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第2课时 化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课)
第2章 微粒间相互作用与物质性质
第4节 分子间作用力
素养目标 1．掌握化学键的本质，认识各类化学键的形成条件。
2．掌握分子间作用力的形成条件，认识形成各类物质分子之间的作用力。
旧知回顾 1．离子化合物一定含有离子键，可能含有共价键；共价化合物中只含有共价键。
2．配位键：成键原子一方提供孤电子对，另一方具有能够接受孤电子对的空轨道而形成的特殊的共价键。
3．金属键：金属中金属阳离子 和“自由电子”之间存在的强的相互作用。
旧知回顾 4．σ键能单独存在，π键不能单独存在；单键中只有σ键，双键中有1个σ键，1个π键，三键中有1个σ键，2个π键。
5．同种元素的原子间形成的是非极性共价键，不同种元素的原子间形成的是极性共价键。
6．分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。作用力强弱：范德华力<氢键<化学键。
7．氢键的形成条件：氢键可以表示为A—H…B，A、B为电负性很大的原子，一般为N、O、F三种元素的原子。
探究要点 典例导航
[要点精讲]
1．根据物质类别判断化学键类型
(1)离子化合物中一定有离子键，可能有共价键。由简单离子构成的离子化合物中只有离子键，如MgO、NaCl等；由复杂离子(原子团)构成的离子化合物中既有离子键又有共价键，如(NH4)2SO4、KNO3、NaOH、Na2O2等。
(2)共价化合物中只能有共价键，一定没有离子键。这是因为共价化合物中原子间都是通过共用电子形成化学键，不存在带电荷的阴、阳离子，如HCl、CO2、CH4等。
(3)金属单质中一般只存在金属键。
(4)非金属单质(除稀有气体外)一般只存在非极性键。
2．常见物质中的化学键
(1)只含有非极性共价键的物质：非金属单质，如H2、O2、N2、金刚石、单晶硅、P4、S2、S4等。
(2)只含有极性共价键的物质：一般是由不同种元素组成的共价化合物，如HX(X＝F、Cl、Br、I)、CO、NO、CS2、BF3等。
(3)既含有极性共价键，又含有非极性共价键的物质：H2O2、CH3CH3、CH≡CH、 等。
3．范德华力与化学键的区别
化学键 范德华力
存在 分子内原子之间、阴、阳离子之间、金属阳离子和“自由电子”之间 分子之间，且只有分子充分接近时才有范德华力
强弱 强烈(100～600 kJ·mol-1) 微弱(2～20 kJ·mol-1)
对物质性
质的影响 主要影响物质的化学性质 主要影响物质的熔、沸点等物理性质
4．分子间作用力、范德华力与氢键的区别
(1)范德华力是分子间作用力的一种，不能把范德华力等同于分子间作用力。
(2)氢键是一种特殊的分子间作用力，不属于化学键。分子中存在电负性较大的元素，才可能形成氢键。
(3)通常情况下，氢键比范德华力强。
[典例导航]
T、X、Y、Z、Q、R、W为周期表前四周期元素，原子序数依次增大。已知：
①W的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；
②T原子所处的周期数、族序数均与其原子序数相等；
③X的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子数相同；
④Z的基态原子价电子排布式为ns2npn+2；
⑤在Q元素所在周期中，Q的基态原子的第一电离能最小；
⑥R的单质在常温、常压下是气体，其基态原子的M层上有1个未成对的p电子。
(1)X、Y、Q三种元素的电负性由大到小的顺序是__________(用元素符号表示)。
(2)Y的简单氢化物分子间能形成氢键，R的氢化物分子间不易形成氢键，原因是__________________________________________。
N>C>Na
Cl的原子半径比N大，二者电负性基本一致
(3)W的基态原子的核外电子排布式为________________________________________，该元素与元素X、Y形成的配离子[W(XY)4]2-中，含有的化学键是________(填字母)。
a．离子键 b．极性键
c．非极性键 d．配位键
(4)T、X、Z三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常见的有害气体，它的分子式为XT2Z，分子空间结构为平面三角形，则该分子的中心原子采用________杂化，1 mol M分子中σ键和π键的个数比为________。
1s22s22p63s23p63d104s1或
bd
sp2
3∶1
[解析] 由①可知W为Cu；由②可知T为H；由③可知X为C，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p2；由④可知Z可能为O或Cl；由⑤可知Q可能为Li或Na；由⑥可知R为Cl。再结合原子序数依次增大可以确定T、X、Y、Z、Q、R分别为H、C、N、O、Na、Cl。(1)元素的非金属性越强，电负性越大，故电负性：N>C>Na。(2)元素的电负性越大、原子半径越小，则越易形成氢键，因为Cl的原子半径比N大，二者电负性基本一致，则HCl分子间不易形成氢键。
[对点即练]
1．下列说法正确的是( )
A．1个N2分子中的π键与1个CO2分子中的π键的数目之比为2∶1
B．稳定性：甲烷>乙烯
C．强度：氢键>化学键>范德华力
D．沸点：
√
在分子内氢键， 存在分子间氢键，含有分子间氢键的物质熔、沸点较高，故 的沸点较高，D项错误。]
2．N2的结构可以表示为 ，CO的结构可以表示为 ，其中椭圆框表示π键，下列说法不正确的是( )
A．N2分子与CO分子中都含有三键
B．CO分子中有1个π键是配位键
C．N2与CO互为等电子体
D．N2与CO的化学性质相同
√
D [由题意可知N2分子中N原子之间、CO分子中C、O原子之间均通过2个π键，1个σ键，即三键结合，其中，CO分子中1个π键由O原子单方面提供孤电子对，C原子提供空轨道通过配位键形成。N2化学性质相对稳定，CO具有比较强的还原性，两者化学性质不同。]
3．(双选)通过原子力显微镜观测铜单晶表面的8-羟基喹啉分子，可清晰观察到分子间存在的氢键作用，为化学界争论近百年的“氢键的本质”问题提供了新的实验证据。下列说法错误的是( )
A．氢键的本质是一种化学键
B．成像图片中的微粒由4个8-羟基喹啉分子缔合而成
C．8-羟基喹啉分子的取向不同，其分子间的氢键数目和强弱可能发生改变
D．8-羟基喹啉中存在分子内氢键，因此其熔沸点相对较高
√
√
AD [A．氢键的本质是一种作用于分子间的相互作用，不属于化学键，A错误；B．根据图示，成像图片中的微粒由4个8-羟基喹啉分子缔合而成，B正确；C．根据图示，8-羟基喹啉分子的取向不同，其分子间的氢键数目、形成氢键的原子间的距离不同，即氢键数目和强弱不一样，C正确；D．根据图示，8-羟基喹啉中不存在分子内氢键，D错误。]
知能反馈 随堂评估
1．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
√
2
4
3
题号
1
5
A [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 F—H…F N，最弱是N—H…N。]
2．下列说法正确的是( )
A．HF的稳定性很强，是因为HF分子之间能形成氢键
B．水结成冰时，H—O键的键长变长，密度减小
C．邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的熔、沸点高
D．能与水分子形成氢键的物质易溶于水
2
3
题号
1
4
√
5
D [HF的稳定性很强，是因为HF分子内H—F键的键长短，键能大，断裂消耗的能量很高，与分子间是否存在氢键无关，A错误；水变为冰时，物质的熵值减小，分子排列更有序，使冰中存在氢键，其体积变大，因此相同质量时冰的密度比液态水的密度小，而物质分子内的H—O键的键长不变，B错误；邻羟基苯甲酸易形成分子内氢键，对羟基苯甲酸易形成分子间氢键，形成分子间氢键时增加了分子之间的吸引作用，导致物质的熔、沸点较高，所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低，C错误；能与水分子形成氢键，使某些物质易溶于水(如NH3、C2H5OH等)，D正确。]
2
3
题号
1
4
5
3．BF3与一定量水形成(H2O)2·BF3晶体Q，如图所示，晶体Q中各种粒子的作用力可能涉及：①配位键；②氢键；③范德华力；④极性共价键；⑤非极性共价键。其中正确的是( )
A．①②③④
B．①②④⑤
C．①②③④⑤
D．②③④⑤
2
3
题号
4
1
√
5
A [同一个水分子中氢原子与氧原子之间形成极性共价键；B原子含有空轨道、O原子含有孤电子对，所以B原子和O原子之间存在配位键；分子之间存在范德华力；水分子中的O原子和其他水分子中的H原子易形成氢键；不涉及非极性共价键。]
2
3
题号
4
1
5
4．(双选)某些微粒间相互作用的数据如下表所示：
2
4
3
题号
1
5
微粒间相互作用 化学键 分子间作用力
H—O H—F H—Br F—F O==O F—H…F O—H…O HCl
键能、范德华力强度/(kJ·mol-1) 463 568 366 157 497 28.1 18.8 21.1
根据表中数据，下列说法不正确的是( )
A．上表的微粒间相互作用中有5种极性共价键，2种氢键
B．表中数据可比较H—F、H—Cl和H—Br的键长
C．2F2(g)＋2H2O(g)===4HF(g)＋O2(g) ΔH＝－603 kJ·mol-1
D．用上表数据可比较H2O(l)与HF(l)的沸点高低
2
4
3
题号
1
5
√
√
AB [A．表格中只有3种极性共价键，分别是H—O、H—F、H—Br，故A错误；B．由表中数据可知键能：H—F>H—Br，则键长：H—F2
4
3
题号
1
5
分子式 结构简式 外观 熔点 溶解性
C12H10ClN3O
白色结晶粉末 170～172℃ 易溶
于水
5．氯吡苯脲是一种西瓜膨大剂(植物生长调节剂)，其组成结构和物理性质如表所示。
2
4
3
题号
1
5
回答下列问题：
(1)氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为_____________。
(2)氯吡苯脲晶体中，微粒间的作用力类型有____________。(填字母)
A．离子键 B．金属键 C．极性键
D．非极性键 E．配位键 F．氢键
2
4
3
题号
1
5
sp2、sp3
CDF
(3)查文献可知，可用2-氯-4-氨吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲。
反应过程中，每生成1 mol氯吡苯脲，断裂___________个σ键、断裂__________个π键。
2
4
3
题号
1
5
6.02×1023
6.02×1023
[解析] (1)氮原子在氯吡苯脲中以2种形式出现，一是C—N键，另一是C==N键，前者是sp3杂化，后者是sp2杂化。(3)反应过程中，异氰酸苯酯断裂的C==N键中1个π键，2-氯-4-氨吡啶断裂的是1个σ键。
2
4
3
题号
1
5第2课时 化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课)
素养目标 1．掌握化学键的本质，认识各类化学键的形成条件。 2．掌握分子间作用力的形成条件，认识形成各类物质分子之间的作用力。
旧知 回顾 1．离子化合物一定含有离子键，可能含有共价键；共价化合物中只含有共价键。 2．配位键：成键原子一方提供孤电子对，另一方具有能够接受孤电子对的空轨道而形成的特殊的共价键。 3．金属键：金属中金属阳离子 和“自由电子”之间存在的强的相互作用。 4．σ键能单独存在，π键不能单独存在；单键中只有σ键，双键中有1个σ键，1个π键，三键中有1个σ键，2个π键。 5．同种元素的原子间形成的是非极性共价键，不同种元素的原子间形成的是极性共价键。 6．分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。作用力强弱：范德华力<氢键<化学键。 7．氢键的形成条件：氢键可以表示为A—H…B，A、B为电负性很大的原子，一般为N、O、F三种元素的原子。
1．根据物质类别判断化学键类型
(1)离子化合物中一定有离子键，可能有共价键。由简单离子构成的离子化合物中只有离子键，如MgO、NaCl等；由复杂离子(原子团)构成的离子化合物中既有离子键又有共价键，如(NH4)2SO4、KNO3、NaOH、Na2O2等。
(2)共价化合物中只能有共价键，一定没有离子键。这是因为共价化合物中原子间都是通过共用电子形成化学键，不存在带电荷的阴、阳离子，如HCl、CO2、CH4等。
(3)金属单质中一般只存在金属键。
(4)非金属单质(除稀有气体外)一般只存在非极性键。
2．常见物质中的化学键
(1)只含有非极性共价键的物质：非金属单质，如H2、O2、N2、金刚石、单晶硅、P4、S2、S4等。
(2)只含有极性共价键的物质：一般是由不同种元素组成的共价化合物，如HX(X＝F、Cl、Br、I)、CO、NO、CS2、BF3等。
(3)既含有极性共价键，又含有非极性共价键的物质：H2O2、CH3CH3、CH≡CH、等。
(4)只含有离子键的物质：由活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化合物，如CsCl、NaCl、Na2O、K2O等。
(5)既含有离子键，又含有极性共价键的物质：Na2CO3、MgSO4等。
(6)既含有离子键，又含有非极性共价键的物质：Na2O2、FeS2、CaC2等。
(7)含有离子键、共价键、配位键的物质：铵盐等。
(8)既含有共价键，又含有配位键的离子：、H3O＋等。
(9)不含化学键的物质：稀有气体。
3．范德华力与化学键的区别
化学键 范德华力
存在 分子内原子之间、阴、阳离子之间、金属阳离子和“自由电子”之间 分子之间，且只有分子充分接近时才有范德华力
强弱 强烈(100～600 kJ·mol-1) 微弱(2～20 kJ·mol-1)
对物质性 质的影响 主要影响物质的化学性质 主要影响物质的熔、沸点等物理性质
4．分子间作用力、范德华力与氢键的区别
(1)范德华力是分子间作用力的一种，不能把范德华力等同于分子间作用力。
(2)氢键是一种特殊的分子间作用力，不属于化学键。分子中存在电负性较大的元素，才可能形成氢键。
(3)通常情况下，氢键比范德华力强。
T、X、Y、Z、Q、R、W为周期表前四周期元素，原子序数依次增大。已知：
①W的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；
②T原子所处的周期数、族序数均与其原子序数相等；
③X的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子数相同；
④Z的基态原子价电子排布式为ns2npn+2；
⑤在Q元素所在周期中，Q的基态原子的第一电离能最小；
⑥R的单质在常温、常压下是气体，其基态原子的M层上有1个未成对的p电子。
(1)X、Y、Q三种元素的电负性由大到小的顺序是______(用元素符号表示)。
(2)Y的简单氢化物分子间能形成氢键，R的氢化物分子间不易形成氢键，原因是__________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)W的基态原子的核外电子排布式为________，该元素与元素X、Y形成的配离子[W(XY)4]2-中，含有的化学键是________(填字母)。
a．离子键 b．极性键
c．非极性键 d．配位键
(4)T、X、Z三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常见的有害气体，它的分子式为XT2Z，分子空间结构为平面三角形，则该分子的中心原子采用________杂化，1 mol M分子中σ键和π键的个数比为________。
[解析] 由①可知W为Cu；由②可知T为H；由③可知X为C，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p2；由④可知Z可能为O或Cl；由⑤可知Q可能为Li或Na；由⑥可知R为Cl。再结合原子序数依次增大可以确定T、X、Y、Z、Q、R分别为H、C、N、O、Na、Cl。(1)元素的非金属性越强，电负性越大，故电负性：N>C>Na。(2)元素的电负性越大、原子半径越小，则越易形成氢键，因为Cl的原子半径比N大，二者电负性基本一致，则HCl分子间不易形成氢键。(3)书写Cu的基态原子的核外电子排布式时，要注意其d能级为全充满稳定状态，为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；在配离子中，含有配位键和极性共价键。(4)由题意可知M为HCHO，分子中含有碳氧双键，中心原子C采用sp2杂化，1个HCHO分子中含有3个σ键和1个π键，故分子中σ键和π键的个数比为3∶1。
[答案] (1)N>C>Na (2)Cl的原子半径比N大，二者电负性基本一致 (3)1s22s22p63s23p63d104s1或 bd (4)sp2 3∶1
1．下列说法正确的是( )
A．1个N2分子中的π键与1个CO2分子中的π键的数目之比为2∶1
B．稳定性：甲烷>乙烯
C．强度：氢键>化学键>范德华力
D．沸点：
B [N2的结构式为N≡N，1个N2分子中含有一个σ键和两个π键，CO2的结构式为O==C==O，1个分子中含有两个σ键和两个π键，故二者分子中π键数目之比为1∶1，A项错误；乙烯分子中的π键易断裂，而甲烷分子中只含有σ键，故甲烷分子稳定，B项正确；作用力的强度：化学键>氢键>范德华力，C项错误；存在分子内氢键，存在分子间氢键，含有分子间氢键的物质熔、沸点较高，故的沸点较高，D项错误。]
2．N2的结构可以表示为，CO的结构可以表示为，其中椭圆框表示π键，下列说法不正确的是( )
A．N2分子与CO分子中都含有三键
B．CO分子中有1个π键是配位键
C．N2与CO互为等电子体
D．N2与CO的化学性质相同
D [由题意可知N2分子中N原子之间、CO分子中C、O原子之间均通过2个π键，1个σ键，即三键结合，其中，CO分子中1个π键由O原子单方面提供孤电子对，C原子提供空轨道通过配位键形成。N2化学性质相对稳定，CO具有比较强的还原性，两者化学性质不同。]
3．(双选)通过原子力显微镜观测铜单晶表面的8-羟基喹啉分子，可清晰观察到分子间存在的氢键作用，为化学界争论近百年的“氢键的本质”问题提供了新的实验证据。下列说法错误的是( )
A．氢键的本质是一种化学键
B．成像图片中的微粒由4个8-羟基喹啉分子缔合而成
C．8-羟基喹啉分子的取向不同，其分子间的氢键数目和强弱可能发生改变
D．8-羟基喹啉中存在分子内氢键，因此其熔沸点相对较高
AD [A．氢键的本质是一种作用于分子间的相互作用，不属于化学键，A错误；B．根据图示，成像图片中的微粒由4个8-羟基喹啉分子缔合而成，B正确；C．根据图示，8-羟基喹啉分子的取向不同，其分子间的氢键数目、形成氢键的原子间的距离不同，即氢键数目和强弱不一样，C正确；D．根据图示，8-羟基喹啉中不存在分子内氢键，D错误。]
1．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
A [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。]
2．下列说法正确的是( )
A．HF的稳定性很强，是因为HF分子之间能形成氢键
B．水结成冰时，H—O键的键长变长，密度减小
C．邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的熔、沸点高
D．能与水分子形成氢键的物质易溶于水
D [HF的稳定性很强，是因为HF分子内H—F键的键长短，键能大，断裂消耗的能量很高，与分子间是否存在氢键无关，A错误；水变为冰时，物质的熵值减小，分子排列更有序，使冰中存在氢键，其体积变大，因此相同质量时冰的密度比液态水的密度小，而物质分子内的H—O键的键长不变，B错误；邻羟基苯甲酸易形成分子内氢键，对羟基苯甲酸易形成分子间氢键，形成分子间氢键时增加了分子之间的吸引作用，导致物质的熔、沸点较高，所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低，C错误；能与水分子形成氢键，使某些物质易溶于水(如NH3、C2H5OH等)，D正确。]
3．BF3与一定量水形成(H2O)2·BF3晶体Q，如图所示，晶体Q中各种粒子的作用力可能涉及：①配位键；②氢键；③范德华力；④极性共价键；⑤非极性共价键。其中正确的是( )
A．①②③④ B．①②④⑤
C．①②③④⑤ D．②③④⑤
A [同一个水分子中氢原子与氧原子之间形成极性共价键；B原子含有空轨道、O原子含有孤电子对，所以B原子和O原子之间存在配位键；分子之间存在范德华力；水分子中的O原子和其他水分子中的H原子易形成氢键；不涉及非极性共价键。]
4．(双选)某些微粒间相互作用的数据如下表所示：
微粒间相互作用 化学键 分子间作用力
H—O H—F H—Br F—F O==O F—H…F O—H…O HCl
键能、范德华力强度/(kJ·mol-1) 463 568 366 157 497 28.1 18.8 21.1
根据表中数据，下列说法不正确的是( )
A．上表的微粒间相互作用中有5种极性共价键，2种氢键
B．表中数据可比较H—F、H—Cl和H—Br的键长
C．2F2(g)＋2H2O(g)===4HF(g)＋O2(g) ΔH＝－603 kJ·mol-1
D．用上表数据可比较H2O(l)与HF(l)的沸点高低
AB [A．表格中只有3种极性共价键，分别是H—O、H—F、H—Br，故A错误；B．由表中数据可知键能：H—F>H—Br，则键长：H—F5．氯吡苯脲是一种西瓜膨大剂(植物生长调节剂)，其组成结构和物理性质如表所示。
分子式 结构简式 外观 熔点 溶解性
C12H10ClN3O 白色结晶粉末 170～172℃ 易溶 于水
回答下列问题：
(1)氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为________。
(2)氯吡苯脲晶体中，微粒间的作用力类型有________________________。
(填字母)
A．离子键 B．金属键 C．极性键
D．非极性键 E．配位键 F．氢键
(3)查文献可知，可用2-氯-4-氨吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲。
反应过程中，每生成1 mol氯吡苯脲，断裂________个σ键、断裂________个π键。
[解析] (1)氮原子在氯吡苯脲中以2种形式出现，一是C—N键，另一是C==N键，前者是sp3杂化，后者是sp2杂化。(3)反应过程中，异氰酸苯酯断裂的C==N键中1个π键，2-氯-4-氨吡啶断裂的是1个σ键。
[答案] (1)sp2、sp3 (2)CDF (3)6.02×1023 6.02×1023
课时分层作业(十五) 化学键、范德华力和氢键的判断与应用
一、选择题(每小题只有一个选项符合题目要求)
1．下列过程破坏了化学键的是( )
A．氯化氢气体溶于水
B．溴蒸气被木炭吸附
C．碘升华
D．液氨汽化
A [氯化氢气体溶于水电离出H＋和Cl－，破坏了H—Cl共价键，A符合题意；木炭具有吸附性，溴蒸气被木炭吸附，化学键不被破坏，破坏了分子间作用力，B不符合题意；碘升华，化学键不被破坏，破坏了分子间作用力，C不符合题意；液氨汽化，化学键不被破坏，破坏了分子间作用力和分子间氢键，D不符合题意。]
2．下列现象不能用氢键知识解释的是( )
A．乙醇易溶于水
B．在4 ℃时水的密度最大
C．水比硫化氢更稳定
D．水通常情况下是液态
C [化学键键能越大，分子越稳定，稳定性和氢键无关，C符合题意。]
3．下列物质中都存在离子键、极性键和配位键的是( )
A．过氧化钠、硫酸四氨合铜、氢化钠
B．硝酸铵、氢氧化二氨合银、氯化铵
C．氯化氢、氢氧化钠、氢氧化钡
D．氯化铵、过氧化氢、过氧化钙
B [A项，Na2O2中含离子键和非极性键中含离子键、极性键和配位键，NaH中只含离子键，错误；B项，三种物质中都含离子键、极性键和配位键，正确；C项，HCl中含极性键，NaOH中含离子键和极性键，Ba(OH)2中含离子键和极性键，错误；D项，NH4Cl中含离子键、极性键和配位键，H2O2中含极性键和非极性键，CaO2中含离子键和非极性键，错误。]
4．新疆赛里木湖藏有大量被冰封的甲烷气泡，呈现很漂亮的“冰泡”景观。下列有关说法正确的是( )
A．水变成冰时，水分子间氢键数目增多
B．甲烷不溶于水的原因是甲烷分子中没有极性键
C．甲烷与水分子之间形成氢键
D．水结冰后体积增大是因为水分子变大
A [A．水结冰时，由于形成了更多的分子间氢键，导致体积膨胀，A正确；B．甲烷分子中的C—H键是极性键，其不溶于水是因为甲烷分子是非极性分子，水是极性分子，B错误；C．甲烷是碳和氢形成的化合物，碳原子的电负性并不强，因此甲烷分子中的氢原子的电子云并不会过度偏向氢核，其和水分子之间不能形成分子间氢键，C错误；D．水结冰后体积变大是由于水分子之间间隔变大，水分子体积不变，D错误。]
5．由键能数据大小，不能解释下列事实的是( )
化学键 N≡N O==O F—F H—F H—Cl H—Br H—I
键能/(kJ· mol-1) 946 497.3 157 568 431.8 366 298.7
A．熔、沸点：HF＞HCl＞HBr
B．稳定性：HCl＞HBr＞HI
C．与H2的反应能力：F2＞O2＞N2
D．热分解温度：HCl＞HBr＞HI
A [A．键能影响化学性质，熔、沸点是物理性质，不能用键能数据大小来解释，故A符合题意；B．Cl、Br、I原子与H原子间形成的共价键的键能越来越弱，它们对应的简单气态氢化物的稳定性减弱，稳定性：HCl＞HBr＞HI，可以用键能数据大小解释，故B不符合题意；C．键能：N≡N＞O==O＞F—F，稳定性：N≡N＞O==O＞F—F，与H2的反应能力：F2＞O2＞N2，可以用键能数据大小解释，故C不符合题意；D．键能：H—Cl＞H—Br＞H—I，键能越大简单氢化物越难分解，热分解温度：HCl＞HBr＞HI，可以用键能数据大小解释，故D不符合题意。]
6．下列说法正确的是( )
A．H2O比H2S沸点高，是因为O—H键键能大于S—H键键能
B．H2O比H2S稳定，是因为H2O分子间可以形成氢键
C．H2O的键角比H2S小，是因为杂化类型不同
D．H2O中O—H键的极性比H2S中S—H键的极性强，是因为O的电负性比S大
D [A．水分子和硫化氢分子结构相似，但水分子间存在氢键，硫化氢分子间不存在氢键，氢键的存在导致H2O的熔、沸点高于H2S，而不是因为O—H键键能大于S—H键键能，选项A错误；B．分子的稳定性与分子内原子间的化学键的强弱有关系，与分子间作用力(范德华力)或氢键没关系，选项B错误；C．O和S原子都是sp3杂化，但H2S中的2个孤电子对对S—H键斥力比H2O中2个孤电子对对O—H键的斥力大，故H2O的H—O键间的夹角大于H2S中H—S键间的夹角，选项C错误；D．形成共价键的非金属元素的电负性差值越大，共价键的极性越强，O的电负性大于S，则H2O中H—O键的极性比H2S中H—S键的极性强，选项D正确。]
7．过氧乙酸是一种绿色生态杀菌剂，结构简式为，下列说法不正确的是( )
A．分子中2个碳原子的杂化方式不相同
B．其熔点主要取决于所含化学键的键能
C．过氧乙酸分子中含有极性共价键和非极性共价键
D．过氧乙酸易溶于水
B [甲基上C为sp3杂化，碳氧双键上C为sp2杂化，则分子中2个碳原子的杂化方式不相同，故A项正确；由分子构成的物质熔点取决于分子间作用力，与化学键的键能无关，故B项错误；过氧乙酸分子中含C—H、O—H极性键，C—C、O—O非极性键，故C项正确；过氧乙酸分子中含—OH，易与水形成氢键，则过氧乙酸易溶于水，故D项正确。]
二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题目要求)
8．如图是元素周期表的一部分，所列字母分别代表一种化学元素。下列说法正确的是( )
A．b的第一电离能小于c的第一电离能
B．d在c的常见单质中燃烧，产物中既含有离子键也含有共价键
C．e与a组成的化合物沸点比水低，原因是水分子之间可形成氢键
D．f元素的基态原子失去4s能级上的所有电子后所形成的离子最稳定
BC [由元素在周期表中的位置可知，a为H元素，b为N元素，c为O元素，d为Na元素，e为S元素，f为Fe元素。N的2p轨道为半充满稳定状态，其第一电离能大于O，故A错误；Na在氧气中燃烧生成过氧化钠，过氧化钠中含有离子键、共价键，故B正确；水分子之间存在氢键，硫化氢分子之间的作用力为范德华力，氢键比范德华力强，所以硫化氢的沸点低于水，C正确；基态Fe2+的价电子排布式为3d6，而基态Fe3+的价电子排布式为3d5，为稳定结构，所以基态Fe2+不如Fe3+稳定，D错误。]
9．结合下表中数据，判断下列说法不正确的是(氢键键长定义为X—H…Y的长度)( )
微粒间作用 键能/(kJ·mol-1) 键长/pm
晶体SiO2中Si—O 452 162
晶体Si中Si—Si 222 235
H2O中O—H 463 96
H2O中O—H…O 18.8 276
C2H5OH中O—H…O 25.9 266
A．依据键长：Si—Si>Si—O，推测原子半径：Si>O
B．依据键能：O—H>Si—O，推测沸点：H2O>SiO2
C．依据键长，推测水分子间O…H距离小于分子内O—H键长
D．依据氢键键能及沸点，推测等物质的量水或乙醇中，水中氢键数目多
BC [A．原子半径越大，键长越长，A正确；B．水为分子晶体，沸点高与分子间氢键有关，B错误；C．根据表格中键长数据可知水分子间O…H距离大于分子内O—H距离，C错误；D．氢键键能H2OC2H5OH，说明水中氢键数目多，D正确。]
10．a为乙二胺四乙酸(EDTA)，易与金属离子形成螯合物。b为EDTA与Ca2+形成的螯合物。下列叙述正确的是 ( )
a
b
A．b含有分子内氢键
B．b中Ca2+的配位数为4
C．b含有共价键、离子键和配位键
D．a和b中的N原子均为sp3杂化
D [b中H没有直接与O或N相连，不能形成分子内氢键，A错误；根据b的结构简式可知，Ca2+的配位数为6，B错误；b为阴离子，含有共价键和配位键，不含离子键，C错误；根据结构简式可知，a和b中N原子的杂化方式均为sp3，D正确。]
11．某小组用温度传感器探究液态物质挥发过程中体系温度变化的大小和快慢。如图a连接装置，将滤纸固定于温度传感器测量端，并插入待测液中使滤纸吸附待测液，待温度示数稳定后，开始采集数据，约10 s后取出温度传感器置于空气中放置，采集到的温度变化如图b、图c所示。下列说法不正确的是( )
A．由图b，分子间作用力越弱，汽化速率越慢
B．由图c，正丁醇汽化温差小于乙醚，是因为正丁醇更稳定
C．由图d，X的相对分子质量可能小于Y
D．由图d，X、Y可以分别为正己烷、正戊烷
AB [A．分子间作用力：甲醇＜乙醇＜正丙醇＜正丁醇，由图b分析可知，相同时间内，温度变化量：甲醇＞乙醇＞正丙醇＞正丁醇，则气化速率：甲醇＞乙醇＞正丙醇＞正丁醇，因此分子间作用力越弱，汽化速率越快，A错误；B．正丁醇分子与乙醚分子的相对分子质量相等，正丁醇汽化温差小于乙醚，是因为正丁醇分子间可以形成氢键，与稳定性无关，B错误；C．影响汽化温差的因素除了与分子间作用力(范德华力)有关外，还与氢键有关，X的相对分子质量可能小于Y，但X分子间存在氢键，C正确；D．相对分子质量：正己烷大于正戊烷，因此分子间作用力：正己烷＞正戊烷，则气化温差：正己烷＜正戊烷，由图d可知汽化温差：Y＞X，所以X、Y可以分别为正己烷、正戊烷，D正确。]
三、非选择题
12．已知和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第一个长周期，短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3，它们形成化合物的分子式是XY4。试回答：
(1)X元素基态原子的电子排布式为________，Y元素基态原子最外层电子的轨道表示式为________。
(2)若X、Y两元素电负性分别为1.8和3.0，则XY4中X与Y之间的化学键为________(填“共价键”或“离子键”)。
(3)该化合物的空间结构为________，中心原子的杂化方式为________，分子为________(填“极性分子”或“非极性分子”)。
(4)该化合物在常温下为液体，该液体微粒间的作用力是________。
(5)该化合物的沸点与SiCl4比较，________(填化学式)的高，原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析] X元素与碳元素同主族且位于周期表中的第一个长周期即第4周期，所以X为Ge元素，Y是短周期元素且原子最外层电子数比内层电子总数少3，则Y为Cl元素，所以化合物XY4为GeCl4。
(1)基态Ge原子的核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2；基态Cl原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，其最外层电子的轨道表示式为。
(2)Cl元素与Ge元素的电负性相差较小，所以GeCl4为共价化合物，分子内只含有共价键。
(3)Ge元素与C元素处于相同主族，GeCl4与CCl4具有相似的结构和性质，Ge原子采取sp3杂化，GeCl4的空间结构为正四面体形，是非极性分子。
(4)GeCl4在常温下为液体，分子间作用力为范德华力。
(5)GeCl4和SiCl4两种化合物的结构相似，GeCl4的相对分子质量大，分子间作用力强，沸点高。
[答案] (1)1s22s22p63s23p63d104s24p2或 (2)共价键 (3)正四面体形 sp3 非极性分子 (4)范德华力 (5)GeCl4 二者结构相似，GeCl4的相对分子质量大，分子间作用力强，沸点高
13．NH3和水都是常用的试剂。请回答下列问题：
(1)基态氮原子的核外电子中，未成对电子数与成对电子数之比为________。
(2)NH3分子可结合一个H＋形成铵根离子。
①NH3分子中N原子的杂化方式是________。
②NH3分子与H＋结合的过程中未发生改变的是________(填字母)。
a．微粒的空间结构
b．N原子的杂化方式
c．键角
(3)将氨气通入CuSO4溶液中，产生蓝色沉淀，继续通过量氨气，沉淀溶解，得到蓝色透明溶液。该过程中微粒的变化是。[Cu(H2O)4]2+和[Cu(NH3)4]2+中共同含有的化学键类型有________。
(4)①水变成冰时，密度减小的主要原因是_________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
②N2O4、H2O2分子中电负性最大的元素在周期表中的位置为________。
的空间结构是________。
(6)已知[AlF6]3-在溶液中可稳定存在，CaF2难溶于水，但可溶于含Al3+的溶液中，原因是______________________________________________________________
_____________________________________________________________________
(用离子方程式表示)。
(7)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子的空间结构为____________，其中氧原子的杂化方式为____________。
[解析] (1)基态N原子的核外电子排布式为1s22s22p3，s能级有1个轨道，1s、2s电子为成对电子，2p能级有3个轨道，3个电子各占据1个轨道，是未成对电子，所以未成对电子数与成对电子数之比为3∶4。
(2)①NH3分子中N原子的价电子对数为4，N原子的杂化方式为sp3。②NH3的空间结构为三角锥形的空间结构正四面体形，二者键角不同；中N原子采取sp3杂化。
(3)[Cu(H2O)4]2+和[Cu(NH3)4]2+中Cu2+与H2O、NH3分别形成配位键，H2O、NH3中不同原子之间形成了极性键。
(4)①水变成冰时，密度减小的主要原因：冰中水分子之间存在氢键，氢键具有方向性，水结冰时分子间距离增大，密度减小。
②N2O4、H2O2中非金属性最强的元素为O，所以电负性最大的元素为O，O位于周期表中第2周期ⅥA族。
中N的价电子对数为3＋＝3，孤电子对数为0，依据价电子对互斥理论可知硝酸根离子的空间结构为平面三角形。
(6)CaF2与Al3+反应的离子方程式为3CaF2＋Al3+===3Ca2+＋[AlF6]3-。
(7)OF2分子中O原子的价电子对数为2＋＝4，含有2个孤电子对，所以O原子的杂化方式为sp3，OF2分子的空间结构为角形。
[答案] (1)3∶4 (2)①sp3 ②b
(3)极性键、配位键
(4)①氢键具有方向性，水结冰时分子间距离增大，密度减小 ②第2周期ⅥA族
(5)平面三角形
(6)3CaF2＋Al3+===3Ca2+＋[AlF6]3-
(7)角形 sp3
14．目前，全世界镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌，居有色金属第五位。镍行业发展蕴藏着巨大潜力。
Ⅰ．(1)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。
①基态Ni2+的核外电子排布式为________。
②在[Ni(NH3)6]2+中存在的化学键有________(填字母)。
A．离子键 B．共价键 C．配位键
D．氢键 E．σ键 F．π键
Ⅱ．丁二酮肟是一种检验Ni2+的灵敏试剂。
(2)丁二酮肟()分子中C原子轨道杂化类型为________，1 mol 丁二酮肟分子所含σ键的数目为________(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
(3)配合物Ni(CO)4在常温下为液态，易溶于CCl4、苯等有机溶剂。Ni(CO)4中Ni原子与CO的C原子形成配位键。不考虑空间结构，Ni(CO)4的结构可用示意图表示为________(用“→”表示出配位键)。
[解析] Ⅰ．(1)①Ni是28号元素，根据原子核外电子排布规律可知，基态Ni2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d8；
②[Ni(NH3)6]2+中Ni2+与NH3之间存在配位键，NH3中N、H原子形成N—H共价键，也是σ键。
Ⅱ．(2)丁二酮肟 ()分子中甲基上碳原子的价电子对数是4，且不含孤电子对，为sp3杂化，连接甲基的碳原子的价电子对数是3，且不含孤电子对，为sp2杂化；已知丁二酮肟的结构简式为，每个分子中含有13个单键和2个双键，则共含有15个σ键，所以 1 mol 丁二酮肟分子中含有σ键的数目为15NA。
(3)Ni(CO)4中Ni原子与CO的C原子形成配位键，形成正四面体形结构，其结构示意图为。
[答案] Ⅰ．(1)①1s22s22p63s23p63d8 ②BCE
Ⅱ．(2)sp3和sp2 15NA
(3)
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