2010-2011学年人教版选修3同步学案（12套）（二）

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第三节　分子的性质
一、共价键的类型
1．σ键　对于含有未成对的s电子或p电子的原子，它可以通过s s、s p、p p等轨道“头碰头”重叠形成共价键。σ键构成分子的骨架，可单独存在于两原子间，两原子间只有1个σ键。
2．π键　当两个p轨道py py、pz pz以“肩并肩”方式进行重叠形成的共价键，叫做π键。π键的原子轨道重叠程度不如σ键大，所以π键不如σ键牢固。π键一般是与σ键存在于具有双键或三键的分子中。因为π键不像σ键那样集中在两核的连线上，原子核对电子的束缚力较小，电子能量较高，活动性较大，所以容易断裂。因此，一般含有共价双键或三键的化合物容易发生化学反应。
3．单键、双键和三键
单键：共价单键一般是σ键，以共价键结合的两个原子间只能有1个σ键。
双键：一个是σ键，另一个是π键。
三键：三键中有1个σ键和2个π键。
4．配位键
如果共价键的形成是由两个成键原子中的一个原子单独提供一对孤对电子进入另一个原子的空轨道共用而成键，这种共价键称为配位键。配位键是一种特殊的共价键。NH、H3O＋、H2SO4等以及种类繁多的配位化合物都存在配位键。
5．非极性键和极性键
由同种元素的原子形成的共价键是非极性共价键，简称非极性键。
由不同种元素的原子形成的共价键是极性共价键，简称极性键。
成键原子的电负性差值愈大，键的极性就愈强。当成键原子的电负性相差很大时，可以认为成键电子对偏移到电负性很大的原子一方。
二、分子的极性
1．分子极性的判断方法
(1)从分子组成上看
(2)从形成的化学键看
电子对不偏移→电子对不偏移→正负电荷中心重合→非极性分子
键的分布不对称→键的分布不对称→正负电荷中心不重合→极性分子
2．常见的极性分子和非极性分子
3．空间构型、键的极性和分子极性的关系
类型 实例 两个键之间的夹角 键的极性 分子的极性 空间构型
X2 H2、N2 —— 非极性键 非极性分子 直线形
XY HCl、NO —— 极性键 极性分子 直线形
XY2(X2Y) CO2、CS2 180° 极性键 非极性分子 直线形
SO2 120° 极性键 极性分子 V形
H2O、H2S 105° 极性键 极性分子 V形
XY3 BF3 120° 极性键 非极性分子 平面三角形
NH3 107° 极性键 极性分子 三角锥形
XY4 CH4、CCl4 109°28′ 极性键 非极性分子 正四面体形
三、范德华力及其对物质性质的影响
1．化学键与分子间作用力的比较
化学键 分子间作用力
概论 分子内相邻的原子间强烈的相互作用叫化学键 把分子聚集在一起的作用力，叫分子间作用力
范围 分子内原子间 分子间(近距离)
强弱 较强 比化学键弱得多
对性质的影响 主要影响物质的化学性质 主要影响物质的物理性质
2.影响范德华力的因素
主要包括：分子的大小，分子的空间构型以及分子中电荷分布是否均匀等。对组成和结构相似的分子，其范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大。
3．范德华力对物质性质的影响
(1)对物质熔、沸点的影响
一般来说，组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔、沸点通常越高。如熔、沸点：
I2>Br2>Cl2>F2，Rn>Xe>Kr>Ar>Ne>He
(2)对物质溶解性的影响
如：在273 K、101 kPa时，氧气在水中的溶解量(49 cm3·L－1)比氮气在水中的溶解量(24 cm3·L－1)大，就是因为O2与水分子之间的作用力比N2与水分子之间的作用力大所导致的。
四、关于氢键
1．表示形式
通常用X—H……Y表示氢键，其中X—H表示氢原子和X原子以共价键相结合。氢键的键长是指X和Y的距离，氢键的键能是指X—H……Y分解为X—H和Y所需要的能量。
2．形成条件
在用X—H……Y表示的氢键中，氢原子位于其间是氢键形成的最重要的条件之一，同时，氢原子两边的X原子和Y原子所属元素具有很强的电负性；很小的原子半径是氢键形成的另一个条件。由于X原子和Y原子具有强烈吸引电子的作用，氢键才能存在。这类原子应该是位于元素周期表的右上角元素的原子，主要是氮原子、氧原子和氟原子。
3．类型
尽管人们将氢键归结为一种分子间作用力，但是氢键既可以存在于分子之间，也可以存在于分子内部的原子团之间，如邻羟基苯甲醛分子内的羟基与醛基之间即存在氢键。不难理解，当氢键存在于分子内时，它对物质性质的影响与分子间氢键对物质性质产生的影响是不同的。邻羟基苯甲醛的氢键存在于分子内部，对羟基苯甲醛存在分子间氢键，因此对羟基苯甲醛的熔点、沸点分别比邻羟基苯甲醛的熔点、沸点高。
4．氢键既有方向性又有饱和性
氢键只影响物质的物理性质。
5．范德华力和氢键对物质性质的影响
范德华力与氢键主要影响物质的物理性质，如熔点、沸点等。
氢键可使H2O、HF、NH3的熔、沸点升高，而造成熔、沸点出现反常现象，如H2O>H2S等。
组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如熔、沸点：O2>N2，HI>HBr>HCl。组成和结构不相似的物质，分子极性越大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CO>N2。在同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔、沸点越低，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷；芳香烃的同分异构体及其衍生物，其熔、沸点高低顺序是邻位化合物>间位化合物>对位化合物。
五、关于无机含氧酸分子的酸性
1．无机含氧酸分子之所以显酸性，是因为其分子中含有—OH，而—OH上的H在水分子的作用下能够电离出H＋，而显示一定的酸性。
2．对同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。
3．比较酸性强弱，如利用(HO)mROn，相比较的酸必须具有相同的“R”。
4．酸性大小与—OH数目即m数值大小无关，如H3PO4为中强酸，并非强酸，H2SO3与H2SO4中m均为2，但H2SO3的酸性弱于H2SO4。
5．同主族元素或同周期元素最高价含氧酸的酸性比较，根据非金属性强弱去比较，如HClO4>H2SO4，H2SO4>H2SeO4。
6．比较酸性强弱的方法
(1)根据元素周期表判断
如：HF(2)根据化合价判断
如：H2SO4>H2SO3；HClO4>HClO3>HClO2>HClO
(3)根据羟基氧原子数判断
HnROm：m－n＝
(4)根据电离度来判断
如：α(H3PO4)>α(HClO)，酸性H3PO4>HClO
(5)根据化学反应判断
如H2SO4＋Na2SO3===Na2SO4＋H2O＋SO2↑，
酸性：H2SO4>H2SO3
H2O＋CO2＋Ca(ClO)2===CaCO3↓＋2HClO，
酸性：H2CO3>HclO
　请完成下列表格的填空
单原子分子 双原子分子 三原子分子 四原子分子 五原子分子
分子 He、Ne H2 HCl H2O CO2 BF3 NH3 CH4 CH3Cl
键的极性 —
键角 — — — —
空间构型 —
分子极性
根据以上分析结果，试推测上述哪些物质(除CH3Cl外)易溶于水______________。
解析　本题着重考查分子的极性与键的极性以及分子空间构型之间的关系。由非极性键构成的分子一般都是非极性分子。由极性键构成的分子，若能空间对称，分子中电荷不显电性，则分子无极性，这样的空间对称有三种：一是直线形对称，键角为180°，常见的分子有：CO2、CS2、C2H2等；二是平面对称，键角为120°，分子构型为平面正三角形，常见的分子有BF3、BBr3等；三是立体对称，键角为109°28′，分子构型为正四面体，常见的分子有CH4、CCl4、SiH4等。
根据“相似相溶”规律，易溶于水的有HCl、NH3。
答案
单原子分子 双原子分子 三原子分子 四原子分子 五原子分子
分子 He、Ne H2 HCl H2O CO2 BF3 NH3 CH4 CH3Cl
键的极性 — 非极性键 极性键 极性键 极性键 极性键 极性键 极性键 极性键
键角 — — — 105° 180° 120° 107° 109°28′ —
空间构型 — 直线形 直线形 V形 直线形 平面正三角形 三角锥形 正四面体形 四面体形
分子极性 非极性 非极性 极性 极性 非极性 非极性 极性 非极性 极性
HCl、NH3
分子的极性由共价键的极性和分子的空间构型两方面共同决定。
(1)只含有非极性键的分子都是非极性分子。单质分子即属此类，如H2、O2、P4等。
(2)以极性键结合而形成的异核双原子分子都是极性分子。
(3)以极性键结合而形成的多原子分子，若空间构型为中心对称的分子是非极性分子，若空间构型非中心对称的分子是极性分子。
平时要熟练记忆H2O、CO2、BF3、NH3、CH4等一些分子的构型。
　下图中每条折线表示周期表ⅣA族～ⅦA族中的某一族元素氢化物的沸点变化，每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的是(　　)
A．H2S　　　 B．HCl　 　　C．PH3　 　　D．SiH4
解析　在ⅣA～ⅦA族中的氢化物里，NH3、H2O、HF因存在氢键，故沸点高于同主族相邻元素氢化物的沸点，只有ⅣA族元素氢化物不存在反常现象，故a点代表的应是SiH4。
答案　D
一般地，对于结构组成相同的分子，随着相对分子质量的增加，沸点增大，但在氢化物的沸点比较时需特别注意：NH3、H2O、HF因存在氢键，沸点高于同主族相邻元素氢化物的沸点。
　下列化合物的沸点比较，前者低于后者的是(　　)
A．乙醇与氯乙烷
D．H2O与H2Te
解析　氢键分为两类：存在于分子之间时，称为分子间氢键；存在于分子内部时，称为分子内氢键。同类物质相比，分子内形成氢键的物质的熔、沸点要低于分子间形成氢键的物质的熔、沸点。如邻羟基苯甲酸、邻羟基苯甲醛等容易形成分子内氢键，沸点较低；而对羟基苯甲酸、对羟基苯甲醛则容易形成分子间氢键，沸点较高。所以B选项正确；对A选项，由于乙醇存在分子间氢键，而氯乙烷不存在氢键，所以乙醇的沸点(78.5℃)高于氯乙烷的沸点(12.3℃)；同样道理，D选项中，H2O的沸点(100℃)高于H2Te的沸点。
答案　B
同分异构体中，能形成分子内氢键者，其沸点和熔点降低。类似地还有邻硝基苯酚和对硝基苯酚等。
　欲提取碘水中的碘，不能选用的萃取剂是(　　)
A．酒精　　　　　B．四氯化碳 C．直馏汽油 D．苯
解析　单质碘(I2)是含有非极性键的非极性分子，根据“相似相溶”规律，可知碘易溶于非极性溶剂。而CCl4、直馏汽油(极性非常弱，可视为非极性分子)、C6H6等为非极性溶剂，且它们与水的密度差别较大，容易分层，所以B、C、D选项可以作为碘的萃取剂。而酒精容易与水、碘互溶，不分层，故不能用作萃取剂。所以答案为A。
答案　A
“相似相溶”规律是指非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。掌握分子的极性是做对这类题目的关键。
　判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是：含氧酸分子结构中含非羟基氧原子数越多，该含氧酸的酸性越强。亚磷酸H3PO3和亚砷酸H3AsO3分子式相似，但它们的酸性差别很大，H3PO3是中强酸，H3AsO3既有弱酸性又有弱碱性。
(1) H3PO3和H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式分别是：
①________________________________________________________________________，
②________________________________________________________________________。
(2)在H3PO3和H3AsO3中分别加入浓盐酸，分析反应情况，写出化学方程式。
解析　(1)已知H3PO3为中强酸，H3AsO3为弱酸，依据题给信息可知H3PO3中含1个非羟基氧原子，H3AsO3中不含非羟基氧原子。
与过量NaOH溶液反应的化学方程式的书写，需知H3PO3和H3AsO3分别为几元酸，从题给信息可知含氧酸分子结构中含几个羟基氢，则该酸为几元酸。故H3PO3为二元酸，H3AsO3为三元酸。
(2)H3PO3为中强酸，不与盐酸反应；H3AsO3为两性物质，可与盐酸反应。
答案　(1)①H3PO3＋2NaOH===Na2HPO3＋2H2O
②H3AsO3＋3NaOH===Na3AsO3＋3H2O
(2)H3PO3为中强酸，不与盐酸反应，H3AsO3[可写成As(OH)3]可与盐酸反应　As(OH)3＋3HCl===AsCl3＋3H2O
本题易陷入的误区是将H3PO3当作三元酸。判断是几元酸要看含氧酸分子结构中含几个羟基氢，而不是含几个氢原子。
根据教材中的图2－28，思考和回答下列问题：
1．以下双原子分子中，哪些是极性分子，哪些是非极性分子？
H2　　O2　　Cl2　　HCl
提示　双原子分子中，单质分子H2、O2、Cl2是以非极性键结合的，是非极性分子；化合物分子HCl是以极性键结合的极性分子。
2．以下非金属单质分子中，是极性分子还是非极性分子？
P4　　C60
提示　多原子单质分子P4、C60只含有非极性共价键，这样的分子是非极性分子。
3．以下化合物分子中，哪些是极性分子，哪些是非极性分子？
CO2　HCN　H2O　NH3　BF3　CH4　CH3Cl
提示　化合物分子中，CO2是直线对称的，BF3是平面正三角形结构，CH4是正四面体结构，尽管构成CO2、BF3、CH4分子的键是极性键，但由于这些分子空间结构相对稳定，键的极性相互抵消，整个分子是非极性分子。HCN、H2O、NH3、CH3Cl这些分子尽管是直线形、V形、三角锥形、四面体形，但分子空间结构不对称，键的极性不能抵消，这些分子是极性分子。
怎样解释卤素单质从F2～I2的熔、沸点越来越高？
单质 熔点/°C 沸点/°C
F2 －219.6 －188.1
Cl2 －101.0 －34.6
Br2 －7.2 58.8
I2 113.5 184.4
提示　卤素单质都是双原子分子，组成和结构相似，其分子间作用力随相对分子质量的增大而增大。因此，从F2～I2熔、沸点越来越高。
1．比较NH3和CH4在水中的溶解度。怎样用相似相溶规律理解它们的溶解性不同？
提示　NH3分子是三角锥形分子，NH3分子具有较强的极性，根据相似相溶规律，NH3易溶于极性溶剂水中。另外，由于NH3分子与H2O分子之间形成氢键，也促进了NH3的溶解。而CH4分子是正四面体结构，尽管C—H键也有极性，但CH4分子为非极性分子，根据相似相溶规律，CH4分子难溶于极性溶剂水中。
2．为什么在日常生活中用有机溶剂(乙酸乙酯等)溶解油漆而不用水？
提示　因为油漆的主要成分是非极性或极性很小的有机分子，故易溶于非极性或极性很小的溶剂中，如乙酸乙酯、苯、甲苯等有机溶剂(根据实际情况选用)，而不溶于水；这些有机溶剂除了能溶解油漆，易于挥发也是它们的特点。
3．在一个小试管里放入一小粒碘晶体，加入约5 mL蒸馏水，观察碘在水中的溶解性(若有不溶的碘，可将碘水溶液倾倒在另一个试管里继续下面的实验)。在碘水溶液中加入约1 mL四氯化碳(CCl4)，振荡试管，观察碘被四氯化碳萃取，形成紫红色的四氯化碳溶液。再向试管里加入1mL浓碘化钾(KI)水溶液，振荡试管，溶液紫色变浅，这是由于在水溶液里可发生如下反应：I2＋I－===I。实验表明碘在纯水还是在四氯化碳中溶解性较好？为什么？
提示　实验中可观察到，试管中加入水后，碘未能完全溶解，并且溶解得很少，表明碘在水中的溶解度很小。而在碘水溶液中加入CCl4振荡后，水层颜色明显变浅，而CCl4层呈紫红色，表明碘在CCl4中溶解度较大，故可用CCl4萃取碘水中的碘。I2、CCl4都是非极性分子，H2O是极性分子，根据相似相溶规律，I2易溶于CCl4而不易溶于水。
1．水分子呈V形，两个H—O键的键解为105°，结构式为OHH，结构不对称，正电中心和负电中心不重合，为极性分子：δ－,OH,δ＋H,δ＋，其中水分子中的O呈负电性(δ－)，水分子中的H呈正电性(δ＋)。同样为三个原子构成的二氧化碳分子(CO2)，两个C＝O键的键角为180°，为直线形分子，结构对称(O＝C＝O)，正电中心和负电中心重合，使整个分子不显极性，为非极性分子。
2．低碳醇分子(如甲醇、乙醇)中的—OH与水分子的—OH相近，并能与水形成分子间氢键，所以低碳醇能与水互溶；而高碳醇(如戊醇、己醇)中的烃基较大，烃基为非极性疏水基，当烃基较大时，醇的溶解性决定于烃基的疏水性，即溶解性减小，并且随着碳原子数不断增多，溶解度就更小，以至不溶。
3．汽油(通常为直馏汽油)的主要成分为液态烷烃，由于分子中碳氢键具有相当的对称性，使得分子几乎没有极性。水为极
性溶剂，根据“相似相溶”溶解规律，可知汽油易溶于非极性溶剂(如CCl4、苯)，而不溶于极性溶剂。
4．(1)不正确。氢键不是化学键，而是一种特殊的分子间作用力。
(2)不正确。由于碳原子电负性很小，甲烷(CH4)分子中的氢原子，不具备形成氢键的条件，不能与水分子形成氢键。
(3)不正确。乙醇分子(CH3CH2OH)中含有—OH，水分子中也含有—OH，所以当乙醇溶于水时，除了存在分子间作用力，还存在另一种较强的作用力——氢键。
(4)不正确。碘化氢分子之间只存在分子间作用力，不存在氢键。碘化氢和氯化氢组成和结构相似，只是碘化氢的相对分子质量大，分子间作用力大，所以熔、沸点高。
5．略
6．对羟基苯甲酸的沸点高于邻羟基苯甲酸。这是因为邻羟基苯甲酸在分子内形成氢键(如图①所示)，而对羟基苯甲酸在分子间形成氢键(如图②所示)。所以对羟基苯甲酸沸点较高。
1．下列元素原子与氢形成的分子中，共价键的极性最大的是(　　)
A．I B．S C．F D．Cl
答案　C
2．下列说法正确的是(　　)
A．由极性键构成的分子全都是极性分子
B．含有非极性键的分子不一定是非极性分子
C．极性分子一定含有极性键，非极性分子一定含有非极性键
D．以极性键结合的双原子分子，一定是极性分子
答案　BD
解析　以非极性键结合成的双原子分子都是非极性分子，以极性键结合成的双原子分子都是极性分子。以极性键结合成的多原子分子，可能是极性分子，也可能是非极性分子，这决定于分子中各键的空间排列。
3．使用微波炉加热，具有使受热物质均匀受热、表里一致、速度快、热效率高等优点．其工作原理是通电后炉内的微波场以几亿赫兹的高频改变外电场的方向，水分子因而能迅速摆动，产生热效应，这是因为(　　)
A．水分子具有极性共价键 B．水分子中有共用电子对
C．水由氢、氧两元素组成 D．水分子是极性分子
答案　D
解析　只有极性分子才能在电场中定向移动，非极性分子几乎不发生定向移动。水分子是由极性键构成的极性分子，故选D。
4．经验规律(相似相溶规律)：一般来说，由极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂。以下事实中可以用相似相溶规律说明的是(　　)
A．HCl易溶于水 B．I2可溶于水
C．Cl2可溶于水 D．NH3易溶于水
答案　AD
解析　HCl、NH3是极性分子，I2、Cl2是非极性分子，H2O是极性溶剂。
5．下列物质的沸点比较，前者低于后者的是(　　)
A．F2与I2 B．HF与HCl
C．Na与K D．NaCl与H2O
答案　A
解析　F2与I2是结构相同的分子，由于I2的相对分子质量比F2的大，所以F2的沸点低于I2，A符合；HF分子间有氢键，所以HF的沸点高于HCl，B不符合；K的沸点低于Na，C不符合；常温下NaCl常温下为固体，H2O为液体，D不符合。
6．下列物质易溶于水的是______，易溶于CCl4的是______。
A．NH3 B．HF C．I2 D．Br2
答案　AB　　CD
解析　NH3、HF、水属于极性分子，I2、Br2、CCl4属于非极性分子，根据相似相溶规律可判断出答案。
7．下列化合物中，化学键的类型和分子的极性(极性或非极性)皆相同的是(　　)
A．CO2和SO2 B．CH4和CH2Cl2 C．BF3和NH3 D．HCl和HI
答案：　D
解析：　A中CO2为极性键构成的非极性分子，为直线形结构，SO2为V形结构，是极性分子；B中CH4为极性键构成的非极性分子，是正四面体结构，CH2Cl2是由极性键构成的极性分子；C中BF3为极性键构成的非极性分子，是平面正三角形结构，NH3为极性键构成的极性分子，是三角锥形结构；D中HCl和HI都是极性键构成的直线形结构，都为极性分子。
8．下列无机含氧酸分子中酸性最强的是(　　)
A．HNO2 B．H2SO3 C．HClO3 D．HClO4
答案　D
解析　对于同一种元素的含氧酸，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强，如<；<；<。观察A、B、C、D四个选项，HNO2、H2SO3、HClO3中的中心元素N、S、Cl都未达到其最高价，其酸性不够强，只有D选项中的HClO4中的Cl为＋7价，是Cl元素中最高价，使H—O—ClO3中O的电子向Cl偏移，在水分子作用下，容易电离出H＋，酸性很强。故答案为D。
9．下列事实与氢键有关的是(　　)
A．水加热到很高的温度都难以分解
B．水结成冰体积膨胀，密度变小
C．CH4、SiCl4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高
D．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
答案　B
解析　形成氢键的条件是一方有“裸露”的氢原子，另一方有半径较小且吸引电子能力较强的活泼非金属原子。A表示水的稳定性，C与范德华力有关，D与化学键有关，只有B是由于形成氢键。
10．用一带静电的玻璃棒靠近A、B两种纯液体流，现象如下图所示，据此分析，A、B两种液体分子的极性正确的是(　　)
A．A是极性分子，B是非极性分子 B．A是非极性分子，B是极性分子
C．A、B都是极性分子 D．A、B都是非极性分子
答案　B
解析　由图示用一带静电的玻璃棒靠近A时，A不偏转，说明A无极性，靠近B时，B偏转，说明B有极性。
11．下列分子结构中，原子的最外层电子都能满足8电子稳定结构的是(　　)
A．XeF2 B．CO2 C．PCl5 D．HClO
答案　B
解析　选项A中，氙原子已是8电子稳定结构，当它和氟原子结合时，最外层电子数必然超过8个；选项B中，碳、氧分别差4个电子和2个电子达到稳定结构，碳原子分别和2个氧原子形成碳氧双键，每个原子的最外层为8电子稳定结构；选项C中的磷原子，最外层有5个电子，分别和5个氯原子结合，形成5个共用电子对，磷原子最外层形成10电子结构；选项D所指的次氯酸，氢、氯、氧达到稳定结构还差的电子数分别为1、1、2，所以三原子分别提供1个、1个、2个电子参与形成共用电子对，氯、氧原子达到8电子稳定结构，而氢原子仅能达到2电子的稳定结构。本题的正确选项只能是B。
12．CO2、CH4、BF3都是非极性分子，HF、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正确的是(　　)
A．所有原子在同一平面 B．分子中不含有氢原子
C．在ABn中A原子没有孤对电子 D．A的相对原子质量小于B
答案　C
解析　CO2、CH4、BF3中所有电子都参与形成了共价键，没有孤对电子，都是对称结构，而HF、H2O、NH3不是所有电子都参与形成了共价键，都有孤对电子，都不是对称结构。
13．制冷剂是一种易被压缩、液化的气体，液化后在管内循环，蒸发时吸收热量，使环境温度降低，达到致冷目的。人们曾采用过乙醚、NH3、CH3Cl等作制冷剂，但它们不是有毒，就是易燃。于是科学家根据元素性质的递变规律来开发新的制冷剂。
据现有知识，某些元素化合物的易燃性、毒性变化趋势如下：
(1)氢化物的易燃性：第二周期________＞________＞H2O＞HF；
第三周期SiH4＞PH3＞ H2S＞HCl.
(2)化合物的毒性：PH3＞NH3；H2S________H2O；CS2________CO2；CCl4＞CF4(选填＞或＜、＝)。
于是科学家们开始把注意力集中在含F、Cl的化合物上。
(3)已知CCl4的沸点为76.8℃，CF4的沸点为－128℃，新的制冷剂的沸点范围应介于其间。经过较长时期反复试验，一种新的制冷剂氟利昂CF2Cl2终于诞生了，其他类似的还可以是________。
(4)然而，这种制冷剂却造成了当今的某一环境问题是________，但求助于周期表中元素及其化合物的________变化趋势来开发制冷剂的科学思维方法是值得借鉴的。(填写字母)
①毒性　②沸点　③易燃性　④水溶性　⑤颜色
a．①②③　b．②④⑤　c．②③④
答案　(1)CH4　NH3　(2)＞　＞
(3)CFCl3(或CF3Cl)　(4)使大气臭氧层出现空洞　a
解析　(1)根据元素周期律，非金属性越强，氢化物的稳定性越大。从题中的信息，知道第三周期的氢化物易燃性顺序为SiH4＞PH3＞H2S＞HCl，因此很容易推出第二周期的氢化物易燃性顺序为CH4＞NH3＞H2O＞HF。
(2)根据已知化合物的毒性；PH3＞NH3，CCl4＞CF4，得出“相同类型的化合物，相对分子质量越大，其化合物的毒性也越大”的结论，然后应用此规律，得出H2S＞H2O；CS2＞CO2。
教材复习题解答
1．B　2.C　D　A　B　3.D　4.D　5.A
6．CCl4分子中的碳原子的四个价电子全部参与成键，所以其结构为正四面体形。NH3分子中的氮原子的三个未成对电子与三个氢原子形成共价键，这样氨分子中还存在一对孤对电子，它占据中心原子氮原子周围的空间，并对成键电子对有较强的排斥作用，使NH3分子中N—H键之间的键角被压缩为107°。氨分子的空间构型为三角锥形。H2O分子中的氧原子也只有两个未成对电子与两个氢原子成键，还剩余两对孤对电子，这两对孤对电子占据氧原子周围的空间，并对成键电子对有较强的排斥作用，使H2O分子中O—H键的键角变为105°。H2O分子的空间构型为V形。
7．白磷与氧气反应得到的P2O3和P2O5的分子结构是P4O6和P4O10，它们可以看做是：白磷(P4)分子中的6条P—P键分别插入1个氧原子，可得到P4O6；白磷分子中6条P—P键分别插入1个氧原子后，磷原子还与4个氧原子以配位键结合，则可得到P4O10(分别如图a、b、c所示)。
8．乙烷分子的空间结构如图1所示，分子中的每个碳原子分别与三个氢原子形成三个C—H σ键，同时两个碳原子之间形成C—C σ键，每个碳原子处于四面体的中心。
乙烯分子结构为平面形，如图2所示，分子中的碳原子由一个s轨道和两个p轨道进行杂化，组成三个等同的sp2轨道，sp2轨道对称轴在同一平面上，彼此成120°角。形成乙烯分子时，两个碳原子各用一个平面三角形
轨道上的电子相互配对，形成一个σ键；每个碳原子的另外两个平面三角形
轨道上的电子分别与两个氢原子的1s轨道的电子配对成键；每个碳原子剩下一个未参与杂化的2p轨道(均含一个未成对电子)能够以“肩并肩”的方式重叠，形成一个π键。所以乙烯分子中的两个碳原子间存在一个σ键和一个π键。
乙炔分子结构为直线形，如图3所示，成键时，激发态的碳原子由一个2s轨道和一个2p轨道重新组合，组成两个能量相等的sp杂化轨道。两个碳原子间各以一个sp轨道互相重叠，形成一个C—C σ键，每个碳原子又各以一个sp轨道分别与一个氢原子的1s轨道重叠形成C—H σ 键，两个碳原子间还存在着两个相互垂直的π键。故乙炔分子中的碳碳三键是由一个σ键和两个互相垂直的π键组成的。
当乙炔加氢变为乙烯时，碳原子的杂化方式由sp杂化变为sp2杂化；当乙烯加氢变为乙烷时，碳原子的杂化方式又由sp2杂化变为sp3杂化。
9．乙烯分子中的碳碳双键是由一个σ键和一个π键组成的，π键的直线剖面垂直于σ键所在的平面。如果旋转，两个py轨道不能重叠，π键便被破坏。
10．OF2分子中的中心原子氧原子的杂化类型为四面体形
，与H2O分子中的中心原子氧原子的杂化类型相同。在OF2分子和H2O分子中，氧原子都还存在两对孤对电子，这两对孤对电子占据氧原子周围的空间，对成键电子对有排斥作用，但由于电负性O与F的差别不如O与H的差别大，所以H2O分子为典型的极性分子，而OF2分子的极性则较小，尽管二者的结构是相似的。
11．略
12．略
学案1　分子间作用力及其极性
1．极性键与非极性键
分类 特点 成键元素的特点 存在
非极性键 共用电子对不发生偏移 相同的非金属元素原子的电子配对成键 非金属单质，某些化合物
极性键 共用电子对发生偏移 不同的非金属元素原子的电子配对成键 共价化合物，某些离子化合物
2.分子的极性
(1)极性分子
正电中心和负电中心不重合，即键的极性的向量和不为零。
(2)非极性分子
正电中心和负电中心重合，即键的极性的向量和为零
3．范德华力
(1)概念
范德华力是分子之间普遍存在的相互作用力，它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。
(2)强弱
①范德华力约比化学键能小1～2个数量级。
②分子的极性越大，范德华力越大。
③结构和组成相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。
(3)对物质性质的影响
范德华力主要影响物质的物理性质，如熔点、沸点，化学键主要影响物质的化学性质。
4．氢键
(1)概念：氢键是除范德华力外的另一种分子间作用力，它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另一个分子中电负性很强的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。氢键的存在，大大加强了水分子之间的作用力，使水的熔、沸点较高。
(2)形成条件：研究证明，氢键普遍存在于已经与N、O、F等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外的N、O、F等电负性很大的原子之间。例如，不仅氟化氢分子之间以及氨分子之间存在氢键，而且它们跟水分子之间也存在氢键。
(3)强度：尽管人们把氢键也称作“键”，但与化学键比较，氢键属于一种较弱的作用力，其大小介于范德华力和化学键之间，约为化学键的十分之几，不属于化学键。
5．分子间作用力对物质性质的影响
(1)对物质熔、沸点的影响
一般来说，组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔、沸点通常越高。如熔、沸点：
I2>Br2>Cl2>F2，Rn>Xe>Kr>Ar>Ne>He
(2)对物质溶解性的影响
如：在273 K、101 kPa时，氧气在水中的溶解量(49 cm3·L－1)比氮气在水中的溶解量(24 cm3·L－1)大，就是因为O2与水分子之间的作用力比N2与水分子之间的作用力大所导致的。
1．已知H2O2的分子空间结构可在二面角中表示，如图所示，则有关H2O2的结构的说法中正确的是(　　)
A．分子的正、负电荷重心重合 B．分子正、负电荷重心不重合
C．H2O2是极性分子 D．H2O2是非极性分子
答案　BC
2．下列说法正确的是(　　)
A．含有非极性键的分子一定是非极性分子
B．非极性分子中一定含有非极性键
C．由极性键形成的双原子分子一定是极性分子
D．键的极性与分子极性无关
答案　C
解析　含有非极性键的分子不一定是非极性分子，如H2O2；非极性分子中不一定含有非极性键，如CH4、CO2均是非极性分子，却都只有极性键；分子的极性除与键的极性有关外，还与分子的空间构型有关。
3．下列每组物质发生状态变化所克服的粒子间的相互作用属于同种类型的是(　　)
A．食盐和蔗糖熔化　　　　　 　B．金属钠和晶体硫熔化
C．碘和干冰的升华 D．二氧化硅和氧化钠熔化
答案　C
解析　食盐熔化克服的是离子键，蔗糖熔化克服的是分子间作用力，故A选项错误。钠发生状态变化克服的是金属键，而硫发生状态变化克服的是分子间作用力，因此B选项也不正确。碘和干冰都属于分子晶体，状态改变克服的都是分子间作用力，故C选项符合题意。二氧化硅属于原子晶体，熔化时克服的是共价键，而氧化钠属于离子晶体，熔化时克服的是离子键，故D选项也不符合题意。
4．在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与化学键的强弱无关的变化规律是(　　)
A．HF、HCl、HBr、HI的热稳定依次减弱
B．金刚石的硬度大于硅，其熔、沸点也高于硅
C．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次减小
D．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
答案　D
5．下列物质中不存在氢键的是(　　)
A．冰醋酸中醋酸分子之间
B．液态氟化氢中氟化氢分子之间
C．一水合氨分子中的氨分子与水分子之间
D．可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子之间
答案　D
解析　只有非金属性很强的元素与氢元素形成强极性的共价键之间才可能形成氢键，C—H不是强极性共价键。故选D。
6．在下列物质中：①氨气　②氯化氢　③氯化铵　④干冰
⑤苛性钠　⑥食盐　⑦冰　⑧氩气　⑨过氧化钠　⑩双氧水
氢气　 甲烷　 HClO　 Cl2　 CH3COOH
(1)只有非极性键的是
________________________________________________________________________；
(2)只有极性键的是
________________________________________________________________________；
(3)既有极性键又有非极性键的是
________________________________________________________________________；
(4)只有离子键的是
________________________________________________________________________；
(5)既有离子键又有极性键的是
________________________________________________________________________；
(6)既有离子键又有非极性键的是
________________________________________________________________________。
答案　(1) 　 (2)①②④⑦ 　 (3)⑩ 　(4)⑥
(5)③⑤　(6)⑨
7．从下图可以看出，NH3、H2O和HF的沸点反常。例如，HF
的沸点按沸点曲线的上升趋势应该在－90℃以下，而实际上是20℃；H2O的沸点按沸点曲线上升趋势应该在－70℃以下，而实际上是100℃。
试用分子间作用力解释，为什么HF、H2O和NH3的沸点会反常。
答案　因为H2O、HF、NH3中的O、F、N三种元素的电负性较大，分子间形成了氢键，故H2O、HF、NH3的沸点会出现反常现象。
解析　H2O、HF、NH3分子间存在氢键，氢键能使物质沸点升高。
1．下列物质的熔、沸点高低顺序正确的是(　　)
A．F2CCl4>CBr4>CI4
C．HF答案　AD
解析　物质的熔、沸点高低由分子间作用力大小决定，分子间作用力越大，熔、沸点越高，反之越低，而相对分子质量和分子的极性越大，分子间作用力就越大，物质的熔、沸点就越高。A中卤素单质随相对分子质量的增大，分子间作用力逐渐增大，熔、沸点升高，故A正确；B恰好相反，B错误；C中虽然四种物质的相对分子质量逐渐增大，但是，在HF分子间存在氢键，故HF的熔、沸点是最高的；D正确。
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的存在
B．冰的密度比液态水的密度小
C．乙醇比甲醚(CH3—O—CH3)更易溶于水
D．NH3比PH3稳定
答案　D
解析　氢键是由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，所以只有D与氢键无关。
3．关于氢键的下列说法中正确的是(　　)
A．每个水分子内含有两个氢键
B．在水蒸气、水和冰中都含有氢键
C．分子间形成氢键能使物质的熔点和沸点升高
D．HF的稳定性很强，是因为其分子间形成氢键
答案　C
解析　氢键属于分子间作用力，它主要影响物质的物理性质，与化学性质如稳定性等无关。A中说法显然不对，B中水蒸气分子间距离太大形不成氢键，而D中稳定性与氢键无关，所以答案选C。
4．如图所示为[Co(NH3)6]3＋的立体结构，其中数字处的小圆圈表示NH3分子，且各相邻的NH3分子间的距离相等，Co3＋离子位于八面体的中心。若其中两个NH3被Cl－取代，所形成的[Co(NH3)4Cl2]＋同分异构体的种数有(　　)
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
答案　A
5．下列物质中含有非极性键的共价化合物是(　　)
A．H2O2 B．CH3COONa C．Na2O2 D．I2
答案　A
解析　共价化合物只有A，可快速解答。B、C属离子化合物，D为单质。四种物质中均含非极性键，依次为O—O键、C—C键、O—O键、I—I键。
6．下列关于极性键的叙述不正确的是(　　)
A．由不同元素的原子形成的共价键
B．极性分子中必定存在极性键
C．由同种元素的两个原子形成的共价键
D．共用电子对必然偏向吸引电子能力强的原子的一方
答案　C
解析　同种元素的两个原子形成的共价键一定是非极性键。C项错误。
7．下列氢化物在液态时，分子间不存在氢键的是(　　)
A．HF B．H2O C．NH3 D．CH4
答案　D
解析　形成氢键的分子，既要有较易提供H原子的分子，还要有具有未成键的电子对且电负性比较强、原子半径又不太大的原子作为电子对的供体。因此，具有较强氢键的是F、O、N。CH4分子中的C原子没有未成键的电子对，不具备这些条件，所以不存在氢键。
8．已知N、P同属元素周期表的第ⅤA族元素，N在第二周期，P在第三周期，NH3分子呈三角锥形，N原子位于锥顶，三个H原子位于锥底，N—H键间的夹角是107°。
(1)PH3分子与NH3分子的构型关系是______(填“相同”、“相似”或“不相似”)，________(填“有”或“无”)P—H键，PH3分子是________(填“极性”或“非极性”)分子。
(2)NH3与PH3相比，热稳定性更强的是________，原因是
________________________________________________________________________。
(3)NH3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．键的极性N—H比P—H强
B．分子的极性NH3比PH3强
C．相对分子质量PH3比NH3大
D．NH3分子之间存在特殊的分子间作用力
答案　(1)相似　有　极性　(2)NH3　NH3分子中N—H键键能比PH3分子中的P—H键键能大　(3)D
解析　(1)N原子与P原子结构相似，NH3分子与PH3分子结构也相似。P—H键为不同种元素原子之间形成的共价键，为极性键。
(2)由N、P在元素周期表中的位置和元素周期律知，非金属性N比P强，由元素的非金属性与氢化物之间的热稳定性关系知，NH3比PH3热稳定性强，可用键能来解释。
(3)“易液化”属于物质的物理性质，NH3与PH3都是分子晶体，其物理性质与化学键无关。按照相对分子质量与分子间作用力的关系和分子间作用力与物质的物理性质的关系分析，应该有PH3比NH3的沸点高，PH3比NH3易液化。而实际是NH3比PH3易液化，这种反常现象的客观存在必有特殊的原因，在NH3分子间存在着比范德华力大的氢键。
9.
1949年度诺贝尔化学奖授予为研究臭氧做出贡献的化学家。臭氧能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。O3分子的结构如图：呈V形，键角116.5°。三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O原子分别构成一个非极性共价键；中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子提供1个电子，构成一个特殊的化学键(虚线内部分)——三个O原子均等的享有着4个电子。
请回答：
(1)题中非极性共价键是　　键，特殊的化学键是　　键。
(2)臭氧与氧气是　　　　　　。
(3)下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是
________________________________________________________________________。
A．H2O B．CO2 C．SO2 D．BeCl2
(4)分子中某一原子有1对没有跟其他原子共用的电子叫孤对电子，那么O3分子有______对孤对电子。
答案　(1)σ　π　(2)同素异形体　(3)C　(4)5
解析　每个原子提供的一个未成对电子形成σ键，若再形成为π键，运用等电子原理找结构相似的分子。
10．下面是A～G七种元素的电子排布
试由上述元素构成的物质的化学式回答：
(1)写出四种常见的由非极性键形成的双原子分子________________。
(2)写出三种由极性键形成的双原子分子____________。
(3)写出由极性键构成的直线形的三原子分子__________。
(4)写出由三原子以极性键构成的空间构型为V形的三原子分子________，其电子式为__________________。
(5)写出一种由三个原子组成的既含离子键又含共价键的化合物__________，其电子式为____________。
(6)写出一种既含离子键又含非极性键的化合物
________________________________________________________________________，
其电子式为__________________。
答案　(1)H2、N2、O2、Cl2
(2)HCl、CO、NO　(3)HCN、CO2、N2O
(4)H2O　HH　(5)NaOH　Na＋[H]－
(6)Na2O2　Na＋[]2－Na＋
解析　A为H，B为C，C为N，D为O，E为Na，F为Al，G为Cl。
学案2　分子的性质
1．判断下列分子为手性分子的是(　　)
答案　B
解析　据手性分子的定义，必须是同一个碳原子上连四个不同的原子或基团，B项乳酸分子中间碳原子连—CH3、—H、—OH、—COOH四种不同的原子或基团，应是手性分子。
2．下列分子含有“手性”碳，属于手性分子的是(　　)
答案　AC
3．PtCl2(NH3)2为平面四边形结构，它可以形成两种固体，一种为淡黄色，在水中溶解度小；另一种为黄绿色，在水中的溶解度较大，解释上述两种结构的物质在水中溶解度大小的原因。
答案　物质的性质取决于物质的结构，分子无极性，故不易溶于水；而分子有极性，故易溶于水。
解析　该物质可能的平面四边形结构有① 。①中结构对称，分子无极性；②中不对称，分子有极性，由相似相溶规律可知，①在极性溶剂水中溶解度小，而②则溶解度较大。
4．试比较下列含氧酸的酸性强弱(填“>”、“<”或“＝”)：H2SO4________H2SO3；HNO2________HNO3；HClO________HClO2；HClO3________HClO4；H3PO4________H3PO3。
答案　>　<　<　<　>
解析　本题考查无机含氧酸酸性强弱的比较，中心原子相同时，可比较(HO)mROn中n值大小，n越大，酸性越强。
1．用萃取法从碘水中分离碘，所用萃取剂应具有的性质是(　　)
①不和碘或水起化学反应；②能溶于水；③不溶于水；④应是极性溶剂；⑤应是非极性溶剂。
A．①②⑤ B．②③④ C．①③⑤ D．①③④
答案　C
解析　从碘水中萃取碘，萃取剂应不和碘或水反应，与水不互溶，碘在其中的溶解度大于水中的溶解度，所以一定是非极性溶剂。
2．下列关于四氯化碳的叙述中正确的是(　　)
A．通常情况下CCl4是无色气体
B．CCl4分子是含有极性键的非极性分子
C．CCl4在空气中易燃烧生成CO2
D．CCl4易溶于水，不能从碘水中萃取碘
答案　B
解析　CCl4在通常情况下是油状液体，故A错。它不易燃，可以用来作灭火剂，故C错。CCl4是非极性分子，难溶于水，可用来萃取碘水中的I2，D错。
3．关于晶体的下列说法正确的是(　　)
A．只要含有金属阳离子的晶体就一定是离子晶体
B．离子晶体中一定含金属阳离子
C．在共价化合物分子中各原子都形成8电子结构
D．分子晶体的熔点不一定比金属晶体熔点低
答案　D
解析　在常温下碘为固体，汞为液体，钨熔点很高。
4．把下列液体分别装在酸式滴定管中，并使其以细流流下，当用带有静电的玻璃棒接近液体细流时，细流可能发生偏移的是(　　)
A．CCl4 B．C2H5OH C．CS2 D．C6H6
答案　B
解析　只有极性分子才会被静电吸引或排斥偏移，所给选项中A、C、D三种分子均是非极性分子。
5．下列事实不能用分子间作用力解释的是(　　)
A．HF、H2O的沸点比HCl、H2S的沸点高很多
B．正戊烷的沸点比新戊烷的沸点高
C．的沸点比的沸点低
D．Na2O的熔点比MgO的熔点低
答案　D
解析　A中HF、H2O分子间可形成氢键，所以比HCl、H2S的沸点高；B中正戊烷为直链形，分子间靠的比较近，所以比新戊烷沸点高；C中存在分子内氢键，而存在分子间氢键，前者比后者沸点低；D中二者均为离子化合物，与分子间作用力无关，所以选D。
6．当一个碳原子所连四个不同原子或原子团时，该碳原子叫“手性碳原子”。下列化合物中含有2个手性碳原子的是(　　)
答案　C
解析　由题干可知，A项与B项、D项中各有1个手性碳原子；C项中有2个手性碳原子。
7．比较下列含氧酸的酸性强弱。
(1)HClO4　HClO3　HClO2　HClO
(2)HClO3　H2SO4　H3PO4　H4SiO4
(3)HNO3　H2CO3　H3BO3
答案　(1)HClO4>HClO3>HClO2>HClO
(2)HClO3>H2SO4>H3PO4>H4SiO4
(3)HNO3>H2CO3>H3BO3
8．碘在不同溶液中呈现紫色或棕色。一般认为溶液呈紫色表明溶解的“碘分子”并未和溶剂发生很强的结合。
已知不同温度下，碘在石蜡油中的溶液呈紫色或棕色，请回答：温度低时溶液呈________色，温度高时，溶液呈______色，因为________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　棕　紫　温度低时分子间作用力大，碘分子与石蜡分子间的作用力较强，所以颜色较深为棕色，温度高时，分子间作用力减小，所以碘分子与石蜡分子间作用力减弱，颜色较浅为紫色
解析　先阅读、学习、后运用。从阅读材料可知，当碘分子与溶剂分子之间的作用比较弱时，溶液呈紫色；当分子间作用力较强时，呈棕色。因此，当碘在石蜡油中的溶液在低温时，呈棕色，高温时呈紫色。因为温度高，分子动能大，运动加剧，I2分子与溶剂分子之间的作用力减弱。
9．自然界中往往存在许多有趣也十分有意义的现象，下表列出了若干化合物的结构式、化学式、相对分子质量和沸点。
结构式 化学式 相对分子质量 沸点/℃
(1)H—OH H2O 18 100
(2)CH3OH CH4O 32 64
(3)CH3CH2OH C2H6O 46 78
(4) C2H4O2 60 118
(5) C3H6O 58 56
(6)CH3CH2CH2OH C3H8O 60 97
(7)CH3CH2OCH3 C3H8O 60 11
从它们的沸点可以得到什么规律？
答案　(1)组成和结构相似的分子化合物，相对分子质量越大，沸点越高。
(2)分子间存在氢键，会使沸点升高，氢键越强，沸点越高。
解析　从分子间作用力及氢键加以分析。
(2)、(3)、(6)均为醇类，相对分子质量越大，沸点越高。
(4)、(6)、(7)相对分子质量均为60，沸点不同，这是由于(4)、(6)分子间存在氢键。
10．判断含氧酸强弱的一条规律是：在含氧酸分子中非羟基氧原子数多，酸性强；非羟基氧原子数少，酸性弱。例如
含氧酸分子式 非羟基氧原子数 酸性
HClO 0 极弱
H3PO4 1 中强
HNO3 2 强
HClO4 3 最强
若已知亚磷酸(H3PO3)是中强酸，亚砷酸(H3AsO3)是极弱酸，试写出H3PO3、H3AsO3的结构简式。
答案
学案3　本节知识归纳
1．下列物质微粒间只存在范德华力的是(　　)
A．Ne　　　 B．NaCl　　 　C．SiO2　　　 D．NH4Cl
答案　A
解析　Ne为单原子分子，分子间只存在范德华力，B项中NaCl晶体中只存在离子键，C项中SiO2晶体中只存在极性键，D项中存在离子键、共价键、配位键。
2．下列叙述正确的是(　　)
A．同一主族的元素，原子半径越大，其单质的熔点一定越高
B．同一周期元素的原子，半径越小越容易失去电子
C．同一主族的元素的氢化物，相对分子质量越大，它的沸点一定越高
D．稀有气体元素的原子序数越大，其单质的沸点一定越高
答案　D
解析　同一主族的金属元素原子半径越大其单质的熔点越低，A错；同一周期元素原子半径越小，越不易失去电子，B错；同一主族元素的氢化物相对分子质量越大，其沸点不一定越高，因NH3、H2O、HF液态时存在氢键而出现反常现象，故C错；因稀有气体属于分子晶体，原子序数越大其单质的相对分子质量越大，沸点越高，故选D。
3．已知含氧酸可用通式XOm(OH)n来表示，如X是S，m＝2，n＝2，则这个式子表示H2SO4。一般而言，该式中m大的是强酸，m小的是弱酸。下列各含氧酸中酸性最强的是(　　)
A．HClO3 B．H2SeO3 C．H2BO2 D．HMnO4
答案　D
解析　依据信息：A中HClO3可写成ClO2(OH)1，B中H2SeO3写成SeO(OH)2，C中H2BO2写成B(OH)2，D中HMnO4写成MnO3(OH)，根据XOm(OH)n，m大的是强酸，m小的是弱酸，所以HMnO4是酸性最强的酸。
4．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。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体——冰。其结构示意图如图所示：
则：(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粒子，其电离方程式为：
______________________________________________________________________。
答案　(1)2　(2)2H2O??H3O＋＋OH－
解析　因每个水分子与4个水分子形成氢键，而每个氢键为两个水分子所共有，故每个水分子形成的氢键数为：4×＝2，水电离时产生OH－，与其电子数相同的粒子必定为H3O＋。
1．下列说法不正确的是(　　)
A．分子间作用力是分子间相互作用力的总称
B．分子间氢键的形成除使物质的熔、沸点升高外，对物质的溶解度、硬度等也有影响
C．范德华力与氢键可同时存在于分子之间
D．氢键是一种特殊的化学键，它广泛存在于自然界中
答案　D
解析　氢键不是化学键，化学键是原子与原子间强烈的相互作用，而氢键是分子间比范德华力稍强的作用力，它们不是包含与被包含的关系。
2．下列说法正确的是(　　)
A．H与D,16O与18O互为同位素；HO、DO互为同素异形体；甲醇、乙二醇和丙三醇互为同系物
B．在SiO2晶体中，1个Si原子和2个O原子形成2个共价键
C．HI的相对分子质量大于HF，所以HI的沸点高于HF
D．由第ⅠA族和第ⅦA族元素形成原子个数比为1∶1、电子总数为28的化合物，是离子化合物
答案　D
解析　同素异形体是指单质，同系物要求分子结构相似，且相差一个或几个—CH2—，A错；SiO2晶体中，1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，B错；HI的相对分子质量虽然大于HF，但HF分子间存在氢键，C错，故选D。
3．水蒸气中常含有部分(H2O)2，要确定(H2O)2的存在，可采用的方法是(　　)
A．1 L水蒸气冷凝后与足量金属钠反应，测量产生氢气的体积
B．1 L水蒸气通过浓硫酸后，测浓硫酸增重的质量
C．该水蒸气冷凝后，测水的pH
D．该水蒸气冷凝后，测氢氧原子个数比
答案　AB
解析　(H2O)2分子和H2O分子比较，在相同状况和相同体积时，(H2O)2中所含“H2O”的物质的量是H2O中“H2O”的物质的量的两倍，故A、B正确；而(H2O)2仅仅是靠分子间作用力，将两个H2O分子结合在一起，其化学性质和H、O原子数之比都没有变化，故C、D无法达到实验目的。
4．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
答案　B
解析　此题主要考查了共价键与极性分子的极性。Br2是非极性键结合成的非极性分子，HCl、NH3和H2O是由极性键构成的极性分子，CH4、CCl4、CO2是由极性键构成的非极性分子。所以B正确。
5.下表为元素周期表前四周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是(　　)
A．常压下五种元素的单质中Z单质的沸点最高
B．Y、Z的阴离子电子层结构都与R原子的相同
C．W的氢化物的沸点比X的氢化物的沸点高
D．Y元素的非金属性比W元素的非金属性强
答案　D
解析　本题通过元素在周期表中的位置推断元素，考查单质的沸点，元素原子的电子层结构，氢键及同周期元素非金属性大小判断等知识，侧重考查分析判断推理能力。单质的沸点高低取决于单质形成的晶体类型，由R、W、X、Y、Z五种元素所在的位置看，它们分别是Ar、P、N、S、Br，它们形成的单质中，常温下，P、S为固体，Br2为液体，N2、 Ar为气体，故A错，Br－的核外电子层比S2－和Ar多一层，B错，N、P氢化物中NH3分子间可形成氢键，沸点高，C错。
6．下列分子中，属于含有极性键的非极性分子的是(　　)
A．H2O B．Cl2 C．NH3 D．CCl4
答案　D
解析　Cl2只含非极性键(Cl—Cl)，可首先排除B选项；A选项中H2O为V形结构，不对称，分子中极性键的向量和不为零，为极性分子；C选项中NH3为三角锥形结构，不对称，也为极性分子；只有D选项中的CCl4为正四面体形，结构对称，分子中极性键的向量和为零，为非极性分子。
7．60年代美国化学家鲍林提出了一个经验规则：设含氧酸的化学式为HnROm，其中(m－n)为非羟基氧原子数。鲍林认为含氧酸的强弱与非羟基氧原子数(m－n)的关系见下表。试简要回答下列问题。
m－n 0 1 2 3
含氧酸强度 弱酸 中强 强 很强
实例 HClO H3PO4 HNO3 HClO4
(1)按此规则判断H3AsO4、H2CrO4、HMnO4酸性由强到弱的顺序为__________________。
(2)H3PO3和H3AsO3的形式一样，但酸性强弱相差很大。已知H3PO3为中强酸，H3AsO3为弱酸，试推断H3PO3和H3AsO3的分子结构
________________________________________________________________________。
(3)按此规则判断碳酸应属于__________酸，与通常认为的碳酸的强度是否一致？________，其可能的原因
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)HMnO4>H2CrO4>H3AsO4
(2)
(3)中强　不一致　由于溶于水的那部分CO2并不能完全转化为H2CO3
解析　(1)根据题中非羟基氧原子数与酸性强弱的关系可得：
H3AsO4　　 　H2CrO4　　　HMnO4
m－n　　1　　　　　　2　　　　　　3
酸性：HMnO4>H2CrO4>H3AsO4
(2)结合表中信息给出的具体实例可知：弱酸HClO的结构简式为H—O—Cl，强酸硝酸的结构简式为 ，又已知H3PO3为中强酸，H3AsO3是极弱酸，则H3PO3含一个非羟基氧，H3AsO3不含非羟基氧，故二者的结构简式分别是：
(3)H2CO3中非羟基氧数目为1，应为中强酸，与通常认为它是弱酸不一致，原因是溶于水的那部分CO2不能完全转化为H2CO3，因为CO2＋H2OH2CO3是可逆反应。
8．(1)在下列物质①CO2、②NH3、③CCl4、④BF3、⑤H2O、⑥SO2、⑦SO3、⑧PCl5、⑨PCl3中，属于非极性分子的是________________。
(2)提出AB3型和AB4型分子质点(分子或离子)的空间构型方案。每个A—B键均是极性相同的，符合极性分子或离子的结构是______________，如________________；符合非极性分子或离子的结构是__________________，如________________。
(3)H2O的沸点(100℃)比HF的沸点(20℃)高，这是由于
________________________________________________________________________。
答案　(1)①③④⑦⑧　(2)AB3为三角锥形　NH3、SO
AB3为平面三角形或AB4中原子A在四面体的中心或AB4中原子A在平面四边形的中心　BF3、CCl4、PtCl4
(3)H2O分子间形成的氢键比HF分子间形成的氢键多
解析　(1)从键的极性和分子的空间构型来考虑分子的正、负电荷重心是否重合。上述属于非极性分子的是①③④⑦⑧。
(2)AB3可能有两种类型结构：①A原子居中心的平面正三角形。例如BF3、SO3、NO、CO。其中各中心原子的氧化数等于其所在的族序数，那么这类分子或离子是非极性的。②三角锥形。例如，NH3、SO，其中各中心原子的氧化数低于其所在的族数，那么这类分子或离子是极性的。
AB4也可能具有两种类型的结构：①原子A在四面体中心。例如CCl4、TiCl4、SO、MnO、CrO。其中各中心原子的氧化数等于其所在的族序数，它们是一种高对称性结构，故是非极性的。②原子A在平面四边形的中心。例如PtCl4，这类分子或离子是非极性的。
(3)H2O分子能与其他水分子形成4个氢键，而HF分子只能与另外2个HF分子形成氢键，H2O分子间形成的氢键比HF分子间形成的氢键多，故沸点水比HF高。
9．氰[(CN)2]为无色可燃性气体，剧毒，有苦杏仁味，和卤素单质有相似的性质。
(1)写出氰与苛性钠溶液反应的离子方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)已知氰分子各键之间夹角为180°并有对称性。(CN)2的电子式为
____________________，结构式为
________________________________________________________________________，
分子为______(填“极性”或“非极性”)分子。
(3)CN－中电子数为________，CN－的电子式是____________________。
答案　(1)(CN)2＋2OH－===CN－＋CNO－＋H2O
(2)N CC N　N≡C—C≡N　非极性
(3)14　[C N]－
解析　(CN2)类似于Cl2的化学性质，类比Cl2＋NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O写出(CN)2与NaOH反应的离子方程式。(CN)2键角为180°，具有对称性，故为非极性分子。
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第2节 分子的立体结构
一、常见分子的空间构型
1.双原子分子都是直线形，如：HCl、NO、O2、N2 等。
2.三原子分子有直线形，如CO2、CS2等；还有“V”形，如H2O、H2S、SO2等。
3.四原子分子有平面三角形，如BF3、BCl3、CH2O等；有三角锥形，如NH3、PH3等；也有
正四面体，如P4。
4.五原子分子有正四面体，如CH4、CCl4等，也有不规则四面体，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。
另外乙烯分子和苯分子都是平面形分子。
二、价层电子对互斥模型
1.理论模型
分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对)，由于相互排斥作用，而趋向尽可能彼此远
离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。
2.价电子对之间的斥力
(1)电子对之间的夹角越小，排斥力越大。
(2)由于成键电子对受两个原子核的吸引，所以电子云比较紧缩，而孤对电子只受到中心原子的吸引，电子云比较“肥大”，对邻近电子对的斥力较大，所以电子对之间斥力大小顺序如
下：
孤电子对－孤电子对>孤电子对－成键电子>成键电子－成键电子
(3)由于三键、双键比单键包含的电子数多，所以其斥力大小次序为三键>双键>单键。
3.价层电子对互斥模型的两种类型
价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型，不包括孤对电子。
(1)当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致；
(2)当中心原子有孤对电子时，两者的构型不一致。
4.用价层电子对互斥理论推断分子或离子的空间构型
具体步骤：
(1)确定中心原子A价层电子对数目
中心原子A的价电子数与配体X提供共用的电子数之和的一半，即中心原子A价层电子对
数目。计算时注意：
1 氧族元素原子作为配位原子时，可认为不提供电子，但作中心原子时可认为它提供所有
的6个价电子。
②如果讨论的是离子，则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如PO中P原子价层电子
数应加上3，而NH中N原子的价层电子数应减去1。
③如果价层电子数出现奇数电子，可把这个单电子当作电子对看待。
(2)确定价层电子对的空间构型
由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离。价层电子对的空间构
型与价层电子对数目的关系：
价层电子对数目 2 3 4 5 6
价层电子对构型 直线形 三角形 四面体 三角双锥 八面体
(3)分子空间构型确定
根据分子中成键电子对数和孤对电子数，可以确定相应的较稳定的分子几何构型。如下表：
A的电子对数 成键电子对数 孤电子对数 几何构型 中心原子A价层电子对的排列方式 分子的几何构型实例
2 2 0 直线形 ——A—— BeCl2 HgCl2(直线形) CO2
3 3 0 平面三角形 (平面三角形)
2 1 三角形 (V形)
4 4 0 四面体 (四面体)
3 1 四面体 NH3(三角锥)
2 2 四面体 H2O(V形)
6 6 0 八面体 SF6(八面体)
4 2 八面体 XeF4(平面正方形)
5.价电子对数计算方法
对于ABm型分子(A为中心原子，B为配位原子)，分子的价电子对数可以通过下式确定：
n＝
其中，中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数，配位原子中卤素原子、氢原子提供1个价电子，氧原子和硫原子按不提供价电子计算。先根据价电子对数判断分子的VSEPR
模型，再根据中心原子是否有孤对电子判断分子的立体结构模型。
三、杂化轨道理论的简述
1.杂化轨道理论认为：在形成分子时，通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。但应注意，原子轨道的杂化，只有在形成分子的过程中才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的。同时只有能量相近的原子轨道(如2s,2p等)才能发生杂化，而1s轨道与2p轨道由于能量相差
较大，它是不能发生杂化的。
2.杂化轨道成键时，要满足化学键间最小排斥原理，键与键间排斥力大小决定于键的方向，即决定于杂化轨道间的夹角。由于键角越大化学键之间的排斥力越小，对sp杂化来说，当键角为180°时，其排斥力最小，所以sp杂化轨道成键时分子呈直线形；对sp2杂化来说，当键角为120°时，其排斥力最小，所以sp2杂化轨道成键时，分子呈平面三角形。由于杂化轨道类型不同，杂化轨道夹角也不相同，其成键时键角也就不相同，故杂化轨道的类型与分子的空间构型有关。
3.杂化轨道的数目与组成杂化轨道的各原子轨道的数目相等。
四、ABm型杂化类型的判断
1.公式
电子对数n＝(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数)
2.根据n值判断杂化类型
一般有如下规律：
当n＝2，sp杂化；n＝3，sp2杂化；n＝4， sp3杂化。
例如：SO2　n＝(6＋0)＝3　sp2杂化
NO　n＝(5＋1)＝3　sp2杂化
NH3　n＝(5＋3)＝4 sp3杂化
注意　 ①当上述公式中电荷数为正值时取“－”，电荷数为负值时取“＋”。
②当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零。
五、配合物
1.配位键是一种特殊的共价键，但形成配位键的共用电子是由一方提供而不是由双方共同提供的。
2.过渡金属原子或离子都有接受孤对电子的空轨道，对多种配体具有较强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多。
3.配合物的电离
配合物溶于水易电离为内界配离子和外界离子，而内界的配体离子和分子通常不能电离。
如[Co(NH3)5Cl]Cl2===[Co(NH3)5Cl]2＋＋2Cl－，有三分之一的氯不能电离。
　下列叙述正确的是(　　)
A.NH3是极性分子，分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心
B.CCl4是非极性分子，分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心
C.H2O是极性分子，分子中O原子不处在2个H原子所连成的直线的中央
D.CO2是非极性分子，分子中C原子不处在2个O原子所连成的直线的中央
解析　本题主要考查常见物质的结构和空间构型。NH3是三角锥形的立体极性分子，A错；CCl4是以C原子为中心的正四面体形结构，B错；CO2是C原子在2个O原子中央的直线形
分子，D错；而水分子是O在两个H中间的“V”形分子，即，故选C。
答案　C
　　
本题考查我们对常见物质的结构和空间构型的掌握情况。熟记常见物质的空间构型：
直线形 平面三角形 三角锥形 正四面体形
键角 180° 120° 107° 109°28′
实例 CO2、BeCl2 BF3 NH3 CH4、CCl4
　根据价层电子对互斥理论及原子的杂化理论判断NF3分子的空间构型和中心原子
的杂化方式为(　　)
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
解析　判断分子的杂化方式要根据中心原子的孤对电子数以及与中心原子相连的原子个数。在NF3分子中N原子的孤对电子数为1，与其相连的原子数为3，所以根据理论可推知中心
原子的杂化方式为sp3杂化，空间构型为三角锥形，类似于NH3。
答案　D
轨道杂化时，轨道的数目不变，轨道在空间的分布方向和分布情况发生改变。对于判断分子
的杂化方式及空间构型，一般要求我们熟记教材上常见的分子就可以了。
　下列过程与配合物的形成无关的是(　　)
A.除去Fe粉中的SiO2可用强碱溶液
B.向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失
C.向含Fe3＋的溶液中加入KSCN溶液
D.向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失
解析　对于A项，除去Fe粉中的SiO2是利用SiO2可与强碱反应的化学性质，与配合物的形成无关；对于B项，AgNO3与氨水反应先生成AgOH沉淀，再生成[Ag(NH3)2]＋；对于C项，Fe3＋与KSCN反应生成[Fe(SCN)n]3－n；对于D项，CuSO4与氨水反应生成Cu(OH)2沉淀，再
生成[Cu(NH3)4]2＋。
答案　A
配位键是一种特殊的化学键，共用电子对是一方单独提供的。掌握常见的配位化合物。配合
物离子的一个重要性质是难电离，非常稳定，但可以转化。
用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构：
提示　
分子或离子　　结构式　　VSEPR模型　　 分子或离子
　　　　　　　　　　　　　　　　　　的立体结构
　HCN　　　H—C≡N　　　直线形
用杂化轨道理论探究氰化氢(HCN)分子和甲醛(CH2O)分子的结构。
1.写出HCN分子和CH2O分子的路易斯结构式。
HCN　　CH2O
提示　H—C≡N　
2.用VSEPR模型对HCN分子和CH2O分子的立体结构进行预测(用立体结构模型表示)。
HCN　　CH2O
提示　　
3.写出HCN分子和CH2O分子的中心原子的杂化类型。
HCN的C　　CH2O的C　
提示　sp杂化　sp2杂化
4.分析HCN分子和CH2O分子中的π键。
提示　结论：HCN分子中C采取sp杂化形成直线形分子，另外HCN分子中还含有一个C—H
σ键，一个C—N σ键，两个C—N π键；CH2O分子中碳原子的价电子采取sp2杂化形成平面三角形分子，C原子有一个未成对电子的2p轨道，与O原子一个未成对电子的2p轨道形成π键。
1.
ABn 分子的立体结构 典型例子
n＝2 直线形 BeCl2　CO2
n＝3 平面三角形 CH2O　BF3
n＝4 正四面体形 CH4　CCl4
2.乙炔分子中的碳原子采取sp杂化，与两个氢形成两个σ键，两个碳原子形成一个σ键。乙
炔分子中的C≡C除一个σ键，另外形成两个π键。
3.甲醛分子中的碳采取了sp2杂化，形成三个σ键，另有C、O原子之间的π键。其立体结构为：。
4.
5.略
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.在下列分子中，电子总数最少的是(　　)
A.H2S B．O2 C．CO D．NO
答案　C
解析　分子中电子总数即组成原子的电子总数之和。H2S：18e－；O2：16e－；CO：14e－；NO：
15e－。
2.在以下的分子或离子中，空间结构的几何形状不是三角锥形的是(　　)
A.NF3 B．CH C．CO2 D．H3O＋
答案　C
解析　NF3、CH和H3O＋的中心原子N、C、O均为sp3杂化，但由于形成3个共价键，有一个杂化轨道被孤对电子占据，又由于价层电子对相互排斥，所以它们均为三角锥形。CO2中的C以sp杂化，形成直线形分子。
3.有关甲醛分子的说法正确的是(　　)
A.C原子采用sp杂化 B.甲醛分子为三角锥形结构
C.甲醛分子为平面三角形结构 D.在甲醛分子中没有π键
答案　C
解析　甲醛分子中的中心原子采用sp2杂化，是平面三角形结构，键角为120°，分子中含有一个π键。
4.[Cu(NH3)4]2＋配离子中，中心离子的配位数为(　　)
A.1 B．2 C．3 D．4
答案　D
解析　本题关键是找到配体，很明显在该离子中的配体为NH3，所以配位数为4。
5.苯分子(C6H6)为平面正六边形结构，下列有关苯分子的说法错误的是(　　)
A.苯分子中的中心原子C的杂化方法为sp2
B.苯分子内的共价键键角为120°
C.苯分子中的共价键的键长均相等
D.苯分子的化学键是单、双键相交替的结构
答案　D
解析　由于苯分子的结构为平面正六边形，可以说明分子内的键角为120°，所以中心原子的
杂化方式为sp2杂化，所形成的共价键是完全相同的。
6.下列分子的中键角最大的是(　　)
A.CO2 B．NH3 C.H2O D．CH2＝CH2
答案　A
解析　本题考查的是常识问题，四个选项的键角分别为180°、107°、105°、120°。
7.对SO3的说法正确的是(　　)
A.结构与NH3相似 B．结构与SO2相似
C.结构与BF3相似 D．结构与P4相似
答案　C
解析　根据价层电子对互斥原理可知，在SO3中，S原子没有孤对电子，但与S原子相连的
原子个数为3，因此S原子采用sp2杂化方式，分子结构呈平面三角形。
8.在SO2分子中，分子的空间结构为V形，S原子采用sp2杂化，那么SO2的键角(　　)
A.等于120° B．大于120° C.小于120° D．等于180°
答案　C
解析　由于SO2分子的VSEPR模型为平面三角形，从理论上讲其键角为120°，但是由于SO2分子中的S原子有一对孤对电子，对其他的两个化学键存在排斥作用，因此分子中的键角要
小于120°。
9.三氯化氮(NCl3)是一种淡黄色的油状液体，测得其分子具有三角锥形结构。则下面对于NCl3
的描述不正确的是(　　)
A.它是一种极性分子
B.它的挥发性比PBr3要大
C.它还可以再以配位键与Cl－结合
D.已知NBr3对光敏感，所以NCl3对光也敏感
答案　C
解析　本题是知识的迁移题，由于该分子具有三角锥形的结构，那么就与NH3的结构有相似之处，依据氨的电子式我们可以写出NCl3的电子式，由此可见N原子没有空轨道，所以无法再与Cl－形成配位键。由于NCl3和PBr3都是分子晶体，Mr(NCl3)10.试用杂化轨道理论说明下列分子或离子的立体构型。
(1)SiF4(正四面体形)
(2)BCl3(平面三角形)
(3)NF3(三角锥形，键角为102°)
答案　(1)Si原子是sp3杂化，形成四个sp3杂化轨道，键角都是109°28′，正好与四个只有一个不成对的电子的F原子成键。
(2)B原子是sp2杂化，形成三个在同一平面上的sp2杂化轨道，键角都是120°，为平面三角形结构。
(3)N原子是sp3杂化，形成四个sp3杂化轨道，键角应该是109°28′，而N原子最外层有五个电子，有一对电子正好占据一个四面体形轨道，另三个不成对电子各占据一个sp3杂化轨道，与三个F原子成键，而占据一个sp3杂化轨道的一对电子对其他三个N—F键的排斥作用，使其他三个N—F键有点收缩，键角为102°。
解析　根据分子或离子的立体构型，结合中心原子的价电子情况进行推导。
学案1　分子的立体结构
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构，两个结论都正确的是(　　)
A.直线形；三角锥形 B．V形；三角锥形
C.直线形；平面三角形 D．V形；平面三角形
答案　D
解析　根据价层电子对互斥理论可推知，H2S为V形，BF3为平面三角形。本题主要考查同
学们对价层电子对互斥理论的理解及应用——判断分子的立体构型。
2.能说明CH4分子的5个原子不在同一平面而为正四面体结构的是(　　)
A.两个键之间夹角为109°28′ B.C—H键为极性共价键
C.4个C—H键的键能、键长相同 D.二氯甲烷没有同分异构体
答案　AD
解析　CH4分子的空间结构由两个键之间的的夹角决定，只有为正四面体结构，C位于正四面体中心，才有键角为109°28′。分子的空间构型与共价键的极性无关；同样二氯甲烷没有同分异构体也说明了CH4分子为正四面体结构，如果为平面结构，则二氯甲烷就存在两种构
型：
①；C项中因为同为C—H键，不论分子构型如何，它们的键能、键长都相等。
3.用价层电子对互斥模型推测下列分子的空间构型：
①BeCl2　　②NH3　　③H2O　　④PCl3
答案　①直线形　②三角锥形　③V形　④三角锥形
解析　①中心原子Be的价电子都参与成键，所以可以根据中心原子的周围原子数来判断①为直线形。②③④中心原子有孤对电子，孤对电子也要占据中心原子周围的空间，所以②为三角锥形，③为V形，④为三角锥形。
4.若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模型，下
列说法正确的是(　　)
A.若n＝2，则分子的立体结构为V形
B.若n＝3，则分子的立体结构为三角锥形
C.若n＝4，则分子的立体结构为正四面体形
D.以上说法都不正确
答案　C
解析　若中心原子A上没有未用于成键的孤对电子，则根据斥力最小的原则，当n＝2时，分子结构为直线形；n＝3时，分子结构为平面三角形；n＝4时，分子结构为正四面体形。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列分子或离子中，不含有孤对电子的是(　　)
A.H2O B．H3O＋ C．NH3 D．NH
答案　D
解析　选D。分别写出其电子式
H　＋　N H　　＋即可得出答案。
2.三氯化氮(NCl3)在常温下是一种淡黄色液体，其分子结构呈三角锥形，以下关于NCl3的叙
述正确的是(　　)
A.分子中N—Cl键是非极性键
B.分子中不存在孤对电子
C.它的沸点比PCl3沸点低
D.因N—Cl键键能大，所以NCl3的沸点高
答案　C
解析　选C。NCl3分子中中心原子N和氯原子间形成三个σ极性键，N原子的周围仍然存在一对孤对电子；共价化合物的熔、沸点是由分子间作用力决定的，而分子间作用力的大小又
由相对分子质量决定，所以NCl3的熔、沸点较低。
3.下列推断正确的是(　　)
A.NO2、SO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构
B.P4和CH4都是正四面体分子且键角都为109°28′
C.NH的电子式：[HN H]＋，离子呈平面正方形结构
D.NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强
答案　D
解析　选D。NCl3分子的电子式为N···· ，分子中各原子都满足8电子稳定结构，A错误；P4为正四面体分子，但其键角为60°，B错误；NH为正四面体结构而非平面正方形结构，C错误；NH3分子电子式为HH，有一对未成键电子，由于未成键电子对成键电子的排斥作用，使其键角为107°，呈三角锥形，D正确。
4.下列分子中，所有原子不可能共处在同一平面上的是(　　)
A.C2H2　　　 B．CS2　　 　 C．NH3　　 　 D．C6H6
答案　C
解析　选C。C2H2、CS2为直线形，C6H6为正六边形，NH3为三角锥形，只有C选项的所有
原子不可能在同一平面上。
5.下列说法中，正确的是(　　)
A.由分子构成的物质中一定含有共价键
B.形成共价键的元素不一定是非金属元素
C.正四面体结构的分子中的键角一定是109°28′
D.CO2和SiO2都是直线形分子
答案　B
解析　选B。分子构成的物质中不一定有共价键，如He；AlCl3中Al与Cl间以共价键结合，但Al为金属元素；P4为正四面体结构，键角为60°；CO2分子的中心原子无孤对电子，为直
线形结构，而SiO2晶体中不存在单个分子。
6.最近媒体报道了一些化学物质，如爆炸力极强的N5、结构类似白磷的N4、比黄金还贵的18O2、
太空中的甲醇气团等。下列说法中，正确的是(　　)
A.18O2和16O2是两种不同的核素
B.将a g铜丝灼烧成黑色后趁热插入甲醇中，铜丝变红，质量小于a g
C.N4为正四面体结构，每个分子中含有6个共价键，键角为109°28′
D.2N5===5N2是化学变化
答案　D
解析　选D。核素是指具有一定质子数和中子数的原子，而18O2和16O2是单质，A错；将a g铜丝灼烧成黑色后趁热插入甲醇中，发生反应2Cu＋O22CuO和CuO＋CH3OH―→Cu＋HCHO＋H2O，在反应前后铜的质量没变，B错；N4和白磷分子一样，为正四面体结构，含有6条共价键，键角应为60°，C错；N5和N2互为同素异形体，相互转化为化学反应，D
正确。
7.下列物质中既有极性键，又有非极性键的直线形分子的是(　　)
A.CS2 B．CH4 C.CH3CH2Cl D．HC≡CH
答案　D
8.下列分子和离子中，中心原子价层电子对的几何构型为四面体且分子或离子的空间构型为
V形的是(　　)
A.NH B．PH3 C．H3O＋ D．OF2
答案　D
解析　选D。中心原子价层电子对的几何构型为四面体，所以应该是sp3杂化，空间构型为V形的是只有3个原子组成的分子，所以答案D对；A选项三角锥形的NH3结合一个H＋变为四面体；B项中PH3为三角锥形；C中H3O＋是V形H2O结合一个H＋变为三角锥形结构。
9.若ABn的中心原子上有一对孤对电子未能成键，当n＝2时，其分子结构为____________；
当n＝3时，其分子结构为______________。
答案　V形　三角锥形
解析　若中心原子上有未成键的孤对电子，根据价层电子互斥理论，其与成键电子之间存在
斥力，AB2型分子为V形(如SO2)，AB3型分子为三角锥形(如NH3)。
10.为了解释和预测分子的空间构型，科学家在归纳了许多已知的分子空间构型的基础上，提出了一种十分简单的理论模型——价层电子对互斥模型。这种模型把分子分成两类：一类是________________________________________________________________________：
另一类是______________________________________________________________。
BF3和NF3都是四个原子的分子，BF3的中心原子是________，NF3的中心原子是________；BF3分子的立体构型是平面三角形，而NF3分子的立体构型是三角锥形的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　中心原子上的价电子都用于形成共价键　　中心原子上有孤对电子　　B　N　BF3分子中B原子的3个价电子都与F原子形成共价键而呈平面三角形，而NF3分子中N原子的3个价电子与F原子形成共价键，还有一对未成键的电子对，占据了N原子周围的空间，参
与相互排斥，形成三角锥形。
解析　多原子分子的中心原子的价层电子均是未成对电子时，和其他原子全部形成化学键，若有成对电子，则以孤对电子的形式存在，故价层电子对互斥理论把分子按中心原子的成键情况分成两类。BF3的中心原子是B原子，共有三个价电子，全部用于成键，根据价电子对互斥模型，应为平面三角形最稳定；NF3分子的中心原子是N原子，有五个价电子，只用了三个成键，还有一对孤对电子，根据价电子对互斥模型，孤对电子参与价键的排斥，使三个
共价键偏离平面三角形而形成三角锥形。
学案2　杂化轨道理论
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.用杂化轨道理论解释CH4分子的形成过程。
答案　碳原子2s轨道中1个电子吸收能量跃迁到2p空轨道上，这个过程称为激发，但此时各个轨道的能量并不完全相同，于是1个2s轨道和3个2p轨道“混合”起来，形成能量相
等、成分相同的4个sp3杂化轨道，然后4个sp3杂化轨道上的电子间相互排斥，使四个杂化轨道指向空间距离最远的正四面体的四个顶点，碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道形成4个相同的σ键，从而形成CH4分子。由于4个C—H键完全相同，所以形成的CH4分子为正四面体形，键角是109°28′。
2.为了满足生成BF3和BeCl2的要求，B和Be原子的价电子排布应如何改变？用轨道式表示B、Be原子的价电子结构的改变。
答案　B原子的电子层结构为1s22s22p，当硼与氟反应时，硼原子的一个2s电子激发到一个空的2p轨道中，使硼原子的电子层结构为1s22s12p2p。Be原子的电子结构是1s22s2，在激
发态下，Be的一个2s电子可以进入2p轨道，使Be原子的电子结构为1s22s12p1。
3．写出下列分子的路易斯结构式。
(1)H2O2　(2)NH3　(3)H2S　(4)HSCN
答案　
4．指出下列化合物可能采取的杂化类型，并预测其分子的几何构型：
(1)BeH2；(2)BBr3；(3)SiH4；(4)PH3。
答案　(1)sp杂化　直线形　(2) sp2杂化 平面三角形
(3) sp3杂化 正四面体形　(4) sp3杂化 三角锥形
5．如下图，请用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况。
乙烯和乙炔的结构示意图
答案　在乙烯分子中C原子由一个s轨道和两个p轨道进行杂化，组成三个等同的sp2杂化轨道，sp2轨道彼此成120°。乙烯中两个碳原子各用一个sp2轨道重叠形成一个C—C σ键外，各又以两个sp2轨道和四个氢原子的1s轨道重叠，形成四个σ键，这样形成的五个σ键在同一平面上；每个C原子还剩下一个py轨道，它们垂直于这五个σ键所在平面，且互相平行，它们侧面重叠，形成一个π键。在乙炔分子中碳原子由一个2s轨道和一个2p轨道组成两个sp杂化轨道，两个sp杂化轨道夹角为180°。在乙炔分子中，两个碳原子各以一个sp轨道互相重叠，形成一个C—C σ键，每一个碳原子又各以一个sp轨道分别与一个氢原子形成σ键；此外每个碳原子还有两个互相垂直的未杂化的p轨道，它们与另一个碳的两个p轨道两两互相侧面重叠形成两个互相垂直的π键。
1．下列分子中划横线的原子的杂化轨道类型属于sp杂化的是(　　)
A．CH4　　　 　B．C2H4　　 　C．C2H2　　 　D．NH3
答案　C
解析　本题考查了杂化轨道理论的有关知识。CH4分子中碳原子的杂化轨道是由一个2s轨道和三个2p轨道重新组合而成，属sp3杂化；C2H4分子中碳原子的杂化属sp2杂化；C2H2分子中的碳原子的原子轨道发生的是sp杂化；NH3分子中的N原子的原子轨道发生的是sp3杂化。
2．有关苯分子说法不正确的是(　　)
A．苯分子中C原子均以平面三角形
方式成键，形成120°的三个平面三角形
轨道，故为正六边形的碳环
B．每个碳原子还有1个未参与杂化的2p轨道，垂直碳环平面，相互交盖，形成共轭大π键
C．大π键中6个电子被6个C原子共用，故称为中心6电子大π键
D．苯分子中共有6个原子共面，6个碳碳键完全相同
答案　D
解析　苯分子中共有6个碳原子和6个氢原子共面。
3．下列物质分子中的氢原子不在同一平面上的有(　　)
A．C2H2 B．C2H4 C．C2H6 D．C6H6
答案　C
解析　CH≡CH中，C原子以sp杂化为直线形，共面；
CH2===CH2中，C原子以sp2杂化为平面形，共面；
C2H6中，C原子以sp3杂化为四面体形，不共面；
C6H6中，C原子以sp2杂化为平面形，共面。
4．下列分子中，空间结构为平面三角形的是(　　)
A．HgCl2 B．BF3 C．SiCl4 D．SF6
答案　B
解析　B原子以sp2杂化，形成3个sp2杂化轨道，所以BF3是平面三角形。
5．OF2分子的中心原子采取的杂化轨道是(　　)
A．sp2 B．sp C．sp3 D．无法确定
答案　C
解析　根据价层电子对互斥原理可知中心O原子的孤对电子数为2，相连的原子数为2，所以O原子的杂化方式为sp3，其杂化方式和分子的空间结构都与H2O相似。
6．下列分子中的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．CH≡CH B．CO2 C．BeCl2 D．BF3
答案　C
解析　A、B选项中的分子的C原子采用的都是sp杂化，分子的空间结构都为直线形，但是当C原子采用sp杂化时，未参与杂化的2个p轨道上各有1个单电子，用于形成π键，所以乙炔、二氧化碳分子中一定会有2个π键，而BeCl2分子中的B原子未参与杂化的2个p轨道上没有电子，所以不会形成π键，BF3分子中的B原子的杂化方式为sp2.
7．原子轨道的杂化不但出现在分子中，原子团中同样存在原子的杂化。在SO中S原子的杂化方式为(　　)
A．sp B．sp2 C．sp3 D．无法判断
答案　C
解析　在SO中S原子的孤对电子数为0，与其相连的原子数为4，所以根据理论可推知中心原子的杂化方式为sp3 ，空间构型为正四面体形，类似于CH4。
8．为什么CH4、NH3、H2O分子中中心原子的杂化轨道的类型都为sp3杂化，但三者的空间构型却大不相同？
答案　CH4分子中sp3，每个H原子占据四面体一个顶点，分子为正四面体形。
NH3分子中虽是sp3，三个H原子占据四面体三个顶点，一对孤对电子占据一个顶点，故N原子与三个氢原子构成三角锥形。
H2O分子中也是sp3，两个H原子占据四面体两个顶点，另两个顶点被两个孤电子对占据，故O原子与两个氢原子呈V形，即H2O分子呈V形。
9．ClO－、ClO、ClO、ClO中，Cl都是按以sp3杂化轨道方式与O原子成键，则ClO－空间的构型是________；ClO空间的构型是________；ClO空间的构型是________；ClO空间的构型是________。
答案　直线形　V形　三角锥形　正四面体
解析　ClO－的组成决定其空间构型为直线形。其他3种离子的中心原子的杂化方式都为sp3，那么从离子的组成上看其空间结构依次类似于H2O、NH3、CH4(NH)。
10．指出下列分子中，中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。
分子式 杂化轨道类型 分子的几何构型
PCl3
BCl3
CS2
Cl2O
答案
分子式 杂化轨道类型 分子的几何构型
PCl3 sp3 三角锥形
BCl3 sp2 平面三角形
CS2 sp 直线形
Cl2O sp3 V形
解析　(1)PCl3中P原子sp3，与NH3、NCl3中的N原子相似，分子构型为三角锥形。
(2)BCl3与BF3相似，B原子为sp2杂化，分子构型为平面正三角形。
(3)CS2和CO2相似，C原子呈sp杂化，分子为直线形。
(4)Cl2O中O原子为sp3杂化，与H2O相似，V形分子。
学案3　配合物理论简介
1．向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液不能生成AgCl沉淀的是(　　)
A．[Co(NH3)4Cl2]Cl　　　　　 　B．[Co(NH3)3Cl3]
C．[Co(NH3)6]Cl3 D．[Co(NH3)5Cl]Cl2
答案　B
解析　配合物的内界与外界由离子键结合，只要外界存在Cl－，加入AgNO3溶液即有AgCl沉淀产生。对于B项配合物分子[Co(NH3)3Cl3]，Co3＋、NH3、Cl－全处于内界，很难电离，不存在Cl－，所以不生成AgCl沉淀。
2．向盛有少量NaCl溶液的试管中滴入少量AgNO3溶液，再加入氨水，下列关于实验现象的叙述不正确的是(　　)
A．先生成白色沉淀，加入足量氨水后沉淀消失
B．生成的沉淀为AgCl，它不溶于水，但溶于氨水，重新电离成Ag＋和Cl－
C．生成的沉淀是AgCl，加入氨水后生成了可溶性的配合物[Ag(NH3)2]Cl
D．若向AgNO3溶液中直接滴加氨水，产生的现象也是先出现白色沉淀后又消失
答案　B
解析　Ag＋与NH3能发生如下反应：Ag＋＋2NH3===[Ag(NH3)2]＋，而AgCl存在微弱的电离：AgCl?Ag＋＋Cl－，向其中滴加氨水后会使电离平衡向右移动，最终因生成[Ag(NH3)2]Cl而溶解。
3．在配位化合物中，一般作为中心原子的元素是(　　)
A．非金属元素 B．过渡金属元素
C．金属元素 D．ⅢB～ⅦB族元素
答案　B
解析　中心原子一般是过渡金属离子，但也有中性原子。
1．对配位体的正确说法是(　　)
A．应该是带负电荷的阴离子
B．应该是中性分子
C．可以是中性分子，也可以是阴离子
D．应该是多电子原子(或离子)，常见的是ⅤA、ⅥA、ⅦA等族原子
答案　CD
解析　配位体可以是含有孤对电子的分子或离子，例如：NH3、H2O、Cl－、Br－等。
2．氨气溶于水时，大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为(　　)
答案　B
解析　从氢键的成键原理上讲，A、B都成立；但从空间构型上讲，由于氨分子是三角锥型，易于提供孤对电子，所以，以B方式结合空间位阻最小，结构最稳定；从事实上讲，依据NH3·H2ONH＋OH－，可知答案为B。
3．下列分子或离子中都存在着配位键的是(　　)
A．NH3、H2O B．NH、H3O＋ C．N2、HClO D．H2SO4、PCl3
答案　B
解析 配位键是一方提供孤对电子，另一方提供空轨道而形成，通常用A→B表示，题中NH的结构式为，H3O＋结构式为，H2SO4结构式为，故NH、H3O＋、H2SO4中存在配位键。
4．写出Ag(NH3)2OH的中心原子、配位体、配位数并写出它电离的离子方程式。
答案：中心原子：Ag＋
配位体：NH3　配位数：2
Ag(NH3)2OH===[Ag(NH3)2]＋＋OH－
解析：　本题主要考查了配合物的组成及其电离。Ag(NH3)2OH的中心原子是Ag＋，配位体是NH3，配位数是2。由于配合物的内界是以配位键形成的，一般不电离，而内界和外界之间是通过离子键相结合的，可以完全电离。所以电离方程式为Ag(NH3)2OH===[Ag(NH3)2]＋＋OH－。
5．已知气态氯化铝分子以双聚形式存在，其结构式如下所示：
图2－2
图中“Cl—Al”表示Cl原子提供了一对电子与Al原子共享。又知H3BO3为白色固体，溶于水显弱酸性，但它却只是一元酸，可以用硼酸在水溶液中的电离平衡解释它只是一元酸的原因，请写出下面这个方程式右端的两种离子的表达式＋H2O____________和______________。
答案　
解析　本题以信息的形式考查了配位键的形成条件及实质。H3BO3为一元弱酸，其分子中的B原子有空轨道，H2O电离产生的OH－中O原子有孤对电子，则B原子与O原子形成配位键，形成，产生H＋，即
6．在Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋、H2O、NH3、F－、CN－、CO中，哪些可以作为中心原子？哪些可以作为配位体？
中心原子：
________________________________________________________________________；
配位体：
________________________________________________________________________。
答案　Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋
H2O、NH3、F－、CN－、CO
解析　配合物的中心原子需要有接受孤对电子的空轨道，过渡金属元素的离子存在空轨道可以作为中心原子。配位体要提供孤对电子，所以配位体中必须含有孤电子对的配位原子。
7．CuCl2溶液有时呈蓝色，有时呈绿色，这是因为在CuCl2溶液中存在如下的平衡：
[Cu(H2O)4]2＋＋4Cl－?[CuCl4]2－＋4H2O
蓝色　　　　　　　 绿色
现欲使溶液由绿色变成蓝色，请写出可采用的方法：
________________________________________________________________________。
答案　①加水　　②加AgNO3溶液
解析　加水或加入AgNO3溶液都能使平衡向左移动，使[Cu(H2O)4]2＋的物质的量变大，[CuCl4]2－物质的量变小。
8．Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物，已知两种配合物的分子式分别为[Co(NH3)5Br]SO4和[Co(NH3)5SO4]Br，在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，现象是__________________；如果在第二种配合物的溶液中加入BaCl2溶液时，现象是________________，若加入AgNO3溶液时，现象是____________。
答案　产生白色沉淀　无明显现象　产生淡黄色沉淀
解析　本题考查配合物结构，对于配合物内、外界在水溶液中能自由电离，但对于内界内部却不能电离，如[Co(NH3)5Br]SO4中
Br不能游离为Br－，而[Co(NH3)5SO4]Br中SO4不能游离为SO。
9．在水溶液里，Cu2＋与NH3分子是如何结合成[Cu(NH3)4]2＋的呢？我们知道，氨能与氢离子反应生成NH(铵根离子)。比较下列反应：H＋＋NH3===NH，Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋
请你指出Cu2＋与NH3分子结合成[Cu(NH3)4]2＋的设想，并总结配位键的形成条件。
答案　Cu2＋存在空轨道，NH3分子中的N原子的孤电子对进入Cu2＋空轨道，Cu2＋与NH3分子通过共用氮原子提供的孤电子对形成配位键，结合成[Cu(NH3)4]2＋；形成配位键的条件：形成共价键的一方原子有接受孤对电子的空轨道，另一方原子有孤对电子。
解析　H＋＋NH3===NH中H＋有空的轨道，NH3分子中的N原子含有孤对电子，所以N原子的孤对电子进入H＋的空轨道，以配位键形成NH。
10．有两种配合物晶体[Co(NH3)6]Cl3和[Co(NH3)5Cl]Cl2，一种为橙黄色，另一种为紫红色。请设计实验方案将这两种配合物区别开来。
答案　称取相同质量的两种晶体分别配成溶液，向两种溶液中分别滴加足量的AgNO3溶液，静置、过滤、干燥、称量，所得AgCl固体多的，原晶体为[Co(NH3)6]Cl3，另一种为[Co(NH3)5Cl]Cl2
解析　[Co(NH3)6]Cl3和[Co(NH3)5Cl]Cl2两种配合物晶体是同分异构体，组成元素和相应原子个数完全相同，但结构却不同。在[Co(NH3)6]Cl3中Co3＋与6个NH3分子配合成[Co(NH3)6]3＋，3个Cl－都是外界离子。[Co(NH3)5Cl]Cl2中Co3＋与5个NH3分子和1个Cl－配合成[Co(NH3)5Cl]2＋，只有2个Cl－是外界离子。由于配合物中内界以配位键结合很牢固，难以在溶液中电离，而内界和外界之间以离子键结合，在溶液中能够完全电离。不难看出，相同质量的两种晶体在溶液中能够电离出的Cl－数目是不同的，我们可以利用这一点进行鉴别。
学案4　本节知识归纳
1．用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构，两个结论都正确的是(　　)
A．直线形；三角锥形 B．V形；三角锥形
C．直线形；平面三角形 D．V形；平面三角形
答案　D
2．下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是(　　)
A．CO2与SO2 B．CH4与NH3
C．BeCl2与BF3 D．C2H4与C2H2
答案　B
解析　题中A选项CO2为sp杂化，SO2为sp2杂化，故二者不相同，A项不正确；B选项中CH4为sp3杂化，NH3也为sp3杂化，二者相同，故B项正确；C选项中BeCl2为sp杂化，BF3为sp2杂化，不合题意；D选项中C2H4为sp2杂化，C2H2为sp杂化，二者不同，故D项不正确。熟练掌握原子杂化方式是判断原子杂化类型的依据，同时应掌握杂化类型判断公式的应用。
3．A、B、C三种物质均是中心原子配位数为6的不同配合物，它们的化学式都是CrCl3·6H2O，但结构不同，颜色不同；A呈亮绿色；B呈暗绿色，当B与硝酸银溶液反应时，能沉淀出1/3的氯元素，而C呈紫色。
(1)试写出B的结构简式。
(2)B配合物配离子的空间形状如何？画出其两种几何异构体的空间结构。
答案　(1)[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O
(2)八面体，B的配离子[Cr(H2O)4Cl2]＋的几何异构体：
解析　分子式为CrCl3·6H2O，中心原子配位数为6的配合物，与硝酸银溶液反应，能沉淀出1/3的氯元素，所以，只有一个Cl－在配合物的外界，B：[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O。
4．(1)某校化学课外活动小组的同学对AB3型分子或离子的空间构型提出了两种看法，你认为是哪两种？若两个A—B键均是极性键且极性相同，它们分子的极性是怎样的？举例说明。
(2)参照上题，你认为AB4型分子或离子的空间构型有几种？若每个A—B键都是极性键且极性相同。它们分子的极性是怎样的？举例说明。
答案　(1)①平面正三角形，如BF3、SO3、NO、CO等，这类分子或离子是非极性的。
②三角锥形，如NH3、NCl3、PCl3、PH3、SO、ClO等，这类分子或离子是极性的。
(2)①正四面体构型，如CCl4、CH4、SiH4、SiF4、SiCl4、NH、SO、ClO等，这类分子或离子是非极性的。
②平面四边形构型，如PtCl4，也是非极性的。
1．下列分子中，既没有对称轴，又没有对称面的是(　　)
A．CH4 B．H2O C．NH3 D．CHBrClF
答案　D
解析　CH4分子中，通过碳原子和任意一个氢原子的直线都是其对称轴，由碳原子和任意两个氢原子构成的平面都是其对称面；H2O分子中，通过氧原子和两个氢原子连线中点的直线为其对称轴，通过此对称轴且垂直于两氢原子连线的平面为其对称面；NH3分子中，通过氮原子和三个氢原构成的正三角形中心的直线为其对称轴，通过此对称轴和任意一个氢原子的平面为其对称面；CHBrClF分子既没有对称面，也没有对称轴。
2．下列推断正确的是(　　)
A．BF3是三角锥形分子
B．NH的电子式：[HN, H]＋，离子呈平面形结构
C．CH4分子中的4个C—H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的p轨道形成的s p σ键
D．CH4分子中的碳原子以4个四面体形
轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C—H σ键
答案　D
解析　BF3中B原子采用平面三角形
方式，故应为平面三角形；NH中N原子采用四面体形
方式，且孤对电子与H＋形成配位键，故应为正四面体形；CH4分子中的4个C—H键都是氢原子的1s轨道与碳原子四面体形
后的4个杂化轨道形成的σ键。
3．下列分子中，键角最大的是(　　)
A．H2S B．H2O C．CCl4 D．NH3
答案：C
解析：H2S分子中键角为92°，H2O的键角为105°，CCl4的键角为109°28′，NH3的键角为107°。
4．中心原子采取平面三角形
的是(　　)
A．NH3 B．BCl3 C．PCl3 D．H2O
答案　B
解析　NH3分子为sp3杂化，PCl3和H2O也都采取sp2杂化，故选B。
5．下列各组离子中因有配合离子生成而不能大量共存的是(　　)
A．K＋、Na＋、Cl－、NO　　　　　　 B．Mg2＋、Ca2＋、SO、OH－
C．Fe2＋、Fe3＋、H＋、NO D．Ba2＋、Fe3＋、Cl－、SCN－
答案　D
解析　A项中各离子能大量共存；B项中离子因发生复分解反应不能大量共存；C项中是由于发生氧化还原反应而不能大量共存；D项中Fe3＋与SCN－配合形成离子[Fe(SCN)n]3－n。
6．下列离子中的中心原子采取不等性杂化的是(　　)
A．H3O＋ B．NH C．PCl D．BI
答案　A
解析　杂化后的轨道如果能量相等、成分和形状完全相同，仅空间方位不同，这样的杂化方式叫等性杂化。反之则为不等性杂化。判断是否为等性杂化基本上可以简单地根据杂化后轨道与其他原子的连接情况确定，若环境完全相同则为等性杂化。例如：NH中N的sp3杂化轨道，连接4个H原子，完全相同，为等性杂化，每个轨道所含的s、p成分相同；H3O＋中有孤对电子占据一个空轨道，所以其杂化类型为不等性的sp3杂化。本题重在考查中心原子杂化的方式：等性杂化和不等性杂化。
7．下列各种说法中正确的是(　　)
A．极性键只能形成极性分子
B．CO2中碳原子是sp2杂化
C．形成配位键的条件是一方有空轨道，另一方有孤对电子
D．共价键形成的条件是成键原子必须有未成对电子
答案　C
解析　极性键指共用电子对偏移，一般为不同非金属元素的原子形成的，极性键构成分子时，如果分子中电荷分布对称，则为非极性分子；CO2中碳原子采用的是sp杂化，配位键的特点是一方有空轨道，另一方有孤对电子；共价键的形成可以是两个原子同时提供单电子形成共用电子对，也可以是其中的一个原子提供2个电子与含有空轨道的原子共用，形成配位键。本题是对知识的概念考查，对概念应把握本质，如分子中中心原子杂化，配位键形成条件，共价键的形成条件及本质必须理解并灵活运用。
8．下列关于原子轨道的说法正确的是(　　)
A．凡中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体
B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的
C．sp3杂化轨道是由同一原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相等的新轨道
D．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采取sp3杂化轨道成键
答案　C
解析　凡中心原子采取sp3杂化的分子的VSEPR的构型都是四面体形，但是根据孤对电子占据杂化轨道数目的多少，造成了其分子几何构型可以呈现V形(H2O)、三角锥形(NH3)；CH4的sp3杂化轨道是由中心碳原子的能量相近的2s轨道和3个2p轨道杂化形成，与氢原子结合时，4个杂化轨道分别和4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C—H σ键；BF3采用sp2杂化。对不同分子中中心原子杂化轨道的杂化类型判断是本部分知识的热点和焦点。
9．乙炔分子中的碳原子采取的杂化轨道是(　　)
A．sp杂化 B．sp2杂化 C.sp3杂化 D．无法确定
答案　A
解析　乙炔的结构式为H—C≡C—H，将碳碳三键中的三键看做一对成键电子，由价层电子对互斥模型知，两个碳原子均采取了sp杂化。
10．H2S分子中共价键键角接近90°，说明分子的空间立体结构为________；CO2分子中的共价键键角为180°，说明分子的空间立体结构为________；NH3分子中共价键键角为107°，说明分子的空间立体结构为________。
答案　V形　　直线形　　三角锥形
解析　键角是描述共价键分子空间立体结构的重要参数，键角反映了分子中原子在空间的伸展方向，分子构型是由键角决定的。学会用键角直接判断分子的空间立体结构。应熟记不同的键角决定的分子的空间构型。
11．在形成氨气分子时，氮原子中的原子轨道发生sp3杂化生成4个______，生成的4个杂化轨道中，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4个sp3杂化轨道有一个有______，所以氨气分子中的键角与甲烷不同。
答案　sp3杂化轨道　3　3　孤对电子
解析　NH3中N原子为sp3杂化，形成4个sp3杂化轨道，但NH3分子空间构型不是正四面体，而是三角锥形，是因为氮原子形成NH3时仍有一对孤对电子。
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第二章　分子结构与性质
第一节　共价键
1、 离子化合物与共价化合物的区别
离子化合物 共价化合物
化学键 离子键或离子键与共价键 共价键
概念 以离子键形成的化合物 以共用电子对形成的化合物
达到稳定结构的途径 通过电子得失达到稳定结构 通过形成共用电子对达到稳定结构
构成微粒 阴、阳离子 原子
构成元素 活泼金属与活泼非金属 不同种非金属
表示方法 电子式：(以NaCl为例)离子化合物的结构：Na＋[]－NaCl的形成过程：Na―→Na＋[]－ 以HCl为例：结构式：H—Cl电子式：HHCl的形成过程：H―→H
二、共价键的本质、分类、特征、形成条件
1．共价键实质：在原子间形成共用电子对。
2．σ键与π键的对比及判断σ键、π键的方法
σ键 π键
成键方向 沿轴方向“头碰头” 平行或“肩并肩”
电子云形状 轴对称 镜像对称
牢固程度 σ键强度大，不易断裂 π键强度较小，容易断裂
成键判断规律 共价单键是σ键；共价双键中有一个是σ键，另一个是π键；共价三键中一个是σ键，另两个为π键
3.共价键的特征是既有饱和性，又有方向性。
4．形成共价键的条件
同种或不同种非金属原子之间相遇时，若原子的最外层电子排布未达到稳定状态，则原子间通过共用电子对形成共价键。
三．键参数的应用
1．共价键的键能和键长反映了共价键的强弱程度，键长和键角常被用来描述分子的空间构型。
2．一般来讲，形成共价键的两原子半径之和越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。
如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同(1对)，因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大，故共价键牢固程度H—F>H—Cl>H—Br>H—I，因此，稳定性HF>HCl>HBr>HI，氧族元素气态氢化物的稳定性递变规律可用类似的方法加以解释。同理，可用共价键牢固程度解释酸性HF3．当两个原子形成共价键时，原子轨道发生重叠，重叠程度越大，键长越短，键能越大。
4．有机物中碳原子与碳原子形成的共价键的键长规律如下：C—C>C===C>C≡C。
5．键能与化学反应过程中的能量关系
(1)化学反应过程中，旧键断裂所吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量，反应为吸热反应，否则，反应为放热反应。反应热(ΔH)＝反应物总键能－生成物总键能。
(2)反应物和生成物的化学键的强弱决定着化学反应过程中的能量变化。
化学反应的实质是反应物分子内旧化学键的断裂和生成物分子内新化学键的形成。
四、等电子原理
1．等电子原理及等电子体
原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多化学性质是相近的，这条规律称之为等电子原理，这样的分子叫做等电子体。
2．等电子原理的应用
等电子原理可以较快的判断一些分子的构型以及其键合的情况，在科学研究中也有一定的用途，但在应用它时也应注意实际情况，以免误判。例如SiO的结构就不同于CO的结构。这是因为中心原子用于成键的轨道及杂化类型不同而导致的离子或分子的构型不同的缘故。
　从电负性的角度来判断下列元素之间易形成共价键的是(　　)
A．Na和Cl　　　　 B．H和Cl C．K和F D．Ca和O
解析　本题主要考查共价键的形成条件，非金属原子之间易形成共价键，活泼的金属原子和活泼的非金属原子之间易形成离子键，结合电负性与元素的性质之间的关系，我们可以得到元素的电负性值相差越大，越易形成离子键；相差越小，越易形成共价键。
答案　B
做这类题时主要还是从常规出发，判断元素的种类。我们已了解电负性能衡量不同元素的原子吸引电子的能力，因此元素原子之间形成化学键的类型取决于电负性的相对大小。根据理论得知当两个原子的电负性差值大于1.7时，化学键就以离子键为主，两个原子的电负性差值小于1.7时，化学键就以共价键为主。
　下列有关σ键和π键的说法错误的是(　　)
A．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，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
解析　本题主要考查σ键和π键的形成。由于π键的键能小于σ键的键能，所以反应时易断裂，A项正确；在分子形成时为了使其能量最低，必然首先形成σ键，根据形成原子的核外电子排布来判断是否形成π键，所以B项正确，D错误，像H、Cl原子跟其他原子只能形成σ键。
答案　D
该题的设置选项相似度较大，对本题的C项很容易错选，如果我们对π键的形成理解的不深刻，就会掉入题目设置的陷阱。π键是否形成是在原子之间形成σ键之后根据形成化学键原子的核外电子排布来决定的，即π键的形成是有条件的，当然在很多活泼的物质内部都会存在π键，如乙烯、乙炔。
　下列事实不能用键能的大小来解释的是(　　)
A．N元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定
B．惰性气体一般难发生反应
C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱
D．F2比O2更容易与H2反应
解析　本题主要考查键参数的应用。由于N2分子中存在三键，键能很大，破坏共价键需要很大的能量，所以N2的化学性质很稳定；惰性气体都为单原子分子，分子内部没有化学键；卤族元素从F到I原子半径逐渐增大，其氢化物中的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性逐渐减弱；由于H—F的键能大于H—O，所以二者比较，更容易生成HF。
答案　B
键参数和分子的性质有一定的关系，通过数据我们可以归纳出某些定性或半定性的规律用以说明分子的某些性质，如分子的稳定性，物质的熔、沸点，溶解性等有关性质。一般来说，两原子之间所形成的键愈短(主要由原子半径决定)，键能就愈大，键愈强，愈牢固，因此键能和键长两个参数定量地描述化学键的特征。
　1919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、价电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。
(1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：______和________；______和______。
(2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有：________、________。
解析　(1)第二周期元素中，只有B、C、N、O、F可形成共价分子，同素异形体间显然不能形成等电子体，若为含2个原子的等电子体，则可能是某元素的单质与其相邻元素间的化合物，如N2和CO，在此基础上增加同种元素的原子可得其他的等电子体，如N2O和CO2。
(2)NO的最外层的电子数为：5＋6×2＋1＝18，平均每个原子的最外层电子数为6，则可能为O3或SO2，经过讨论知其他情况下，只能形成离子化合物，不合题意。
答案　(1)N2　CO　CO2　N2O　(2)SO2　O3
本题要抓住题目中给的有关“等电子体”信息，原子数相同，各原子最外层电子数之和相同即可顺利求解。
你能用电子式表示H2、HCl、Cl2分子的形成过程吗？
提示　H·＋·H―→HH；HC ―→HC；
C―→CC。
1．已知氮分子的共价键是三键(N≡N)，你能模仿课本中图2－1、图2－2、图2－3，通过画图来描述吗？(提示：氮原子各自用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个σ键和两个π键)
提示
2．钠和氯通过得失电子同样是形成电子对，为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢？你能从原子的电负性差别来理解吗？讨论后请填写下表：
提示
原子 Na　　Cl H　　Cl C　　O
电负性 0.9　　3.0 2.1　　3.0 2.5　　3.5
电负性之差(绝对值) 2.1 0.9 1.0
结论：当原子的电负性相关很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是离子键；而共价键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。
3.乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键组成？
提示　乙烷分子中由7个σ键组成；乙烯分子中由5个σ键和1个π键组成；乙炔分子中由3个σ键和2个π键组成。
1．试利用课本中表2－1的数据进行计算，1 mol H2分别跟1 mol Cl2、1 mol Br2(蒸气)反应，分别形成2 mol HCl分子和2 mol HBr分子，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算的结果说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？
提示　对于H2＋Cl2===2HCl　ΔH＝436.0kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1－2×431.8kJ·mol－1＝－184.9kJ·mol－1。
对于H2＋Br2===2HBr　ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋193.7 kJ·mol－1－2×366 kJ·mol－1＝ －102.3kJ·mol－1。
由计算结果可知：生成2 mol HCl比生成2 mol HBr释放的能量高，即生成的HBr分子中H—Br键的键能比HCl分子中H—Cl键的键能小，说明打开H—Br比H—Cl键容易，所以HBr分子更容易发生热分解生成相应的单质。
2．N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强，从键能的角度应如何理解这一化学事实？
提示　由表中键能数值可知：H—F>H—O>H—N，而键长H—FH2O>NH3，所以N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强。
3．通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？
提示　一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越稳定，化学性质越稳定。
1．略
2．O原子最外层有6个电子，其中有两个未成对的电子，而H原子只有一个未成对原子，根据共价键的饱和性只能形成H2O分子，而不能形成H3O等分子。
3．二氧化碳的电子式为··C ··，结构式为O＝C＝O，分子中有两个σ键，两个π键。
4．Cl、Br、I原子半径依次增大，分别以3p、4p、5p电子形成p p σ键构成双原子分子，所以键长依次增大，键能依次降低。
5．由于N—N、N＝N、N≡N的键能之比为1.00∶2.17∶4.90，说明N2分子中p p π键键能也很大，不易断裂，故不易发生加成反应；而C—C、C＝C、C≡C的键能之比为1.00∶1.77∶2.34，说明乙烯、乙炔分子中p p π键不牢固，易断开，所以易发生加成反应。
6．
分子 键长/pm 键能/kJ·mol－1 热分解温度
HCl 136.1 431.8 1 000℃开始分解
HBr 151.3 366 500～600℃开始分解
HI 170.4 298.7 300℃明显分解
由以上例子说明：共价键的键长越短，键能越大，该键越牢固，含有该键的分子越稳定，越不容易分解。
1．下列物质中含离子键的是(　　)
A.Cl2 B．CO2 C．NaCl D．CH4
答案　C
解析　本题考查了物质类别与化学键的关系。多原子非金属单质、共价化合物中含有共价键，离子化合物中含有离子键，本题答案为C。
2．下列过程中，共价键被破坏的是(　　)
A．碘升华 B．溴蒸气被活性炭吸附
C．蔗糖溶于水 D．SO2溶于水
答案　D
解析　碘升华、溴蒸气被活性炭吸附和蔗糖溶于水破坏的是范德华力；SO2溶于水，与H2O反应生成H2SO3，共价键被破坏，形成新的共价键。
3．下列既有离子键又有共价键的化合物是(　　)
A．Na2O B．NaOH C．CaBr2 D．HF
答案　B
解析　典型的非金属元素O与H之间形成的是共价键，Na＋与OH－之间形成的是离子键。
4．下列关于共价键的说法，正确的是(　　)
A．分子内部一定会存在共价键
B．由非金属元素组成的化合物内部不一定全是共价键
C．非极性键只存在于双原子单质分子中
D．离子化合物的内部可能存在共价键
答案　BD
解析　本题可用举例法去做。惰性气体为单原子分子，分子内部没有共价键；铵盐是全部含有非金属元素的化合物，但属于离子化合物，既存在离子键，也存在共价键；乙烯、过氧化氢分子中存在非极性键；在强碱中存在共价键如NaOH。
5．从键长的角度来判断下列共价键中最稳定的是(　　)
A．H—F B．N—H C．C—H D．S—H
答案　A
解析　原子半径越小，与氢化合形成的化学键键长越短，键能越大，键越稳定。
6．根据π键的成键特征判断C＝C的键能是C—C键能的(　　)
A．2倍 B．大于2倍 C．小于2倍 D．无法确定
答案　C
解析　由于π键的键能比σ键键能小，双键中有一个π键和一个σ键，所以双键的键能小于单键的键能的2倍。
7．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Cl2 D．Cl2与N2
答案　A
解析　A项中全是s p σ键；B项中C2H6只存在σ键，而C2H4存在σ键和π键；C项中H2中的键为s s σ键，Cl2中的键为p p σ键；D项与B项类似。
8．下列反应中化学键断裂只涉及π键断裂的是(　　)
A．CH4的燃烧 B．C2H4与Cl2的加成反应
C．CH4与Cl2的取代反应 D．C2H4被酸性KMnO4溶液氧化
答案　B
解析　有机物的燃烧和被KMnO4酸性溶液氧化，断裂了所有的化学键，包括单键和双键，CH4与Cl2的取代反应只有单键断裂，故A、C、D三项中断裂了σ键，选B项。
9．X、Y两元素的原子，当它们分别获得两个电子，形成稀有气体元素原子的电子层结构时，X放出的能量大于Y放出的能量；Z、W两元素的原子，当它们分别失去一个电子形成稀有气体元素原子的电子层结构时，W吸收的能量大于Z吸收的能量，则X、Y和Z、W分别形成的化合物中，最不可能是共价化合物的是(　　)
A．Z2X B．Z2Y C．W2X D．W2Y
答案　A
解析　X比Y易得电子，Z比W易失电子，故X、Z的电负性相差最大，最不可能形成共价化合物。
10．关于乙醇分子的说法正确的是(　　)
A．分子中共含有8个极性共价键 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
答案　C
解析　乙醇的结构式为，共含有8个共价键，其中C—H、C—O、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。
11．在白磷(P4)分子中，4个P原子分别处在正四面体的四个顶点，结合有关P原子的成键特点，下列有关白磷的说法正确的是(　　)
A．白磷分子的键角为109 28′ B．分子中共有4对共用电子对
C．白磷分子的键角为60 D．分子中有6对孤对电子
答案　C
解析　联想甲烷的空间结构，但需要注意的是白磷分子无中心原子，根据共价键的方向性和饱和性，每个磷原子都以3个共价键与其他3个磷原子结合形成共价键，从而形成正四面体结构，所以键角为60 ，6个共价单键，4对孤对电子。
12．一般认为：如果两个成键元素间的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键；如果两个成键元素间的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。请查阅下列化合物中元素的电负性数值，判断它们哪些是共价化合物，哪些是离子化合物。
元素 Al B Be C Cl F Li Mg N Na O P S Si
电负性 1.5 2.0 1.5 2.5 3.0 4.0 1.0 1.2 3.0 0.9 3.5 2.1 2.5 1.8
(1)NaF　(2)AlCl3　(3)NO　(4)MgO　(5)BeCl2
(6)CO2
共价化合物_____________________________________________________________。
离子化合物______________________________________________________________。
答案　(2)(3)(5)(6)　(1)(4)
学案1　共价键
1.现有如下各说法：
①在水中氢、氧原子间均以化学键相结合。
②金属和非金属化合形成离子键。
③离子键是阳离子、阴离子的相互吸引。
④根据电离方程式HClH＋＋Cl－，判断HCl分子里存在离子键。
⑤H2分子和Cl2分子的反应过程是H2、Cl2分子里共价键发生断裂生成H、Cl原子，而后H、Cl原子形成离子键的过程。
上述各种说法正确的是(　　)
A.①②⑤正确　　　　　　 B．都不正确
C.④正确，其他不正确 D．仅①不正确
答案　B
解析　水中存在分子内H、O原子之间的相互作用，分子间的H、O原子也相互作用。而化学键只指分子内相邻原子间强烈的相互作用。故①叙述不正确。
离子键不是存在于任何金属和非金属微粒间，只是活泼金属和活泼非金属化合时，才可形成离子键。故②叙述不正确。
在离子化合物中，阴、阳离子间存在相互作用，但不单指吸引力，还有相互排斥力。故③叙述也不正确。
HCl分子中不存在离子，它属于共价化合物，分子中没有离子键。故④叙述不正确。
化学反应的本质是旧键断裂、新键形成的过程，但HCl中存在共价键而非离子键。故⑤不正确。
2.下列电子式中，正确的是(　　)
A.[HN H]＋Cl B．[NH][]－
C.Na＋[]2－Na＋ D.·[Ca2＋]·
答案　C
3.下列分子中，既含有σ键，又含有π键的是(　　)
A.CH4 B．HCl
C.CH2===CH2 D．F2
答案　C
解析　乙烯分子中碳原子发生平面三角形
，其中碳碳原子和碳原子与氢原子之间分别“头碰头”重叠形成σ键，由于每个碳原子上均有一个垂直于杂化平面的p轨道，两个p轨道间通过“肩并肩”的重叠方式形成π键。
4.下列化学式及结构式中成键情况，不合理的是(　　)
A.CH3N　 B.CH2SeO　
C.CH4S　 D.CH4Si　
答案　D
解析　由共价键的饱和性可知：C、Si都形成4个共价键，H形成1个共价键，N形成3个共价键，O、S、Se都形成2个共价键。
5.乙烷分子中有____个σ键____个π键。
乙烯分子中有____个σ键____个π键。
乙炔分子中有____个σ键____个π键。
答案　7　0　5　1　3　2
6.氮原子核外电子排布式为
________________________________________________________________________，
有3个未成对电子，当结合成分子时，
________________________________________________________________________
轨道“________”方式重叠，______________________轨道“__________”方式重叠，我们把原子轨道间沿核间连线方向以“头碰头”方式重叠形成的共价键叫σ键；原子轨道在核间连线两侧以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键叫π键。所以在N2分子中有______个σ键和______个π键。结构式为______________，电子式为____________。
答案　1s22s22p3　px px　头碰头　py py和pz pz　肩并肩　一　两　N≡N　N N
1.相距很远的两个氢原子相互逐渐接近，在这一过程中体系能量将(　　)
A.先变大后变小　　　　B．先变小后变大 C.逐渐变小 D．逐渐增大
答案　B
解析　相距很远的两原子之间作用力几乎为零，能量为两原子能量之和；随着距离的减小，两原子相互吸引，使体系能量缓慢下降；当两原子继续靠近时，两原子轨道重叠；各成单电子配对成键，能量最低，再进一步接近，两原子核之间的相互斥力又将导致体系能量上升。
2.下列不属于共价键成键因素的是(　　)
A.共用电子对在两原子核之间高概率出现 B.共用的电子必须配对
C.成键后体系能量降低，趋于稳定 D.两原子核体积大小要适中
答案　D
解析　A、B、C三项为共价键成键的因素及结果。
3.共价键的断裂有均裂和异裂两种方式，即均裂：AB―→A，异裂：AB―→A＋＋[B]－。下列化学反应中发生共价键均裂的是(　　)
A.2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
B.2Na＋2C2H5OH―→2C2H5ONa＋H2↑
C.Na2CO3＋H2ONaHCO3＋NaOH
D.CH3COOH＋C2H5OHH2O＋CH3COOC2H5
答案　D
解析　均裂不产生阴、阳离子，故只有D符合题意。
4.下列说法中不正确的是(　　)
A.σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强
B.两个原子之间形成共价键时，最多有一个σ键
C.气体单质中，一定有σ键，可能有π键
D.N2分子中有一个σ键，两个π键
答案　C
解析　气体单质分子中，可能有σ键，如Cl2；也可能既有σ键又有π键，如N2；但也可能没有化学键，如稀有气体，故C不正确。
5.下列分子的电子式书写正确的是(　　)
A.氨气　HN H B．四氯化碳　Cl C
Cl
C.氮气　N N D．二氧化碳　C
答案　C
解析　在书写共价分子的电子式时，应注意：①各原子最外层的电子即使未参与成键也必须全部标出；②要正确标出共用电子对的对数；③较复杂的分子要标对原子间的连接方式，原子间的连接方式不一定是分子式书写的顺序。如HClO的电子式为H而不是H。选项A中N原子的最外层电子没有全部标出；B项中Cl原子的最外层电子也没有全部标出；D项中C、O共用电子对数目标错，也不满足8电子稳定结构，正确写法为··C··。
6.下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是(　　)
A.光气(COCl2)　　　　　　 B．六氟化硫
C.二氟化氙 D．三氟化硼
答案　A
解析　光气分子中C、O、Cl原子以共价键相连的顺序是。电子式为：
即所有原子都满足最外层8电子结构；而B、C、D中，氟原子能形成一个共价键，满足8电子结构，但它们分子中的硫、氙、硼原子都不能满足8电子结构。
7.下列关于化学键的叙述正确的是(　　)
A.化学键既存在于相邻原子之间，又存在于相邻分子之间
B.两个原子之间的相互作用叫化学键
C.化学键通常指的是相邻的两个或多个原子之间的强烈相互作用
D.阴阳离子之间有强烈的吸引作用而没有排斥作用，所以离子键的核间距相当小
答案　C
解析　化学键的定义强调两个方面：一是“相邻的两个或多个原子之间”；二是“强烈相互作用”。选项A、B中都没有正确说明这两点，所以不正确；选项D只强调离子键中阴、阳
离子之间的吸引作用而忽略排斥作用，所以不正确。
8.据权威刊物报道，1996年，科学家在宇宙中发现H3分子。甲、乙、丙、丁四位同学对此报道的认识，正确的是(　　)
A.甲认为上述发现绝对不可能，因为H3分子违背了共价键理论
B.乙认为宇宙中还可能存在另一种氢单质，因为氢元素有三种同位素，必然有三种同素异形
体
C.丙认为H3分子实质上是H2分子与H＋以特殊共价键结合的产物，应写成H
D.丁认为如果上述发现存在，则证明传统的价键理论有一定的局限性，有待于继续发展
答案　CD
解析　科学总是以实验为基础，以事实为根据，理论总是在实验事实基础上不断发展完善的。
9.分析下列化学式中划有横线的元素，选出符合要求的物质，填空。
A.NH3　 B．H2O　 C．HCl　 D．CH4 　E．C2H6　 F．N2
(1)所有的价电子都参与形成共价键的是
________________________________________________________________________；
(2)只有一个价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
________________________________________________________________________。
答案　(1)D、E　(2)C　(3)A、B、C、F　(4)F
解析　NH3中N原子分别与3个H原子形成3个σ键，还有一对不成键电子；H2O中O原子与2个H原子形成2个σ键，还有两对不成键电子；HCl中Cl原子与1个H原子形成1个σ键，还有三对不成键电子；CH4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中C原子分别与3个H原子及另1个C原子形成4个σ键，所有电子都参与
成键；N2中N原子与另1个N原子形成1个σ键，2个π键，还有一对不成键电子。
10.乙烯分子中C—C之间形成一个σ键和一个π键；乙炔分子C—C之间形成一个σ键和2
个π键。
根据所学理论，写出：
(1)在乙烯和乙炔分子与溴发生加成反应中，断裂何种类型键？
(2)写出加成反应方程式。
答案　(1)π键
(2)CH2===CH2＋Br2―→
11.化合物A是一种不稳定的物质，它的分子组成可用OxFy表示，10 mL A气体能分解生成
15 mL O2和10 mL F2(同温、同压下)。
(1)A的化学式是________，推断的依据是________。
(2)已知A分子中x个氧原子呈…OOO…链状排列，则A分子的电子式是________，结构式
是____________________。
答案　(1)O3F2　质量守恒定律和阿伏加德罗定律
(2) 　 FOOOF
解析　由体积之比等于物质的量之比，2A===3O2＋2F2，故A为O3F2。
12.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)判断A、B、C各为何种元素。
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______________________________________________________________________。
1 A、B、C：______________________________________________________________。
答案　(1)氢　氧　钠
(2)①H―→HH(含2个σ键)、
H―→HH(含3个σ键)
②Na―→Na＋[H]－
2 Na―→Na＋[]2－Na＋、
Na―→Na＋[]2－Na＋(含1个σ键)
④Na―→Na＋[H]－(含一个σ键)
解析　(1)A的单质为密度最小的气体，则A为氢元素，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。
13.某有机物的结构式如下：，则分子中有____个σ键，____个π键。
答案　7　3
解析　5条单键全是σ键，双键中有一个σ键，一个π键，三键中有一个σ键，2个π键。
学案2　键参数及等电子体
　　　　　　　
1.碳化硅(SiC)的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子与硅原子的位置是交替的，在
下列三种晶体中，它们的熔点从高到低的顺序是(　　)
①金刚石　②晶体硅　③碳化硅
A.①③② B．②③① C.③①② D．②①③
答案　A
解析　这三种晶体属同种类型，熔化时需破坏共价键，①金刚石中为C—C键，②晶体硅中为Si—Si键，③SiC中为Si—C键，由原子半径可知Si—Si键键长最大，C—C键键长最小，
键长越短共价键越稳定，破坏时需要的热量越多，故熔点从高到低顺序为①③②。
2.1919年，Langmuir提出等电子体的概念，由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体。等电子体的结构相似，物理性质相近。
据上述原理，下列各对粒子中，空间结构相似的是(　　)
A.SO2和O3　　　　 　B．CO2和NO2 C.CS2和NO2 D．PCl3和BF3
答案　A
解析　由题中信息可知，只要算出分子中各原子的最外层电子数之和即可判断。B的最外层电子数为3；C的最外层电子数为4；N、P的最外层电子数为5；O、S的最外层电子数为6；
F、Cl的最外层电子数为7。
3.比较下列化合物中共价键键长。
(1)HF、HCl、HBr、HI　(2)CO2、CS2
答案　(1)HF4.某些化学键的键能如下表所示(单位kJ·mol－1)：
键 H—H Br—Br I—I Cl—Cl H—Cl H—I H—Br
键能 436.0 193.7 152.7 242.7 431.8 298.7 366
(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，放出的热量为____kJ。
(2)在一定条件下，1 mol H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的是________。
A.Cl2>Br2>I2　　　　　B．I2>Br2>Cl2
预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在足量Cl2中燃烧放热________________(填“多”或“少”)。
答案　(1)184.9　(2)A　多
解析　由题中键能数据求反应热：
H2＋Cl2===2HCl
ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1－2×431.8 kJ·mol－1＝－184.9 kJ·mol－1
H2＋Br2===2HBr
ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋193.7 kJ·mol－1－2×366 kJ·mol－1＝－102.3 kJ·mol－1
H2＋I2??2HI
ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋152.7 kJ·mol－1－
2×298.7 kJ·mol－1
＝－8.7 kJ·mol－1
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.能够用键能解释的是(　　)
A.氮气的化学性质比氧气稳定
B.常温常压下，溴呈液体，碘为固体
C.稀有气体一般很难发生化学反应
D.硝酸易挥发，硫酸难挥发
答案　A
解析　N≡N比O＝O的键能大而难于断裂，一般条件下不易发生化学反应，所以化学性质比氧气稳定，A选项正确；溴与碘的熔点，与其分子间作用力有关，而与分子内的原子间的共价键的强弱无关，B选项错误；稀有气体一般很难发生化学反应的原因是其原子的电子层结构为稳定状态，具有很大的电离能，C选项错误；硝酸与硫酸的沸点，与其分子间作用力
有关，而与分子内的原子间的共价键的强弱无关，D选项错误。
2.H2S分子中两个共价键的夹角接近90°，其原因是(　　)
A.共价键的饱和性 B．S原子电子排布
C.共价键的方向性 D．S原子中p轨道的形状
答案　CD
解析　S原子的价电子构型是3s23p4，有2个未成对电子，并且分布在相互垂直的3px和3py轨道中，当与2个H原子配对成键时，形成的两个共价键间夹角应接近90°，这体现了共价
键的方向性是由轨道的伸展方向决定的。
3.下列说法中正确的是(　　)
A.双原子分子中化学键键能越大，分子越稳定
B.双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定
C.双原子分子中化学键键角越大，分子越稳定
D.在双键中，σ键的键能要小于π键的
答案　A
解析　在双原子分子中没有键角，故C错；当其键能越大，键长越短时，分子越稳定，故A
对，B错；D中σ键的重叠程度要大于π键的，故σ键的键能要大于π键的。
4.下列说法正确的是(　　)
A.π键是由两个p电子“头碰头”重叠形成的
B.σ键是镜面对称，而π键是轴对称
C.乙烷分子中的键全为σ键而乙烯分子中含σ键和π键
D.H2分子中含σ键而Cl2分子中还含π键
答案　C
解析　π键是两个p电子“肩并肩”重叠而成，是镜面对称，σ键是轴对称，故A、B均不对；
D中Cl2分子中含的是p—p σ键，故D也不对。
5.根据下表中所列的键能数据，判断下列分子中最不稳定的是(　　)
化学键 H—H H—Cl H—Br Br—Br
键能/kJ·mol－1 436.0 431.8 366 193.7
A.HCl B．HBr C．H2 D．Br2
答案　D
解析　分子中共价键键能越大，键长越短，键越牢固，分子越稳定。
6.能说明BF3分子的4个原子在同一平面的理由是(　　)
A.任意两个B—F键之间的夹角为120° B.B—F键为极性共价键
C.三个B—F键的键能相同 D.三个B—F键的键长相同
答案　A
解析　三个B—F键中任意两个键之间的夹角为120°，说明四个原子在同一平面内，且形成
以B为中心、三个F为顶点的平面正三角形结构。
7.下列说法正确的是(　　)
A.键能越大，表示该分子越容易受热分解
B.共价键都具有方向性
C.在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长
D.H—Cl的键能为431.8 kJ·mol－1，H—Br的键能为366 kJ·mol－1，这可以说明HCl比HBr分
子稳定
答案　D
解析　键能越大，分子越稳定，A项错，D项正确；H—H键没有方向性，B项错；形成共
价键的两个原子之间的核间距叫键长，C项错。
8.已知H—H键能为436 kJ·mol－1，N—H键能为391 kJ·mol－1，根据化学方程式：
N2＋3H22NH3,1 mol N2反应放出的热量为92.4 kJ·mol－1，那么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
答案　B
9.能够用键能的大小作为主要依据来解释的是(　　)
A.常温常压下氯气呈气态而溴单质呈液态
B.硝酸是挥发性酸，而硫酸、磷酸是不挥发性酸
C.稀有气体一般难于发生化学反应
D.空气中氮气的化学性质比氧气稳定
答案　D
解析　共价分子构成的物质的状态取决于分子间作用力的大小，与分子内共价键的键能无关；物质的挥发性与分子内键能的大小无关；稀有气体是单原子分子，无化学键，难于发生化学反应的原因是它们的价电子已形成稳定结构；氮气比氧气稳定是由于N2分子中形成共价键的键能(946 kJ·mol－1)比O2分子中共价键的键能(497.3 kJ·mol－1)大，在化学反应中更难断裂。
10.下列分子中，键角最大的是(　　)
A.CH4 B．NH3 C.H2O D．CO2
答案　D
解析　CH4为正四面体形，键角为109°28′，NH3分子为三角锥形，键角为107°；H2O为V
形分子，两个H—O键的键角为105°；CO2为直线形分子，键角为180°。
11.下列分子的稳定性的比较正确的是(　　)
A.HF>HI B．CH4NH3 D．H2O答案　A
解析　本题主要考查键能，同类型的分子的键能越大，分子越稳定，而键能的大小取决于键
长，键长取决于原子半径。
12.化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示。现提供以下化学键的键能(kJ·mol－1)：P—P：198　P—O：360　O===O：498，则反应P4(白磷)＋3O2===P4O6的反应热ΔH为(　　)
A．-1 638 kJ·mol-1 B．＋1 638 kJ·mol－1
C.－126 kJ·mol－1 D．＋126 kJ·mol－1
答案　A
解析　由反应方程式知，该反应的能量变化包括1 mol P4和3 mol O2断键吸收的能量和1 mol P4O6成键放出的能量。由各物质的分子结构知1 mol P4含6 mol P—P键，3 mol O2含3 mol O===O键，1 mol P4O6含12 mol P—O键，故ΔH＝(198 kJ·mol－1×6＋498 kJ·mol－1×3)－360
kJ·mol－1×12＝－1 638 kJ·mol－1
学案3　本节知识归纳
1.已知尿素的结构简式为，回答：
(1)该分子中有____个σ键____个π键。
(2)请写出两种含有碳氧双键的尿素的同分异构体的结构简式。
答案　(1)7　1
(2)
解析　(1)由尿素的结构简式和σ键、π键规律：分子中4个N—H σ键、2个C—N σ键、一
个C—O σ键、一个C—O π键。
(2)由C、N、H三原子的成键规律，同分异构体为：。
2.据报道，科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60，已知N60分子中每个氮原子均以N—N键结合三个N原子而形成8电子稳定结构。已知N—N键键能为159 kJ·mol－1，
试回答下列问题：
(1)根据上述信息推测N60的结构特点：
________________________________________________________________________。
(2)1 mol N60分解成N2时__________(填“吸收”或“放出”)的热量是____kJ·mol－1。(已知
N≡N的键能为946 kJ·mol－1)
(3)由(2)列举N60的一些用途：
________________________________________________________________________。
(4)若N60分子中只含x个五边形和y个六边形，则x＝________，y＝____________。
(5)∠NNN＝________。
(已知：多面体中，棱边数＝顶点数＋面数－2)
答案　(1)全部为N—N单键，共90个N—N单键构成一个N60　(2)放出　14 070　(3)N60可
作炸药　(4)12　20
(5)108°或120°
解析　(1)N60中化学键全部为N—N单键，共有60×＝90个，即由90个N—N键构成一个
N60分子。
(2)ΔH＝30×946 kJ·mol－1－90×159 kJ·mol－1＝14 070 kJ·mol－1。
(3)由于N60分解成N2时放出大量的热量，故可制作高能炸药。
(4)N60的多面体分子共有90条棱边(N—N键)，则可得方
程式：x＋y＝90，根据多面体欧拉定律可得方程式：60＋(x＋y)－90＝2，解上述方程式得
x＝12，y＝20。
(5)∠NNN有两种，一种为正五边形夹角，另一种为正六边形夹角。
3.有A、B、C、D四种元素。已知：①它们均为周期表中前20号元素，C、D在同一周期，A、B在同一主族；②它们可以组成化合物B2C2、A2C、DC2等；③B的阳离子与C的阴离子的核外电子排布相同；④B2C2同A2C或DC2反应都生成气体C2，B与A2C反应产生气体A2，A2与气体C2按体积比2∶1混合后点燃能发生爆炸，其产物是一种无色无味的液体(在
常温下)。请回答下列问题：
(1)写出A、B、C、D四种元素的符号：
A________、B________、C________、D________。
(2)在B2C2、A2C和DC2中，属于离子化合物的是________，其电子式是__________________，属于共价化合物的是____________，其结构式是____________________。并指出含几个σ键，几个π键。
(3)写出有关的化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)H　Na　O　C
(2)Na2O2　Na＋[]2－Na＋　H2O、CO2　 (2个σ键)、OCO(2个σ键、2个π键)
(3)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑、2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2H2＋O22H2O
解析　本题解题突破口为B2C2，可联想为H2O2、Na2O2、C2H2等。再根据B的阳离子与C的阴离子的核外电子排布相同可确定B为钠、C为氧，气体C2即氧气。由④又可推测A2C为水，DC2为二氧化碳，Na与H2O反应生成H2，H2与O2的混合按体积比2∶1反应能发生
爆炸，这样A为氢，D为碳。其他依次推出。
1.下列说法正确的是(　　)
A.含有共价键的化合物一定是共价化合物
B.由共价键形成的分子一定是共价化合物
C.分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物
D.只有非金属原子间才能形成共价键
答案　C
解析　在离子化合物中也有共价键，如NaOH；由不同元素的原子形成的共价键分子组成的化合物是共价化合物，由相同元素的原子形成的共价键分子组成的化合物质是单质，如H2、Cl2等；对于D项，也存在金属元素的原子与非金属元素的原子间形成共价键的化合物，如
AlCl3等。
2.下列物质的分子中，没有π键的是(　　)
A.CO2　 　 B．N2　　 C.CH≡CH D．HClO
答案　D
3.下列反应中化学键断裂只涉及σ键断裂的是(　　)
A.C2H2与H2的加成 B．C2H4与Cl2的加成 C.CH4与Cl2的取代 D．C2H4的燃烧
答案　C
4.从键能的角度来看，下列物质中与H2化合时，最难的是(　　)
A.氟气 B．氮气 C.氯气 D．氧气
答案　B
5.下列共价键的键能最大的是(　　)
A.H—F B．H—O C.H—N D．H—C
答案　A
6.下列物质性质的变化规律，与共价键的键能大小有关的是(　　)
A.F2、Cl2、Br2、I2的熔点、沸点逐渐升高
B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C.金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅
D.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低
答案　BC
解析　F2、Cl2、Br2、I2形成晶体时属分子晶体，它们的熔、沸点高低决定于分子间的作用力，与共价键的键能无关，A错；HF、HCl、HBr、HI的分子内存在共价键，它们的热稳定性与它们内部存在的共价键的强弱有关，B正确；金刚石和晶体硅都是原子间通过共价键结合而成的原子晶体，其熔、沸点高低决定于共价键的键能，C正确；NaF、NaCl、NaBr、NaI都
是由离子键形成的离子晶体，其内无共价键，D错。
7.固体A的化学式为NH5，它的所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子的最外层电子结
构，则下列有关说法中不正确的是(　　)
A.1 mol NH5中含有5NA个N—H键(NA表示阿伏加德罗常数)
B.NH5中既有共价键又有离子键，它形成的晶体是离子晶体
C.NH5的电子式为
D.它与水反应的化学方程式为：NH5＋H2O===NH3·H2O＋H2↑
答案　A
解析　氢原子可以失去电子成为H＋，也可以得到一个电子成为H－，而N原子在NH结构中
达到8电子稳定结构，所以A为NH4H，即NH与H－组成的离子化合物。
8.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)，小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表价键(示例：
F2)
根据各图表示的结构特点，写出该分子的化学式：
A：________；B：________；C：________；D：________。
答案　NH3　HCN　CO(NH2)2　BF3
解析　根据图示结合“原子序数从1到10的元素”可知，它们分别代表的是：NH3、HCN、CO(NH2)2、BF3。
9.由N2和H2每生成1 mol NH3放热46 kJ，而每生成1 mol NH2—NH2却吸收96.1 kJ。又知H—H
键键能为436.0 kJ·mol－1，N≡N三键键能为940. 0 kJ·mol－1。试求：
(1)N—H键的键能；
(2)N—N单键的键能。
答案　(1)382.3 kJ·mol－1　(2)186.7 kJ·mol－1
解析　N2＋3H2===2NH3
ΔH＝(EN≡N＋3EH—H)－6×EN—H
即－46 kJ＝(940.0 kJ·mol－1＋3×436.0 kJ·mol－1)－6×EN—H
∴EN—H＝382.3 kJ·mol－1，即N—H键的键能为382.3 kJ·mol－1。
N2＋2H2===NH2—NH2
ΔH＝EN≡N＋2EH—H－(4EN—H＋EN—N)
96.1 kJ＝(940.0 kJ·mol－1＋2×436.0 kJ·mol－1)－(4×382.3 kJ·mol－1＋EN—N)
∴EN—N＝186.7 kJ·mol－1，即N—N单键的键能为186.7 kJ·mol－1。
10.化学家常用“等电子体”来预测不同物质的结构并推断不同物质的性质，如CH4和NH有
相同的电子及空间构型。依此原理在下表空格中填出相应的化学式。
CH4 CO C2O
NH N2H NO N2
答案　(从左到右)C2H6　NO　CO2　N2O4　CO
解析　通过CH4和NH的比较可知，由于C的原子序数比N的原子序数小1，所以C原子的电子数与N＋的电子数相等，因此只要C、N原子数相等且其他元素种类和原子总数相同即
符合题意，不要忘了所带的电荷数，如N2H和C2H6。
11.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中所有离子的电子层数相同，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
________________________________________________________________________。
其中含____个σ键、______个π键。
(4)写出下列物质的电子式：E与B形成的化合物(任写一种)________________；A、B、E形
成的化合物________________；D、E形成的化合物
________________________________________________________________________。
(5)A、B两元素组成的化合物A2B2属于________(选“离子”或“共价”)化合物，存在的化
学键是____________，写出A2B2与水反应的化学方程式
________________________________________________________________________。
答案　(1)钠　氧　硫　氮　氢
(2)
(3)N≡N　1　2
(4)
(5)离子　离子键和共价键
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
解析　因为A、B离子的电子层数相同，在电子总数为30的A2B型化合物中，每个离子的电子数为10个，可推出A是Na，B是O；又因为D和E形成4核10电子分子，只能是NH3，原子序数D>E，故D是N，E是H。C与A(Na)同周期，与B(O)同主族，所以C位于第三周
期第ⅥA族，它是S。
浓硫酸
△
催化剂
高温、高压
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章末检测
一、选择题(本题包括14个小题，每小题3分，共42分)
1．下列说法中，不正确的是(　　)
A．配位键也是一种静电作用
B．配位键实质也是一种共价键
C．形成配位键的电子对由成键双方原子提供
D．配位键具有饱和性和方向性
答案　C
2．下列分子中，中心原子是sp杂化的是(　　)
A．BeCl2 B．H2O C．CH4 D．BF3
答案　A
解析　BeCl2中Be原子发生sp杂化，分子为直线形；BF3中B原子发生sp2杂化，分子为平面三角形；H2O中的O和CH4中的C都发生sp3杂化。
3．下列物质晶体中，同时存在极性键、非极性键和氢键的是(　　)
A．CO2　　　　 B．H2O　　　 　C．H2O2 　　　D．C2H2
答案　C
4．下列物质中，难溶于CCl4的是(　　)
A．碘单质 B．水 C．苯 D．甲烷
答案　B
解析　CCl4为非极性分子构成的溶剂，根据相似相溶规律，极性分子难溶于CCl4，而碘单质、苯、甲烷都为非极性分子。
5．用带静电的有机玻璃棒靠近下列液体的细流，细流发生偏转的是(　　)
A．苯 B．二硫化碳 C．氯水 D．四氯化碳
答案　C
解析　由题意可知，细流发生偏转，说明分子中的正电荷和负电荷的中心不重合，形成了静电的吸引，即本题考查的是分子的极性问题。
6．碘单质在水溶液中溶解度很小，但在CCl4中溶解度很大，这是因为(　　)
A．CCl4与I2相对分子质量相差较小，而H2O与I2相对分子质量相差较大
B．CCl4与I2都是直线形分子，而H2O不是直线形分子
C．CCl4和I2都不含氢元素，而H2O中含有氢元素
D．CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子
答案　D
解析　此题考查的是相似相溶规律。物质相互溶解的性质与分子的极性和非极性有关，与相对分子质量、是否是直线形分子、是否含有氢元素等没有直接的关系。
7．下列分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是(　　)
A．BF3 B．H2O C．SiCl4 D．PCl5
答案　C
解析　根据定义，共价键中的电子被成键的两个原子共有，围绕两个原子核运动。所以，形成共价键的原子的最外层电子数等于它本身最外层电子的个数加上它与其他原子形成共价键的数目。据此，题中各原子的最外层电子个数为：A中B有3＋3＝6个、F有7＋1＝8个；B中H有1＋1＝2个、O有6＋2＝8个；C中Si有4＋4＝8个、Cl有7＋1＝8个；D中P有5＋5＝10个、Cl有7＋1＝8个。
8．下列各组分子中都属于含极性键的非极性分子的是(　　)
A．CO2、H2S　　　B．C2H4、CH4 C．Cl2、C2H2　　 D．NH3、HCl
答案　B
解析　此题考查键的极性和分子的极性。A中CO2结构为O===C===O，H2S为，所以都含极性键，但H2S是极性分子；B中C2H4为，CH4为，都含极性键，且都属于非极性分子；C中Cl2不含极性键，D中NH3、HCl为极性分子，都不符合题意。
9．氯化硼的熔点为－107℃，沸点为12.5℃，在其分子中键与键之间的夹角为120°，它能水解，有关叙述正确的是(　　)
A．氯化硼液态时能导电而固态时不导电
B．氯化硼中心原子采用sp杂化
C．氯化硼分子呈正三角形，属非极性分子
D．其分子空间结构类似CH2O
答案　CD
解析　由氯化硼的熔点和沸点可知氯化硼的晶体类型为分子晶体，由于分子中键与键之间的夹角为120°，说明氯化硼平面三角形中心原子采用sp2杂化，为极性键形成的非极性分子。
10．三氯化磷分子的空间构型是三角锥形而不是平面正三角形，下列关于三氯化磷分子空间构型理由的叙述，不正确的是(　　)
A．PCl3分子中P—Cl三个共价键的键长、键角都相等
B．PCl3分子中P—Cl三个共价键键能、键角均相等
C．PCl3分子中的P—Cl键属于极性共价键
D．PCl3是非极性分子
答案　D
解析　PCl3分子是由P—Cl极性键构成的极性分子，其结构类似于NH3，中心原子采用sp3杂化。
11．实验测得BeCl2为共价化合物，两个Be—Cl键间的夹角为180°。由此可见，BeCl2属于(　　)
A．由极性键构成的极性分子 B．由极性键构成的非极性分子
C．由非极性键构成的极性分子 D．由非极性键构成的非极性分子
答案　B
解析　Be—Cl键由不同元素的原子形成，两种原子吸引电子能力不同，为极性键。由于两个Be—Cl键间的夹角为180°，分子空间构型为直线形，分子内正负电荷中心重叠，共价键的极性抵消，分子没有极性。由此可见，BeCl2属于由极性键构成的非极性分子。
12．关于氢键，下列说法正确的是(　　)
A．每一个水分子内含有两个氢键
B．冰、水和水蒸气中都存在氢键
C．DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的
D．H2O是一种非常稳定的化合物，这是由氢键所致
答案　C
解析　氢键是分子之间的作用，不属于化学键，水分子内部只存在化学键。氢键一般影响物质的溶、沸点。
13．膦又称磷化氢，化学式为PH3，在常温下是一种无色有大蒜气味的有毒气体，它的分子呈三角锥形。以下关于PH3的叙述中正确的是(　　)
A．PH3是非极性分子 B．PH3中有未成键电子对
C．PH3是一种强氧化剂 D．PH3分子中P—H键是非极性键
答案　B
解析　N、P属同一主族，故PH3的分子空间构型应与NH3的相似，即为极性键形成的极性分子，有一对孤对电子，无强氧化性。
14．下列不能形成配位键的组合是(　　)
A．Ag＋、NH3 B．BF3、NH3 C．Co3＋、CO D．Ag＋、H＋
答案　D
解析　形成配位键的条件是：一方有孤对电子，另一方有空轨道，而D选项中，Ag＋和H＋都只有空轨道没有孤对电子。
二．非选择题(本题包括9个小题，共58分)
15．(4分)C、H、Cl、O、Na五种元素可互相结合，在由其中两种元素组成的化合物中，共价化合物有(写四种)________、______、__________、__________。在由其中三种元素组成的化合物中，共价化合物有(写四种)________、__________、_________、_________。
答案　HCl　H2O　CH4　CO2　CO　H2O2　ClO2(选填四种答案即可)
HClO　HClO2　HClO3　HClO4　H2CO3　CH3Cl　CH2Cl2　CHCl3(选填四种答案即可)
解析　由非金属元素形成的化合物(除铵盐外)，一般都为共价化合物。
16．(4分)溴化碘(IBr)的化学性质类似于卤素单质，试完成下列问题：
(1)溴化碘的电子式是____________，它是由______键形成的________分子。
(2)溴化碘和水反应生成了一种三原子分子，该分子的电子式为
________________________________________________________________________。
答案　(1)　共价　极性
(2)H
解析　卤素单质形成8电子稳定结构，溴化碘(IBr)的化学性质类似于卤素单质，则Br和I两种元素均形成8电子稳定结构，即为，Br和I两种元素的电负性相差不大，形成的化学键为共价键，不同原子间形成的化学键为极性键，由极性键构成的双原子分子为极性分子。根据卤素单质与水反应生成次卤酸和卤化氢，由于Br比I的电负性大，溴化碘和水反应应生成次碘酸和溴化氢，电子式为H。
17．(4分)“笑气”(N2O)是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。有关理论认为N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式)；又已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，则N2O的电子式可表示为____________，由此可知它______(填“含有”或“不含”)非极性键。
答案　··N··　含有
解析　已知N2O分子中氧原子只与其中一个氮原子相连，则另一个氮原子要与这个氮原子相连，即得电子式··N··，由同种原子形成的化学键为非极性键，氮原子与氮原子间形成的为非极性键。
18．(4分)将几种分子晶体在水和四氯化碳中的溶解情况填入下表(填“易溶”或“不易溶”)：
蔗糖 磷酸 碘 萘
(1)水
(2)四氯化碳
其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
蔗糖 磷酸 碘 萘
(1)水 易溶 易溶 不易溶 不易溶
(2)四氯化碳 不易溶 不易溶 易溶 易溶
分析这几种晶体和溶剂分子的结构可知，蔗糖、磷酸、水是极性分子，而碘、萘 、四氯化碳是非极性分子。根据相似相溶规律，得出结论
解析　相似相溶规律是从实验中归纳出的经验规律。一般非极性溶质(或极性小的)易溶于非极性溶剂，难溶于极性溶剂；强极性溶质易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂。如多数有机物往往易溶于有机溶剂，多数盐易溶于水。
19．(10分)氮可以形成多种离子，如N3－、NH、N、NH、N2H、N2H等，已知N2H与N2H是由中性分子结合质子形成的，类似于NH，因此有类似于NH的性质。
(1)NH的电子式为____________。
(2)N有______个电子。
(3)写出两种由多个原子组成的含有与N电子数相同的物质的化学式______________。
(4)等电子数的粒子往往具有相似的结构，试预测N的构型________________。
(5)据报道，美国科学家卡尔·克里斯特于1998年11月2日合成了一种名为“N5”的物质，由于其极强的爆炸性，又称为“盐粒炸弹”。迄今为止，人们对它的结构尚不清楚，只知道“N5”实际上是带正电荷的分子碎片，其结构是对称的，5个N排列成V形。如果5个N结合后都达到8个电子结构，且含有2个氮氮三键，则“N5”分子碎片所带电荷是________。
答案　(1)[HH]－　(2)22
(3)CO2、N2O　(4)直线形　(5)＋1
20．(8分)已知H2O2的结构如下图：
H2O2分子不是直线形的，两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上，书页角为93°52′，而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52′，试回答：
(1)写出H2O2分子的电子式和结构式。
(2)写出分子内的键型。
(3)估计它难溶于CS2，简要说明原因。
(4)指出氧元素的化合价，简要说明原因。
答案　
(2)分子内既有极性键，又有非极性键。
(3)因H2O2为极性分子，而CS2为非极性溶剂，根据相似相溶规律，H2O2难溶于CS2中。
(4)氧为－1价；因O—O键非极性键，而O—H键为极性键，共用电子对偏向氧，故氧为－1价。
解析　由H2O2的空间构型图可知，H2O2是极性分子，分子内既有极性键，又有非极性键，根据相似相溶规律，H2O2难溶于CS2中。
21．(8分)有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)；只含有极性键的是__________；只含有非极性键的是__________；既有极性键，又有非极性键的是______________；只有σ键的是____________；既有σ键又有π键的是__________；含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是__________；含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是____________；含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是__________。
答案　①③⑨　②④⑦　⑤⑥⑧　①②③⑥⑦⑧
④⑤⑨　⑦　①③⑤⑥⑧⑨　②④⑤⑥⑧⑨
解析　不同种元素间形成的共价键为极性键，同种元素间形成的共价键为非极性键。以极性键形成的分子，空间结构完全对称的为非极性分子，空间结构不完全对称的为极性分子，以非极性键构成的分子为非极性分子。σ键有s p σ键，s s σ键，p p σ键(头碰头)，全为轴对称，π键有p p π键(“肩并肩”)，单键全为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。
22．(6分)试用杂化轨道理论说明下列分子或离子的几何构型。
(1)CO2(直线形)　　　(2)SiF4(正四面体)
(3)BCl3(平面三角形)　(4)NF3(三角锥形)
(5)NO(V形) 　　　(6)N2H4(N—N单键，非平面形)
答案　(1)CO2：C以两个sp杂化轨道分别与两个O形成σ键，C上另两个未杂化的p轨道分别与两个O上的p轨道形成π键，分子构型为直线形；
(2)SiF4：Si以四个sp3杂化轨道分别与四个F形成σ键，分子构型为正四面体形；
(3)BCl3：B采取sp2杂化，三个杂化轨道分别与三个Cl形成σ键，分子构型为平面三角形；
(4)NF3：N采取sp3杂化，其中一个杂化轨道上有一对孤对电子，不参与成键，另外三个杂化轨道分别与三个F形成σ键，由于一对孤对电子的存在，三个F不可能平分N周围的空间，而是被孤对电子排斥到一侧，形成三角锥形结构；
(5)NO：N采取sp2杂化，其中两个杂化轨道分别与两个O形成σ键，另一个有一对孤对电子，形成V形分子结构；
(6)N2H4：N采取sp3杂化，四个杂化轨道中的三个分别与一个N和两个H形成三个σ键，每个N上还有一对孤对电子，故不可能为平面结构。
23．(10分)有A、B、C、D、E依次五种短周期元素，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。
(1)写出五种元素的名称A：__________；B：_______________；
C：________；D：________；E：____________。
(2)画出E的原子结构示意图__________________，写出电子式D2A2__________；EB4______________。
(3)比较EA2与EB4的熔点高低(填化学式)
____________>____________。
（4）写出D单质与CuSO4溶液反应的离子方程式
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)C2A是由__________键形成的________分子；EB4是由__________键形成的________分子(填“极性”或“非极性”，上同)。
答案　(1)氧　氟　氢　钠　硅
(3)SiO2　SiF4
(4)2Na＋Cu2＋＋2H2O===2Na＋＋Cu(OH)2↓＋H2↑
(5)极性　极性　极性　非极性
解析　本题突破点为E，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，则有4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O，C为H，A为O，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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第二节　分子晶体与原子晶体
一、分子晶体
1．分子晶体的熔、沸点取决于分子间作用力的大小。对于组成和结构相似的分子晶体，随相对分子质量的增大，分子间作用力也增大，熔、沸点升高，如I2>Br2>Cl2>F2，O2>N2。组成相似的分子，有极性的比无极性的分子间作用力大，熔、沸点高，如SO2>CO2。有氢键的分子晶体，还要考虑氢键的强弱。
2．结构相似的分子晶体，相对分子质量大的其熔、沸点不一定大。例如：H2O与H2S，H2O的沸点比H2S高，因为水分子间有氢键，H2S分子中只有范德华力，而氢键比范德华力强。
二、原子晶体
1．原子晶体熔、沸点高低
原子晶体的熔、沸点取决于共价键的键长和键能，键能越大，键长越短，共价键越强，熔、沸点越高，如金刚石>金刚砂>晶体硅。有时键能的大小、键长的长短是可直接通过形成共价键的非金属原子所属元素的电负性来判断的。
2．分子晶体熔化时，一般只破坏分子间作用力，原子晶体熔化时要破坏化学键。
3．分子晶体与原子晶体的比较
晶体类型 分子晶体 原子晶体
定义 分子间通过分子间作用力形成的晶体 相邻原子间通过共价键结合而形成的空间网状结构的晶体
基本微粒 分子 原子
物质类别 多数的非金属单质和共价化合物 金刚石、碳化硅(SiC)、晶体硅、二氧化硅等少数非金属单质及共价化合物
物理性质 硬度和密度较小，熔、沸点较低 硬度和密度大，熔、沸点高
决定熔、沸点高低的因素 范德华力(或氢键)的强弱 共价键的强弱
导电性 某些溶于水能导电 均不导电
　晶体硅(Si)和金刚砂(SiC)都是与金刚石相似的原子晶体，请根据下表中数据，分析其熔点、硬度的大小与其结构之间的关系。
晶体 键能/kJ·mol－1 键长/pm 熔点/℃ 摩氏硬度
金刚石 (C—C)348 154 3900 10
金刚砂 (C—Si)301 184 2700 9.5
晶体硅 (Si—Si)226 234 1410 6.5
解析　在原子晶体里，所有原子都以共价键相互结合，整块晶体是一个三维的共价键网状结构。所以，影响原子晶体的熔点、硬度的主要因素就是共价键的键能大小，键能越大，原子晶体的熔点、硬度越高，而共价键的键能又与键长相关，一般来说，键长越短，键能越大，键长越长，键能越小。
答案　键长越短，键能越大，熔点越高，硬度越大；反之，键长越长，键能越小，熔点越低，硬度越小。
原子晶体物理性质的差异主要是由共价键键能的不同造成的，键能越大，熔、沸点越高，硬度越大。而键能又与键长有关，键长可由成键原子半径的相对大小得出。一般来说，成键原子的半径之和越大，键长越长，键能越小。
　SiCl4的分子结构与CCl4相似，对其作出如下推测不正确的是(　　)
A．SiCl4晶体是分子晶体
B．常温、常压下SiCl4是气体
C．SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子
D．SiCl4熔点高于CCl4
解析　由于SiCl4具有分子结构，所以一定属于分子晶体。影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间作用力的大小，在这两种分子中都只有范德华力，SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，所以SiCl4的分子间作用力和熔、沸点应该比CCl4高一些，CCl4的分子是正四面体结构，SiCl4与它结构相似，因此也应该是正四面体结构，是含极性键的非极性分子。
答案　B
影响分子晶体物理性质的主要因素是存在于晶体中的分子间作用力(包括范德华力和氢键)。由于分子间作用力比化学键键能小得多，因此分子晶体的熔、沸点较低，硬度也很小。
1．怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？
提示　从碳到锗，核电荷数增大，电子层数增多，原子半径依次增大，C—C键、Si—Si键、Ge—Ge键的键长依次增大，键长越短，共价键越牢固，而熔化时破坏的是共价键，因此键的稳定性是C—C键>Si—Si键>Ge—Ge键，所以金刚石、硅、锗的熔点和硬度依次下降。
2．“具有共价键的晶体叫做原子晶体。”这种说法对吗？为什么？
提示　不对。如HCl、H2O、CO2、CH3CH2OH分子中都有共价键，而它们都是分子晶体；如金刚石、晶体Si、SiC、SiO2中都有共价键，它们都是原子晶体；只有相邻原子间以共价键相结合形成空间网状结构的晶体才是原子晶体。
1．分子　原子
2．分子　原子
3.
原子晶体 分子晶体
微粒 原子 分子
微粒间作用力 共价键 分子间作用力
4.这种错误说法的根源在于没有明确构成原子晶体的微粒是原子。
5．属于原子晶体的是：金刚石、石英、金刚砂
属于分子晶体的是：干冰、冰、硫黄、C60、碘、白磷、苯甲酸、稀有气体的晶体、氧的晶体、氮的晶体
6．略。
7．12个
1．下列说法正确的是(　　)
A．原子晶体中只存在非极性共价键
B．稀有气体形成的晶体属于分子晶体
C．干冰升华时，分子内共价键会发生断裂
D．金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物
答案　B
解析　本题主要考查常见晶体的相关知识。单质类型为原子晶体(晶体硅、金刚石)的物质，只有非极性共价键，而化合物型的晶体(SiO2)中则含有极性共价键，A不正确；稀有气体为单原子分子，故B正确；干冰升华时破坏的是CO2分子之间的作用力，分子内的C＝O共价键没有变化，C不正确；只有活泼金属与活泼非金属才能形成离子化合物，而AlCl3等物质则为共价化合物，D不正确。
2．水的沸点为100℃，硫化氢的分子结构跟水相似，但它的沸点却很低，是－60.7℃，引起这种差异的主要原因是(　　)
A．范德华力 B．共价键 C．氢键 D．相对分子质量
答案　C
解析　水分子间可以形成氢键。H原子与电负性大的原子(如N、O、F)形成氢键，而使其熔、沸点升高，表现出不同于同一主族元素组成的结构相似的物质的特性。
3．金刚石是典型的原子晶体，下列关于金刚石的说法中错误的是(　　)
A．晶体中不存在独立的“分子”
B．碳原子间以共价键相结合
C．是硬度最大的物质之一
D．化学性质稳定，即使在高温下也不会与氧气发生反应
答案　D
解析　在金刚石中，碳原子以共价键结合成空间网状结构，不存在具有有限固定组成的分子。由于碳的原子半径比较小，碳与碳之间的共价键键能高，所以金刚石的硬度很大，因此A、B、C选项是正确的；但是由于金刚石是碳的单质，可以在空气或氧气中燃烧生成CO2分子，故D选项的说法是错误的。
4．我国的激光技术在世界上处于领先地位，据报道，有科学家用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，与此同时再用射频电火花喷射氮气，此时碳、氮原子结合成碳氮化合物薄膜。据称，这种化合物可能比金刚石更坚硬。其原因可能是(　　)
A．碳、氮原子构成平面结构的晶体 B．碳氮键比金刚石中的碳碳键更短
C．氮原子电子数比碳原子电子数多 D．碳、氮的单质的化学性质均不活泼
答案　B
解析　由“这种化合物可能比金刚石更坚硬”可知该晶体应该是一种原子晶体，原子晶体是一种空间网状结构而不是平面结构，所以A选项是错误的；由于氮原子的半径比碳原子的半径要小，所以二者所形成的共价键的键长要比碳碳键的键长短，所以该晶体的熔、沸点和硬度应该比金刚石更高，因此B选项是正确的；而原子的电子数和单质的活泼性一般不会影响到所形成的晶体的硬度等，所以C、D选项也是错误的。
5．下列物质固态时熔点的比较正确的是(　　)
A．F2>Cl2>Br2 B．金刚石>P4>O2
C．S>HBr>金刚石 D．I2>CH4>冰
答案　B
解析　A项中F2、Cl2、Br2均是分子晶体，由“组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔点越高”可知熔点：F26．X是核外电子数最少的元素，Y是地壳中含量最丰富的元素，Z在地壳中的含量仅次于Y，W可以形成自然界中最硬的原子晶体。下列叙述错误的是(　　)
A．WX4是沼气的主要成分
B．固态X2Y是分子晶体
C．ZW是原子晶体
D．玛瑙、水晶和玻璃的成分都是ZY2
答案　D
解析　由题意可知，X是H，Y是O，Z是Si，W是C。所以WX4是CH4，它是沼气的主要成分；X2Y是H2O，属于分子晶体；ZW为SiC，属于原子晶体；ZY2为SiO2，是玛瑙和水晶的成分，但是玻璃的主要成分是硅酸盐。
7．下列有关分子晶体的说法中一定正确的是(　　)
A．分子内均存在共价键 B．分子间一定存在范德华力
C．分子间一定存在氢键 D．其结构一定为分子密堆积
答案　B
解析　稀有气体元素组成的晶体中，不存在由多个原子组成的分子，而是原子间通过范德华力结合成晶体，所以不存在任何化学键，故A项错误；分子间作用力包括范德华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于含有与电负性较强的N、O、F原子结合的氢原子的分子间或者分子内，所以B项正确，C项错误；只存在范德华力的分子晶体才采取分子密堆积的方式，所以D选项也是错误的。
8．根据下列性质判断，属于原子晶体的物质是(　　)
A．熔点2 700℃，导电性好，延展性强
B．无色晶体，熔点3 550℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂
C．无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800℃，熔化时能导电
D．熔点－56.6℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电
答案　B
解析　本题考查的是各类晶体的物理性质特征。A项符合金属晶体的特征，B项符合原子晶体的特征，C项应该是离子晶体，D项符合分子晶体的特征。所以应该选择B项。
9．下列说法中正确的是(　　)
A．冰融化时，分子中氢氧键发生断裂
B．原子晶体中共价键越强，熔点和沸点越高
C．分子晶体中共价键键能越大，该分子晶体的熔点和沸点一定也越高
D．分子晶体中分子间作用力越大，该物质越稳定
答案　B
解析　分子晶体的熔、沸点取决于分子间作用力，而分子中的共价键影响的是分子的稳定性，所以A、C、D都是错误的；原子晶体是原子间通过共价键形成的，其熔、沸点取决于共价键强弱，所以应该选择B选项。
10．在常温、常压下呈气态的化合物，降温使其固化得到的晶体属于(　　)
A．分子晶体 B．原子晶体
C．离子晶体 D．何种晶体无法判断
答案　A
解析　使粒子结合成原子晶体或离子晶体的共价键、离子键比较强，所以这两种类型的晶体在常温下一般均为固态。常温下为气态的物质一般由分子组成，其固化后为分子晶体。
11．下列性质适合分子晶体的是(　　)
A．熔点1 070℃，易溶于水，水溶液能导电
B．熔点1 003.1℃，液态时导电，水溶液导电
C．能溶于CS2，熔点112.8℃，沸点444.6℃
D．熔点97.81℃，易液化，液态时不导电
答案　CD
解析　主要根据分子晶体的性质特点来判断，分子晶体熔、沸点一般较低，液态时不导电。
12．如图所示是某原子晶体A空间结构中的一个单元，A与某物质B反应生成C，其实质是每个A－A键中插入一个B原子，则C物质的化学式为(　　)
A．AB B．A5B4 C．AB2 D．A2B5
答案　C
13．在金刚石的晶体中，含有由共价键形成的碳原子环，其中最小的环上所需碳原子数及每个碳原子上任意两个C—C键间的夹角是(　　)
A．6个　120° B．5个 　108° C．4个　109°28′ D．6个　109 °28′
答案　D
解析　根据金刚石的晶体结构特点可知最小环上碳原子数为6个，任意两个C—C键夹角为109°28′。
14．氮化碳晶体是新发现的一种高硬度材料，该晶体类型应该是__________晶体。试根据物质结构知识推测氮化碳晶体与金刚石相比较，硬度更大的应该是________晶体，熔点较低的应是________晶体。
答案　原子　氮化碳　金刚石
解析　根据原子晶体的结构性质特点，氮化碳晶体是由两种非金属构成的且硬度很大，应为原子晶体；由氮原子和碳原子的原子半径可知，N—C的键长比C—C的键长要短，键长越短，键能越大，表现在性质上也就是熔点越高，硬度越大。
15．(1)构成分子晶体的粒子是____，这类粒子间的作用力一定有________，还可能有____。如果分子间作用力只是________，若以一个分子为中心，其周围通常可以有____个紧邻的分子，分子晶体的这一特征称为____。干冰中CO2分子采取的就是这样的堆积方式。若分子内存在吸引电子能力较强、半径较小的________原子与H原子所形成的共价键，则会形成氢键，氢键不仅具有饱和性，也具有________。能形成氢键的物质较多，如__________________等。在冰中，每个水分子与相邻的____个水分子形成氢键，呈________立体结构。
(2)在原子晶体中，所有原子都以____键结合，整个原子晶体是一个三维的________结构。在金刚石中，C原子采取________杂化方式，每个C原子与另外________个C原子以共价键相结合，键角为________，晶体中最小碳环由________个C原子构成，且不在同一个平面内。晶体硅的结构与金刚石类似，SiO2的晶体结构可以看作是在晶体硅的Si—Si键之间插入________原子而形成的，在12 g SiO2晶体中含有化学键的物质的量为________mol。
答案　(1)分子　范德华力　氢键　范德华力　12　分子密堆积　N、O、F　方向性　HF、NH3、H2O　4　正四面体
(2)共价　空间网状结构　sp3　4　109°28′　6　氧　0.8
解析　本题考查了分子密堆积和氢键，以及典型的分子晶体和原子晶体的结构。在SiO2晶体中每一个硅原子都与周围的四个氧原子形成了四个硅氧键，并且不存在共用的情况，所以SiO2晶体中化学键的数目为硅原子数目的四倍。12 g SiO2晶体的物质的量是0.2 mol，所以化学键的物质的量为0.8 mol。
16．溴化碘是一种卤素互化物，具有很高的化学活性，有许多性质跟卤素单质相似。它在常温下是深红色固体，熔点41℃，沸点116℃，则固体溴化碘是________晶体，含有________键。
答案　分子　极性共价
解析　溴化碘(IBr)熔、沸点较低，由分子晶体的特性可知应为分子晶体，是由两种不同的非金属元素构成的共价化合物，所含有的化学键为极性共价键。
17．已知氯化铝的熔点为190℃(2.02×105Pa)，但它在180℃即开始升华。
(1)氯化铝是________________(填“离子化合物”或“共价化合物”)。
(2)在500K和1.01×105Pa时，它的蒸气密度(换算成标准状况时)为11.92g·L－1，且已知它的结构中有配位键，氯化铝的化学式为________，结构式为________。
(3)无水氯化铝在空气中强烈地“发烟”，其原因是______________________。
(4)设计一个更可靠的实验，判别氯化铝是离子化合物还是共价化合物。你设计的实验是________________。
答案　(1)共价化合物　(2)Al2Cl6　
(3)氯化铝为强酸弱碱盐，与空气中的水发生水解反应产生HCl，HCl在空气中形成酸雾而“发烟”
(4)在一定条件下，将AlCl3晶体加热至熔融，然后做导电实验，若不导电，则AlCl3为共价化合物
解析　由题给数据可知氯化铝的熔点较低，不可能是离子
化合物，只能是共价化合物。(1)因为氯化铝的熔、沸点较低，所以属于分子晶体，故氯化铝是共价化合物。(2)M(氯化铝)＝11.92 g·L－1×22.4 L·mol－1＝267 g·mol－1，所以氯化铝的化学式为Al2Cl6，因为其结构中有配位键，所以其结构式为
(3)氯化铝为强酸弱碱盐，与空气中的水发生水解反应产生HCl，HCl在空气中形成酸雾而“发烟”。(4)判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物，可在其熔融状态下，试验其是否导电，若不导电，则为共价化合物。
1．下列分子晶体，关于熔、沸点高低的叙述中，正确的是(　　)
A．Cl2>I2　 　B．SiCl4>CCl4 C．NH3CH3(CH2)2CH3
答案　B
解析　A、B选项属于无氢键存在的分子结构相似的情况，相对分子质量大的熔、沸点高；C选项属于有氢键存在的分子结构相似的情况，存在氢键的熔、沸点高；D选项属于相对分子质量相同，但分子结构不同的情况，支链多的熔、沸点低。
2．氮化硼(BN)是一种新型结构材料，具有超硬、耐磨、耐高温等优良特性，下列各组物质熔化时，所克服的微粒间作用与氮化硼熔化时克服的微粒间作用都相同的是(　　)
A．硝酸钠和金刚石　　　　　 B．晶体硅和水晶
C．冰和干冰 D．苯和萘
答案　B
解析　由题意知BN、SiO2和晶体Si均为原子晶体，熔化时同种晶体类型克服的微粒间作用力相同。
3．二氧化硅晶体是立体的网状结构。其晶体模型如下图所示。请认真观察该晶体模型后回答以下问题：
二氧化硅的晶胞结构
(1)二氧化硅晶体中最小环为________元环。
(2)每个硅原子为________个最小环共有。
(3)每个最小环平均拥有________个硅原子、________个氧原子。
答案　(1)12　(2)12　(3)　1
解析　如将金刚石晶体中的碳原子换成硅原子，则可得到晶体硅。与金刚石晶体相比，晶体硅中原子半径较大，Si—Si键的键长较长。如在每个Si—Si键中插入一个氧原子，则可得到SiO2晶体，即图所示的晶体结构。利用金刚石结构所得结论，二氧化硅晶体中的最小环应为12元环(6个氧原子和6个硅原子交替成环)；同理，每个硅原子为12个最小环共有；每个最小环平均拥有6×1/12＝1/2个硅原子和6×1/6＝1个氧原子。
4．分子晶体中一定有共价键吗？分子晶体熔化时破坏共价键吗？
答案　不一定，如稀有气体晶体中只有分子间作用力而无化学键。分子晶体熔化时只破坏分子间作用力，不破坏共价键。
5．二氧化硅和二氧化碳的熔、沸点为何相差很大？
答案　SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体，熔化时破坏的分别是为共价键和分子间作用力，故SiO2熔、沸点高，而CO2熔、沸点低。
1．下列叙述不正确的是(　　)
A．由分子构成的物质其熔点一般较低
B．分子晶体在熔化时，共价键没有被破坏
C．分子晶体中一定存在共价键
D．分子晶体中分子间作用力越大，其化学性质越稳定
答案　CD
解析　由分子构成的物质，即分子晶体中存在两种作用力，一种是分子内部原子与原子间存在的共价键(稀有气体除外)，另一种是分子与分子间的作用力，当分子晶体熔化或汽化时，破坏的是分子间作用力而不是共价键，其溶于水时破坏的不一定是共价键，例如乙醇。
2．下列物质中，属于原子晶体的化合物是(　　)
A．水晶　　　 B．晶体硅　 　C．金刚石 　　D．干冰
答案　A
解析　晶体硅、金刚石是原子晶体，但不是化合物；干冰为分子晶体。
3．在40 GPa高压下，用激光器加热到1 800 K时，人们成功制得原子晶体干冰，其结构和性质与SiO2原子晶体相似，下列说法正确的是(　　)
A．原子晶体干冰易汽化，可用作制冷剂
B．原子晶体干冰有很高的熔点和沸点
C．原子晶体干冰的硬度小，不能用作耐磨材料
D．1 mol原子晶体干冰中含2 mol C—O键
答案　B
解析　已制得原子晶体干冰，所以应具有原子晶体的性质，熔、沸点高，硬度大。所以B正确。
4．有关晶体的叙述中正确的是(　　)
A．在SiO2晶体中，由Si、O构成的最小单元环中共有8个电子
B．在12 g金刚石中，含C—C共价键键数为4NA
C．干冰晶体熔化只需克服分子间作用力
D．金属晶体是由金属原子直接构成的
答案　C
解析　金刚石中每个C原子平均拥有2个C—C共价键，12 g 金刚石中，C—C键数应为2NA；金属晶体是由金属离子和自由电子形成的。
5．下列物质的晶体中，不存在分子的是(　　)
A．二氧化硅 B．二氧化硫 C．二氧化碳 D．二硫化碳
答案　A
解析　在SiO2、SO2、CO2、CS2中，只有SiO2属于原子晶体，不存在分子。
6．干冰汽化时，下列所述内容发生变化的是(　　)
A．分子内共价键 B．分子间作用力
C．分子间的距离 D．分子内共价键的键长
答案　BC
解析　分子晶体汽化时，只是分子间距离变大了，从而引起分子间作用力也发生变化，而分子本身并没有变化。
7．CH4、NH3、H2O、HF的熔、沸点由大到小的关系是(　　)
A．CH4、NH3、H2O、HF B．H2O、HF、NH3、CH4
C．HF、CH4、NH3、H2O D．HF、H2O、CH4、NH3
答案　B
解析　由于HF、H2O、NH3中存在氢键，故其熔、沸点比CH4高。
8.六氟化硫分子为正八面体构型(分子结构如图)，难溶于水，在高温下仍有良好的绝缘性，在电器工业方面具有广泛用途。下列推测正确的是(　　)
A．SF6各原子均达8电子稳定结构
B．SF6易燃烧生成SO2
C．SF6分子是含有极性键的非极性分子
D．SF6是原子晶体
答案　C
解析　据信息六氟化硫分子为正八面体构型知SF6为分子晶体，而非原子晶体；据信息六氟化硫分子在高温下仍有良好的绝缘性，说明SF6不易燃；据图示知S原子不是8电子稳定结构。综上所述选C。
9．氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定。工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1 300℃反应获得。
(1)氮化硅属于________晶体(填晶体类型)。
(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子、Si原子和Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构。请写出氮化硅的化学式：______。
(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为____________________。
答案　(1)原子　(2)Si3N4
(3)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl
解析　由于氮化硅硬度大、熔点高，所以应属于原子晶体；第(2)问可根据化合价S、轻松解出答案。
10.
(1)上图为干冰的晶胞结构，观察图形，确定在干冰中每个CO2分子周围有　　　个与之紧邻且等距离的CO2分子。
在干冰中撒入镁粉，用红热的铁棒引燃后，再盖上另一块干冰，出现的现象为　　　　　　　　　　　　　，反应的化学方程式是____________________________
________________________________________________________________________。
(1) 下列三种晶体①CO2，②CS2，③SiO2的熔点由高到低的顺序是________>______>________(用序号填空)，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)12　镁粉在干冰中继续燃烧，发出耀眼的白光，并有黑色物质生成　2Mg＋CO22MgO＋C
(2)③　②　①　SiO2是原子晶体，CO2、CS2是分子晶体，所以SiO2熔点最高；CO2和CS2组成和结构相似，且CS2的相对分子质量大于CO2的相对分子质量，所以CS2的熔点高于CO2
解析　(1)以晶胞中的任意一个顶点为坐标原点，以通过该顶点的三条棱边为坐标轴建立起一个三维直角坐标系，在坐标原点的周围可以无隙并置8个晶胞，这样在每一个坐标轴上都可以看到有两个与坐标原点上的CO2分子等距离的CO2分子，但是这些CO2分子与坐标原点上的CO2分子的距离并不是最近的，其最近的CO2分子应该是每一个晶胞的面心上的，共有12个这样的CO2分子。
(2)一般来说，原子晶体的熔点高于分子晶体的熔点，因为原子晶体熔化时要破坏共价键，而分子晶体熔化时只是克服分子间作用力，分子间作用力比共价键弱得多。如果同为分子晶体，当分子的组成和结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高。
11．下图表示一些晶体中的某些结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分。
(1)其中代表金刚石的是(填编号字母，下同)　　　　，其中每个碳原子与______个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于________晶体。
(2)其中代表石墨的是__________，其中每个正六边形占有碳原子数平均为______个。
(3)其中代表NaCl的是________，每个Na＋周围与它最接近且距离相等的Na＋有________个。
(4)代表CsCl的是________，它属于________晶体，每个Cs＋与______个Cl－紧邻。
(5)代表干冰的是________，它属于________晶体，每个CO2分子与______个CO2分子紧邻。
答案　(1)D　4　原子　(2)E　2　(3)A　12
(4)C　离子　8　(5)B　分子　12
解析　根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。
NaCl晶体是简单立方单元，每个Na＋与6个Cl－紧邻，每个Cl－又与6个Na＋紧邻，但观察Na＋与距离最近且等距离的Na＋数时要抛开Cl－，从空间结构上看是12个Na＋，即x、y、z轴面上各有4个Na＋。
CsCl晶体由Cs＋、Cl－分别构成立方结构，但Cs＋组成立方体的中心有1个Cl－，Cl－组成的立方体中心又镶入1个Cs＋，可称为“体心立方”结构。Cl－紧邻8个Cs＋，Cs＋紧邻8个Cl－。
干冰也是立方体结构，但在立方体每个正方形面的中央都有另一个CO2分子也组成立方结构，彼此相互套入面的中心。每个CO2分子在三维空间里，x、y、z三个面各紧邻4个CO2分子，共12个CO2分子。
金刚石的基本单元是正四面体。每个碳原子紧邻4个其他碳原子。石墨的片层由正六边形结构组成，每个碳原子紧邻另外3个碳原子，每个碳原子为三个六边形共用，即每个六边形占有1个碳原子的各1/3，所以大的结构中每个六边形占有的碳原子数是6×＝2个。
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