
C.Li、Be、Mg D.Li、Na、Mg
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解析 金属键越强,金属的熔点越高。A项中,阳离子半径顺序为Li+Na>K,熔点依次降低;B项,价电子数的关系为NaMg2+>Al3+,故金属键依次增强,熔、沸点依次升高;C项中Be的熔点高于Mg;D项中Li的熔点高于Na。
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13.若X、Y两种粒子之间可形成配位键,则下列说法正确的是(　　)
A.X、Y只能是离子
B.若X提供空轨道,则配位键表示为X→Y
C.X、Y分别为Ag+、NH3时形成配位键,Ag+作配体
D.若X提供空轨道,则Y至少要提供一对孤电子对
D
解析 形成配位键的可以是离子,也可以是分子或原子,故A错误;若X提供空轨道,则应该是提供孤电子对的粒子指向提供空轨道的粒子,因此配位键表示为Y→X,故B错误;含有孤电子对的离子或分子作配体,因此X、Y分别为Ag+、NH3时形成配位键,NH3作配体,故C错误;若X提供空轨道,则Y至少要提供一对孤电子对,故D正确。
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14.设NA为阿伏加德罗常数的值。配合物Na3[Fe(CN)6]可用于离子检验,下列说法不正确的是(　　)
A.此配合物中存在离子键、配位键、极性键、非极性键
B.配离子为[Fe(CN)6]3-,中心离子为Fe3+,配位数为6,配位原子为C
C.1 mol配合物中σ键数目为6NA
D.该配合物为离子化合物,易电离,1 mol配合物电离得到阴、阳离子共4NA
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解析 Na+与[Fe(CN)6]3-之间存在离子键,CN-与Fe3+之间存在配位键,CN-中碳原子与氮原子之间存在极性共价键,不存在非极性键,A错误;配合物Na3[Fe(CN)6]中,配离子为[Fe(CN)6]3-,中心离子为Fe3+,配位数为6,配位原子为C,B正确;1 mol配合物Na3[Fe(CN)6]中 σ键数目为(6+6)×NA=12NA,C错误;该配合物为离子化合物,易电离,其电离方程式为Na3[Fe(CN)6]══3Na++[Fe(CN)6]3-,1 mol配合物电离得到阴、阳离子共4NA,D正确。
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15.向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加浓氨水,先生成难溶物,继续滴加浓氨水,难溶物溶解,得到蓝色透明溶液。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,但反应前后Cu2+的浓度减小
B.沉淀溶解后,生成深蓝色的配离子[Cu(H2O)4]2+
C.该实验能证明[Cu(NH3)4]2+比氢氧化铜稳定
D.在配离子[Cu(NH3)4]2+中,Cu2+提供孤电子对,NH3提供空轨道
AC
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解析 硫酸铜和浓氨水反应开始时生成氢氧化铜蓝色沉淀,继续加浓氨水时,氢氧化铜和浓氨水继续反应生成配离子[Cu(NH3)4]2+而使溶液澄清,发生反应的离子方程式为Cu2++2NH3·H2O══Cu(OH)2↓+2 , Cu(OH)2+4NH3·H2O══[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O,Cu2+转化为配离子[Cu(NH3)4]2+,Cu2+的浓度减小,A项正确、B项错误;氢氧化铜沉淀能转化为配离子[Cu(NH3)4]2+,说明[Cu(NH3)4]2+比氢氧化铜稳定,C项正确;Cu2+具有空轨道,NH3具有孤电子对,D项错误。
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16.某物质的化学式为PtCl4·2NH3,其水溶液不导电,加入AgNO3溶液也不产生沉淀,与强碱共热没有NH3放出,则关于该物质的说法正确的是(　　)
A.Pt的化合价为+6价
B.该物质的分子可能是平面正方形结构
C.Cl-和NH3均为配体
D.1 mol PtCl4·2NH3含有的σ键数为6NA
C
解析 由题意可知,化学式PtCl4·2NH3中,Cl-、NH3均为Pt4+的配体。Pt的化合价为+4价,故A错误;配位数为6,且配体不同,不可能为平面正方形结构,故B错误;Cl-和NH3均为配体,提供孤电子对,故C正确;配位键为σ键,氨分子中含N—H键,为σ键,则1 mol PtCl4·2NH3含有的σ键数为12NA,故D错误。
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17.下列现象与形成配合物无关的是(　　)
A.Fe3+与SCN-不能大量共存
B.向Cu与Cl2反应后的集气瓶中加少量水,呈绿色,再加水,呈蓝色
C.Cu与浓硝酸反应后,溶液呈绿色,Cu与稀硝酸反应后,溶液呈蓝色
D.向AlCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量,先出现白色沉淀,继而消失
C
解析 A项涉及[Fe(SCN)]2+的形成;B项涉及[CuCl4]2-与[Cu(H2O)4]2+的转化; D项涉及[Al(OH)4]-的形成;C项Cu与浓硝酸反应后溶液显绿色,是因为反应后生成的NO2溶于Cu(NO3)2溶液中造成的。
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18.回答下列问题:
(1)将白色CuSO4粉末溶解于水中,溶液呈蓝色,是因为生成了一种呈蓝色的配位数是4的配合离子,请写出生成此配合离子的离子方程式:
　　　　　　　　　　　　,蓝色溶液中的阳离子内存在的全部化学键类型有　　　　　　。
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(2)向CuSO4溶液中滴加氨水会生成蓝色沉淀,再滴加氨水到沉淀刚好全部溶解可得到深蓝色溶液,继续向其中加入极性较小的乙醇可以生成深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4·H2O沉淀。下列说法不正确的是　　　　(填字母)。
a.[Cu(NH3)4]SO4组成元素中电负性最大的是N元素
b.CuSO4晶体及[Cu(NH3)4]SO4·H2O中硫原子的杂化方式均为sp3
c.[Cu(NH3)4]SO4所含有的化学键有离子键、极性共价键和配位键
d.NH3分子内的H—N键之间的键角大于H2O分子内的H—O键之间的键角
e. 的空间结构为正四面体形
f.[Cu(NH3)4]2+中,NH3是配体
g.NH3分子中氮原子的轨道杂化方式为sp2杂化
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(3)配离子[Cu(NH3)2(H2O)2]2+的中心离子是　　　　,配体是　　　　,配位数为　　　　,其含有的微粒间的作用力类型有　　　　　　。
答案 (1)Cu2++4H2O══[Cu(H2O)4]2+　共价键、配位键
(2)ag　(3)Cu2+　NH3、H2O　4　配位键、极性共价键
解析 (1)Cu2+具有接受孤电子对的空轨道,H2O分子中的O原子提供孤电子对形成配合物[Cu(H2O)4]2+。
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(3)由书写形式可以看出其中心离子是Cu2+,配体是H2O和NH3,配位数为4。[Cu(NH3)2(H2O)2]2+中含有的微粒间作用力有配位键和极性共价键。
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19.回答下列问题:
(1)若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物,则该配合物中提供孤电子对的原子是　　　　　　　　。
(2)写出NH3·BF3的结构式,并用“→”表示出配位键　　　　　　　。
(3)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。肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4的化学键类型与硫酸铵中的相同,则N2H6SO4内存在　　 　(填字母)。
a.离子键 b.配位键
c.共价键 d.σ键
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(4)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成Na2[Cu(OH)4]。不考虑空间结构,[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为　　　　　　　　　　　　。Na2[Cu(OH)4]中除配位键外,还存在的化学键类型是　　　　(填字母)。
a.离子键 b.金属键
c.极性键 d.非极性键
(5)向氯化铜溶液中加入过量浓氨水,然后加入适量乙醇,溶液中析出深蓝色的[Cu(NH3)4]Cl2晶体,上述深蓝色晶体中含有的化学键除普通共价键外,还有　　　　和　　　　　　。
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解析 (1)BCl3分子中B原子发生sp2杂化,形成3个sp2杂化轨道。B原子未杂化的1个2p轨道为空轨道,所以与X形成配位键时,X应提供孤电子对。
(2)NH3中N原子发生sp3杂化,N原子上有1对孤电子对,BF3中B原子发生sp2杂化,杂化轨道与F原子形成3个共价键,故有一个2p空轨道,可与NH3形成配位键。
(3)N2H6SO4中的化学键类型与硫酸铵相同,则该晶体内存在离子键、共价键、配位键、σ键。
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(4)Cu2+中存在空轨道,而OH-中O原子上有孤电子对,故O与Cu之间以配位键结合。Na2[Cu(OH)4]为离子化合物,Na+与[Cu(OH)4]2-之间以离子键结合,O—H键为极性键。
(5)Cu2+具有可接受孤电子对的空轨道,N原子提供孤电子对,Cu2+与NH3分子之间形成配位键,NH3分子中N、H原子之间以共价键结合,内界离子[Cu(NH3)4]2+与外界离子Cl-以离子键结合。
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C 级 学科素养拔高练
20.回答下列问题:
(1)下列金属的金属键最强的是　　　　　(填字母)。
a.Na b.Mg
c.K d.Ca
(2)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
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(3)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物,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式可表示为　　　　　　　　,第二种配合物的结构式可表示为　　　　　　　。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)
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(4)关于[Ti(NH3)5Cl]Cl2的说法错误的是　　　　(填字母)。
A.1 mol [Ti(NH3)5Cl]Cl2含有σ键的数目为15NA
B.中心原子的化合价为+3价
C.中心原子的配位数是6
D.含1 mol [Ti(NH3)5Cl]Cl2的水溶液中加入足量AgNO3溶液,产生3 mol白色沉淀
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答案 (1)b　
(2)acd
(3)[CoBr(NH3)5]SO4　[Co(SO4)(NH3)5]Br　生成淡黄色沉淀
(4)AD
解析 (1)金属阳离子半径越小,金属价电子数越多,则金属键越强,题给四种金属中阳离子电荷数最多且半径最小的是Mg2+,故金属镁的金属键最强。(2)[Al(OH)4]-中存在配位键、极性共价键、σ键,因此选acd。
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(3)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物,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,说明硫酸根离子在外界,则第一种配合物的结构式为[CoBr(NH3)5]SO4;在第二种配合物的溶液中加BaCl2溶液时,无明显现象,则外界不是硫酸根离子,第二种配合物的结构式可表示为[Co(SO4)(NH3)5]Br;第二种配合物中含溴离子,滴加AgNO3溶液,产生AgBr沉淀,现象为生成淡黄色沉淀。(4)[Ti(NH3)5Cl]Cl2的配位化合物中含有6个配位键,NH3中含3个N—H键,则1 mol [Ti(NH3)5Cl]Cl2含有σ键的数目为(3×5+6)NA=21NA,A错误;[Ti(NH3)5Cl]Cl2中心Ti原子的化合价为+3价,B正确;配离子[Ti(NH3)5Cl]2+中Ti为中心原子,配体为NH3和Cl-,则配位数是6,C正确;[Ti(NH3)5Cl]Cl2中外界有2个Cl-,则含1 mol [Ti(NH3)5Cl]Cl2的水溶液中加入足量AgNO3溶液,产生2 mol白色沉淀,D错误。第2章　分层作业6　共价键的形成、特征及类型
A级 必备知识基础练
1.下列元素的原子间易形成共价键的是(　　)
A.Na和Cl B.K和F
C.H和Cl D.Ca和O
2.右图是氢原子的电子云重叠示意图。以下说法错误的是(　　)
A.图中电子云重叠意味着电子在核间出现的概率增大
B.氢原子核外的s轨道重叠形成共价键
C.氢原子的核外电子呈云雾状,在两核间分布得浓一些,将两核吸引
D.氢原子之间形成s-s σ键
3.下列物质中含有非极性键的共价化合物是(　　)
A.F2 B.C2H2
C.Na2O2 D.NH3
4.下列分子中存在的共价键类型完全相同的是(　　)
A.CH4与NH3 B.C2H6与C2H4
C.H2与C2H2 D.Cl2与N2
5.下列分子中既不存在s-p σ键,也不存在p-p π键的是(　　)
A.HCl B.HF
C.CO2 D.SCl2
6.[2023河北邢台二中高二期末]下列关于σ键和π键的说法错误的是(　　)
A.s-s σ键与s-p σ键的电子云形状的对称性相同
B.所有的σ键的强度都比π键的大
C.H原子只能形成σ键而O原子可以形成σ键和π键
D.在H2O2中只有σ键没有π键
7.R、X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,且Y、Z位于同主族。由R、X、Y、Z组成的有机化合物M是日用化妆品冷烫精的主要原料,其结构如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.电负性:YB.XZ2、XW4、XR4都是非极性分子
C.简单离子结合质子能力:W>Z
D.1 mol M含7 mol σ键
8.下列说法正确的是(　　)
A.Na2S2、NaClO中所含化学键类型完全相同
B.CH4和BCl3分子中所有原子的最外层都达到了8电子稳定结构
C.等物质的量的 CN-和N2含有的共用电子对数相等
D.氯气与NaOH溶液反应的过程中,同时有离子键、极性键和非极性键的断裂和形成
9.香蕉产于南方,到北方之前是未成熟的,但买到的却是成熟的香蕉,这是因为喷洒了催熟剂。其中乙烯就是一种常用的催熟剂,下列对乙烯中化学键的分析正确的是(　　)
A.在乙烯分子中有一个σ键、一个π键
B.乙烯在发生加成反应时,断裂的是碳原子间的σ键
C.乙烯可以在一定条件下制得氯乙烯,在该过程断裂的是C—H σ键
D.乙烯分子中的σ键关于镜面对称
10.下列对分子中σ键重叠方式的分析不正确的是(　　)
选项 A B C D
分子 H2 HCl Cl2 ClF
分析 两个原子的s轨道重叠 氢原子的s轨道和氯原子的p轨道重叠 一个氯原子的s轨道和另一个氯原子的p轨道重叠 氯原子的p轨道和氟原子的p轨道重叠
11.下列关于σ键和π键的说法不正确的是(　　)
A.σ键能单独形成,π键不能单独形成
B.σ键可以绕键轴旋转,π键不能绕键轴旋转
C.σ键是原子轨道“头碰头”式重叠,π键是原子轨道“肩并肩”式重叠
D.由于π键总是比σ键重叠程度小,故化学反应一般先断裂π键
12.下列分子中σ键和π键数目之比为1∶1的是(　　)
A.HCN B.N2
C.C6H6 D.C2H2
13.下列不属于共价键成键因素的是(　　)
A.共用电子在两个原子核之间高概率出现
B.成键原子的原子轨道发生重叠
C.形成化学键,体系能量降低,趋于稳定
D.两原子体积大小要适中
14.[2023安徽师大附中高二检测]下列有关σ键的说法错误的是(　　)
A.2个s原子轨道重叠形成s-s σ键
B.s原子轨道与p原子轨道可以形成s-p σ键,不能形成s-p π键
C.2个p轨道不能形成σ键,只能形成p-p π键
D.HCl分子里含一个s-p σ键
15.下列关于共价键的说法错误的是(　　)
A.原子之间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键
B.电负性相同或差值小的非金属原子之间形成的化学键为共价键
C.HCl中Cl显-1价是因为共用电子对只在氯原子周围运动
D.一个H2O分子中有两个O—H共价键
16.指明下列化学键类型的名称,并各举一例含有这种价键类型的物质。
化学键类型　　　　　举例
①　　　　　　　　,　　　　　　　　。
②　　　　　　　　,　　　　　　　　。
③　　　　　　　　,　　　　　　　　。
④　　　　　　　　,　　　　　　　　。
⑤　　　　　　　　,　　　　　　　　。
17.回答下列各题:
(1)关于乙醇分子的说法正确的是　　　　(填字母)。
A.分子中共含有8个极性键
B.分子中不含非极性键
C.分子中只含σ键
D.分子中含有1个π键
(2)分析下列化学式中划有横线的元素,选出符合要求的物质编号,填写在横线上。
A.C2H4　B.H2S　C.HBr　D.CH4　E.C2H6　F.O2　G.NH3
①所有的价电子都参与形成共价键的是　　　　　　　　　;
②只有一个电子参与形成共价键的是　　　　　　　　　;
③最外层有未参与成键的电子对的是　　　　　　　　　;
④既有σ键,又有π键的是　　　　　　。
B级 关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
18.下列物质分子中一定含有π键的是(　　)
A.HF B.H2O2
C.C2H4 D.CH2Cl2
19.[2023河北石家庄高二检测]共价键从不同的角度可以进行不同的分类。下列有关σ键和π键的说法错误的是(　　)
A.一般情况下,含有π键的分子在反应时,π键是化学反应的积极参与者
B.当原子形成分子时(稀有气体除外),首先形成σ键,可能形成π键
C.有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键,不能形成π键
D.在分子中,化学键可能只有π键而没有σ键
20.下列关于共价键的理解不正确的是(　　)
氢分子形成示意图
A.由上图可知氢分子中两个氢原子的核间距为0.074 nm
B.H2O2分子中既有极性键又有非极性键
C.氢分子中共价键有方向性
D.形成共价键后共用电子只在两个原子核之间出现
21.某物质可溶于水、乙醇,熔点为209.5 ℃,其分子的结构简式如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.该分子中不含有极性共价键
B.1 mol该物质中σ键和π键的个数比为5∶3
C.该分子中原子最外层均达到8电子稳定结构的为C原子、N原子
D.该分子中的共价键按原子轨道重叠方式划分为2种
22.下列说法不正确的是(　　)
A.共价键一定有原子轨道的重叠
B.在CH2═CH—C≡N分子中含6个σ键,3个π键
C.2个原子形成的多重共价键中,只能有一个是σ键,而π键可以是一个或多个
D.s电子与s电子间形成的键一定是σ键,p电子与p电子间形成的键一定是π键
23.由短周期前10号元素组成的物质T和X,有如图所示的转化关系。X不稳定、易分解。下列有关说法正确的是(　　)
A.为使该转化成功进行,Y可以是酸性KMnO4溶液
B.等物质的量的T、X分子中含有π键的数目均为NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)
C.X分子中含有的σ键个数是T分子中含有的σ键个数的2倍
D.T分子中只含有极性键,X分子中既含有极性键又含有非极性键
24.P元素的价电子排布式为3s23p3,P与Cl形成的化合物有PCl3、PCl5,下列判断正确的是(　　)
A.磷原子最外层有三个未成对电子,故只能结合三个氯原子形成PCl3
B.PCl3分子中的P—Cl键含有π键
C.PCl5分子中的P—Cl键都是π键
D.磷原子最外层有三个未成对电子,但是能形成PCl5,说明传统的价键理论存在缺陷
25.下列反应能说明σ键比π键牢固的是(　　)
A.CH4+Cl2CH3Cl+HCl
B.CH2═CH2+Br2══CH2BrCH2Br
C.2H2+O22H2O
D.H2+Cl22HCl
26.甲、乙、丙、丁四种有机化合物的结构如下:
甲:CH2═CH—C≡CH
乙:
丙:COCl2()
丁:CH2═CHCN
(1)甲分子中有　　　　个σ键、　　　　个π键。
(2)乙分子中有　　　个σ键、　　　　个π键,　　　　(填“有”或“没有”)非极性键。
(3)丙分子中碳原子形成　　　　个σ键、　　　　个π键。
(4)丁分子中σ键与π键的数目之比为　　　　。
27.现有短周期A、B、C三种元素,原子序数依次增大,A元素的单质是密度最小的气体,B获得2个电子可达到稳定结构,C与A同主族。
(1)写出A、B、C元素名称。
A　　　　,B　　　　,C　　　　。
(2)用电子式表示三种元素原子之间可能构成的化合物的形成过程,若含共价键请指出共价键是σ键还是π键,并标明该键的个数。
①A与B:　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　。
②A与C:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
③B与C:　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　。
④A、B、C:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
C级 学科素养拔高练
28.回答下列问题(设NA为阿伏加德罗常数的值):
(1)1 mol CO2中含有的σ键数目为　。
(2)已知CO和CN-与N2结构相似,N2分子内σ键与π键个数之比为　　　　。HCN分子中σ键与π键数目之比为　　　　。
(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的—个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。肼可用作火箭燃料,燃烧时发生反应的热化学方程式为:
N2O4(l)+2N2H4(l)══3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-1 038.7 kJ·mol-1
若该反应中有4 mol N—H键断裂,则形成的π键有　　　　 mol。
(4)C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子,该分子中σ键与π键的个数比为　　　　。
(5)1 mol乙醛分子中含σ键的数目为　　　　　,1个CO(NH2)2分子中含有σ键的个数为　　　　　。
(6)CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是　　　　　　　。
答案：
1.C　解析 非金属元素的原子间容易形成共价键,活泼的金属和非金属元素的原子间容易形成离子键。则Na和Cl形成的是离子键,A错误;K和F形成的是离子键,B错误;H和Cl均是非金属元素,形成的是共价键,C正确;Ca和O形成的是离子键,D错误。
2.C　解析 电子云重叠说明电子在核间出现的概率增大,A选项正确;两个氢原子之间形成s-sσ键,B、D选项正确;电子云是对核外电子运动状态的形象化描述,原子间通过共用电子对(即电子云重叠)形成共价键,C选项不正确。
3.B　解析 F2是单质,不是化合物;C2H2的结构式为H—C≡C—H,含有非极性键;Na2O2是离子化合物;NH3含三个N—H键,没有非极性键。
4.A　解析 A项中全是s-pσ键;B项C2H6分子中只存在σ键,而C2H4分子中存在σ键和π键;C项H2分子中的键为s-sσ键,C2H2分子中还存在π键;Cl2分子中只存在σ键,而N2分子中存在σ键和π键。
5.D　解析 A项和B项中的HCl和HF分子中都含有氢原子,氢原子提供s电子云与氯原子或氟原子的p电子云形成s-pσ键;C项,CO2分子中含有C═O双键,应有π键存在;D项,SCl2分子中只存在2个p-pσ键。
6.B　解析 s-sσ键与s-pσ键的对称性相同,均为轴对称,A正确;在N2中,σ键的强度比π键的小,B错误;氢原子的s轨道只能形成头碰头的σ键,氧原子的p轨道可以形成头碰头的σ键和肩并肩的π键,C正确;H2O2分子中只有单键,则只有σ键没有π键,D正确。
7.B　解析 依题意,Y和Z位于同主族,Y原子能形成1个双键,Z原子形成2个单键, 说明Y、Z原子最外层有6个电子,Y为氧,Z为硫。X原子能形成2个单键、1个双键(或4个单键), 说明X原子最外层有4个电子,原子序数小于8,故X为碳。R原子形成1个单键,上述五种元素中R的原子序数最小,R为氢;W为短周期主族元素且原子序数大于16,故W为氯。
非金属性越强,则其电负性越强,氧、硫的电负性依次减小,A错误;CS2是直线形分子,CH4、CCl4都是正四面体形分子,它们都是非极性分子,B正确;结合质子能力越强,形成的酸越弱,酸性:HCl>H2S,结合质子(H+)能力:S2->Cl-,C错误;单键都是σ键,双键中有1个σ键,1个M分子含8个σ键,D错误。
8.C　解析 Na2S2含离子键和S—S非极性键,NaClO中含离子键和Cl—O极性键,则化学键不完全相同,A错误。CH4分子中C原子的最外层达到了8电子稳定结构、H原子的最外层达到了2电子稳定结构;BCl3分子中Cl原子的最外层达到了8电子稳定结构、B原子的最外层为6电子,B错误。每个CN-和N2均含有3对共用电子对,C正确。氯气与NaOH反应生成NaClO、NaCl、H2O,产物中不存在非极性键,则有离子键、极性键和非极性键的断裂,离子键、极性键的形成,但没有非极性键的形成,D错误。
9.C　解析 在乙烯分子中存在4个碳氢σ键和1个碳碳σ键,同时还含有1个碳碳π键,A错误;碳碳双键中的σ键要比π键稳定,故乙烯在发生加成反应时断裂的是碳原子间的π键,B错误;由乙烯制得氯乙烯可看作是乙烯中的一个氢原子被氯原子取代,故断裂的是C—Hσ键,C正确;σ键是轴对称,D错误。
10.C　解析 A项,H2分子中两个原子的1s轨道重叠,正确;B项,HCl分子中氢原子的1s轨道和氯原子的3p轨道重叠,正确;C项,Cl2分子中两个氯原子的3p轨道重叠,错误;D项,ClF分子中氯原子的3p轨道和氟原子的2p轨道重叠,正确。
11.D　解析 单键中只有一个σ键,能单独形成,π键不能单独形成,故A正确;σ键的电子云呈轴对称,σ键可以绕键轴旋转,π键的电子云呈镜面对称,π键不能绕键轴旋转,故B正确;σ键电子云以“头碰头”方式重叠,π键电子云以“肩并肩”方式重叠,故C正确;一般情况下π键不如σ键稳定,但存在特殊情况,故D错误。
12.A　解析 HCN分子的结构式为H—C≡N,其中含有2个σ键和2个π键,σ键和π键数目之比为1∶1,A正确;N2分子的结构式为N≡N,其中σ键和π键的数目之比为1∶2,B错误;C6H6分子中存在12个σ键和1个大π键,C错误;C2H2分子的结构式为H—C≡C—H,其中σ键和π键的数目之比为3∶2,D错误。
13.D　解析 形成共价键时,原子轨道在两个原子核间重叠,电子在两个原子核之间出现的概率增大,使得它们同时受到两个原子核的吸引,从而导致体系能量降低,稳定性增强,但对成键原子体积的大小没有要求。综上所述,D项符合题意。
14.C　解析 s原子轨道只能形成σ键,不能形成π键,A正确;s原子轨道与p原子轨道可以形成s-pσ键,不能形成s-pπ键,B正确;2个p原子轨道若以“头碰头”的方式重叠能形成σ键,若以“肩并肩”的方式重叠形成π键,故C不正确;HCl分子中,氢原子的1s轨道与氯原子的3p轨道以“头碰头”方式重叠形成σ键,故HCl分子里含一个s-pσ键,D项正确。
15.C　解析 在形成HCl分子时,氯原子吸引电子的能力比氢原子强,共用电子对偏向氯原子,导致共用电子对在氯原子附近出现的概率较大,从而使氯原子带部分负电荷,氢原子带部分正电荷,故HCl中Cl显-1价。
16.答案 ①s-s σ键　H2　②s-p σ键　HCl　③p-p σ键　Cl2　④pz-pzπ键　N2　⑤py-pyπ键　N2
解析 共价键具有方向性,以“头碰头”形成的共价键为σ键,“肩并肩”形成的共价键为π键,由此可知①②③形成的为σ键,④⑤形成的为π键。
17.答案 (1)C　(2)①ADE　②C　③BCFG　④AF
解析 (1)乙醇的结构式为,共含有8个共价键,其中C—H键、C—O键、O—H键为极性键,共7个,C—C键为非极性键。由于全为单键,故无π键。
(2)C2H4分子中1个C原子与2个H原子形成2个σ键,与另1个C原子形成1个σ键和1个π键,所有电子都参与成键;H2S分子中S原子与2个H原子形成2个σ键,还有2对未成键电子;HBr分子中Br原子与1个H原子形成1个σ键,还有3对未成键电子;CH4分子中C原子与4个H原子形成4个σ键,所有价电子都参与成键;C2H6分子中1个C原子分别与3个H原子及另1个C原子形成4个σ键,所有价电子都参与成键;O2分子中1个O原子与另1个O原子形成1个σ键和1个π键,还有2对未成键的电子;NH3分子中1个N原子与3个H原子形成3个σ键,还有1对未成键的电子对。
18.C　解析 A项,HF中只含σ键;B项,H2O2的结构式为H—O—O—H,只含σ键;C项,C2H4分子中有双键,双键中含π键;D项,CH2Cl2中只含σ键。
19.D　解析 一般情况下,π键不稳定,易断裂,则含有π键的分子在反应时,π键是化学反应的积极参与者,故A正确;原子形成分子,优先头碰头重叠,则先形成σ键,可能形成π键,故B正确;单键为σ键,而双键、三键中有σ键和π键,则有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键,不能形成π键,如HCl,故C正确;共价键中一定含σ键,则在分子中,化学键可能只有σ键,而没有π键,故D错误。
20.CD　解析 由题图可知,两个氢原子相互靠近的过程中,在相距0.074nm时体系能量最低,体系最稳定,此时形成稳定的氢分子,A项正确;H2O2分子中既存在H—O极性键,又存在O—O非极性键,B项正确;氢分子中两个氢原子的未成对电子均为1s电子,s轨道在空间呈球形对称,故s轨道之间的重叠不具有方向性,C项错误;形成共价键后共用电子在两个原子核之间出现的概率增大,并不是只在两个原子核之间出现,D项错误。
21.AB　解析 不同原子间的共价键为极性共价键,该分子中含有极性共价键,故A错误;每个单键是1个σ键,每个双键中含有1个σ键和1个π键,每个三键中含有1个σ键和2个π键,则该物质分子中σ键和π键的个数比为9∶3=3∶1,故B错误;该物质中C和N都达到8电子稳定结构,H原子没有达到8电子稳定结构,故C正确;按原子轨道重叠方式可将共价键分为2种,“头碰头”重叠形成σ键,“肩并肩”重叠形成π键,故D正确。
22.D　解析 原子轨道以“头碰头”方式相互重叠形成的共价键为σ键;以“肩并肩”方式相互重叠形成的共价键为π键,A正确;分子中所有的单键都是σ键,双键中有一个σ键、一个π键,三键中有一个σ键、两个π键,故CH2═CH—C≡N分子中含6个σ键,3个π键,B、C正确;p电子与p电子间形成的键可能是σ键,也可能是π键,D错误。
23.A　解析 由题中转化关系可知,T为HCHO。由X不稳定、易分解可知X为H2CO3,则Y为氧化剂,可以选择氧化性较强的酸性KMnO4溶液,A项正确;等物质的量并不一定是1mol,B项错误;1个X分子中含有的σ键个数为5,1个T分子中含有的σ键个数为3,C项错误;T、X分子中均只含有极性键,无非极性键,D项错误。
24.D　解析 PCl3的电子式为,P—Cl键都是σ键。一个PCl5分子中有5个P—Cl σ键,这违背了传统价键理论饱和性原则,说明传统价键理论不能解释PCl5的结构,即传统价键理论存在缺陷。
25.B　解析 碳碳双键由一个σ键和一个π键组成,CH2═CH2发生加成反应时π键断裂,说明σ键比π键牢固。
26.答案 (1)7　3　(2)8　2　有　(3)3　1　(4)2∶1
解析 (1)甲分子中5个单键全是σ键,双键中1个是σ键,另1个是π键,三键中1个是σ键,另2个是π键。故该有机化合物分子中σ键总数为7,π键总数为3。
(2)乙分子中有3个C—Hσ键,2个C—Cσ键,2个C—Oσ键,1个O—Hσ键;C═C双键和C═O双键中分别有1个π键;该有机化合物分子中C═C、C—C键都是非极性键。
(3)丙分子中C与O两种原子之间形成1个σ键和1个π键,C与两个Cl之间分别形成1个σ键。
(4)丁分子中含有6个σ键和3个π键,σ键与π键数目之比是2∶1。
27.答案 (1)氢　氧　钠
(2)①
(含3个σ键)
②
③
④
解析 (1)A的单质为密度最小的气体,则A为H,B得到2个电子达到稳定结构,则B为ⅥA族的短周期元素(O或S),C与A同主族,则C为Na,结合原子序数递增顺序可知A、B、C依次为H、O、Na。
(2)用电子式表示化合物的形成过程时,首先应判断形成的化合物是离子化合物还是共价化合物。其次是要考虑完整,有时两种元素形成的化合物不止一种。如H和O可形成H2O和H2O2两种共价化合物,Na和O通常形成Na2O和Na2O2两种离子化合物。
28.答案 (1)2NA　
(2)1∶2　1∶1
(3)3　
(4)5∶1　
(5)6NA　7
(6)HF>H2O>NH3>CH4
解析 (1)CO2分子内含有碳氧双键,双键中一个是σ键,另一个是π键,则1molCO2中含有的σ键个数为2NA。
(2)N2的结构式为N≡N,一个分子中含有1个σ键、2个π键;CN-结构式为[C≡N]-,HCN分子结构式为H—C≡N,HCN分子中σ键与π键数目之比为1∶1。
(3)反应中有4molN—H键断裂,即有1molN2H4参加反应,生成1.5molN2,则形成的π键有3mol。
(4)设化合物分子式为CmHn,则6m+n=16,经分析可得m=2,n=4,即分子式为C2H4,结构式为。单键为σ键,双键中有1个σ键和1个π键,所以1个C2H4分子中共含有5个σ键和1个π键。
(5)乙醛与CO(NH2)2的结构简式分别为CH3CHO、,故1mol乙醛中含有6NA个σ键,1个CO(NH2)2分子中含有7个σ键。
(6)两个成键原子的电负性差别越大,它们形成共价键的极性就越大(或从非金属性强弱上来判断)。由于电负性:F>O>N>C,因此四种元素与H形成的共价键的极性:F—H键>O—H键>N—H键>C—H键。(共29张PPT)
分层作业8　杂化轨道理论
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A 级 必备知识基础练
1.下列关于杂化轨道的说法错误的是(　　)
A.所有原子轨道都参与杂化
B.同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化
C.杂化轨道能量集中,有利于牢固成键
D.轨道杂化形成的杂化轨道中不一定有1个电子
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解析 参与杂化的原子轨道,其能量不能相差太大,如1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大,不能形成杂化轨道,即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化,故A项错误,B项正确;轨道杂化有利于增大电子云重叠程度,有利于形成牢固的化学键,故C项正确;并不是所有的杂化轨道中都会有1个电子,也可以有1对孤电子对(如NH3的形成),故D项正确。
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2.下列关于杂化轨道的叙述正确的是(　　)
A.杂化轨道都用于形成共价键
B.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对
C.NH3中N原子的sp3杂化轨道是由氮原子的三个p轨道与氢原子的s轨道杂化而成的
D.在乙烯分子中1个碳原子的三个sp2杂化轨道与三个氢原子的s轨道重叠形成三个C—H σ键
B
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解析 杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对,故B正确,A错误;NH3中氮原子的sp3杂化轨道是由氮原子的一个s轨道和三个p轨道杂化而成的,C不正确;在乙烯分子中,一个碳原子的三个sp2杂化轨道中的两个sp2杂化轨道与两个氢原子的s轨道重叠形成两个C—H σ键,剩下的一个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成一个C—C σ键,D不正确。
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3.甲烷中的碳原子采用sp3杂化,下列用*标注的碳原子的杂化类型和甲烷中的碳原子的杂化类型一致的是(　　)
A.CH3*CH2CH3
B.*CH2═CHCH3
C.CH2═*CHCH2CH3
D.HC≡*CCH3
A
解析 CH4中碳原子为饱和碳原子,采用sp3杂化。A项,亚甲基碳原子为饱和碳原子,采用sp3杂化;B、C项,C═C键中的不饱和碳原子采用sp2杂化;D项,C≡C键中的不饱和碳原子采用sp杂化。A项符合题意。
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4.中心原子采取sp杂化的分子是(　　)
A.NH3 B.BeCl2
C.PCl3 D.H2O
B
解析 NH3分子中氮原子采用sp3杂化;PCl3可类比NH3,磷原子采用sp3杂化;H2O分子中氧原子采用sp3杂化。
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5.用鲍林的杂化轨道理论解释甲烷分子的正四面体结构,下列说法不正确的是(　　)
A.碳原子的四个杂化轨道的能量一样
B.碳原子的sp3杂化轨道之间夹角一样
C.碳原子的四个价电子分别占据四个sp3杂化轨道
D.碳原子有一个sp3杂化轨道由孤电子对占据
D
解析 甲烷分子中碳原子采取sp3杂化,四个等同的杂化轨道分别与四个氢原子的s轨道重叠,形成正四面体形的分子。
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6.下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较,得出结论正确的是(　　)
A.sp杂化轨道的夹角最大
B.sp2杂化轨道的夹角最大
C.sp3杂化轨道的夹角最大
D.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等
A
解析 sp杂化轨道的夹角为180°,故最大。
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7.下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是(　　)
①BF3　②CH2═CH2　③Cl2C═CCl2　④CH≡CH　⑤NH3　⑥CH4
A.①②③ B.①⑤⑥
C.②③④ D.③⑤⑥
A
解析 乙炔为直线形结构,碳原子采用sp杂化;NH3为三角锥形结构,氮原子采用sp3杂化;CH4为四面体形结构,碳原子采用sp3杂化。
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8.[Cu(NH3)4]SO4·H2O是一种重要的染料及合成农药中间体。下列说法错误的是(　　)
A.Cu元素位于周期表d区
B.基态O原子核外电子占据的最低能级的电子云轮廓图为球形
C.NH3分子中的键角小于 中的键角
D.基态S原子的未成对电子数为2
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解析 Cu的价电子排布式为3d104s1,位于周期表的ds区,故A错误;基态O原子核外电子排布式为1s22s22p4,占据的最低能级为1s,电子云轮廓图为球形,故B正确;NH3中的N为sp3杂化,N上有1对孤电子对,使得NH3分子中的键角小
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9.下列分子的空间结构是正四面体形的是(　　)
A.①②③ B.①③④
C.②⑤⑥ D.①③⑤
B
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答案 直线形　角形　三角锥形　正四面体形
解析 ClO-的组成决定其空间结构为直线形。其他3种离子的中心原子的杂化方式都为sp3杂化,那么从离子的组成上看其空间结构依次类似于H2O、NH3、CH4(或 ),分别为角形、三角锥形、正四面体形。
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B 级 关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
11.下列分子或离子的中心原子为sp3杂化,且杂化轨道容纳1对孤电子对的是(　　)
A.CH4、NH3、H2O
B.CO2、BBr3、
C.C2H4、SO2、BeCl2
D.NH3、PCl3、H3O+
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解析 CH4、NH3、H2O中的中心原子价电子对数都是4,都采用sp3杂化,CH4、NH3、H2O的中心原子上的孤电子对数分别是0、1、2,A不符合题意;CO2、BBr3、 中的中心原子价电子对数分别是2、3、4,且CO2、BBr3、
中孤电子对数分别是0、0、1,B不符合题意;C2H4、SO2、BeCl2中的中心原子价电子对数分别是3、3、2,且C2H4、SO2、BeCl2中孤电子对数分别是0、1、0,C不符合题意;NH3、PCl3、H3O+中的中心原子价电子对数都是4,采用sp3杂化,中心原子上的孤电子对数都是1,D符合题意。
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12.下列推断正确的是(　　)
A.BF3为三角锥形分子
C.CH4分子中的四个C—H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的2p轨道形成的s-p σ键
D.CH4分子中的碳原子以四个sp3杂化轨道分别与四个氢原子的1s轨道重叠,形成四个C—H σ键
D
解析 BF3为三角形, 为正四面体形,CH4分子中碳原子的2s轨道与2p轨道杂化形成四个sp3杂化轨道,然后与氢的1s轨道重叠,形成四个C—H σ键。
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13.[2023河北秦皇岛一中高二期末]三甲基镓[(CH3)3Ga]是应用最广泛的一种金属有机化合物,可通过如下反应制备:GaCl3+(CH3)3Al (CH3)3Ga+AlCl3。下列说法错误的是(　　)
A.Al原子的核外电子有13种空间运动状态
B.(CH3)3Ga中Ga原子的杂化方式为sp2
C.AlCl3常以二聚体(Al2Cl6)形式存在,二聚体中各原子均满足8电子结构
D.Al的第一电离能比同周期相邻元素小
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解析 Al原子的核外有13个电子,占据7个轨道,有7种空间运动状态,A错误;(CH3)3Ga中Ga原子的价电子对数是3,杂化方式为sp2,B正确;AlCl3常以
二聚体(Al2Cl6)形式存在 ,二聚体中各原子均满足8电子结
构,C正确;同周期从左向右第一电离能有增大的趋势,ⅡA族的最外层s能级处于全充满状态,第一电离能大于相邻主族元素的第一电离能,所以Al的第一电离能比同周期相邻元素小,D正确。
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14.下列有关苯分子中的化学键描述正确的是(　　)
A.每个碳原子的一个sp2杂化轨道参与形成大π键
B.每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大π键
C.碳原子的三个sp2杂化轨道与其他两个碳原子形成两个σ键,与一个H原子1s电子配对形成一个σ键
D.碳原子未参加杂化的2p轨道与其他碳原子的2p轨道形成σ键
BC
解析 杂化轨道只能形成σ键,而不能形成π键。每个碳原子的两个sp2杂化轨道上的电子分别与相邻的两个碳原子的sp2杂化轨道上的电子配对形成σ键;每个碳原子的另一个sp2杂化轨道上的电子分别与一个氢原子的1s电子配对形成σ键;未参与杂化的2p轨道形成大π键。
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15.有关甲醛分子的说法正确的是(　　)
①碳原子采取sp杂化　②甲醛分子为三角锥形结构　③碳原子采取sp2杂化　④甲醛分子为三角形结构
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
C
解析 甲醛分子(CH2O)中的碳原子采取的是sp2杂化,三个杂化轨道呈三角形,其中两个sp2杂化轨道分别与一个氢原子的s轨道形成C—H σ键,另一个sp2杂化轨道与氧原子的p轨道形成一个σ键,碳原子中未用于杂化的一个p轨道与氧原子的p轨道形成一个π键。
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16.下列分子中中心原子的杂化方式为sp杂化,分子的空间结构为直线形且分子中没有形成π键的是(　　)
A.C2H2 B.CO2
C.BeCl2 D.BF3
C
解析 C2H2的结构简式为CH≡CH,分子中含有三键,所以有π键,碳原子采用sp杂化,分子的空间结构为直线形,不符合题意,故不选A;CO2的结构式为O═C═O,分子中含有π键,碳原子采用sp杂化,分子的空间结构都为直线形,不符合题意,故不选B;BeCl2分子中,铍原子形成两个共价单键,不含孤电子对,中心原子以sp杂化轨道成键,分子的空间结构为直线形,分子中不含π键,故选C;BF3为平面结构,中心原子硼原子为sp2杂化,故不选D。
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17.已知次氯酸分子的结构式为H—O—Cl,下列有关说法正确的是(　　)
A.氧原子发生sp杂化
B.氧原子与H、Cl都形成σ键
C.该分子为直线形分子
D.该分子电子式是
B
解析 HClO分子的结构式为H—O—Cl,氧原子应为sp3杂化,形成四个杂化轨道,其中有2对孤电子对分布在两个杂化轨道上,另两个杂化轨道分别与氢原子和氯原子各形成一个σ键。因为氧原子是sp3杂化,所以分子结构为角形,其电子式为 ,故B项正确。
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18.判断下列中心原子的杂化轨道类型(标“·”的原子为中心原子)。
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答案 ①4　sp3　②3　sp2　③4　sp3　④4　sp3　⑤4　sp3
解析 杂化轨道数为2时杂化方式为sp,杂化轨道数为3时杂化方式为sp2,杂化轨道数为4时杂化方式为sp3,类比H2O、NH3、CH4等分子中中心原子的杂化类型可得出正确答案。
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C 级 学科素养拔高练
19.“三鹿奶粉事件”曾在社会上引起人们对食品质量的恐慌,三鹿奶粉中掺杂了被称为“蛋白精”的工业原料三聚氰胺。已知三聚氰胺的结构简式如图所示。
三聚氰胺是氰胺(H2N—C≡N)的三聚体,请回答下列问题:
(1)写出基态碳原子的电子排布式:　 　　　　　　。
(2)—C≡N中的氮原子、三聚氰胺环状结构中的氮原子
和氨基中的氮原子,这三种氮原子的杂化轨道类型分别
是　　　　　、　　　　　、　　　　　　。
(3)一个三聚氰胺分子中有　　　　个σ键。
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(4)三聚氰胺与三聚氰酸( )分子相互之间通过氢键结合,在肾脏
内易形成结石。三聚氰酸分子中碳原子采取　　　　杂化。该分子的结构简式中,形成双键的两个原子之间的共价键是　　　　　　(填字母)。
A.两个σ键
B.两个π键
C.一个σ键,一个π键
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答案 (1)1s22s22p2　
(2)sp　sp2　sp3
(3)15　
(4)sp2　C
解析 (2)—C≡N中的氮原子、三聚氰胺分子中环上的氮原子、—NH2中的氮原子分别形成1、2、3个σ键且均有1对孤电子对,所以分别采取sp、sp2、sp3杂化。
(3)除每个双键中有一个π键外,其余均为σ键,共15个。
(4)由于该分子中碳原子形成双键,则应采取sp2杂化。形成双键的两个原子之间有一个σ键、一个π键。(共38张PPT)
分层作业9　价电子对互斥理论
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A 级 必备知识基础练
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1.下列有关价电子对互斥理论的描述正确的是(　　)
A.价电子对就是σ键电子对
B.孤电子对数由分子式来确定
C.分子的空间结构是价电子对互斥的结果
D.孤电子对数等于π键数
C
解析 价电子对数是σ键电子对数与中心原子上的孤电子对数之和,中心原子上的孤电子对数是指没有成键的价电子对数,其与中心原子价电子总数、与中心原子结合的原子最多能接受的电子数及与中心原子结合的原子数有关,A、B、D项错误。
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2.根据价电子对互斥理论及杂化轨道理论可判断出NCl3分子的空间结构和中心原子的杂化方式分别为(　　)
A.直线形、sp杂化
B.三角形、sp2杂化
C.三角锥形、sp2杂化
D.三角锥形、sp3杂化
D
解析 NCl3分子的中心原子含有的孤电子对数是 ×(5-1×3)=1,
所以NCl3分子的空间结构是三角锥形,氮原子发生sp3杂化。
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3.下列物质中,分子的空间结构与水分子相似的是(　　)
A.CO2 B.H2S
C.PCl3 D.SiCl4
B
解析 H2S中硫原子与H2O中氧原子的成键电子对数和孤电子对数都相同,故分子空间结构相似。
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4.已知CN-与N2互为等电子体,可推出HCN分子中σ键与π键的数目之比为
(　　)
A.1∶3 B.2∶1
C.1∶1 D.1∶2
C
解析 CN-与N2互为等电子体,则二者结构相似,碳原子与氮原子之间形成三键,则HCN分子的结构式为H—C≡N,一个三键中含有一个σ键、两个π键,单键属于σ键,故HCN分子中σ键与π键的数目之比为2∶2=1∶1。
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A.a=8　x=3　b=2
B.a=6　x=3　b=2
C.a=4　x=2　b=3
D.a=6　x=2　b=3
A
解析 的中心原子孤电子对计算公式为 (a-xb),其中a指中心原子价电子个数,x指与中心原子结合的原子个数,b指与中心原子结合的原子形成稳定结构需要的电子个数,因此a=6+2=8,x=3,b=2,故选A。
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6.下列分子或离子中,中心原子价电子对的空间结构为四面体形,且分子或离子空间结构为角形的是(　　)
A. B.PH3
C.H3O+ D.OF2
D
解析 中中心原子的价电子对数为4,成键电子对数为4,则离子空间结构为正四面体形;PH3中中心原子的价电子对数为4,成键电子对数为3,孤电子对数为1,分子为三角锥形;H3O+中中心原子的价电子对数为4,成键电子对数为3,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形;OF2中中心原子的价电子对数为4,成键电子对数为2,孤电子对数为2,分子空间结构为角形。
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7.[2023河北唐山开滦一中高二期末]根据VSEPR模型判断下列各组分子或离子空间结构相同的是(　　)
A.SO2和CO2 B.BF3和NH3
C.PH3和H2S D.CCl4和
D
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8.ABn分子的中心原子A原子上没有未用于形成共价键的孤电子对,根据价电子对互斥理论判断,下列说法正确的是(　　)
A.若n=2,则分子的空间结构为角形
B.若n=3,则分子的空间结构为三角锥形
C.若n=4,则分子的空间结构为正四面体形
D.以上说法都不正确
C
解析 若中心原子A上没有未成键的孤电子对,则根据斥力最小的原则,当n=2时,分子的空间结构为直线形;当n=3时,分子的空间结构为三角形;当n=4时,分子的空间结构为正四面体形。
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9.根据价电子对互斥理论,判断下列分子或离子的空间结构正确的是(　　)
选项 分子或离子 价电子对的空间结构 分子或离子的空间结构
A AsCl3 四面体形 三角锥形
B HCHO 平面三角形 三角锥形
C NF3 四面体形 平面三角形
D 正四面体形 三角锥形
A
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解析 AsCl3分子中中心As原子的价电子对数为4,价电子对的空间结构为四面体形,含有1对孤电子对,分子的空间结构为三角锥形,A正确;甲醛(HCHO)分子中中心C原子的价电子对数为3(有1个双键),价电子对的空间结构为平面三角形,没有孤电子对,分子的空间结构为平面三角形,B错误;NF3分子中中心N原子的价电子对数为4,价电子对的空间结构为四面体形,含有1对孤电子对,分子的空间结构为三角锥形,C错误; 中中心N原子的价电子对数为4,价电子对的空间结构为正四面体形,没有孤电子对,离子的空间结构为正四面体形,D错误。
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10.用价电子对互斥理论可以预测许多分子或离子的空间结构,有时也能用来推测键角的大小。下列判断正确的是(　　)
A.SO2、CS2、HI都是直线形的分子
B.BF3键角为120°,SnBr2键角大于120°
C.COCl2、BF3、SO3都是三角形的分子
D.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子
C
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解析 SO2是角形分子,CS2、HI是直线形的分子,A错误;BF3键角为120°,是三角形结构,而锡原子的价电子数是4,在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键,还有1对孤电子对,对成键电子有排斥作用,使键角小于120°,B错误; COCl2、BF3、SO3都是三角形的分子,C正确;PCl3、NH3都是三角锥形的分子,而PCl5是三角双锥形结构,D错误。
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11.氯化亚砜(SOCl2)是一种很重要的化学试剂,可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的空间结构和中心原子(S)采取杂化方式的说法正确的是(　　)
A.三角锥形、sp3 B.角形、sp2
C.三角形、sp2 D.三角锥形、sp2
A
解析 SOCl2中与硫原子成键的原子数为3,硫原子上的孤电子对数= ×(6-1×2-2×1)=1,所以硫原子发生sp3杂化,分子空间结构为三角锥形。
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12.磷不仅在地壳中分布广泛,也存在于动植物体内,是动植物不可缺少的元素之一。请回答下列问题:
(1)磷单质有白磷、红磷和黑磷,三者互为　　　　　　　　。
(2)磷的氢化物(PH3)是一种无色、剧毒、有鱼腥臭味的气体,该分子的空间结构为　　　　　　　　。
(3)磷的含氧酸根有 ,它们的空间结构分别是
　　　　、　　　　　、　　　　。
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答案 (1)同素异形体　
(2)三角锥形
(3)角形　三角锥形　正四面体形
解析 (2)PH3的空间结构与NH3类似,为三角锥形。
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B 级 关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
13.[2023山东菏泽高二检测]H2O2的结构式为H—O—O—H,下列有关H2O2分子的说法正确的是(　　)
A.是直线形分子
B.是三角锥形分子
C.H2O2分子中的1个氧原子有2对孤电子对
D.氧原子的价电子对数为4
CD
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解析 H2O2中的每个氧原子有6个价电子,形成了2个σ键,故还有4个电子没有成键,孤电子对数为2,价电子对数为4,C项、D项正确;以氧为中心的三个原子呈角形结构,H2O2中相当于有两个角形结构,故不可能是直线形或三角锥形分子,A、B项错误。
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15.在SO2分子中,分子的空间结构为角形,硫原子采用sp2杂化,则SO2分子中的键角(　　)
A.等于120° B.大于120°
C.小于120° D.等于180°
C
解析 由于SO2分子的价电子对的空间结构为三角形,从理论上讲其键角为120°,但是由于SO2分子中的硫原子有1对孤电子对,对其他的两个化学键存在较强的排斥作用,因此分子中的键角要小于120°。
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16.关于CO2和NH3分子,下列说法正确的是(　　)
A.都是直线形结构
B.中心原子都采取sp杂化
C.NH3为三角锥形结构,CO2为直线形结构
D.氮原子和碳原子上都没有孤电子对
C
解析 NH3和CO2分子的中心原子分别发生sp3杂化和sp杂化,但NH3分子的氮原子上有孤电子对,根据价电子对互斥理论,NH3分子结构为三角锥形, CO2分子结构为直线形。
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17.下列微粒的价电子对数正确的是(标“·”的原子为中心原子)(　　)
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18.某一化合物的分子式为AB2,A属ⅥA族元素,B属ⅦA族元素,A和B在同一周期,它们的电负性分别为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(　　)
A.AB2分子的空间结构为角形
B.AB2与H2O相比,AB2的熔、沸点比H2O的低
C.AB2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
D.A—B键为极性共价键,AB2分子为非极性分子
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解析 AB2中中心A原子的孤电子对数为 ×(6-2×1)=2,价电子对数为4,空间结构为角形,故A正确;H2O分子之间存在氢键,熔、沸点高于同族其他元素氢化物,故B正确;H2O分子之间存在氢键,A属ⅥA族元素,B属ⅦA族元素, AB2分子中不存在H原子,分子间不能形成氢键,故C正确;B元素的电负性更强,A—B键为极性共价键,AB2分子为角形结构,正负电荷重心不重合,为极性分子,故D错误。
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19.下列关于等电子体的说法正确的是(　　)
A.N2与CO不互为等电子体,故它们的熔、沸点及溶解度相差较大
D.苯与硼氮苯互为等电子体,故硼氮苯分子中含有大π键
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20.已知Zn2+的4s和4p轨道可以形成sp3杂化轨道,那么[ZnCl4]2-的空间结构为(　　)
A.直线形
B.平面正方形
C.正四面体形
D.正八面体形
C
解析 题给离子的中心原子发生sp3杂化,有四个σ键,故空间结构为正四面体形,故选C。
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21.(1)在形成氨气分子时,氮原子中的原子轨道发生杂化形成　　 个
　　　　,形成的杂化轨道中,只有　　　　个含有未成对电子,所以只能与　　　个氢原子形成共价键,又因为杂化轨道有一对　　　　　,所以氨气分子中的键角与甲烷不同。
(2)H+可与H2O形成H3O+,H3O+中氧原子采用　　　　　　　　　杂化。H3O+中H—O键之间的键角比H2O中H—O键之间的键角大,原因为
　　　　　　　　　　　。
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答案 (1)四　sp3杂化轨道　三　三　孤电子对
(2)sp3　H3O+中有一对孤电子对,H2O分子中有两对孤电子对,孤电子对数越多,对形成的H—O键的排斥力越大,因而造成H3O+中H—O键之间的键角比H2O中H—O键之间的键角大
解析 (1)在形成NH3分子时,氮原子的2p轨道和2s轨道发生sp3杂化,形成四个杂化轨道,氮原子含有一对孤电子对,三个未成键的单电子与三个氢原子形成三个σ键。
(2)H3O+中氧原子杂化方式为sp3杂化;H3O+中只有一对孤电子对,H2O中有两对孤电子对,孤电子对越多,对成键电子对的排斥力越大,使得H3O+中H—O键之间的键角比H2O中H—O键之间的键角大。
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22.X、Y、Z均为短周期元素,可形成X2Z和YZ2两种化合物。X、Y、Z的原子序数依次增大,X原子的K层电子数为1,Y位于X的下一周期,它的最外层电子比K层多2个,而Z原子核外的最外层电子数比次外层电子数少2个。
(1)X、Y、Z的元素符号分别为X　　　　　;Y　　　　　;Z　　　　。
(2)根据价电子对互斥理论填写下列空白:
物质 价电子对数 轨道杂化形式 分子的形状
成键电子对数 孤电子对数 X2Z
YZ2
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答案 (1)H　C　S
(2)
物质 价电子对数 轨道杂化形式 分子的形状
成键电子对数 孤电子对数 X2Z 2 2 sp3 角形
YZ2 2 0 sp 直线形
解析 X原子的K层(第一层)的电子数为1,可知X为氢元素;Y位于X的下一周期,即Y为第2周期元素,它的最外层电子比K层多2个,则其原子结构示意图
为 ,故Y为碳元素;Z原子核外的最外层电子数比次外层电子数少2个,且原子序数:Z>Y,则Z为硫元素。从而推知X2Z为H2S,YZ2为CS2。
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C 级 学科素养拔高练
23.(1)蓝矾(CuSO4·5H2O)的结构如图所示:
的空间结构是　　　　,其中硫原子
的杂化轨道类型是　　　　;基态氧原子的价电子轨道表示式为
　　　　　　　　　　　　　。
(2)气态SO3分子的空间结构为　　　　;与其互为等电子体的阴离子为
　　　(举一例);将纯液态SO3冷却到289.8 K时凝固得到一种螺旋状单链结构的固体,其结构如图,此固态SO3中硫原子的杂化轨道类型是　　　。
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23(共29张PPT)
分层作业11　离子键
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A 级 必备知识基础练
1.下列说法正确的是(　　)
A.离子键就是使阴、阳离子结合成化合物的静电引力
B.凡是金属元素和非金属元素之间都形成离子键
C.含有离子键的化合物一定是离子化合物
D.任何离子键的形成过程中必定有电子的得与失
C
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解析 离子键是使阴、阳离子结合成化合物的静电作用,包括静电引力和静电斥力,A错误;金属Al与非金属Cl形成的化合物AlCl3中的化学键为共价键,不是离子键,B错误;含有离子键的化合物一定是离子化合物,C正确;一般来说形成离子键有电子的得失,但也有例外,如NH3与HCl反应生成NH4Cl、饱和溶液中的Na+和Cl-析出NaCl晶体等,D错误。
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2.以下叙述错误的是(　　)
A.钠原子和氯原子作用生成NaCl后,其结构的稳定性增强
B.在氯化钠中,除Cl-和Na+的静电吸引作用外,还存在电子与电子、原子核与原子核之间的排斥作用
C.Na+和Cl-形成的离子键具有方向性
D.钠与氯反应生成氯化钠后,体系能量降低
C
解析 活泼金属原子和活泼非金属原子之间形成离子化合物,阳离子和阴离子均达到稳定结构,这样体系的能量降低,其结构的稳定性增强,A、D正确;Cl-和Na+之间既有引力也有斥力,B正确;Na+和Cl-形成的离子键不具有方向性,C错误。
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3.下列变化只需要破坏离子键的是(　　)
A.加热氯化铵
B.干冰汽化
C.NaCl熔化
D.浓硫酸溶于水
C
解析 A项,NH4Cl NH3↑+HCl↑,离子键和共价键被破坏;B项属于物理变化,CO2分子中化学键未被破坏;C项破坏了离子键;D项破坏了共价键。
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4.下列物质中含有共价键的离子化合物是(　　)
①MgF2　②Na2O2　③NaOH　④NH4Cl　⑤CO2　⑥H2O2　⑦Mg3N2
A.仅有①③④⑦ B.仅有②③④
C.仅有①②③⑦ D.仅有④⑤⑥
B
解析 ①MgF2为离子化合物,只含有离子键,故①错误;②Na2O2为离子化合物, 中氧原子间以共价键结合,故②正确;③NaOH为离子化合物,OH-中氧原子和氢原子以共价键结合,故③正确;④NH4Cl为离子化合物, 中氮原子和氢原子以共价键结合,故④正确;⑤CO2为共价化合物,故⑤错误;⑥H2O2为共价化合物,故⑥错误;⑦Mg3N2为离子化合物,只含有离子键,故⑦错误。综上所述,B正确。
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5.下列变化中,原物质分子内共价键被破坏,生成离子键的是(　　)
A.盐酸与氢氧化钠溶液
B.氯化氢溶于水
C.氯化氢与氨反应
D.锌与稀硫酸反应
C
解析 HCl与氢氧化钠在水溶液里以离子形式存在,氢离子和氢氧根离子反应生成水,所以只有共价键生成,故A错误;氯化氢溶于水只有共价键的断裂,B错误;氯化氢与氨反应生成氯化铵固体时,破坏了氯化氢中的共价键,同时生成了铵根和氯离子之间的离子键,C正确;锌与氢离子反应生成锌离子和氢气,所以反应过程中只有共价键的生成,D错误。
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6.下列各组物质中,化学键类型相同的是(　　)
A.HI和NaI B.NaF和KCl
C.Cl2和KCl D.NaCl和NaOH
B
解析 HI、NaI中化学键分别为共价键、离子键;NaF、KCl中均为离子键;Cl2中为共价键;NaCl中为离子键,NaOH中为离子键、共价键。
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7.由下列各组的三种元素共同组成的化合物中,既可能有离子化合物,又可能有共价化合物的是(　　)
A.H、O、C B.Na、S、O
C.H、N、O D.H、S、O
C
解析 B中三种元素可形成Na2SO3、Na2SO4、Na2S2O3等,都是离子化合物;C中三种元素可形成HNO3、HNO2、NH4NO3等,既有离子化合物,又有共价化合物;A、D中三种非金属元素只能形成共价化合物。
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C.全氮阴离子盐既含离子键又含共价键
D.全氮阴离子盐可能属于电解质,也可能属于非电解质
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9.下列元素间能以离子键结合生成X2Y型离子化合物的是(　　)
A.原子序数为11和17
B.原子序数为19和9
C.原子序数为13和17
D.原子序数为19和16
D
解析 由原子序数可知,A中形成的化合物为NaCl,B中形成的化合物为KF,C中形成的化合物为AlCl3,D中为K2S。
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10.具有下列电子排布特征的原子中最难形成离子键的是(　　)
A.1s22s22p2 B.1s22s22p5
C.1s22s22p6 D.1s22s22p63s1
C
解析 形成离子键的元素一般为活泼金属元素与活泼非金属元素。A表示C,B表示F,C表示Ne,D表示Na,Ne最外层达到稳定结构,很难得失电子,故最难形成离子键的是Ne。
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11.下列说法正确的是(　　)
①离子化合物一定含离子键,也可能含极性键或非极性键
②共价化合物一定含共价键,也可能含离子键
③含金属元素的化合物不一定是离子化合物
④由分子组成的物质中一定存在共价键
⑤熔融状态能导电的化合物一定是离子化合物
A.①③④ B.②④⑤
C.①②③ D.①③⑤
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解析 ①离子化合物一定含离子键,也可能含极性键或非极性键,如NaOH中含有极性键,Na2O2中含有非极性键,故①正确;②共价化合物一定含共价键,一定没有离子键,故②错误;③含金属元素的化合物不一定是离子化合物,如AlCl3,故③正确;④由分子组成的物质中不一定存在共价键,如稀有气体,稀有气体是单原子分子,不存在化学键,故④错误;⑤熔融状态能导电的化合物一定是离子化合物,只有离子化合物在熔融状态下可电离出自由移动的离子,故⑤正确。
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12.北京大学和中国科学院的化学工作者已成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60,实验测知该物质属于离子化合物,具有良好的超导性。下列有关分析正确的是(　　)
A.K3C 60中只有离子键 B.K3C 60中不含共价键
C.该晶体在熔融状态下能导电 D.C60与12C互为同素异形体
C
解析 球碳盐K3C60中有离子键,存在于K+与 中C与C之间为共价键,故A、B错误;球碳盐K3C60中有离子键,为离子晶体,在熔融状态下能电离出离子而导电,故C正确;C60为C元素形成的单质,12C为原子,所以二者不是同素异形体,故D错误。
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13.(1)下列五种物质:①He　②CO2　③NaBr　④Na2O2　⑤Na2CO3。
只含共价键的是　　　　(填序号,下同);只含离子键的是　　　　　;既含共价键又含离子键的是　　　　;不存在化学键的是　　　　。
(2)在下列变化中:
①NaHSO4熔化　②HCl溶于水　③NaBr溶于水　④I2升华　⑤NH4Cl受热。
未发生化学键破坏的是　　　　　;仅发生离子键破坏的是　　　　;仅发生共价键破坏的是　　　　;既发生离子键破坏又发生共价键破坏的是
　　　　。
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答案 (1)②　③　④、⑤　①
(2)④　①、③　②　⑤
解析 (1)He中无化学键,CO2中只有共价键,NaBr中只有离子键,Na2O2、Na2CO3中既有共价键又有离子键。
(2)①NaHSO4熔化、③NaBr溶于水只破坏离子键,②HCl 溶于水只破坏共价键,④I2升华时化学键未发生变化,⑤NH4Cl受热分解,离子键、共价键均被破坏。
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B 级 关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
14.氢化钠(NaH)是离子化合物,其中钠的化合价为+1。氢化钠与水反应放出氢气,下列叙述中正确的是(　　)
A.氢化钠的水溶液显酸性
B.氢化钠中氢离子的电子层排布与氦原子相同
C.氢化钠中氢离子半径比锂离子半径小
D.氢化钠中氢离子可被还原成氢气
B
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解析 NaH+H2O══NaOH+H2↑,故其水溶液显碱性;H-与He原子核外电子层排布都为1s2;H-与Li+电子层结构相同,但H-的核电荷数为1,对核外电子吸引力小于Li+,故H-的半径大于Li+。
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15.LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间结构是正四面体,中心原子的杂化形式为sp3。说明LiAlH4中存在(　　)
A.离子键 B.σ键
C.π键 D.氢键
AB
解析 LiAlH4中的阴离子空间结构是正四面体,中心原子的杂化形式为sp3,则阴离子为 ,阳离子为Li+,LiAlH4中存在离子键、σ键。
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16.下列各组元素的原子间反应容易形成离子键的是(　　)
原子 a b c d e f g
M层电子数 1 2 3 4 5 6 7
A.a和c B.a和f
C.d和g D.c和g
B
解析 由原子a~g的M层电子数可知,M层即为原子的最外层,元素a~g均为第3周期元素。a、b均为活泼的金属元素,f、g均为活泼的非金属元素,所以a与f形成的化学键为离子键,d与g、c与g形成共价键。
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17.X、Y为两种主族元素,其原子的最外层电子数分别为1和6,则X、Y两种元素形成的化合物(　　)
A.一定是离子化合物 B.一定是共价化合物
C.一定形成X2Y型化合物 D.以上答案均不正确
D
解析 最外层为1个和6个电子的元素分别为ⅠA和ⅥA元素,中学所熟悉的有H、Li、Na、K、O、S等,它们之间可以形成X2Y型共价化合物(如H2O、H2S等)和离子化合物(如Na2O、K2S等),而且还可形成X2Y2型的化合物H2O2、Na2O2等,同时K、Rb等碱金属还可形成更复杂的超氧化物。因此D项符合题意。
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18.下列说法不正确的是(　　)
A.全部由非金属元素组成的化合物不一定是离子化合物
B.金属元素与非金属元素之间的化学键可能是离子键,也可能是共价键
C.物质中有阳离子,则必定有阴离子
D.物质中有阴离子,则必定有阳离子
C
解析 全部由非金属元素组成的化合物有NH4Cl、HCl等,NH4Cl为离子化合物,HCl为共价化合物,A正确;金属元素与非金属元素之间既可以形成阴、阳离子以离子键结合,也可以以共价键结合,B正确;在金属固体中只有阳离子和自由电子,无阴离子,但物质中有阴离子时必定有带正电荷的阳离子,所以C错误,D正确。
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19.下列现象不能用“相似相溶”原理解释的是(　　)
A.氯化氢易溶于水 B.氯气易溶于氢氧化钠溶液
C.碘易溶于四氯化碳 D.碘难溶于水
B
解析 氯化氢和水分子均是极性分子,根据“相似相溶”原理可知,极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂,故A不符合题意;氯气和氢氧化钠之间发生反应生成可溶性的盐,不符合“相似相溶”原理,故B符合题意;碘和四氯化碳都是非极性分子,根据“相似相溶”原理可知,碘易溶于四氯化碳,故C不符合题意;碘是非极性的分子,水是极性分子,非极性的分子难溶于极性分子组成的溶剂,故D不符合题意。
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20.氧氰[(OCN)2]的性质与卤素类似,被称为拟卤素。氧氰[(OCN)2]中不可能存在的化学键类型有(　　)
A.非极性共价键 B.极性共价键
C.共价三键 D.离子键
D
解析 根据信息氧氰的性质与卤素相似,结构上有相似之处,则根据化合价和成键原则可知,氧氰的结构式应为N≡C—O—O—C≡N,故不可能存在离子键。
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C 级 学科素养拔高练
21.已知五种元素的原子序数的大小顺序为C>A>B>D>E;A、C同周期,B、C同主族;A与B形成离子化合物,A2B中所有离子的电子数相同,其电子总数为30,D和E可形成4核10电子分子。试回答下列问题:
(1)写出五种元素的名称:
A　　　　　,B　　　　,C　　　　,D　　　　,E　　　　　。
(2)用电子式表示离子化合物A2B的形成过程:　　　　　　　　　。
(3)写出D元素形成的单质的结构式:　 　　　　　　　　　　　。
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(4)写出下列物质的电子式。
E与B形成的化合物:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;
A、B、E形成的化合物:　　　　　　　　　　　　　　　　　　;
D、E形成的最简单化合物:　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)B、C、D、E四种元素分别形成的单质中化学键最强的是　　　　(写分子式)。
(6)A、B两种元素组成的化合物A2B2属于　　　　(填“离子”或“共价”)化合物,存在的化学键是　　　　　　,A2B2与水反应的化学方程式为
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(5)N2
(6)离子　离子键、共价键　2Na2O2+2H2O══4NaOH+O2↑
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解析 因为A、B离子的电子数相同,在电子总数为30的A2B型化合物中,每个离子的电子数为10,故可推知A是Na元素,B是O元素。因为4核10电子分子中,每个原子平均不到3个电子,所以只有从原子序数1~8的元素中寻找,Li已有3个电子,故一定含有氢原子,分子中有4个原子核共10个电子,一定为NH3;因原子序数D>E,所以D为N元素,E为H元素。C与A(Na)同周期、与B(O)同主族,所以C位于第3周期ⅥA族,C为S元素。(共48张PPT)
分层作业6　共价键的形成、特征及类型
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A 级 必备知识基础练
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1.下列元素的原子间易形成共价键的是(　　)
A.Na和Cl B.K和F
C.H和Cl D.Ca和O
C
解析 非金属元素的原子间容易形成共价键,活泼的金属和非金属元素的原子间容易形成离子键。则Na和Cl形成的是离子键,A错误;K和F形成的是离子键,B错误;H和Cl均是非金属元素,形成的是共价键,C正确;Ca和O形成的是离子键,D错误。
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2.右图是氢原子的电子云重叠示意图。以下说法错误的是(　　)
A.图中电子云重叠意味着电子在核间出现的概率增大
B.氢原子核外的s轨道重叠形成共价键
C.氢原子的核外电子呈云雾状,在两核间分布得浓一些,将两核吸引
D.氢原子之间形成s-s σ键
C
解析 电子云重叠说明电子在核间出现的概率增大,A选项正确;两个氢原子之间形成s-s σ键,B、D选项正确;电子云是对核外电子运动状态的形象化描述,原子间通过共用电子对(即电子云重叠)形成共价键,C选项不正确。
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3.下列物质中含有非极性键的共价化合物是(　　)
A.F2 B.C2H2
C.Na2O2 D.NH3
B
解析 F2是单质,不是化合物;C2H2的结构式为H—C≡C—H,含有非极性键;Na2O2是离子化合物;NH3含三个N—H键,没有非极性键。
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4.下列分子中存在的共价键类型完全相同的是(　　)
A.CH4与NH3 B.C2H6与C2H4
C.H2与C2H2 D.Cl2与N2
A
解析 A项中全是s-p σ键;B项C2H6分子中只存在σ键,而C2H4分子中存在σ键和π键;C项H2分子中的键为s-s σ键,C2H2分子中还存在π键;Cl2分子中只存在σ键,而N2分子中存在σ键和π键。
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5.下列分子中既不存在s-p σ键,也不存在p-p π键的是(　　)
A.HCl B.HF
C.CO2 D.SCl2
D
解析 A项和B项中的HCl和HF分子中都含有氢原子,氢原子提供s电子云与氯原子或氟原子的p电子云形成s-p σ键;C项,CO2分子中含有C═O双键,应有π键存在;D项,SCl2分子中只存在2个p-p σ键。
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6.[2023河北邢台二中高二期末]下列关于σ键和π键的说法错误的是(　　)
A.s-s σ键与s-p σ键的电子云形状的对称性相同
B.所有的σ键的强度都比π键的大
C.H原子只能形成σ键而O原子可以形成σ键和π键
D.在H2O2中只有σ键没有π键
B
解析 s-s σ键与s-p σ键的对称性相同,均为轴对称,A正确;在N2中,σ键的强度比π键的小,B错误;氢原子的s轨道只能形成头碰头的σ键,氧原子的p轨道可以形成头碰头的σ键和肩并肩的π键,C正确;H2O2分子中只有单键,则只有σ键没有π键,D正确。
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7.R、X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,且Y、Z位于同主族。由R、X、Y、Z组成的有机化合物M是日用化妆品冷烫精的主要原料,其结构如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.电负性:YB.XZ2、XW4、XR4都是非极性分子
C.简单离子结合质子能力:W>Z
D.1 mol M含7 mol σ键
B
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解析 依题意,Y和Z位于同主族,Y原子能形成1个双键, Z原子形成2个单键, 说明Y、Z原子最外层有6个电子,Y为氧,Z为硫。X原子能形成2个单键、1个双键(或4个单键), 说明X原子最外层有4个电子,原子序数小于8,故X为碳。R原子形成1个单键,上述五种元素中R的原子序数最小,R为氢;W为短周期主族元素且原子序数大于16,故W为氯。
非金属性越强,则其电负性越强,氧、硫的电负性依次减小,A错误;CS2是直线形分子,CH4、CCl4都是正四面体形分子,它们都是非极性分子,B正确;结合质子能力越强,形成的酸越弱,酸性:HCl>H2S,结合质子(H+)能力:S2->Cl-, C错误;单键都是σ键,双键中有1个σ键,1个M分子含8个σ键,D错误。
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8.下列说法正确的是(　　)
A.Na2S2、NaClO中所含化学键类型完全相同
B.CH4和BCl3分子中所有原子的最外层都达到了8电子稳定结构
C.等物质的量的 CN-和N2含有的共用电子对数相等
D.氯气与NaOH溶液反应的过程中,同时有离子键、极性键和非极性键的断裂和形成
C
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解析 Na2S2含离子键和S—S非极性键,NaClO中含离子键和Cl—O极性键,则化学键不完全相同,A错误。CH4分子中C原子的最外层达到了8电子稳定结构、H原子的最外层达到了2电子稳定结构;BCl3分子中Cl原子的最外层达到了8电子稳定结构、B原子的最外层为6电子,B错误。每个CN-和N2均含有3对共用电子对,C正确。氯气与NaOH反应生成NaClO、NaCl、H2O,产物中不存在非极性键,则有离子键、极性键和非极性键的断裂,离子键、极性键的形成,但没有非极性键的形成,D错误。
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9.香蕉产于南方,到北方之前是未成熟的,但买到的却是成熟的香蕉,这是因为喷洒了催熟剂。其中乙烯就是一种常用的催熟剂,下列对乙烯中化学键的分析正确的是(　　)
A.在乙烯分子中有一个σ键、一个π键
B.乙烯在发生加成反应时,断裂的是碳原子间的σ键
C.乙烯可以在一定条件下制得氯乙烯,在该过程断裂的是C—H σ键
D.乙烯分子中的σ键关于镜面对称
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解析 在乙烯分子中存在4个碳氢σ键和1个碳碳σ键,同时还含有1个碳碳π键,A错误;碳碳双键中的σ键要比π键稳定,故乙烯在发生加成反应时断裂的是碳原子间的π键,B错误;由乙烯制得氯乙烯可看作是乙烯中的一个氢原子被氯原子取代,故断裂的是C—H σ键,C正确;σ键是轴对称,D错误。
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10.下列对分子中σ键重叠方式的分析不正确的是(　　)
选项 A B C D
分子 H2 HCl Cl2 ClF
分析 两个原子的s轨道重叠 氢原子的s轨道和氯原子的p轨道重叠 一个氯原子的s轨道和另一个氯原子的p轨道重叠 氯原子的p轨道和氟原子的p轨道重叠
C
解析 A项,H2分子中两个原子的1s轨道重叠,正确;B项,HCl分子中氢原子的1s轨道和氯原子的3p轨道重叠,正确;C项,Cl2分子中两个氯原子的3p轨道重叠,错误;D项,ClF分子中氯原子的3p轨道和氟原子的2p轨道重叠,正确。
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11.下列关于σ键和π键的说法不正确的是(　　)
A.σ键能单独形成,π键不能单独形成
B.σ键可以绕键轴旋转,π键不能绕键轴旋转
C.σ键是原子轨道“头碰头”式重叠,π键是原子轨道“肩并肩”式重叠
D.由于π键总是比σ键重叠程度小,故化学反应一般先断裂π键
D
解析 单键中只有一个σ键,能单独形成,π键不能单独形成,故A正确;σ键的电子云呈轴对称,σ键可以绕键轴旋转,π键的电子云呈镜面对称,π键不能绕键轴旋转,故B正确;σ键电子云以“头碰头”方式重叠,π键电子云以“肩并肩”方式重叠,故C正确;一般情况下π键不如σ键稳定,但存在特殊情况,故D错误。
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12.下列分子中σ键和π键数目之比为1∶1的是(　　)
A.HCN B.N2
C.C6H6 D.C2H2
A
解析 HCN分子的结构式为H—C≡N,其中含有2个σ键和2个π键,σ键和π键数目之比为1∶1,A正确;N2分子的结构式为N≡N,其中σ键和π键的数目之比为1∶2,B错误;C6H6分子中存在12个σ键和1个大π键,C错误;C2H2分子的结构式为H—C≡C—H,其中σ键和π键的数目之比为3∶2,D错误。
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13.下列不属于共价键成键因素的是(　　)
A.共用电子在两个原子核之间高概率出现
B.成键原子的原子轨道发生重叠
C.形成化学键,体系能量降低,趋于稳定
D.两原子体积大小要适中
D
解析 形成共价键时,原子轨道在两个原子核间重叠,电子在两个原子核之间出现的概率增大,使得它们同时受到两个原子核的吸引,从而导致体系能量降低,稳定性增强,但对成键原子体积的大小没有要求。综上所述,D项符合题意。
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14.[2023安徽师大附中高二检测]下列有关σ键的说法错误的是(　　)
A.2个s原子轨道重叠形成s-s σ键
B.s原子轨道与p原子轨道可以形成s-p σ键,不能形成s-p π键
C.2个p轨道不能形成σ键,只能形成p-p π键
D.HCl分子里含一个s-p σ键
C
解析 s原子轨道只能形成σ键,不能形成π键,A正确;s原子轨道与p原子轨道可以形成s-p σ键,不能形成s-p π键,B正确;2个p原子轨道若以“头碰头”的方式重叠能形成σ键,若以“肩并肩”的方式重叠形成π键,故C不正确;HCl分子中,氢原子的1s轨道与氯原子的3p轨道以“头碰头”方式重叠形成σ键,故HCl分子里含一个s-p σ键,D项正确。
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15.下列关于共价键的说法错误的是(　　)
A.原子之间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键
B.电负性相同或差值小的非金属原子之间形成的化学键为共价键
C.HCl中Cl显-1价是因为共用电子对只在氯原子周围运动
D.一个H2O分子中有两个O—H共价键
C
解析 在形成HCl分子时,氯原子吸引电子的能力比氢原子强,共用电子对偏向氯原子,导致共用电子对在氯原子附近出现的概率较大,从而使氯原子带部分负电荷,氢原子带部分正电荷,故HCl中Cl显-1价。
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16.指明下列化学键类型的名称,并各举一例含有这种价键类型的物质。
化学键类型　　　　　举例
①　　　　　　　　,　　　　　　　　。
②　　　　　　　　,　　　　　　　　。
③　　　　　　　　,　　　　　　　　。
④　　　　　　　　,　　　　　　　　。
⑤　　　　　　　　,　　　　　　　　。
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答案 ①s-s σ键　H2　②s-p σ键　HCl　③p-p σ键　Cl2　④pz-pz π键　N2　⑤py-py π键　N2
解析 共价键具有方向性,以“头碰头”形成的共价键为σ键,“肩并肩”形成的共价键为π键,由此可知①②③形成的为σ键,④⑤形成的为π键。
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17.回答下列各题:
(1)关于乙醇分子的说法正确的是　　　　(填字母)。
A.分子中共含有8个极性键 B.分子中不含非极性键
C.分子中只含σ键 D.分子中含有1个π键
(2)分析下列化学式中划有横线的元素,选出符合要求的物质编号,填写在横线上。
A.C2H4　B.H2S　C.HBr　D.CH4　E.C2H6　F.O2　G.NH3
①所有的价电子都参与形成共价键的是　　　　　　　　　;
②只有一个电子参与形成共价键的是　　　　　　　　　;
③最外层有未参与成键的电子对的是　　　　　　　　　;
④既有σ键,又有π键的是　　　　　　。
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答案 (1)C　
(2)①ADE　②C　③BCFG　④AF
解析 (1)乙醇的结构式为 ,共含有8个共价键,其中C—H键、
C—O键、O—H键为极性键,共7个,C—C键为非极性键。由于全为单键,故无π键。
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(2)C2H4分子中1个C原子与2个H原子形成2个σ键,与另1个C原子形成1个σ键和1个π键,所有电子都参与成键;H2S分子中S原子与2个H原子形成2个σ键,还有2对未成键电子;HBr分子中Br原子与1个H原子形成1个σ键,还有3对未成键电子;CH4分子中C原子与4个H原子形成4个σ键,所有价电子都参与成键;C2H6分子中1个C原子分别与3个H原子及另1个C原子形成4个σ键,所有价电子都参与成键;O2分子中1个O原子与另1个O原子形成1个σ键和1个π键,还有2对未成键的电子;NH3分子中1个N原子与3个H原子形成3个σ键,还有1对未成键的电子对。
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B 级 关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
18.下列物质分子中一定含有π键的是(　　)
A.HF B.H2O2
C.C2H4 D.CH2Cl2
C
解析 A项,HF中只含σ键;B项,H2O2的结构式为H—O—O—H,只含σ键;C项,C2H4分子中有双键,双键中含π键;D项,CH2Cl2中只含σ键。
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19.[2023河北石家庄高二检测]共价键从不同的角度可以进行不同的分类。下列有关σ键和π键的说法错误的是(　　)
A.一般情况下,含有π键的分子在反应时,π键是化学反应的积极参与者
B.当原子形成分子时(稀有气体除外),首先形成σ键,可能形成π键
C.有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键,不能形成π键
D.在分子中,化学键可能只有π键而没有σ键
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解析 一般情况下,π键不稳定,易断裂,则含有π键的分子在反应时,π键是化学反应的积极参与者,故A正确;原子形成分子,优先头碰头重叠,则先形成σ键,可能形成π键,故B正确;单键为σ键,而双键、三键中有σ键和π键,则有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键,不能形成π键,如HCl,故C正确;共价键中一定含σ键,则在分子中,化学键可能只有σ键,而没有π键,故D错误。
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20.下列关于共价键的理解不正确的是(　　)
A.由上图可知氢分子中两个氢原子的核间距为0.074 nm
B.H2O2分子中既有极性键又有非极性键
C.氢分子中共价键有方向性
D.形成共价键后共用电子只在两个原子核之间出现
氢分子形成示意图
CD
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解析 由题图可知,两个氢原子相互靠近的过程中,在相距0.074 nm时体系能量最低,体系最稳定,此时形成稳定的氢分子,A项正确;H2O2分子中既存在H—O极性键,又存在O—O非极性键,B项正确;氢分子中两个氢原子的未成对电子均为1s电子,s轨道在空间呈球形对称,故s轨道之间的重叠不具有方向性,C项错误;形成共价键后共用电子在两个原子核之间出现的概率增大,并不是只在两个原子核之间出现,D项错误。
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21.某物质可溶于水、乙醇,熔点为209.5 ℃,其分子的结构简式如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.该分子中不含有极性共价键
B.1 mol该物质中σ键和π键的个数比为5∶3
C.该分子中原子最外层均达到8电子稳定
结构的为C原子、N原子
D.该分子中的共价键按原子轨道重叠方式划分为2种
AB
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解析 不同原子间的共价键为极性共价键,该分子中含有极性共价键,故A错误;每个单键是1个σ键,每个双键中含有1个σ键和1个π键,每个三键中含有1个σ键和2个π键,则该物质分子中σ键和π键的个数比为9∶3=3∶1,故B错误;该物质中C和N都达到8电子稳定结构,H原子没有达到8电子稳定结构,故C正确;按原子轨道重叠方式可将共价键分为2种,“头碰头”重叠形成σ键,“肩并肩”重叠形成π键,故D正确。
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22.下列说法不正确的是(　　)
A.共价键一定有原子轨道的重叠
B.在CH2═CH—C≡N分子中含6个σ键,3个π键
C.2个原子形成的多重共价键中,只能有一个是σ键,而π键可以是一个或多个
D.s电子与s电子间形成的键一定是σ键,p电子与p电子间形成的键一定是π键
D
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解析 原子轨道以“头碰头”方式相互重叠形成的共价键为σ键;以“肩并肩”方式相互重叠形成的共价键为π键,A正确;分子中所有的单键都是σ键,双键中有一个σ键、一个π键,三键中有一个σ键、两个π键,故CH2═CH—C≡N分子中含6个σ键,3个π键,B、C正确;p电子与p电子间形成的键可能是σ键,也可能是π键,D错误。
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23.由短周期前10号元素组成的物质T和X,有如图所示的转化关系。X不稳定、易分解。下列有关说法正确的是(　　)
A.为使该转化成功进行,Y可以是酸性KMnO4溶液
B.等物质的量的T、X分子中含有π键的数目均为NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)
C.X分子中含有的σ键个数是T分子中含有的σ键个数的2倍
D.T分子中只含有极性键,X分子中既含有极性键又含有非极性键
A
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解析 由题中转化关系可知,T为HCHO。由X不稳定、易分解可知X为H2CO3,则Y为氧化剂,可以选择氧化性较强的酸性KMnO4溶液,A项正确;等物质的量并不一定是1 mol,B项错误;1个X分子中含有的σ键个数为5,1个T分子中含有的σ键个数为3,C项错误;T、X分子中均只含有极性键,无非极性键,D项错误。
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24.P元素的价电子排布式为3s23p3,P与Cl形成的化合物有PCl3、PCl5,下列判断正确的是(　　)
A.磷原子最外层有三个未成对电子,故只能结合三个氯原子形成PCl3
B.PCl3分子中的P—Cl键含有π键
C.PCl5分子中的P—Cl键都是π键
D.磷原子最外层有三个未成对电子,但是能形成PCl5,说明传统的价键理论存在缺陷
D
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解析 PCl3的电子式为 ,P—Cl键都是σ键。一个PCl5分子中有5个
P—Cl σ键,这违背了传统价键理论饱和性原则,说明传统价键理论不能解释PCl5的结构,即传统价键理论存在缺陷。
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25.下列反应能说明σ键比π键牢固的是(　　)
B
解析 碳碳双键由一个σ键和一个π键组成,CH2═CH2发生加成反应时π键断裂,说明σ键比π键牢固。
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26.甲、乙、丙、丁四种有机化合物的结构如下:
甲:CH2═CH—C≡CH
丁:CH2═CHCN
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(1)甲分子中有　　　　个σ键、　　　　个π键。
(2)乙分子中有　　　个σ键、　　　　个π键,　　　　(填“有”或“没有”)非极性键。
(3)丙分子中碳原子形成　　　　个σ键、　　　　个π键。
(4)丁分子中σ键与π键的数目之比为　　　　。
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答案 (1)7　3　(2)8　2　有　(3)3　1　(4)2∶1
解析 (1)甲分子中5个单键全是σ键,双键中1个是σ键,另1个是π键,三键中1个是σ键,另2个是π键。故该有机化合物分子中σ键总数为7,π键总数为3。
(2)乙分子中有3个C—H σ键,2个C—C σ键,2个C—O σ键,1个O—H σ键;C═C双键和C═O双键中分别有1个π键;该有机化合物分子中C═C、C—C键都是非极性键。
(3)丙分子中C与O两种原子之间形成1个σ键和1个π键,C与两个Cl之间分别形成1个σ键。
(4)丁分子中含有6个σ键和3个π键,σ键与π键数目之比是2∶1。
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27.现有短周期A、B、C三种元素,原子序数依次增大,A元素的单质是密度最小的气体,B获得2个电子可达到稳定结构,C与A同主族。
(1)写出A、B、C元素名称。
A　　　　,B　　　　,C　　　　。
(2)用电子式表示三种元素原子之间可能构成的化合物的形成过程,若含共价键请指出共价键是σ键还是π键,并标明该键的个数。
①A与B:　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　。
②A与C:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
③B与C:　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　。
④A、B、C:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
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解析 (1)A的单质为密度最小的气体,则A为H,B得到2个电子达到稳定结构,则B为ⅥA族的短周期元素(O或S),C与A同主族,则C为Na,结合原子序数递增顺序可知A、B、C依次为H、O、Na。
(2)用电子式表示化合物的形成过程时,首先应判断形成的化合物是离子化合物还是共价化合物。其次是要考虑完整,有时两种元素形成的化合物不止一种。如H和O可形成H2O和H2O2两种共价化合物,Na和O通常形成Na2O和Na2O2两种离子化合物。
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C 级 学科素养拔高练
28.回答下列问题(设NA为阿伏加德罗常数的值):
(1)1 mol CO2中含有的σ键数目为　 。
(2)已知CO和CN-与N2结构相似,N2分子内σ键与π键个数之比为　　　　。HCN分子中σ键与π键数目之比为　　　　。
(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的—个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。肼可用作火箭燃料,燃烧时发生反应的热化学方程式为:
N2O4(l)+2N2H4(l)══3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 038.7 kJ·mol-1
若该反应中有4 mol N—H键断裂,则形成的π键有　　　　 mol。
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(4)C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子,该分子中σ键与π键的个数比为　　　　。
(5)1 mol乙醛分子中含σ键的数目为　　　　　,1个CO(NH2)2分子中含有σ键的个数为　　　　　。
(6)CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是　　　。
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答案 (1)2NA　
(2)1∶2　1∶1
(3)3　
(4)5∶1　
(5)6NA　7
(6)HF>H2O>NH3>CH4
解析 (1)CO2分子内含有碳氧双键,双键中一个是σ键,另一个是π键,则1 mol CO2中含有的σ键个数为2NA。
(2)N2的结构式为N≡N,一个分子中含有1个σ键、2个π键;CN-结构式为[C≡N]-,HCN分子结构式为H—C≡N,HCN分子中σ键与π键数目之比为1∶1。
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(3)反应中有4 mol N—H键断裂,即有1 mol N2H4参加反应,生成1.5 mol N2,则形成的π键有3 mol。
(4)设化合物分子式为CmHn,则6m+n=16,经分析可得m=2,n=4,即分子式为C2H4,结构式为 。单键为σ键,双键中有1个σ键和1个π键,所以1个C2H4分子中共含有5个σ键和1个π键。
(5)乙醛与CO(NH2)2的结构简式分别为CH3CHO、 ,故1 mol乙醛中含有6NA个σ键,1个CO(NH2)2分子中含有7个σ键。
(6)两个成键原子的电负性差别越大,它们形成共价键的极性就越大(或从非金属性强弱上来判断)。由于电负性:F>O>N>C,因此四种元素与H形成的共价键的极性:F—H键>O—H键>N—H键>C—H键。(共56张PPT)
分层作业13　分子间作用力
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A 级 必备知识基础练
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1.下列有关范德华力的叙述正确的是(　　)
A.范德华力是一种很强的作用力
B.范德华力是影响所有物质物理性质的因素
C.因为相对分子质量Mr(I2)>Mr(Br2),所以范德华力I2>Br2,I2比Br2稳定
D.范德华力比较弱,组成和结构相似的由分子构成的物质,范德华力越大,物质的熔点和沸点越高
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D
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解析 范德华力实质是一种分子之间的电性作用,由于分子本身不显电性,因此范德华力比较弱。范德华力只是影响由分子构成的物质的某些物理性质(如熔、沸点以及溶解度等)的因素之一;对于组成和结构相似的由分子构成的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,但分子的稳定性与范德华力无关,由于键能I—I键I2。
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2.下列事实与氢键无关的是(　　)
A.液态氟化氢中有三聚氟化氢(HF)3分子存在
B.冰的密度比液态水的密度小
C.乙醇能与水以任意比混溶,而甲醚(CH3—O—CH3)难溶于水
D.NH3比PH3稳定
26
D
解析 氢键是已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力,它只影响物质的物理性质,与物质的稳定性无关。
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3.下列说法正确的是(　　)
A.由于氢键的存在,冰才能浮在水面上
B.氢键是自然界中最重要、存在最广泛的化学键之一
C.由于氢键的存在,沸点:HCl>HBr>HI>HF
D.氢键的存在决定了水分子中氢氧键的键角是104.5°
26
A
解析 冰中分子排列有序,氢键数目增多,体积膨胀,密度减小,所以冰能浮在水面上,A项正确;氢键属于分子间作用力,不属于化学键,B项错误;卤素的氢化物中只有HF分子间存在氢键,故沸点:HF>HI>HBr>HCl,C项错误;键角是共价键的参数,氢键不是共价键,是分子间作用力,所以键角与氢键无关,D项错误。
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4.下列物质的变化,既破坏了氢键又破坏了范德华力的是(　　)
A.碘单质的升华
B.NaCl溶于水
C.将水加热变为水蒸气
D.NH4Cl受热分解
26
C
解析 碘单质升华破坏的只是范德华力,A项不符合题意;NaCl溶于水破坏的是离子键,B项不符合题意;液态水变成水蒸气,既破坏了氢键又破坏了范德华力,C项符合题意;NH4Cl受热分解为NH3和HCl,破坏的是离子键、共价键,D项不符合题意。
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5.下列关于范德华力与氢键的叙述中正确的是(　　)
A.任何物质中都存在范德华力,而氢键只存在于含有N、O、F的物质中
B.范德华力比氢键的作用力还要弱
C.范德华力与氢键共同决定物质的物理性质
D.范德华力与氢键的强弱都只与相对分子质量有关
26
B
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解析 不是任何物质中都存在范德华力,如氯化钠由离子构成,其中没有范德华力,只存在离子键,故A错误;范德华力比氢键的作用力要弱,故B正确;只有由分子构成的物质,范德华力与氢键才是决定物质物理性质(如沸点、熔点等)的重要因素,不是由分子构成的物质,物理性质不是由范德华力与氢键决定的,故C错误;范德华力的强弱与相对分子质量有关,氢键还与元素电负性的大小和原子半径大小有关,故D错误。
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6.下图每条折线表示元素周期表中ⅣA~ⅦA族中的某一族元素简单氢化物的沸点变化,其中a点代表的是(　　)
A.H2S B.HCl
C.PH3 D.SiH4
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D
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解析 由题图可知a点所在曲线上氢化物的沸点没有反常现象,说明不是ⅤA、ⅥA、ⅦA族的氢化物,则只能为ⅣA族的氢化物,即a为SiH4。
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7.下列说法不正确的是(　　)
A.一般共价键具有方向性
B.氢键有方向性
C.冰晶体中水分子的空间利用率比液态水分子的空间利用率低
D.在冰的晶体中,每个水分子周围只有六个紧邻的水分子
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D
解析 在冰的晶体中,每个水分子与周围四个水分子形成氢键,故周围紧邻四个水分子。
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8.下列几种氢键:①O—H…O　②N—H…N　③F—H…F　④O—H…N。氢键从强到弱的顺序正确的是(　　)
A.③>①>④>②
B.①>②>③>④
C.③>②>①>④
D.①>④>③>②
26
A
解析 F、O、N的电负性依次降低,F—H、O—H、N—H键的极性依次降低,故F—H…F中的氢键最强,其次是O—H…O,再次是O—H…N,最弱是N—H…N。
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9.下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是(　　)
A.在相同条件下,N2在水中的溶解度小于O2
B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
D.CH3—CH3、CH3—CH2—CH3、(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高
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B
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解析 A项,N2和O2都是非极性分子,在水中的溶解度都不大,但在相同条件下,O2分子与水分子之间的作用力比N2分子与水分子之间的作用力大,故O2在水中的溶解度大于N2;B项,HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与其分子的极性键的强弱有关,而与分子间作用力无关;C项,F2、Cl2、Br2、I2的组成和结构相似,分子间作用力随相对分子质量的增大而增大,故其熔、沸点逐渐升高;D项,烷烃分子之间的作用力随相对分子质量的增大而增大,故乙烷、丙烷、丁烷的沸点逐渐升高,在烷烃的同分异构体中,支链越多,分子间作用力越小,熔、沸点越低,故异丁烷的沸点低于正丁烷。
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10.下列化合物的沸点,前者低于后者的是(　　)
A.乙醇与氯乙烷
C.对羟基苯甲醛与邻羟基苯甲醛
D.C3F8(全氟丙烷)与C3H8
26
B
解析 根据一般强弱规律:分子间氢键>分子内氢键>范德华力;对于分子结构相似的物质的沸点比较,当无氢键存在时,可比较相对分子质量的大小,相对分子质量越大,沸点越高。
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11.下列每组物质都能形成分子间氢键的是(　　)
A.HClO4和H2SO4
B.CH3COOH和H2Se
C.C2H5OH和NaOH
D.H2O2和HI
26
A
解析 HClO4和H2SO4可形成分子间氢键,A正确;Se的非金属性较弱,H2Se不能形成分子间氢键,B错误;NaOH是离子化合物,不能形成分子间氢键,C错误;HI中碘元素非金属性较弱,不能形成分子间氢键,D项错误。
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12.(1)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列问题:
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。
图中虚线代表氢键,其表示式为( )N—H…Cl、　　　　、　　　　。
(2)在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2══CH3OH+H2O)所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为　　　　　　　　,原因是　 　。
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(2)H2O>CH3OH>CO2>H2　H2O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相对分子质量较大、范德华力较大
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13.水分子间存在一种叫“氢键”的作用(介于范德华力与
化学键之间)彼此结合而形成(H2O)n。在冰中水分子与
水分子之间通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体,
其结构示意图如图所示:
(1)1 mol冰中有　　　　 mol“氢键”。
(2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的微粒,其电离方程式为
　　　　　　　。已知在相同条件下过氧化氢的沸点明显高于水的沸点,其可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)在冰的结构中,每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接。在冰晶体中除氢键外,还存在范德华力(11 kJ·mol-1)。已知冰的升华热是51 kJ·mol-1,则冰晶体中氢键的能量是　　　　 kJ·mol-1。
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答案 (1)2　(2)H2O+H2O H3O++OH-　过氧化氢分子之间存在更多的氢键　(3)20
解析 (1)每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键,而每个氢键为2个水分子共有,
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B 级 关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
14.若不断地升高温度,实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间主要的相互作用依次是(　　)
A.氢键;分子间作用力;非极性键 B.氢键;氢键;极性键
C.氢键;极性键;分子间作用力 D.分子间作用力;氢键;非极性键
26
B
解析 固态水和液态水分子间作用力相同,均为氢键和范德华力,区别在于氢键的数目,故由固态水→液态水主要破坏氢键,同样由液态水→气态水,也是主要破坏氢键,而由H2O(气)→H2(气)+O2(气)时,破坏的主要是极性键。
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15.下列各组物质的熔、沸点高低只与范德华力有关的是(　　)
A.Li、Na、K、Pb
B.HF、HCl、HBr、HI
C.LiCl、NaCl、KCl、RbCl
D.F2、Cl2、Br2、I2
26
D
解析 A项中的物质均为金属,它们的熔、沸点高低与金属键强弱有关;B项中HF的熔、沸点高还与氢键有关;C项中的物质属于离子化合物,它们的熔、沸点高低由离子键强弱决定;D项各物质是由分子构成的,熔、沸点高低只与范德华力有关。
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16.胆矾CuSO4·5H2O可写为[Cu(H2O)4]SO4·H2O,其结构如图:
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.氧原子参与形成配位键和氢键两种化学键
C.Cu2+的价电子排布式为3d84s1
D.胆矾中的水在不同温度下会分步失去
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解析 胆矾中H2O中O原子形成2个σ键,O原子上还有两对孤电子对,H2O中O原子采取sp3杂化, 中非羟基氧不发生sp3杂化,故A错误;根据胆矾的结构示意图,氧原子形成极性键、配位键和氢键,氢键不属于化学键,故B错误;基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9,Cu2+的价电子排布式为3d9,故C错误;根据胆矾的结构和胆矾可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O可知,胆矾晶体中水分子有一部分与Cu2+形成配位键,一部分与 和配体水分子形成氢键,由于作用力的不同,胆矾中的水在不同温度下会分步失去,故D正确。
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17.下列物质分子内和分子间均可形成氢键的是(　　)
A.NH3 B.
C.H2S D.HOCH2CH2OH
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BD
解析 NH3只存在分子间氢键。 和HOCH2CH2OH中既存在分子间
氢键,同时也存在分子内氢键。H2S中不存在氢键。
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18.硅及其化合物广泛应用于光电材料领域,其中SiCl4与N-甲基咪唑( )反应可以得到M2+,其结构如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.SiCl4的空间结构为正四面体形
B.1个M2+中含有42个σ键
C.H、C、N的电负性由大到小的
顺序为N>C>H
D.N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3
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解析 SiCl4分子中Si形成4个σ键,且不存在孤电子对,其结构与甲烷相似,空间结构是正四面体形,A正确;共价单键为σ键、共价双键中含有1个σ键、1个π键,配位键为σ键,则 中含有12个σ键,所以1个
中含有12×4+6=54个σ键,则1个M2+含有54个σ键,B
错误;一般同一周期从左往右主族元素的电负性依次增强,同一主族从上往下主族元素的电负性依次减弱,故H、C、N的电负性由大到小的顺序为N>C>H,C正确;由题干信息可知,N-甲基咪唑分子中存在甲基和碳碳双键,故碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3,D正确。
19.已知各种硝基苯酚的性质如下表:
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下列关于各种硝基苯酚的叙述不正确的是(　　)
A.邻硝基苯酚分子内形成氢键,使其熔、沸点低于另两种硝基苯酚
B.间硝基苯酚分子间不能形成氢键,但能与水分子形成氢键
C.对硝基苯酚分子间能形成氢键,使其熔、沸点较高
D.三种硝基苯酚都不能与水分子形成氢键,所以在水中溶解度小
26
BD
解析 邻硝基苯酚形成分子内氢键,间硝基苯酚、对硝基苯酚主要形成分子间氢键,分子间氢键的形成使其熔、沸点升高;三种硝基苯酚都可以与水分子形成氢键。
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20.如图为血红蛋白分子的局部,下列有关说法错误的是(　　)
A.第一电离能:N>O>C>Fe
B.分子中存在配位键
C.N的杂化方式有sp2、sp3 2种
D.从结构可推测血红蛋白中可能形成氢键
26
D
解析 一般地,元素的非金属性越强,第一电离能越大,但是由于N原子的2p轨道处于半充满状态,比较稳定,使得N元素的第一电离能大于O元素,故第一电离能:N>O>C>Fe,A项正确;根据题图分析,铁和氮之间存在配位键,B项正确;只形成单键的N原子为sp3杂化,形成了双键的N原子为sp2杂化,C项正确;分子中的氧和氮原子都没有连接H原子,不会形成氢键,D项错误。
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21.下列两组命题中,Ⅱ组中命题正确,且能用Ⅰ组中的命题加以解释的是
(　　)
选项 Ⅰ组 Ⅱ组
A 相对分子质量:HCl>HF 沸点:HCl高于HF
B 键能:H—O键>H—S键 沸点:H2O高于H2S
C 分子间作用力:H2O>H2S 稳定性:H2O强于H2S
D 相对分子质量:HI>HCl 沸点:HI高于HCl
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解析 由于相对分子质量:HCl>HF,所以范德华力:HCl>HF,但HF分子间存在氢键,而HCl分子间不存在氢键,所以沸点HCl低于HF,A中Ⅱ组命题不正确;由于原子半径:OH—S键,但沸点与共价键的键能无关,H2O分子间存在氢键,所以沸点H2O高于H2S,B中Ⅰ组命题不能解释Ⅱ组命题;由于相对分子质量H2S>H2O,所以范德华力H2S>H2O,但H2O分子间存在氢键,所以分子间作用力H2O>H2S,由于键能H—O键>H—S键,所以稳定性H2O强于H2S,分子的稳定性与分子间作用力无关,所以C中Ⅰ组命题不能解释Ⅱ组命题;由于相对分子质量HI>HCl,所以范德华力HI>HCl,沸点HI高于HCl,D中Ⅰ组命题能解释Ⅱ组命题。
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22.回答下列问题:
(1)硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如下图所示,呈现这种变化关系的原因是 　。
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(2)①H2O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
　　　　　。
②乙醇在H2O中的溶解度大于在H2S中的溶解度,其原因是 　。
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(3)关于化合物 ,下列叙述正确的是　　　　(填字母)。
a.分子间可形成氢键
b.分子中既有极性键又有非极性键
c.分子中含有7个σ键和1个π键
d.该分子在水中的溶解度大于CH3CH═CHCH3
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答案 (1)硅烷的结构和组成相似,相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高
②H2O分子和乙醇分子之间可形成氢键,而H2S分子和乙醇分子之间不形成氢键
(3)bd
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解析 (1)硅烷是由分子通过范德华力形成的,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高。
(2)①化学键是相邻两个或多个原子之间强烈的相互作用;分子间的范德华力和氢键均属于分子间作用力的范畴,但氢键强于范德华力,所以它们从强到弱的顺序为O—H键>氢键>范德华力。对羟基苯甲醛易形成分子间氢键,邻羟基苯甲醛易形成分子内氢键,分子间氢键使分子间作用力增大,所以对羟基苯甲醛的沸点比邻羟基苯甲醛的高。②H2O与乙醇可以形成分子间氢键,使得水与乙醇互溶;而H2S与乙醇不能形成分子间氢键。
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(3)题给分子中不存在与电负性很强、原子半径小的元素相连的H原子,所以不存在氢键,故a不正确;分子中碳碳键是非极性键,碳氢键、碳氧键是极性键,b正确;分子中有3个碳碳σ键、2个碳氧σ键、4个碳氢σ键,2个碳氧π键和1个碳碳π键,共有9个σ键和3个π键,故c不正确;醛基中的氧原子与水分子间形成氢键,增大了其在水中的溶解度,故d正确。
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23.回答下列问题:
(1)NH3在水中的溶解度是常见气体中最大的。
①下列因素与NH3的水溶性没有关系的是　　　(填字母,下同)。
a.NH3和H2O都是极性分子
b.NH3在水中易形成氢键
d.NH3是一种易液化的气体
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②NH3和PH3在常温、常压下都是气体,但NH3比PH3易液化,其主要原因是
　　　　。
a.N—H键比P—H键的键能大
b.分子的极性NH3比PH3强
c.相对分子质量PH3比NH3大
d.NH3分子之间存在氢键,PH3分子间不存在氢键
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(2)胆矾晶体是配制波尔多液的主要原料,其结构示意图可简单表示如图:
①胆矾中含有的作用力除极性共价键、配位键外还有　　　　　　。
②胆矾晶体中存在sp3杂化轨道类型的原子是　　　　　　　　。
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(4)硼砂是含结晶水的四硼酸钠,硼砂晶体由Na+、[B4H4O9]2-和H2O构成,它们之间存在的作用力有　　　　(填字母)。
a.离子键 b.共价键
c.金属键 d.范德华力
e.氢键
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(5)人工模拟是当前研究的热点。有研究表明,化合物X可用于研究模拟酶,当其结合
或Cu(Ⅰ)(Ⅰ表示化合价为+1)时,
分别形成a和b:
①a中连接相邻含N杂环的碳碳键可以旋转,说明该碳碳键具有　　　　键的特性。
②微粒间的相互作用包括化学键和其他作用力,比较a和b中微粒间相互作用力的差异 　　　　　　　。
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答案 (1)①d　②d
(2)①离子键、氢键　②S、O
(3)A　
(4)ade
(5)①σ　②a中存在氢键和范德华力,b中存在配位键
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解析 (1)①NH3极易溶于水主要是因为NH3分子与H2O分子间形成氢键,另外还有其他原因,NH3和H2O都是极性分子,NH3和H2O能够发生化学反应。NH3易液化是因为NH3分子之间易形成氢键,而不是NH3与H2O分子之间的作用。②“易液化”属于物质的物理性质,与分子间作用力有关,与化学键无关。若按照相对分子质量与分子间作用力的关系应该是PH3比NH3的沸点高、PH3比NH3易液化,而实际是NH3比PH3易液化,这是因为在NH3分子间存在比范德华力强的氢键。
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(2)每个Cu2+与4个H2O分子形成配位键,所以胆矾的化学式为[Cu(H2O)4]SO4·H2O,由图示看出胆矾中除极性键、配位键外,还含有离子键和氢键两种作用力。S的价电子对数为4+ ×(6+2-2×4)=4,所以S原子采取sp3杂化,H2O分子中O原子价电子对数为2+ ×(6-2×1)=4,所以O原子也采取sp3杂化。
(3)A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)在晶体中Na+与[B4H4O9]2-之间存在离子键,H2O分子间存在氢键和范德华力。
(5)微粒间的相互作用包括化学键和分子间作用力,比较a和b中微粒间相互作用的差异可知,a中存在范德华力和氢键,b中存在配位键。
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24.X、Y、Z、Q四种元素中,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。请回答下列问题:
(1)X、Y的元素符号依次为　　　　　、　　　　　。
(2)XZ2与YZ2分子的空间结构分别是　　　　　　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　　　　　。
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答案 (1)S　C
(2)角形　直线形　SO2　CO2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)Cr　1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)　+6价
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元素;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元素。(2)Z是地壳内含量(质量分数)最高的元素,则Z为O元素,SO2、CO2的空间结构分别为角形、直线形。(3)Q的核电荷数为24,为Cr元素,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1,其价电子排布式为3d54s1,则最高化合价为+6价。
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C 级 学科素养拔高练
25.(1)[Zn(CN)4]2-在水溶液中与HCHO发生如下反应:
4HCHO+[Zn(CN)4]2-+4H++4H2O══[Zn(H2O)4]2++4HOCH2CN
1 mol HCHO分子中含有σ键的物质的量为　　　　mol,HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是　　　　　,与H2O分子互为等电子体的阴离子为　　　　　,[Zn(CN)4]2-中Zn2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间结构,[Zn(CN)4]2-的结构可用示意图表示为　　　　　　　　　　　。
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(2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液,溶液变成红色,该反应在有的教材中用方程式FeCl3+3KSCN══Fe(SCN)3+3KCl表示。经研究表明,Fe(SCN)3是配合物,Fe3+与SCN-不仅能以1∶3的个数比配合,还可以其他个数比配合,请按要求填空:
①Fe3+与SCN-反应时,Fe3+提供　　　　　,SCN-提供　　　　,二者通过配位键结合。
②所得Fe3+与SCN-的配合物中,主要是Fe3+与SCN-以个数比1∶1配合所得离子显红色,含该离子的配合物的化学式是　　　　　　　　　　。
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解析 (1)甲醛的结构式是 ,在一个甲醛分子中含有3个σ键和1个π键,所以在1 mol HCHO分子中含有σ键的物质的量为3 mol。在HOCH2CN分子中,连有—OH的碳原子的杂化类型是sp3,—CN中碳原子杂化轨道类型是sp。与H2O分子互为等电子体的阴离子可为 。在[Zn(CN)4]2-中Zn2+与CN-中的C原子形成配位键,C原子提供孤电子对,Zn2+的空轨道接受孤电子对。
(2)①Fe3+与SCN-反应生成的配合物中,Fe3+提供空轨道,SCN-提供孤电子对,二者通过配位键结合。②Fe3+与SCN-以个数比1∶1配合所得离子为[Fe(SCN)]2+,故FeCl3与KSCN在水溶液中反应生成[Fe(SCN)]Cl2与KCl。
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26.化学中的某些元素是与生命活动密不可分的元素,请回答下列问题。
(1)NH4NO3是一种重要的化学肥料,其中N原子的杂化方式是
　　　　　　　　　。
(2)维生素C是一种水溶性维生素,水果和蔬菜中含量丰富,该物质结构简式如图所示。以下关于维生素C的说法正确的是　　　　(填字母)。
a.分子中既含有极性键又含有非极性键
b.1 mol分子中含有4 mol π键
c.该物质的熔点可能高于NaCl
d.该物质所含元素的电负性由大到小的顺序为O>C>H
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(3)维生素C晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有　　　　　　。
(4)KSCN溶液可用于Fe3+的检验,原因是铁离子外围有较多能量相近的空轨道,因此能与一些分子或离子形成配合物。Fe3+的价电子排布式为　　　　,与之形成配合物的分子或离子中的配位原子应具备的结构特征是　　　　　　　　　　　　　　。
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答案 (1)sp3和sp2　
(2)ad
(3)氢键、范德华力　
(4)3d5　有孤电子对
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(2)维生素C中含C—C等非极性键和C—H、C—O、O—H等极性键,a正确;1 mol维生素C分子中含有2 mol π键,b错误;氯化钠的熔点更高,c错误;由电负性的递变规律可知,d正确。
(3)维生素C分子中含有羟基,可形成氢键,故晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有氢键和范德华力。
(4)Fe失去最外层2个电子和3d轨道上的1个电子变为Fe3+,则Fe3+的价电子排布式为3d5,它有空轨道,则与之配位的原子需有孤电子对。(共30张PPT)
分层作业7　共价键的键参数
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A 级 必备知识基础练
1.反映共价键强弱的物理量是(　　)
A.键能 B.键能、键长
C.键能、键长、键角 D.键长、键角
B
解析 键能可看作是断开共价键所需的能量,键能越大,则断开共价键时所需的能量就越大,含该键的分子就越稳定;键长越长键能反而越小,故反映键的强弱的物理量是键能和键长。
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2.下列说法正确的是(　　)
A.键能越小,表示化学键越牢固,难以断裂
B.两原子核越近,键长越长,化学键越牢固,性质越稳定
C.破坏化学键时消耗能量,而形成新的化学键时则释放能量
D.键能、键长只能定性地分析化学键的特性
C
解析 键能越大,键长越短,化学键越牢固。
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3.下列化学键中,键的极性最强的是(　　)
A.C—F键 B.C—O键
C.C—N键 D.C—C键
A
解析 电负性:F>O>N>C,成键两原子电负性差值越大,形成共价键的极性越强,则键的极性最强的是C—F键。
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4.下列有关共价键的键参数的说法不正确的是(　　)
A.CH4、C2H4、CO2分子中的键角依次增大
B.HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长
C.H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小
D.键长越长,键能越大
D
解析 三者的键角分别为109°28'、120°、180°,依次增大,A选项正确。因为F、Cl、Br的原子半径依次增大,故与H形成共价键的键长依次增长,B选项正确。O、S、Se的原子半径依次增大,故与H形成共价键的键长依次增长,键能依次减小,C选项正确。键长越长,键能越小,D选项错误。
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5.能说明BF3分子中四个原子在同一平面的理由是(　　)
A.任意两个键的夹角均为120°
B.B—F键是非极性共价键
C.三个B—F键的键能相同
D.三个B—F键的键长相等
A
解析 本题考查共价键键参数的运用。当键角为120°时,BF3的空间结构为平面三角形,分子中四个原子在同一平面。
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6.氰气的化学式为(CN)2,结构式为N≡C—C≡N,其性质与卤素单质相似,下列叙述正确的是(　　)
A.分子中既有极性键,又有非极性键
B.分子中N≡C键的键长大于C—C键的键长
C.分子中含有2个σ键和4个π键
D.(CN)2不能与氢氧化钠溶液发生反应
A
解析 分子中N≡C键是极性键,C—C键是非极性键;成键原子半径越小,键长越短,氮原子半径小于碳原子半径,故键长:N≡C键1
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7.已知各共价键的键能如表所示,下列说法正确的是(　　)
共价键 Cl—Cl F—F H—F H—Cl H—I
键能(E)/(kJ·mol-1) 242.7 157 568 431.8 298.7
A.键长越短,键能一定越大
B.表中最稳定的共价键是F—F键
C.431.8 kJ·mol-1>E(H—Br)>298.7 kJ·mol-1
D.上述键能数据可以说明热稳定性的强弱顺序为HFC
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解析 由于原子半径:Cl>F,所以键长:Cl—Cl键>F—F键,但由表中数据可知键能:Cl—Cl键>F—F键,故A错误;键能越大,共价键越稳定,因此表中最稳定的共价键是H—F键,故B错误;原子半径:I>Br>Cl,再结合表中数据得到E(H—Br)介于E(H—I)和E(H—Cl)之间,即431.8 kJ·mol-1>E(H—Br)>298.7 kJ·mol-1,故C正确;键能越大,分子越稳定,因此表中键能数据可以说明热稳定性的强弱顺序为HF>HCl>HI,故D错误。
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8.下列分子中键角最大的是(　　)
A.CH4 B.NH3
C.H2O D.CO2
D
解析 CH4分子为正四面体结构,键角为109°28',NH3分子为三角锥形,键角为107.3°,H2O分子为角形,键角为104.5°,CO2为直线形分子,键角为180°。
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9.键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数,下列叙述正确的是
(　　)
A.C—H键比Si—H键的键长短,故CH4比SiH4更稳定
B.因为H—O键的键能小于H—F键的键能,所以O2与H2反应的能力比F2强
C.水分子可表示为H—O—H,分子中的键角为180°
D.H—O键的键能为463 kJ·mol-1,即18 g H2O分解成H2和O2时,消耗的能量为926 kJ
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10.已知有关氮、磷的单键和三键的键能(kJ·mol-1)如下表:
N—N N≡N P—P P≡P
193 946 197 489
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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案 1个N≡N键的键能大于3个N—N键的键能之和,而6个P—P键的键能之和大于2个P≡P键的键能之和
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B 级 关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
11.已知几种共价键的键能如下:
化学键 C—Cl C—H Cl—Cl H—Cl
键能/(kJ·mol-1) 350.5 413.4 242.7 431.8
下列说法中错误的是(　　)
A.C2H6(g)+Cl2(g)→C2H5Cl(l)+HCl(g)　ΔH=-126.2 kJ·mol-1
B.HCl(g)══H(g)+Cl(g)　ΔH=+431.8 kJ·mol-1
C.由键能可知,C—Cl键比C—H键更容易断裂
D.键能:C≡C键>C═C键>C—C键
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解析 根据键能只能计算C2H6(g)+Cl2(g)→C2H5Cl(g)+HCl(g)的ΔH=-126.2 kJ·mol-1,还存在C2H5Cl(g)→C2H5Cl(l)的焓变,A错误;H—Cl键的键能是431.8 kJ·mol-1,断键吸热,因此HCl(g)══H(g)+Cl(g)的焓变ΔH=+431.8 kJ·mol-1,B正确;由键能可知C—Cl键的键能小于C—H键的键能,因此C—Cl键比C—H键更容易断裂,C正确;键长:碳碳三键<碳碳双键<碳碳单键,因此键能:C≡C键>C═C键>C—C键,D正确。
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12.已知H—H键键能为436 kJ·mol-1,H—N键键能为391 kJ·mol-1,根据化学方程式N2+3H2 2NH3,1 mol N2与足量H2反应放出的热量为92.4 kJ·mol-1,则N≡N键的键能是(　　)
A.431 kJ·mol-1 B.945.6 kJ·mol-1
C.649 kJ·mol-1 D.896 kJ·mol-1
B
解析 本题与热化学反应方程式有关,N≡N键、H—H键的断裂需要吸收能量,而N—H键的形成需要放出能量,根据焓变的计算可得如下关系式: Q+436 kJ·mol-1×3-391 kJ·mol-1×6=-92.4 kJ·mol-1,解得Q=945.6 kJ·mol-1。
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13.已知N—N键、N═N键、N≡N键的键能之比为1.00∶2.17∶4.90,而C—C键、C═C键、C≡C键的键能之比为1.00∶1.17∶2.34。下列有关叙述,不正确的是(　　)
A.乙炔分子中σ键、π键的电子云形状对称性不同
B.乙烯分子中σ键重叠程度比π键小,易发生加成反应
C.氮分子与乙炔相比,不易断裂
D.氮气和乙烯都易在空气中点燃燃烧
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解析 σ键的电子云形状呈轴对称,π键的电子云形状呈镜面对称,A正确;由键能之比可知,乙烯分子中的π键不牢固,易发生加成反应,B错误;氮分子结构中每增加两条键其键能大于原来的3倍,要破坏需要吸收的能量更多,乙炔结构中每增加两条化学键其键能增加量却小于原来的3倍,要破坏需要吸收的能量更少,C正确;由键能知,氮分子中的N≡N键非常牢固,化学性质稳定,不易发生氧化反应,D错误。
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14.下列有关化学键知识的比较肯定错误的是(　　)
A.键能:C—C键B.键长:H—I键>H—Br键>H—Cl键
C.分子中的键角:NH3>CO2
D.相同元素原子间形成的共价键键能:π键>σ键
CD
解析 碳原子间形成的化学键,三键键能最大,单键键能最小,A正确;原子半径:I>Br>Cl,则键长:H—I键>H—Br键>H—Cl键,B正确;NH3分子中键角是107.3°,CO2分子中键角是180°,C错误;一般情况下,相同元素原子之间形成的σ键的键能比π键的键能大,D错误。
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15.已知几种化学键的键能和热化学方程式如下:
N2H4(g)+2Cl2(g)══N2(g)+4HCl(g)　ΔH,下列推断正确的是(　　)
A.H(g)+Cl(g)══HCl(g)　ΔH=-431 kJ·mol-1
B.断裂1 mol Cl—Cl键吸收的能量比断裂1 mol N≡N键多702 kJ
C.上述反应中,ΔH=+426 kJ·mol-1
D.上述反应中,断裂极性键和非极性键,只形成极性键
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解析 H(g)+Cl(g)══HCl(g)是形成化学键的过程,是放热过程,ΔH=-431 kJ·mol-1,A正确;断裂1 mol Cl—Cl键吸收的能量为243 kJ,断裂1 mol N≡N键吸收的能量为945 kJ,因此断裂1 mol Cl—Cl键吸收能量比断裂1 mol N≡N键少702 kJ,B错误;焓变ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和=4×391 kJ·mol-1+193 kJ·mol-1+2×243 kJ·mol-1-945 kJ·mol-1-4×431 kJ·mol-1=-426 kJ·mol-1,C错误;题述反应中,断裂了N—H极性键和Cl—Cl、N—N非极性键,形成了H—Cl极性键和N≡N非极性键,D错误。
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16.回答下列各题:
(1)CO和N2分子中根据电子云重叠的方式不同,都包含的共价键类型有
　　　　　,CO、N2的结构可表示为C≡O、N≡N,相关化学键的键能如下表:(单位kJ·mol-1)
物质 化学键 单键 双键 三键
CO 358 799 1 071.9
N2 160 418 945
结合数据说明CO比N2活泼的原因 　　　　　　　　　　　　　。
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17
(2)乙苯催化脱氢制苯乙烯的反应如下:
已知:
化学键 C—H C—C C═C H—H
键能/(kJ·mol-1) 413 347 614 436
计算上述反应的ΔH=　　　　　　 kJ·mol-1。
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答案 (1)σ键和π键　CO中断裂第一个π键消耗的能量比N2中断裂第一个π键消耗的能量小,CO中的一个π键较容易断裂,因此CO较活泼
(2)+123
解析 (1)CO与N2是等电子体,结构相似,所以N2与CO的分子中都包含的共价键有σ键和π键。1 mol CO中完全断裂第一个π键消耗的能量为1 071.9 kJ-799 kJ=272.9 kJ;而1 mol N2中完全断裂第一个π键消耗的能量为945 kJ-418 kJ=527 kJ,可见CO的一个π键容易断裂,因此CO比N2活泼。
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C 级 学科素养拔高练
17.共价键的键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。如表所示是一些键能数据:
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回答下列问题:
(1)有同学认为,半径越小的原子形成的共价键越牢固(即键能越大),由表中数据能否得出这样的结论:　　　　　(填“能”或“不能”)。
(2)试预测C—Br键的键能范围:　　　　 kJ·mol-1(3)根据H—Cl键、H—F键的键能数据,无法得出的结论有　　　　　(填字母,下同)。
A.溶于水时,HCl比HF更容易电离,所以盐酸的酸性强于氢氟酸的酸性
B.H—F键的键能比H—Cl键的键能大,所以HF难分解
C.H—F键的键能比H—Cl键的键能大,所以HCl更稳定
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(4)意大利罗马大学获得了极具理论研究意义的气态N4分子,其分子结构如图所示。已知断裂1 mol N—N键吸收193 kJ热量,生成1 mol N≡N键放出946 kJ热量,根据以上信息和数据,判断下列说法错误的是　　　　　。
A.N4属于一种新型的化合物
B.N4分子中存在σ键
C.N4分子中N—N键键角为109°28'
D.1 mol N4转变成N2将吸收734 kJ热量
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答案 (1)不能　
(2)216　339
(3)C　
(4)ACD
解析 (1)原子半径F>H,由表中数据可知键能:H—F键>H—H键,则不能得出半径越小的原子形成的共价键越牢固的结论。(2)Br的原子半径介于Cl与I的原子半径之间,C—Br键的键能介于C—I键与C—Cl键的键能之间。
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(3)因H—Cl键的键能比H—F键的键能小,则HCl溶于水时,比HF更容易电离,所以盐酸的酸性强于氢氟酸的酸性,故A正确;分子中共价键的键能越大,含有该键的分子越稳定,H—F键的键能比H—Cl键的键能大,所以HF更稳定、难分解,故B正确、C错误。(4)N4是由氮元素形成的一种单质,不是化合物,A错误;氮元素与氮元素之间形成的是σ键,B正确;N4分子是正四面体结构,键角是60°,C错误;已知断裂1 mol N—N键吸收193 kJ热量,生成1 mol N≡N键放出946 kJ热量,则1 mol N4转变成N2时的反应热ΔH=6×193 kJ·mol-1-2×946 kJ·mol-1=-734 kJ·mol-1,即该反应是放热反应,因此1 mol N4转变成N2将放出734 kJ热量,D错误。第2章　分层作业8　杂化轨道理论
A级 必备知识基础练
1.下列关于杂化轨道的说法错误的是(　　)
A.所有原子轨道都参与杂化
B.同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化
C.杂化轨道能量集中,有利于牢固成键
D.轨道杂化形成的杂化轨道中不一定有1个电子
2.下列关于杂化轨道的叙述正确的是(　　)
A.杂化轨道都用于形成共价键
B.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对
C.NH3中N原子的sp3杂化轨道是由氮原子的三个p轨道与氢原子的s轨道杂化而成的
D.在乙烯分子中1个碳原子的三个sp2杂化轨道与三个氢原子的s轨道重叠形成三个C—H σ键
3.甲烷中的碳原子采用sp3杂化,下列用*标注的碳原子的杂化类型和甲烷中的碳原子的杂化类型一致的是(　　)
A.CH3*CH2CH3
B.*CH2═CHCH3
C.CH2═*CHCH2CH3
D.HC≡*CCH3
4.中心原子采取sp杂化的分子是(　　)
A.NH3 B.BeCl2
C.PCl3 D.H2O
5.用鲍林的杂化轨道理论解释甲烷分子的正四面体结构,下列说法不正确的是(　　)
A.碳原子的四个杂化轨道的能量一样
B.碳原子的sp3杂化轨道之间夹角一样
C.碳原子的四个价电子分别占据四个sp3杂化轨道
D.碳原子有一个sp3杂化轨道由孤电子对占据
6.下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较,得出结论正确的是(　　)
A.sp杂化轨道的夹角最大
B.sp2杂化轨道的夹角最大
C.sp3杂化轨道的夹角最大
D.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等
7.下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是(　　)
①BF3　②CH2═CH2　③Cl2C═CCl2　④CH≡CH　⑤NH3　⑥CH4
A.①②③ B.①⑤⑥
C.②③④ D.③⑤⑥
8.[Cu(NH3)4]SO4·H2O是一种重要的染料及合成农药中间体。下列说法错误的是(　　)
A.Cu元素位于周期表d区
B.基态O原子核外电子占据的最低能级的电子云轮廓图为球形
C.NH3分子中的键角小于S中的键角
D.基态S原子的未成对电子数为2
9.下列分子的空间结构是正四面体形的是(　　)
①CH4　②NH3　③CF4　④SiH4　⑤S　⑥N
A.①②③ B.①③④
C.②⑤⑥ D.①③⑤
10.ClO-、Cl、Cl、Cl中,中心原子氯原子都是以sp3杂化轨道方式与氧原子成键,则ClO-的空间结构是　　　　　　;Cl的空间结构是　　　　;Cl的空间结构是　　　　　　;Cl的空间结构是　　　　　　　　　　。
B级 关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
11.下列分子或离子的中心原子为sp3杂化,且杂化轨道容纳1对孤电子对的是(　　)
A.CH4、NH3、H2O
B.CO2、BBr3、S
C.C2H4、SO2、BeCl2
D.NH3、PCl3、H3O+
12.下列推断正确的是(　　)
A.BF3为三角锥形分子
B.N的电子式为,离子为平面正方形结构
C.CH4分子中的四个C—H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的2p轨道形成的s-p σ键
D.CH4分子中的碳原子以四个sp3杂化轨道分别与四个氢原子的1s轨道重叠,形成四个C—H σ键
13.[2023河北秦皇岛一中高二期末]三甲基镓[(CH3)3Ga]是应用最广泛的一种金属有机化合物,可通过如下反应制备:GaCl3+(CH3)3Al(CH3)3Ga+AlCl3。下列说法错误的是(　　)
A.Al原子的核外电子有13种空间运动状态
B.(CH3)3Ga中Ga原子的杂化方式为sp2
C.AlCl3常以二聚体(Al2Cl6)形式存在,二聚体中各原子均满足8电子结构
D.Al的第一电离能比同周期相邻元素小
14.下列有关苯分子中的化学键描述正确的是(　　)
A.每个碳原子的一个sp2杂化轨道参与形成大π键
B.每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大π键
C.碳原子的三个sp2杂化轨道与其他两个碳原子形成两个σ键,与一个H原子1s电子配对形成一个σ键
D.碳原子未参加杂化的2p轨道与其他碳原子的2p轨道形成σ键
15.有关甲醛分子的说法正确的是(　　)
①碳原子采取sp杂化　②甲醛分子为三角锥形结构　③碳原子采取sp2杂化　④甲醛分子为三角形结构
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
16.下列分子中中心原子的杂化方式为sp杂化,分子的空间结构为直线形且分子中没有形成π键的是(　　)
A.C2H2 B.CO2
C.BeCl2 D.BF3
17.已知次氯酸分子的结构式为H—O—Cl,下列有关说法正确的是(　　)
A.氧原子发生sp杂化
B.氧原子与H、Cl都形成σ键
C.该分子为直线形分子
D.该分子电子式是
18.判断下列中心原子的杂化轨道类型(标“·”的原子为中心原子)。
微粒 杂化轨道数 杂化轨道类型
①H3O+
②CH2═CH2
③CCl4
④NCl3
⑤PH3
C级 学科素养拔高练
19.“三鹿奶粉事件”曾在社会上引起人们对食品质量的恐慌,三鹿奶粉中掺杂了被称为“蛋白精”的工业原料三聚氰胺。已知三聚氰胺的结构简式如图所示。
三聚氰胺是氰胺(H2N—C≡N)的三聚体,请回答下列问题:
(1)写出基态碳原子的电子排布式:　 　　　　　　。
(2)—C≡N中的氮原子、三聚氰胺环状结构中的氮原子和氨基中的氮原子,这三种氮原子的杂化轨道类型分别是　　　　　、　　　　　、　　　　　　。
(3)一个三聚氰胺分子中有　　　　个σ键。
(4)三聚氰胺与三聚氰酸()分子相互之间通过氢键结合,在肾脏内易形成结石。三聚氰酸分子中碳原子采取　　　　杂化。该分子的结构简式中,形成双键的两个原子之间的共价键是　　　　　　(填字母)。
A.两个σ键
B.两个π键
C.一个σ键,一个π键
答案：
1.A　解析 参与杂化的原子轨道,其能量不能相差太大,如1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大,不能形成杂化轨道,即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化,故A项错误,B项正确;轨道杂化有利于增大电子云重叠程度,有利于形成牢固的化学键,故C项正确;并不是所有的杂化轨道中都会有1个电子,也可以有1对孤电子对(如NH3的形成),故D项正确。
2.B　解析 杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对,故B正确,A错误;NH3中氮原子的sp3杂化轨道是由氮原子的一个s轨道和三个p轨道杂化而成的,C不正确;在乙烯分子中,一个碳原子的三个sp2杂化轨道中的两个sp2杂化轨道与两个氢原子的s轨道重叠形成两个C—Hσ键,剩下的一个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成一个C—Cσ键,D不正确。
3.A　解析 CH4中碳原子为饱和碳原子,采用sp3杂化。A项,亚甲基碳原子为饱和碳原子,采用sp3杂化;B、C项,C═C键中的不饱和碳原子采用sp2杂化;D项,C≡C键中的不饱和碳原子采用sp杂化。A项符合题意。
4.B　解析 NH3分子中氮原子采用sp3杂化;PCl3可类比NH3,磷原子采用sp3杂化;H2O分子中氧原子采用sp3杂化。
5.D　解析 甲烷分子中碳原子采取sp3杂化,四个等同的杂化轨道分别与四个氢原子的s轨道重叠,形成正四面体形的分子。
6.A　解析 sp杂化轨道的夹角为180°,故最大。
7.A　解析 乙炔为直线形结构,碳原子采用sp杂化;NH3为三角锥形结构,氮原子采用sp3杂化;CH4为四面体形结构,碳原子采用sp3杂化。
8.A　解析 Cu的价电子排布式为3d104s1,位于周期表的ds区,故A错误;基态O原子核外电子排布式为1s22s22p4,占据的最低能级为1s,电子云轮廓图为球形,故B正确;NH3中的N为sp3杂化,N上有1对孤电子对,使得NH3分子中的键角小于109°28',而S中的S也是sp3杂化,但S上没有孤电子对,所以S中的键角为109°28',所以NH3分子中的键角小于S中的键角,故C正确;基态S原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4,3p能级上有4个电子,根据洪特规则,价电子轨道表示式为,未成对电子数为2,故D正确。
9.B　解析 CH4、CF4、SiH4中C与Si的价电子排布式为ns2np2,在参与成键时都是形成了4个sp3杂化轨道,故它们的空间结构都是正四面体形。N、S中心原子的价电子对数分别为4+×(5-1-4)=4、4+×(6+2-2×4)=4,所以中心原子都是sp3杂化,N、S都是正四面体结构但不是分子。NH3的中心原子的价电子对数为3+×(5-3)=4,孤电子对数为4-3=1,中心原子为sp3杂化,但为三角锥形。
10.答案 直线形　角形　三角锥形　正四面体形
解析 ClO-的组成决定其空间结构为直线形。其他3种离子的中心原子的杂化方式都为sp3杂化,那么从离子的组成上看其空间结构依次类似于H2O、NH3、CH4(或N),分别为角形、三角锥形、正四面体形。
11.D　解析 CH4、NH3、H2O中的中心原子价电子对数都是4,都采用sp3杂化,CH4、NH3、H2O的中心原子上的孤电子对数分别是0、1、2,A不符合题意;CO2、BBr3、S中的中心原子价电子对数分别是2、3、4,且CO2、BBr3、S中孤电子对数分别是0、0、1,B不符合题意;C2H4、SO2、BeCl2中的中心原子价电子对数分别是3、3、2,且C2H4、SO2、BeCl2中孤电子对数分别是0、1、0,C不符合题意;NH3、PCl3、H3O+中的中心原子价电子对数都是4,采用sp3杂化,中心原子上的孤电子对数都是1,D符合题意。
12.D　解析 BF3为三角形,N为正四面体形,CH4分子中碳原子的2s轨道与2p轨道杂化形成四个sp3杂化轨道,然后与氢的1s轨道重叠,形成四个C—Hσ键。
13.A　解析 Al原子的核外有13个电子,占据7个轨道,有7种空间运动状态,A错误;(CH3)3Ga中Ga原子的价电子对数是3,杂化方式为sp2,B正确;AlCl3常以二聚体(Al2Cl6)形式存在,二聚体中各原子均满足8电子结构,C正确;同周期从左向右第一电离能有增大的趋势,ⅡA族的最外层s能级处于全充满状态,第一电离能大于相邻主族元素的第一电离能,所以Al的第一电离能比同周期相邻元素小,D正确。
14.BC　解析 杂化轨道只能形成σ键,而不能形成π键。每个碳原子的两个sp2杂化轨道上的电子分别与相邻的两个碳原子的sp2杂化轨道上的电子配对形成σ键;每个碳原子的另一个sp2杂化轨道上的电子分别与一个氢原子的1s电子配对形成σ键;未参与杂化的2p轨道形成大π键。
15.C　解析 甲醛分子(CH2O)中的碳原子采取的是sp2杂化,三个杂化轨道呈三角形,其中两个sp2杂化轨道分别与一个氢原子的s轨道形成C—Hσ键,另一个sp2杂化轨道与氧原子的p轨道形成一个σ键,碳原子中未用于杂化的一个p轨道与氧原子的p轨道形成一个π键。
16.C　解析 C2H2的结构简式为CH≡CH,分子中含有三键,所以有π键,碳原子采用sp杂化,分子的空间结构为直线形,不符合题意,故不选A;CO2的结构式为O═C═O,分子中含有π键,碳原子采用sp杂化,分子的空间结构都为直线形,不符合题意,故不选B;BeCl2分子中,铍原子形成两个共价单键,不含孤电子对,中心原子以sp杂化轨道成键,分子的空间结构为直线形,分子中不含π键,故选C;BF3为平面结构,中心原子硼原子为sp2杂化,故不选D。
17.B　解析 HClO分子的结构式为H—O—Cl,氧原子应为sp3杂化,形成四个杂化轨道,其中有2对孤电子对分布在两个杂化轨道上,另两个杂化轨道分别与氢原子和氯原子各形成一个σ键。因为氧原子是sp3杂化,所以分子结构为角形,其电子式为,故B项正确。
18.答案 ①4　sp3　②3　sp2　③4　sp3　④4　sp3　⑤4　sp3
解析 杂化轨道数为2时杂化方式为sp,杂化轨道数为3时杂化方式为sp2,杂化轨道数为4时杂化方式为sp3,类比H2O、NH3、CH4等分子中中心原子的杂化类型可得出正确答案。
19.答案 (1)1s22s22p2　
(2)sp　sp2　sp3
(3)15　
(4)sp2　C
解析 (2)—C≡N中的氮原子、三聚氰胺分子中环上的氮原子、—NH2中的氮原子分别形成1、2、3个σ键且均有1对孤电子对,所以分别采取sp、sp2、sp3杂化。
(3)除每个双键中有一个π键外,其余均为σ键,共15个。
(4)由于该分子中碳原子形成双键,则应采取sp2杂化。形成双键的两个原子之间有一个σ键、一个π键。第2章　分层作业9　价电子对互斥理论
A级 必备知识基础练
1.下列有关价电子对互斥理论的描述正确的是(　　)
A.价电子对就是σ键电子对
B.孤电子对数由分子式来确定
C.分子的空间结构是价电子对互斥的结果
D.孤电子对数等于π键数
2.根据价电子对互斥理论及杂化轨道理论可判断出NCl3分子的空间结构和中心原子的杂化方式分别为(　　)
A.直线形、sp杂化
B.三角形、sp2杂化
C.三角锥形、sp2杂化
D.三角锥形、sp3杂化
3.下列物质中,分子的空间结构与水分子相似的是(　　)
A.CO2 B.H2S
C.PCl3 D.SiCl4
4.已知CN-与N2互为等电子体,可推出HCN分子中σ键与π键的数目之比为(　　)
A.1∶3 B.2∶1
C.1∶1 D.1∶2
5.S的中心原子孤电子对计算公式为(a-xb),下列对应的数值正确的是(　　)
A.a=8　x=3　b=2
B.a=6　x=3　b=2
C.a=4　x=2　b=3
D.a=6　x=2　b=3
6.下列分子或离子中,中心原子价电子对的空间结构为四面体形,且分子或离子空间结构为角形的是(　　)
A.N B.PH3
C.H3O+ D.OF2
7.[2023河北唐山开滦一中高二期末]根据VSEPR模型判断下列各组分子或离子空间结构相同的是(　　)
A.SO2和CO2 B.BF3和NH3
C.PH3和H2S D.CCl4和N
8.ABn分子的中心原子A原子上没有未用于形成共价键的孤电子对,根据价电子对互斥理论判断,下列说法正确的是(　　)
A.若n=2,则分子的空间结构为角形
B.若n=3,则分子的空间结构为三角锥形
C.若n=4,则分子的空间结构为正四面体形
D.以上说法都不正确
9.根据价电子对互斥理论,判断下列分子或离子的空间结构正确的是(　　)
选项 分子或离子 价电子对 的空间结构 分子或离子 的空间结构
A AsCl3 四面体形 三角锥形
B HCHO 平面三角形 三角锥形
C NF3 四面体形 平面三角形
D N 正四面体形 三角锥形
10.用价电子对互斥理论可以预测许多分子或离子的空间结构,有时也能用来推测键角的大小。下列判断正确的是(　　)
A.SO2、CS2、HI都是直线形的分子
B.BF3键角为120°,SnBr2键角大于120°
C.COCl2、BF3、SO3都是三角形的分子
D.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子
11.氯化亚砜(SOCl2)是一种很重要的化学试剂,可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的空间结构和中心原子(S)采取杂化方式的说法正确的是(　　)
A.三角锥形、sp3 B.角形、sp2
C.三角形、sp2 D.三角锥形、sp2
12.磷不仅在地壳中分布广泛,也存在于动植物体内,是动植物不可缺少的元素之一。请回答下列问题:
(1)磷单质有白磷、红磷和黑磷,三者互为　　　　　　　　。
(2)磷的氢化物(PH3)是一种无色、剧毒、有鱼腥臭味的气体,该分子的空间结构为　　　　　　　　。
(3)磷的含氧酸根有P、P、P,它们的空间结构分别是　　　　、　　　　　、　　　　。
B级 关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
13.[2023山东菏泽高二检测]H2O2的结构式为H—O—O—H,下列有关H2O2分子的说法正确的是(　　)
A.是直线形分子
B.是三角锥形分子
C.H2O2分子中的1个氧原子有2对孤电子对
D.氧原子的价电子对数为4
14.氯的含氧酸根离子有ClO-、Cl、Cl、Cl等,关于它们的说法不正确的是(　　)
A.Cl的中心Cl原子采取sp3杂化
B.Cl的空间结构为三角锥形
C.Cl的空间结构为直线形
D.ClO-中Cl原子的杂化类型与Cl相同
15.在SO2分子中,分子的空间结构为角形,硫原子采用sp2杂化,则SO2分子中的键角(　　)
A.等于120° B.大于120°
C.小于120° D.等于180°
16.关于CO2和NH3分子,下列说法正确的是(　　)
A.都是直线形结构
B.中心原子都采取sp杂化
C.NH3为三角锥形结构,CO2为直线形结构
D.氮原子和碳原子上都没有孤电子对
17.下列微粒的价电子对数正确的是(标“·”的原子为中心原子)(　　)
18.某一化合物的分子式为AB2,A属ⅥA族元素,B属ⅦA族元素,A和B在同一周期,它们的电负性分别为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(　　)
A.AB2分子的空间结构为角形
B.AB2与H2O相比,AB2的熔、沸点比H2O的低
C.AB2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
D.A—B键为极性共价键,AB2分子为非极性分子
19.下列关于等电子体的说法正确的是(　　)
A.N2与CO不互为等电子体,故它们的熔、沸点及溶解度相差较大
B.P与S不互为等电子体,故结构不相似
C.N与O3互为等电子体,故N为O3的同素异形体
D.苯与硼氮苯互为等电子体,故硼氮苯分子中含有大π键
20.已知Zn2+的4s和4p轨道可以形成sp3杂化轨道,那么[ZnCl4]2-的空间结构为(　　)
A.直线形
B.平面正方形
C.正四面体形
D.正八面体形
21.(1)在形成氨气分子时,氮原子中的原子轨道发生杂化形成　　个　　　　,形成的杂化轨道中,只有　　　　个含有未成对电子,所以只能与　　　个氢原子形成共价键,又因为杂化轨道有一对　　　　　,所以氨气分子中的键角与甲烷不同。
(2)H+可与H2O形成H3O+,H3O+中氧原子采用　　　　　　　　　杂化。H3O+中H—O键之间的键角比H2O中H—O键之间的键角大,原因为　　　　　　　　　　　。
22.X、Y、Z均为短周期元素,可形成X2Z和YZ2两种化合物。X、Y、Z的原子序数依次增大,X原子的K层电子数为1,Y位于X的下一周期,它的最外层电子比K层多2个,而Z原子核外的最外层电子数比次外层电子数少2个。
(1)X、Y、Z的元素符号分别为X　　　　　;Y　　　　　;Z　　　　。
(2)根据价电子对互斥理论填写下列空白:
物质 价电子对数 轨道杂化形式 分子的形状
成键电子对数 孤电子对数
X2Z
YZ2
C级 学科素养拔高练
23.(1)蓝矾(CuSO4·5H2O)的结构如图所示:
S的空间结构是　　　　,其中硫原子的杂化轨道类型是　　　　;基态氧原子的价电子轨道表示式为　　　　　　　　　　　　　。
(2)气态SO3分子的空间结构为　　　　;与其互为等电子体的阴离子为　　　　(举一例);将纯液态SO3冷却到289.8 K时凝固得到一种螺旋状单链结构的固体,其结构如图,此固态SO3中硫原子的杂化轨道类型是　　　　　　　　。
答案：
1.C　解析 价电子对数是σ键电子对数与中心原子上的孤电子对数之和,中心原子上的孤电子对数是指没有成键的价电子对数,其与中心原子价电子总数、与中心原子结合的原子最多能接受的电子数及与中心原子结合的原子数有关,A、B、D项错误。
2.D　解析 NCl3分子的中心原子含有的孤电子对数是×(5-1×3)=1,所以NCl3分子的空间结构是三角锥形,氮原子发生sp3杂化。
3.B　解析 H2S中硫原子与H2O中氧原子的成键电子对数和孤电子对数都相同,故分子空间结构相似。
4.C　解析 CN-与N2互为等电子体,则二者结构相似,碳原子与氮原子之间形成三键,则HCN分子的结构式为H—C≡N,一个三键中含有一个σ键、两个π键,单键属于σ键,故HCN分子中σ键与π键的数目之比为2∶2=1∶1。
5.A　解析 S的中心原子孤电子对计算公式为(a-xb),其中a指中心原子价电子个数,x指与中心原子结合的原子个数,b指与中心原子结合的原子形成稳定结构需要的电子个数,因此a=6+2=8,x=3,b=2,故选A。
6.D　解析 N中中心原子的价电子对数为4,成键电子对数为4,则离子空间结构为正四面体形;PH3中中心原子的价电子对数为4,成键电子对数为3,孤电子对数为1,分子为三角锥形;H3O+中中心原子的价电子对数为4,成键电子对数为3,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形;OF2中中心原子的价电子对数为4,成键电子对数为2,孤电子对数为2,分子空间结构为角形。
7.D　解析 CO2中中心原子价电子对数为2+=2,为直线形分子;SO2中中心原子价电子对数为2+=3,有孤电子对,为角形分子,故A不选。BF3中中心原子价电子对数为3+=3,为平面三角形分子;NH3中中心原子价电子对数为3+=4,有1对孤电子对,为三角锥形分子,故B不选。PH3中中心原子价电子对数为3+=4,有1对孤电子对,为三角锥形分子;H2S中中心原子价电子对数为2+=4,有2对孤电子对,为角形分子,故C不选。CCl4中中心原子价电子对数为4+=4,没有孤电子对,为正四面体形分子;N中中心原子价电子对数为4,没有孤电子对,为正四面体形分子,故D选。
8.C　解析 若中心原子A上没有未成键的孤电子对,则根据斥力最小的原则,当n=2时,分子的空间结构为直线形;当n=3时,分子的空间结构为三角形;当n=4时,分子的空间结构为正四面体形。
9.A　解析 AsCl3分子中中心As原子的价电子对数为4,价电子对的空间结构为四面体形,含有1对孤电子对,分子的空间结构为三角锥形,A正确;甲醛(HCHO)分子中中心C原子的价电子对数为3(有1个双键),价电子对的空间结构为平面三角形,没有孤电子对,分子的空间结构为平面三角形,B错误;NF3分子中中心N原子的价电子对数为4,价电子对的空间结构为四面体形,含有1对孤电子对,分子的空间结构为三角锥形,C错误;N中中心N原子的价电子对数为4,价电子对的空间结构为正四面体形,没有孤电子对,离子的空间结构为正四面体形,D错误。
10.C　解析 SO2是角形分子,CS2、HI是直线形的分子,A错误;BF3键角为120°,是三角形结构,而锡原子的价电子数是4,在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键,还有1对孤电子对,对成键电子有排斥作用,使键角小于120°,B错误;COCl2、BF3、SO3都是三角形的分子,C正确;PCl3、NH3都是三角锥形的分子,而PCl5是三角双锥形结构,D错误。
11.A　解析 SOCl2中与硫原子成键的原子数为3,硫原子上的孤电子对数=×(6-1×2-2×1)=1,所以硫原子发生sp3杂化,分子空间结构为三角锥形。
12.答案 (1)同素异形体　
(2)三角锥形
(3)角形　三角锥形　正四面体形
解析 (2)PH3的空间结构与NH3类似,为三角锥形。
(3)P、P、P中,P的价电子对数均为4,孤电子对数分别为2、1、0,则P为角形,P为三角锥形,P为正四面体形。
13.CD　解析 H2O2中的每个氧原子有6个价电子,形成了2个σ键,故还有4个电子没有成键,孤电子对数为2,价电子对数为4,C项、D项正确;以氧为中心的三个原子呈角形结构,H2O2中相当于有两个角形结构,故不可能是直线形或三角锥形分子,A、B项错误。
14.C　解析 Cl的中心Cl原子的孤电子对数为0,与中心Cl原子结合的O原子数为4,则Cl原子采取sp3杂化,A正确;Cl的中心Cl原子的价电子对数为3+=4,且含有1对孤电子对,空间结构为三角锥形,B正确;Cl的中心Cl原子的价电子对数为2+=4,且含有2对孤电子对,空间结构为角形,C错误;ClO-中Cl原子的孤电子对数为3,与Cl原子结合的O原子数为1,Cl原子采取sp3杂化,Cl中Cl原子的孤电子对数为2,与Cl原子结合的O原子数为2,Cl原子采取sp3杂化,D正确。
15.C　解析 由于SO2分子的价电子对的空间结构为三角形,从理论上讲其键角为120°,但是由于SO2分子中的硫原子有1对孤电子对,对其他的两个化学键存在较强的排斥作用,因此分子中的键角要小于120°。
16.C　解析 NH3和CO2分子的中心原子分别发生sp3杂化和sp杂化,但NH3分子的氮原子上有孤电子对,根据价电子对互斥理论,NH3分子结构为三角锥形,CO2分子结构为直线形。
17.A　解析 CH4中碳原子的价电子对数为4+=4,A正确;
CO2中碳原子的价电子对数为2+=2,B不正确;
BF3中硼原子的价电子对数为3+=3,C不正确;
SO3中硫原子的价电子对数为3+=3,D不正确。
18.D　解析 AB2中中心A原子的孤电子对数为×(6-2×1)=2,价电子对数为4,空间结构为角形,故A正确;H2O分子之间存在氢键,熔、沸点高于同族其他元素氢化物,故B正确;H2O分子之间存在氢键,A属ⅥA族元素,B属ⅦA族元素,AB2分子中不存在H原子,分子间不能形成氢键,故C正确;B元素的电负性更强,A—B键为极性共价键,AB2分子为角形结构,正负电荷重心不重合,为极性分子,故D错误。
19.D　解析 N2与CO化学通式相同,价电子总数相等,互为等电子体,A错误;P与S化学通式相同,价电子总数相等,互为等电子体,结构相似,B错误;N与O3互为等电子体,但不互为同素异形体,C错误;苯与硼氮苯互为等电子体,结构相似,苯分子结构中含有大π键,则硼氮苯中同样含有大π键,D正确。
20.C　解析 题给离子的中心原子发生sp3杂化,有四个σ键,故空间结构为正四面体形,故选C。
21.答案 (1)四　sp3杂化轨道　三　三　孤电子对
(2)sp3　H3O+中有一对孤电子对,H2O分子中有两对孤电子对,孤电子对数越多,对形成的H—O键的排斥力越大,因而造成H3O+中H—O键之间的键角比H2O中H—O键之间的键角大
解析 (1)在形成NH3分子时,氮原子的2p轨道和2s轨道发生sp3杂化,形成四个杂化轨道,氮原子含有一对孤电子对,三个未成键的单电子与三个氢原子形成三个σ键。
(2)H3O+中氧原子杂化方式为sp3杂化;H3O+中只有一对孤电子对,H2O中有两对孤电子对,孤电子对越多,对成键电子对的排斥力越大,使得H3O+中H—O键之间的键角比H2O中H—O键之间的键角大。
22.答案 (1)H　C　S
(2)
物质 价电子对数 轨道杂化形式 分子的形状
成键电子对数 孤电子对数
X2Z 2 2 sp3 角形
YZ2 2 0 sp 直线形
解析 X原子的K层(第一层)的电子数为1,可知X为氢元素;Y位于X的下一周期,即Y为第2周期元素,它的最外层电子比K层多2个,则其原子结构示意图为 ,故Y为碳元素;Z原子核外的最外层电子数比次外层电子数少2个,且原子序数:Z>Y,则Z为硫元素。从而推知X2Z为H2S,YZ2为CS2。
23.答案 (1)正四面体形　sp3杂化　
(2)三角形　N(或C等)　sp3杂化
解析 (1)S中硫原子形成4个σ键,孤电子对数为=0,因此价电子对数为4,空间结构是正四面体形,杂化轨道数=价电子对数=4,即杂化类型为sp3杂化;基态氧原子的价电子排布式为2s22p4,故其价电子轨道表示式为。
(2)SO3中价电子对数为3,没有孤电子对,空间结构为三角形;价电子数和原子数都相等的微粒互为等电子体,则与SO3互为等电子体的阴离子有N、C等;图中固态SO3中硫原子形成4个共价单键,则其杂化轨道类型是sp3杂化。第2章　分层作业13　分子间作用力
A级 必备知识基础练
1.下列有关范德华力的叙述正确的是(　　)
A.范德华力是一种很强的作用力
B.范德华力是影响所有物质物理性质的因素
C.因为相对分子质量Mr(I2)>Mr(Br2),所以范德华力I2>Br2,I2比Br2稳定
D.范德华力比较弱,组成和结构相似的由分子构成的物质,范德华力越大,物质的熔点和沸点越高
2.下列事实与氢键无关的是(　　)
A.液态氟化氢中有三聚氟化氢(HF)3分子存在
B.冰的密度比液态水的密度小
C.乙醇能与水以任意比混溶,而甲醚(CH3—O—CH3)难溶于水
D.NH3比PH3稳定
3.下列说法正确的是(　　)
A.由于氢键的存在,冰才能浮在水面上
B.氢键是自然界中最重要、存在最广泛的化学键之一
C.由于氢键的存在,沸点:HCl>HBr>HI>HF
D.氢键的存在决定了水分子中氢氧键的键角是104.5°
4.下列物质的变化,既破坏了氢键又破坏了范德华力的是(　　)
A.碘单质的升华
B.NaCl溶于水
C.将水加热变为水蒸气
D.NH4Cl受热分解
5.下列关于范德华力与氢键的叙述中正确的是(　　)
A.任何物质中都存在范德华力,而氢键只存在于含有N、O、F的物质中
B.范德华力比氢键的作用力还要弱
C.范德华力与氢键共同决定物质的物理性质
D.范德华力与氢键的强弱都只与相对分子质量有关
6.下图每条折线表示元素周期表中ⅣA~ⅦA族中的某一族元素简单氢化物的沸点变化,其中a点代表的是(　　)
A.H2S B.HCl
C.PH3 D.SiH4
7.下列说法不正确的是(　　)
A.一般共价键具有方向性
B.氢键有方向性
C.冰晶体中水分子的空间利用率比液态水分子的空间利用率低
D.在冰的晶体中,每个水分子周围只有六个紧邻的水分子
8.下列几种氢键:①O—H…O　②N—H…N　③F—H…F　④O—H…N。氢键从强到弱的顺序正确的是(　　)
A.③>①>④>②
B.①>②>③>④
C.③>②>①>④
D.①>④>③>②
9.下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是(　　)
A.在相同条件下,N2在水中的溶解度小于O2
B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
D.CH3—CH3、CH3—CH2—CH3、(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高
10.下列化合物的沸点,前者低于后者的是(　　)
A.乙醇与氯乙烷
B.邻羟基苯甲酸()与对羟基苯甲酸()
C.对羟基苯甲醛与邻羟基苯甲醛
D.C3F8(全氟丙烷)与C3H8
11.下列每组物质都能形成分子间氢键的是(　　)
A.HClO4和H2SO4
B.CH3COOH和H2Se
C.C2H5OH和NaOH
D.H2O2和HI
12.(1)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列问题:
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。
图中虚线代表氢键,其表示式为(N)N—H…Cl、　　　　　　、　　　　　　。
(2)在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2══CH3OH+H2O)所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为　　　　　　　　,原因是　 　。
13.水分子间存在一种叫“氢键”的作用(介于范德华力与化学键之间)彼此结合而形成(H2O)n。在冰中水分子与水分子之间通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体,其结构示意图如图所示:
(1)1 mol冰中有　　　　 mol“氢键”。
(2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的微粒,其电离方程式为　　　　　　　。已知在相同条件下过氧化氢的沸点明显高于水的沸点,其可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)在冰的结构中,每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接。在冰晶体中除氢键外,还存在范德华力(11 kJ·mol-1)。已知冰的升华热是51 kJ·mol-1,则冰晶体中氢键的能量是　　　　 kJ·mol-1。
B级 关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
14.若不断地升高温度,实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间主要的相互作用依次是(　　)
A.氢键;分子间作用力;非极性键
B.氢键;氢键;极性键
C.氢键;极性键;分子间作用力
D.分子间作用力;氢键;非极性键
15.下列各组物质的熔、沸点高低只与范德华力有关的是(　　)
A.Li、Na、K、Pb
B.HF、HCl、HBr、HI
C.LiCl、NaCl、KCl、RbCl
D.F2、Cl2、Br2、I2
16.胆矾CuSO4·5H2O可写为[Cu(H2O)4]SO4·H2O,其结构如图:
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.氧原子参与形成配位键和氢键两种化学键
C.Cu2+的价电子排布式为3d84s1
D.胆矾中的水在不同温度下会分步失去
17.下列物质分子内和分子间均可形成氢键的是(　　)
A.NH3 B.
C.H2S D.HOCH2CH2OH
18.硅及其化合物广泛应用于光电材料领域,其中SiCl4与N-甲基咪唑()反应可以得到M2+,其结构如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.SiCl4的空间结构为正四面体形
B.1个M2+中含有42个σ键
C.H、C、N的电负性由大到小的顺序为N>C>H
D.N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3
19.已知各种硝基苯酚的性质如下表:
名称 结构简式 溶解度 (g/100g水,25℃)
邻硝 基苯酚 0.2 45 100
间硝 基苯酚 1.4 96 194
对硝 基苯酚 1.7 114 295
下列关于各种硝基苯酚的叙述不正确的是(　　)
A.邻硝基苯酚分子内形成氢键,使其熔、沸点低于另两种硝基苯酚
B.间硝基苯酚分子间不能形成氢键,但能与水分子形成氢键
C.对硝基苯酚分子间能形成氢键,使其熔、沸点较高
D.三种硝基苯酚都不能与水分子形成氢键,所以在水中溶解度小
20.如图为血红蛋白分子的局部,下列有关说法错误的是(　　)
A.第一电离能:N>O>C>Fe
B.分子中存在配位键
C.N的杂化方式有sp2、sp3 2种
D.从结构可推测血红蛋白中可能形成氢键
21.下列两组命题中,Ⅱ组中命题正确,且能用Ⅰ组中的命题加以解释的是(　　)
选项 Ⅰ组 Ⅱ组
A 相对分子质量:HCl>HF 沸点:HCl高于HF
B 键能:H—O键> H—S键 沸点:H2O高于H2S
C 分子间作用力:H2O>H2S 稳定性:H2O强于H2S
D 相对分子质量:HI>HCl 沸点:HI高于HCl
22.回答下列问题:
(1)硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如下图所示,呈现这种变化关系的原因是 　。
(2)①H2O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　　　　　。
的沸点比的沸点低,原因是　　　　　　　　。
②乙醇在H2O中的溶解度大于在H2S中的溶解度,其原因是 　。
(3)关于化合物,下列叙述正确的是　　　　(填字母)。
a.分子间可形成氢键
b.分子中既有极性键又有非极性键
c.分子中含有7个σ键和1个π键
d.该分子在水中的溶解度大于CH3CH═CHCH3
23.回答下列问题:
(1)NH3在水中的溶解度是常见气体中最大的。
①下列因素与NH3的水溶性没有关系的是　　　(填字母,下同)。
a.NH3和H2O都是极性分子
b.NH3在水中易形成氢键
c.NH3溶于水建立了以下平衡:NH3+H2ONH3·H2ON+OH-
d.NH3是一种易液化的气体
②NH3和PH3在常温、常压下都是气体,但NH3比PH3易液化,其主要原因是　　　　。
a.N—H键比P—H键的键能大
b.分子的极性NH3比PH3强
c.相对分子质量PH3比NH3大
d.NH3分子之间存在氢键,PH3分子间不存在氢键
(2)胆矾晶体是配制波尔多液的主要原料,其结构示意图可简单表示如图:
①胆矾中含有的作用力除极性共价键、配位键外还有　　　　　　。
②胆矾晶体中存在sp3杂化轨道类型的原子是　　　　　　　　。
(3)现有有机化合物A()和B(),工业上用水蒸气蒸馏法将A和B进行分离,则首先被蒸出的成分是　　　　　　　　　　　　　。
(4)硼砂是含结晶水的四硼酸钠,硼砂晶体由Na+、[B4H4O9]2-和H2O构成,它们之间存在的作用力有　　　　(填字母)。
a.离子键 b.共价键
c.金属键 d.范德华力
e.氢键
(5)人工模拟是当前研究的热点。有研究表明,化合物X可用于研究模拟酶,当其结合或Cu(Ⅰ)(Ⅰ表示化合价为+1)时,分别形成a和b:
①a中连接相邻含N杂环的碳碳键可以旋转,说明该碳碳键具有　　　　键的特性。
②微粒间的相互作用包括化学键和其他作用力,比较a和b中微粒间相互作用力的差异 　　　　　　　。
24.X、Y、Z、Q四种元素中,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。请回答下列问题:
(1)X、Y的元素符号依次为　　　　　、　　　　　。
(2)XZ2与YZ2分子的空间结构分别是　　　　　　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　　　　　。
C级 学科素养拔高练
25.(1)[Zn(CN)4]2-在水溶液中与HCHO发生如下反应:
4HCHO+[Zn(CN)4]2-+4H++4H2O══[Zn(H2O)4]2++4HOCH2CN
1 mol HCHO分子中含有σ键的物质的量为　　　　mol,HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是　　　　　,与H2O分子互为等电子体的阴离子为　　　　　,[Zn(CN)4]2-中Zn2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间结构,[Zn(CN)4]2-的结构可用示意图表示为　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液,溶液变成红色,该反应在有的教材中用方程式FeCl3+3KSCN══Fe(SCN)3+3KCl表示。经研究表明,Fe(SCN)3是配合物,Fe3+与SCN-不仅能以1∶3的个数比配合,还可以其他个数比配合,请按要求填空:
①Fe3+与SCN-反应时,Fe3+提供　　　　　,SCN-提供　　　　,二者通过配位键结合。
②所得Fe3+与SCN-的配合物中,主要是Fe3+与SCN-以个数比1∶1配合所得离子显红色,含该离子的配合物的化学式是　　　　　　　　　　。
26.化学中的某些元素是与生命活动密不可分的元素,请回答下列问题。
(1)NH4NO3是一种重要的化学肥料,其中N原子的杂化方式是　　　　　　　　　。
(2)维生素C是一种水溶性维生素,水果和蔬菜中含量丰富,该物质结构简式如图所示。以下关于维生素C的说法正确的是　　　　(填字母)。
a.分子中既含有极性键又含有非极性键
b.1 mol分子中含有4 mol π键
c.该物质的熔点可能高于NaCl
d.该物质所含元素的电负性由大到小的顺序为O>C>H
(3)维生素C晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有　　　　　　　　　　。
(4)KSCN溶液可用于Fe3+的检验,原因是铁离子外围有较多能量相近的空轨道,因此能与一些分子或离子形成配合物。Fe3+的价电子排布式为　　　　,与之形成配合物的分子或离子中的配位原子应具备的结构特征是　　　　　　　　　　　　　　。
答案：
1.D　解析 范德华力实质是一种分子之间的电性作用,由于分子本身不显电性,因此范德华力比较弱。范德华力只是影响由分子构成的物质的某些物理性质(如熔、沸点以及溶解度等)的因素之一;对于组成和结构相似的由分子构成的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,但分子的稳定性与范德华力无关,由于键能I—I键I2。
2.D　解析 氢键是已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力,它只影响物质的物理性质,与物质的稳定性无关。
3.A　解析 冰中分子排列有序,氢键数目增多,体积膨胀,密度减小,所以冰能浮在水面上,A项正确;氢键属于分子间作用力,不属于化学键,B项错误;卤素的氢化物中只有HF分子间存在氢键,故沸点:HF>HI>HBr>HCl,C项错误;键角是共价键的参数,氢键不是共价键,是分子间作用力,所以键角与氢键无关,D项错误。
4.C　解析 碘单质升华破坏的只是范德华力,A项不符合题意;NaCl溶于水破坏的是离子键,B项不符合题意;液态水变成水蒸气,既破坏了氢键又破坏了范德华力,C项符合题意;NH4Cl受热分解为NH3和HCl,破坏的是离子键、共价键,D项不符合题意。
5.B　解析 不是任何物质中都存在范德华力,如氯化钠由离子构成,其中没有范德华力,只存在离子键,故A错误;范德华力比氢键的作用力要弱,故B正确;只有由分子构成的物质,范德华力与氢键才是决定物质物理性质(如沸点、熔点等)的重要因素,不是由分子构成的物质,物理性质不是由范德华力与氢键决定的,故C错误;范德华力的强弱与相对分子质量有关,氢键还与元素电负性的大小和原子半径大小有关,故D错误。
6.D　解析 由题图可知a点所在曲线上氢化物的沸点没有反常现象,说明不是ⅤA、ⅥA、ⅦA族的氢化物,则只能为ⅣA族的氢化物,即a为SiH4。
7.D　解析 在冰的晶体中,每个水分子与周围四个水分子形成氢键,故周围紧邻四个水分子。
8.A　解析 F、O、N的电负性依次降低,F—H、O—H、N—H键的极性依次降低,故F—H…F中的氢键最强,其次是O—H…O,再次是O—H…N,最弱是N—H…N。
9.B　解析 A项,N2和O2都是非极性分子,在水中的溶解度都不大,但在相同条件下,O2分子与水分子之间的作用力比N2分子与水分子之间的作用力大,故O2在水中的溶解度大于N2;B项,HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与其分子的极性键的强弱有关,而与分子间作用力无关;C项,F2、Cl2、Br2、I2的组成和结构相似,分子间作用力随相对分子质量的增大而增大,故其熔、沸点逐渐升高;D项,烷烃分子之间的作用力随相对分子质量的增大而增大,故乙烷、丙烷、丁烷的沸点逐渐升高,在烷烃的同分异构体中,支链越多,分子间作用力越小,熔、沸点越低,故异丁烷的沸点低于正丁烷。
10.B　解析 根据一般强弱规律:分子间氢键>分子内氢键>范德华力;对于分子结构相似的物质的沸点比较,当无氢键存在时,可比较相对分子质量的大小,相对分子质量越大,沸点越高。
11.A　解析 HClO4和H2SO4可形成分子间氢键,A正确;Se的非金属性较弱,H2Se不能形成分子间氢键,B错误;NaOH是离子化合物,不能形成分子间氢键,C错误;HI中碘元素非金属性较弱,不能形成分子间氢键,D项错误。
12.答案 (1)(H3O+)O—H…N()
(N)N—H…N()
(2)H2O>CH3OH>CO2>H2　H2O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相对分子质量较大、范德华力较大
解析 (1)结合题图可知,与H3O+中的H原子、N中的H原子间均存在氢键。
(2)比较由分子晶体组成的物质的沸点时要注意考虑范德华力和氢键。
13.答案 (1)2　(2)H2O+H2OH3O++OH-　过氧化氢分子之间存在更多的氢键　(3)20
解析 (1)每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键,而每个氢键为2个水分子共有,
1个水分子只占到氢键的,故每个水分子形成的氢键数为=2。
(2)H2O电离生成的H+与另一个H2O以配位键结合形成H3O+。
(3)=20kJ·mol-1。
14.B　解析 固态水和液态水分子间作用力相同,均为氢键和范德华力,区别在于氢键的数目,故由固态水→液态水主要破坏氢键,同样由液态水→气态水,也是主要破坏氢键,而由H2O(气)→H2(气)+O2(气)时,破坏的主要是极性键。
15.D　解析 A项中的物质均为金属,它们的熔、沸点高低与金属键强弱有关;B项中HF的熔、沸点高还与氢键有关;C项中的物质属于离子化合物,它们的熔、沸点高低由离子键强弱决定;D项各物质是由分子构成的,熔、沸点高低只与范德华力有关。
16.D　解析 胆矾中H2O中O原子形成2个σ键,O原子上还有两对孤电子对,H2O中O原子采取sp3杂化,S中非羟基氧不发生sp3杂化,故A错误;根据胆矾的结构示意图,氧原子形成极性键、配位键和氢键,氢键不属于化学键,故B错误;基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9,Cu2+的价电子排布式为3d9,故C错误;根据胆矾的结构和胆矾可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O可知,胆矾晶体中水分子有一部分与Cu2+形成配位键,一部分与S和配体水分子形成氢键,由于作用力的不同,胆矾中的水在不同温度下会分步失去,故D正确。
17.BD　解析 NH3只存在分子间氢键。和HOCH2CH2OH中既存在分子间氢键,同时也存在分子内氢键。H2S中不存在氢键。
18.B　解析 SiCl4分子中Si形成4个σ键,且不存在孤电子对,其结构与甲烷相似,空间结构是正四面体形,A正确;共价单键为σ键、共价双键中含有1个σ键、1个π键,配位键为σ键,则中含有12个σ键,所以1个中含有12×4+6=54个σ键,则1个M2+含有54个σ键,B错误;一般同一周期从左往右主族元素的电负性依次增强,同一主族从上往下主族元素的电负性依次减弱,故H、C、N的电负性由大到小的顺序为N>C>H,C正确;由题干信息可知,N-甲基咪唑分子中存在甲基和碳碳双键,故碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3,D正确。
19.BD　解析 邻硝基苯酚形成分子内氢键,间硝基苯酚、对硝基苯酚主要形成分子间氢键,分子间氢键的形成使其熔、沸点升高;三种硝基苯酚都可以与水分子形成氢键。
20.D　解析 一般地,元素的非金属性越强,第一电离能越大,但是由于N原子的2p轨道处于半充满状态,比较稳定,使得N元素的第一电离能大于O元素,故第一电离能:N>O>C>Fe,A项正确;根据题图分析,铁和氮之间存在配位键,B项正确;只形成单键的N原子为sp3杂化,形成了双键的N原子为sp2杂化,C项正确;分子中的氧和氮原子都没有连接H原子,不会形成氢键,D项错误。
21.D　解析 由于相对分子质量:HCl>HF,所以范德华力:HCl>HF,但HF分子间存在氢键,而HCl分子间不存在氢键,所以沸点HCl低于HF,A中Ⅱ组命题不正确;由于原子半径:OH—S键,但沸点与共价键的键能无关,H2O分子间存在氢键,所以沸点H2O高于H2S,B中Ⅰ组命题不能解释Ⅱ组命题;由于相对分子质量H2S>H2O,所以范德华力H2S>H2O,但H2O分子间存在氢键,所以分子间作用力H2O>H2S,由于键能H—O键>H—S键,所以稳定性H2O强于H2S,分子的稳定性与分子间作用力无关,所以C中Ⅰ组命题不能解释Ⅱ组命题;由于相对分子质量HI>HCl,所以范德华力HI>HCl,沸点HI高于HCl,D中Ⅰ组命题能解释Ⅱ组命题。
22.答案 (1)硅烷的结构和组成相似,相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高
(2)①O—H键>氢键>范德华力　形成的是分子内氢键,而可形成分子间氢键,分子间氢键使分子间的作用力增大　②H2O分子和乙醇分子之间可形成氢键,而H2S分子和乙醇分子之间不形成氢键
(3)bd
解析 (1)硅烷是由分子通过范德华力形成的,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高。
(2)①化学键是相邻两个或多个原子之间强烈的相互作用;分子间的范德华力和氢键均属于分子间作用力的范畴,但氢键强于范德华力,所以它们从强到弱的顺序为O—H键>氢键>范德华力。对羟基苯甲醛易形成分子间氢键,邻羟基苯甲醛易形成分子内氢键,分子间氢键使分子间作用力增大,所以对羟基苯甲醛的沸点比邻羟基苯甲醛的高。②H2O与乙醇可以形成分子间氢键,使得水与乙醇互溶;而H2S与乙醇不能形成分子间氢键。
(3)题给分子中不存在与电负性很强、原子半径小的元素相连的H原子,所以不存在氢键,故a不正确;分子中碳碳键是非极性键,碳氢键、碳氧键是极性键,b正确;分子中有3个碳碳σ键、2个碳氧σ键、4个碳氢σ键,2个碳氧π键和1个碳碳π键,共有9个σ键和3个π键,故c不正确;醛基中的氧原子与水分子间形成氢键,增大了其在水中的溶解度,故d正确。
23.答案 (1)①d　②d
(2)①离子键、氢键　②S、O
(3)A　
(4)ade
(5)①σ　②a中存在氢键和范德华力,b中存在配位键
解析 (1)①NH3极易溶于水主要是因为NH3分子与H2O分子间形成氢键,另外还有其他原因,NH3和H2O都是极性分子,NH3和H2O能够发生化学反应。NH3易液化是因为NH3分子之间易形成氢键,而不是NH3与H2O分子之间的作用。②“易液化”属于物质的物理性质,与分子间作用力有关,与化学键无关。若按照相对分子质量与分子间作用力的关系应该是PH3比NH3的沸点高、PH3比NH3易液化,而实际是NH3比PH3易液化,这是因为在NH3分子间存在比范德华力强的氢键。
(2)每个Cu2+与4个H2O分子形成配位键,所以胆矾的化学式为[Cu(H2O)4]SO4·H2O,由图示看出胆矾中除极性键、配位键外,还含有离子键和氢键两种作用力。S的价电子对数为4+×(6+2-2×4)=4,所以S原子采取sp3杂化,H2O分子中O原子价电子对数为2+×(6-2×1)=4,所以O原子也采取sp3杂化。
(3)A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)在晶体中Na+与[B4H4O9]2-之间存在离子键,H2O分子间存在氢键和范德华力。
(5)微粒间的相互作用包括化学键和分子间作用力,比较a和b中微粒间相互作用的差异可知,a中存在范德华力和氢键,b中存在配位键。
24.答案 (1)S　C
(2)角形　直线形　SO2　CO2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)Cr　1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)　+6价
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元素;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元素。(2)Z是地壳内含量(质量分数)最高的元素,则Z为O元素,SO2、CO2的空间结构分别为角形、直线形。(3)Q的核电荷数为24,为Cr元素,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1,其价电子排布式为3d54s1,则最高化合价为+6价。
25.答案 (1)3　sp3和sp　N　
(2)①空轨道　孤电子对　②[Fe(SCN)]Cl2
解析 (1)甲醛的结构式是,在一个甲醛分子中含有3个σ键和1个π键,所以在1molHCHO分子中含有σ键的物质的量为3mol。在HOCH2CN分子中,连有—OH的碳原子的杂化类型是sp3,—CN中碳原子杂化轨道类型是sp。与H2O分子互为等电子体的阴离子可为N。在[Zn(CN)4]2-中Zn2+与CN-中的C原子形成配位键,C原子提供孤电子对,Zn2+的空轨道接受孤电子对。
(2)①Fe3+与SCN-反应生成的配合物中,Fe3+提供空轨道,SCN-提供孤电子对,二者通过配位键结合。②Fe3+与SCN-以个数比1∶1配合所得离子为[Fe(SCN)]2+,故FeCl3与KSCN在水溶液中反应生成[Fe(SCN)]Cl2与KCl。
26.答案 (1)sp3和sp2　
(2)ad
(3)氢键、范德华力　
(4)3d5　有孤电子对
解析 (1)N为正四面体结构,所以N原子的杂化方式为sp3;N中价电子对数为3,其空间结构为平面三角形,N原子采取sp2杂化。
(2)维生素C中含C—C等非极性键和C—H、C—O、O—H等极性键,a正确;1mol维生素C分子中含有2molπ键,b错误;氯化钠的熔点更高,c错误;由电负性的递变规律可知,d正确。
(3)维生素C分子中含有羟基,可形成氢键,故晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有氢键和范德华力。
(4)Fe失去最外层2个电子和3d轨道上的1个电子变为Fe3+,则Fe3+的价电子排布式为3d5,它有空轨道,则与之配位的原子需有孤电子对。第2章　分层作业10　分子的空间结构与分子性质
A级 必备知识基础练
1.下列各组物质中,都是由极性键构成的极性分子的一组是(　　)
A.CH4和Br2 B.NH3和H2O
C.H2S和CCl4 D.CO2和HCl
2.某化学家研究出一种新型复合光催化剂(C3N4/CQDs),能利用太阳光高效分解水,原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.H2O2中存在非极性共价键,是非极性分子
B.反应Ⅰ中涉及极性键的断裂和非极性键的形成
C.非极性分子中一定有非极性键,极性分子中一定有极性键
D.H2O是非极性分子
3.下列叙述正确的是(　　)
A.以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子
B.以极性键结合起来的分子一定是极性分子
C.非极性分子只能是双原子单质分子
D.非极性分子中各原子一定共面
4.CO2、CH4、BF3都是非极性分子,SO2、H2O、NH3都是极性分子,由此推测ABn型分子是非极性分子的经验规律是(　　)
A.所有原子在同一平面
B.分子中每个键的键长应相等
C.A的相对原子质量小于B
D.在ABn中A原子没有孤电子对
5.下列化合物分子中含有两个不对称碳原子的是(　　)
A.
B.
C.
D.
6.实验测得BeCl2为共价化合物,两个Be—Cl键的夹角为180°,由此可判断BeCl2属于(　　)
A.由极性键形成的极性分子
B.由极性键形成的非极性分子
C.由非极性键形成的极性分子
D.由非极性键形成的非极性分子
7.下列共价键①H—H键、②H—F键、③H—O键、④H—N键中,键的极性由小到大的顺序正确的是(　　)
A.①②③④ B.④③②①
C.①④③② D.②③④①
8.下列说法正确的是(　　)
A.极性溶质一定易溶于极性溶剂,非极性溶质一定易溶于非极性溶剂
B.Br2和H2O均是极性分子,CCl4是非极性分子,所以Br2易溶于H2O而难溶于CCl4
C.CS2和白磷均是非极性分子,H2O是极性分子,所以白磷难溶于H2O而易溶于CS2
D.H2O是极性分子,CO2可溶于H2O,因此CO2是极性分子
9.[2023河北邢台二中高二期末]SO3和O3的混合气体经光解作用可生成一种新分子,结构简式如下所示,下列说法正确的是(　　)
A.O3的键角为109°28'
B.SO3与O3均为非极性分子
C.SO3的空间结构为平面三角形
D.SO3中心原子为sp3杂化
10.有A、B、C、D、E五种短周期元素,它们的核电荷数按C、A、B、D、E的顺序依次增大。C、D都能分别与A按原子个数比为1∶1或2∶1形成化合物。CB可与EA2反应生成C2A和气态物质EB4。E的M层电子数是K层电子数的2倍。回答下列问题。
(1)写出元素的名称:A:　　　;E:　　　　。
(2)画出E的原子结构示意图:　 　　　　　　　　　　。
(3)写出D2A2的电子式:　　　　　　　　。
(4)C2A是由　　　　(填“极性”或“非极性”,下同)键形成的　　　　　分子;EB4是由　　　　键形成的　　　　分子。
(5)任写一种与C2A互为等电子体的微粒　　　　(写化学式)。
B级 关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
11.下列关于链状葡萄糖(结构如图)的叙述错误的是(　　)
A.分子中含有σ键和π键两种共价键
B.分子间存在氢键,使其熔、沸点较高
C.2~6号碳原子均为sp3杂化
D.每个分子中有5个手性碳原子
12.丙氨酸(C3H7NO2)分子为手性分子,存在手性异构体,其结构如图所示:
下列关于丙氨酸的两种手性异构体(Ⅰ和Ⅱ)的说法正确的是(　　)
A.Ⅰ和Ⅱ分子中均存在1个不对称碳原子
B.Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称,都是非极性分子
C.Ⅰ和Ⅱ分子都是极性分子,只含有极性键,不含非极性键
D.Ⅰ和Ⅱ所含的化学键相同
13.X、Y为两种不同元素,由它们组成的下列物质的分子中,肯定有极性的是(　　)
A.XY4 B.XY3
C.XY2 D.XY
14.有一种AB2C2型分子,在该分子中A为中心原子。下列关于该分子的空间结构和极性的说法中,正确的是(　　)
A.假设为平面四边形,则该分子一定为非极性分子
B.假设为四面体形,则该分子一定为非极性分子
C.假设为平面四边形,则该分子可能为非极性分子
D.假设为四面体形,则该分子可能为非极性分子
15.科学家最近研制出有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键之间的键角都是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.该物质既有氧化性又有还原性
D.该分子为非极性分子
16.科学家发现铂的两种化合物a()和b()。实验测得a和b具有不同的特性:a具有抗癌作用,而b没有。则下列关于a、b的叙述正确的是(　　)
A.a和b属于同一种物质
B.a和b互为同分异构体
C.a和b都为极性分子
D.a和b的空间结构是四面体形
17.有机化合物具有手性,发生下列反应后,生成的产物中仍有手性分子的是(　　)
①与H2发生加成反应　②与乙酸发生酯化反应
A.都没有 B.①②
C.只有① D.只有②
18.下列物质结构图中,●代表原子序数从1到10的元素的原子实(原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分),小黑点代表形成共价键的最外层电子,短线代表共价键,如F2的结构可表示为。
(1)试写出A、B、C、D四种图示所代表的分子式:
A　　　　,B　　　　,C　　　　,D　　　　。
(2)将上述四种物质的液体呈细流流下,将用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近细流,细流发生偏转的是　　　　　　　　　　　　　　(填分子式)。
(3)写出B分子中极性共价键的类型和个数:　　　　　　　　。
(4)A、C分子中,中心原子以何种类型的杂化轨道成键 其分子空间结构是什么形状
C级 学科素养拔高练
19.回答下列问题:
(1)A、B、C、D四种元素,已知A原子核内只有一个质子,B原子的电子总数恰好与D原子最外层电子数相等,且D原子最外层电子数是其次外层电子数的3倍,又知A、B、C、D的原子序数依次增大。据此推知:
①A与D组成的化合物中,既有极性键又有非极性键的是　　　　　(填化学式)。
②B与D组成的化合物中,属于极性分子的化学式为　　　　　;属于非极性分子的结构式为　　　　　　　　　　　。
③A与C组成的四核分子属于　　　　　(填“极性”或“非极性”)分子。
④由A、B、D组成的相对分子质量最小的分子属于　　　　　(填“极性”或“非极性”)分子。
(2)双氧水(H2O2)是一种医用消毒杀菌剂,已知H2O2分子的结构如图1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纸上,书面夹角为93°52',而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52'。试回答:
图1
①下列关于H2O2的说法正确的是　　　　　(填字母)。
a.分子中有极性键
b.分子中有非极性键
c.氧原子的轨道发生sp2杂化
d.分子是非极性分子
②H2O2分子的电子式为　　　　　　。
③H2O2分子中氧元素的化合价为　　　　　　,原因是　 　。
④H2O2难溶于CS2,主要原因是 　。
(3)已知白磷(P4)的结构如图2所示,可知每个磷原子以　　　　个共价键与另外的　　　　个磷原子结合成正四面体形结构,它应该是　　　　　(填“极性”或“非极性”)分子,在CS2中　　　　(填“能”或“不能”)溶解,磷原子的杂化方式为　。
图2
(4)[2022山东卷,16节选]吡啶()替代苯也可形成类似的笼形包合物。、、的碱性随N原子电子云密度的增大而增强,其中碱性最弱的是　　　　　　　。
答案：
1.B　解析 A项中CH4、Br2为非极性分子;C项中CCl4为非极性分子;D项中CO2为非极性分子。
2.B　解析 H2O2是极性分子,故A错误;反应Ⅰ是在催化剂作用下H2O生成H2和H2O2,涉及极性键H—O键的断裂和非极性键H—H键、O—O键的形成,故B正确;分子的极性与分子内共价键的极性和分子的空间结构密切相关,分子中的正负电中心是否重合是判断分子极性的依据,中心重合是非极性分子,不重合是极性分子,如甲烷是极性键形成的非极性分子,故C错误;H2O是极性分子,故D错误。
3.A　解析 由非极性键结合的双原子分子为非极性分子,如氧气、氮气、氯气等,故A正确;以极性键结合起来的分子可能为非极性分子,如甲烷、二氧化碳等,故B错误;非极性分子可能为多原子分子,如甲烷、二氧化碳等,故C错误;非极性分子中各原子不一定共面,如甲烷为非极性分子,空间结构为正四面体形,其原子不共面,故D错误。
4.D　解析 CO2、CH4、BF3的中心原子的所有价电子都参与成键,没有孤电子对,都是对称结构,而SO2、H2O、NH3中含有孤电子对,都不是对称结构。
5.B　解析 根据不对称碳原子的定义判断,A项中有一个不对称碳原子,B项中有两个不对称碳原子,C项中有三个不对称碳原子,D项中没有不对称碳原子。
6.B　解析 BeCl2中Be—Cl键是不同元素形成的共价键,为极性键,两个Be—Cl键的夹角为180°,说明分子是对称的,正电荷重心与负电荷重心重合,BeCl2属于非极性分子,故BeCl2是由极性键形成的非极性分子。
7.C　解析 非金属元素的电负性越大,其原子与氢原子形成的共价键的极性越强。第2周期元素的电负性:N8.C　解析 “相似相溶”原理是经验规律,存在特殊情况,部分有机化合物分子是极性分子,但因为极性很弱,所以大部分难溶于水,故A不正确;Br2是非极性分子,H2O是极性分子,CCl4是非极性分子,根据“相似相溶”原理,Br2难溶于H2O而易溶于CCl4,故B不正确;CS2和白磷均是非极性分子,H2O是极性分子,所以白磷难溶于H2O而易溶于CS2,故C正确;CO2是非极性分子,CO2溶于H2O时,部分与H2O反应生成H2CO3,故D不正确。
9.C　解析 O3分子中中心原子的价电子对数是2+=3,存在1对孤电子对,空间结构为角形 ,键角小于109°28',A错误;SO3分子中硫原子价电子对数是3+=3,中心原子为sp2杂化,不存在孤电子对,气体SO3分子的空间结构为平面三角形,正负电荷重心重合,为非极性分子,O3空间结构为角形,为极性分子,B、D错误,C正确。
10.答案 (1)氧　硅　
(2)
(3)
(4)极性　极性　极性　非极性
(5)H2S(合理即可)
解析 E的M层电子数是K层电子数的2倍,故E应为Si,且可知EA2为SiO2,气态EB4为SiF4,由反应4HF+SiO2══SiF4↑+2H2O可知,C为H,A为O,B为F,C、D分别与A形成原子个数比为1∶1或2∶1的化合物,可判断D为Na。
11.D　解析 单键都是σ键,双键中一个是σ键、一个是π键,故链状葡萄糖的分子中含有σ键和π键两种共价键,故A不符合题意;链状葡萄糖的分子中含有羟基,氢原子直接与氧原子相连,可形成分子间氢键,使其熔、沸点较高,故B不符合题意;2~6号碳原子均形成四个单键,价电子对数为4,因此碳原子为sp3杂化,故C不符合题意;2~5号碳原子均连接4个不同原子或基团,为手性碳原子,但6号碳原子连两个氢原子,不是手性碳原子,1号碳原子连有三个原子或基团,也不是手性碳原子,因此每个分子中有4个手性碳原子,故D符合题意。
12.AD　解析 Ⅰ和Ⅱ分子中都只含有1个不对称碳原子,A正确;Ⅰ和Ⅱ分子结构不对称,都是极性分子,B错误;Ⅰ和Ⅱ分子中既含有极性键又含有非极性键,C错误;Ⅰ和Ⅱ互为手性异构体,所含化学键相同,D正确。
13.D　解析 若A、B、C项中分子空间结构均匀对称,即:A为正四面体结构,B为三角形结构,C为直线形结构,则均为非极性分子。但D为双原子构成的化合物,一定为极性分子。
14.C　解析 ①分子为平面结构,如为,则为非极性分子,如为,则为极性分子。②分子为立体结构,为极性分子。
15.C　解析 由于N、O为不同元素的原子,其电负性不同,所以N、O原子间形成的是极性键,A错误;四个氮原子形成三角锥形结构,所以四个氮原子不共平面,B错误;该分子结构不对称,所以是极性分子,D错误。
16.B　解析 因为a和b具有不同的特性,所以a和b一定不是同一种物质。性质不同说明结构不同,而a与b的分子式是相同的,所以a和b互为同分异构体。a和b的空间结构若是四面体形,两个氯原子就不存在相邻和相间之分,因此a与b的空间结构只能是平面四边形。根据分子的空间结构,a中正、负电荷重心不重合,为极性分子,b中正、负电荷重心重合,为非极性分子。
17.D　解析 原有机化合物中与—OH相连的碳原子为不对称碳原子,与H2加成后,该碳原子连有两个乙基,不再具有手性;与乙酸发生酯化反应后,该碳原子所连四个取代基不同,仍具有手性。
18.答案 (1)NH3　HCN　BF3　CO(NH2)2
(2)NH3、HCN、CO(NH2)2
(3)2个σ键,2个π键
(4)NH3分子中氮原子以sp3杂化轨道成键,呈三角锥形;BF3分子中,硼原子以sp2杂化轨道成键,呈三角形。
解析 根据题给条件,很容易判断出A、B、C、D四种物质分别为NH3、HCN、BF3、CO(NH2)2;其中,NH3、HCN、CO(NH2)2为极性分子,易被静电吸引或排斥而使其液体流偏移,BF3为非极性分子;H—C≡N中,含有一个C—Hσ键,一个C—Nσ键,两个π键。
19.答案 (1)①H2O2　②CO　O═C═O　③极性　④极性
(2)①ab　②
③-1价　因为O—O键为非极性键,共用电子对不发生偏移;O—H键为极性键,共用电子对偏向于氧,故氧元素化合价为-1
④因为H2O2为极性分子,CS2为非极性分子,根据“相似相溶”原理可知H2O2难溶于CS2
(3)3　3　非极性　能　sp3杂化
(4)
解析 (1)A原子核内只有一个质子,则A为氢元素。D原子最外层电子数是次外层电子数的3倍,其原子结构为,则D为氧元素。B原子的电子总数等于氧原子最外层电子数,则B为碳元素。又知A、B、C、D的原子序数依次增大,所以C为氮元素。A与D可组成H2O和H2O2两种化合物,其中H2O2含有极性键和非极性键;B与D可形成CO和CO2两种化合物,其中CO2为非极性分子;A与C形成的化合物NH3为极性分子。由A、B、D组成的相对分子质量最小的分子为甲醛,属于极性分子。
(2)①H2O2中H—O键为极性键,O—O键为非极性键,各键排列不对称,H2O2为极性分子,氧原子价电子对数为=4,氧原子采取sp3杂化。②由H2O2的分子结构可知,其电子式为H。③通过共用电子对发生的偏移可判断元素在化合物中的化合价。④H2O2为极性分子,CS2为非极性分子,根据“相似相溶”原理可知H2O2难溶于CS2。
(3)P4分子中每个磷原子与3个磷原子以3个共价键结合成正四面体形结构,各键排列对称,属非极性分子,CS2是直线形分子,属非极性分子,故P4易溶于CS2。磷原子形成3个σ键,且有一对孤电子对,所以磷原子采取sp3杂化。
(4)已知—CH3为推电子基团,—Cl是吸电子基团,则导致N原子电子云密度大小顺序为>>,结合题干信息“碱性随N原子电子云密度的增大而增强”可知,碱性最弱的为。第2章　分层作业7　共价键的键参数
A级 必备知识基础练
1.反映共价键强弱的物理量是(　　)
A.键能 B.键能、键长
C.键能、键长、键角 D.键长、键角
2.下列说法正确的是(　　)
A.键能越小,表示化学键越牢固,难以断裂
B.两原子核越近,键长越长,化学键越牢固,性质越稳定
C.破坏化学键时消耗能量,而形成新的化学键时则释放能量
D.键能、键长只能定性地分析化学键的特性
3.下列化学键中,键的极性最强的是(　　)
A.C—F键 B.C—O键
C.C—N键 D.C—C键
4.下列有关共价键的键参数的说法不正确的是(　　)
A.CH4、C2H4、CO2分子中的键角依次增大
B.HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长
C.H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小
D.键长越长,键能越大
5.能说明BF3分子中四个原子在同一平面的理由是(　　)
A.任意两个键的夹角均为120°
B.B—F键是非极性共价键
C.三个B—F键的键能相同
D.三个B—F键的键长相等
6.氰气的化学式为(CN)2,结构式为N≡C—C≡N,其性质与卤素单质相似,下列叙述正确的是(　　)
A.分子中既有极性键,又有非极性键
B.分子中N≡C键的键长大于C—C键的键长
C.分子中含有2个σ键和4个π键
D.(CN)2不能与氢氧化钠溶液发生反应
7.已知各共价键的键能如表所示,下列说法正确的是(　　)
共价键 Cl—Cl F—F H—F H—Cl H—I
键能(E)/(kJ·mol-1) 242.7 157 568 431.8 298.7
A.键长越短,键能一定越大
B.表中最稳定的共价键是F—F键
C.431.8 kJ·mol-1>E(H—Br)>298.7 kJ·mol-1
D.上述键能数据可以说明热稳定性的强弱顺序为HF8.下列分子中键角最大的是(　　)
A.CH4 B.NH3
C.H2O D.CO2
9.键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数,下列叙述正确的是(　　)
A.C—H键比Si—H键的键长短,故CH4比SiH4更稳定
B.因为H—O键的键能小于H—F键的键能,所以O2与H2反应的能力比F2强
C.水分子可表示为H—O—H,分子中的键角为180°
D.H—O键的键能为463 kJ·mol-1,即18 g H2O分解成H2和O2时,消耗的能量为926 kJ
10.已知有关氮、磷的单键和三键的键能(kJ·mol-1)如下表:
N—N N≡N P—P P≡P
193 946 197 489
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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
B级 关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
11.已知几种共价键的键能如下:
化学键 C—Cl C—H Cl—Cl H—Cl
键能/(kJ·mol-1) 350.5 413.4 242.7 431.8
下列说法中错误的是(　　)
A.C2H6(g)+Cl2(g)→C2H5Cl(l)+HCl(g)　ΔH=-126.2 kJ·mol-1
B.HCl(g)══H(g)+Cl(g)　ΔH=+431.8 kJ·mol-1
C.由键能可知,C—Cl键比C—H键更容易断裂
D.键能:C≡C键>C═C键>C—C键
12.已知H—H键键能为436 kJ·mol-1,H—N键键能为391 kJ·mol-1,根据化学方程式N2+3H22NH3,1 mol N2与足量H2反应放出的热量为92.4 kJ·mol-1,则N≡N键的键能是(　　)
A.431 kJ·mol-1 B.945.6 kJ·mol-1
C.649 kJ·mol-1 D.896 kJ·mol-1
13.已知N—N键、N═N键、N≡N键的键能之比为1.00∶2.17∶4.90,而C—C键、C═C键、C≡C键的键能之比为1.00∶1.17∶2.34。下列有关叙述,不正确的是(　　)
A.乙炔分子中σ键、π键的电子云形状对称性不同
B.乙烯分子中σ键重叠程度比π键小,易发生加成反应
C.氮分子与乙炔相比,不易断裂
D.氮气和乙烯都易在空气中点燃燃烧
14.下列有关化学键知识的比较肯定错误的是(　　)
A.键能:C—C键B.键长:H—I键>H—Br键>H—Cl键
C.分子中的键角:NH3>CO2
D.相同元素原子间形成的共价键键能:π键>σ键
15.已知几种化学键的键能和热化学方程式如下:
化学键 H—N N—N Cl—Cl N≡N H—Cl
391 193 243 945 431
N2H4(g)+2Cl2(g)══N2(g)+4HCl(g)　ΔH,下列推断正确的是(　　)
A.H(g)+Cl(g)══HCl(g)　ΔH=-431 kJ·mol-1
B.断裂1 mol Cl—Cl键吸收的能量比断裂1 mol N≡N键多702 kJ
C.上述反应中,ΔH=+426 kJ·mol-1
D.上述反应中,断裂极性键和非极性键,只形成极性键
16.回答下列各题:
(1)CO和N2分子中根据电子云重叠的方式不同,都包含的共价键类型有　　　　　,CO、N2的结构可表示为C≡O、N≡N,相关化学键的键能如下表:(单位kJ·mol-1)
物质 化学键
单键 双键 三键
CO 358 799 1 071.9
N2 160 418 945
结合数据说明CO比N2活泼的原因 　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)乙苯催化脱氢制苯乙烯的反应如下:
+H2(g)
已知:
化学键 C—H C—C C═C H—H
键能/(kJ·mol-1) 413 347 614 436
计算上述反应的ΔH=　　　　　　 kJ·mol-1。
C级 学科素养拔高练
17.共价键的键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。如表所示是一些键能数据:
共价键 共价键 共价键
H—H 436 C—Cl 339 H—F 568
S—S 266 C—I 216 H—Cl 431.8
H—S 339 H—O 462.8 C—F 453
回答下列问题:
(1)有同学认为,半径越小的原子形成的共价键越牢固(即键能越大),由表中数据能否得出这样的结论:　　　　　(填“能”或“不能”)。
(2)试预测C—Br键的键能范围:　　　　　 kJ·mol-1(3)根据H—Cl键、H—F键的键能数据,无法得出的结论有　　　　　(填字母,下同)。
A.溶于水时,HCl比HF更容易电离,所以盐酸的酸性强于氢氟酸的酸性
B.H—F键的键能比H—Cl键的键能大,所以HF难分解
C.H—F键的键能比H—Cl键的键能大,所以HCl更稳定
(4)意大利罗马大学获得了极具理论研究意义的气态N4分子,其分子结构如图所示。已知断裂1 mol N—N键吸收193 kJ热量,生成1 mol N≡N键放出946 kJ热量,根据以上信息和数据,判断下列说法错误的是　　　　　。
A.N4属于一种新型的化合物
B.N4分子中存在σ键
C.N4分子中N—N键键角为109°28'
D.1 mol N4转变成N2将吸收734 kJ热量
答案：
1.B　解析 键能可看作是断开共价键所需的能量,键能越大,则断开共价键时所需的能量就越大,含该键的分子就越稳定;键长越长键能反而越小,故反映键的强弱的物理量是键能和键长。
2.C　解析 键能越大,键长越短,化学键越牢固。
3.A　解析 电负性:F>O>N>C,成键两原子电负性差值越大,形成共价键的极性越强,则键的极性最强的是C—F键。
4.D　解析 三者的键角分别为109°28'、120°、180°,依次增大,A选项正确。因为F、Cl、Br的原子半径依次增大,故与H形成共价键的键长依次增长,B选项正确。O、S、Se的原子半径依次增大,故与H形成共价键的键长依次增长,键能依次减小,C选项正确。键长越长,键能越小,D选项错误。
5.A　解析 本题考查共价键键参数的运用。当键角为120°时,BF3的空间结构为平面三角形,分子中四个原子在同一平面。
6.A　解析 分子中N≡C键是极性键,C—C键是非极性键;成键原子半径越小,键长越短,氮原子半径小于碳原子半径,故键长:N≡C键7.C　解析 由于原子半径:Cl>F,所以键长:Cl—Cl键>F—F键,但由表中数据可知键能:Cl—Cl键>F—F键,故A错误;键能越大,共价键越稳定,因此表中最稳定的共价键是H—F键,故B错误;原子半径:I>Br>Cl,再结合表中数据得到E(H—Br)介于E(H—I)和E(H—Cl)之间,即431.8kJ·mol-1>E(H—Br)>298.7kJ·mol-1,故C正确;键能越大,分子越稳定,因此表中键能数据可以说明热稳定性的强弱顺序为HF>HCl>HI,故D错误。
8.D　解析 CH4分子为正四面体结构,键角为109°28',NH3分子为三角锥形,键角为107.3°,H2O分子为角形,键角为104.5°,CO2为直线形分子,键角为180°。
9.A　解析 由于原子半径:C10.答案 1个N≡N键的键能大于3个N—N键的键能之和,而6个P—P键的键能之和大于2个P≡P键的键能之和
11.A　解析 根据键能只能计算C2H6(g)+Cl2(g)→C2H5Cl(g)+HCl(g)的ΔH=-126.2kJ·mol-1,还存在C2H5Cl(g)→C2H5Cl(l)的焓变,A错误;H—Cl键的键能是431.8kJ·mol-1,断键吸热,因此HCl(g)══H(g)+Cl(g)的焓变ΔH=+431.8kJ·mol-1,B正确;由键能可知C—Cl键的键能小于C—H键的键能,因此C—Cl键比C—H键更容易断裂,C正确;键长:碳碳三键<碳碳双键<碳碳单键,因此键能:C≡C键>C═C键>C—C键,D正确。
12.B　解析 本题与热化学反应方程式有关,N≡N键、H—H键的断裂需要吸收能量,而N—H键的形成需要放出能量,根据焓变的计算可得如下关系式:Q+436kJ·mol-1×3-391kJ·mol-1×6=-92.4kJ·mol-1,解得Q=945.6kJ·mol-1。
13.BD　解析 σ键的电子云形状呈轴对称,π键的电子云形状呈镜面对称,A正确;由键能之比可知,乙烯分子中的π键不牢固,易发生加成反应,B错误;氮分子结构中每增加两条键其键能大于原来的3倍,要破坏需要吸收的能量更多,乙炔结构中每增加两条化学键其键能增加量却小于原来的3倍,要破坏需要吸收的能量更少,C正确;由键能知,氮分子中的N≡N键非常牢固,化学性质稳定,不易发生氧化反应,D错误。
14.CD　解析 碳原子间形成的化学键,三键键能最大,单键键能最小,A正确;原子半径:I>Br>Cl,则键长:H—I键>H—Br键>H—Cl键,B正确;NH3分子中键角是107.3°,CO2分子中键角是180°,C错误;一般情况下,相同元素原子之间形成的σ键的键能比π键的键能大,D错误。
15.A　解析 H(g)+Cl(g)══HCl(g)是形成化学键的过程,是放热过程,ΔH=-431kJ·mol-1,A正确;断裂1molCl—Cl键吸收的能量为243kJ,断裂1molN≡N键吸收的能量为945kJ,因此断裂1molCl—Cl键吸收能量比断裂1molN≡N键少702kJ,B错误;焓变ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和=4×391kJ·mol-1+193kJ·mol-1+2×243kJ·mol-1-945kJ·mol-1-4×431kJ·mol-1=-426kJ·mol-1,C错误;题述反应中,断裂了N—H极性键和Cl—Cl、N—N非极性键,形成了H—Cl极性键和N≡N非极性键,D错误。
16.答案 (1)σ键和π键　CO中断裂第一个π键消耗的能量比N2中断裂第一个π键消耗的能量小,CO中的一个π键较容易断裂,因此CO较活泼
(2)+123
解析 (1)CO与N2是等电子体,结构相似,所以N2与CO的分子中都包含的共价键有σ键和π键。1molCO中完全断裂第一个π键消耗的能量为1071.9kJ-799kJ=272.9kJ;而1molN2中完全断裂第一个π键消耗的能量为945kJ-418kJ=527kJ,可见CO的一个π键容易断裂,因此CO比N2活泼。
(2)由制备需断开2molC—H键,生成1molH—H键,同时在C—C键的基础上生成C═C键,因此生成1mol过程中吸收的能量为2×413kJ=826kJ,放出的热量为436kJ+(614-347)kJ=703kJ,ΔH=826kJ·mol-1-703kJ·mol-1=+123kJ·mol-1。
17.答案 (1)不能　
(2)216　339
(3)C　
(4)ACD
解析 (1)原子半径F>H,由表中数据可知键能:H—F键>H—H键,则不能得出半径越小的原子形成的共价键越牢固的结论。(2)Br的原子半径介于Cl与I的原子半径之间,C—Br键的键能介于C—I键与C—Cl键的键能之间。(3)因H—Cl键的键能比H—F键的键能小,则HCl溶于水时,比HF更容易电离,所以盐酸的酸性强于氢氟酸的酸性,故A正确;分子中共价键的键能越大,含有该键的分子越稳定,H—F键的键能比H—Cl键的键能大,所以HF更稳定、难分解,故B正确、C错误。(4)N4是由氮元素形成的一种单质,不是化合物,A错误;氮元素与氮元素之间形成的是σ键,B正确;N4分子是正四面体结构,键角是60°,C错误;已知断裂1molN—N键吸收193kJ热量,生成1molN≡N键放出946kJ热量,则1molN4转变成N2时的反应热ΔH=6×193kJ·mol-1-2×946kJ·mol-1=-734kJ·mol-1,即该反应是放热反应,因此1molN4转变成N2将放出734kJ热量,D错误。