第2课时 溶解性、手性、无机含氧酸分子的酸性
记一记
探一探
一、溶解性
1．极性分子一定易溶于极性溶剂，非极性分子一定易溶于非极性溶剂吗？
[提示] 不一定，相似相溶原理只是一般性规律，也有例外情况。如CO、NO均为极性分子，但难溶于水；CO2为非极性分子，但在苯中溶解度不大。
2．下列物质在水中有较大的溶解度，最主要的原因分别是什么？①HF ②HCl ③Cl2。
[提示] 影响物质的溶解性有多种因素，如形成氢键、分子的极性相似相溶、分子结构相似相溶、发生反应溶解度增大。其中HF易溶于水最主要原因是能与水分子间形成氢键；HCl是因为是极性分子，与水相似相溶；Cl2是因为能与水反应。
二、手性
1．含有碳原子的有机物都一定具有手性吗？手性碳原子的特点是什么？手性碳原子的杂化方式会是sp、sp2吗
[提示] 有机物是否具有手性主要看是否含有手性碳原子。手性碳原子的特点为与四个不同的原子或者原子团相连。由于手性碳原子为饱和碳原子，所以只能发生sp3杂化。
2．手性异构的物质之间的转变是物理变化还是化学变化？研究手性催化剂有什么用途？
[提示] 手性异构体是属于不同的物质，虽然化学性质几乎相同，但二者之间的转变属于化学变化。研究手性催化剂可以选择性制备所需要的目标手性异构体。
三、含氧酸的酸性
1．含氧酸的酸性与非羟基氧的多少有什么关系？为什么？
[提示] 一般而言，含氧酸的非羟基氧越多，酸性越强。原因为：非羟基氧越多，中心原子的正电性越高，对与羟基氧共用的电子对吸引能力越强，因而在水分子作用下，越容易电离出H＋。
2．酸与盐发生复分解反应可以根据什么原理判断对应的酸的酸性的强弱？同一周期的非金属元素，原子序数越大，含氧酸酸性一定越强吗？
[提示] 酸与盐发生复分解反应一般遵循“强酸制弱酸的原理”，可以据此判断对应的酸的酸性强弱。同一周期的非金属元素，原子序数越大，最高价含氧酸酸性一定越强，不是最高价含氧酸酸性不一定越强。
判一判
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)CS2在水中的溶解度很小，是由于其属于非极性分子。(√)
(2)I2在酒精中易溶，故可用酒精萃取碘水中的碘。(×)
(3)SO2和HCl均易溶于水，原因之一是它们都是极性分子。(√)
(4)硫在CS2中的溶解度比在酒精中的小。(×)
(5)NH3在水中溶解度很大只是由于NH3分子有极性。(×)
(6)手性分子之间，因分子式相同，故其性质相同。(×)
(7)无机含氧酸分子中含有几个羟基，它就属于几元酸。(×)
(8)含氧酸的通式可写成(HO)mROn，若R相同，m值越大，酸性越强。(×)
(9)同一元素的含氧酸，该元素的化合价越高，其酸性越强，氧化性也越强。(×)
(10)饱和一元醇CnH2n＋1－OH，随着n值增大，水溶性减弱。(√)
练一练
1.物质在不同溶剂中的溶解性一般都遵循“相似相溶”规律。下列装置不宜用于NH3和HCl尾气的吸收的是( )
解析：HCl和NH3是极性分子，易溶于水而不溶于CCl4。C项装置易发生倒吸，而A、D项装置分别使用了倒置漏斗和球形干燥管，能防止倒吸。B项装置中气体先通过CCl4，由于HCl和NH3不溶于CCl4，HCl和NH3经过CCl4后再被上层的水吸收，也可以有效防止倒吸。
答案：C
2．下列有关物质的溶解性说法中正确的是
( )
A．二氧化碳为非极性分子，但是二氧化碳能溶于水，是因为二氧化碳与水分子间可形成氢键
B．SF6为正八面体结构，该物质可能易溶于苯，难溶于水
C．甲醇能与水互溶主要是由于水与甲醇结构相似
D．氨气易溶于水，而与其结构相似的PH3难溶于水，主要原因是PH3的极性比NH3的弱
解析：二氧化碳能溶于水是因为二氧化碳能与水反应，A
项错误；SF6为正八面体结构，所以为非极性分子，根据相似相溶原理，可能易溶于苯，难溶于水，B项正确；甲醇能与水互溶主要是由于水与甲醇能形成氢键，C项错误；氨气易溶于水最主要的原因是能与水形成氢键，其次就是能与水反应以及相似相溶，而PH3难溶于水，主要原因是不能与水形成氢键、且难与水反应，D项错误。
答案：B
3．图中两分子所表示的物质间的关系是( )
A．互为同分异构体
B．是同一种物质
C．互为手性异构体
D．互为同系物
解析：题图中的分子不含手性碳原子，所以两分子不是手性分子；两分子的分子式相同，结构相同，故两分子表示的物质是同一种物质。
答案：B
4．下列物质的酸性按由强到弱的顺序排列的是( )
①H3RO4 ②(HO)RO3 ③H4RO4 ④(HO)2RO2
A．②>④>①>③
B．①>②>③>④
C．④>③>②>①
D．③>①>④>②
解析：成酸元素相同时，根据非羟基氧原子的个数可以判断含氧酸的酸性强弱：非羟基氧越多，酸性越强。
答案：A
知识点一
溶解性
1.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和I2都不含氢元素，而H2O中含有氢元素
B．CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子
C．CCl4与I2都是直线形分子，而H2O不是直线形分子
D．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
解析：CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子，根据“相似相溶”规律可知碘单质在水溶液中溶解度很小，但在CCl4中溶解度很大，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，B正确。
答案：B
2．下列化合物在水中的溶解度，从大到小排列次序正确的是( )
a．HOCH2CH2CH2OH
b．CH3CH2CH2OH
c．CH3CH2COOCH3
d．HOCH2CH(OH)CH2OH
A．d＞a＞b＞c
B．c＞d＞a＞b
C．d＞b＞c＞a
D．c＞d＞b＞a
解析：这些物质中CH3CH2COOCH3
不能与水形成氢键，则溶解度最小，分子中含有羟基数目越多，与水形成的氢键越多，则溶解度越大，所以溶解度：HOCH2CH(OH)CH2OH＞HOCH2CH2CH2OH＞CH3CH2CH2OH＞CH3CH2COOCH3，即d＞a＞b＞c。
答案：A
知识点二
手性
3.下列化合物中可能会有手性的是( )
A．CCl2F2
B．CH3CH2OH
C．
D．
解析：要具有手性，则必须含有手性碳原子。即有连有四个不同原子的碳原子，由四种物质结构图可知，只有C选项中的分子中中间碳原子为手性碳原子，故选C。
答案：C
4．下列化合物中含有3个“手性碳原子”的是( )
解析：A、B、C三个选项中的有机物中含有的手性碳原子的数目分别为1、2、3，D项中的有机物中不含有手性碳原子。
答案：C
知识点三
含氧酸酸性
5.下列无机含氧酸分子中酸性最强的是( )
A．HNO2
B．H2SO3
C．HClO3
D．HClO4
解析：根据无机含氧酸酸性强弱的判断方法可知，HNO2和H2SO3是弱酸，HClO3、HClO4是强酸，而HClO4的酸性最强。
答案：D
6．下列各组物质中，酸性由强到弱排列顺序错误的是( )
A．HClO4 H2SO4 H3PO4
B．HClO4 HClO3 HClO2
C．HClO HBrO4 HIO4
D．H2SO4 H2SO3 H2CO3
解析：不同中心元素的酸性比较时，非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，A项正确；无机含氧酸酸性强弱的判断：同一元素时，价态越高，酸性越强，B项正确；HClO酸性比HBrO4、HIO4弱，C项错误；酸性：H2SO4(强酸)＞H2SO3(中强酸)＞H2CO3(弱酸)，D项正确。
答案：C
综合考查
7.下列对分子的性质的解释中，不正确的是( )
A．水很稳定(1
000
℃以上才会部分分解)是因为水中含有大量的氢键所致
B．乳酸()具有手性，是因为分子中含有一个手性碳原子
C．碘易溶于四氯化碳，甲烷难溶于水都可用“相似相溶”原理解释
D．由下图知酸性：H3PO4>HClO，因为H3PO4中非羟基氧原子数大于次氯酸中非羟基氧原子数
解析：水分子稳定的原因是水分子中H—O键牢固，而与氢键无关，A错误。
答案：A
8．(1)3?氯?2?丁氨酸的结构简式为
该有机物分子中含有________个手性碳原子，其中—NH2中N原子的杂化轨道类型是________。
(2)PtCl2(NH3)2可以形成两种固体，一种为淡黄色，在水中的溶解度较小，另一种为黄绿色，在水中的溶解度较大。请回答下列问题：
①PtCl2(NH3)2是________(填“平面四边形”或“四面体形”)结构。
②根据“相似相溶原理”分析黄绿色固体在水中的溶解度比淡黄色固体的大，原因是________________________。
(3)CrO2Cl2常温下为深红色液体，能与CCl4、CS2等互溶，据此可判断CrO2Cl2是________(填“极性”或“非极性”)分子。
(4)甲醇、乙醇、丙醇等饱和一元醇水溶性较好，随着饱和一元醇CnH2n＋1OH中n值增大，在水中溶解度________(填“增强”或“减弱”)，原因为：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
(1)连接4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子，3?氯?2?丁氨酸的结构简式为
标“
”的碳原子为手性碳原子，所以一个该有机物分子中含有2个手性碳原子，其中—NH2中N含有1个孤电子对和3个共价键，则N的价层电子对数为4，采取sp3杂化。
(2)如果为四面体结构，则不存在两种结构，所以为平面四边形结构。
(3)CCl4、CS2是非极性溶剂，根据相似相溶规律，CrO2Cl2是非极性分子。
(4)饱和一元醇由于含有—OH，所以与水结构相似，但是随着碳原子数目增多，与水结构上的相似程度就减小，所以水溶性减弱。
答案：(1)2 sp3杂化 (2)①平面四边形 ②黄绿色固体是由极性分子构成的，而淡黄色固体是由非极性分子构成的，根据“相似相溶”原理可知，前者在水中的溶解度大于后者 (3)非极性 (4)减弱 因为随着n值增大，醇与水的结构相似程度减小，所以溶解度减弱。
基础达标
1.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、C6H6等为非极性溶剂，且它们与水不相溶，所以B、C、D选项可以作为碘的萃取剂。而酒精与水、碘互溶，不分层，故不能用作萃取剂。
答案：A
2．关于CS2、SO2、NH3三种物质的说法中正确的是( )
A．CS2在水中的溶解度很小，是由于其属于极性分子
B．SO2和NH3均易溶于水，原因之一是它们都是极性分子
C．CS2为非极性分子，所以在三种物质中熔、沸点最低
D．NH3在水中溶解度很大只是由于NH3分子有极性
解析：根据“相似相溶”规律，水是极性分子，CS2是非极性分子，SO2和NH3都是极性分子，故A错误、B正确；由于CS2常温下是液体，SO2和NH3常温下是气体，故C错误；NH3在水中溶解度很大，除了由于NH3分子有极性外，还因为NH3分子和H2O分子之间可以形成氢键，故D错误。
答案：B
3．当一个碳原子连接四个不同的原子或原子团时，该碳原子叫“手性碳原子”。下列化合物中含有两个手性碳原子的是( )
解析：由题意可知，A项、B项与D项中各有1个手性碳原子；C项中有2个手性碳原子。
答案：C
4．无机含氧酸的化学式可以用(HO)mXOn表示，n值越大，则该酸的酸性就越强。硫酸和磷酸的结构分别为、，则下列叙述正确的是( )
A．硫酸和磷酸都是强酸
B．硫酸是强酸，但酸性比磷酸弱
C．磷酸是强酸，但酸性比硫酸弱
D．硫酸是二元酸，磷酸是三元酸
解析：硫酸是二元强酸，磷酸是三元中强酸。
答案：D
5．小明同学在学习钠的化合物性质时，记录了以下四个化学反应方程式：
①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓
②Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑
③Na2CO3＋H2SO3===Na2SO3＋H2O＋CO2↑
④Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑
请你根据学过的知识判断4个反应中的4种含氧酸，其中酸性最强的是( )
A．H2SO4
B．H2SO3
C．H2SiO3
D．H2CO3
解析：根据强酸制弱酸原理进行分析。
答案：A
6．关于丙氨酸的下列说法，正确的是( )
A．Ⅰ和Ⅱ的结构和性质完全不相同
B．Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称，具有不同的分子极性
C．Ⅰ和Ⅱ不互为同分异构体
D．Ⅰ和Ⅱ中化学键的种类与数目完全相同
答案：D
7．砷是氮族元素，黄砷(As4)的分子结构与白磷(P4)相似，均为正四面体结构，以下关于黄砷与白磷的比较正确的是( )
A．分子中共价键键角均为109°28'
B．黄砷中共价键键能大于白磷
C．黄砷分子极性大于白磷
D．黄砷易溶于四氯化碳，难溶于水
解析：As4和P4分子中共价键键角均为60°，故A错误；原子半径As>P，键长越长，键能越小，故B错误；都为非极性分子，故C错误；黄砷为非极性分子，根据相似相溶原理，可知易溶于四氯化碳，难溶于水，故D正确。
答案：D
8．下列三种有机物：
①1?戊醇CH3－CH2－CH2－CH2－CH2－OH，②戊烷C5H12，③木糖醇[CH2OH(CHOH)3CH2OH]，它们在常温下的水溶性大小顺序正确的是( )
A．①＞②＞③
B．③＞①＞②
C．③＞②＞①
D．②＞①＞③
解析：1?戊醇以及木糖醇都含有羟基，可与水分子间形成氢键，所以水溶性比戊烷好，由于木糖醇含有羟基数目多，所以水溶性③＞①。
答案：B
9．下列事实不能用氢键进行解释的是( )
A．乙酸与甲酸甲酯互为同分异构体，但乙酸的沸点高于甲酸甲酯
B．氨气易液化，而氮气不容易液化
C．蛋白质分子中碱基可相互配对
D．HF的热稳定性比H2O强
解析：乙酸与甲酸甲酯互为同分异构体，但乙酸分子间可形成氢键，所以沸点高，A正确；氨气形成分子之间的氢键，所以容易液化，而氮气分子之间则没有氢键，所以难被液化，B正确；蛋白质分子中碱基可相互配对就是通过形成氢键完成的，C正确；HF的热稳定性比H2O强，是因为HF分子中H－F键更稳定，D错误。
答案：D
10．对于X—O—H型化合物，当X是除H、O外的其他元素时，下列说法正确的是( )
A．当X是活泼的金属元素时，它可能是强碱
B．当X是非金属性很强的元素时，它一定是强酸
C．X—O—H为酸时不可能有强氧化性
D．X—O—H的分子构型一定是直线形
解析：对元素X分两种情况进行讨论：非金属元素和金属元素。当X为非金属性很强的元素时，X吸引电子对的能力较强，使O—H间的电子对偏向氧原子，O—H键断裂，电离出H＋而显酸性，但不一定是强酸，如HClO具有强氧化性和弱酸性；当X为活泼的金属元素时，X—O—H易从处断键，电离出OH－而显碱性，如NaOH、KOH等。X—O—H为共价化合物时，其结构不对称，且氧原子上有孤电子对，分子构型不可能为直线形。
答案：A
11．已知三角锥形分子E和直线形分子G反应，生成两种直线形分子L和M(组成E、G、L、
M分子的元素原子序数均小于10)如下图，则下列判断错误的是( )
A．L是极性分子，G是非极性分子
B．M分子中含2个π键和1个σ键
C．E极易溶于水的原因是与水分子形成氢键
D．E的中心原子采取sp2杂化
解析：E是三角锥形分子，M是双原子分子且原子间形成三对共用电子，E和M必定是NH3和N2，G和L都是双原子分子且G是单质，则G是F2，L是HF。图示反应为：2NH3＋3F2===6HF＋N2。HF是极性分子，F2是非极性分子，故A正确；N2的电子式为:N??N:，分子中含2个π键和1个σ键，故B正确；NH3与水分子形成氢键，使得氨气极易溶于水，故C正确；NH3的中心原子的价层电子对数是4，采取sp3杂化，故D错误。
答案：D
12．20世纪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。鲍林认为含氧酸的酸性强弱与非羟基氧原子数(m－n)的关系如下表：
m－n
0
1
2
3
含氧酸酸性强弱
弱
中强
强
很强
实例
HClO
H3PO4
HNO3
HClO4
试简要回答下列问题：
(1)按此规则判断，H3AsO4、H2CrO4、HMnO4酸性由弱到强的顺序为________。
(2)H3PO3和H3AsO3的化学组成相似，但酸性强弱相差很大。已知H3PO3为中强酸，H3AsO3为弱酸，则H3PO3和H3AsO3的分子结构分别为________、________。
(3)H3PO3和过量的NaOH反应的化学方程式为________。
(4)次磷酸是一种一元酸，化学式为H3PO2，它的结构式为________。
(5)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？________，其可能的原因是______________________。
解析：
(1)根据题中非羟基氧原子数与酸性强弱的关系可得：
酸
H3AsO4
H2CrO4
HMnO4
m－n
1
2
3
酸性：H3AsO4＜H2CrO4＜HMnO4。
(2)因为酸性：H3PO3＞H3AsO3，则H3PO3分子中非羟基氧原子的数目应大于H3AsO3分子中非羟基氧原子的数目，且H3AsO3为弱酸，所以可推知H3AsO3中没有非羟基氧原子，它们的分子结构分别为、。
(3)由于H3PO3为二元酸，所以最多只能与两倍的NaOH反应：H3PO3＋2NaOH===Na2HPO3＋2H2O。
(4)次磷酸是一种一元酸，可见分子中只含有一个—OH，据此可写出其结构：。
(5)H2CO3中非羟基氧原子数为1，应为中强酸，与通常认为碳酸是弱酸不一致。其可能原因是溶于水的那部分CO2并不能完全转化为H2CO3。
答案：
(1)H3AsO4＜H2CrO4＜HMnO4
(2)
、
(3)H3PO3＋2NaOH===Na2HPO3＋2H2O
(4)
(5)中强 不一致 溶于水的那部分CO2不能完全转化为H2CO3
13．A、B、C、D、E为短周期的5种非金属元素，其中A、B、C的特征电子排布可表示为：A：asa，B：bsbbpb，C：csccp2c；A与B在不同周期，D与B同主族，E在C的下一周期，且是同周期元素中电负性最大的元素。
回答下列问题：
(1)由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子，下列分子：①BC2 ②BA4 ③A2C2 ④BE4，其中属于极性分子的是________(填序号)。
(2)C的氢化物比下一周期同族元素的氢化物沸点还要高，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)B、C两元素都能和A元素组成两种常见的溶剂，其化学式分别为________、________。DE4在前者中的溶解度________(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解度。
(4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为________(填化学式)。
(5)A、C、E三种元素可形成多种含氧酸，如AEC、AEC2、AEC3、AEC4等，以上列举的四种酸其酸性由强到弱的顺序为__________________________(填化学式)。
解析：由s轨道最多可容纳2个电子可得：a＝1，b＝c＝2，即A为H，B为C，C为O；由D与B同主族，且为非金属元素得D为Si；由E在C的下一周期且E为同周期元素中电负性最大的元素可知E为Cl。
(1)①、②、③、④分别为CO2、CH4、H2O2、CCl4，其中H2O2为极性分子，其他为非极性分子。
(2)C的氢化物为H2O，H2O分子间可形成氢键是其沸点较高的主要原因。
(3)B、A两元素组成苯，C、A两元素组成水，两者都为常见的溶剂。SiCl4为非极性分子，易溶于非极性溶剂(苯)中。
(4)BA4、BE4、DE4分别为CH4、CCl4、SiCl4，三者结构相似，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，故它们的沸点顺序为SiCl4＞CCl4＞CH4。
(5)这四种酸分别为HClO、HClO2、HClO3、HClO4，含氧酸的通式可写为(HO)mClOn(m≥1，n≥0)，n值越大，酸性越强，故其酸性由强到弱的顺序为HClO4>HClO3>HClO2>HClO。
答案：
(1)③
(2)H2O分子间形成氢键
(3)C6H6 H2O 大于
(4)SiCl4>CCl4>CH4
(5)HClO4>HClO3>HClO2>HClO
能力达标
14.在有机物分子中，连有4个不同原子或基团的碳原子称为“手性碳原子”，具有手性碳原子的化合物具有光学活性。结构简式如图所示的有机物分子中含有一个手性碳原子，该有机物具有光学活性。当该有机物发生下列化学变化时，生成的新有机物无光学活性的是( )
A．与新制银氨溶液共热
B．与甲酸发生酯化反应
C．与金属钠发生置换反应
D．与H2发生加成反应
解析：若生成的新有机物为无光学活性的物质，则原有机物中的手性碳原子上至少有一个原子或基团发生转化使两个原子或基团具有相同的结构。A项，反应后—CHO转化为—COONH4，手性碳原子仍存在；B项，反应后—CH2OH转化为，手性碳原子仍存在；C项，反应后—CH2OH转化为—CH2ONa，手性碳原子仍存在；D项，反应后—CHO转化为—CH2OH，与原有机物手性碳原子上的一个基团结构相同，不再存在手性碳原子。
答案：D
15．下列说法正确的是(
)
A．同一元素的含氧酸，非羟基氧越多，酸性越强，氧化性也越强
B．的熔、沸点明显高于，原因是前者形成分子间氢键，后者形成分子内氢键。
C．无机含氧酸分子中含有几个氢原子，它就属于几元酸
D．SO2易溶于水，原因之一是由于SO2与H2O之间能形成氢键
解析：同一元素的含氧酸，非羟基氧越多，酸性越强，但氧化性不一定越强，如次氯酸氧化性强于高氯酸，A错误；的熔、沸点明显高于，是因为对羟基苯甲醛分子间存在氢键，而邻羟基苯甲醛存在分子内氢键，分子间氢键强于分子内氢键，B正确；H3PO3的分子结构为，它是二元酸，C错误；SO2易溶于水，重要的原因之一是SO2能与H2O发生反应，使其溶解度增大，D错误。
答案：B
16．(1)铁的一种配合物的化学式为[Fe(Htrz)3](ClO4)2，其中Htrz为1,2,4–三氮唑()。
①配合物中阴离子空间构型为________，阴离子的中心原子的杂化方式是________。
②Htrz分子中含σ键数为________个，其与Fe2＋形成配位键的原子是________。
③1,2,4–三氮唑与环戊二烯()的物理性质如下：
环戊二烯
1,2,4–三氮唑
相对分子质量
66
69
物理性质
无色液体，不溶于水，沸点为42.5
℃
无色晶体，溶于水，沸点为260
℃
它们的水溶性和沸点差异很大的主要原因是____________________。
(2)抗坏血酸的分子结构如图所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为________；推测抗坏血酸在水中的溶解性：________(填“难溶于水”或“易溶于水”)。
(3)苏丹红颜色鲜艳、价格低廉，常被一些企业非法作为食品和化妆品等的染色剂，严重危害人们健康。苏丹红常见有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4种类型，苏丹红Ⅰ的分子结构如图1所示。
苏丹红Ⅰ在水中的溶解度很小，微溶于乙醇，有人把羟基取代在对位形成图2所示的结构，则其在水中的溶解度会________(填“增大”或“减小”)，原因是________。
(4)金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液体Ni(CO)4，呈正四面体构型。Ni(CO)4易溶于下列________(填字母)。
a．水
b．CCl4
c．C6H6(苯)
d．NiSO4溶液
解析：
(1)①ClO的价电子对数为(7＋1)/2＝4，Cl原子上没有孤电子对，空间构型为正四面体形，Cl原子采用sp3杂化；
②环上有5个σ键，环外有3个σ键，共8个σ键；Htrz分子中只有N原子有孤电子对，H、C无孤对电子，所以与Fe2＋形成配位键的原子是N；
③两者结构相似，相对分子质量非常接近，但Htrz分子中有N－H键，N原子半径小，电负性大，分子间可以形成氢键，也可以与水分子间形成氢键，所以它们的水溶性和沸点差异很大的主要原因是：1,2,4–三氮唑分子间、与水分子间都可以形成氢键；
(2)根据抗坏血酸的分子结构，该结构中有两种碳原子，全形成单键的碳原子和双键的碳原子，全形成单键的碳原子为sp3杂化，双键的碳原子为sp2杂化；根据抗环血酸分子结构，分子中含有4个－OH，能与水形成分子间氢键，因此抗坏血酸易溶于水；
(3)苏丹红Ⅰ形成分子内氢键，羟基取代对位后，则易形成分子间氢键，与H2O之间形成氢键后会增大其溶解度；
(4)由常温下Ni(CO)4易挥发，可知Ni(CO)4为共价化合物分子，由于Ni(CO)4为正四面体形，所以Ni(CO)4为非极性分子，根据“相似相溶”规律，Ni(CO)4易溶于CCl4和苯。
答案：(1)①正四面体形 sp3 ②8 N ③1,2,4–三氮唑分子间、与水分子间都可以形成氢键 (2)sp3、sp2 易溶于水 (3)增大 因为苏丹红Ⅰ形成分子内氢键，而修饰后的分子可形成分子间氢键，与水分子间形成氢键后有利于增大化合物在水中的溶解度 (4)bc
PAGE
-
16
-第1课时 键的极性和分子的极性、范德华力和氢键
记一记
探一探
一、键的极性与分子的极性
1．含有极性键的分子一定是极性分子吗？含有非极性键的分子一定是非极性分子吗？
[提示] 键的极性是由形成化学键的两种元素的电负性决定，而分子的极性既与键的极性有关，也与分子结构有关。含有极性键的分子如果空间结构对称，属于非极性分子，如甲烷、二氧化碳等；含有非极性键的分子如果空间结构不对称，属于极性分子，如N2H4等
2．已知H2O2的分子空间结构可在二面角中表示，如图所示：
①分析H2O2分子中共价键的种类有哪些？
②H2O2分子中正电、负电中心是否重合？H2O2属于极性分子还是非极性分子？
[提示] ①H2O2分子中H—O键为极性共价键，O—O键为非极性共价键。
②不重合。H2O2属于极性分子。
二、范德华力
1．CCl4、SiCl4、SnCl4的稳定性为什么逐渐减弱？而它们的沸点逐渐升高？
[提示] 分子稳定性取决于键长和键能，CCl4、SiCl4、SnCl4中的键长逐渐变长，键能逐渐减小，分子稳定性减弱；由分子构成的物质的沸点取决于分子间作用力的大小，CCl4、SiCl4、SnCl4的组成和结构相似，随相对分子质量的增大，它们分子间的作用力逐渐增大，沸点逐渐升高。
2．为什么CO与N2的相对分子质量相同，但是CO的分子间范德华力较大？
[提示] 范德华力主要与相对分子质量有关，但也与分子极性有关，相对分子质量相同，极性分子间的范德华力大于非极性分子间的范德华力。
三、氢键
1．在第ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的氢化物中，为什么NH3、H2O、HF三者的相对分子质量分别小于同主族其他元素的氢化物，但熔、沸点却比其他元素的氢化物高？
[提示] 因为NH3、H2O、HF三者的分子间能形成氢键，同主族其他元素的氢化物不能形成氢键，所以它们的熔点和沸点高于同主族其他元素的氢化物。
2．已知有机物A()形成的氢键可以表示为
(虚线表示氢键)，而有机物B()只能形成分子间氢键。工业上用水蒸气蒸馏法将A和B进行分离，首先被蒸出的成分是哪一种？为什么？
[提示] 首先被蒸出的物质为A。因为A易形成分子内氢键，B易形成分子间氢键，所以B的沸点比A的高。
判一判
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)极性分子中不可能含有非极性键。(×)
(2)离子化合物中不可能含有非极性键。(×)
(3)非极性分子中不可能含有极性键。(×)
(4)一般极性分子中含有极性键。(√)
(5)H2O、CO2、CH4都是非极性分子。(×)
(6)分子间作用力是分子间相互作用力的总称。(√)
(7)分子间氢键的形成使物质的熔、沸点升高。(√)
(8)氢键属于分子间作用力。(√)
(9)氢键是一种特殊的化学键，它广泛存在于自然界中。(×)
(10)HF的沸点较高，是因为H—F键的键能很大。(×)
练一练
1.下列有关分子的叙述中正确的是( )
A．以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子
B．以极性键结合起来的分子一定是极性分子
C．非极性分子只能是双原子单质分子
D．非极性分子中一定含有非极性共价键
解析：对于抽象的选择题可用举反例法以具体的物质判断正误。A项正确，如O2、H2、N2等；B项错误，以极性键结合起来的分子不一定是极性分子，若分子的空间结构对称，正电中心和负电中心重合，就是非极性分子，如CH4、CO2、CCl4、CS2等；C项错误，非极性分子不一定是双原子单质分子，如CH4；D项错误，非极性分子中不一定含有非极性键，如CH4、CO2等。
答案：A
2．已知BeCl2为共价化合物，两个Be—Cl键间的夹角为180°，则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
解析：BeCl2中Be－Cl键是不同元素形成的共价键，为极性键，两个Be－Cl键间的夹角为180°，说明分子是对称的，正电荷中心与负电荷的中心重合，BeCl2属于非极性分子，故BeCl2由极性键构成的非极性分子，故答案为B。
答案：B
3．下列关于范德华力的叙述中，正确的是( )
A．范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一种特殊的化学键
B．范德华力与化学键的区别是作用力的强弱问题
C．范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质
D．范德华力非常微弱，故破坏分子间的范德华力不需要消耗能量
解析：范德华力的实质也是一种电性作用，但范德华力是分子间较弱的作用力，不是化学键，A项错误；化学键是微粒间的强烈的相互作用，范德华力是分子间较弱的作用力，B项正确；范德华力是一种分子间作用力，因此范德华力不会影响物质的化学性质，只影响物质的部分物理性质，C项错误；虽然范德华力非常微弱，但破坏它时也要消耗能量，D项错误。
答案：B
4．中科院国家纳米科学中心科研人员在国际上首次“拍”到氢键的“照片”，实现了氢键的实空间成像，为“氢键的本质”这一化学界争论了80多年的问题提供了直观证据。下列有关氢键说法中不正确的是( )
A．由于氢键的存在，HF的稳定性强于H2S
B．由于氢键的存在，乙醇比甲醚(CH3－O－CH3)更易溶于水
C．由于氢键的存在，沸点：HF>HI
>HBr>HCl
D．由于氢键的存在，冰能浮在水面上
解析：HF的氢键存在于分子之间，与稳定性没有关系，HF的稳定性强于H2S是因为F的非金属性强于S，故A错误；乙醇分子可以与水分子形成氢键，所以乙醇比甲醚(CH3－O－CH3)更易溶于水，故B正确；组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高，HF分子间容易形成氢键，导致沸点：HF>HI
>HBr>HCl，故C正确；由于氢键的存在，使得冰中的水分子间空隙变大，密度小于液态水，所以冰能浮在水面上，故D正确。
答案：A
知识点一
键的极性与分子的极性
1.用一带静电的有机玻璃棒靠近甲、乙两种纯液体流，现象如图所示，下列对甲、乙两种液体分子的极性的分析正确的是( )
A．甲是极性分子，乙是非极性分子
B．甲是非极性分子，乙是极性分子
C．甲、乙都是极性分子
D．甲、乙都是非极性分子
解析：有机玻璃棒带电，靠近纯液体流后，乙液体流发生偏离，而甲没有，说明液体乙的分子有极性，故甲是非极性分子，乙是极性分子。故选B。
答案：B
2．两种非金属元素A、B所形成的下列分子中一定属于极性分子的是( )
解析：正四面体结构，结构对称是非极性分子，故A不选；直线型结构，结构对称是非极性分子，故B不选；平面正三角形结构，结构对称是非极性分子，故C不选；三角锥形结构，结构不对称，正负电荷的重心不能重合，是极性分子，故选D。
答案：D
知识点二
范德华力
3.人们熟悉的影片《蜘蛛侠》为我们塑造了一个能飞檐走壁、过高楼如履平地的蜘蛛侠，现实中的蜘蛛能在天花板等比较滑的板面上爬行，蜘蛛之所以不能从天花板上掉下的主要原因是( )
A．蜘蛛脚的尖端锋利，能抓住天花板
B．蜘蛛的脚上有“胶水”，从而能使蜘蛛粘在天花板上
C．蜘蛛脚上的大量细毛与天花板之间的范德华力这一“黏力”使蜘蛛不致坠落
D．蜘蛛有特异功能，能抓住任何物体
解析：蜘蛛不能掉下的根本原因是蜘蛛脚上的大量细毛与天花板之间存在范德华力。
答案：C
4．下列关于范德华力的叙述正确的是( )
A．是一种较弱的化学键
B．分子间的范德华力越大，分子就越稳定
C．相对分子质量相同的分子之间的范德华力也相同
D．稀有气体的原子间存在范德华力
解析：范德华力是分子间存在的较弱的相互作用，它不是化学键，A项错误；分子的稳定性是由形成分子的原子之间的化学键强弱决定的，与分子间作用力大小无关，B项错误；分子量相同，范德华力不一定相同，如CO与N2，相对分子质量相同，但分子间作用力CO大，C项错误。稀有气体为单原子分子，分子之间靠范德华力相结合，D项正确。
答案：D
知识点三
氢键
5.关于氢键，下列说法正确的是( )
A．分子中有N、O、F原子，分子间就存在氢键
B．因为氢键的缘故，比熔、沸点高
C．由于氢键比范德华力强，所以H2O分子比H2S分子稳定
D．“可燃冰”——甲烷水合物(例如：8CH4·46H2O)中CH4与H2O之间存在氢键
解析：非金属性较强的元素N、O、F的氢化物易形成氢键，并不是分子中有N、O、F原子分子间就存在氢键，如NO分子间就不存在氢键，故A项错误；若形成分子内氢键时，其熔点和沸点会降低，形成分子间氢键时，物质的熔点和沸点就会升高，形成分子间氢键，形成分子内氢键，故熔沸点高，故B项正确；分子的稳定性和氢键是没有关系的，而与化学键有关系，故C项错误；C－H键极性非常弱，不可能与水分子形成氢键。可燃冰是因为高压下水分子通过氢键形成笼状结构，笼状结构的体积与甲烷分子相近，刚好可以容纳下甲烷分子，而甲烷分子与水分子之间没有氢键，故D项错误。
答案：B
6．电影《泰坦尼克号》讲述了一个凄婉的爱情故事，导致这一爱情悲剧的罪魁祸首就是冰山。以下对冰的描述中不正确的是( )
A．冰形成后，密度小于水，故冰山浮在水面上，导致游轮被撞沉
B．在冰中存在分子间氢键，导致冰山硬度大，能撞沉游轮
C．在冰中每个水分子能形成四个氢键
D．在冰中含有的作用力只有共价键和氢键
解析：水在形成冰时，由于氢键的存在，使得密度减小，故冰浮在水面上；在冰中每个水分子形成四个氢键，它们分别为水分子中每个O原子能与两个氢原子形成两个氢键，而分子中的两个氢原子分别与另外的水分子中的氧原子形成氢键；在水分子内含有O—H共价键，水分子间存在氢键，同时也存在范德华力等分子间作用力。
答案：D
综合考查
7．肼(N2H4)分子中所有原子均达到稀有气体原子的稳定结构，它的沸点高达113
℃，已知肼的球棍模型如图所示，下列有关说法不正确的是( )
A．肼是由极性键和非极性键构成的极性分子
B．肼沸点高达113
℃，可推测肼分子间能形成氢键
C．肼分子中N原子采用sp2杂化方式
D．32
g肼分子中含有5NA个σ键
解析：肼分子中含有极性键和非极性键，正负电荷重心不重合，为极性分子，故A项正确；肼中含有N－H键，分子间能形成氢键，沸点较高，故B项正确；肼的结构简式是H2N－NH2，每个氨基的中心原子氮都采用sp3杂化，故C项错误；32
g肼的物质的量为n＝＝1
mol，1
mol肼中含5
mol
σ键，含有σ键的总数为5NA，故D项正确。
答案：C
8．已知N、P同属于元素周期表的第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，3个H原子位于锥底，N—H键间的夹角是107°。
(1)PH3分子与NH3分子的立体构型________(填
“相似”或“不相似”)，P—H键________(填“有”或“无”)极性，PH3分子________(填“有”或“无”)极性。
(2)NH3与PH3相比，热稳定性更强的是________(填化学式)。
(3)NH3、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
解析：(1)根据同主族元素最外层电子数相同，形成氢化物的结构相似，所以N原子与P原子结构相似，NH3分子与PH3分子结构也相似；不同原子之间形成的共价键为极性共价键，P—H键为不同种元素原子之间形成的共价键，为极性键；PH3分子与NH3相似，分子呈三角锥形，P原子位于锥顶，3个H原子位于锥底，分子中有1对孤电子对，分子的电荷分布不能呈中心对称，所以PH3分子是极性分子。
(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。
(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较强的氢键，D项选项正确。
答案：(1)相似 有 有 (2)NH3 (3)D
基础达标
1.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PH3
C．BF3和NH3
D．HCl和HI
解析：题目所给各物质分子中均为极性键。CO2、CH4、BF3为非极性分子，SO2、PH3、NH3、HCl、HI为极性分子。
答案：D
2．NH3、H2S等是极性分子，CO2、BF3、CH4等是极性键形成的非极性分子。根据上述事实可推出ABn型分子是非极性分子的经验规律是( )
A．分子中不能含有氢原子
B．在ABn分子中A原子的所有价电子都参与成键
C．在ABn分子中每个共价键的键长都相等
D．在ABn分子中A的相对原子质量应小于B的相对原子质量
解析：CH4为非极性分子却含有氢原子，A项错误；NH3、H2S中中心原子分别有1对、2对孤电子对，而CO2、BF3、CH4分子中中心原子均无孤电子对，B项正确；如NH3、H2S分子中每个共价键的键长都相等，但NH3、H2S均是极性分子，C项错误；CH4中C的相对原子质量大于H的相对原子质量却为非极性分子，D项错误。
答案：B
3．下列事实不可以用氢键来解释的是( )
A．水是一种非常稳定的化合物
B．测量氟化氢分子量的实验中，发现实验值总是大于20
C．水结成冰后，体积膨胀，密度变小
D．氨气容易液化
解析：氢键影响物质的部分物理性质，稳定性属于化学性质，即水是稳定的化合物与氢键无关，故A符合题意；HF分子间存在氢键，使HF聚合在一起，形成(HF)n，因此测量氟化氢分子量的实验中，发现实验值总是大于20，与氢键有关，故B不符合题意；水结冰，形成分子间氢键，使体积膨胀，密度变小，故C不符合题意；氨气分子间存在氢键，使氨气熔沸点升高，即氨气易液化，故D不符合题意。
答案：A
4．下列叙述中正确的是( )
A．极性分子中不可能含有非极性键
B．离子化合物中不可能含有非极性键
C．非极性分子中不可能含有极性键
D．共价化合物中不可能含有离子键
解析：A项，如H2O2中含非极性键，B项，如Na2O2中含非极性键，C项，如CCl4是极性键构成的非极性分子。
答案：D
5．甲醛()在Ni催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH)，以下说法中正确的是( )
A．甲醛分子间可以形成氢键
B．甲醛分子和甲醇分子中C原子均采取sp2杂化
C．甲醛为极性分子
D．甲醇的沸点远低于甲醛的沸点
解析：甲醛分子中与H形成共价键的C原子的电负性没有那么大，与其相连的H原子不会成为“裸露”质子，甲醛分子间不存在氢键，A项错误；甲醛中C原子形成3个σ键和1个π键，C上没有孤电子对，其中C为sp2杂化，甲醇分子中C原子形成4个σ键，C上没有孤电子对，其中C为sp3杂化，B项错误；甲醛分子为平面三角形，分子中正负电中心不重合，是极性分子，C项正确；甲醇分子中有—OH，可以形成分子间氢键，甲醇的沸点比甲醛的沸点高，D项错误。
答案：C
6．ⅤA族元素氢化物RH3(NH3、PH3、AsH3)的某种性质随R的核电荷数的变化趋势如图所示，则Y轴可表示的是( )
A．相对分子质量
B．稳定性
C．沸点
D．R－H键长
解析：NH3、PH3、AsH3的相对分子质量逐渐增大，与图示曲线不相符，故A项错误；元素的非金属性越强，其氢化物越稳定，非金属性N＞P＞As，所以氢化物的稳定性随着原子序数增大而减弱，故B项正确；氢化物的熔沸点与其相对分子质量成正比，但含有氢键的熔沸点最高，所以沸点高低顺序是NH3、AsH3、PH3，故C项错误；原子半径越大，R－H键长越长，原子半径N＜P＜As，所以键长由短到长的顺序为NH3、PH3、AsH3，故D项错误。
答案：B
7．液氨是富氢物质，是氢能的理想载体。下列说法不正确的是( )
A．NH3分子中氮原子的杂化方式为sp3杂化
B．[Cu(NH3)4]2＋中，NH3分子是配体
C．相同压强下，NH3的沸点比PH3的沸点低
D．NH与PH、CH4、BH互为等电子体
解析：氨气分子中氮原子价层电子对个数＝3＋＝4，所以N原子采用sp3杂化，故A正确；在[Cu(NH3)4]2＋离子中，Cu2＋提供空轨道，N原子提供孤电子对，所以N原子是配位原子，NH3分子是配体，故B正确；氨气分子间存在氢键，所以相同压强时，NH3和PH3比较，氨气沸点高，故C错误；等电子体为原子数相等和价电子数相等的原子团，NH与PH、CH4、BH均含有5个原子团，且价电子均为8，互为等电子体，故D正确。
答案：C
8．二氯化二硫(S2Cl2)为非平面结构，常温下是一种黄红色液体，有刺激性恶臭，熔点80
℃，沸点135.6
℃，对二氯化二硫叙述正确的是( )
A．二氯化二硫的电子式为::S::S::
B．分子中既有极性键又有非极性键
C．二氯化二硫属于非极性分子
D．分子中S－Cl键能小于S－S键的键能
解析：S2Cl2分子中S原子之间形成1对共用电子对，Cl原子与S原子之间形成1对共用电子对，结合分子结构可知S2Cl2的结构式为Cl－S－S－Cl，电子式为::S::S::，故A项错误；S2Cl2中Cl－S键属于极性键，S－S键属于非极性键，不对称的结构，为极性分子，故B项正确；分子的结构不对称，为极性分子，而不是非极性分子，故C项错误；同周期从左往右原子半径逐渐减小，所以氯原子半径小于硫原子半径，键长越短键能越大，所以分子中S－Cl键能大于S－S键的键能，故D项错误。
答案：B
9．下列有关叙述不正确的是( )
A．CO2分子中σ键和π键之比为1:1
B．F2、Cl2、Br2、I2熔沸点逐渐升高，是因为它们的组成结构相似，分子间的范德华力增大
C．由于H—O键比H—S键牢固，所以水的熔沸点比H2S高
D．CH2===CH－CHO分子中碳原子的杂化类型均为sp2
解析：共价单键为σ键，共价双键中含有一个σ键、一个π键，二氧化碳结构式为O===C===O，所以二氧化碳分子中含有2个σ键、2个π键，则σ键和π键之比为1:1，故A项正确；卤素单质的熔、沸点与分子间作用力有关，相对分子质量越大，分子间作用力越大，所以卤素单质从上到下熔、沸点升高，是因为它们的组成结构相似，从上到下其摩尔质量增大，分子间的范德华力增大，故B项正确；H2O和H2S的熔、沸点与化学键无关，水的熔、沸点比H2S高是因为水中存在氢键，故C项错误；丙烯醛中所有C原子价层电子对个数都是3，根据价层电子对互斥理论知，该分子中3个C原子都采用sp2杂化，故D项正确。
答案：C
10．有五个系列同族元素的物质，101.3
kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示：
①
He－268.8
(a)－249.5
Ar－185.8
Kr151．7
②
F2－187.0
Cl2－33.6
(b)58．7
I2184．0
③
(c)19．4
HCl－84.0
HBr－67.0
HI－35.3
④
H2O100．0
H2S－60.0
(d)－42.0
H2Te－1.8
⑤
CH4－161.0
SiH4－112.0
GeH4－90.0
(e)－52.0
对应表中内容，下列叙述中正确的是( )
A．a、b、c代表的化学物中均含化学键
B．系列②物质均有氧化性；系列③物质对应水溶液均是强酸
C．系列④中各化合物的稳定性顺序为：H2O>H2S>H2Se>H2Te
D．上表中物质HF和H2O，由于氢键的影响，其分子特别稳定
解析：He、Ne、Ar、Kr是同一主族元素的原子，根据递变顺序，可知a为Ne；F、Cl、Br、I属于同一主族元素的原子，且b应是单质形式，即为Br2，c为氢化物，即HF，则a、b、c的化学式分别为Ne、Br2、HF，稀有气体无任何化学键，A项错误；卤素单质均表现为较强的氧化性，对应的氢化物中氢氟酸是弱酸，B项错误；O、S、Se、Te的原子的得电子能力依次减弱，非金属性越来越弱，则氢化物的稳定性越来越弱，系列④中各化合物的稳定性顺序为：H2O>H2S>H2Se>H2Te，C项正确；氢键影响物理性质，分子的稳定性与共价键的强弱有关，与氢键无关，D项错误。
答案：C
11．(1)化学键、范德华力、氢键是构成物质的粒子之间的常见作用力。对于：①化学键的键能；②范德华力的作用；③氢键的作用。由强到弱的顺序为____________(填序号)。化学键、范德华力、氢键均影响物质的性质，化合物CCl4、CF4、CBr4、CI4中，熔点和沸点由高到低的顺序是______，其原因是___________________________________________；氨易液化的原因是______________________________________________。
(2)由O、Cl元素可组成不同的单质和化合物，其中Cl2O2能破坏臭氧层。
①
Cl2O2的沸点比H2O2低，原因是______________________。
②
O3分子中心原子杂化类型为________；O3是极性分子，理由是__________________。
(3)铂可与不同的配体形成多种配合物，分子式为[Pt(NH3)2Cl4]的配合物的配体是________；该配合物有两种不同的颜色，其中橙黄色分子极性强，比较不稳定，在水中的溶解度大；呈亮黄色的物质分子极性弱，在水中的溶解度小，如下图所示的结构示意图中呈亮黄色的是________(填“A”或“B”)。
A B
解析：(2)①同种类型晶体的熔沸点高低取决于微粒间作用力的大小，H2O2分子间存在氢键，熔、沸点高；
②根据价层电子对互斥理论，O3分子的中心O原子的价层电子对为2＋(6－2×2)＝3，杂化形式为sp2，O3分子为V形结构，分子中正负电荷重心不重合，为极性分子；
(3)根据结构图，[Pt(NH3)2Cl4]的配体为NH3和Cl－，A为对称结构，属于非极性分子，应该为亮黄色的配合物，B为非对称结构，属于极性分子，应该为橙黄色的配合物。
答案：
(1)①>③>② CI4>CBr4>CCl4>CF4 结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高 NH3分子间可形成氢键，故易液化
(2)①H2O2分子间存在氢键 ②sp2 O3分子为V形结构(或“O3分子中正负电荷重心不重合”等其他合理答案)
(3)NH3、Cl－ A
12．(1)铜与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,1
mol
(SCN)2中含有π键的数目为________；类卤素(SCN)2对应的酸有两种，理论上硫氰酸(H—S—C≡N)的沸点低于异硫氰酸(H—N===C===S)的沸点，其原因是__________________________。
(2)H2O2与H2O可以任意比例互溶，除了因为它们都是极性分子外，还因为____________________。
(3)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)与CaCl2溶液可形成配离子(结构如图)，乙二胺分子中氮原子的杂化类型为________；乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，原因是____________________________。
(4)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________。
(5)在元素周期表中氟的电负性最大，用氢键表示式写出HF水溶液中存在的所有氢键：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)(SCN)2的结构式为N≡C—S—S—C≡N，单键为σ键，三键中含有1个σ键、2个π键，故1
mol
(SCN)2中含有π键的数目为4NA；异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能，故异硫氰酸的沸点较高。
(2)H2O2与H2O分子间可以形成氢键，溶解度增大，导致二者之间互溶。
(3)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)中N原子形成3个σ键，含1对孤电子对，价层电子对数为4，采取sp3杂化；乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)分子之间可以形成氢键，三甲胺[N(CH3)3]分子之间不能形成氢键，故乙二胺的沸点较高。
(4)从氢键的成键原理上讲，A、B两项都成立，C、D两项都错误；但是H—O键的极性比H—N键的大，H—O键上氢原子的正电性更大，更容易与氮原子形成氢键，所以氢键主要存在于H2O分子中的H与NH3分子中的N之间。另外，可从熟知的性质加以分析。NH3·H2O能电离出NH和OH－，按A项结构不能写出其电离方程式，按B项结构可合理解释NH3·H2O??NH＋OH－，所以B项正确。
(5)HF在水溶液中形成的氢键可从HF和HF、H2O和H2O、HF和H2O(HF提供氢)、H2O和HF(H2O提供氢)四个方面来考虑。由此可以得出HF水溶液中存在的氢键。
答案：(1)4NA 异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能
(2)H2O2与H2O分子之间可以形成氢键
(3)sp3杂化 乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键
(4)B (5)F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O
能力达标
13.有一种AB2C2型分子，在该分子中A为中心原子。下列关于该分子的立体构型和极性的说法中，正确的是( )
A．假设为平面四边形，则该分子一定为非极性分子
B．假设为四面体形，则该分子一定为非极性分子
C．假设为平面四边形，则该分子可能为非极性分子
D．假设为四面体形，则该分子可能为非极性分子
解析：
答案：C
14．前中国科学院院长卢嘉锡与法裔加拿大科学家Gignere巧妙地利用尿素(H2NCONH2)和H2O2形成化合物H2NCONH2·H2O2，不但使H2O2稳定下来，而且其结构也没有发生改变，得到了可供衍射实验的单晶体。下列说法中不正确的是( )
A．H2NCONH2与H2O2是通过氢键结合的
B．H2O2分子中只含σ键，不含π键
C．H2NCONH2中σ键与π键的数目之比为7:1
D．H2NCONH2和H2O2均属于非极性分子
解析：根据题意，H2O2稳定下来，而且其结构也没有发生改变，因此H2NCONH2与H2O2是通过氢键结合的，A项正确；H2O2的结构式H－O－O－H，只含σ键，不含π键，B项正确；尿素的结构简式为，共有6个单键，双键中有1个σ键，共7个σ键，π键有1个，其比例为7:1，C项正确；H2NCONH2和H2O2分子结构均不对称，所以不属于非极性分子，D项错误。
答案：D
15．水是自然界中普遍存在的一种物质，也是维持生命活动所必需的一种物质。下图为冰的结构
试根据以上信息回答下列问题：
(1)s轨道与s轨道重叠形成的共价键可用符号表示为ds－s，p轨道以“头碰头”方式重叠形成的共价键可用符号表示为dp－p，则H2O分子中含有的共价键用符号表示为________。
(2)1
mol冰中有________mol“氢键”。
(3)已知：2H2O===H3O＋＋OH－，H3O＋的立体构型是__________，H3O＋中含有一种特殊的共价键是________。
(4)根据等电子原理，写出短周期元素原子形成的与H3O＋互为等电子体的分子或离子________。
(5)科学家发现在特殊条件下，水能表现出许多种有趣的结构和性质
①一定条件下给水施加一个弱电场，常温常压下水结成冰，俗称“热冰”，其计算机模拟图如下：
使水结成“热冰”采用“弱电场”的条件，说明水分子是________分子(填“极性”或“非极性”)。
②用高能射线照射液态水时，一个水分子能释放出一个电子，同时产生一种阳离子。产生的阳离子具有较强的氧化性，试写出该阳离子与SO2的水溶液反应的离子方程式________；该阳离子还能与水作用生成羟基，经测定此时的水具有酸性，写出该过程的离子方程式________。
(6)水的分解温度远高于其沸点的原因是________。
(7)从结构的角度分析固态水(冰)的密度小于液态水的密度的原因是________。
解析：(1)H原子只有一个电子，且占据s轨道，O原子通过杂化形成4个sp3杂化轨道，杂化轨道上有2个不成对电子，H原子的s轨道与O原子的sp3杂化轨道头碰头形成共价键，则H2O分子中含有的共价键用符号表示为ds－sp3；
(2)每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键，故每个水分子形成的氢键数为4/2＝2。
(3)H2O的结构本为V形，O含有两对孤电子，H＋具有空轨道，可以以配位键的形式，结合其中一对孤电子形成H3O＋，则该离子的空间结构为三角锥形；
(4)等电子体的要求是原子总数相同，价电子总数相同，所以短周期元素原子形成的与H3O＋互为等电子体的分子或离子有NH3；
(5)①在电场作用下的凝结，说明水分子是极性分子；
②由水分子释放出电子时产生的一种阳离子，可以表示成H2O＋，因为氧化性很强，氧化SO2生成硫酸，2H2O＋＋SO2===4H＋＋SO，根据信息和电荷守恒，H2O＋＋H2O===H3O＋＋－OH
，因此，本题正确答案是：
2H2O＋＋SO2===4H＋＋SO，H2O＋＋H2O===H3O＋＋－OH；
(6)水的分解温度远高于其沸点的原因是水分解需要破坏分子内部的极性键，水的汽化只需破坏分子间的范德华力与氢键即可，而极性键远比分子间的范德华力与氢键强得多；
(7)水分子之间除了范德华力外还存在较强的氢键，氢键是有方向性和饱和性的，水由液态变为固态时，氢键的这种方向性和饱和性表现得更为突出，每个水分子都处于与直接相邻的4个水分子构成的四面体中心，分子之间的空隙较大，密度较小。
答案：(1)ds－sp3 (2)2 (3)三角锥形 配位键
(4)NH3
(5)①极性 ②2H2O＋＋SO2===4H＋＋SO
H2O＋＋H2O===H3O＋＋－OH (6)水分解需要破坏分子内部的极性键，水的汽化只需破坏分子间的范德华力与氢键即可，而极性键远比分子间的范德华力与氢键强得多 (7)水分子之间除了范德华力外还存在较强的氢键，氢键是有方向性和饱和性的，水由液态变为固态时，氢键的这种方向性和饱和性表现得更为突出，每个水分子都处于与直接相邻的4个水分子构成的四面体中心，分子之间的空隙较大，密度较小
PAGE
-
17
-第2课时 杂化轨道理论 配合物理论简介
记一记
探一探
一、杂化轨道理论
1．C形成甲烷时，C原子那些原子轨道之间发生了杂化？杂化类型是什么？有几个杂化轨道？
[提示] C形成甲烷时，C原子2s与2p轨道发生了杂化。杂化类型为sp3杂化；因为有1个s轨道和3个p轨道参与了杂化，所以共有4个sp3杂化轨道。
2．常见的杂化方式有哪些？所得杂化轨道的夹角分别为多少？能否通过已学的价层电子对互斥理论确定中心原子的杂化轨道类型？如何确定？
[提示] 常见的杂化类型分别有：sp、sp2、sp3，所得杂化轨道的夹角为：180°、120°、109°28′，能通过价层电子对互斥理论确定中心原子的杂化轨道类型，价层电子对数为2、3、4的中心原子的杂化类型分别为sp、sp2、sp3。
二、配合物理论简介
形成配位键的条件是什么？[Cu(NH3)4]SO4中含有哪些类型的化学键？
[提示] 形成配位键的条件为：一方有空轨道、一方有孤电子对。[Cu(NH3)4]SO4中含有离子键、共价键、配位键。
判一判
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)杂化轨道与参与杂化的原子轨道的数目相同，但能量不同。(√)
(2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同。(√)
(3)凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其立体构型都是正四面体形。(×)
(4)凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键。(×)
(5)根据中心原子的价层电子对数，一般可以确定其杂化方式以及VSEPR模型。(√)
(6)形成配位键的条件是一方有空轨道，另一方有孤电子对。(√)
(7)配位键是一种特殊的共价键。(√)
(8)配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。(×)
(9)Cu(OH)2既能溶于盐酸又能溶于氨水，是因为Cu(OH)2显两性。(×)
(10)一般情况下，过渡金属配合物远比主族金属配合物多，而且更稳定。(√)
练一练
1.下列关于杂化轨道的叙述不正确的是( )
A．杂化轨道可用于形成σ键，也可用于形成π键
B．杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对
C．NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与N原子的1个s轨道杂化而成的
D．AB2型共价化合物的中心原子A采取的杂化方式可能不同
解析：杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对，不能用来形成π键，故B正确，A不正确；NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成的，C正确；AB2型共价化合物，中心原子A可能为sp2、sp3、sp杂化方式，例如：SO2、H2O、CO2等，D正确。
答案：A
2．BF3是典型的平面三角形分子，它溶于氢氟酸或NaF溶液中都形成BF，则BF3和BF中B原子的杂化轨道类型分别是( )
A．sp2、sp2
B．sp3、sp3
C．sp2、sp3
D．sp、sp2
解析：BF3中B原子的价层电子对数为3，所以为sp2杂化，BF中B原子的价层电子对数为4，所以为sp3杂化。
答案：C
3．已知Zn2＋的4s和4p轨道可以形成sp3型杂化轨道，
那么Zn2＋与Cl－形成的配位离子[ZnCl4]2－的立体构型为( )
A．直线形
B．平面正方形
C．正四面体
D．正八面体
解析：由于发生的是sp3杂化，所以空间构型为正四面体。C正确。
答案：C
4．回答下列问题：
(1)配合物[Ag(NH3)2]OH的中心离子是________，配位原子是________，配位数是________，它的电离方程式是____________________。
(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，观察到的现象是______________________________。
解析：在配合物[Ag(NH3)2]OH中，中心离子是Ag＋，配位原子是NH3分子中的N原子，配位数是2。
答案：
(1)Ag＋ N 2 [Ag(NH3)2]OH===[Ag(NH3)2]＋＋OH－
(2)先产生白色沉淀，加入氨水后，白色沉淀溶解
知识点一
杂化轨道类型判断
1.在BrCH===CHBr分子中，C—Br键采用的成键轨道是( )
A．sp－p
B．sp2－s
C．sp2－p
D．sp3－p
解析：分子中的两个碳原子都是采取sp2杂化，溴原子的价电子排布式为4s24p5,4p轨道上有一个单电子，与碳原子的一个sp2杂化轨道成键。
答案：C
2．下列分子所含原子中，既有sp3杂化，又有sp2杂化的是( )
解析：乙醛中甲基的碳原子采取sp3杂化，醛基中的碳原子采取sp2杂化；丙烯腈中碳碳双键的两个碳原子均采取sp2杂化，另一个碳原子采取sp杂化；甲醛中碳原子采取sp2杂化；丙炔中甲基的碳原子采取sp3杂化，碳碳三键中两个碳原子均采取sp杂化。
答案：A
知识点二
杂化轨道类型与分子空间结构
3.下列物质，中心原子的“杂化方式”及“分子立体构型”与CH2O(甲醛)相同的是( )
A．PCl3
B．NH3
C．CH2Br2
D．BF3
解析：HCHO中C原子形成2个C—H键、1个C===O双键，C原子的价层电子对数＝3＋＝3，且不含孤电子对，采取sp2杂化，分子立体构型为平面三角形。PCl3分子中P原子价层电子对数是4，且含有1个孤电子对，故P原子采取sp3杂化，为三角锥形结构，A错误；NH3分子中N原子价层电子对数是4，且含有一个孤电子对，中心原子采取sp3杂化，分子立体构型为三角锥形，B错误；CH2Br2分子中的C原子价层电子对数是4，没有孤电子对，则C原子采取sp3杂化，分子立体构型为四面体形，C错误；BF3分子中B原子价层电子对数是3，且不含孤电子对，B原子采取sp2杂化，分子立体构型是平面三角形，D正确。
答案：D
4．ClO、ClO、ClO中，中心原子Cl都是以sp3杂化轨道方式与O原子成键，则ClO的立体构型是________；ClO的立体构型是________；ClO的立体构型是________。
解析：ClO、ClO、ClO3种离子的中心原子的杂化方式都为sp3杂化，那么从离子的组成上看其立体构型依次为V形、三角锥形和正四面体形。
答案：三角锥形 正四面体形 V形
知识点三
配合物理论简介
5.若X、Y两种粒子之间可形成配位键，则下列说法正确的是( )
A．X、Y只能是分子
B．X、Y只能是离子
C．若X提供空轨道，则Y至少要提供一对孤电子对
D．若X提供空轨道，则配位键表示为X→Y
解析：形成配位键的两种微粒可以均是分子或者均是离子，还可以一种是分子、一种是离子，但必须是一种微粒提供空轨道、另一种微粒提供孤电子对，A、B项错误，C项正确；配位键中箭头应该指向提供空轨道的X，D项错误。
答案：C
6．下列关于配位化合物的叙述中不正确的是( )
A．配位化合物中必定存在配位键
B．配位化合物中只有配位键
C．[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的O原子提供孤电子对，两者结合形成配位键
D．过渡金属配合物远比主族金属配合物多
解析：配位化合物中一定含有配位键，但也含有其他化学键；Cu2＋提供空轨道，H2O中的O原子提供孤电子对，两者结合形成配位键。
答案：B
综合考查
7.下列关于原子轨道的说法正确的是( )
A．杂化轨道形成共价键时，只能形成σ键不能形成π键
B．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键
C．凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其立体构型都是正四面体形
D．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
解析：中心原子采取sp3杂化，轨道形状是正四面体，但如果中心原子还有孤电子对，分子的立体构型则不是正四面体；CH4分子中的sp3杂化轨道是C原子的一个2s轨道与三个2p轨道杂化而成的；AB3型的共价化合物，A原子可能采取sp2杂化或sp3杂化。
答案：A
8．下列关于NH、NH3、NH三种微粒的说法不正确的是( )
A．三种微粒所含有的电子数相等
B．三种微粒中氮原子的杂化方式相同
C．三种微粒的立体构型相同
D．键角大小关系：NH>NH3>NH
解析：NH、NH3、NH含有的电子数均为10，A项正确；NH、NH3、NH三种微粒中氮原子的杂化方式均为sp3杂化，B项正确；NH立体构型为正四面体形，NH3为三角锥形，NH为V形，C项错误；NH、NH3、NH三种微粒的键角大小关系为NH>NH3>NH，D项正确。
答案：C
9．已知[Cr(NH3)4Br2]Br·2H2O是一种重要的配位化合物，试回答下列问题：
(1)中心离子为：__________；配体为________；配位数为________。
(2)NH3和H2O的杂化方式分别为：________。
(3)1
mol[Cr(NH3)4Br2]Br·2H2O含有________NA个σ键，________NA个配位键。
在[Cr(NH3)4Br2]Br·2H2O中不含有的化学键为________。
a．离子键
b．极性键
c．非极性键
d．π键
(4)1
mol[Cr(NH3)4Br2]Br·2H2O溶于水，加入硝酸银溶液，一般生成________g
AgBr沉淀。
答案：(1)Cr3＋ NH3、Br－ 6 (2)sp3、sp3 (3)18 6 cd (4)188
基础达标
1.下列四种分子中，中心原子的杂化方式与其它三种不同的是( )
A．(SOCl2) B．H2O
C．CH4
D．AlCl3
解析：SOCl2、H2O、CH4中中心原子的价层电子对数均为4，均采取sp3杂化，而AlCl3中中心原子的价层电子对数为3，属于sp2杂化，故选D。
答案：D
2．甲烷分子(CH4)失去一个H＋，形成甲基阴离子(CH)，在这个过程中，下列描述不合理的是( )
A．碳原子的杂化类型发生了改变
B．微粒的形状发生了改变
C．微粒的稳定性发生了改变
D．微粒中的键角发生了改变
解析：CH4为正四面体结构，而CH为三角锥形结构，形状、键角、稳定性均发生改变，但杂化类型不变，仍是sp3杂化。
答案：A
3．下列分子中，各分子的空间构型、中心原子的杂化方式以及孤电子对数均正确的是( )
选项
分子
空间构型
杂化方式
孤电子对数
A
NH3
平面三角形
sp3杂化
N含有一对孤电子对
B
CCl4
正四面体
sp3杂化
C不含有孤电子对
C
H2O
V形
sp2杂化
O含有两对孤电子对
D
CO
三角锥形
sp3杂化
C含有一对孤电子对
解析：NH3中心原子的价层电子对数＝3＋(5－3×1)＝4，N原子的杂化方式为sp3，含有一对孤电子对，分子的立体构型为三角锥形，A项错误；CCl4中心原子的价层电子对数＝4＋(4－4×1)＝4，C原子的杂化方式为sp3，没有孤电子对，分子的立体构型为正四面体，B项正确；H2O中心原子的价层电子对数＝2＋(6－2×1)＝4，O原子的杂化方式为sp3，含有两对孤电子对，分子的立体构型为V形，C项错误；CO中心原子的价层电子对数＝3＋(4＋2－3×2)＝3，C原子的杂化方式为sp2，没有孤电子对，分子的立体构型为平面三角形，D项错误。
答案：B
4．下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是( )
A．SO3与SO2
B．BF3与NH3
C．BeCl2与SCl2
D．H2O与SO2
解析：SO3中S原子杂化轨道数为3，采取
sp2杂化方式，SO2中S原子杂化轨道数为3，采取
sp2杂化方式，
A正确；BF3中B原子杂化轨道数为3，采取
sp2杂化方式，NH3中N原子杂化轨道数为4，采取
sp3杂化方式，
B错误；BeCl2中Be原子杂化轨道数为2，采取
sp杂化方式，SCl2中S原子杂化轨道数为4，采取sp3杂化方式，C错误；H2O中O原子杂化轨道数为4，采取sp3杂化方式，SO2中S原子杂化轨道数为3，采取sp2杂化方式，D错误。
答案：A
5．下列关于配合物的说法中不正确的是( )
A．叶绿素、血红素等均含有配位键
B．Fe3＋与SCN－可通过离子键形成血红色的配合物，故常用KSCN溶液检验Fe3＋
C．配离子中，中心离子提供空轨道，配体提供孤电子对
D．中心离子所结合配体的个数称为配位数，不同离子的配位数可能不同
解析：叶绿素中Mg2＋、血红素中Fe2＋均形成了配位键，A项正确；Fe3＋与SCN－之间是以配位键形成配离子，而不是通过离子键形成，B项错误；配合物中中心离子提供空轨道，配体提供孤电子对，C项正确；
配位数指形成配离子时配体的个数，不同离子的配位数可能相同也可能不同，D项正确。
答案：B
6．毒奶粉主要是奶粉中含有有毒的三聚氰胺(结构如图)。
下列关于三聚氰胺分子的说法中正确的是( )
A．一个三聚氰胺分子中共含有15个σ键
B．所有氮原子均采取sp3杂化
C．所有原子可能在同一平面
D．三聚氰胺分子中同时含有极性键和非极性键
解析：分子中含6个N－H,6个C－N,3个C＝N，双键中有1个σ键，共15个σ键，故A正确；C＝N中，C原子为sp2杂化，
N原子也为sp2杂化，－NH2中N原子(连接的都是单键)为sp3杂化，杂化类型不同，B错误；由于—NH2中N为sp3杂化，所以不可能在同一平面，C错误；同种元素原子之间才能形成非极性键，该分子结构中没有相同的原子连接，则该分子内只有极性键，故D错误。
答案：A
7．在CuCl2溶液中存在如下平衡：[CuCl4]2－(绿色)＋4H2O??[Cu(H2O)4]2＋(蓝色)＋4Cl－，下列说法中不正确的是( )
A．将CuCl2固体溶于少量水中得到绿色溶液
B．将CuCl2固体溶于大量水中得到蓝色溶液
C．[CuCl4]2－和[Cu(H2O)4]2＋都是配离子
D．从上述平衡可以看出[Cu(H2O)4]2＋比[CuCl4]2－稳定
解析：将CuCl2固体溶于少量水中，则根据平衡方程式可知，主要是以[CuCl4]2－形式存在，得到绿色溶液，A正确；将CuCl2固体溶于水中，稀释有利于平衡向正反应方向进行，得到蓝色溶液，B正确；Cu2＋具有空轨道，Cl－、H2O能提供孤电子对，[CuCl4]2－和[Cu(H2O)4]2＋都是配离子，C正确；从上述平衡不能看出[Cu(H2O)4]2＋、[CuCl4]2－的稳定性，D不正确。
答案：D
8．CoCl3·4NH3用H2SO4溶液处理再结晶，SO可以取代化合物中的Cl－，但NH3的含量不变，用过量的AgNO3处理该化合物，有含量三分之一的氯以AgCl析出，这种化合物应该是( )
A．[Co(NH3)4]Cl3
B．[Co(NH3)4Cl3]
C．[Co(NH3)4Cl2]Cl
D．[Co(NH3)4Cl]Cl2
解析：CoCl3·4NH3用H2SO4溶液处理再结晶，SO可以取代化合物中的Cl－，但NH3的含量不变，说明NH3为内界，用过量的AgNO3处理该化合物，有氯总量的以AgCl析出，说明有一个Cl为外界，两个Cl为内界，该配合物的中心原子是Co，配体是NH3和Cl－，所以其化学式为[Co(NH3)4Cl2]Cl，故合理选项是C。
答案：C
9．已知以下反应中的四种物质由三种元素组成，其中a的分子立体构型为正四面体形，组成a物质的两种元素的原子序数之和小于10，组成b物质的元素为第三周期元素。下列判断正确的是( )
A．四种分子中的化学键均是极性键
B．a、c分子中中心原子均采用sp3杂化
C．四种分子中既有σ键，又有π键
D．b、d分子中共价键的键能：b>d
解析：b是氯与氯形成的非极性共价键，故A项错误；甲烷中碳与氢形成4个碳氢σ键、一氯甲烷分子中形成三个碳氢σ键和一个碳氯σ键，中心原子均为sp3杂化，故B项正确；四种分子中只存在σ键而没有π键，故C项错误；氯的原子半径大于氢原子半径，所以氯气分子中的氯氯键的键能小于氯化氢分子中的氢氯键共价键的键能，故D项错误。
答案：B
10．下列对一些化学事实的理论解释不正确的是( )
选项
化学事实
理论解释
A
氮原子的第一电离能大于氧原子
氮原子2p能级半充满
B
SO2为V形分子
SO2分子中S原子采用sp3杂化
C
将含0.1
molCrCl3·6H2O的水溶液用过量稀硝酸银溶液处理时，只得到0.2
mol
AgCl沉淀
溶液中存在配位离子[CrCl(H2O)5]2＋
D
Cu的价电子排布为3d104s1而不是3d94s2
3d轨道全充满，能量低更稳定
解析：原子轨道中电子处于全空、半满、全满时较稳定，氮原子2p能级半充满，则氮原子的第一电离能大于同一周期相邻的氧原子，A项正确；SO2中S的价层电子对数＝2＋＝3，为sp2杂化，立体构型为V形，B项错误；中心配离子中的配体在溶液中很难电离，已知0.1
mol氯化铬的水溶液用过量稀硝酸银溶液处理时，只得到0.2
mol
AgCl沉淀，说明该配合物的外界有2个氯离子，则其内界只有一个氯离子，C项正确；Cu的价电子排布为3d104s1而不是3d94s2，是因为3d10的3d轨道全充满，更稳定，D项正确。
答案：B
11.二茂铁[(C5H5)2Fe]分子是一种金属有机配合物，是燃料油的添加剂，用以提高燃烧的效率和去烟，可作为导弹和卫星的涂料等。它的结构如图所示，下列说法不正确的是( )
A．二茂铁中Fe2＋与环戊二烯离子(C5H)之间为配位键
B．1
mol环戊二烯()中含有σ键的数目为11NA
C．二茂铁分子中存在π键
D．Fe2＋的电子排布式为ls
22s
22p63s23p63d44s2
解析：含有孤电子对和空轨道的原子之间存在配位键，所以二茂铁中Fe2＋与环戊二烯离子(C5H)之间为配位键，故A项正确；一个环戊二烯()分子中含有σ键的数目为11，则1
mol环戊二烯()中含有σ键的数目为11
NA，故B项正确；碳碳双键之间存在π键，所以该分子中存在π键，故C项正确；Fe的原子序数为26，亚铁离子的核外有24个电子，所以Fe2＋的电子排布式为1s
22s
22p63s23p63d6，故D项错误。
答案：D
12．关于如图结构的说法不正确的是( )
A．分子中既有σ键又有π键
B．碳原子有sp、sp2、sp3三种杂化方式
C．分子中三种元素的电负性大小顺序为：O>C>H
D．羟基中氧原子采取sp3杂化，VSEPR模型为四面体形
解析：该有机物中含共价单键、苯环和碳碳双键，A项正确；以4个单键相连的C原子采用sp3杂化方式，苯环和碳碳双键的C原子采用sp2杂化，无sp杂化的C原子，B项错误；根据电负性规律可知：电负性：O>C>H，C项正确；羟基中氧原子成键电子对为2，孤电子对为2，则采取sp3杂化，其VSEPR模型为四面体形，D项正确。
答案：B
13．第VA族元素的原子(以R表示)与A原子结合形成RA3气态分子，其空间构型呈三角锥形。PCl5在气态和液态时，分子结构如下图所示，下列关于PCl5分子的说法中不正确的是( )
A．每个原子都达到8电子稳定结构，且为非极性分子
B．键角(∠Cl—P—Cl)有120°、90°、180°几种
C．PCl5受热后会分解生成分子空间构型呈三角锥形的PCl3
D．分子中5个P—Cl键键能不都相同
解析：P原子最外层有5个电子，形成5个共用电子对，所以PCl5中P的最外层电子数为10，不满足8电子稳定结构，故A错误；上下两个顶点与中心P原子形成的键角为180°，中间为平面三角形，构成三角形的键角为120°，顶点与平面形成的键角为90°，所以键角(Cl－P－Cl)有90°、120、180°几种，故B正确；PCl5PCl3＋Cl2↑，则PCl5受热后会分解生成分子立体结构呈三角锥形的PCl3，故C正确；键长越短，键能越大，键长不同，所以键能不同，故D正确。
答案：A
14．已知A、B、C、D四种分子所含原子的数目依次为1、3、6、6，且都含有18个电子，B、C由两种元素的原子组成，且分子中两种原子的个数比均为1:2。D是假酒中一种有毒的有机物。
(1)构成A分子的原子的元素符号是________。
(2)已知B分子的键角为105°，判断该分子构型为________；中心原子杂化类型为________。
(3)C分子为________。
(4)D分子中共有________个σ键，________个π键。
解析：根据题目所给信息可以判断出A、B、C、D四种分子分别为Ar、H2S、N2H4、CH3OH。H2S中心S原子轨道杂化类型为sp3杂化，且有两个孤电子对，所以H—S—H键角为105°，立体构型为V形。假酒中含有毒的物质甲醇(CH3OH)，在CH3OH中有5个共价键均为σ键，没有π键。
答案：(1)Ar (2)V形 sp3杂化 (3)N2H4
(4)5 0
15．盐酸氯丙嗪是一种多巴胺受体的阻断剂，临床有多种用途。化合物Ⅲ是盐酸氯丙嗪制备的原料，可由化合物I和Ⅱ在铜作催化剂条件下反应制得。
(1)基态Cu核外电子排布式为________。
(2)1mol化合物Ⅰ分子中含有σ键数目为________。
(3)化合物Ⅲ分子中sp3方式杂化的原子数目是________。
(4)已知[Cu(NH3)4]SO4中[Cu(NH3)4]2＋具有对称的空间构型，且当
两个NH3被两个Cl－取代时，能得到两种不同结构的产物，则[Cu(NH3)4]2＋的空间构型为________(填序号)；
a．平面正方形
b．正四面体
c．三角锥型
d．V型
已知在[Cu(NH3)4]SO4中溶液中加入少量NiSO4，会立即转化为[Ni(NH3)6]SO4中，由此可知Ni2＋与NH3之间形成的化学键键能________(填“大于”或“小于”)Cu2＋与NH3之间形成的化学键键能。
解析：(1)Cu电子排布符合洪特规则特例，其基态核外电子排布式为[Ar]3d104s1。
(2)苯环上的碳碳键和碳氢键都有σ键，1
mol化合物Ⅰ分子中含有σ键数目为14mol。
(3)化合物Ⅲ分子中，氮原子和羧基中的羟基氧价层电子对都是4对，它们采用sp3杂化方式成键。
(4)[Cu(NH3)4]2＋具有对称的空间构型，则该微粒为正四面体结构或平面正方形结构，平面正方形结构有两种不同的二氯代物，正四面体结构有一种二氯代物，[Cu(H2O)4]2＋中的2个H2O被Cl－取代，能得到2种不同结构的产物，则[Cu(H2O)4]2＋的空间构型为平面四边形，故选a。由于[Cu(NH3)4]SO4立即转化为[Ni(NH3)6]SO4，可见Ni2＋与NH3之间形成的化学键更稳定。
答案：(1)[Ar]3d104s1 (2)14NA (3)2 (4)a 大于
16．元素X和Y属于同一主族。负二价的元素X和氢形成的化合物在通常状况下是一种液体，其中X的质量分数约为88.9%；元素X和元素Y可以形成两种化合物，在这两种化合物中，X的质量分数分别为50%和60%。
(1)在X和Y两种元素形成的化合物中：
①X的质量分数为50%的化合物的化学式为________；该分子的中心原子发生________杂化，分子构型为________。
②X的质量分数为60%的化合物的化学式为________；该分子的中心原子发生________杂化，分子构型为________。
(2)由元素X、Y和氢三种元素形成的化合物常见的有两种，其水溶液均呈酸性，试分别写出其分子式________、________，两种酸的阴离子分别为________和________，其立体构型分别为________和________。
(3)在由氢元素与X元素形成的化合物中，含有非极性键的是________(写分子式)，分子构型为V形的是________(写分子式)。
解析：根据氢化物化学式H2X，知×100%≈88.9%。可推知X的相对原子质量为16，则X为O，Y为S，则其氧化物分别为SO2、SO3，形成的酸分别为H2SO3和H2SO4，对应的酸根阴离子分别为SO和SO。对于各种微粒的空间构型如SO2、SO3、SO和SO，可依据步骤依次判断如下：
SO2
SO3
SO
SO
价层电子对数
3
3
4
4
σ键数
2
3
3
4
孤电子对数
1
0
1
0
杂化轨道数
3
3
4
4
立体构型
V形
平面三角形
三角锥形
正四面体
氧元素与氢元素形成的化合物可能为H2O或H2O2，其中H2O分子为V形，H2O2分子中存在非极性键“—O—O—”。
答案：
(1)①SO2 sp2 V形 ②SO3 sp2 平面三角形
(2)H2SO3 H2SO4 SO SO 三角锥形 正四面体形
(3)H2O2 H2O
能力达标
17.氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成，已知其阴离子构型为平面三角形，则其阳离子的构型和阳离子中氮的杂化方式为( )
A．平面三角形 sp2杂化
B．V形
sp2杂化
C．三角锥形 sp3杂化
D．直线形 sp杂化
解析：氮的最高价氧化物为N2O5，由两种离子构成，其中阴离子构型为平面正三角形，化学式应为NO，则其阳离子的化学式为：NO，其中心N原子价电子对数为2＋(5－1－2×2)＝2，所以其中的氮原子按sp方式杂化，阳离子的构型为直线型，故合理选项是D。
答案：D
18．如图所示，a为乙二胺四乙酸(EDTA)，易与金属离子形成螯合物，b为EDTA与Ca2＋形成的螯合物。下列叙述正确的是( )
A．a和b中N原子均采取sp3杂化
B．b中Ca2＋的配位数为4
C．配体a中配位原子是C原子
D．b中含有共价键、离子键和配位键
解析：A项，a中N原子有3对σ键电子对，含有1个孤电子对，b中N原子有4对σ键电子对，没有孤电子对，则a、b中N原子均采取sp3杂化，正确；B项，b为配离子，Ca2＋的配位数为6，错误；C项，配体a中配位原子为N和O，错误；D项，钙离子与N、O之间形成配位键，其他原子之间形成共价键，不含离子键，错误。
答案：A
19．(1)配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl3·6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)、CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1
mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，
立即产生氯化银，沉淀的量分别为3
mol、2
mol、1
mol和1
mol。
请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。
CoCl3·6NH3(黄色)________，
CoCl3·4NH3(紫色)________；已知这些化合物中Co的配位数均为6。
(2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成血红色，该反应在有的教材中用方程式FeCl3＋3KSCN===Fe(SCN)3＋3KCl表示。经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3＋与SCN－不仅能以1:3的个数比配合，还可以其他个数比配合。请按要求填空：
①Fe3＋与SCN－反应时，Fe3＋提供________，SCN－提供________，二者通过配位键结合；
②Fe3＋与SCN－的配合物中，主要是Fe3＋与SCN－以个数比1:1配合所得离子显血红色，含该离子的配合物的化学式是________；
③若Fe3＋与SCN－以个数比1:5配合，则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为：_______________________________________________________。
解析：
(1)实验事实说明1
mol
CoCl3·6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)电离出Cl－分别为3
mol和1
mol，则用配合物的形式写出它们的化学式为：[Co(NH3)6]Cl3，[Co(NH3)4
Cl2]Cl；
(2)①配合物中，中心原子提供空轨道，配位体提供孤对电子，所以Fe3＋提供空轨道，SCN－提供孤对电子；
②Fe3＋与SCN－以个数比1:1配合所得配合物的化学式是[Fe(SCN)]Cl2；
③Fe3＋与SCN－以个数比1:5配合，所得配合离子为[Fe(SCN)5]2－，则反应的化学方程式为FeCl3＋5KSCN===K2[Fe(SCN)5]＋3KCl。
答案：
(1)[Co(NH3)6]Cl3 [Co(NH3)4
Cl2]Cl
(2)①空轨道 孤对电子
②
[Fe(SCN)]Cl2 ③FeCl3＋5KSCN===K2[Fe(SCN)5]＋3KCl
PAGE
-
14
-第1课时 形形色色的分子 价层电子对互斥理论
记一记
探一探
一、形形色色的分子
1．分子的空间构型主要是由共价键的什么性质决定的？原子数目相同的分子空间构型一定相同吗？
[提示]
分子的空间构型主要是由共价键的方向性决定的。原子数目相同的分子空间构型不一定相同。例如CO2和H2O、NH3和甲醛原子数相同，但空间构型不同。
2．AB2型分子空间构型一般有哪些情况？NH3和甲醛分子中那个的键角要大？甲烷和白磷(P4)分子的空间形状分别是什么形状，键角分别为多少？
[提示] AB2型分子空间构型一般有V形和直线形。NH3和甲醛分子的形状分别为三角锥形和平面三角形，前者键角约为107°，后者键角约120°，甲醛的键角大。甲烷和白磷(P4)分子的空间形状均为正四面体，甲烷键角为109°28′，白磷键角为60°。
二、价层电子对互斥理论
1．NH3、H2O、CH4、SO、
NH的σ键电子对数分别为多少？NH3、H2O、CH4、SO的中心原子的孤电子对数分别为多少？
[提示] σ键电子对数＝中心原子结合的原子数；中心原子上的孤电子对数＝(a－xb)。
2．如何根据价层电子对数确定分子的空间构型？价层电子对数相同的分子(离子)空间构型一定相同吗？
[提示] σ键电子对数＋孤电子对数＝价层电子对数VSEPR模型分子或离子的立体构型。
价层电子对数相同的分子(离子)空间构型不一定相同，价层电子对数相同，则VSEPR模型相同，但是分子的空间构型还与中心原子的孤电子对数有关。
探究感悟
判一判
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)H2O分子为V形，CO2为直线形。(√)
(2)大多数四原子分子采用平面三角形和三角锥形，前者的键角一般比后者大。(√)
(3)甲烷、四氯化碳、三氯甲烷均为具有正四面体结构的分子，键角都是109°28′。(×
)
(4)NH3分子中心原子孤电子对为0，分子为三角锥形，键角为107°。(×)
(5)CH2Cl2分子只有一种，可说明CH4的立体构型为正四面体形而不是平面正方形。(√)
(6)分子的VSEPR模型和相应分子的立体构型是相同的。(×)
(7)根据价层电子对互斥理论，H3O＋的立体构型为平面正三角形。(×)
(8)SO2分子与CO2分子中心原子的价层电子对数分别为3和2，所以空间构型不同
。(√)
(9)CCl4和H2O的中心原子的价层电子对数都是4，所以分子的VSEPR模型相同。(√)
(10)SnBr2分子中Sn原子含有2对孤电子对，Sn—Br键的键角小于180°。(√)
练一练
1.下列常见分子的立体构型或键角正确的是
( )
A．CH2O：三角锥形 B．NH3：键角109°28′
C．H2O：键角180°
D．CH4：正四面体形
解析：甲醛CH2O为平面三角形，A项错误；NH3为三角锥形，键角不是109°28′，B项错误；水分子是V形，所以键角不是180°，C项错误；CH4是正四面体形，D项正确。
答案：D
2．下列各组微粒中心原子的价层电子对数相等的是( )
A．SnCl2、BeCl2
B．BF3、NH3
C．CCl4、SiF4
D．CS2、OF2
解析：SnCl2、BeCl2中心原子的价层电子对数分别为3、2，不相等，A项错误；BF3、NH3中心原子的价层电子对数分别为3、4，不相等，B项错误；CCl4、SiF4
中心原子的价层电子对数均为4，相等，C项正确；CS2、OF2中心原子的价层电子对数分别为2、4，不相等，D项错误。
答案：C
3．H2S2的结构式为H—S—S—H，S2Cl2的结构式为Cl—S—S—Cl，下列有关H2S2与S2Cl2的说法不正确的是( )
A．均为直线形分子
B．分子中σ键数目相同
C．每个S原子均有2对孤电子对
D．S原子的价层电子对数为4
解析：二者中心原子的价层电子对数均为4，而且均有2对孤电子对，所以C、D两项均正确；二者分子相当于有两个V形结构，故不可能是直线形，所以A项错误；由结构式可知每个分子均含有3个σ键，B项正确。
答案：A
4．(1)计算下列分子中标“·”原子的价层电子对数：
①Cl4________；②eCl2________；③Cl3________；④Cl3________。
(2)计算下列分子中标“·”原子的孤电子对数：
①H2
________；②Cl5________；③F3________；④H3________。
解析：
(1)根据ABm型分子中价电子对数目n的计算公式：
n＝
①CCl4中C原子的价电子对数为＝4；
②BeCl2中Be原子的价电子对数为＝2；
③BCl3中B原子的价电子对数为＝3；
④PCl3中P原子的价电子对数为＝4。
(2)根据ABm型分子中心原子的孤电子对数＝(a－xb)的计算公式：
①H2S中的S原子的孤电子对数：×(6－2×1)＝2；
②PCl5中的P原子的孤电子对数：×(5－5×1)＝0；
③BF3中的B原子的孤电子对数：×(3－3×1)＝0；
④NH3中的N原子的孤电子对数：×(5－3×1)＝1。
答案：(1)①4 ②2 ③3 ④4 (2)①2 ②0 ③0 ④1
知识点一
形形色色的分子
1.下列分子中的立体结构模型正确的是( )
A．CO2的立体结构模型
B．H2O的立体结构模型
C．NH3的立体结构模型
D．CH4的立体结构模型
解析：CO2的立体构型为直线形，A项不正确；H2O的立体构型为V形，B项不正确；NH3的立体构型为三角锥形，C项不正确；CH4的立体构型为正四面体形，D项正确。
答案：D
2．下列分子构型与分子中共价键键角对应一定正确的是( )
A．直线形分子：180°
B．平面正三角形：120°
C．三角锥形：109°28′
D．正四面体形：109°28′
解析：HCl是直线形分子，因只有一个共价键，故不存在键角，A项错误；氨分子呈三角锥形，键角为107°，C项错误；甲烷与白磷分子均是正四面体形分子，但键角分别为109°28′、60°，D项错误。
答案：B
知识点二
价层电子对互斥理论
3.下列分子或离子的中心原子上孤电子对数最多的是( )
A．H2O
B．NH3
C．NH
D．PCl3
解析：A项，氧原子有两对未成键的价电子对；B项，NH3分子中N原子有一对孤电子对；C项，NH的中心原子的价电子全部参与成键；D项，磷原子有一对未成键的价电子对。
答案：A
4．硒(Se)是第ⅥA族元素，则SeS3的分子构型是( )
A．正四面体形
B．V形
C．三角锥形
D．平面三角形
解析：SeS3中的Se价层电子对数为3，故其分子构型为平面三角形，D项正确。
答案：D
综合考查
5.下列对应关系不正确的是( )
选项
A
B
C
D
中心原子所在族
ⅣA
ⅤA
ⅣA
ⅥA
分子通式
AB4
AB3
AB2
AB2
立体构型
正四面体形
平面三角形
直线形
V形
解析：当中心原子在ⅤA族，AB3分子应是三角锥形。当中心原子在ⅣA族，AB4分子是正四面体形，AB2分子是直线形。当中心原子在ⅥA族，AB2分子是V形。
答案：B
6．已知CH4中C—H键间的键角为109°28′，NH3中N—H键间的键角为107°，H2O中O—H键间的键角为105°，则下列说法中正确的是( )
A．孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力
B．孤电子对与成键电子对间的斥力小于成键电子对与成键电子对间的斥力
C．孤电子对与成键电子对间的斥力等于成键电子对与成键电子对间的斥力
D．题干中的数据不能说明孤电子对与成键电子对间的斥力和成键电子对与成键电子对间的斥力之间的大小关系
解析：电子对间排斥力的大小顺序为孤电子对－孤电子对＞孤电子对－成键电子对＞成键电子对－成键电子对，恰好可以解释上述分子的键角大小关系，A项正确。
答案：A
7．三原子分子或离子的常见立体构型有________形和________形两种；四原子分子或离子的常见立体构型有________形和________形两种；五原子分子或离子最常见的立体构型是________形。CO是平面三角形结构，则离子中的键角是________；CBr4分子中，两个相邻C—Br键的夹角是109°28′，说明CBr4分子的立体构型为________________形。
解析：组成确定的微粒，其立体构型既与中心原子的σ键电子对数有关，也与中心原子是否存在孤电子对有关，由于这些微粒的中心原子有些有孤电子对，有些则没有，故它们的立体构型有所不同。
答案：直线 V 平面三角 三角锥 四面体 120° 正四面体
基础达标
1.以下分子或离子的结构为正四面体形且键与键夹角为109°28′的是( )
①CH4 ②GeCl4 ③CH3Cl ④P4 ⑤SO
A．①②④
B．①②③④⑤
C．①②
D．①②⑤
解析：在CH4和GeCl4中，中心原子价层电子对数均为4，且没有孤电子对，4个氢原子和4个氯原子在空间呈正四面体形排列，且键角为109°28′；CH3Cl可看成CH4中一个氢原子被一个氯原子替换，由于氢原子与氯原子间的排斥作用力不同且氢原子与氯原子半径不同，故CH3Cl的立体构型不是正四面体形；P4是正四面体结构，但键角为60°；SO中S原子价层电子对数为4，没有孤电子对，SO为正四面体形，键角为109°28′。
答案：D
2．若ABn分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，根据价层电子对互斥理论，下列说法正确的是( )
A．若n＝2，则分子的立体构型为V形
B．若n＝3，则分子的立体构型为三角锥形
C．若n＝4，则分子的立体构型为正四面体形
D．以上说法都不正确
解析：若中心原子A上没有未用于成键的孤电子对，则根据斥力最小的原则，当n＝2时，分子的立体结构为直线形；当n＝3时，分子的立体结构为平面三角形；当n＝4时，分子的立体结构为正四面体形。
答案：C
3．下列各组分子的立体构型名称相同的是( )
A．SCl2、BeCl2
B．BF3、NF3
C．CF4、SiCl4
D．CO2、SF2
解析：先确定分子的价层电子对数、孤电子对数后再确定分子的立体构型。
σ键电子对数
孤电子对数
价层电子对数
分子立体构型
SCl2
2
×(6－2×1)＝2
4
V形
BeCl2
2
×(2－2×1)＝0
2
直线形
BF3
3
×(3－3×1)＝0
3
平面三角形
NF3
3
×(5－3×1)＝1
4
三角锥形
CF4
4
×(4－4×1)＝0
4
正四面体形
SiCl4
4
×(4－4×1)＝0
4
正四面体形
CO2
2
×(4－2×2)＝0
2
直线形
SF2
2
×(6－2×1)＝2
4
V形
答案：C
4．SO离子的中心原子孤对电子计算公式为(a－xb)/2，下列对应的数值正确的是( )
A．a＝8 x＝3 b＝2
B．a＝6 x＝3 b＝2
C．a＝4 x＝2 b＝3
D．a＝6 x＝2 b＝3
解析：SO离子的中心原子孤对电子计算公式为(a－xb)/2中，a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数，因此a＝6＋2＝8，x＝3，b＝2，故选A。
答案：A
5．下列分子中，价层电子对互斥模型与分子的立体结构模型相同的是( )
①CH2O ②CO2 ③NCl3 ④H2S
A．①②
B．②③
C．③④
D．①④
解析：两种模型相同，说明中心原子的价电子均参与成键，无孤电子对存在。
答案：A
6．下列有关H3O＋与NH的说法正确的是( )
A．价层电子对互斥模型相同
B．互为等电子体
C．立体结构相同
D．键角相同
解析：H3O＋与NH的价层电子对数均为4，A项正确；二者原子数目不同，不属于等电子体，B项错误；H3O＋与NH分别属于三角锥形、四面体形，C项错误；H3O＋与NH分别属于三角锥形、正四面体形，所以键角不同，D错误。
答案：A
7．硫化羰(分子式为COS)是一种有臭鸡蛋气味的无色气体，可视为由一个硫原子取代了CO2分子中的一个氧原子后形成的，下列有关硫化羰的说法正确的是( )
A．硫化羰的结构式为C===O===S
B．分子中三个原子位于同一直线上
C．中心原子价层电子对数为4
D．分子是V形结构
解析：由题干信息可知，硫化羰的中心原子是碳，结构式为O===C===S，中心原子价层电子对数是2，属于直线形分子，故B项正确。
答案：B
8．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：
(X)，(Y)
下列说法错误的是( )
A．X的组成为CH
B．Y的组成为CH
C．X的价层电子对数为4
D．Y中键角小于120°
解析：由图可知，X为平面三角形结构，其碳原子应该有三对价层电子对，其组成为CH，A项正确，C项错误；Y为三角锥形结构，其碳原子有四对价层电子对，故其组成为CH，键角比120°小，B、D项正确。
答案：C
9．下列说法中正确的是( )
A．NO2、BF3、NCl3分子中原子的最外层电子都不满足8电子稳定结构
B．PCl3、NH3
和NCl3都是三角锥形分子，所以键角一定相同
C．NH的电子式为，离子呈平面正方形结构
D．NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强
解析：NCl3分子的电子式为，分子中各原子都满足8电子稳定结构，A项错误；三角锥形分子的键角不一定相同，B项错误；NH为正四面体形结构而非平面正方形结构，C项错误；NH3分子电子式为，有一对未成键的孤电子对，由于孤电子对对成键电子的排斥作用，使其键角为107°，呈三角锥形，D项正确。
答案：D
10．下图为常见的分子结构图，据此判断下列说法中正确的是(
)
分子
白磷
S8
B12(正二十面体)
CH4
结构
A.正四面体结构的分子中键角一定是109°28′
B．白磷与B12分子中键角相等
C．S8分子中键角大于CO2分子中键角
D．CCl4与CH4的均为正四面体分子，
比例模型相同
解析：白磷为正四面体，但是键角为60°，A错误；白磷与B12分子中键角均为60°，B正确；S8分子中键角小于180°，而CO2分子为直线形，键角为180°，C错误；CCl4与CH4均为正四面体分子，但是原子半径Cl>C>H，所以比例模型不同，D错误。
答案：B
11．用价层电子对互斥理论完成下列问题(点“·”的原子为中心原子)。
σ键电子对数
孤电子对数
VSEPR模型
分子(离子)形状
eF2
lCl3
OCl
O
O
答案：
σ键电子对数
孤电子对数
VSEPR模型
分子(离子)构型
eF2
2
2
四面体
V形
lCl3
3
0
平面三角形
平面三角形
3
1
四面体
三角锥形
OCl
2
1
平面三角形
V形
O
2
0
直线形
直线形
O
2
1
平面三角形
V形
12.按下列要求写出由第二周期非金属元素组成的中性分子的相关内容：
(1)平面三角形分子：分子式________。
(2)三角锥形分子：分子式________，VSEPR模型的名称为________。
(3)正四面体形分子：结构式________。
(4)与O互为等电子体的一种化合物的分子式为________，O的电子式可表示为________，1
mol
O中含有的π键数目为________。
解析：
(1)在第二周期元素中，形成平面三角形分子的是BF3；
(2)形成三角锥形分子的是NF3，氮原子的价层电子对数是3＋1/2×(5－3)＝4，有一对孤电子对，所以为三角锥形，VSEPR模型为四面体形；
(3)形成的正四面体形分子为CF4，碳原子与4个氟原子分别形成1个共价键，所以四氟化碳的结构式是；
(4)O中含有10个价电子，所以与O互为等电子体的化合物的分子式是CO；O的电子式是[:O??O:]2＋；该结构中含有三键，即含一个σ键和2个π键，所以1
mol
O中含有π键数目为2NA。
答案：(1)BF3 (2)NF3 四面体形 (3)
(4)CO [:O??O:]2＋ 2NA
13．X、Y、Z、W、R是元素周期表前四周期元素中的五种常见元素，其原子序数依次增大。X的基态原子的最外层电子排布式为nsnnpn＋1。Y、Z同主族且ZY2是导致酸雨的主要物质之一。R位于ds区且原子最外层只有一个电子。W原子次外层电子数为最外层电子数的7倍。回答下列问题：
(1)W位于元素周期表第________周期________族，其基态原子的核外电子排布式为________。
(2)Y的气态氢化物稳定性比Z的气态氢化物的稳定性________(填“强”或“弱”)。Y的第一电离能比X的________(填“大”或“小”)。
(3)X的最常见的气体氢化物分子的VSEPR模型为________，分子的空间构型是________。
(4)原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。分别写出一种与XO互为等电子体的单质和化合物的化学式________、________。
解析：X、Y、Z、W、R是元素周期表前四周期元素中的五种常见元素，其原子序数依次增大。X的基态原子的最外层电子排布式为nsnnpn＋1，s能级容纳2个电子，则n＝2，故X为氮元素；Y、Z同主族且ZY2是导致酸雨的主要物质之一，则Y为氧元素、Z为硫元素；R位于ds
区且原子最外层只有一个电子，外围电子排布式为3d104s1，故R为Cu；W原子次外层电子数为最外层电子数的7倍，原子序数大于S、小于Cu，只能处于第四周期，最外层电子数为2、次外层电子数为14，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，故W为Fe。
(1)W为铁元素，位于元素周期表第四周期Ⅷ族，其基态原子的核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2；(2)非金属性O＞S，故氢化物稳定性H2O＞H2S，由于N的2P轨道半充满，所以N的第一电离能大于氧；(3)X的最常见的气态氢化物为NH3，氮原子形成3个N—H键，含有1对孤电子对，价层电子对数为4，分子的VSEPR模型为四面体形，分子的空间构型是三角锥形；(4)与NO互为等电子体的单质和化合物的化学式：O3、SO2。
答案：(1)四 Ⅷ [Ar]3d64s2 (2)强 大 (3)四面体形 三角锥形 (4)O3 SO2
能力达标
14．六氟化硫分子呈正八面体形(如图所示)，在高电压下仍有良好的绝缘性，在电器工业方面有着广泛的用途，但逸散到空气中会引起温室效应。下列有关六氟化硫的推测正确的是( )
A．六氟化硫易燃烧生成二氧化硫
B．六氟化硫中各原子均达到8电子稳定结构
C．六氟化硫分子中的S—F键都是σ键，且键长、键能都相等
D．若将六氟化硫分子中的2个F原子换成Cl原子，可以得到3种可能结构
解析：SF6分子中，S和F的化合价分别是＋6和－1，S的化合价已达到最高价，不会再升高，而F的氧化性比O强，所以六氟化硫不易燃烧，A错误；SF6分子中的硫原子并不是8电子稳定结构，氟原子满足8电子稳定结构，B错误；SF6分子中只有S—F极性共价单键，均为σ键，C正确；若将六氟化硫分子中的2个F原子换成Cl原子，只有2种可能结构产物，D错误。
答案：C
15．(1)已知氯与硫均有多种含氧微粒，S有：SO2、SO、SO3、SO；Cl有：HClO、ClO、ClO、ClO，其中立体构型为V形的微粒有________；为三角锥形的有________；为平面正三角形的有________；为正四面体形的有________。
(2)已知：孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力，而且孤电子对越多，对成键电子对的斥力越大，所以含有孤电子对的分子其键角要小于VSEPR模型中的键角；不含孤电子对的分子中，原子间形成化学键越多，斥力越大：双键与双键之间的斥力＞双键与单键之间的斥力＞单键与单键之间的斥力。
①SiH4、PH3、H2S分子中H－Si－H、H－P－H、H－S－H的键角大小顺序为：________
。
②SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角________120°；
③PCl3分子中，Cl—P—Cl的键角________109.5°。
④俗称光气的氯代甲酰氯分子(COCl2)形状为：________，其分子中有两种键角：124.3°、111.4°，其中Cl—C—Cl的键角为________
。
答案：(1)SO2、HClO、ClO SO、ClO SO3 SO、ClO (2)①H－Si－H＞H－P－H＞H－S－H ②< ③< ④平面三角形 111.4°
16．短周期元素D、E、X、Y、Z的原子序数逐渐增大，它们的最简单氢化物分子的空间构型依次是正四面体形、三角锥形、正四面体形、V形、直线形。回答下列问题：
(1)HZO分子的中心原子价层电子对数的计算式为________，该分子的立体构型为________。
(2)Y的价层电子排布式为________，Y的最高价氧化物的VSEPR模型为________。
(3)X与Z形成的最简单化合物的化学式是________，该分子中的键角是________。
(4)D、E的最简单氢化物的分子空间构型分别是正四面体形与三角锥形，这是因为________(填序号)。
a．两种分子的中心原子的价层电子对数不同
b．D、E的非金属性不同
c．E的氢化物分子中有一对孤电子对，而D的氢化物分子中没有
答案：
(1)2＋×(6－1×1－1×1)＝4 V形
(2)3s23p4 平面三角形 (3)SiCl4 109°28′ (4)c
PAGE
-
12
-第一节 共价键
记一记
探一探
一、共价键
1．共价键按照电子云的重叠方式，可以分为σ键与π键，试填下表：
共价键类型
σ键
π键
电子云重叠方式
肩并肩
电子云重叠程度
大
电子云对称情况
镜面对称
[提示] σ键与π键分别为“头碰头”、“肩并肩”重叠方式；前者重叠程度大，成键后电子云为轴对称；后者重叠程度小，成键后电子云为镜面对称；
2．共价单键、双键、三键中分别含有多少σ键与π键？
[提示] 元素之间优先形成σ键；而两个原子间只能形成一个σ键，其余的均为π键。所以单键为σ键，双键中一个是σ键，一个是π键；三键中一个是σ键，两个是π键。
二、键参数——键能、键长与键角
1．一般来说共价键的键长、键能与形成共价键的原子半径有什么关系？
[提示] 一般规律为：原子半径越小，键长越短，键能越大。
2．所有的非金属元素均有可能形成σ键与π键吗？C＝C键能小于C—C键能的两倍，则所有元素的X＝X键能一定小于X—X单键键能的两倍吗？
[提示] 有些稀有气体不能形成化合物，所以不能形成化学键，所以无法形成σ键。而有些元素如H和卤素，根据共价键的饱和性，只能形成一个共价键即σ键，而无法形成π键。还有些元素如As、Si等，由于原子半径太大，形成σ键后无法肩并肩发生电子云重叠形成π键。一般情况下，由于π键不如σ键稳定，所以双键键能小于单键键能的两倍，但也有例外，如N＝N键能大于N—N键能的2倍。
三、等电子原理
H2S、
PH3、SiH4、
H2O2等均含有18电子，属于等电子体吗？等电子体的结构相似，性质一定相似吗？
[提示] 等电子体的要求是：原子总数相等，价电子总数相等。等电子体一般结构相似，性质一般也相似，但不一定相似。NH与CH4属于等电子体，但性质不相似。
判一判
判断正误(对的在括号内打√，错的在括号内打×)
(1)原子轨道在空间都具有方向性。(×)
(2)σ键是轴对称而π键是镜面对称。(√)
(3)一般来说，σ键比π键强度大，更稳定。(√)
(4)N2分子中σ键与π键的个数比是2?1。(×)
(5)键能越大，键长越长，共价化合物越稳定。(×)
(6)键角是描述分子立体结构的重要参数。(√)
(7)两个原子之间形成的双键中σ键与π键各一个，且键能一定小于单键的两倍。(×)
(8)只有原子总数和价电子总数都相同的分子(或离子)才是等电子体。(√)
(9)CH4、H2O、NH3、HF均含10个质子和10个电子，故为等电子体。(×)
(10)H2O、H2S、H2Se互为等电子体。(√)
练一练
1.关于σ键和π键的比较，下列说法不正确的是( )
A．一般情况下，σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强
B．σ键是“头碰头”式重叠，π键是“肩并肩”式重叠
C．所有分子中一定含有σ键
D．H原子只能形成σ键，O原子可以形成σ键和π键
解析：一般而言，σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强，A正确；σ键和π键分别由“头碰头”、“肩并肩”两种方式形成，B正确；单原子分子如氦气没有形成化学键，所以C错误；H原子只能形成一个键，所以只能形成σ键，O原子可以形成2个键，所以可以形成σ键和π键，D正确。
答案：C
2．下列分子的结构式与共价键的饱和性不相符的是( )
A．H2O2：H—O===O—H
B．CH3COOH：
C．CH4S：
D．SiHCl3：
解析：由共价键的饱和性可知：C、Si均形成4个共价键，H形成1个共价键，O、S均形成2个共价键。A项中O原子之间不可能形成双键，B项是过氧乙酸，含有过氧键“O—O”，C项相当于S取代了CH3OH中的氧原子，D项中Si原子形成4个共价键。
答案：A
3．下列各对粒子中，空间结构相似的是( )
A．CS2与NO2
B．CO2与N2O
C．SO2与O2
D．PCl3与BF3
解析：A选项中CS2的价电子总数为16，NO2的价电子总数为17，故二者不属于等电子体；B选项中CO2和N2O的价电子总数均为16，且均为三原子分子，二者互为等电子体，因此具有相似的空间结构；C选项中SO2和O2原子数目不同，价电子总数也不同，故二者不属于等电子体；D选项中PCl3的价电子总数为26，BF3的价电子总数为24，故二者不属于等电子体。
答案：B
4．实验测得四种结构相似的单质分子的键长、键能的数据如下：
A—A
B—B
C—C
D—D
键长/10－10
m
a
0.74
c
1.98
键能/kJ·mol－1
193
b
151
d
已知D2分子的稳定性大于A2，则a________(填“>”或“<”，下同)1.98，d________193；a________c，b____________d。
解析：结构相似的单质分子中，键长越短，键能越大，分子越稳定。
答案：> > ＜ ＞
知识点一
共价键
1.已知：X、Y、Z、W四种元素原子的电负性数值。
元素
X
Y
Z
W
电负性
2.5
3.5
1.2
2.4
你认为上述四种元素中，最不可能形成共价键的是( )
A．X与Y
B．X与W
C．Y与Z
D．Y与W
解析：当两种元素原子的电负性相差很大时，形成的将是离子键；当两种元素原子的电负性相差不大时，形成的将是共价键。
答案：C
2．下列有关σ键和π键的说法正确的是
( )
A．单键既有σ键也有π键
B．所有的π键都容易打开
C．σ键可沿键轴自由旋转而不影响键的强度
D．π键比σ键重叠程度大，形成的共价键强
解析：单键中只存在σ键，A项错误；N≡N很稳定，其分子中的π键不易打开，B项错误；σ键的特征便是轴对称，C项正确；σ键重叠程度比π键大，D项错误。
答案：C
知识点二
键参数
3.下列说法正确的是( )
A．分子的结构是由键角决定的
B．共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定
C．CF4、CCl4、CBr4、CI4中C—X(X＝F、Cl、Br、I)键的键长、键角均相等
D．H2O分子中两个O—H键的键角为180°
解析：分子的结构是由键角、键长共同决定的，A项错误；由于F、Cl、Br、I的原子半径不同，故C—X(X＝F、Cl、Br、I)键的键长不相等，C项错误；H2O分子中两个O—H键的键角为105°，D项错误。
答案：B
4．已知N—H键的键能为390.8
kJ·mol－1，下列说法中正确的是
( )
A．由气态N和气态H形成1
mol
NH3所放出的能量为390.8
kJ
B．把1
mol
NH3中的共价键全部拆开所吸收的热量为390.8
kJ
C．拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的热量为390.8
kJ
D．由气态N和气态H形成1个N—H键放出390.8
kJ的热量
解析：1
mol
NH3含有3mol
N—H，A、B错误；键能是指形成1
mol化学键所放出的热量，D错误。
答案：C
知识点三
等电子体原理
5.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。根据上述原理，下列各对粒子中，空间结构不相似的是( )
A．SO2与O3
B．CO2和NO
C．CCl4与SO2Cl2
D．N2H4和C2H4
解析：N2H4和C2H4原子总数相同，价电子总数分别为14、12，二者不是等电子体，故结构不相似。
答案：D
6．原子总数相同、价电子总数相同的粒子，互称为等电子体。硼元素可形成三个等电子体阴离子：BO、BC和BN，则m、n的值为( )
A．5,3
B．2,4
C．3,1
D．1,2
解析：BO中价电子总数为3＋6×2＋1＝16，所以BCm－、BN中价电子总数为3＋4×2＋m＝3＋5×2＋n＝16，解得m＝5，n＝3。
答案：A
综合考查
分类方法及应用
7.下列有关σ键与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：由于π键的强度一般小于σ键的强度，所以反应时π键比σ键易断裂，A项正确；分子的形成是为了使其能量降低，首先形成σ键，再根据成键原子的核外电子排布判断是否有π键形成，B项正确；H原子形成分子时，只能形成σ键，不能形成π键，C项正确；原子跟其他原子首先形成σ键，故分子中不可能只有π键而没有σ键，D项错误。
答案：D
8．下列有关化学键类型的判断不正确的是( )
A．s－s
σ键与s－p
σ键的对称性不同
B．分子中含有共价键，则至少含有一个σ键
C．已知乙炔的结构式为H—C≡C—H，则乙炔分子中存在2个σ键和3个π键
D．乙烷分子中只存在σ键，即6个C—H键和1个C—C键都为σ键，不存在π键
解析：s－s
σ键无方向性，s－p
σ键轴对称，A项对；在含有共价键的分子中一定有σ键，可能有π键，如HCl、N2等，B项对；单键都为σ键，乙烷分子结构式为，其6个C—H键和1个C—C键都为σ键，D项对；共价三键中有一个为σ键，另外两个为π键，故乙炔(H—C≡C—H)分子中有2个C—H
σ键，C≡C键中有1个σ键、2个π键，C项错。
答案：C
9．下列说法正确的是( )
A．Cl2是双原子分子，H2S是三原子分子，这是由共价键的方向性决定的
B．H2O与H2S的立体结构一样是由共价键的饱和性决定的
C．并非所有的共价键都有方向性
D．两原子轨道发生重叠后，电子出现在两核间的概率减小
解析：
答案：C
10．下列物质中，σ键和π键数目相等的是：________；σ键数目小于π键数目的是________；σ键和π键数目之比为2:1的是________。
A．丙烯氰
CH2===CH—C≡N
B．N≡C—C≡N
C．丙烯酸：CH2===CH—COOH
D．H—C≡N
答案：D B A
11．某些共价键的键能数据如下表(单位：kJ·mol－1)：
共价键
H—H
Cl—Cl
Br—Br
H—Cl
H—I
键能
436
243
193
432
298
共价键
I—I
N≡N
H—O
H—N
键能
151
946
463
393
(1)把1
mol
Cl2分解为气态原子时，需要________(填“吸收”或“放出”)________kJ能量。
(2)由表中所列化学键形成的单质分子中，最稳定的是________，最不稳定的是________；形成的化合物分子中最稳定的是________。
(3)试通过键能数据估算下列反应的反应热：
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝________。
解析：
(1)键能是指气态基态原子形成1
mol化学键释放的最低能量。新键形成释放能量，则旧键断裂吸收能量，根据能量守恒定律，断开1
mol
Cl—Cl键吸收的能量等于形成1
mol
Cl—Cl键释放的能量。
(2)键能越大，化学键越牢固，越不容易断裂，化学性质越稳定，因此最稳定的单质为N2；最不稳定的单质是I2，最稳定的化合物是H2O，最不稳定的化合物是HI。
(3)ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和＝(436＋243－2×432)kJ·mol－1＝－185
kJ·mol－1。
答案：(1)吸收 243 (2)N2 I2 H2O
(3)－185
kJ·mol－1
基础达标
1.在以离子键为主的化学键中常含有共价键的成分，两种元素的电负性差异越小，其共价键成分越大。下列各组原子形成的化学键中共价键成分最多的是( )
A．K与F
B．Na与Cl
C．Al与S
D．Mg与Cl
解析：选项中的7种元素，电负性由小到大的顺序为K
答案：C
2．s－p
σ键与p－p
σ键的区别在于( )
A．前者是电子云的重叠，后者没有电子云的重叠
B．前者有K层电子云成键，后者肯定无K层电子云成键
C．前者是电子云“头碰头”重叠，后者是电子云“肩并肩”重叠
D．前者是电子云“肩并肩”重叠，后者是电子云“头碰头”重叠
解析：凡是σ键，都是电子云“头碰头”的重叠。s－p
σ键是由s能级的电子云(“球形”)与p能级的电子云(“哑铃形”)以“头碰头”重叠而成键的。由于K层不存在p能级，故p－p
σ键不可能有K层电子云成键。
答案：B
3．下列原子轨道之间发生电子云重叠形成的化学键类型说法中错误的是( )
A．s轨道与s轨道一定形成
σ键
B．s轨道与p轨道一定形成
σ键
C．p轨道与p轨道可能会形成σ键
D．p轨道与p轨道一定会形成π键
解析：s轨道只可能发生“头碰头”电子云重叠形成σ键，A、B两项正确；p轨道与p轨道既可以发生“头碰头”电子云重叠形成σ键，也可以“肩并肩”电子云重叠形成的π键，所以D项错误。
答案：D
4．下列化学键是通过电子云“肩并肩”重叠形成的是( )
解析：A为s轨道与p轨道“头碰头”电子云重叠形成的σ键；B为p轨道与p轨道“头碰头”电子云重叠形成的σ键；C为p轨道与p轨道“肩并肩”电子云重叠形成的π键；D为s轨道与s轨道“头碰头”电子云重叠形成的σ键。
答案：C
5．香蕉是我们喜爱的水果之一，香蕉产于南方，到北方之前是未成熟的，但买到的却是成熟的香蕉，这是因为喷洒了催熟剂的缘故。其中乙烯就是一种常用的催熟剂，下列对于乙烯中化学键的分析中正确的是( )
A．在乙烯分子中有一个σ键、一个π键
B．乙烯在发生加成反应时，断裂的是碳原子间的σ键
C．乙烯可以在一定条件下制得氯乙烯，在该过程断裂的是C—H
σ键
D．乙烯分子中的σ键关于镜面对称
解析：在乙烯分子中存在4个C—H
σ键和1个C—C
σ键，同时还含有1个C—C
π键，A项错误；由于σ键要比π键稳定，故乙烯在发生加成反应时断裂的是C—C
π键，B项错误；由乙烯制得氯乙烯可看作是乙烯中的一个氢原子被氯原子取代，故断裂的是C—H
σ键，C项正确；σ键是轴对称，D项错误。
答案：C
6．共价键特点为既有饱和性又有方向性，下列说法不正确的是( )
A．共价键有方向性是因为成键时应尽可能沿着电子云密度最大的方向发生重叠
B．多原子分子的键角一定，表明共价键有方向性，所以分子的立体结构与键角有关
C．若把H2O分子写成H3O分子，违背了共价键的饱和性
D．所有的共价键都有方向性
解析：共价键有方向性就是因为成键时应尽可能沿着电子云密度最大的方向发生重叠，A正确；分子的立体结构与键角和键长有关，B正确；由于O原子最外层有6个电子，故最多与2个H原子结合，
将H2O写为H3O违背了共价键的饱和性，C正确；共价键不一定都具有方向性，如H2分子中的H—H键，D错误。
答案：D
7．NH3、NF3、NCl3等分子中心原子相同，如果周围原子电负性大则键角小。NH3、NF3、NCl3三种分子中，键角大小的顺序正确的是( )
A．NH3>NF3>NCl3
B．NCl3>NF3>NH3
C．NH3>NCl3>NF3
D．NF3>NCl3>NH3
解析：因电负性：F>Cl>H，故键角大小为NH3>NCl3>NF3。
答案：C
8．已知HI分解反应过程中能量变化如图所示，下列有关说法中正确的是( )
A．HI的键能为y
kJ·mol－1
B．H2和I2的键能之和为(y－z)kJ·mol－1
C．H2(g)＋I2(g)===2HI(g) ΔH＝－(z－x)kJ·mol－1
D．该反应正反应活化能大于逆反应的活化能
解析：HI的键能为(y－x)kJ·mol－1，A项错误；H2和I2的键能之和为2(y－z)kJ·mol－1，B项错误；H2(g)＋I2(g)===2HI(g) ΔH＝－2(z－x)kJ·mol－1，C错误。
答案：D
9．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。下列厨房中常见的有机物没有防晒效果的是( )
解析：由题目信息可知含有π键的物质，具有防晒效果。由于A、B、C中均含有C===O，有π键，而D中全部为单键，只含σ键不含有π键，因而酒精没有防晒效果，D正确。
答案：D
10．根据氢气分子的形成过程示意图，下列说法中不正确的是( )
氢气分子的形成过程示意图
A．H—H键的键长为0.074
nm
B．原子之间形成化学键，原子核间距越小，电子云重叠程度越大，越稳定
C．键能为436
kJ·mol－1
C．由④到⑤，必须消耗外界的能量
解析：直接从图上有关数据可以看出，H—H键的键长为0.074
nm，键能为436
kJ·mol－1，A、C两项正确；由图可知④到⑤核间距变小，但能量变高，不稳定，B项错误；由图可知④到⑤能量增大，所以必须消耗外界的能量，D项正确。
答案：B
11．下图表示不同类型共价键形成时电子云重叠情况：
(1)其中形成的化学键属于轴对称的有________。
(2)下列物质中，通过方式①化学键形成的是________；通过方式②化学键形成的是________；只通过方式③化学键形成的是________；同时含有③、④、⑤三种方式化学键的物质是________。
A．Cl2
B．HCl
C．N2
D．H2
答案：(1)①②③ (2)D B A C
12．填空：
(1)已知N2F2、COCl2所有原子均达到8电子结构，写出结构式：N2F2________；COCl2________。
(2)用电子式表示下列分子的形成过程：
①H2S：_____________________________________________________________；
②C2H2：____________________________________________________________；
③OF2：_____________________________________________________________。
答案：
(1)F—N===N—F
(2)①2H·＋··―→H::H
②2··＋2H·―→H:C??C:H
③··＋2:·―→::::
13．近年来发现了多种含氮的离子。我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl，阴离子N的结构为，阴离子N中的σ键总数为________个。美国科学家合成了含有N的盐类，含有该离子的盐是高能爆炸物质，该离子的结构呈“V”形，如图所示(图中箭头代表单键)。N离子含有________个π键。
下列微粒中与N互为等电子体的是________；与N互为等电子体的是________。
A．PO
B．CCl4
C．SiHF3
D．CHO2Cl
答案：5 4 C D
14．a、b、c为三种由短周期元素组成的中性粒子，它们都有14个电子，且b、c都是共价型分子。回答下列问题：
(1)a单质可由原子直接构成，a单质可用作半导体材料，其原子核外电子排布式为________。
(2)c是双核单质，写出其电子式________。c分子中所含共价键的类型为________(填“极性键”或“非极性键”)。
(3)b是四核化合物，其结构式为________；b分子内所含σ键的数目是________，π键的数目是________。
答案：(1)1s22s22p63s23p2 (2):N??N: 非极性键 (3)H－C≡C－H 3 2
能力达标
15.下列模型分别表示C2H2、S8、SF6的结构，下列说法不正确的是( )
A．32
g
S8分子中含有1
mol
σ键
B．SF6
分子中所有原子均达到8电子稳定结构
C．1
mol
C2H2分子中有3
mol
σ键和2
mol
π键
D．SF6分子中S原子位于6个F原子形成的正八面体中心
解析：1
mol
S8中有8
mol
σ键，因此32
g
S8即0.125
mol
S8中含有σ键为8×
mol＝1
mol，故A项正确；根据SF6的结构式，S原子形成六个共价键，最外层电子为12个，而不是8个，B项错误；成键原子之间只能形成1个σ键，三键中有2个π键，因此1
mol乙炔中含有3
mol
σ键和2
mol
π键，故C项正确；SF6中，6个F原子构成正八面体，故D项正确。
答案：B
16．下表是一些键能数据(单位：kJ·mol－1)：
化学键
C－H
C－Cl
H－Cl
C－F
C－I
H－F
Cl－Cl
键能
413
330
432
427
218
565
242
回答下列问题。
(1)热化学方程式CH4(g)＋2Cl2(g)===CH2Cl2(g)＋2HCl(g) ΔH＝________。
(2)卤代烃RX在同样条件下发生碱性水解反应生成R－OH时，RF、RCl、RBr、RI(R相同)的反应活性由大到小的顺序是________。
答案：(1)—214kJ·mol－1
(2)RI＞RBr＞RCl＞RF
17．等电子体是指两个或两个以上的分子(或离子)，它们的原子总数相同，分子(或离子)中价电子总数也相同，等电子体具有相似的电子结构、几何构型和性质。
(1)SiO、SO、NO三种粒子是等电子体，其中Si、S、N三种基态原子的第一电离能从大到小的顺序为________。
(2)C2O和________是等电子体，C2O具有较强的还原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn在元素周期表中的位置是________，外围电子排布图为________。
(3)已知液态二氧化硫也可以发生类似水的自身电离：2SO2??SO2＋＋SO，S和O两种元素中电负性较强的是________，与SO2＋互为等电子体的单质分子是________(填化学式)，SO2＋中σ键和π键数目比为________。
(4)SCN－、NO的价电子总数都是16，写出与它们互为等电子体，且由两种第二周期两种元素组成的分子的分子式：________，该分子呈________形。
答案：
(1)N>S>Si
(2)N2O4 第4周期ⅦB族
(3)O N2 1:2
(4)CO2或N2O
直线
PAGE
-
13
-