第24讲 化学键 价层电子对互斥模型、杂化轨道理论及应用
[目标速览] 1.了解化学键的定义,了解离子键、共价键的形成。2.了解共价键的类型、共价键的参数及作用。3.掌握电子式的书写。4.了解价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的内容并能用其推测简单分子或离子的空间结构。
微考点 核心突破
考点1 化学键 化学键与化学反应、物质类别的关系
知|识|梳|理
1.离子键和共价键的比较
离子键 共价键
概念 使阴、阳离子结合成化合物的相互作用 原子间通过共用电子对而形成的相互作用
— 极性键 非极性键
阴、阳离子间的相互作用 共用电子对偏向一方 共用电子对不偏向一方
①活泼金属和活泼非金属通过得失电子形成阴、阳离子 ②带正电荷的原子团(N)与带负电荷的阴离子之间发生强烈的相互作用 ①不同的非金属元素的原子之间 ②非金属元素与不活泼的金属元素之间 同种元素的原子间通过共用电子对结合
离子化合物中:如NaCl、KOH、NH4Cl等 共价化合物中:如HCl、AlCl3, 离子化合物中:如KOH、NH4Cl、NaHCO3 单质中:如H2、Cl2、P4, 化合物中:如C2H2、C2H4、O2、Na、2O等
2.化学键与化学反应
旧化学键的________和新化学键的________是化学反应的本质,是反应中能量变化的根本。
3.化学键与物质的溶解或熔化
(1)离子化合物的溶解或熔化过程。
离子化合物溶于水或熔化后均能电离出自由移动的阴、阳离子,________被破坏。
(2)共价化合物的溶解过程。
①有些共价化合物溶于水后,能与水反应,其分子内________被破坏,如CO2和SO2等。
②有些共价化合物溶于水后,与水分子作用形成水合离子,从而发生________,形成阴、阳离子,其分子内的________被破坏,如HCl、H2SO4等。
③某些共价化合物溶于水后,其分子内的________不被破坏,如蔗糖(C12H22O11)、酒精(C2H5OH)等。
(3)单质的溶解过程。
某些活泼的非金属单质溶于水后,能与水反应,其分子内的____________被破坏,如Cl2、F2等。
4.化学键对物质性质的影响
(1)对物理性质的影响。
金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质硬度大、熔点高,就是因为其中的________很强,破坏时需消耗很多的能量。
NaCl等部分离子化合物也有很强的____________________,故熔点也较高。
(2)对化学性质的影响。
N2分子中有很强的________,故在通常状况下,N2很稳定;H2S、HI等分子中的________较弱,故它们受热时易分解。
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.所有物质中都存在化学键。( )
2.仅由非金属元素组成的物质中不一定不含离子键。( )
3.形成离子键的静电作用指的是阴、阳离子间的静电吸引。( )
4.金属元素和非金属元素形成的化学键一定是离子键。( )
5.共价键只存在于共价化合物中。( )
知|识|对|练
角度一 化学键与物质类别
1.化学键是相邻原子之间强烈的相互作用。下列有关化学键的说法正确的是( )
A.KOH中既含有离子键也含有共价键,属于离子化合物
B.N2属于单质,不存在化学键
C.MgCl2中既含有离子键,又含有共价键
D.NH4Cl中含有共价键,又全部由非金属元素组成,属于共价化合物
2.全氮类物质具有高密度、超高能量及爆炸产物无污染等优点,科学家成功合成的全氮阴离子是制备全氮类物质的重要中间体。下列说法不正确的是( )
A.全氮类物质属于绿色能源
B.中含有离子键
C.每个中含有36个电子
D.为共价化合物
角度二 化学键的断裂与形成
3.在下列变化过程中,既有离子键被破坏又有共价键被破坏的是( )
A.将SO2通入水中 B.烧碱溶于水
C.将HCl通入水中 D.硫酸氢钠溶于水
4.已知反应NH3+HCl===NH4Cl。将2.24 L(标准状况下)NH3与4.48 L(标准状况下)HCl气体充入密闭容器内混合。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.反应中有0.2NA个H—Cl键断裂
B.反应中没有离子键的断裂和形成
C.混合后,容器内的物质中含有非极性键
D.混合后,容器内的物质中含有0.5NA个共价键
考点2 电子式的书写及应用
知|识|梳|理
1.概念
在元素符号周围用“·”或“×”来代表原子的_____________________(价电子)的式子。
2.电子式的书写
3.用电子式表示化合物的形成过程
(1)离子化合物:左边是原子的电子式,右边是离子化合物的电子式,中间用“—→”连接,相同的离子不合并。
如NaCl:___________________________________________________________。
(2)共价化合物:左边是原子的电子式,右边是共价化合物的电子式,中间用“—→”连接。
如HCl:___________________________________________________________。
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.NH4Br的电子式:。( )
2.NH3的电子式。( )
3.H2O的电子式为。( )
4.NaH是离子化合物,其电子式为Na+[︰H]-。( )
知|识|拓|展
1.电子式书写的常见错误
(1)漏写未参与成键的电子。
如N2误写为N N,正确的应为︰N N︰。
(2)化合物类型不清楚,漏写或多写[ ]及错写电荷数。
如NaCl误写为,HF误写为;正确的应为、H︰︰。
(3)书写不规范,错写共用电子对。
写双原子分子的非金属单质的电子式时,要注意共用电子对的数目和表示方法。
(4)错误理解原子间的结合顺序。
如HBrO的结构式为H—O—Br而非H—Br—O。确定原子间连接顺序的方法是先标出各原子的化合价,然后根据异性微粒相邻、同性微粒相间的原则确定,如HBrO中各元素的化合价为,其结构式为H—O—Br,电子式为。
(5)忽视原子最外层电子数,均写成8电子结构。
如C的电子式为 [H︰︰H]+而非 [H︰︰H]+。
(6)不考虑A2B、AB2型离子化合物中2个A、2个B是分开写还是一起写。
如Na2O的电子式应为Na+[︰︰]2-Na+,不能写成N[︰︰]2-;再如CaBr2的电子式为
[︰︰]-Ca2+[︰︰]-。
(7)注意含有原子团的化合物的电子式的书写,如NH4F的电子式应为,而不能写为或。
2.分子中8电子稳定结构判别法
(1)元素原子序数≤5的原子不能形成8电子稳定结构。
(2)非金属元素原子若所成键数(或所带负电荷数)等于其最低负价的绝对值(即8-族序数),则该原子为8电子稳定结构。如
稀有气体 卤族元素 氧族元素 氮族元素 碳族元素
Ne、Ar、 Kr …… —X(F、Cl、 Br、I) —O—、 —S— …… 、 …… 、 ……
0价 -1价 -2价 -3价 -4价
在判断某分子中某原子是否达到8电子稳定结构时,可先试写其结构式,看该原子是否达到8电子的价键要求即可。
①COCl2:其结构式可写为,各原子均符合8电子价键要求,它们均为8电子结构。
②SF6:其结构式可写为,S元素为+6价,不符合8电子价键要求,它不是8电子结构。
③BF3:B的原子序数≤5,它不能形成8电子结构。
④XeF2:其结构式为F—Xe—F,Xe元素为+2价,不符合8电子的0价要求,它不是8电子结构。
知|识|对|练
角度三 电子式的书写
5.下列有关化学用语表达正确的是( )
A.氨的电子式:H
B.醛基的电子式:
C.NH5的电子式:
D.溴化钠的电子式:N
6.写出下列物质的电子式。
(1)MgCl2:________________________。
(2)Na2O2: ___________________________。
(3)NH4Cl: ________________________。
(4)Cl2: __________________________________。
(5)N2: ______________________________________。
(6)CO2: ________________________。
(7)HClO: ________________________。
(8)CCl4: ____________________________________。
角度四 8电子结构的判断
7.含有极性键且分子中各原子都满足8电子稳定结构的化合物是( )
A.CH4 B.CH2==CH2
C.CO2 D.N2
8.下列物质中所有原子均满足最外层8电子稳定结构的化合物是( )
A.PCl5 B.P4
C.CCl4 D.NH3
考点3 共价键及其参数
知|识|梳|理
1.共价键的本质及特征
共价键的本质是在原子之间形成________,其特征是__________________。
2.共价键的类型
(1)按成键原子间共用电子对的数目分为________________________。
(2)按共用电子对是否偏移分为___________________________________________________________。
(3)按原子轨道的重叠方式分为________,前者的电子云具有轴对称性,后者的电子云具有镜像对称性。
3.键参数
(1)键能:气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量,键能越大,化学键越______。
(2)键长:构成化学键的两个原子的核间距,键长越短,共价键越______。
(3)键角:在多原子分子中,两个相邻共价键之间的夹角。
微提醒 (1)s轨道与s轨道重叠形成σ键时,电子不是只在两核间运动,而是电子在两核间出现的概率增大。
(2)因s轨道是球形的,故s轨道和s轨道形成σ键时无方向性。两个s轨道只能形成σ键,不能形成π键。
(3)两个原子间可以只形成σ键,但不能只形成π键。
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.分子中一定含有化学键。( )
2.乙炔分子中既有非极性键又有极性键,既有σ键又有π键。( )
3.正四面体结构的分子的键角一定是109°28'。( )
知|识|拓|展
1.两种共价键类型σ键和π键的比较
σ键 π键
重叠 方式 原子轨道以“头碰头”方式重叠成键,重叠程度大 原子轨道以“肩并肩”方式(侧面)重叠成键
存在 存在于一切共价键中。可以单独存在,也可跟π键共同存在 存在于双键或三键中。跟σ键同时存在,如碳碳双键、碳碳三键中有σ键和π键
特征 绕轴转动不破坏键,有s s、s p、p p等类型 轨道侧面不能动
实例 H2、Cl2、CH4、卤化氢等分子中 O2、N2、C2H4、C2H2等分子中
强度 有机化合物中σ键比π键牢固,π键易发生断裂。C2H4、C2H2等发生加成反应时其中的π键断裂、σ键不变
2.比较键角大小的三种思维模型
(1)杂化轨道类型不同:sp>sp2>sp3。
(2)
(3)在同一分子中,π键电子斥力大,键角大。
知|识|对|练
角度五 共价键的类型
9.下列物质的分子中既有σ键,又有π键的是( )
①HCl ②H2O ③N2 ④H2O2 ⑤C2H4 ⑥C2H2
A.①②③ B.③④⑤⑥
C.①③⑥ D.③⑤⑥
10.防晒霜之所以能有效地减轻紫外线对人体的伤害,是因为它所含的有效成分的分子中含有π键,这些有效成分的分子中的π键电子可在吸收紫外线后被激发,从而阻挡部分紫外线对皮肤的伤害。下列物质中没有防晒效果的是( )
A.对氨基苯甲酸()
B.羟基丙酮()
C.肉桂酸(C6H5—CH==CH—COOH)
D.乙醇(CH3CH2OH)
11.Ⅰ.有以下物质:①HF、②Cl2、③H2O、④N2、⑤C2H4。
(1)只含有极性键的是________。
(2)只含有非极性键的是________。
(3)既有极性键又有非极性键的是______。
(4)只含有σ键的是________。
(5)既有σ键又有π键的是________。
Ⅱ.COCl2分子的结构式为,1个COCl2分子内含有______(填字母)。
A.4个σ键
B.2个σ键、2个π键
C.2个σ键、1个π键
D.3个σ键、1个π键
角度六 共价键的键参数及应用
12.下列说法中正确的是( )
A.乙烯中C==C键的键能是乙烷中C—C键的键能的2倍
B.两个原子间形成共价键,最多只有一个σ键
C.N—O键的极性比C—O键的极性大
D.N中4个N—H键的键能不相同
13.下列说法中正确的是( )
A.分子内键长越长,键能越小,分子越稳定
B.元素周期表中的第ⅠA族(除H外)和第ⅦA族元素的原子间不能形成共价键
C.水分子可表示为H—O—H,分子的键角为180°
D.H—O键的键能为462.8 kJ·mol-1,即18 g H2O分解成H2和O2时,消耗能量为2×462.8 kJ
考点4 分子的空间结构
知|识|梳|理
1.价层电子对互斥模型
(1)理论要点。
①价层电子对在空间上彼此相距最远时,排斥力最小,体系的能量最低。
②孤电子对的排斥力较大,孤电子对越多,排斥力越强,键角越小。
(2)用价层电子对互斥模型推测分子的空间结构的关键是判断分子中的中心原子上的价层电子对数。
其中:a是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数),b是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,x是与中心原子结合的原子数。
2.杂化轨道理论
(1)理论要点:中心原子上若干不同类型(主要是s、p轨道)、能量相近的原子轨道混合起来,重新组合成同等数目、能量完全相同的新轨道。
(2)杂化轨道的类型。
(3)中心原子的杂化轨道数和杂化类型判断。
杂化轨道用来形成σ键和容纳孤电子对,所以有关系式:
杂化轨道的数目=中心原子上的孤电子对数+中心原子的σ键电子对数(与中心原子直接相连的原子个数)=中心原子的价层电子对数。
(4)分子(ABn型)、离子(A型)的立体构型分析示例。
实例 价层电子 对数(即杂 化轨道数) σ键 电子 对数 孤电子 对数 中心原 子的杂 化轨道 类型 VSEPR 模型 分子或 离子的 立体构 型
BeCl2 2 2 0 sp 直线形 直线形
CO2 ________ ________
BF3 ____ ____ ____ ____ ______ ________
SO2 ____ ____ ________
CH4 ____ ____ ____ ____ ______ ________
NH3 ____ ____ ________
H2O ____ ____ ________
C ____ ____ ____ ____ ______ ________
N ____ ____ ____ ____ ______ ________
微提醒 (1)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同,中心原子杂化类型相同时孤电子对数越多,键角越小。例如,NH3中的氮原子与CH4中的碳原子均为sp3杂化,但键角分别为107°和109°28'。
(2)杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同,但能量不同。
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.CS2为V形极性分子。( )
2.SiF4与S的中心原子均为sp3杂化。( )
3.BF3是三角锥形分子。( )
知|识|对|练
角度七 价层电子对互斥模型、杂化轨道理论的综合应用
14.血红素是吡咯(C4H5N)的重要衍生物,血红素(含Fe2+)可用于治疗缺铁性贫血。吡咯的结构如图所示。已知吡咯分子中的各个原子均在同一平面内,则吡咯分子中N原子的杂化类型为( )
A.sp B.sp2
C.sp3 D.没有杂化轨道
15.(2025·丽水模拟)氮的最高价氧化物为无色晶体,它由两种离子构成,已知其阴离子的立体结构为平面三角形,则其阳离子的立体结构和阳离子中氮原子的杂化方式为( )
A.直线形 sp杂化
B.V形 sp2杂化
C.三角锥形 sp3杂化
D.平面三角形 sp2杂化
16.(1)AsCl3分子的空间结构为________,其中As原子的杂化轨道类型为________。
(2)CS2分子中,C原子的杂化轨道类型是________,写出两个与CS2具有相同空间结构和键合形式的分子或离子:________。
(3)乙醛中碳原子的杂化轨道类型为________。
(4)在硅酸盐中,Si四面体[如图甲]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构形式。图乙为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中Si原子的杂化轨道类型为________,Si与O的原子数之比为________,化学式为______________。
微充电 素养提升
技法巧用——分子(或离子)中大π键的判断方法
【方法归纳】
1.大π键的含义。
在一个平面形的多原子分子中,如果相邻原子有垂直于分子平面的、对称性一致的、未参与杂化的原子轨道,那么这些轨道可以相互重叠,形成多中心π键。这种多中心π键又称为“共轭π键”或“离域π键”,简称“大π键”。
2.大π键的形成条件。
(1)所有参与离域π键的原子都必须在同一平面内,即连接这些原子的中心原子只能采取sp或sp2杂化。
(2)所有参与离域键的原子都必须提供一个或两个相互平行或行的p轨道。
(3)根据泡利原理,参与离域π键的p轨道上的电子数必须小于2倍的p轨道数。
3.大π键的表示。
表示符号:,m表示相互平行的p轨道的数目,n表示相互平行的p轨道里的电子数。
4.计算大π键中电子数的步骤。
(1)确定分子中的价电子总数。
(2)找出分子中的σ键以及不与π键p轨道平行的轨道。
(3)用价电子总数减去这些σ键和轨道中的电子数,剩余的就是填入大π键的电子数。
【母题】 回答下列问题:
(1)过氧乙酸()是一种常用消毒剂。过氧乙酸中碳原子的杂化方式为________,分子中σ键和π键的个数比为________。
(2)Ni元素能形成化学式为[Ni(NH3)4(H2O)2]Cl2的配合物。1 mol该化合物中含有σ键的数目为________(设NA为阿伏加德罗常数的值)。该配合物所含的化学键种类包括________(填字母)。
A.离子键 B.非极性共价键
C.氢键 D.配位键
(3)分子中的大π键可用符号表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为)。[C(NH2)3]+为平面结构,则[C(NH2)3]+中的大π键应表示为________。
【衍生1】 经X射线衍射测得化合物R[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl,五氮阴离子盐]的晶体结构,其局部结构如图所示。
R中阴离子中的σ键总数为________个。分子中的大π键可用符号表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为),则中的大π键应表示为________。
【衍生2】 二茂铁是一种含铁的有机化合物,其化学式为Fe(C5H5)2,可看作是Fe2+与两个正五边形的环戊二烯负离子(C5)配体形成的夹心型分子(如图所示)。已知大π键可用符号表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为),则C5的大π键表示为________。二茂铁是黄色针状晶体,熔点为173 ℃(在100 ℃时开始升华),沸点为249 ℃,在水中难溶,但可溶于很多有机溶剂。下列作用力中,二茂铁晶体中不存在的是________(填字母)。
二茂铁的结构
A.离子键 B.配位键
C.σ键 D.范德华力
【衍生3】 (1)Na3[Co(NO2)6]常用作检验K+的试剂,配体N的中心原子的杂化形式为________,空间结构为________。大π键可用符号表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n为各原子的单电子数(形成σ键的电子除外)和得电子数的总和(如苯分子中的大π键可表示为),则N中的大π键应表示为________。
(2)中的大π键应表示为________,其中碳原子的杂化方式为________。
微真题 把握方向
考向一 化学用语
1.(2024·浙江卷6月)下列表示不正确的是( )
A.CO2的电子式:
B.Cl2中共价键的电子云图:
C.NH3的空间填充模型:
D.3,3 二甲基戊烷的键线式:
2.(2024·河北卷)NH4ClO4是火箭固体燃料重要的氧载体,与某些易燃物作用可全部生成气态产物,如NH4ClO4+2C===NH3↑+2CO2↑+HCl↑。下列有关化学用语或表述正确的是( )
A.HCl的形成过程可表示为
B.NH4ClO4中的阴、阳离子有相同的VSEPR模型和空间结构
C.在C60、石墨、金刚石中,碳原子有sp、sp2和sp3三种杂化方式
D.NH3和CO2都能作制冷剂是因为它们有相同类型的分子间作用力
3.(2024·江苏卷)反应PbS+4H2O2===PbSO4+4H2O可用于壁画修复。下列说法正确的是( )
A.S2-的结构示意图为
B.H2O2中既含离子键又含共价键
C.S中S元素的化合价为+6
D.H2O的空间结构为直线形
4.(2024·贵州卷)下列叙述正确的是( )
A.KBr的电子式:
B.聚乙炔的结构简式:
C.S的空间结构:平面三角形
D.CH3CH2C(CH3)==CH2的名称:2 甲基 2 丁烯
5.(2024·北京卷)下列化学用语或图示表达不正确的是( )
A.H2O2的电子式:
B.CH4分子的球棍模型:
C.Al3+的结构示意图:
D.乙炔的结构式:H—C≡C—H
6.(2024·湖南卷)下列化学用语表述错误的是( )
A.NaOH的电子式:Na+H]-
B.异丙基的结构简式:
C.NaCl溶液中的水合离子:
D.Cl2分子中σ键的形成:
考向二 多点融合
7.(2024·湖北卷)基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述错误的是( )
A.VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同
B.元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律
C.泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子
D.sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道混杂而成
8.(2024·浙江卷6月)Si5Cl10中的Si原子均通过sp3杂化轨道成键,与NaOH溶液反应Si元素均转化成Na2SiO3。下列说法不正确的是( )
A.Si5Cl10分子结构可能是
B.Si5Cl10与水反应可生成一种强酸
C.Si5Cl10与NaOH溶液反应会产生H2
D.Si5Cl10沸点低于相同结构的Si5Br10
9.(2024·河北卷)从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不符的是( )
选项 实例 解释
A 原子光谱是不连续的线状谱线 原子的能级是量子化的
B CO2、CH2O、CCl4键角依次减小 孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力
C CsCl晶体中Cs+与8个Cl-配位,而NaCl晶体中Na+与6个Cl-配位 Cs+比Na+的半径大
D 逐个断开CH4中的C—H键,每步所需能量不同 各步中的C—H键所处化学环境不同
10.(2024·山东卷)由O、F、I组成化学式为IO2F的化合物,能体现其成键结构的片段如图所示。下列说法正确的是( )
A.图中代表F原子
B.该化合物中存在过氧键
C.该化合物中I原子存在孤对电子
D.该化合物中所有碘氧键键长相等
11.(2024·湖北卷)结构决定性质,性质决定用途。下列事实解释错误的是( )
选项 事实 解释
A 甘油是黏稠液体 甘油分子间的氢键较强
B 王水溶解铂 浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性
C 冰的密度小于干冰 冰晶体中水分子的空间利用率相对较低
D 石墨能导电 未杂化的p轨道重叠使电子可在整个碳原子平面内运动
12.(2023·全国甲卷)酞菁和钴酞菁的分子结构如图所示。
酞菁分子中所有原子共平面,其中p轨道能提供一对电子的N原子是________(填图示酞菁中N原子的序号)。钴酞菁分子中,钴离子的化合价为________价,氮原子提供孤对电子与钴离子形成________键。
第24讲 化学键 价层电子对互斥模型、
杂化轨道理论及应用
微考点·核心突破
考点1
知识梳理
2.断裂 形成
3.(1)离子键 (2)①共价键 ②电离 共价键 ③共价键 (3)共价键
4.(1)共价键 离子键 (2)共价键 共价键
思维辨析
1.× 提示:稀有气体原子已达到稳定结构,形成的是单原子分子,分子中无化学键。
2.√ 提示:如NH4Cl是由非金属元素组成的,但N与Cl-之间存在离子键。
3.× 提示:既有阴、阳离子的静电吸引,也有原子核与原子核之间、电子与电子之间的相互排斥。
4.× 提示:AlCl3中的化学键属于共价键。
5.× 提示:共价键不仅存在于共价化合物中,非金属单质和某些离子化合物(如NaOH、Na2O2)中也存在共价键。
知识对练
1.A 解析 N2中存在共价键;MgCl2中只含有离子键;NH4Cl中虽然含有共价键,又全部由非金属元素组成,但也含有离子键,属于离子化合物。
2.D 解析 根据全氮类物质具有高密度、超高能量及爆炸产物无污染等优点可知,A项正确;中含阳离子和阴离子,两种离子之间为离子键,而离子中的氮原子与氮原子之间为共价键,不是共价化合物,B项正确,D项错误;每个中含有的电子数为5×7+1=36,C项正确。
3.D 解析 A、C项中破坏的只是共价键,均不正确;B项中只是破坏离子键,不正确。
4.D 解析 根据反应NH3+HCl===NH4Cl和题给信息可知HCl过量,即参加反应的NH3和HCl的物质的量均为0.1 mol,故反应中有0.1NA个H—Cl键断裂,产物为0.1 mol NH4Cl,其结构中有离子键;反应后容器中的物质为0.1 mol NH4Cl和0.1 mol HCl,共价键总数为0.5NA,无非极性键。
考点2
知识梳理
1.最外层电子
3.(1)Na·︰—→Na+[︰︰]- (2)H·+·—→H︰Cl︰
思维辨析
1.× 提示:Br-漏掉了8个电子,应为 [︰︰]-。
2.× 提示:NH3的电子式应为H︰︰H。
3.× 提示:水是共价化合物,其电子式为H︰︰H。
4.√ 提示:NaH中注意H-的电子式的书写。
知识对练
5.C 解析 氨气为共价化合物,分子中N原子与每个H原子共用1对电子,N原子有1个孤电子对,其电子式为,A项错误;醛基可以看成是甲醛分子失去1个H原子后剩余的部分,所以碳原子上还有1个单电子,故醛基的电子式为,B项错误;NH5是NH4H,属于离子化合物,其电子式为,C项正确;溴化钠为离子化合物,电子式为,D项错误。
6.答案 (1)
(2) (3)
(4) (5) (6)
(7) (8)
7.C 解析 CH4、CH2==CH2中氢原子不满足8电子稳定结构,A、B两项错误;N2中只含有非极性键且为单质,D项错误。
8.C 解析 判断原子满足最外层8电子结构的方法为最外层电子数+所成价键数=8,故A、D两项错误;P4为单质,B项错误;CCl4分子中C原子和Cl原子最外层均为8电子稳定结构,C项正确。
考点3
知识梳理
1.共用电子对 具有饱和性和方向性
2.(1)单键、双键、三键 (2)极性键、非极性键 (3)σ键、π键
3.(1)稳定 (2)稳定
思维辨析
1.× 提示:稀有气体是单原子分子,不存在化学键。
2.√ 提示:乙炔分子中的碳碳键是非极性键,碳氢键是极性键,碳碳三键中一个为σ键、两个为π键。
3.× 提示:具有正四面体结构的分子,只有顶点与体中心连线的键角才是109°28',而白磷分子(P4)是正四面体结构,但键角是60°。
知识对练
9.D 解析 单键均为σ键,双键和三键中各存在一个σ键,其余均为π键。
10.D 解析 对氨基苯甲酸()分子中,苯环内含有大π键,羧基内含有π键,A项不符合题意;羟基丙酮()分子中,酮羰基上含有π键,B项不符合题意;肉桂酸(C6H5—CH==CH—COOH) 分子中,苯环、碳碳双键、羧基内都含有π键,C项不符合题意;乙醇(CH3CH2OH)分子中只含有σ键,不含有π键,不能阻挡紫外线对皮肤的伤害,D项符合题意。
11.答案 Ⅰ.(1)①③ (2)②④ (3)⑤ (4)①②③
(5)④⑤ Ⅱ.D
解析 Ⅰ.(1)①中含不同元素的原子,只含极性键;③中两个氢原子分别与氧原子相连,只含极性键。(2)双原子的单质分子中只含非极性键,②④符合题意。(3)根据结构可判断⑤中既含极性键又含非极性键。(4)①②③中只含有单键,所以只含有σ键。(5)有双键或三键的一定既有σ键又有π键,即④⑤。
Ⅱ.C原子和Cl原子之间为σ键,C原子和O原子之间有一个σ键和一个π键,因此1个该分子中含有3个σ键、1个π键。
12.B 解析 乙烯中C==C键有1个是σ键、1个是π键,π键的能量比σ键小,则C==C键键能小于乙烷中C—C键的键能的2倍,A项不正确;两个原子间形成共价键,电子云只能沿对称轴方向“头碰头”重叠,所以最多只有一个σ键,B项正确;N元素的非金属性比C元素强,则N—O键的电负性差值比C—O键的小,N—O键的极性比C—O键的极性小,C项不正确;N中N原子的价层电子对数为4,发生sp3杂化,则4个N—H键的键能相同,D项不正确。
13.B 解析 键长越长,键能越小,分子越不稳定,A项错误;元素周期表中的第ⅠA族(H元素除外)和第ⅦA族元素都是典型的活泼金属元素和活泼非金属元素,所以形成的化学键是离子键,B项正确;水分子是V形分子,两个H—O键的键角为104.5°,C项错误;断裂2 mol H—O键吸收2×462.8 kJ能量,18 g水分解成H2和O2时,断裂2 mol H—O键,同时还形成0.5 mol O==O键、1 mol H—H键,释放能量,D项错误。
考点4
知识梳理
2.(2)1个s轨道 1个p轨道 180° 直线形 1个s轨道 2个p轨道 120° 平面三角形 1个s轨道 3个p轨道 109°28' 四面体形 (4)直线形 直线形 3 3 0 2 1 sp2 平面三角形 平面三角形 V形 4 4 0 3 1 2 2 sp3 四面体形 正四面体形 三角锥形 V形 3 3 0 sp2 平面三角形 平面三角形 4 4 0 sp3 四面体形 正四面体形
思维辨析
1.× 提示:CS2为直线形非极性分子。
2.√ 提示:SiF4与S的中心原子的价层电子对数均为4,因此中心原子均为sp3杂化。
3.× 提示:BF3中B原子上无孤电子对,因此采取sp2杂化,BF3为平面三角形分子。
知识对练
14.B 解析 已知吡咯分子中氮原子与其相连的原子均在同一平面内,则氮原子的杂化类型为sp2杂化。
15.A 解析 氮元素的最高价氧化物为N2O5,根据N元素的化合价为+5和原子组成,可知阴离子为N、阳离子为N,N中N原子形成了2个σ键,孤电子对数目为0,所以杂化类型为sp,阳离子的立体结构为直线形,A项正确。
16.答案 (1)三角锥形 sp3 (2)sp CO2、SCN-(或COS等) (3)sp3、sp2 (4)sp3 1∶3 [SiO3(或Si)
解析 (1)AsCl3的中心原子(As原子)的价层电子对数为3+×(5-1×3)=4,所以是sp3杂化,AsCl3分子的空间结构为三角锥形。(4)依据题图甲可知,Si的空间结构类似于甲烷分子,为正四面体形,硅原子的杂化轨道类型和甲烷分子中碳原子的杂化轨道类型相同,为sp3;题图乙是一种无限长单链结构的多硅酸根,每个结构单元中两个氧原子与另外两个结构单元顶角共用,所以每个结构单元中含有1个Si原子、3个O原子,Si和O的原子数之比为1∶3,化学式可表示为[SiO3或Si。
微充电·素养提升
母题 答案 (1)sp3、sp2 8∶1 (2)22NA AD (3)
解析 (1)过氧乙酸分子中,饱和碳原子采用sp3杂化,碳氧双键中的碳原子采用sp2杂化;单键均为σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,1个过氧乙酸分子中含有1个C==O键,其中含有1个σ键和1个π键,其余的单键均是σ键,故该分子中σ键和π键的个数比为8∶1。(2)配合物[Ni(NH3)4(H2O)2]Cl2中,Ni2+提供空轨道,NH3和H2O提供孤电子对,从而形成配位键;Ni2+和Cl-之间形成离子键;NH3、H2O中存在极性共价键,则该配合物中含有离子键、配位键和极性共价键。Ni2+和N原子形成4个σ键,Ni2+和2个O原子形成2个σ键,1个NH3中存在3个σ键,1个H2O中存在2个σ键,则1 mol [Ni(NH3)4(H2O)2]Cl2中含有σ键的数目为22NA。(3)[C(NH2)3]+为平面结构,可知C原子、N原子均采用sp2杂化,C原子、N原子各有1个未参与杂化的p轨道参与形成大π键,所以参与形成大π键的原子数m=4,C原子形成大π键的p轨道中有1个电子,N原子形成大π键的p轨道中有2个电子,该离子带1个单位正电荷,则参与形成大π键的电子数n=1+2×3-1=6,则[C(NH2)3]+中的大π键应表示为。
衍生1 答案 5
解析 从题图可以看出,阴离子呈五元环状结构,其含有的σ键总数为5个;中总价层电子数为5×5+1=26,5个σ键有10个电子,每个N原子上有一对不与分子平面垂直的孤电子对,因此5个平行p轨道共有26-10-5×2=6个电子,形成的大π键为。
衍生2 答案 A
解析 由C5的结构可知,每个碳原子中还有一个电子未参与成键,5个碳原子以及一个C5得到的一个电子,共有6个电子参与形成大π键,因此C5中大π键表示为;由二茂铁的熔点低以及易升华特点,可知二茂铁为分子构成的化合物,因此二茂铁晶体中不存在离子键。
衍生3 答案 (1)sp2 V形 (2) sp2
解析 (1)配位体N的中心原子N原子的价层电子对数为2+×(6-2×2)=3,且含有一个孤电子对,故N中N原子的杂化方式是sp2杂化,空间结构是V形;N中参与形成大π键的原子数为3,中心原子采取sp2杂化,所以中心原子中有1个孤电子对没有参与形成大π键,则参与形成大π键的电子数为6×3-2×2-2-4×2=4,故N中的大π键可表示为。(2)中的5个C原子参与形成大π键,5个C原子共提供5个p电子,加上得到的1个电子,共有6个电子参与形成大π键,应表示为,其中C原子的杂化方式均为sp2。
微真题·把握方向
1.A 解析 CO2的电子式为,A项错误;Cl2中的共价键是由2个氯原子各提供1个未成对电子的3p原子轨道重叠形成的,共价键电子云图为,B项正确;NH3的中心N原子形成3个σ键和1个孤电子对,为sp3杂化,NH3为三角锥形,空间填充模型为,C项正确;3,3 二甲基戊烷的主链上有5个C原子,3号碳原子上连接有2个甲基,键线式为,D项正确。
2.B 解析 HCl是共价化合物,其电子式为,HCl的形成过程可表示为H×+·—→,A项错误;NH4ClO4中的中心N原子上孤电子对数为×(5-1-4)=0,价层电子对数为4,的中心Cl原子上孤电子对数为×(7+1-2×4)=0,价层电子对数为4,则二者的VSEPR模型和空间结构均为正四面体形,B项正确;C60、石墨、金刚石中碳原子的杂化方式分别为sp2、sp2、sp3,共2种杂化方式,C项错误;NH3易液化,其气化时吸收热量,可作制冷剂,干冰易升华,升华时吸收热量,也可作制冷剂,NH3分子间作用力为氢键和范德华力,CO2分子间仅存在范德华力,D项错误。
3.C 解析 S2-核外有18个电子,其结构示意图为,A项错误;H2O2是共价化合物,其中只含共价键,B项错误;S中O元素化合价为-2,S元素的化合价为+6,C项正确;H2O中O原子的杂化类型为sp3,O原子有2个孤电子对,因此H2O的空间结构为V形,D项错误。
4.B 解析 KBr的电子式为,A项错误;聚乙炔的结构为单双键交替结构,结构简式为 CH==CH ,B项正确;S中心原子的价层电子对数为4,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形,C项错误;CH3CH2C(CH3)==CH2的系统命名为2 甲基 1 丁烯,D项错误。
5.A 解析 H2O2是共价化合物,其电子式为H,A项错误;CH4为正四面体形,CH4分子的球棍模型为,B项正确;Al的原子序数为13,即Al3+的结构示意图为,C项正确;乙炔中含有碳碳三键,结构式为H—C≡C—H,D项正确。
6.C 解析 NaOH由Na+和OH-构成,电子式为,A项正确;异丙基的结构简式为,B项正确;Na+的离子半径比Cl-的小,水分子电荷情况如图,Cl-带负电荷,水分子在Cl-周围时,呈正电性的H原子朝向Cl-,水分子在Na+周围时,呈负电性的O原子朝向Na+,NaCl溶液中的水合离子应为、,C项错误;Cl2分子中的共价键是由2个氯原子各提供1个未成对电子的3p原子轨道重叠形成的p p σ键,形成过程为,D项正确。
7.A 解析 VSEPR模型是价层电子对的空间结构模型,而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构,不包括孤电子对,当中心原子上无孤电子对时,两者空间结构相同,当中心原子上有孤电子对时,两者空间结构不同,A项错误;元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性的变化,这一规律叫元素周期律,元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果,B项正确;一个原子轨道里最多只能容纳2个电子,它们的自旋相反,这个原理被称为泡利原理,C项正确;1个s轨道和3个p轨道混杂形成4个能量相同、方向不同的轨道,称为sp3杂化轨道,D项正确。
8.A 解析 该结构中,如图所示的两个Cl原子最外层有7个电子,形成了两个共价键,因此其中1个应为配位键,而Si原子不具备空轨道来接受孤电子对,因此结构是错误的,A项错误;Si5Cl10与水反应可生成HCl,HCl是一种强酸,B项正确;Si5Cl10与NaOH溶液反应Si元素均转化成Na2SiO3,Si元素的化合价升高,根据得失电子守恒可知,H元素的化合价降低,会有H2生成,C项正确;Si5Br10的相对分子质量大于Si5Cl10,因此Si5Br10的范德华力更大,沸点更高,D项正确。
9.B 解析 原子光谱是不连续的线状谱线,说明原子的能级是不连续的,即原子能级是量子化的,A项正确;CO2中心C原子为sp杂化,键角为180°,CH2O中心C原子为sp2杂化,键角大约为120°,CH4中心C原子为sp3杂化,键角为109°28',三种物质中心C原子都没有孤电子对,三者键角大小与孤电子对无关,B项错误;离子晶体的配位数取决于阴、阳离子半径的相对大小,离子半径比越大,配位数越大,Cs+周围最多能排布8个Cl-,Na+周围最多能排布6个Cl-,说明Cs+比Na+半径大,C项正确;断开第一个键时,碳原子周围的共用电子对多,原子核对共用电子对的吸引力较弱,需要能量较小,断开C—H键越多,碳原子周围共用电子对越少,原子核对共用电子对的吸引力越大,需要的能量变大,所以各步中的C—H键所处化学环境不同,每步所需能量不同,D项正确。
10.C 解析 由图中信息可知,白色的小球可形成2个共价键,灰色的小球只形成1个共价键,黑色的大球形成了4个共价键,根据O、F、I的电负性大小(F元素最大、I元素最小)及其价电子数可以判断,白色的小球代表O原子,灰色的小球代表F原子,黑色的大球代表I原子,A项不正确;根据该化合物结构片段可知,每个I原子与3个O原子形成共价键,根据均摊法可以判断必须有2个O原子分别与2个I原子成键,才能确定该化合物的化学式为IO2F,因此,该化合物中不存在过氧键,B项不正确;I原子的价电子数为7,该化合物中F元素的化合价为-1,O元素的化合价为-2,则I元素的化合价为+5,据此可以判断每个I原子与其他原子形成3个单键和1个双键,I原子的价电子数不等于其形成共价键的数目,因此,该化合物中I原子存在孤对电子,C项正确;该化合物中既存在I—O单键,又存在I==O双键,单键和双键的键长是不相等的,因此,该化合物中所有碘氧键键长不相等,D项不正确。
11.B 解析 1个甘油分子中有3个羟基,分子间可以形成更多的氢键,且O元素的电负性较大,故其分子间形成的氢键较强,因此甘油是黏稠液体,A项正确;王水溶解铂,是因为浓盐酸提供的Cl-能与被硝酸氧化产生的高价态的铂离子形成稳定的配合物从而促进铂的溶解,在这个过程中浓盐酸没有表现氧化性,B项不正确;冰晶体中水分子间形成较多的氢键,由于氢键具有方向性,因此,水分子间形成氢键后空隙变大,冰晶体中水分子的空间利用率相对较低,冰的密度小于干冰,C项正确;石墨属于混合型晶体,在石墨的二维结构平面内,每个碳原子以C—C键与相邻的3个碳原子结合形成六元环层。碳原子有4个价电子,而每个碳原子仅用3个价电子通过sp2杂化轨道与相邻的碳原子形成共价键,还有1个电子处于碳原子的未杂化的2p轨道上,层内碳原子的这些p轨道相互平行,相邻碳原子p轨道相互重叠形成大π键,这些p轨道的电子可以在整个层内运动,因此石墨能导电,D项正确。
12.答案 ③ +2 配位
解析 已知酞菁分子中所有原子共平面,则其分子中所有的C原子和所有的N原子均为sp2杂化,且分子中存在大π键,其中标号为①和②的N原子均有一对电子占据了一个sp2杂化轨道,其p轨道只能提供1个电子参与形成大π键,标号为③的N原子的 p轨道能提供一对电子参与形成大π键;标号为③的N原子形成的N—H键易断裂从而电离出H+,钴酞菁分子中,失去了2个H+的酞菁离子与钴离子通过配位键结合成分子,因此,钴离子的化合价为+2价,氮原子提供孤对电子与钴离子形成配位键。(共123张PPT)
第24讲
大单元四 物质结构与性质 元素周期律
化学键 价层电子对互斥模型、杂化轨道理论及应用
目
标
速
览
1.了解化学键的定义，了解离子键、共价键的形成。2.了解共价键的类型、共价键的参数及作用。3.掌握电子式的书写。4.了解价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的内容并能用其推测简单分子或离子的空间结构。
考点1 化学键 化学键与化学反应、物质类别的关系
微考点/核心突破
第一部分
1.离子键和共价键的比较
比较 离子键 共价键
概念 使阴、阳离子结合成化合物的相互作用 原子间通过共用电子对而形成的相互作用
分类 — 极性键 非极性键
特点 阴、阳离子间的相互作用 共用电子对偏向一方 共用电子对不偏向一方
形成条件 ①活泼金属和活泼非金属通过得失电子形成阴、阳离子 ②带正电荷的原子团(N)与带负电荷的阴离子之间发生强烈的相互作用 ①不同的非金属元素的原子之间 ②非金属元素与不活泼的金属元素之间 同种元素的原子间通过共用电子对结合
存在实例 离子化合物中：如NaCl、KOH、NH4Cl等 共价化合物中：如HCl、AlCl3， 离子化合物中：如KOH、NH4Cl、NaHCO3 单质中：如H2、Cl2、P4，
化合物中：如C2H2、C2H4、 、H2O2、Na2O2等
2.化学键与化学反应
旧化学键的______和新化学键的______是化学反应的本质，是反应中能量变化的根本。
3.化学键与物质的溶解或熔化
(1)离子化合物的溶解或熔化过程。
离子化合物溶于水或熔化后均能电离出自由移动的阴、阳离子，________被破坏。
断裂
形成
离子键
(2)共价化合物的溶解过程。
①有些共价化合物溶于水后，能与水反应，其分子内________被破坏，如CO2和SO2等。
②有些共价化合物溶于水后，与水分子作用形成水合离子，从而发生______，形成阴、阳离子，其分子内的________被破坏，如HCl、H2SO4等。
③某些共价化合物溶于水后，其分子内的__________不被破坏，如蔗糖(C12H22O11)、酒精(C2H5OH)等。
共价键
电离
共价键
共价键
(3)单质的溶解过程。
某些活泼的非金属单质溶于水后，能与水反应，其分子内的_______被破坏，如Cl2、F2等。
4.化学键对物质性质的影响
(1)对物理性质的影响。
金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质硬度大、熔点高，就是因为其中的________很强，破坏时需消耗很多的能量。
NaCl等部分离子化合物也有很强的________，故熔点也较高。
共价键
共价键
离子键
(2)对化学性质的影响。
N2分子中有很强的________，故在通常状况下，N2很稳定；H2S、HI等分子中的_________较弱，故它们受热时易分解。
共价键
共价键
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.所有物质中都存在化学键。( )
2.仅由非金属元素组成的物质中不一定不含离子键。( )
提示：稀有气体原子已达到稳定结构，形成的是单原子分子，分子中无化学键。
提示：如NH4Cl是由非金属元素组成的，但N与Cl-之间存在离子 键。
3.形成离子键的静电作用指的是阴、阳离子间的静电吸引。( )
4.金属元素和非金属元素形成的化学键一定是离子键。( )
5.共价键只存在于共价化合物中。( )
提示：既有阴、阳离子的静电吸引，也有原子核与原子核之间、电子与电子之间的相互排斥。
提示：AlCl3中的化学键属于共价键。
提示：共价键不仅存在于共价化合物中，非金属单质和某些离子化合物(如NaOH、Na2O2)中也存在共价键。
角度一 化学键与物质类别
1.化学键是相邻原子之间强烈的相互作用。下列有关化学键的说法正确的是( )
A.KOH中既含有离子键也含有共价键，属于离子化合物
B.N2属于单质，不存在化学键
C.MgCl2中既含有离子键，又含有共价键
D.NH4Cl中含有共价键，又全部由非金属元素组成，属于共价化合物
N2中存在共价键；MgCl2中只含有离子键；NH4Cl中虽然含有共价键，又全部由非金属元素组成，但也含有离子键，属于离子化合物。
解析
2.全氮类物质具有高密度、超高能量及爆炸产物无污染等优点，科学家成功合成的全氮阴离子是制备全氮类物质的重要中间体。下列说法不正确的是( )
A.全氮类物质属于绿色能源
B.中含有离子键
C.每个中含有36个电子
D.为共价化合物
根据全氮类物质具有高密度、超高能量及爆炸产物无污染等优点可知，A项正确；，两种离子之间为离子键，而离子中的氮原子与氮原子之间为共价键，不是共价化合物，B项正确，D项错误；每个中含有的电子数为5×7+1=36，C项正确。
解析
角度二 化学键的断裂与形成
3.在下列变化过程中，既有离子键被破坏又有共价键被破坏的是( )
A.将SO2通入水中 B.烧碱溶于水
C.将HCl通入水中 D.硫酸氢钠溶于水
A、C项中破坏的只是共价键，均不正确；B项中只是破坏离子 键，不正确。
解析
4.已知反应NH3+HCl===NH4Cl。将2.24 L(标准状况下)NH3与4.48 L (标准状况下)HCl气体充入密闭容器内混合。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A.反应中有0.2NA个H—Cl键断裂
B.反应中没有离子键的断裂和形成
C.混合后，容器内的物质中含有非极性键
D.混合后，容器内的物质中含有0.5NA个共价键
根据反应NH3+HCl===NH4Cl和题给信息可知HCl过量，即参加反应的NH3和HCl的物质的量均为0.1 mol，故反应中有0.1NA个H—Cl键断裂，产物为0.1 mol NH4Cl，其结构中有离子键；反应后容器中的物质为0.1 mol NH4Cl和0.1 mol HCl，共价键总数为0.5NA，无非极性键。
解析
考点2 电子式的书写及应用
微考点/核心突破
第一部分
1.概念
在元素符号周围用“·”或“×”来代表原子的 (价电 子)的式子。
最外层电子
2.电子式的书写
3.用电子式表示化合物的形成过程
(1)离子化合物：左边是原子的电子式，右边是离子化合物的电子 式，中间用“—→”连接，相同的离子不合并。
如NaCl：________________________________。
(2)共价化合物：左边是原子的电子式，右边是共价化合物的电子 式，中间用“—→”连接。
如HCl：_________________________。
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.NH4Br的电子式：[H︰︰H]+Br-。( )
提示：Br-漏掉了8个电子，应为 [︰︰]-。
2.NH3的电子式：H︰︰H。( )
3.H2O的电子式为H+[︰︰H]-。( )
提示：NH3的电子式应为H︰︰H。
提示：水是共价化合物，其电子式为H︰︰H。
4.NaH是离子化合物，其电子式为Na+[︰H]-。( )
提示：NaH中注意H-的电子式的书写。
1.电子式书写的常见错误
(1)漏写未参与成键的电子。
如N2误写为N N，正确的应为︰N N︰。
(2)化合物类型不清楚，漏写或多写[ ]及错写电荷数。
如NaCl误写为Na+︰︰，HF误写为H+[︰︰]-；正确的应为
Na+[︰︰]-、H︰︰。
2.分子中8电子稳定结构判别法
(1)元素原子序数≤5的原子不能形成8电子稳定结构。
(2)非金属元素原子若所成键数(或所带负电荷数)等于其最低负价的绝对值(即8-族序数)，则该原子为8电子稳定结构。如
角度三 电子式的书写
5.下列有关化学用语表达正确的是( )
A.氨的电子式： B.醛基的电子式：
C.NH5的电子式：[H]+H]- D.溴化钠的电子式：N
解析
6.写出下列物质的电子式。
(1)MgCl2：__________________________。
(2)Na2O2：__________________________。
(3)NH4Cl：__________________________。
(4)Cl2：_______________________。
(5)N2：___________________。
(6)CO2：___________________。
(7)HClO：___________________。
(8)CCl4：___________________。
角度四 8电子结构的判断
7.含有极性键且分子中各原子都满足8电子稳定结构的化合物是( )
A.CH4 B.CH2==CH2
C.CO2 D.N2
CH4、CH2==CH2中氢原子不满足8电子稳定结构，A、B两项错 误；N2中只含有非极性键且为单质，D项错误。
解析
8.下列物质中所有原子均满足最外层8电子稳定结构的化合物是( )
A.PCl5 B.P4 C.CCl4 D.NH3
判断原子满足最外层8电子结构的方法为最外层电子数+所成价键数=8，故A、D两项错误；P4为单质，B项错误；CCl4分子中C原子和Cl原子最外层均为8电子稳定结构，C项正确。
解析
考点3 共价键及其参数
微考点/核心突破
第一部分
1.共价键的本质及特征
共价键的本质是在原子之间形成_________________，其特征是______________________。
2.共价键的类型
(1)按成键原子间共用电子对的数目分为_____________________。
(2)按共用电子对是否偏移分为_____________________。
(3)按原子轨道的重叠方式分为____________，前者的电子云具有轴对称性，后者的电子云具有镜像对称性。
共用电子对
具有饱和性和方向性
单键、双键、三键
极性键、非极性键
σ键、π键
3.键参数
(1)键能：气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量，键能越大，化学键越 。
(2)键长：构成化学键的两个原子的核间距，键长越短，共价键越________。
(3)键角：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。
稳定
稳定
微提醒 (1)s轨道与s轨道重叠形成σ键时，电子不是只在两核间运 动，而是电子在两核间出现的概率增大。
(2)因s轨道是球形的，故s轨道和s轨道形成σ键时无方向性。两个s轨道只能形成σ键，不能形成π键。
(3)两个原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键。
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.分子中一定含有化学键。( )
2.乙炔分子中既有非极性键又有极性键，既有σ键又有π键。( )
提示：稀有气体是单原子分子，不存在化学键。
提示：乙炔分子中的碳碳键是非极性键，碳氢键是极性键，碳碳三键中一个为σ键、两个为π键。
3.正四面体结构的分子的键角一定是109°28'。( )
提示：具有正四面体结构的分子，只有顶点与体中心连线的键角才是109°28'，而白磷分子(P4)是正四面体结构，但键角是60°。
1.两种共价键类型σ键和π键的比较
σ键 π键
重叠 方式 原子轨道以“头碰头”方式重叠成键，重叠程度大 原子轨道以“肩并肩”方式(侧面)重叠成键
存在 存在于一切共价键中。可以单独存在，也可跟π键共同存在 存在于双键或三键中。跟σ键同时存在，如碳碳双键、碳碳三键中有σ键和π键
特征 绕轴转动不破坏键，有s-s、 s-p、p-p等类型 轨道侧面不能动
实例 H2、Cl2、CH4、卤化氢等分子中 O2、N2、C2H4、C2H2等分子中
强度 有机化合物中σ键比π键牢固，π键易发生断裂。C2H4、C2H2等发生加成反应时其中的π键断裂、σ键不变
2.比较键角大小的三种思维模型
(1)杂化轨道类型不同：sp>sp2>sp3。
(2)
(3)在同一分子中，π键电子斥力大，键角大。
角度五 共价键的类型
9.下列物质的分子中既有σ键，又有π键的是( )
①HCl ②H2O ③N2 ④H2O2 ⑤C2H4 ⑥C2H2
A.①②③ B.③④⑤⑥ C.①③⑥ D.③⑤⑥
单键均为σ键，双键和三键中各存在一个σ键，其余均为π键。
解析
解析
11.Ⅰ.有以下物质：①HF、②Cl2、③H2O、④N2、⑤C2H4。
(1)只含有极性键的是 。
(2)只含有非极性键的是 。
(3)既有极性键又有非极性键的是 。
(4)只含有σ键的是 。
(5)既有σ键又有π键的是 。
①③
②④
⑤
①②③
④⑤
D
Ⅰ.(1)①中含不同元素的原子，只含极性键；③中两个氢原子分别与氧原子相连，只含极性键。(2)双原子的单质分子中只含非极性键，②④符合题意。(3)根据结构可判断⑤中既含极性键又含非极性键。(4)①②③中只含有单键，所以只含有σ键。(5)有双键或三键的一定既有σ键又有π键，即④⑤。
Ⅱ.C原子和Cl原子之间为σ键，C原子和O原子之间有一个σ键和一个π键，因此1个该分子中含有3个σ键、1个π键。
解析
角度六 共价键的键参数及应用
12.下列说法中正确的是( )
A.乙烯中C==C键的键能是乙烷中C—C键的键能的2倍
B.两个原子间形成共价键，最多只有一个σ键
C.N—O键的极性比C—O键的极性大
D.N中4个N—H键的键能不相同
乙烯中C==C键有1个是σ键、1个是π键，π键的能量比σ键小，则C==C键键能小于乙烷中C—C键的键能的2倍，A项不正确；两个原子间形成共价键，电子云只能沿对称轴方向“头碰头”重叠，所以最多只有一个σ键，B项正确；N元素的非金属性比C元素强，则N—O键的电负性差值比C—O键的小，N—O键的极性比C—O键的极性小，C项不正确；N中N原子的价层电子对数为4，发生sp3杂化，则4个N—H键的键能相同，D项不正确。
解析
13.下列说法中正确的是( )
A.分子内键长越长，键能越小，分子越稳定
B.元素周期表中的第ⅠA族(除H外)和第ⅦA族元素的原子间不能形成共价键
C.水分子可表示为H—O—H，分子的键角为180°
D.H—O键的键能为462.8 kJ·mol-1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×462.8 kJ
键长越长，键能越小，分子越不稳定，A项错误；元素周期表中的第ⅠA族(H元素除外)和第ⅦA族元素都是典型的活泼金属元素和活泼非金属元素，所以形成的化学键是离子键，B项正确；水分子是V形分子，两个H—O键的键角为104.5°，C项错误；断裂 2 mol H—O键吸收2×462.8 kJ能量，18 g水分解成H2和O2时，断裂2 mol H—O键，同时还形成0.5 mol O==O键、1 mol H—H键，释放能量，D项错误。
解析
考点4 分子的空间结构
微考点/核心突破
第一部分
1.价层电子对互斥模型
(1)理论要点。
①价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。
②孤电子对的排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越 小。
(2)用价层电子对互斥模型推测分子的空间结构的关键是判断分子中的中心原子上的价层电子对数。
其中：a是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数)，b是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，x是与中心原子结合的原子数。
2.杂化轨道理论
(1)理论要点：中心原子上若干不同类型(主要是s、p轨道)、能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成同等数目、能量完全相同的新轨道。
(2)杂化轨道的类型。
1个s轨道
1个p轨道
180°
直线形
1个s轨道
2个p轨道
120°
平面三角形
1个s轨道
3个p轨道
109°28′
四面体形
(3)中心原子的杂化轨道数和杂化类型判断。
杂化轨道用来形成σ键和容纳孤电子对，所以有关系式：
杂化轨道的数目=中心原子上的孤电子对数+中心原子的σ键电子对数(与中心原子直接相连的原子个数)=中心原子的价层电子对数。
(4)分子(ABn型)、离子(A型)的立体构型分析示例。
实例 价层电子 对数(即杂 化轨道数) σ键 电子 对数 孤电子 对数 中心原子的杂化轨道类型 VSEPR 模型 分子或离子的立体构型
BeCl2 2 2 0 sp 直线形 直线形
CO2 _________ _________
直线形
直线形
BF3 ____ ____ ____ ____ ___________ ___________
SO2 ____ ____ _________
CH4 ____ ____ ____ ____ ___________ ___________
NH3 ____ ____ _________
H2O ____ ____ _________
3
3
0
2
1
sp2
平面三角形
平面三角形
V形
4
4
0
3
1
2
2
sp3
四面体形
正四面体形
三角锥形
V形
C ____ ____ ____ ____ ___________ ______________
N ____ ____ ____ ____ ___________ ______________
3
3
0
sp2
平面三角形
平面三角形
4
4
0
sp3
四面体形
正四面体形
微提醒 (1)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同，中心原子杂化类型相同时孤电子对数越多，键角越小。例如，NH3中的氮原子与CH4中的碳原子均为sp3杂化，但键角分别为107°和109°28'。
(2)杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同，但能量不同。
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.CS2为V形极性分子。( )
2.SiF4与S的中心原子均为sp3杂化。( )
提示：CS2为直线形非极性分子。
提示：SiF4与S的中心原子的价层电子对数均为4，因此中心原子均为sp3杂化。
3.BF3是三角锥形分子。( )
提示：BF3中B原子上无孤电子对，因此采取sp2杂化，BF3为平面三角形分子。
角度七 价层电子对互斥模型、杂化轨道理论的综合应用
14.血红素是吡咯(C4H5N)的重要衍生物，血红素(含Fe2+)可用于治疗缺铁性贫血。吡咯的结构如图所示。已知吡咯分子中的各个原子均在同一平面内，则吡咯分子中N原子的杂化类型为( )
A.sp B.sp2
C.sp3 D.没有杂化轨道
已知吡咯分子中氮原子与其相连的原子均在同一平面内，则氮原子的杂化类型为sp2杂化。
解析
15.(2025·丽水模拟)氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成，已知其阴离子的立体结构为平面三角形，则其阳离子的立体结构和阳离子中氮原子的杂化方式为( )
A.直线形 sp杂化
B.V形 sp2杂化
C.三角锥形 sp3杂化
D.平面三角形 sp2杂化
氮元素的最高价氧化物为N2O5，根据N元素的化合价为+5和原子组成，可知阴离子为N、阳离子为N，N中N原子形成了2个σ键，孤电子对数目为0，所以杂化类型为sp，阳离子的立体结构为直线形，A项正确。
解析
16.(1)AsCl3分子的空间结构为 ，其中As原子的杂化轨道类型为 。
(2)CS2分子中，C原子的杂化轨道类型是 ，写出两个与CS2具有相同空间结构和键合形式的分子或离子：_____________________。
(3)乙醛中碳原子的杂化轨道类型为_________。
三角锥形
sp3
sp
CO2、SCN-(或COS等)
sp3、sp2
(4)在硅酸盐中，Si四面体[如图甲]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构形式。图乙为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化轨道类型为 ，Si与O的原子数之比为 ，化学式为 。
sp3
1∶3
[SiO3(或Si)
解析
技法巧用——分子(或离子)中大π键的判断方法
微充电/素养提升
第二部分
【方法归纳】
1.大π键的含义。
在一个平面形的多原子分子中，如果相邻原子有垂直于分子平面 的、对称性一致的、未参与杂化的原子轨道，那么这些轨道可以相互重叠，形成多中心π键。这种多中心π键又称为“共轭π键”或“离域π键”，简称“大π键”。
2.大π键的形成条件。
(1)所有参与离域π键的原子都必须在同一平面内，即连接这些原子的中心原子只能采取sp或sp2杂化。
(2)所有参与离域键的原子都必须提供一个或两个相互平行或行的p轨道。
(3)根据泡利原理，参与离域π键的p轨道上的电子数必须小于2倍的p轨道数。
3.大π键的表示。
表示符号：，m表示相互平行的p轨道的数目，n表示相互平行的p轨道里的电子数。
4.计算大π键中电子数的步骤。
(1)确定分子中的价电子总数。
(2)找出分子中的σ键以及不与π键p轨道平行的轨道。
(3)用价电子总数减去这些σ键和轨道中的电子数，剩余的就是填入大π键的电子数。
sp3、sp2
8∶1
22NA
AD
(3)分子中的大π键可用符号表示，其中m代表参与形成大π键的 原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示 为)。[C(NH2)3]+为平面结构，则[C(NH2)3]+中的大π键应表示为_______。
(1)过氧乙酸分子中，饱和碳原子采用sp3杂化，碳氧双键中的碳原子采用sp2杂化；单键均为σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，1个过氧乙酸分子中含有1个C==O键，其中含有1个σ键和1个π键，其
解析
余的单键均是σ键，故该分子中σ键和π键的个数比为8∶1。(2)配合物[Ni(NH3)4(H2O)2]Cl2中，Ni2+提供空轨道，NH3和H2O提供孤电子对，从而形成配位键；Ni2+和Cl-之间形成离子键；NH3、H2O中存在极性共价键，则该配合物中含有离子键、配位键和极性共价键。Ni2+和N原子形成4个σ键，Ni2+和2个O原子形成2个σ键，
1个NH3中存在3个σ键，1个H2O中存在2个σ键，则1 mol [Ni(NH3)4(H2O)2]Cl2中含有σ键的数目为22NA。(3)[C(NH2)3]+为平
解析
面结构，可知C原子、N原子均采用sp2杂化，C原子、N原子各有 1个未参与杂化的p轨道参与形成大π键，所以参与形成大π键的原子数m=4，C原子形成大π键的p轨道中有1个电子，N原子形成大π键的p轨道中有2个电子，该离子带1个单位正电荷，则参与形成 大π键的电子数n=1+2×3-1=6，则[C(NH2)3]+中的大π键应表示为。
解析
【衍生1】 经X射线衍射测得化合物
R[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl，五氮阴离子盐]的晶体结构，其局部结构如图所示。
R中阴离子中的σ键总数为 个。分子中的大π键可用符号表示，其中m代表参与
形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为)，则中的大π键应表示为 。
5
从题图可以看出，阴离子呈五元环状结构，其含有的σ键总数为5个；中总价层电子数为5×5+1=26，5个σ键有10个电子，每个N原子上有一对不与分子平面垂直的孤电子对，因此5个平行p轨道共有26-10-5×2=6个电子，形成的大π键为。
解析
【衍生2】 二茂铁是一种含铁的有机化合物，其化学式为Fe(C5H5)2，可看作是Fe2+与两个正五边形的环戊二烯负离子(C5)配体形成的夹心型分子(如图所示)。已知大π键可用符号表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子
数(如苯分子中的大π键可表示为)，则C5的大π键表示为 。二茂铁是黄色针状晶体，熔点为173 ℃(在100 ℃时开始升华)，沸点为249 ℃，在水中难溶，但可溶于很多有机溶剂。下列作用力中，二茂铁晶体中不存在的是 (填字母)。
A.离子键 B.配位键 C.σ键 D.范德华力
A
由C5的结构可知，每个碳原子中还有一个电子未参与成键，5个碳原子以及一个C5得到的一个电子，共有6个电子参与形成大π键，因此C5中大π键表示为；由二茂铁的熔点低以及易升华特点，可知二茂铁为分子构成的化合物，因此二茂铁晶体中不存在离子键。
解析
sp2
V形
sp2
解析
微真题/把握方向
第三部分
解析
2.(2024·河北卷)NH4ClO4是火箭固体燃料重要的氧载体,与某些易燃物作用可全部生成气态产物，如NH4ClO4+2C===NH3↑+2CO2↑+HCl↑。下列有关化学用语或表述正确的是( )
A.HCl的形成过程可表示为H·+·—→
B.NH4ClO4中的阴、阳离子有相同的VSEPR模型和空间结构
C.在C60、石墨、金刚石中，碳原子有sp、sp2和sp3三种杂化方式
D.NH3和CO2都能作制冷剂是因为它们有相同类型的分子间作用力
解析
误；NH3易液化，其气化时吸收热量，可作制冷剂，干冰易升 华，升华时吸收热量，也可作制冷剂，NH3分子间作用力为氢键和范德华力，CO2分子间仅存在范德华力，D项错误。
解析
解析
解析
解析
解析
解析
考向二 多点融合
7.(2024·湖北卷)基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述错误的是( )
A.VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同
B.元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律
C.泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子
D.sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道混杂而成
VSEPR模型是价层电子对的空间结构模型，而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对，当中心原子上无孤电子对时，两者空间结构相同，当中心原子上有孤电子对时，两者空间结构不同，A项错误；元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性的变化，这一规律叫元素周期律，元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果，B项正确；一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反，这个原理被称为泡利原理，C项正确；1个s轨道和3个p轨道混杂形成4个能量相同、方向不同的轨道，称为sp3杂化轨道，D项正确。
解析
解析
Si5Cl10与NaOH溶液反应Si元素均转化成，Si元素的化合价升高，根据得失电子守恒可知，H元素的化合价降低，会有H2生成，C项正确；的相对分子质量大于Si5Cl10，因此Si5Br10的范德华力更大，沸点更高，D项正确。
解析
9.(2024·河北卷)从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不符的是( )
选项 实例 解释
A 原子光谱是不连续的线状谱线 原子的能级是量子化的
B CO2、CH2O、CCl4键角依次减小 孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力
C CsCl晶体中Cs+与8个Cl-配位，而NaCl晶体中Na+与6个Cl-配位 Cs+比Na+的半径大
D 逐个断开CH4中的C—H键，每步所需能量不同 各步中的C—H键所处化学环境不同
原子光谱是不连续的线状谱线，说明原子的能级是不连续的，即原子能级是量子化的，A项正确；CO2中心C原子为sp杂化，键角为180°，CH2O中心C原子为sp2杂化，键角大约为120°，CH4中心C原子为sp3杂化，键角为109°28'，三种物质中心C原子都没有孤电子对，三者键角大小与孤电子对无关，B项错误；离子晶体的配位数取决于阴、阳离子半径的相对大小，离子半径比越大，配位数越大，Cs+周围最多能排布8个Cl-，Na+周围最多能排布6个
解析
Cl-，说明Cs+比Na+半径大，C项正确；断开第一个键时，碳原子周围的共用电子对多，原子核对共用电子对的吸引力较弱，需要能量较小，断开C—H键越多，碳原子周围共用电子对越少，原子核对共用电子对的吸引力越大，需要的能量变大，所以各步中的C—H键所处化学环境不同，每步所需能量不同，D项正确。
解析
由图中信息可知，白色的小球可形成2个共价键，灰色的小球只形成1个共价键，黑色的大球形成了4个共价键，根据O、F、I的电负性大小(F元素最大、I元素最小)及其价电子数可以判断，白色的小球代表O原子，灰色的小球代表F原子，黑色的大球代表I原子，A项不正确；根据该化合物结构片段可知，每个I原子与3个O原子形成共价键，根据均摊法可以判断必须有2个O原子分别与2个I原子成键，才能确定该化合物的化学式为IO2F，因此，该化合物中不
解析
存在过氧键，B项不正确；I原子的价电子数为7，该化合物中F元素的化合价为-1，O元素的化合价为-2，则I元素的化合价为+5，据此可以判断每个I原子与其他原子形成3个单键和1个双键，I原子的价电子数不等于其形成共价键的数目，因此，该化合物中I原子存在孤对电子，C项正确；该化合物中既存在I—O单键，又存在I==O双键，单键和双键的键长是不相等的，因此，该化合物中所有碘氧键键长不相等，D项不正确。
解析
11.(2024·湖北卷)结构决定性质，性质决定用途。下列事实解释错误的是( )
选项 事实 解释
A 甘油是黏稠液体 甘油分子间的氢键较强
B 王水溶解铂 浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性
C 冰的密度小于干冰 冰晶体中水分子的空间利用率相对较低
D 石墨能导电 未杂化的p轨道重叠使电子可在整个碳原子平面内运动
1个甘油分子中有3个羟基，分子间可以形成更多的氢键，且O元素的电负性较大，故其分子间形成的氢键较强，因此甘油是黏稠液体，A项正确；王水溶解铂，是因为浓盐酸提供的Cl-能与被硝酸氧化产生的高价态的铂离子形成稳定的配合物从而促进铂的溶解，在这个过程中浓盐酸没有表现氧化性，B项不正确；冰晶体中水分子间形成较多的氢键，由于氢键具有方向性，因此，水分子间形成氢键后空隙变大，冰晶体中水分子的空间利用率相对较
解析
低，冰的密度小于干冰，C项正确；石墨属于混合型晶体，在石墨的二维结构平面内，每个碳原子以C—C键与相邻的3个碳原子结合形成六元环层。碳原子有4个价电子，而每个碳原子仅用3个价电子通过sp2杂化轨道与相邻的碳原子形成共价键，还有1个电子处于碳原子的未杂化的2p轨道上，层内碳原子的这些p轨道相互平行，相邻碳原子p轨道相互重叠形成大π键，这些p轨道的电子可以在整个层内运动，因此石墨能导电，D项正确。
解析
12.(2023·全国甲卷)酞菁和钴酞菁的分子结构如图所示。
酞菁分子中所有原子共平面，其中p轨道能提供一对电子的N原子是 _____(填图示酞菁中N原子的序号)。钴酞菁分子中，钴离子的化合价为_____价，氮原子提供孤对电子与钴离子形成_______键。
③
+2
配位
已知酞菁分子中所有原子共平面，则其分子中所有的C原子和所有的N原子均为sp2杂化，且分子中存在大π键，其中标号为①和②的N原子均有一对电子占据了一个sp2杂化轨道，其p轨道只能提供1个电子参与形成大π键，标号为③的N原子的 p轨道能提供一对电子参与形成大π键；标号为③的N原子形成的N—H键易断裂从而电离出H+，钴酞菁分子中，失去了2个H+的酞菁离子与钴离子通过配位键结合成分子，因此，钴离子的化合价为+2价，氮原子提供孤对电子与钴离子形成配位键。
解析课时微练(二十四) 化学键 价层电子对互斥模型、杂化轨道理论及应用
基础训练
1.下列关于SO2、SO3、H2SO4和S的说法正确的是( )
A.SO2、SO3分子中S原子均为sp3杂化
B.SO2、SO3中键角前者大
C.SO3分子的空间结构为平面三角形
D.S的空间结构为平面正方形
2.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.K3C60中只有离子键
B.K3C60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
3.三硫化四磷用于制造火柴及火柴盒摩擦面,分子结构如图所示。下列有关三硫化四磷的说法正确的是( )
A.该物质中磷元素的化合价为+3价
B.22 g P4S3中含硫原子数目约为1.806×1023
C.该物质分子结构中S、P原子的最外层电子数均不为8
D.该物质分子中全是极性共价键
4.下列化学用语表述错误的是( )
A.HClO的电子式:H︰
B.中子数为10的氧原子O
C.NH3分子的VSEPR模型:
D.基态N原子的价层电子排布图:
5.键角是重要的键参数之一。下列键角的大小比较正确的是( )
选项 键角 键角的大小比较
A ∠H—N—H [Cu(NH3)4]2+>NH3
B ∠C—C—C 金刚石>石墨
C ∠O—S—O SO3D ∠H—C—H C6.有X、Y两种活性反应中间体微粒,均含有1个碳原子和3个氢原子,其球棍模型如图所示:
下列说法错误的是( )
A.X的组成为C
B.Y的组成为C
C.X的价层电子对数为3
D.Y中键角大于120°
7.下列化学用语或图示表达正确的是( )
A.NaCl的电子式为Na︰︰
B.NH3的VSEPR模型为
C.2pz电子云图为
D.基态24Cr原子的价层电子轨道表示式为
8.(2025·黄冈模拟)物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是( )
选项 性质差异 结构因素
A 沸点:乙醇(78.3 ℃)高于乙醛(20.8 ℃) 分子间氢键
B 熔点:KAl2Cl7熔点远高于Al2Cl6的熔点 分子间作用力
C 键角:PF3(94°)小于PCl3(109.5°) 电负性差异
D 分解温度:HBr(500 ℃)高于HI(300 ℃) 键能大小
9.理论化学模拟得到一种离子,结构如图。下列关于该离子的说法错误的是( )
A.所有原子均满足8电子结构
B.N原子的杂化方式有2种
C.空间结构为四面体形
D.常温下不稳定
能力训练
10.物质的组成与结构决定物质的性质与变化。回答下列问题:
(1)BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,B的空间结构为________;NaBF4的电子式为________________。
(2)硒是一种非金属,可以用作光敏材料、电解锰行业的催化剂。
①根据价层电子对互斥模型,可以推知Se的空间结构为________,其中Se原子采用的轨道杂化方式为________。
②已知CSe2与CO2结构相似,a.CSe2分子内的键角Se—C—Se;b.H2Se分子内的键角H—Se—H;c.SeO3分子内的键角O—Se—O,三种键角由大到小的顺序为____________(填标号)。
11.(1)水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)俗称绿矾,其中内界中心离子的价层电子轨道表示式为____________;配离子为正八面体结构,则配合物外界水分子数为________。
(2)由于硅原子的价层有d轨道可以利用,而碳原子没有,因此它们的化合物结构和性质存在较大差异。化合物N(CH3)3(三角锥形)和N(SiH3)3(平面三角形)的结构如图1所示,则N(CH3)3和N(SiH3)3中N原子的杂化方式分别为________,更易形成配合物的是____________________________________。
(3)卤族元素可与N原子或P原子形成多种稳定的卤化物,其中NCl3的空间结构为____________;P元素可形成稳定的PCl3和PCl5,而N元素只存在稳定的NCl3,理由是________________________________________________________________________。
(4)
图2
NH3分子中H—N—H键的键角为107°,其VSEPR模型为____________。[Zn(NH3)6]2+的部分结构及H—N—H键角的值如图2所示。解释NH3形成[Zn(NH3)6]2+后H—N—H键角变大的原因:________________________________________________________________________。
12.Co、Cu、Ni的单质及其化合物在科技、生产与生活中均发挥着重要作用。回答下列问题:
(1)已知中心原子的价电子数+配体提供的电子数=18时,配合物较稳定(18电子规则)。比[Co(NH3)6]3+还原性强的原因为____________________________________
________________________________。
(2)[Cu(NH3)4]2+中的2个NH3被2个Cl-替代可以得到2种不同的结构,则Cu2+的杂化方式为______(填“sp3”“sp2”“dsp3”或“dsp2”)。已知NH3分子中的H—N—H键角为107.3°,则配离子中的H—N—H键角______(填“大于”“小于”或“等于”)107.3°。
(3)在配合物[Co(NH3)5(H2O)](ClO4)3中,Cl的VSEPR模型为______________。
(4)鉴定Ni2+的特征反应如图所示,已知生成物Ⅱ中N与Ni2+共平面:
2+Ni2+↓+2H+
Ⅰ Ⅱ
①Ⅱ中碳原子的杂化方式有________种。
②Ⅱ中Ni2+的杂化方式正确的是________(填字母)。
A.sp3 B.dsp2
C.dsp3 D.d2sp3
13.光刻胶是微电子技术中芯片微细图形加工的关键材料之一,其国产化势在必行。根据显影原理,光刻胶可分为正、负型胶,原理如图1所示。回答下列问题:
(1)光刻胶常含C、N等元素,在基态C中,核外存在________对自旋方向相反的电子,N原子的3个2p轨道的取向为______________________________。
(2)光刻胶的发展趋势是应用含有多羟基的二苯甲酮类化合物,如
,其C原子的杂化方式为________。
(3)某光刻胶受紫外光照射后,发生的反应如图2所示,用稀碱水作为溶剂浸泡。根据茚羧酸结构分析该材料为________(填“正”或“负”)型光刻胶,理由是________________________________________________________________________。
14.氯吡苯脲是一种常用的膨大剂,其结构简式为,它是经国家批准使用的植物生长调节剂。
(1)氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为________________。
(2)氯吡苯脲晶体中,氮原子的杂化轨道类型为__________,羰基碳原子的杂化轨道类型为__________。
(3)查文献可知,可用2 氯 4 氨基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。
(4)膨大剂能在动物体内代谢,其产物较为复杂,其中有H2O、NH3、CO2等。
①请用共价键知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因:____________________________________。
②H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是________________________________,中心原子的杂化类型分别是__________。
15.(1)V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。SO2分子中S原子价层电子对数是________,分子的空间结构为________;SO3气态为单分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为________;SO3的三聚体环状结构如图甲所示,该结构中S原子的杂化轨道类型为______________;该结构中S—O键键长有两类,一类键长约140 pm,另一类键长约为160 pm,较短的键为______(填图甲中字母),该分子中含有________个σ键。
(2)V2O5溶解在NaOH溶液中,可得到钒酸钠(Na3VO4),该盐阴离子的空间结构为________;也可以得到偏钒酸钠,其阴离子呈如图乙所示的无限链状结构,则偏钒酸钠的化学式为________。
课时微练(二十四) 化学键 价层电子对互斥模型、杂化轨道理论及应用
1.C 解析 二氧化硫和三氧化硫分子中硫原子的价层电子对数都为3,硫原子的杂化方式都为sp2杂化,A项错误;二氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3、孤电子对数为1,分子的空间结构为V形,三氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3、孤电子对数为0,分子的空间结构为平面三角形,则三氧化硫分子的键角大于二氧化硫,B项错误,C项正确;硫酸根离子中硫原子的价层电子对数为4、孤电子对数为0,离子的空间结构为正四面体形,D项错误。
2.C 解析 K3C60中K+和之间形成离子键,中C原子和C原子之间形成共价键,A、B两项错误;根据题给信息,该物质属于离子化合物,则该晶体在熔融状态下能导电,C项正确;C60属于单质,12C属于原子,而同素异形体指的是同一元素组成的不同单质,D项错误。
3.B 解析 该物质中硫元素的化合价为-2价,磷元素的平均化合价为+1.5价,A项错误;22 g P4S3的物质的量为0.1 mol,其中含0.3 mol S原子,故含硫原子数目约为1.806×1023,B项正确;该物质分子结构中S、P原子最外层电子数均为8,C项错误;该物质分子中P—P键是非极性共价键,D项错误。
易错提醒 (1)由金属元素与非金属元素形成的化学键不一定是离子键。如BeCl2、AlCl3等都含有共价键,它们是共价化合物。
(2)由阳离子和阴离子结合生成的化合物不一定是离子化合物。如H++OH-===H2O,2H++C===CO2↑+H2O。
(3)由两种共价化合物结合生成的化合物不一定是共价化合物。如NH3+HCl===NH4Cl。
4.C 解析 HClO中O元素呈负价,分别与H原子和Cl原子共用电子,因此HClO的电子式为H︰︰︰,A项正确;中子数为10、质子数为8的O原子其质量数为10+8=18,其原子表示为OB项正确;根据VSEPR模型计算,N,3分子中有1个孤电子对,N原子还连接有3个H原子,因此NHH3的VSEPR模型为四面体形,C项错误;基态N原子的价层电子排布式为222ps3,价层电子排布图,D项正确。
5.A 解析 氨分子中氮原子的价层电子对数为4、孤电子对数为1,四氨合铜离子中中心离子为提供空轨道的铜离子,配体为提供孤电子对的氨分子,配离子中氮原子的价层电子对数为4、孤电子对数为0,孤电子对数越多,对成键电子对的斥力越大,键角越小,则四氨合铜离子的键角∠H—N—H大于氨分子的,A项正确;金刚石中碳原子的杂化方式为sp3杂化,石墨中碳原子的杂化方式为sp2杂化,则金刚石中键角∠C—C—C小于石墨的,B项错误;三氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3、孤电子对数为0,分子的空间结构为平面三角形,亚硫酸根离子中硫原子的价层电子对数为4、孤电子对数为1,离子的空间结构为三角锥形,则三氧化硫分子中键角∠O—S—O大于亚硫酸根离子的,C项错误;C中碳原子的价层电子对数为3、孤电子对数为0,离子的空间结构为平面三角形,C中碳原子的价层电子对数为4、孤电子对数为1,离子的空间结构为三角锥形,则C中键角∠H—C—H大于C的,D项错误。
6.D 解析 X的空间结构为平面三角形,则碳原子为sp2杂化,因此价层电子对数为3,由于含3个H原子,则中心碳原子上无孤电子对,化学式为C;Y的空间结构为三角锥形,则碳原子为sp3杂化,价层电子对数为4,微粒中也含3个H原子,则中心碳原子上有1个孤电子对,因此化学式为C,据此分析。根据上述分析可知X的组成为C,A项正确;根据上述分析可知Y的组成为C,B项正确;X为平面三角形,价层电子对数为3,C项正确;Y的空间结构为三角锥形,由于电子对之间的斥力:孤电子对—成键电子对>成键电子对—成键电子对,故Y中键角小于109°28',D项错误。
7.C 解析 氯化钠是离子化合物,其电子式是,A项错误;氨分子的VSEPR模型是四面体形,B项错误;p能级电子云是哑铃形,C项正确;基态铬原子的价层电子轨道表示式是,D项错误。
8.B 解析 由于乙醇中存在和氧原子相连的氢原子,存在分子间氢键,而乙醛中不存在,导致乙醇(78.3 ℃)的沸点高于乙醛(20.8 ℃),与氢键作用有关,A项不符合题意;KAl2Cl7是离子晶体,Al2Cl6是分子晶体,作用力:离子键>范德华力,导致KAl2Cl7的熔点远高于Al2Cl6,则KAl2Cl7的熔点远高于Al2Cl6与晶体类型有关,B项符合题意;电负性F>Cl,故PF3中共用电子对离P原子更远,排斥力更小,键角更小,即键角与F、Cl的电负性差异有关,C项不符合题意;由于半径I>Br,导致H—Br键的键能比H—I键的键能大,所以热分解温度HBr大于HI,即稳定性HBr>HI,故HBr和HI的热稳定性和键能有关,D项不符合题意。
9.B 解析 由的结构式可知,所有N原子均满足8电子稳定结构,A项正确;中心N原子为sp3杂化,与中心N原子直接相连的N原子为sp2杂化,与端位N原子直接相连的N原子为sp杂化,端位N原子为sp2杂化,则N原子的杂化方式有3种,B项错误;中心N原子为sp3杂化,则其空间结构为四面体形,C项正确;中含叠氮结构(—==N==︰),常温下不稳定,D项正确。
10.答案 (1)正四面体形 (2)①正四面体形 sp3 ②a>c>b
解析 (1)B中,中心B原子的价层电子对数为4+×(4-4×1)=4,孤电子对数为0,故B的空间结构为正四面体形。NaBF4为离子化合物,B和Na+间存在离子键,B内存在共价键,故NaBF4的电子式为。(2)①Se中Se原子的孤电子对数为×(6+2—4×2)=0,价层电子对数为4,则Se原子采用sp3杂化,Se的空间结构为正四面体形。②CSe2与CO2结构相似,为直线形结构,则键角Se—C—Se为180°;H2Se分子中Se原子有2个孤电子对,价层电子对数为4,导致键角H—Se—H小于109°28',SeO3分子中Se原子形成3个σ键,没有孤电子对,则SeO3为平面正三角形结构,键角为120°,故键角a>c>b。
11.答案 (1)
1 (2)sp3、sp2 N(CH3)3
(3)三角锥形 PCl5中P原子的价层电子对数为5,磷原子的M层有d能级,可采取sp3d杂化,氮原子的L层只有s、p能级,最多形成4个杂化轨道,无法采取sp3d杂化,则不能形成NCl5
(4)四面体形 NH3分子中N原子的孤电子对进入Zn2+的空轨道后形成配位键,原孤电子对与成键电子对间的斥力变为成键电子对间的斥力,斥力减弱,所以NH3形成[Zn(NH3)6]2+后H—N—H键角变大
解析 (1)FeSO4·7H2O中Fe2+能提供空轨道,H2O中O原子能提供孤电子对,则中心离子为Fe2+,配体为H2O,Fe2+的价层电子排布式为3d6,即价层电子轨道表示式为;正八面体结构的配合物配位数为6,则配合物外界水分子数为1。(2)由化合物N(CH3)3的空间结构为三角锥形可知,氮原子的杂化方式为sp3,氮原子的价层电子对数为4,孤电子对数为1;由N(SiH3)3的空间结构为平面三角形可知,氮原子的杂化方式为sp2,化合物中氮原子的价层电子对数为3,孤电子对数为0,形成配合物的前提是空轨道和孤电子对,N(CH3)3中氮原子上有孤电子对,则N(CH3)3更易形成配合物。(3)NCl3的中心N原子的价层电子对数为3+×(5-3×1)=4,采取sp3杂化,孤电子对数为1,则NCl3的空间结构为三角锥形。(4)NH3的中心N原子的价层电子对数为3+×(5-3×1)=4,采取sp3杂化,孤电子对数为1,则NH3的VSEPR模型为四面体形。
12.答案 (1)[Co(NH3)6]3+满足18电子,较稳定;[Co(NH3)6]2+不满足18电子,相对易失电子,故还原性较强 (2)dsp2 大于 (3)正四面体形 (4)①2 ②B
解析 (1)[Co(NH3)6]3+中Co3+的价电子数为6,每个NH3中N原子提供一对电子与Co3+形成配位键,使得[Co(NH3)6]3+满足18电子,较稳定;[Co(NH3)6]2+中Co2+的价电子数为7,同理可知其不满足18电子,相对易失电子,可表现出相对较强的还原性。(2)[Cu(NH3)4]2+中的4个配体NH3与中心Cu2+形成4个配位键,Cu2+参与杂化的轨道为4个,即Cu2+的杂化方式为sp3或dsp2;若Cu2+的杂化方式为sp3,则[Cu(NH3)4]2+的空间结构为正四面体形,2个NH3被2个Cl-替代只能得到1种结构,与题给信息不符,故Cu2+的杂化方式为dsp2。NH3分子的中心氮原子上有一对弧电子对,[Cu(NH3)4]2+中的氮原子上没有弧电子对,而孤电子对和成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力,故配离子中的H—N—H键角大于107.3°。(3)Cl中心Cl原子的价层电子对数为4+=4,孤电子对数为0,则其VSEPR模型为正四面体形。(4)①Ⅱ中饱和碳原子采取sp3杂化,碳氮双键上的碳原子采取sp2杂化,则Ⅱ中碳原子的杂化方式有2种。②Ⅱ中Ni2+形成4个配位键,杂化轨道数是4,Ni2+的杂化方式为sp3或dsp2,生成物Ⅱ中N原子与Ni2+共平面,则Ⅱ中Ni2+的杂化方式应为dsp2。
13.答案 (1)2 2px、2py、2pz,相互垂直 (2)sp2
(3)正 茚羧酸中羧基能与碱反应而使其溶解
解析 (1)基态C原子的核外电子排布式为1s22s22p2,同一轨道内两个电子自旋方向相反,故1s和2s轨道中的2对电子的自旋方向相反;基态N原子的核外电子排布式为1s22s22p3,2p能级有2px、2py、2pz3个等价相互垂直的原子轨道。(2)苯环和羰基上碳原子的价层电子对数均为3,杂化方式均为sp2。(3)由题图1可知,正型光刻胶曝光区域能溶于相应溶剂,而负型光刻胶不可以,由题图2可知曝光后的产物为茚羧酸,其中羧基能与碱反应而使其溶解,故材料为正型光刻胶。
14.答案 (1)1 (2)sp2、sp3 sp2 (3)NA NA (4)①H—O键的键能大于H—N键的键能 ②V形、三角锥形、直线形 sp3、sp3、sp
解析 (1)根据构造原理可知,氯元素基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p5,所以未成对电子数为1。(2)根据氯吡苯脲的结构简式可知,有2个氮原子均形成3个单键,孤电子对数为1,属于sp3杂化;剩余1个氮原子形成1个双键和1个单键,孤电子对数为1,是sp2杂化;羰基碳原子形成2个单键和1个双键,为sp2杂化。(3)由于σ键比π键更稳定,根据反应方程式可以看出,断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的N==C中的π键和2 氯 4 氨基吡啶分子中的N—H。(4)①O、N属于同周期元素,O元素的非金属性强于N元素,H—O的键能大于H—N的键能,所以H2O分子比NH3分子稳定。②H2O分子中O原子的价层电子对数=2+×(6-2×1)=4,孤电子对数为2,所以为V形结构,O原子采用sp3杂化;NH3分子中N原子的价层电子对数=3+×(5-3×1)=4,孤电子对数为1,所以为三角锥形结构,N原子采用sp3杂化;CO2分子中C原子的价层电子对数=2+×(4-2×2)=2,不含孤电子对,所以是直线形结构,C原子采用sp杂化。
15.答案 (1)3 V形 sp2 sp3 a 12 (2)正四面体 NaVO3
解析 (1)根据价层电子对互斥模型可确定SO2中孤电子对数为×(6-2×2)=1,成键电子对数为2,即价层电子对数为3,SO2的空间结构为V形。气态SO3中没有孤电子对,只有3个成键电子对,即中心S原子采取sp2杂化。SO3的三聚体中S原子形成4个成键电子对,为sp3杂化。题图甲中a键为双键,b键为单键,即a键较短。三聚体中每个共价键都为σ键,则该分子中共有12个σ键。(2)V中孤电子对数为×(5+3-2×4)=0,成键电子对数为4,价层电子对数为4,中心原子采取sp3杂化,其空间结构为正四面体形;由题图乙可知每个重复单元中有1个V原子,V原子位于三角形中心,它连接的1个O原子与其重合为一个点,O原子个数为2+2×=3,故阴离子为V,则偏钒酸钠的化学式为NaVO3。(共50张PPT)
课时微练(二十四)
化学键 价层电子对互斥模型、
杂化轨道理论及应用
1.下列关于SO2、SO3、H2SO4和S的说法正确的是( )
A.SO2、SO3分子中S原子均为sp3杂化
B.SO2、SO3中键角前者大
C.SO3分子的空间结构为平面三角形
D.S的空间结构为平面正方形
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二氧化硫和三氧化硫分子中硫原子的价层电子对数都为3，硫原子的杂化方式都为sp2杂化，A项错误；二氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3、孤电子对数为1，分子的空间结构为V形，三氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3、孤电子对数为0，分子的空间结构为平面三角形，则三氧化硫分子的键角大于二氧化硫，B项错误，C项正确；硫酸根离子中硫原子的价层电子对数为4、孤电子对数为0，离子的空间结构为正四面体形，D项错误。
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2.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.K3C60中只有离子键
B.K3C60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
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K3C60中K+和之间形成离子键，中C原子和C原子之间形成共价键，A、B两项错误；根据题给信息，该物质属于离子化合 物，则该晶体在熔融状态下能导电，C项正确；C60属于单质，12C属于原子，而同素异形体指的是同一元素组成的不同单质，D项错误。
解析
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3.三硫化四磷用于制造火柴及火柴盒摩擦面，分子结构如图所示。下列有关三硫化四磷的说法正确的是( )
A.该物质中磷元素的化合价为+3价
B.22 g P4S3中含硫原子数目约为1.806×1023
C.该物质分子结构中S、P原子的最外层电子数均不为8
D.该物质分子中全是极性共价键
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该物质中硫元素的化合价为-2价，磷元素的平均化合价为+1.5 价，A项错误；22 g P4S3的物质的量为0.1 mol，其中含0.3 mol S原子，故含硫原子数目约为1.806×1023，B项正确；该物质分子结构中S、P原子最外层电子数均为8，C项错误；该物质分子中P—P键是非极性共价键，D项错误。
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(1)由金属元素与非金属元素形成的化学键不一定是离子键。如BeCl2、AlCl3等都含有共价键，它们是共价化合物。
(2)由阳离子和阴离子结合生成的化合物不一定是离子化合物。如H++OH-===H2O，2H++C===CO2↑+H2O。
(3)由两种共价化合物结合生成的化合物不一定是共价化合物。如NH3+HCl===NH4Cl。
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5.键角是重要的键参数之一。下列键角的大小比较正确的是( )
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选项 键角 键角的大小比较
A ∠H—N—H [Cu(NH3)4]2+>NH3
B ∠C—C—C 金刚石>石墨
C ∠O—S—O SO3D ∠H—C—H C15
氨分子中氮原子的价层电子对数为4、孤电子对数为1，四氨合铜离子中中心离子为提供空轨道的铜离子，配体为提供孤电子对的氨分子，配离子中氮原子的价层电子对数为4、孤电子对数为0，孤电子对数越多，对成键电子对的斥力越大，键角越小，则四 氨合铜离子的键角∠H—N—H大于氨分子的，A项正确；金刚石中碳原子的杂化方式为sp3杂化，石墨中碳原子的杂化方式为sp2杂化，则金刚石中键角∠C—C—C小于石墨的，B项错误；三氧化
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硫分子中硫原子的价层电子对数为3、孤电子对数为0,分子的空间结构为平面三角形,亚硫酸根离子中硫原子的价层电子对数为4、孤电子对数为1，离子的空间结构为三角锥形，则三氧化硫分子中键角∠O—S—O大于亚硫酸根离子的，C项错误；C中碳原子的价层电子对数为3、孤电子对数为0，离子的空间结构为平面三角形，C中碳原子的价层电子对数为4、孤电子对数为1，离子的空间结构为三角锥形，则C中键角∠H—C—H大于C的，D项错误。
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6.有X、Y两种活性反应中间体微粒，均含有1个碳原子和3个氢原 子，其球棍模型如图所示：
下列说法错误的是( )
A.X的组成为C
B.Y的组成为C
C.X的价层电子对数为3
D.Y中键角大于120°
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X的空间结构为平面三角形，则碳原子为sp2杂化，因此价层电子对数为3，由于含3个H原子，则中心碳原子上无孤电子对，化学式为C；Y的空间结构为三角锥形，则碳原子为sp3杂化，价层电子对数为4，微粒中也含3个H原子，则中心碳原子上有1个孤电子对，因此化学式为C，据此分析。根据上述分析可知X的组成为C，A项正确；根据上述分析可知Y的组成为C，B项正确；X为平面三角形，价层电子对数为3，C项正确；Y的空间结构为三角锥形，由于电子对之间的斥力：孤电子对—成键电子对>成键电子对—成键电子对，故Y中键角小于109°28'，D项错误。
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8.(2025·黄冈模拟)物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是( )
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选项 性质差异 结构因素
A 沸点：乙醇(78.3 ℃)高于乙醛(20.8 ℃) 分子间氢键
B 熔点：KAl2Cl7熔点远高于Al2Cl6的熔点 分子间作用力
C 键角：PF3(94°)小于PCl3(109.5°) 电负性差异
D 分解温度：HBr(500 ℃)高于HI(300 ℃) 键能大小
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由于乙醇中存在和氧原子相连的氢原子，存在分子间氢键，而乙醛中不存在，导致乙醇(78.3 ℃)的沸点高于乙醛(20.8 ℃)，与氢键作用有关，A项不符合题意；KAl2Cl7是离子晶体，Al2Cl6是分子晶体，作用力：离子键>范德华力，导致KAl2Cl7的熔点远高于Al2Cl6，则KAl2Cl7的熔点远高于Al2Cl6与晶体类型有关，B项符合题意；电负性F>Cl，故PF3中共用电子对离P原子更远，排斥力更
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小，键角更小，即键角与F、Cl的电负性差异有关，C项不符合题意；由于半径I>Br，导致H—Br键的键能比H—I键的键能大，所以热分解温度HBr大于HI，即稳定性HBr>HI，故HBr和HI的热稳定性和键能有关，D项不符合题意。
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9.理论化学模拟得到一种离子，结构如图。下列关于该离子的说法错误的是( )
A.所有原子均满足8电子结构
B.N原子的杂化方式有2种
C.空间结构为四面体形
D.常温下不稳定
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10.物质的组成与结构决定物质的性质与变化。回答下列问题：
(1)BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，B的空间结构为___________;
NaBF4的电子式为 。
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能力训练
正四面体形
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(2)硒是一种非金属，可以用作光敏材料、电解锰行业的催化剂。
①根据价层电子对互斥模型，可以推知Se的空间结构为________________，其中Se原子采用的轨道杂化方式为 。
②已知CSe2与CO2结构相似，a.CSe2分子内的键角Se—C—Se；b.H2Se分子内的键角H—Se—H；c.SeO3分子内的键角O—Se—O，三种键角由大到小的顺序为 (填标号)。
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正四面体形
sp3
a>c>b
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11.(1)水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)俗称绿矾，其中内界中心离子的
价层电子轨道表示式为 ；配离子为正八面体结构，则配合物外界水分子数为 。
(2)由于硅原子的价层有d轨道可以
利用，而碳原子没有，因此它们的
化合物结构和性质存在较大差异。
化合物N(CH3)3(三角锥形)和N(SiH3)3(平面三角形)的结构如图1所示，则N(CH3)3和N(SiH3)3中N原子的杂化方式分别为 ，更易形成配合物的是 。
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sp3、sp2
N(CH3)3
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(3)卤族元素可与N原子或P原子形成多种稳定的卤化物，其中NCl3的空间结构为 ；P元素可形成稳定的PCl3和PCl5，而N元素只存在稳定的NCl3，理由是___________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________。
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三角锥形
PCl5中P原子的价层电子对数为5，磷原子的M层有d能级,可采取sp3d杂化，氮原子的L层只有s、p能级,最多形成4个杂化轨道，无法采取sp3d杂化，则不能形成NCl5
15
(4)NH3分子中H—N—H键的键角为107°，其VSEPR模型为 。[Zn(NH3)6]2+的部分结构及H—N—H键角的值如图2所示。解释NH3形成[Zn(NH3)6]2+后H—N—H键角变大的原因：_______________________________
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___________________________________________________________________________________________________________________________________________。
四面体形
NH3分子中N原子的孤电子对进入
Zn2+的空轨道后形成配位键，原孤电子对与成键电子对间的斥力变为成键电子对间的斥力，斥力减弱，所以NH3形成[Zn(NH3)6]2+后H—N—H键角变大
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12.Co、Cu、Ni的单质及其化合物在科技、生产与生活中均发挥着重要作用。回答下列问题：
(1)已知中心原子的价电子数+配体提供的电子数=18时，配合物较稳定(18电子规则)。比[Co(NH3)6]3+还原性强的原因为 ______________________________________________________________________________________。
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[Co(NH3)6]3+满足18电子，较稳定；[Co(NH3)6]2+不满足18电子，相对易失电子，故还原性较强
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(2)[Cu(NH3)4]2+中的2个NH3被2个Cl-替代可以得到2种不同的结构，则Cu2+的杂化方式为 (填“sp3”“sp2”“dsp3”或“dsp2”)。已知NH3分子中的H—N—H键角为107.3°，则配离子中的H—N—H键角________
(填“大于”“小于”或“等于”)107.3°。
(3)在配合物[Co(NH3)5(H2O)](ClO4)3中，Cl的VSEPR模型为_______________。
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dsp2
大于
正四面体形
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(4)鉴定Ni2+的特征反应如图所示，已知生成物Ⅱ中N与Ni2+共平面：
①Ⅱ中碳原子的杂化方式有 种。
②Ⅱ中Ni2+的杂化方式正确的是 (填字母)。
A.sp3 B.dsp2 C.dsp3 D.d2sp3
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B
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(1)[Co(NH3)6]3+中Co3+的价电子数为6，每个NH3中N原子提供一对电子与Co3+形成配位键，使得[Co(NH3)6]3+满足18电子，较稳定；[Co(NH3)6]2+中Co2+的价电子数为7，同理可知其不满足18电子，相对易失电子，可表现出相对较强的还原性。(2)[Cu(NH3)4]2+中的4个配体NH3与中心Cu2+形成4个配位键，Cu2+参与杂化的轨道为4个，即Cu2+的杂化方式为sp3或dsp2；若Cu2+的杂化方式为sp3，则[Cu(NH3)4]2+的空间结构为正四面体形，2个NH3被2个Cl-替代只能
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(4)①Ⅱ中饱和碳原子采取sp3杂化，碳氮双键上的碳原子采取sp2杂化，则Ⅱ中碳原子的杂化方式有2种。②Ⅱ中Ni2+形成4个配位键，杂化轨道数是4，Ni2+的杂化方式为sp3或dsp2，生成物Ⅱ中N原子与Ni2+共平面，则Ⅱ中Ni2+的杂化方式应为dsp2。
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13.光刻胶是微电子技术中芯片微细图形加工的关键材料之一，其国产化势在必行。根据显影原理，光刻胶可分为正、负型胶，原理如图1所示。回答下列问题：
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(1)光刻胶常含C、N等元素，在基态C中，核外存在 对自旋方向相反的电子,N原子的3个2p轨道的取向为_______________________。
(2)光刻胶的发展趋势是应用含有多羟基的二苯甲酮类化合物，如
，其C原子的杂化方式为 。
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2px、2py、2pz，相互垂直
sp2
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(3)某光刻胶受紫外光照射后，发生的反应如图2所示，用稀碱水作为溶剂浸泡。根据茚羧酸结构分析该材料为 (填“正”或“负”)型光刻胶，理由是 。
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茚羧酸中羧基能与碱反应而使其溶解
正
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(1)基态C原子的核外电子排布式为1s22s22p2，同一轨道内两个电子自旋方向相反，故1s和2s轨道中的2对电子的自旋方向相反；基态N原子的核外电子排布式为1s22s22p3，2p能级有2px、2py、2pz3个等价相互垂直的原子轨道。(2)苯环和羰基上碳原子的价层电子对数均为3，杂化方式均为sp2。(3)由题图1可知，正型光刻胶曝光区域能溶于相应溶剂，而负型光刻胶不可以，由题图2可知曝光后的产物为茚羧酸，其中羧基能与碱反应而使其溶解，故材料为正型光刻胶。
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sp2、sp3
sp2
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(3)查文献可知，可用2-氯-4-氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲：
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反应过程中，每生成1 mol氯吡苯脲，断裂 个σ键、断裂 个π键。
NA
NA
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(4)膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有H2O、NH3、CO2等。
①请用共价键知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因：
。
②H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是______________________,
中心原子的杂化类型分别是 。
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H—O键的键能大于H—N键的键能
V形、三角锥形、直线形
sp3、sp3、sp
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(1)根据构造原理可知，氯元素基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p5，所以未成对电子数为1。(2)根据氯吡苯脲的结构简式可知，有2个氮原子均形成3个单键，孤电子对数为1,属于sp3杂化；剩余1个氮原子形成1个双键和1个单键，孤电子对数为1，是sp2杂化;羰基碳原子形成2个单键和1个双键，为sp2杂化。(3)由于σ键比π键更稳定,根据反应方程式可以看出,断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的N==C中的π键和2-氯-4-氨基吡啶分子中的N—H。
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(4)①O、N属于同周期元素,O元素的非金属性强于N元素，H—O的键能大于H—N的键能,所以H2O分子比NH3分子稳定。②H2O分子中O原子的价层电子对数=2+×(6-2×1)=4，孤电子对数为2,所以为V形结构，O原子采用sp3杂化；NH3分子中N原子的价层电子对数=3+×(5-3×1)=4，孤电子对数为1,所以为三角锥形结构，N原子采用sp3杂化;CO2分子中C原子的价层电子对数=2+×(4-2×2)=2，不含孤电子对，所以是直线形结构,C原子采用sp杂化。
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15.(1)V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。SO2分子中S原子价层电子对数是 ，分子的空间结构为 ；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为 ；SO3的三聚体环状结构如图甲所 示，该结构中S原子的杂化轨道类型为 ；该结构中S—O键键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约为160 pm，较短的键为____(填图甲中字母)，该分子中含有 个σ键。
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V形
sp2
sp3
a
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(2)V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，该盐阴离子的空间结构为 ；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图乙所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为 。
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正四面体
NaVO3
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