分子结构与分子的性质
[练基础]
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
2．利用“相似相溶”这一经验规律可说明的事实是( )
①HCl易溶于水 ②I2微溶于水 ③Cl2能溶于水 ④NH3易溶于水
A．①②④
B．②③
C．①②③
D．①②③④
3．下列有机物分子具有手性异构体的是( )
A．CH4
B．CH3CH2OH
C．
D．CH3COOH
4．下图中两分子的关系是( )
A．互为同分异构体
B．是同一种物质
C．是手性分子
D．互为同系物
5．有机物具有手性，发生下列反应后，分子仍有手性的是( )
①与H2发生加成反应 ②与乙酸发生酯化反应 ③发生水解反应 ④发生消去反应
A．①②
B．②③
C．①④
D．②④
6．下列化合物中含有2个手性碳原子的是( )
7．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分子为极性分子
8．无机含氧酸的化学式可以用XOn(OH)m表示，n值越大，m值越小，则该酸的酸性就越强。硫酸和磷酸的结构分别为，则下列说法正确的是( )
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
9．下列有机物分子中属于手性分子的是( )
①乳酸[CH3CH(OH)COOH] ②2?丁醇
③ ④丙三醇
A．①
B．①②
C．①②③
D．①②③④
10．下列说法中正确的是( )
A．CH4、C2H2、HCN都是含有极性键的非极性分子
B．CO2与SO2的立体构型相似，都是非极性分子
C．分子中含有1个手性碳原子
D．含氧酸可用通式(HO)mROn表示，若m值越大，则含氧酸的酸性越强
11．374
℃、22.1
Mpa以上的超临界水具有很强的溶解有机物的能力，并含有较多的H＋和OH－，由此可知超临界水( )
A．显中性，pH等于7
B．表现出非极性溶剂的特性
C．显酸性，pH小于7
D．表现出极性溶剂的特性
[提素养]
12．短周期的5种非金属元素，其中A、B、C的最外层电子排布可表示为A：asa，B：bsbbpb，C：csccp2c，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的氢化物比下周期同族元素的氢化物沸点要高，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，其分子式为______、______。DE4在前者中的溶解性______(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。
(4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为____________________(填化学式，下同)。
(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________________。
13．回答下列问题：
(1)NH3在水中的溶解度是常见气体中最大的。
①下列因素与NH3的水溶性没有关系的是______。
a．NH3和H2O都是极性分子
b．NH3在水中易形成氢键
c．NH3溶于水建立了以下平衡：
NH3＋H2O??NH3·H2O??NH＋OH－
d．NH3是一种易液化的气体
②NH3溶于水时，大部分NH3与H2O通过氢键结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质推知NH3·H2O的结构式为______。
(2)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。
(3)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
(4)甲醛、甲醇和甲酸等碳原子个数较少的醛、醇和羧酸均易溶于水，而甲烷、甲酸甲酯难溶于水，试解释其原因________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)下列分子中若有手性分子，请用“
”标出其手性碳原子；若无手性分子，此小题不必作答。
14．在极性分子中，正电中心同负电中心间的距离称偶极长，通常用d表示。极性分子的极性强弱同偶极长和正(或负)电中心的电量(q)有关，一般用偶极矩(μ)来衡量，μ＝d·q。试回答以下问题：
(1)HCl、CS2、H2S、SO2四种分子中μ＝0的是______。
(2)治癌药Pt(NH3)2Cl2具有平面四边形结构，Pt处在四边形的中心，NH3和Cl分别处在四边形的4个端点上。已知该化合物有两种异构体，棕黄色者μ>0，淡黄色者μ＝0。试画出两种异构体的构型图，并比较它们在水中的溶解度。
淡黄色者______，棕黄色者______；在水中的溶解度较大的是______。
课时作业10 分子结构与分子的性质
1．解析：根据相似相溶规律：极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，难溶于非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，难溶于极性分子组成的溶剂。CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子，所以碘单质在水溶液中溶解度很小，在CCl4中溶解度很大。
答案：D
2．答案：A
3．解析：存在手性异构体的分子中至少存在1个连有4个不同原子或基团的碳原子。因此4个选项中只有C项中存在手性异构体，中标有“
”的碳原子是手性碳原子，其余碳原子均不是手性碳原子。
答案：C
4．解析：本题很容易看成镜面对称结构而选择手性分子，但根据手性分子的判断方法，根本找不到手性碳原子，所以不是手性分子；分子相同，构型相同，是同一种物质。
答案：B
5．解析：原有机物中与—OH相连的碳原子为手性碳原子，与H2加成后，该碳原子上连有两个乙基，不再具有手性；与乙酸发生酯化反应后，该碳原子所连4个取代基不同，仍具有手性；发生水解反应后，该碳原子所连4个取代基也不同，仍具有手性；当发生消去反应后，该碳原子与相邻碳原子形成双键，不再具有手性。
答案：B
6．解析：A中有1个手性碳原子；B中有2个手性碳原子；C中有3个手性碳原子；D中没有手性碳原子。
答案：B
7．解析：根据“相似相溶”原理，水是极性分子，CS2是非极性分子，SO2和NH3都是极性分子，A错误、B正确；由于CS2常温下是液体，SO2和NH3常温下是气体，C错误；NH3在水中溶解度很大，除了由于NH3分子为极性分子外，还因为NH3分子和H2O分子之间可形成氢键，D错误。
答案：B
8．解析：硫酸是二元强酸，磷酸是三元中强酸。
答案：D
9．解析：写出各分子的结构简式：
可知①②③中存在手性碳原子(用
标记的)，而④中中间的碳原子连有2个相同的—CH2OH，不是手性碳原子。
答案：C
10．解析：HCN是极性分子，SO2是极性分子(V形)，A、B错；C中第3个碳原子(连—CH3)是手性碳原子；含氧酸可以用(HO)mROn表示，若n值越大，则含氧酸的酸性越强，D错。
答案：C
11．解析：超临界水仍然是中性，pH值不等于7，A、C错误；根据相似相溶的原理，B正确(有机物大多数是非极性分子)，D错误。
答案：B
12．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重要原因。
(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)mROn(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
13．解析：(1)①NH3极易溶于水主要是因为NH3分子与H2O分子间形成氢键，另外还有其他原因，NH3和H2O都是极性分子，NH3和H2O能够发生化学反应。NH3易液化是因为NH3分子之间易形成氢键，而不是NH3与H2O分子之间的作用。②从氢键的形成原理上讲，a、b都成立；但从立体构型上讲，由于氨分子是三角锥形，易于提供孤电子对，所以，以b方式结合空间位阻碍最小，结构最稳定；从事实上讲，依据NH3·H2O??NH＋OH－，可知答案为b。
(2)CCl4、CS2是非极性溶剂，根据“相似相溶”原理，CrO2Cl2是非极性分子。
(3)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”原理，Ni(CO)4易溶于CCl4和苯。
(4)由有机物与H2O分子间能否形成氢键的角度思考其原因。
(5)手性碳原子必须是连有4个不同的原子或原子团。
答案：(1)①d ②b (2)非极性 (3)bc (4)甲醛、甲醇和甲酸等碳原子个数较少的醛、醇、羧酸都能与H2O分子间形成氢键，而CH4、HCOOCH3与水分子间难形成氢键
(5)a.
d．CHCHClCH2CHO
14．解析：明确μ值与分子极性的关系，利用“相似相溶”规律比较物质在水中的溶解度大小。
(1)μ＝0的分子是非极性分子，HCl、CS2、H2S、SO2四种分子中，只有CS2是非极性分子。(2)由棕黄色者μ>0，淡黄色者μ＝0可知，棕黄色者是极性分子，结构不对称；淡黄色者是非极性分子，结构对称。根据“相似相溶”的规律可知，棕黄色者在水中的溶解度较大。
答案：(1)CS2
(2)
棕黄色者
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8
-键的极性和分子的极性 范德华力和氢键
[练基础]
1．下列叙述中正确的是( )
A．离子化合物中不可能存在非极性键
B．非极性分子中不可能既含极性键又含非极性键
C．非极性分子中一定含有非极性键
D．不同非金属元素原子间形成的化学键都是极性键
2．下列化学键中，键的极性最小的是( )
A．C—N
B．C—F
C．C—O
D．C—C
3．下列分子中，属于极性分子的是( )
A．CO2
B．BeCl2
C．BBr3
D．COCl2
4．下列分子中，属于含有极性键的非极性分子的是( )
A．PCl3
B．H2S
C．P4
D．C2H4
5．下列各组物质中均为属于含有极性键的非极性分子的是( )
A．CO2、H2S
B．C2H4、CH4
C．、C2H2
D．NH3、HCl
6．下列化合物中，化学键的类型和分子的极性(或非极性)皆相同的是( )
A．CO2和SO2
B．CH4和SiO2
C．BF3和NH3
D．HCl和HI
7．当干冰升华时，下列各项中发生变化的是( )
A．分子内化学键
B．分子间距离
C．分子构型
D．氢键
8．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
9．下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是( )
10．如图中每条折线表示周期表ⅣA～ⅦA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
11．有下列两组命题，其中乙组命题正确且能用甲组命题正确解释的是( )
①Ⅰ a ②Ⅱ b ③Ⅲ c ④Ⅳ d
A．①③
B．②③
C．①④
D．②④
[提素养]
12．美国科学家宣称：普通盐水在无线电波照射下可燃烧，有望解决用水作人类能源的重大问题。无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的“结合力”，释放出氢原子，若点火，氢原子就会在该种频率下持续燃烧。上述中“结合力”实质是( )
A．分子间作用力
B．氢键
C．非极性共价键
D．极性共价键
13．CO2的资源化利用是解决温室效应的重要途径。以下是在一定条件下用NH3捕获CO2生成重要化工产品三聚氰酸的反应：
下列有关三聚氰酸的说法正确的是( )
A．分子式为C3H6N3O3
B．分子中既含极性键，又含非极性键
C．属于共价化合物
D．生成该物质的上述反应为中和反应
14．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)使彼此结合而形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体。
(1)1
mol冰中有________mol“氢键”。
(2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的微粒，其电离方程式为：__________________________。
已知在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点，其可能的原因是________________________________________________________________________。
(3)氨气极易溶于水的原因之一也与氢键有关。请判断NH3溶于水后，形成的NH3·H2O的合理结构是下图的(a)还是(b)？________。
(a)
(b)
15．(1)下列几种氢键由强到弱的顺序为________。
a．O—H…O
b．N—H…N
c．F—H…F
d．O—H…N
(2)硅烷(SinH2n＋2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如下图所示，呈现这种变化关系的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为______________________。的沸点比的沸点低，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高的多，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)动物摄入三聚氰胺()和三聚氰酸()后，三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间通过________作用结合，在肾脏内易形成结石，三聚氰酸分子中C原子采取________杂化。每个碳氧原子之间的共价键含________个π键。三聚氰酸属于________(填“极性”或“非极性”)分子。
(6)BF3与一定量水形成的(H2O)2·BF3(Q)晶体在一定条件下可转化为R：
①晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及________(填字母)。
a．离子键 b．共价键 c．配位键 d．金属键
e．氢键 f．范德华力
②R中阳离子的立体构型为________，阴离子中心原子轨道采用________杂化。
课时作业9 键的极性和分子的极性 范德华力和氢键
1．解析：过氧化钠是离子化合物，其中含有O中的非极性键，A错误；乙炔分子为非极性分子，含有极性键也含有非极性键，B错误；二氧化碳为非极性分子，只含有极性键而没有非极性键，C错误；因为不同非金属元素原子吸引电子能力不同，它们之间形成的共用电子对一定发生偏移形成极性键，D正确。
答案：D
2．解析：形成共用电子对的两元素的非金属性强弱相差越大，形成的共价键的极性越强。四个选项中，都含有碳原子，其他元素的非金属性大小关系为：F>O>N>C，所以极性键的极性大小关系为：C—F>C—O>C—N>C—C。
答案：D
3．解析：根据价电子对互斥理论可得四种分子的结构如下：O===C===O、Cl—Be—Cl、。CO2分子中含有极性键，各键空间排列对称，为非极性分子。B、C选项中，虽然分子中都含有极性键，但各键的空间排列对称，都为非极性分子；D项，分子中正负电荷的重心不重合，为极性分子。
答案：D
4．解析：只含P—Cl极性键，立体构型为三角锥形，属于极性分子，不选A；只含H—S极性键，立体构型为V形，属于极性分子，不选B；只含P—P非极性键，立体构型为正四面体形，属于非极性分子，不选C；含C—H极性键和C===C非极性键，立体构型为平面形结构，属于非极性分子，故选D。
答案：D
5．解析：CO2为直线形，所以CO2为非极性分子，H2S中的S为sp3杂化，H2S分子为V形，所以H2S为极性分子。C2H4结构式为，且分子完全对称，为非极性分子。中C原子为sp3杂化，所以该分子为四面体结构，各键排列不对称，为极性分子，C2H2的结构式为H—C≡C—H，各键排列对称，为非极性分子。NH3为含极性键的极性分子，HCl为含极性键的极性分子。
答案：B
6．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，SiO2不是分子；C中BF3为极性键构成的非极性分子，是平面三角形结构，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，故都是极性分子。
答案：D
7．解析：干冰升华，只是由二氧化碳固体变成二氧化碳气体，改变的是二氧化碳的分子间距离和分子间作用力，发生的是物理变化，与分子内的共价键无关。
答案：B
8．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(如N、O、F)，C—H不是强极性共价键，故选D。
答案：D
9．解析：F、Cl、Br的电负性依次减小，A正确；F没有正价，B不正确；HF分子间存在氢键，是卤化氢中沸点最高的，C不正确；F2、Cl2、Br2的相对分子质量增大，熔点升高，D不正确。
答案：A
10．解析：在ⅣA～ⅦA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元素氢化物不存在反常现象，故a点代表的应是SiH4。
答案：D
11．解析：键能的大小影响物质的热稳定性，键能越大，物质越稳定。H—Cl键的键能大于H—I键的键能，所以HCl比HI稳定。范德华力影响物质的熔、沸点的高低，范德华力越大，熔、沸点越高。由于HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力，所以HI的沸点比HCl的高。
答案：B
12．解析：水中没有游离态的氢原子，氢原子以共价键与氧原子形成水，无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的“结合力”，释放出氢原子，这种结合力为共价键，该共价键是由不同元素形成的，为极性共价键。
答案：D
13．解析：依据碳原子4价键结构和氮原子3价键结构补上H原子后分别数出C、H、O、N的个数可知，它的分子式为C3H3N3O3，是仅含有极性键(不同种元素原子间形成的共价键)的共价化合物，故A项、B项错误，C项正确；该反应是非电解质之间的反应，不是酸与碱反应生成盐和水的反应，所以不是中和反应，D项错误。
答案：C
14．解析：(1)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)从一水合氨的电离特点确定。
答案：(1)2
(2)H2O＋H2O??H3O＋＋OH－ 双氧水分子之间存在更多的氢键
(3)b
15．解析：(1)F、O、N的电负性依次降低，原子半径依次增大，所以氢键由强到弱的顺序为c>a>d>b。
(2)硅烷的结构和组成相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大，沸点越高。
(3)化学键是相邻两个或多个原子之间强烈的相互作用；分子间的范德华力和氢键均属于分子间作用力的范畴，但氢键要强于分子间的范德华力，所以它们从强到弱的顺序依次为O—H键、氢键、范德华力。对羟基苯甲醛易形成分子间氢键，邻羟基苯甲醛易形成分子内氢键，分子间氢键使分子间作用力增大，所以对羟基苯甲醛的沸点比邻羟基苯甲醛的高。
(5)三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间通过氢键结合成结石。由于该分子中C与O形成双键，则应采取sp2方式成键，sp2杂化的C原子与氧原子间有1个σ键、1个π键。三聚氰酸分子各键排列对称，为非极性分子。
(6)①由Q的结构可知，Q分子中存在O…H氢键、O—B配位键、O—H和B—F共价键，还有Q分子间的分子间作用力。②R中阳离子为H3O＋，中心原子氧原子价电子对数为4，孤电子对数为1，所以为三角锥形，阴离子中心原子B采取sp3杂化。
答案：(1)c>a>d>b (2)硅烷的结构和组成相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大，沸点越高
(3)O—H键>氢键>范德华力 形成的是分子内的氢键，而可形成分子间的氢键，分子间氢键使分子间的作用力增大，沸点升高
(4)乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键
(5)氢键 sp2 1 非极性
(6)ad 三角锥形 sp3
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8
-杂化轨道理论和配合物理论
[练基础]
1．下列图形属于sp杂化轨道的是( )
2．下列分子的键角为109°28′的是( )
A．CCl4
B．NH3
C．H2O
D．P4
3．下列分子中的中心原子采取sp3杂化的是( )
A．H2O
B．CO2
C．SO2
D．BF3
4．形成下列分子时，中心原子采用sp3杂化轨道和另一个原子的p轨道成键的是( )
①PF3 ②CF4 ③NH3 ④H2O
A．①②
B．②③
C．③④
D．①④
5．对SO2与CO2说法正确的是( )
A．都是直线形结构
B．中心原子都采取sp杂化
C．S原子和C原子上都没有孤电子对
D．SO2为V形结构，CO2为直线形结构
6．下列关于杂化轨道的叙述正确的是( )
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H原子的s轨道杂化而成的
D．在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个C—Hσ键
7．下列各种说法中错误的是( )
A．形成配位键的条件是一方有空轨道，一方有孤电子对
B．配位键是一种特殊的共价键
C．配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子
D．共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子
8．下列物质中含有配位键的是( )
①N2H ②CH4 ③OH－ ④NH ⑤Fe(CO)3
⑥Fe(SCN)3 ⑦H3O＋ ⑧[Ag(NH3)2]OH
A．①②④⑦⑧
B．③④⑤⑥⑦
C．①④⑤⑥⑦⑧
D．全部
9．关于[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O的说法正确的是( )
A．配体为水分子，外界为Br－
B．中心离子的配位数为6
C．中心离子Cr3＋提供孤电子对
D．中心离子的化合价为＋2
10．向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加浓氨水，先生成难溶物，继续滴加浓氨水，难溶物溶解，得到深蓝色透明溶液。下列对此现象的说法正确的是( )
A．反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2＋的浓度不变
B．沉淀溶解后，生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2＋
C．配位化合物中只有配位键
D．在配离子[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋提供孤电子对，NH3提供空轨道
11．用过量的AgNO3溶液处理含0.01
mol氯化铬(CrCl3·6H2O)的水溶液，生成0.02
mol的AgCl沉淀，此氯化铬最可能是( )
A．[Cr(H2O)6]Cl3
B．[CrCl(H2O)5]Cl2·H2O
C．[CrCl2(H2O)4]Cl·2H2O
D．[CrCl3(H2O)3]·3H2O
12．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FeCl3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
[提素养]
13．(1)水是生命之源，它与我们的生活密切相关。在化学实验和科学研究中，水也是一种常用的试剂。
①写出与H2O分子电子数相等的微粒________(写一个即可)。
②水分子在特定条件下容易得到一个H＋，形成水合氢离子(H3O＋)。下列对上述过程的描述不合理的是________。
A．氧原子的杂化类型发生了改变
B．微粒的形状发生了改变
C．微粒的化学性质发生了改变
D．微粒中的键角发生了改变
③将白色的无水CuSO4溶解于水中，溶液呈蓝色，是因为生成了一种呈蓝色的配位数是4的配合离子。请写出生成此配合离子的离子方程式：________________________。
(2)CH、—CH3、CH都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是________。
A．它们均由甲烷去掉一个氢原子所得
B．它们互为等电子体，碳原子均采取sp2杂化
C．CH与NH3、H3O＋互为等电子体，几何构型均为三角锥形
D．CH中的碳原子采取sp2杂化，所有原子均共面
E．两个—CH3或一个CH和一个CH结合均可得到CH3CH3
14．含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液可用于检验醛基，也可用于和葡萄糖反应制备纳米Cu2O。
(1)Cu＋基态核外电子排布式为________________________________________________________________________。
(2)与OH－互为等电子体的一种分子为________(填化学式)。
(3)醛基中碳原子的轨道杂化类型是________杂化；1
mol乙醛分子中含有σ键的数目为________________________________________________________________________。
(4)甲醛(CH2O)是最简单的醛。
①下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是________(填字母)。
a．单键 b．双键 c．σ键 d．π键 e．σ键和π键
②甲醛分子中碳原子的杂化类型为________杂化，甲醛分子的立体构型为________。
③甲醛分子中C—H键与C—H键间的夹角________(填“>”“＝”或“<”)120°，出现该现象的主要原因是____________________________________。
④甲醛(H2C===O)在Ni催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH)。甲醇分子内C原子的杂化方式为________杂化，甲醇分子内的O—C—H键角________(填“大于”、“等于”或“小于”)甲醛分子内的O—C—H键角。
(5)CH3CH===CH2分子中C原子采取的杂化方式与甲醛不同的是________________________________________________________________________。
(6)EDTA
可以与铜离子形成配合物。其中碳原子轨道的杂化类型为__________，氮原子的杂化类型为____________。
15．(1)[Fe(H2O)6]2＋与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2＋中，NO以N原子与Fe2＋形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2＋结构示意图(如图所示)的相应位置补填缺少的配体。
(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。在[Ni(NH3)6]2＋中Ni2＋与NH3之间形成的化学键称为________，提供孤电子对的成键原子是________。
(3)[Zn(CN)4]2－中Zn2＋与CN－的C原子形成配位键。不考虑空间构型，[Zn(CN)4]2－的结构可用示意图表示为________。
课时作业8 杂化轨道理论和配合物理论
1．解析：sp杂化轨道夹角为180°，C项属于未杂化的p轨道。
答案：D
2．解析：A、B、C三项中心原子均以sp3杂化，但B、C两项中含有孤电子对(NH3：1对；H2O：2对)，故A项键角为109°28′。D项无杂化轨道，P—P键之间的键角为60°。
答案：A
3．解析：H2O中的氧原子采取sp3杂化；CO2中的碳原子采取sp杂化；SO2中的硫原子采取sp2杂化；BF3中的硼原子采取sp2杂化。
答案：A
4．解析：PF3、CF4、NH3、H2O分子中P原子、C原子、N原子、O原子都采取sp3杂化，NH3和H2O分子中H原子以1s轨道与N或O原子形成σ键，PF3和CF4分子中F原子以2p轨道分别与P和C原子形成σ键。
答案：A
5．解析：SO2中S原子的杂化轨道数为×(6＋0)＝3，所以S采取sp2杂化，但含有1对孤电子对，所以SO2为V形结构；CO2中C原子的杂化轨道数为×(4＋0)＝2，所以C采取sp杂化，CO2为直线形结构。
答案：D
6．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不正确；在乙烯分子中，1个碳原子的3个sp2杂化轨道中的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的s轨道重叠形成2个C—Hσ键，剩下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个C—Cσ键，D不正确。
答案：B
7．解析：配位键是一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成的一种特殊共价键，配体可以是分子，也可以是阴离子。
答案：D
8．解析：①④⑧中氮原子能提供孤对电子，H＋、Ag＋能提供空轨道，故可形成配位键；同理⑤⑥⑦中C、S、O能提供孤电子对，Fe、Fe3＋、H＋能提供空轨道，故也可形成配位键，答案应为C。
答案：C
9．解析：[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O中内界为[Cr(H2O)4Br2]＋，Cr3＋为中心离子，配体为H2O、Br－，配位数为6，外界为Br－，Cr3＋提供的空轨道。
答案：B
10．解析：发生的反应为Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH，Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－，Cu2＋转化为配离子，浓度减小，A错误；[Cu(NH3)4]2＋是深蓝色的，B正确；配位化合物中一定含有配位键，但也含有其他化学键，C错误；Cu2＋具有空轨道，而NH3具有孤电子对，所以Cu2＋提供空轨道，NH3提供孤电子对，D错误。
答案：B
11．解析：与Ag＋反应生成AgCl沉淀的Cl－是由配合物在水溶液中电离出来的，因此在该配合物中1个Cl－在内界，2个Cl－在外界。
答案：B
12．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；对于选项B，AgNO3与氨水反应生成了AgOH沉淀，继续反应生成了配合物离子[Ag(NH3)2]＋；对于C项，Fe3＋与KSCN反应生成了配合物离子[Fe(SCN)n]3－n；对于D项，CuSO4与氨水反应生成了配合物离子[Cu(NH3)4]2＋。
答案：A
13．解析：(1)②水中氧原子以sp3杂化形成4个轨道，其中2个轨道是由孤对电子占据的，依据价层电子对互斥模型，孤对电子参与互相排斥，水的空间构型为V形。在一定条件下水与氢离子结合形成配位键，这样氧原子与三个氢原子间的共用电子对和剩下的一对孤对电子相互排斥形成了三角锥形分子；同时其键角也发生改变，形成的微粒兼有水和氢离子的性质。故只有A不正确。
(2)甲烷去掉一个氢原子后为甲基—CH3，甲基再失去一个电子为CH，得到一个电子为CH，很明显它们不是等电子体的关系。由VSEPR模型和等电子原理可知，CH为三角锥形，CH为平面三角形，中心原子分别为sp3和sp2杂化。
答案：(1)①NH3(或NH、CH4、NH、HF等) ②A ③Cu2＋＋4H2O===[Cu(H2O)4]2＋
(2)CDE
14．解析：(1)Cu的原子序数为29，Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，故Cu＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。
(2)用F原子替换OH－中的O原子，同时减少1个负电荷，得OH－的等电子体HF。
(3)醛基结构式为COH，碳原子形成3个σ键和1个π键，杂化轨道形成σ键，未杂化轨道形成π键，故醛基中碳原子采取sp2杂化，1个CH3CHO分子中含6个σ键，4个C—Hσ键，1个C—Cσ键和1个C===O键中的σ键，故1
mol
CH3CHO中含有6NA个σ键。
(4)①甲醛分子中C原子的杂化轨道数＝×(4＋2)＝3，所以C原子采取sp2杂化，分子空间构型为平面三角形。
②醛类分子中都含有键，所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说，双键是σ键和π键的组合。
③由于碳氧双键中存在π键，它对C—H键的排斥作用较强，所以甲醛分子中C—H键与C—H键间的夹角小于120°。
④甲醇分子内C的杂化类型为sp3，无孤电子对，O—C—H键角接近109°28′，甲醛分子中C原子的杂化类型为sp2，无孤对电子，O—C—H键角接近120°，所以甲醇分子内O—C—H键角比甲醛分子内O—C—H键角小。
(5)与甲醛相同的是双键上的C采取sp2杂化，不同的是甲基上的C采取sp3杂化。
(6)EDTA分子中—CH2—上的碳原子形成4个σ键，碳原子采取sp3杂化，—COOH上的碳原子形成3个σ键和1个π键，碳原子采取sp2杂化。氮原子形成3个σ键并有1对孤电子对未参与成键，氮原子采取sp3杂化。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d10 (2)HF (3)sp2 6NA(或6×6.02×1023) (4)①be ②sp2 平面三角形 ③< 碳氧双键中存在π键，它对C—H键的排斥作用较强 ④sp3 小于 (5)甲基上的C采取sp3杂化 (6)sp3、sp2 sp3
15．解析：(1)注意[Fe(NO)(H2O)5]2＋中N原子与Fe2＋形成配位键即可。
(2)[Ni(NH3)6]2＋为配离子，Ni2＋与NH3之间为配位键。配体NH3中提供孤电子对的为N。
(3)[Zn(CN)4]2－中，Zn2＋提供空轨道，CN－中的C原子提供孤电子对，构成配位键，据此可写出结构。
答案：(1)
(2)配位键 N
(3)
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7
-价层电子对互斥理论
[练基础]
1．下列分子或离子中，不含孤电子对的是( )
A．H2O
B．H3O＋
C．NH3
D．NH
2．下列分子或离子中心原子的价电子数对应关系不正确的是( )
A．SO2—6
B．NH—4
C．CO—6
D．BF3—3
3．下列分子的空间构型是正四面体形的是( )
A．CH4
B．NH3
C．H2O
D．C2H4
4．下列分子中，所有原子不可能处在同一平面上的是( )
A．C2H2
B．CS2
C．NH3
D．C6H6
5．下列分子的立体构型为平面正三角形的是( )
A．PCl3
B．BCl3
C．NH3
D．CH2O
6．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
分子式
AB4
AB3
AB2
AB2
分子立体构型
正四面体形
平面三角形
直线形
V形
7.用价层电子对互斥理论预测H2Se和SO的立体构型，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，正四面体形
D．V形，正四面体形
8．下列叙述中正确的是( )
A．P4和CO2分子中都只含有共价键
B．CCl4和NH3的分子的立体结构都是正四面体形
C．BF3分子中各原子均达到8e－稳定结构
D．甲烷的结构式为，它是对称的平面形分子
9．用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体构型，其中不正确的是( )
A．NH为正四面体形
B．CS2为直线形
C．HCN为折线形(V形)
D．NCl3为三角锥形
[提素养]
10．下列说法中正确的是( )
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
11．按要求回答下列问题：
(1)用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的立体构型。
①NH________；②BBr3________；
③CHCl3________；④SiF4________；
⑤NO________；⑥CO________；
⑦SO________；⑧SO________。
(2)CH4分子中H—C—H的键角为109°28′，NH3分子中H—N—H的键角为107°，H2O分子中H—O—H的键角为105°。
从价层电子对互斥理论分析导致这三种分子键角差异的原因是什么？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
12．(1)写出具有10个电子，两个或两个以上原子核的离子的符号________、__________、________、________。
(2)写出具有18个电子的无机化合物的化学式________、________、________、________。
(3)在(1)(2)题涉及的粒子中，空间构型为正四面体形的有________；为三角锥形的有________。
13．试回答下列问题：
(1)利用价层电子对互斥理论推断下列分子或离子的立体构型：
SeO3____________；SCl2____________；
NO____________；NO____________；
HCHO____________；HCN____________。
(2)利用价电子对互斥理论推断键角的大小：
①甲醛中H—C—H的键角________120°(填“>”“<”或“＝”，下同)；
②SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角____120°；
③PCl3分子中，Cl—P—Cl的键角____109.5°。
(3)有两种活性反应中间体微粒，它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：
A：________；B：________。
(4)按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式：
平面形分子________，三角锥形分子________，四面体形分子________。
14．20世纪50年代科学家提出价层电子对互斥模型(简称VSEPR模型)，用于预测简单分子的立体结构。其要点可以概括为：
Ⅰ.用AXnEm表示只含一个中心原子的分子组成，A为中心原子，X为与中心原子相结合的原子，E为中心原子最外层未参与成键的电子对(称为孤电子对)，(n＋m)称为价层电子对数。分子中的价层电子对总是互相排斥，均匀地分布在中心原子周围的空间。
Ⅱ.分子的立体构型是指分子中的原子在空间的排布，不包括中心原子未成键的孤电子对。
Ⅲ.分子中价层电子对之间的斥力的主要顺序为：
ⅰ.孤电子对之间的斥力>孤电子对与共用电子对之间的斥力>共用电子对之间的斥力；
ⅱ.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；
ⅲ.X原子得电子能力越弱，A—X形成的共用电子对之间的斥力越强；
ⅳ.其他。
请仔细阅读上述材料，回答下列问题：
(1)由AXnEm的VSEPR理想模型填写下表：
n＋m
2
①________
VSEPR理想模型
②________
正四面体
价层电子对之间的理想键角
③________
109.5°
(2)请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)H2O分子的立体构型为________，请你预测水分子中∠H—O—H的大小范围并解释原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)SO2Cl2和SO2F2都属于AX4E0型分子，S===O之间以双键结合，S—Cl、S—F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的立体构型：________。SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl________(填“<”“>”或“＝”)SO2F2分子中∠F—S—F。
课时作业7 价层电子对互斥理论
1．解析：分别写出其电子式，即可得出答案。
答案：D
2．答案：B
3．解析：氨分子是三角锥形，水是V形，乙烯是平面形。
答案：A
4．解析：C2H2、CS2为直线形分子，NH3为三角锥形分子，C6H6为平面正六边形分子。
答案：C
5．解析：PCl3、NH3中的中心原子——P、N原子各有1对孤电子对，跟周围的三个σ键相互排斥，形成四面体结构，所以这两个分子都为三角锥形，A、C错误；CH2O的立体构型虽为平面三角形，但不是正三角形，D错误。
答案：B
6．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是V形。
答案：B
7．解析：在H2Se中，价层电子对数为4，中心原子Se上有两对孤电子对，而且孤电子对也要占据中心原子周围的空间，孤电子对、成键电子对相互排斥，因此H2Se为V形结构；在SO中，价层电子对数为4，中心原子S有1对孤电子对，所以SO为三角锥形。
答案：B
8．解析：B中NH3分子的立体结构为三角锥形，B项错误；C中B原子不满足8e－稳定结构，C项错误；D中甲烷分子构型为正四面体结构，D项错误。
答案：A
9．解析：NH、CS2、HCN，NCl3中心原子价层电子对数分别为4对、2对、2对、4对，价层电子对互斥模型为四面体形、直线形、直线形、四面体形，其中前三者中心原子无孤电子对，立体结构就是价层电子对互斥模型，NCl3分子中有1对孤电子对，所以立体构型为三角锥形。
答案：C
10．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错误；P4为正四面体形分子，但其键角为60°，B错误；NH为正四面体形结构而非平面正方形结构，C错误；NH3分子电子式为，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。
答案：D
11．答案：(1)①V形 ②平面三角形 ③四面体形 ④正四面体形 ⑤平面三角形 ⑥平面三角形 ⑦三角锥形 ⑧正四面体形
(2)CH4、NH3、H2O的价层电子数均为4，σ键电子对数分别为4个、3个、2个，CH4分子中碳原子的价电子全部参与成键，无孤电子对，为正四面体形结构。NH3分子中氮原子上有一对孤电子对参与互相排斥。H2O分子中氧原子上有两对孤电子对参与互相排斥，排斥作用更大
12．解析：第二周期元素的氢化物具有10个电子，其分子结合一个H＋或电离出一个H＋后，形成阴阳离子所具有的电子数不变，离子符号为NH、H3O＋、NH、OH－，类比推导或根据等电子原理推出：NH与CH4，H3O＋与NH3，NH与H2O的空间构型分别相同，依次为正四面体形、三角锥形、V形。
第三周期元素的氢化物分子中具有18个电子，第二周期元素形成R2Hx型化合物，如C2H6、H2O2等，也具有18个电子。符合条件的分子有：H2O2、SiH4、PH3、H2S、HCl，由等电子原理分析，SiH4为正四面体形，PH3为三角锥形。
答案：(1)OH－ NH H3O＋ NH
(2)H2S PH3 SiH4 HCl
(3)NH、SiH4 H3O＋、PH3
13．解析：(1)SeO3中，Se的价层电子对数为×(6＋0)＝3，孤电子对数为0，SeO3为平面三角形；SCl2中，S的价层电子对数为×(6＋2)＝4，孤电子对数为2，SCl2为V形；NO中，N的价层电子对数为×(5－1)＝2，孤电子对数为0，NO为直线形；NO中，N的价层电子对数为×(5＋1)＝3，孤电子对数为1，NO为V形；HCHO分子中有1个双键，看作1对成键电子，2个C—H单键为2对成键电子，C原子的价层电子对数为3，且无孤电子对，所以HCHO分子的空间构型为平面三角形；HCN分子的结构式为H—C≡N，含有1个C≡N三键，看作1对成键电子，1个C—H单键为1对成键电子，故C原子的价层电子对数为2，且无孤电子对，所以HCN分子的空间构型为直线形。
(2)甲醛为平面形分子，由于C===O与C—H之间的排斥作用大于2个C—H之间的排斥作用，所以甲醛分子中C—H键与C—H键的夹角小于120°。SnBr2分子中，Sn原子的价电子对数目是＝3，成键电子对数＝2，孤电子对数＝1，故SnBr2空间构型为V形，键角<120°。PCl3分子中，P的价层电子对数为×(5＋3)＝4，含有1对孤电子对，由于孤电子对与P—Cl键的排斥作用大于P—Cl键间的排斥作用，所以Cl—P—Cl的键角小于109.5°。
(3)AB3型微粒，中心原子无孤电子对的呈平面三角形，有一对孤电子对的或者有一成单电子的呈三角锥形，所以化学式分别是CH、CH或—CH3。
(4)第二周期的五种非金属元素B、C、N、O、F构成的中性分子中，平面形分子为BF3，三角锥形分子为NF3，四面体形分子为CF4。
答案：(1)平面三角形 V形 直线形 V形 平面三角形 直线形
(2)①< ②< ③<
(3)CH CH (4)BF3 NF3 CF4
14．解析：(2)CO2中C的价层电子对数为2＋(4－2×2)＝2，由VSEPR模型知，两对电子对应尽量远离，故为直线形结构，即CO2分子为直线形分子。(4)中心原子S原子的价层电子对数为4＋(6－2×2－2×1)＝4,4对价层电子对应尽量远离，故为四面体结构，由于周围原子的半径不同，故它们的构型为变形的四面体；由于Cl的原子半径大于F的原子半径，Cl原子间的排斥力大于F原子间的排斥力，故Cl—S—Cl的键角大于F—S—F的键角。
答案：(1)①4 ②直线形 ③180°
(2)CO2中C原子价层电子对数为2，由VSEPR模型知，两对电子对应尽量远离，故为直线形结构
(3)V形 ∠H—O—H应略小于109°28′，因为H2O分子中中心O原子价层电子对数为4，分占不同的位置，它们同样要尽量远离，故它的构型为四面体形，但是由于两对未成键电子对的排斥作用，导致∠H—O—H略小于109°28′
(4)四面体形 >
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7
-共价键的键参数与等电子原理
[练基础]
1．下列说法正确的是( )
A．键角决定了分子的结构
B．共价键的键能越大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定
C．CH4、CCl4中键长相等，键角不同
D．C===C键的键能是C—C键的键能的两倍
2．下列说法中正确的是( )
A．乙烯中碳碳双键的键能是乙烷中碳碳单键的键能的2倍
B．N—O键的极性比C—O键的极性大
C．氮气分子中含有1个σ键和2个π键
D．NH中4个N—H键的键能不同
3．已知X—X、Y—Y、Z—Z键的键长分别为198
pm、74
pm、154
pm，则它们单质分子的稳定性是( )
A．X2>Y2>Z2
B．Z2>Y2>X2
C．Y2>X2>Z2
D．Y2>Z2>X2
4．等电子体的结构相似、物理性质相似，下列各对粒子中，空间结构相似的是( )
A．SO2与O3
B．CO2与NO2
C．CS2与NO2
D．PCl3与BF3
5．根据等电子原理，下列各组分子或离子的空间构型不相似的是( )
A．NH和CH4
B．H3O＋和NH3
C．NO和CO
D．CO2和H2O
6．三氯化磷分子的立体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的叙述，不正确的是( )
A．PCl3分子中三个共价键的键长、键角都相等
B．PCl3分子中的P—Cl键属于σ键
C．PCl3分子中三个共价键的键能、键角均相等
D．PCl3分子中三个共价键的键角均为120°
7．已知H—H键能为436
kJ·mol－1，H—N键能为391
kJ·mol－1,1
mol
N2与足量H2反应放出的热量为92.4
kJ·mol－1，则N≡N键的键能是( )
A．431
kJ·mol－1
B．945.6
kJ·mol－1
C．649
kJ·mol－1
D．896
kJ·mol－1
[提素养]
8．N2的结构可以表示为，CO的结构可以表示为，其中椭圆框表示π键，下列说法中不正确的是( )
A．N2分子与CO分子中都含有三键
B．CO分子与N2分子中的π键并不完全相同
C．N2与CO互为等电子体
D．N2与CO的化学性质相同
9．美国科学家合成了含有N的盐类，N的结构呈V形，如图所示(图中箭头代表单键)。下列有关该离子的说法中正确的是( )
A．每个N中含有35个质子和36个电子
B．该离子中含有σ键和π键
C．该离子中含有2个π键
D．N与PO互为等电子体
10．碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：
化学键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
356
413
336
226
318
452
回答下列问题：
(1)通常条件下，比较CH4和SiH4的稳定性强弱：________。
(2)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
11．请回答下列各题：
(1)写出与H2O分子互为等电子体的两种微粒的化学式________、________。
(2)写出一种与NO互为等电子体的微粒的化学式________。
(3)写出一种由第二周期元素组成的且与CO互为等电子体的阴离子的电子式________。
(4)双原子14电子的等电子体的共同特点是物质中都具有共价三键，请举出相应的3个例子________、________、________(分子或离子)，每分子或离子中含________个σ键，________个π键。
12．已知H2、O2、Cl2、N2分子中共价键的键能依次为436
kJ/mol、497
kJ/mol、243
kJ/mol、946
kJ/mol。
(1)下列叙述正确的是________。
A．N—N键键能为×946
kJ/mol＝315.3
kJ/mol
B．氮分子中共价键的键长比氢分子中共价键的键长短
C．氧分子中氧原子是以共价单键结合的
D．氮分子比氯分子稳定
(2)计算反应3Cl2＋2NH3===N2＋6HCl(EN—H＝391
kJ/mol，EH—Cl＝432
kJ/mol)的反应热。
13．氮是地球上极为丰富的元素。
(1)Li3N中氮以N3－存在，基态N3－的电子排布式为________。
(2)N≡N键的键能为946
kJ·mol－1，N—N键的键能为193
kJ·mol－1，计算说明N2中的________键比____________键稳定(填“σ”或“π”)。
(3)(CH3)3NH＋和AlCl可形成离子液体。离子液体由阴、阳离子组成，熔点低于100
℃，其挥发性一般比有机溶剂大，两种离子中均存在________键。
(4)CO和N2互为等电子体结构。CO和N2分子中根据电子云重叠的方式不同，都包含的共价键类型有________，CO、N2的结构可表示为C≡O、N≡N，两者的键能数据如下表：(单位kJ·mol－1)
A—B
A===B
A≡B
CO
357.7
798.9
1
071.9
N2
154.8
418.4
941.7
结合数据说明CO比N2活泼的原因________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)水分子和硫化氢分子的键角和键长如下表：
分子
H2O
H2S
键角
104.5°
92.1°
键长
95.7
pm
133.6
pm
根据表格中的数据判断O—H键键能________(填“>”“＝”或“<”)S—H键键能。用电负性知识解释H2O的键角大于H2S的键角的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
14．Ⅰ.已知氢分子的形成过程示意图如图所示，请据图回答问题。
氢分子的形成过程示意图
(1)H—H键的键长为________，①～⑤中，体系能量由高到低的顺序是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)下列说法中正确的是________(填字母)。
A．氢分子中含有一个π键
B．由①到④，电子在核间出现的概率增大
C．由④到⑤，必须消耗外界的能量
D．氢分子中含有一个极性共价键
Ⅱ.几种常见化学键的键能如下表所示。
化学键
Si—O
H—O
O===O
Si—Si
Si—C
键能/(kJ·mol－1)
452
462.8
497.3
226
X
请回答下列问题：
(1)试比较Si—Si键与Si—C键的键能大小：X________(填“>”“<”或“＝”)226
kJ·mol－1。
(2)H2被认为是21世纪人类最理想的燃料，而又有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”等观点。试计算每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为________；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为________(已知1
mol
Si中含2
mol
Si—Si键，1
mol
SiO2中含4
mol
Si—O键)。
课时作业6 共价键的键参数与等电子原理
1．解析：分子结构是由键角和键长共同决定的，A错误；CH4、CCl4分子均为正四面体形，它们的键角相同，键长不等，C错误；C===C中的双键含一个σ键和一个π键，通常而言σ键键能大于π键键能，故C===C键的键能应小于C—C键键能的两倍，D错误。
答案：B
2．解析：在共价键的键能中，双键键能不是单键键能的2倍，而是介于单键键能和2倍单键键能之间，A错误；氮和碳元素，氮元素非金属性更强，B错误；NH中4个N—H键的键能相同，D错误；氮气分子中含有三键，则必有1个σ键和2个π键，C正确。
答案：C
3．解析：共价键的键长越短，键能越大，共价键越稳定，分子也越稳定，而三种单质的键长由小到大的顺序为：Y—YZ2>X2。
答案：D
4．解析：由题中信息可知，只要算出分子中各原子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。
答案：A
5．解析：根据等电子原理，CO2和H2O二者原子数相等，但价电子总数不等，不是等电子体，则它们的空间构型不相似。
答案：D
6．解析：三氯化磷分子的立体构型是三角锥形而不是平面正三角形，说明三氯化磷分子的三个共价键的夹角均不是120°。
答案：D
7．解析：N≡N、H—H的断裂需要吸收能量，而N—H的形成要放出能量，根据能量守恒可得如下关系式：Q＋436
kJ·mol－1×3－391
kJ·mol－1×6＝－92.4
kJ·mol－1，解得Q＝945.6
kJ·mol－1，B正确。
答案：B
8．解析：从题图可以看出，N2分子与CO分子中均含有一个σ键和两个π键，所以二者都含有三键，A正确；N2分子中的π键是由每个氮原子各提供两个p电子以“肩并肩”方式形成的，而CO分子中的一个π键是由氧原子单方面提供电子对形成的，B正确；N2与CO的原子总数和价电子总数均相同，互为等电子体，二者化学性质相似，但并不完全相同，C正确，D错误。
答案：D
9．解析：每个N中含有35个质子和34个电子，A项错误；根据N的结构式可知，该离子中含有σ键和π键，B项正确；1个氮氮三键中有2个π键，所以该离子中含有4个π键，C项错误；根据等电子体的定义，N的价电子总数为24，而PO的价电子总数为32，二者不互为等电子体，D项错误。
答案：B
10．解析：(1)因为C—H键的键能大于Si—H键的键能，所以CH4比SiH4稳定。
(2)C—C键和C—H键的键能比Si—H键和Si—Si键的键能都大，因此烷烃比较稳定，而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成。
(3)C—H键的键能大于C—O键的，C—H键比C—O键稳定，而Si—H的键能却远小于Si—O键的，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键。
答案：(1)CH4比SiH4稳定 (2)C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成
(3)C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定，而Si—H的键能却远小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键
11．解析：(1)用S原子替换H2O中的O原子得等电子体H2S；用N原子替换H2O中的O原子且增加1个负电荷得等电子体NH。
(2)用C原子或Si原子替换NO中的N原子，同时需增加1个负电荷得等电子体CO、SiO；用S原子替换NO中的N原子，同时需减掉1个负电荷得等电子体SO3；同理推出BF3与SO3为等电子体。
(3)用N原子替换CO中的O原子，需增加1个负电荷得等电子体CN－；用C原子替换CO中的O原子，需增加2个负电荷得等电子体C，CO、N2、CN－、C互为等电子体，故C、CN－的电子式与N2相似，分别为[∶C??C∶]2－、[∶C??N∶]－。
(4)双原子14电子的等电子体有N2、CO、CN－、C等，N2的结构式为N≡N，分子中有1个σ键和2个π键，其他分子或离子与N2相同。
答案：(1)H2S NH (2)CO、BF3、SiO、SO3等(答案合理即可)
(3)[∶C??N∶]－或[∶C??C∶]2－
(4)N2 CO CN－ 1 2
12．解析：(1)N≡N键由一个σ键和两个π键构成，N—N键为σ键，σ键与π键的键能不相等，在N2分子中，π键的键能大于σ键的键能，所以A不正确。N≡N键键能比H—H键键能大，但由于H原子的原子半径小，所以N≡N键的键长大于H—H键的键长。O2中氧原子间是以双键结合的，C不正确。键能越大，分子越稳定，故D正确。
答案：(1)D
(2)ΔH＝3ECl—Cl＋6EN—H－EN≡N－6EH—Cl
＝3×243
kJ/mol＋6×391
kJ/mol－946
kJ/mol－6×432
kJ/mol＝－463
kJ/mol
13．解析：(1)基态N3－核外电子数目是10，根据核外电子排布规律推断，电子排布式为1s22s22p6。(2)根据题给数据可知，N—N键即σ键的键能为193
kJ·mol－1，N≡N键的键能为946
kJ·mol－1，其中包含一个σ键和两个π键，则π键的键能是(946－193)/2＝376.5(kJ·mol－1)，键能越大，化学键越稳定，由数据可以判断N2分子中π键比σ键稳定。(3)题中阴、阳离子均为原子团，是由原子通过共价键形成的。(4)CO与N2是等电子体，结构相似，所以N2与CO的分子中都包含的共价键有σ键和π键(在N≡N和C≡O中都包含了一个σ键和两个π键)。CO中断裂第一个π键消耗的能量为1
071.9
kJ·mol－1－798.9
kJ·mol－1＝273
kJ·mol－1；而N2中断裂第一个π键消耗的能量为941.7
kJ·mol－1－418.4
kJ·mol－1＝523.3
kJ·mol－1，可见CO的第一个π键容易断裂，因此CO比N2活泼。(5)氧的电负性大于硫的电负性，氧与氢之间的两对成键电子比硫与氢之间的两对成键电子更靠近中心原子，因此氧与氢之间的两对成键电子距离近，排斥力大，键角大。
答案：(1)1s22s22p6 (2)π σ (3)共价 (4)σ键和π键 CO中断裂第一个π键消耗的能量(273
kJ)比N2中断裂第一个π键消耗的能量(523.3
kJ)小，CO的第一个π键较容易断裂，因此CO较活泼 (5)> 由于氧的电负性大于硫，氧原子吸引电子的能力比硫原子大，则H2O中两个氢原子所带的正电荷比H2S中氢原子的多，即H2O中两个氢原子间的排斥力比H2S中的大，故H2O中的键角大于H2S中的键角
14．解析：Ⅰ.(1)可以直接从题图中读出有关数据，H—H键的键长为74
pm；体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④。(2)氢分子中含有一个σ键，A项错误；核间距逐渐减小时，两个氢原子的原子轨道会相互重叠，导致电子在核间出现的概率增大，B项正确；④已经达到稳定状态，当改变构成氢分子的两个氢原子的核间距时，必须消耗外界的能量，C项正确；氢分子中含有一个非极性共价键，D项错误。Ⅱ.(1)Si—Si键的键长比Si—C键的键长长，Si—Si键的键能比Si—C键的键能小。(2)由题图可知H—H键的键能为436
kJ·mol－1，每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为1
000
g÷2
g·mol－1×(462.8
kJ·mol－1×2－436
kJ·mol－1－497.3
kJ·mol－1×)＝120
475
kJ；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为452
kJ·mol－1×4
mol－497.3
kJ·mol－1×1
mol－226
kJ·mol－1×2
mol＝858.7
kJ。
答案：Ⅰ.(1)74
pm ①⑤②③④ (2)BC
Ⅱ.(1)> (2)120
475
kJ 858.7
kJ
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8
-共价键的特征与类型
[练基础]
1．下图是氢原子的电子云重叠示意图。以下说法中错误的是( )
A．图中电子云重叠意味着电子在核间出现的概率增大
B．氢原子核外的s轨道重叠形成共价键
C．氢原子的核外电子呈云雾状，在两核间分布得浓一些，将两核吸引
D．氢原子之间形成s－sσ键
2．根据氢原子和氟原子的核外电子排布，对F2和HF分子中形成的共价键描述正确的是( )
A．两者都为s－sσ键
B．两者都为p－pσ键
C．前者为p－pσ键，后者为s－pσ键
D．前者为s－sσ键，后者为s－pσ键
3．下列有关σ键的说法错误的是( )
A．2个s原子轨道重叠形成s－sσ键
B．s原子轨道与p原子轨道可以形成s－pσ键，不能形成s－pπ键
C．2个p轨道不能形成σ键，只能形成p－pπ键
D．HCl分子里含有一个s－pσ键
4．下列说法中不正确的是( )
A．一般地，σ键比π键重叠程度大，稳定性强
B．两个原子之间形成共价键时，最多有一个σ键
C．气体单质分子中，一定有σ键，可能有π键
D．HClO分子中有s－p
σ键和p－p
σ键
5．对σ键和π键的认识不正确的是( )
A．σ键和π键不属于共价键，是另一种化学键
B．s－s
σ键与s－p
σ键的电子云均为轴对称图形
C．分子中含有共价键，则至少含有一个σ键
D．含有π键的化合物与只含σ键的化合物的化学性质不同
6．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
7．下列关于共价键的说法正确的是( )
A．含有共价键的化合物是共价化合物
B．构成单质分子的微粒一定含有共价键
C．全部由非金属元素形成的化合物不一定只含共价键
D．两原子轨道发生重叠后，电子在两核间出现的概率减小
8．根据表中的数据，从电负性的角度判断下列元素之间易形成共价键的一组是( )
元素
Na
Mg
Al
H
C
O
Cl
电负性
0.9
1.2
1.5
2.1
2.5
3.5
3.0
①Na和Cl ②Mg和Cl ③Al和Cl ④H和O
⑤Al和O ⑥C和Cl
A．①②⑤
B．③④⑥
C．④⑤⑥
D．全部
9．下列化合物分子中一定既含σ键又含π键的是( )
A．HClO
B．C2H6O
C．COCl2
D．H2O2
10．下列有关化学键类型的判断不正确的是( )
A．s－sσ键与s－pσ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(C—H)和2个π键(C≡C)
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
[提素养]
11．下列关于丙烯(CH3—CH===CH2)的说法正确的是( )
A．丙烯分子有8个σ键，1个π键
B．丙烯分子中3个碳原子在同一直线上
C．丙烯分子不存在非极性键
D．丙烯分子中的所有原子均在同一平面上
12．有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。
(1)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________。
(2)只有σ键的是______________________；既有σ键又有π键的是____________。
(3)含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是________。
(4)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____________。
(5)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______________。
13．分析下列化学式中画有横线的元素，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________________________________________________________________________。
14．甲、乙、丙三种有机物的结构如下：
甲：
丁：CH2===CHCN
(1)甲分子中有________个σ键，________个π键。
(2)乙分子中有________个σ键，________个π键，________(填“有”或“没有”)非极性键。
(3)丙分子中每个碳原子形成__________个σ键，________个π键。
(4)丁分子中σ键与π键的数目之比为________。
15．有三种物质AC2、B2C2、AD4，元素A的最高正价和负价绝对值相等；元素B的单质能在C的气态单质中剧烈燃烧，火焰呈黄色，并生成淡黄色固体B2C2；元素D的负一价阴离子电子层结构与氩原子相同，则：
(1)A、B、C、D的元素名称分别为________、______、________、________。
(2)AD4分子中含有的共价键类型为________(填“σ键”或“π键”)。
(3)D的负一价阴离子的电子排布式为________，B2C2的电子式为____________________，属______________________(填“离子化合物”或“共价化合物”)。
课时作业5 共价键的特征与类型
1．解析：电子云重叠说明电子在核间出现的概率增大，A选项正确；两个H原子之间形成s－sσ键，B、D选项正确；电子云是对核外电子运动状态的形象化描述，原子间通过共用电子对(即电子云重叠)形成共价键，C选项不正确。
答案：C
2．解析：H原子的1个电子排布在1s轨道，F原子的最外层7个电子的排布为2s、2p轨道，F2单质中共价键是p－pσ键，而HF分子中是H原子的1s轨道与F原子的2p轨道头碰头重叠，形成s－pσ键。
答案：C
3．解析：s原子轨道只能形成σ键，不能形成π键，A正确；s原子轨道与p原子轨道，可以形成s－pσ键，不能形成s－pπ键，B正确；2个p原子轨道若以“头碰头”的方式重叠能形成σ键，若以“肩并肩”方式重叠形成π键，故C不正确；HCl分子中H原子的1s轨道与Cl原子的3p轨道以“头碰头”方式重叠形成σ键，故HCl分子里含一个s－pσ键，D正确。
答案：C
4．解析：气体单质分子中，可能有σ键，如Cl2，可能有π键，如N2，也可能没有化学键，如稀有气体。H—O—Cl分子中，H—O键是s－p
σ键，O—Cl键是p－p
σ键。
答案：C
5．解析：σ键和π键均属于共价键，A错误；s－s
σ键与s－p
σ键的电子云均为“头碰头”重叠，均为轴对称图形，B正确；单键为σ键，双键中有一个σ键，所以若分子中含有共价键，则至少含有一个σ键，C正确；π键不稳定，易断裂，则含有π键的化合物，性质活泼，所以含有π键的化合物与只含σ键的化合物的化学性质不同，D正确。
答案：A
6．解析：A项中全是s－pσ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－sσ键，Cl2中的键为p－pσ键；D项与B项类似。
答案：A
7．解析：离子化合物中也可能含有共价键，如氢氧化钠Na＋[∶∶H]－、过氧化钠Na＋[∶∶∶]2－Na＋中均含有共价键，所以必须全部由共价键构成的化合物才是共价化合物，A错误；稀有气体单质形成的晶体中不含任何化学键，B错误；全部由非金属元素形成的化合物不一定只含共价键，如氯化铵中含有离子键和共价键，C正确；电子在两核间出现的概率增大，D错误。
答案：C
8．答案：B
9．解析：至少含有双键才能同时存在σ键和π键。A的结构式为H—O—Cl，B的结构简式为CH3OCH3或CH3CH2OH，C的结构式为，D的结构式为H—O—O—H。
答案：C
10．解析：s－sσ键无方向性，s－pσ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；共价双键中有一个为σ键，另一个为π键，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—Hσ键，C≡C键中有1个σ键、2个π键，C项错。
答案：C
11．解析：C—C、C—H键均为σ键，C===C中1个σ键，1个π键，则丙烯分子有8个σ键，1个π键，故A正确；C===C决定所有碳原子在同一平面上，但不在同一直线上，故B错误；同种元素原子之间形成非极性键，则丙烯中存在C—C非极性共价键，故C错误；由碳碳双键为平面结构、甲基为四面体结构可知，丙烯分子中甲基上的氢原子至少有两个不与其他原子在同一平面上
，故D错误。
答案：A
12．解析：(1)由同一种非金属元素形成的共价键是非极性共价键，由不同种非金属元素形成的共价键是极性键，故只含有极性键的是①、③、⑨；只含有非极性键的是②、④、⑦；既有极性键又有非极性键的是⑤、⑥、⑧。
(2)σ键是“头碰头”的方式形成的，而π键是以“肩并肩”的方式形成的，即单键都是σ键，而双键或三键才含有π键，故只有σ键的是①、②、③、⑥、⑦、⑧；既有σ键又有π键的是④、⑤、⑨。
(3)构成H2的H原子都是只有s轨道，故含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的只能是H2。
(4)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，说明σ共价键中一定含有H原子，故正确答案为①、③、⑤、⑥、⑧、⑨。
(5)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，说明构成这种σ键的原子中一定没有H原子，故正确答案为②、④、⑤、⑥、⑧、⑨。
答案：(1)①③⑨ ②④⑦ ⑤⑥⑧
(2)①②③⑥⑦⑧ ④⑤⑨ (3)⑦
(4)①③⑤⑥⑧⑨ (5)②④⑤⑥⑧⑨
13．解析：NH3中N原子与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，所有价电子都参与成键；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。
答案：(1)D、E (2)C (3)A、B、C、F (4)F
14．解析：(1)甲分子中除5条单键全是σ键外，双键中1个是σ键，另1个是π键，三键中1个是σ键，另2个是π键。故甲分子中σ键总数为7，π键总数为3。
(2)乙分子中有3个C—H
σ键，2个C—C
σ键，2个C—O
σ键，1个O—H
σ键；C===C和C===O中分别有1个π键；有C===C、C—C非极性键。
(3)丙分子中C与O原子之间形成1个σ键和1个π键，C与两个Cl原子之间分别形成1个σ键。
(4)丁分子中含有1个C===C键，1个C≡N键，3个C—H键和1个C—C键，故丁分子中共有6个σ键和3个π键。
答案：(1)7 3 (2)8 2 有 (3)3 1 (4)2∶1
15．解析：根据元素A的最高正价和负价绝对值相等，元素A是碳元素，根据淡黄色固体B2C2和火焰呈黄色，B元素是钠元素，C元素是氧元素，元素D的负一价阴离子电子层结构与氩原子相同，D是氯元素。
答案：(1)碳 钠 氧 氯
(2)σ键 (3)1s22s22p63s23p6
Na＋[∶∶∶]2－Na＋ 离子化合物
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