2019届一轮复习全国通用版第46讲分子结构与性质学案 21页

第46讲　分子结构与性质 考纲要求 考情分析 命题趋势 ‎1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。‎ ‎2.了解共价键的形成、极性、类型(σ键和π键)，了解配位键的含义。‎ ‎3.能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。‎ ‎4.了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)。‎ ‎5.能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。‎ ‎6.了解范德华力的含义及对物质性质的影响。‎ ‎7.了解氢键的含义，能列举存在氢键的物质，并能解释氢键对物质性质的影响。‎ ‎2017，全国卷Ⅰ，35T ‎2017，全国卷Ⅱ，35T ‎2016，全国卷甲，37T ‎2016，全国卷乙，37T ‎2016，全国卷丙，37T ‎2016，江苏卷，21T 高考对本部分的考查主要以三方面为主：(1)化学键的类型、特征、判断；(2)常见分子的立体构型及中心原子的杂化类型；(3)范德华力、氢键、配位键的特点及对物质性质的影响。预计2019年高考将会对上述考查内容进行重点考查。注意杂化轨道理论及价层电子对互斥理论的复习。‎ 分值：3～6分 考点一　共价键 ‎1．共价键的本质与特征 ‎(1)本质：在原子之间形成__共用电子对__(电子云的重叠)。‎ ‎(2)特征：具有__方向性__和__饱和性__。‎ 共价键的__方向性__决定着分子的立体构型，共价键的__饱和性__决定着每个原子所能形成的共价键的总数或以单键连接的原子数目。‎ ‎2．共价键的分类 分类依据 类型 形成共价键的原子轨道重叠方式 ‎__σ__键 电子云“__头碰头__”重叠 ‎__π__键 电子云“__肩并肩__”重叠 ‎__极性__‎ 共用电子对发生__偏移__‎ 形成共价键的电子对是否偏移 键 ‎__非极性__键 共用电子对不发生__偏移__‎ 原子间共用电子对的数目 ‎__单__键 原子间有__1对__共用电子对 ‎__双__键 原子间有__2对__共用电子对 ‎__三__键 原子间有__3对__共用电子对 原子间共用电子对的来源 共价键 ‎__双方__提供电子 配位键 ‎__单方__提供电子 ‎3．键参数——键能、键长、键角 ‎(1)概念 ‎(2)键参数对分子性质的影响 ‎①键能__越大__，键长__越短__，化学键越强、越牢固，分子越稳定。‎ ‎② ‎ ‎4．等电子原理 ‎__原子总数__相同、__价电子总数__相同的分子(即等电子体)具有相似的化学键特征，它们的许多性质__相似__，如CO和__N2__。‎ σ键和π键的特征比较 键型 项目　　‎ σ键 π键 成键方式 沿轴方向“头碰头”‎ 平行方向“肩并肩”‎ 电子云形状 轴对称 镜面对称 牢固程度 强度大，不易断裂 强度较小，易断裂 成键判断规律 共价单键是σ键；共价双键中一个是σ键，另一个是π键；共价三键中一个是σ键，另两个是π键 ‎1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”。‎ ‎(1)在所有分子中都存在化学键。(　×　)‎ ‎(2)乙烯中既含σ键和π键，也含极性键和非极性键。(　√　)‎ ‎(3)NaCl中含有一个σ键。 (　×　)‎ ‎(4)CHN中含有一个σ键、三个π键。 (　×　)‎ ‎(5)共价键都具有方向性和饱和性。 (　×　)‎ ‎(6)σ键比π键的电子云重叠程度大，形成的共价键强。 (　√　)‎ ‎(7)s－s σ键与s－p σ键的电子云形状对称性相同。 (　√　)‎ ‎(8)碳碳双键的键能是碳碳单键键能的2倍。(　　)‎ ‎(9)σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成。 (　√　)‎ ‎(10)σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转。 (　√　)‎ ‎(11)NH4Cl中存在离子键、极性共价键和配位键。 (　√　)‎ ‎2．下列粒子属于等电子体的是 (　A　)‎ A．CH4和NH　　 B．NO和O‎2　‎　　　‎ C．NO2和O3　　 D．HCl和H2O ‎　常见的等电子体及其应用 ‎1．常见的等电子体 微粒 通式 价电子总数 立体构型 CO2、NO、N AX2‎ ‎16e－‎ 直线形 CO、NO、SO3‎ AX3‎ ‎24e－‎ 平面三角形 SO2、O3、NO AX2‎ ‎18e－‎ V形 SO、PO AX4‎ ‎32e－‎ 正四面体形 PO、SO、ClO AX3‎ ‎26e－‎ 三角锥形 CO、N2‎ AX ‎10e－‎ 直线形 CH4、NH AX4‎ ‎8e－‎ 正四面体形 ‎2．等电子原理的应用 ‎(1)利用等电子原理可以较快地判断一些分子的构型，如NH3和H3O＋，SiCl4、SiO和SO的空间构型相似，分别是三角锥形和正四面体形。‎ ‎(2)应用于制造新材料。‎ ‎[例1]有下列两个系列的物质：‎ 系列一 CH4‎ C2H6‎ CO Y C2O W 系列二 NH N2H X NO Z N2‎ 试根据等电子体的概念及上述两系列物质的排列规律，推断X、Y、Z、W可能是下列各组物质中的(　A　)‎ A．NO　CO2　N2O4　CO B．NO　CO2　N2H‎4　‎C2H2‎ C．NO　CO　NO　C2H2 D．NO　HCO　N2O　CO ‎[例1]碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如图。下列有关该物质的说法正确的是(　　)‎ A．分子式为C3H2O3‎ B．分子中含6个σ键 C．分子中只有极性键 D．‎8.6 g该物质完全燃烧得到‎6.72 L CO2‎ ‎[答题送检]来自阅卷名师报告 错误 致错原因 扣分 B 误以为双键中不含σ键 ‎－6‎ D 误以为是标况下，忽略了体积与外界条件有关 ‎－6‎ ‎[解析] A项，观察结构简式，根据碳四键可知分子式正确；B项，根据结构简式可知分子中含8个σ键；C项，观察结构简式可知分子中含有碳碳键，属于非极性键；D 项，没有指明条件，无法进行气体体积的计算。‎ ‎[答案] A ‎1．(2017·全国卷Ⅱ节选)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(用R代表)。回答下列问题：‎ 经X－射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图所示。‎ ‎(1)从结构角度分析，R中两种阳离子的相同之处为__ABD__，不同之处为__C__(填标号)。‎ A．中心原子的杂化轨道类型 B．中心原子的价层电子对数 C．立体结构 D．共价键类型 ‎(2)R中阴离子N中的σ键总数为__5__个。分子中的大π键可用符号 表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为 )，则N中的大π键应表示为____。‎ 解析 (1)结合题图可知：晶体R中两种阳离子为NH和H3O＋，两种阳离子的中心原子均采取sp3杂化；NH中成键电子对数为4，H3O＋中含1对孤电子对和3对成键电子对，即中心原子的价层电子对数均为4；两种阳离子中均存在极性键，不存在非极性键。NH和H3O＋分别为正四面体结构和三角锥形结构，即立体结构不同。(2)从图中可以看出：阴离子N呈五元环状结构，其含有的σ键总数为5个；N中参与形成大π键的电子数为6，故可将其中的大π键表示为 。‎ ‎1．(1)(2017·江苏卷节选)1 mol丙酮分子中含有σ键的数目为__9NA__。　‎ ‎(2)(2016·全国卷乙)Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、三键，但Ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析，原因是__Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p－p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键__。‎ ‎(3)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是__C有4个价电子且半径小，难以通过得或失电子达到稳定电子结构__。CS2分子中，共价键的类型有__σ键和π键__，C原子的杂化轨道类型是__sp__，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子__CO2、SCN－(或COS等)__。‎ 考点二　分子的立体结构 ‎1．用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型 ‎(1)理论要点 ‎①价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力__最小__，体系的能量__最低__。‎ ‎②孤电子对的排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。‎ ‎(2)价层电子对数的确定方法 其中：a是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数)，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，x是与中心原子结合的原子数。‎ ‎(3)价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系 电子对数 成键电子对数 孤电子对数 电子对立体构型 分子立体构型 实例 ‎2‎ ‎2‎ ‎0‎ 直线形 ‎__直线形__‎ CO2‎ ‎3‎ ‎3‎ ‎0‎ 三角形 ‎__平面三角形__‎ BF3‎ ‎2‎ ‎1‎ ‎__V形__‎ SO2‎ ‎4‎ ‎4‎ ‎0‎ 四面体形 ‎__正四面体形__‎ CH4‎ ‎3‎ ‎1‎ ‎__三角锥形__‎ NH3‎ ‎2‎ ‎2‎ ‎__V形__‎ H2O ‎2．用杂化轨道理论推测分子的立体构型 ‎(1)杂化轨道概念：在外界条件的影响下，原子内部__能量相近__的原子轨道重新组合的过程叫原子轨道的杂化，组合后形成的一组新的原子轨道，叫杂化原子轨道，简称杂化轨道。‎ ‎(2)杂化轨道的类型与分子立体构型 分子组成(A为中心原子)‎ 中心原子的孤电子对数 中心原子的 杂化方式 分子空间构型 示例 AB2‎ ‎0‎ sp ‎__直线形__‎ BeCl2‎ ‎1‎ sp2‎ ‎__V形__‎ SO2‎ ‎2‎ sp3‎ ‎__V形__‎ H2O AB3‎ ‎0‎ sp2‎ ‎__平面三角形__‎ BF3‎ ‎1‎ sp3‎ ‎__三角锥形__‎ NH3‎ AB4‎ ‎0‎ sp3‎ ‎__正四面体形__‎ CH4‎ ‎3．配位键 ‎(1)孤电子对 分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对。‎ ‎(2)配位键 ‎①配位键的形成：成键原子一方提供__孤电子对__，另一方提供__空轨道__形成共价键。‎ ‎②配位键的表示方法 如A→B，其中A表示提供__孤电子对__的原子，B表示提供__空轨道__的原子。如NH可表示为，在NH中，虽然有一个N—H键的形成过程与其他3个N—H键的形成过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。‎ ‎(3)配合物 ‎①组成：以[Cu(NH3)4]SO4为例 ‎②形成条件 中心原子有__空轨道__，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。‎ 配体有__孤电子对__，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。‎ 杂化轨道的类型与VSEPR模型、分子空间构型间的关系 中心原子 杂化类型 VSEPR模型 孤电子对数 所形成的共价分子 空间构型 实例 sp3‎ 四面体形 ‎0‎ 正四面体 NH、CH4、CCl4‎ ‎1‎ 三角锥形 NH3、H3O＋、PCl3‎ ‎2‎ V形 H2O、HClO、OF2‎ sp2‎ 平面三角形 ‎0‎ 平面三角形 BF3、HCHO ‎1‎ V形 SO2‎ sp 直线形 ‎0‎ 直线形 CO2、HCN、BeCl2‎ ‎1．填表，VSEPR模型和分子(离子)立体模型的确定。‎ 化学式 孤电子对数 ‎(a－xb)/2‎ σ键电子 对数 VSEPR模型 粒子的立 体模型 中心原子 杂化类型 ‎(1)ClO－‎ ‎__3__‎ ‎__1__‎ 四面体形 ‎__直线形__‎ ‎__sp3__‎ ‎(2)HCN ‎__0__‎ ‎__2__‎ ‎__直线形__‎ ‎__直线形__‎ ‎__sp__‎ ‎(3)H2S ‎__2__‎ ‎__2__‎ 四面体形 ‎__V形__‎ ‎__sp3__‎ ‎(4)NH ‎__0__‎ ‎__4__‎ 正四面体形 正四面体形 ‎__sp3__‎ ‎(5)CO ‎__0__‎ ‎__3__‎ 平面三角形 平面三角形 ‎__sp2__‎ ‎(6)SO ‎__0__‎ ‎__4__‎ 正四面体形 正四面体形 ‎__sp3__‎ ‎(7)SO2‎ ‎__1__‎ ‎__2__‎ 平面三角形 ‎__V形__‎ ‎__sp2__‎ ‎(8)SO3‎ ‎__0__‎ ‎__3__‎ 平面三角形 平面三角形 ‎__sp2__‎ ‎　中心原子杂化类型的判断方法 ‎1．根据分子结构进行推断 ‎(1)公式 杂化轨道数＝中心原子孤电子对数(未参与成键)＋中心原子形成的σ键个数。‎ ‎(2)中心原子形成σ键个数的判断方法 因为两原子之间只能形成一个σ键，所以中心原子形成的σ键个数＝中心原子结合的原子数。‎ ‎(3)中心原子孤电子对数的判断方法 ‎①依据经验公式进行计算，对于通式AX中心原子(A)未用于成键的孤电子对数＝；‎ 如SO中的孤电子对数＝＝0、NH中的孤电子对数＝＝0、HCN中的孤电子对数＝＝0。‎ ‎②根据分子结构式推断出中心原子的孤电子对数，如HCN：结构式为CHN，中心原子C形成两个σ键，C原子的四个价电子全部参与成键无孤电子对；H2O：结构式为H—O—H，中心原子O形成两个σ键，O只有两个价电子参与成键，还余四个电子形成两对孤电子对。‎ ‎2．根据分子的空间构型推断杂化方式 多原子(3个或3个以上)分子的立体结构与中心原子杂化方式的对照：‎ 分子的立体结构 正四面体形 三角锥形 V形 平面三角形 V形 直线形 杂化类型 sp3‎ sp2‎ sp ‎(1)只要分子构型为直线形的，中心原子均为sp杂化，同理，只要中心原子是sp杂化的，分子构型均为直线形。‎ ‎(2)只要分子构型为平面三角形的，中心原子均为sp2杂化。‎ ‎(3)只要分子中的原子不在同一平面内的，中心原子均是sp3杂化。‎ ‎(4)V形分子的判断需要借助孤电子对数，孤电子对数是1的中心原子是sp2杂化，孤电子对数是2的中心原子是sp3杂化。‎ ‎3．根据等电子体原理结构相似推断 如CO2是直线形分子，SCN－、NO、N与CO2是等电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。‎ ‎[例1]下列描述正确的是(　C　)‎ ‎①CS2为V形的极性分子 ‎②ClO的空间构型为平面三角形 ‎③SF6中有6对完全相同的成键电子对 ‎④SiF4和SO的中心原子均为sp3杂化 A．①②　　 B．②③　　　　‎ C．③④　　 D．①④‎ ‎[例1](2016·江苏卷)[Zn(CN)4]2－在水溶液中与HCHO发生如下反应：‎ ‎4HCHO＋[Zn(CN)4]2－＋4H＋＋4H2O===[Zn(H2O)4]2＋＋4HOCH2CN ‎(1)Zn2＋基态核外电子排布式为______。‎ ‎(2)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为______mol。‎ ‎(3)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是______。‎ HOCH2CN的结构简式 ‎(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为______。‎ ‎(5)[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______。‎ ‎[答题送检]来自阅卷名师报告 错误 致错原因 扣分 ‎(3)‎ 漏填sp或多填sp2‎ ‎－2‎ ‎(5)‎ 误画成氮原子与锌形成配位键 ‎－3‎ ‎[解析] (1)Zn2＋核外有28个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。(2)HCHO的结构式为,1个HCHO分子中含有3个σ键，则1 mol HCHO分子中含有3 mol σ键。(3)HOCH2CN中有两个碳原子，—CH2—中C无孤电子对，杂化类型为sp3，—CN中C无孤电子对，杂化类型为sp。‎ ‎[答案] (1)1s22s22p63s23p63d10{或[Ar]3d10}　(2)3‎ ‎(3)sp3和sp　(4)NH ‎(5)或 ‎1．(2018·大连质检)向硫酸铜溶液中逐渐通入过量氨气，然后加入适量乙醇，溶液中析出深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4晶体。关于该晶体下列说法中正确的是__ABD____(填字母)。‎ A．加入乙醇的目的是降低溶剂的极性，促使[Cu(NH3)4]SO4晶体析出 B．该配合物晶体中，N是配位原子，NH3为三角锥形，配位数是4‎ C．配离子内N原子排列成为平面正方形，可见Cu2＋是sp3杂化 D．向该晶体的水溶液中加入浓BaCl2溶液有白色沉淀生成 价层电子对互斥理论推测分子或离子的空间构型的思维程序 ‎1．(1)(2016·全国卷甲)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。‎ ‎①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是__正四面体__。‎ ‎②在[Ni(NH3)6]2＋中Ni2＋与NH3之间形成的化学键称为__配位键__，提供孤电子对的成键原子是__N__。‎ ‎(2)X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素。X和R属同族元素；Z和U位于第ⅦA族；X和Z可形成化合物XZ4；Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等；T的一种单质在空气中能够自燃。请回答下列问题：‎ ‎①利用价层电子对互斥理论判断TU3的立体构型是__三角锥形__。‎ ‎②X所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是__HNO3__(填化学式)；Z和U的氢化物中沸点较高的是__HF__(填化学式)；Q、R、U的单质形成的晶体，熔点由高到低的排列顺序是__Si＞Mg＞Cl2__(填化学式)。‎ ‎(3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为__V形__，其中氧原子的杂化方式为__sp3__。‎ ‎(4)(2017·全国卷Ⅰ节选)X－射线衍射测定等发现I3AsF6中存在I离子。I离子的几何构型为__V形__，中心原子的杂化形式为__sp3__。‎ 解析 (2)由题给信息可推知元素X、Z、Q、R、T、U分别为C、F、Mg、Si、P、Cl。(3)OF2的价电子对数为＝4，所以OF2的分子构型为V形，氧原子的杂化方式为sp3杂化。‎ 考点三　分子间作用力与分子的性质 ‎1．分子间作用力 ‎(1)概念：物质分子之间存在的相互作用力，称为分子间作用力。‎ ‎(2)分类：分子间作用力最常见的是__范德华力__和__氢键__。‎ ‎(3)强弱：范德华力__<__氢键__<__化学键。‎ ‎(4)范德华力：主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。范德华力越强，物质的熔点、沸点越高，硬度越大。一般来说，__组成和结构__相似的物质，随着__相对分子质量__的增加，范德华力逐渐__增大__，分子的极性越大，范德华力也越大。‎ ‎(5)氢键 ‎①形成：已经与__电负性很大、原子半径小__的原子形成共价键的__氢原子__(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中__电负性很大、原子半径小__的原子之间的作用力，称为氢键。‎ ‎②表示方法：A—H…B。‎ 说明：a.A、B为电负性很大的原子，一般为N、O、F三种元素的原子。b.A、B可以相同，也可以不同。‎ ‎③特征：具有一定的__方向__性和__饱和__性。‎ ‎④分类：氢键包括__分子内__氢键和__分子间__氢键两种。‎ ‎⑤分子间氢键对物质性质的影响主要表现为使物质的熔、沸点__升高__，‎ 对电离和溶解度等产生影响。‎ ‎2．分子的性质 ‎(1)分子的极性 类型 非极性分子 极性分子 形成原因 正电荷中心和负电荷中心__重合__的分子 正电荷中心和负电荷中心__不重合__的分子 存在的共价键 非极性键或极性键 ‎__非极性键或极性键__‎ 分子内原子排列 ‎__对称__‎ ‎__不对称__‎ ‎(2)溶解性 ‎①“相似相溶”的规律：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__。如果存在氢键，则溶剂与溶质之间的氢键作用力越大，溶解性__越好__。‎ ‎②“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如乙醇与水__互溶__，而戊醇在水中的溶解度明显__减小__。‎ ‎③如果溶质与水发生反应，将增大物质的溶解度，如__SO2__等。‎ ‎(3)分子的手性 ‎①手性异构：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手和右手一样互为__镜像__，在三维空间里__不能重叠__的现象。‎ ‎②手性分子：具有__手性异构体__的分子。‎ ‎③手性碳原子：在有机物分子中，连有__四个不同基团或原子__的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子，如。‎ ‎(4)无机含氧酸分子的酸性 无机含氧酸的通式可写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越高，使R—O—H中O的电子向R偏移，在水分子的作用下越易电离出H＋，酸性越强，如酸性：HClO氢键>范德华力 影响强度的因素 ‎①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大；‎ ‎②‎ 对于A—H…B，A、B的电负性越大、B原子的半径越小，键能越大 组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越大 成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定 对物质性质的影响 ‎①影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质；‎ ‎②组成和结构相似的分子，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高。如熔、沸点：F2H2S，HF>HCl，NH3>PH3；分子内氢键使物质的熔、沸点降低 ‎①影响分子的稳定性；②共价键键能越大，分子稳定性越强 ‎[例1]若不断地升高温度，实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间的主要相互作用力依次是(　A　)‎ A．氢键；氢键；极性键 B．氢键；氢键；非极性键 C．氢键；极性键；分子间作用力 D．分子间作用力；氢键；非极性键 ‎[例1]科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。‎ ‎(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为________________。‎ ‎(2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是______(填字母)。‎ a．固态CO2属于分子晶体 b．CH4分子中含有极性共价键，是极性分子 c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2‎ d．CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp ‎(3)在Ni催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。‎ ‎①基态Ni原子的电子排布式为______，该元素位于元素周期表中的第______族。‎ ‎②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1 mol Ni(CO)4中含有______mol σ键。‎ ‎(4)一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。‎ 参数 分子　　‎ 分子直径/nm 分子与H2O的结合能E/(kJ·mol－1)‎ CH4‎ ‎0.436‎ ‎16.40‎ CO2‎ ‎0.512‎ ‎29.91‎ ‎①“可燃冰”中分子间存在的两种作用力是______。‎ ‎②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是______。‎ ‎[答题送检]来自阅卷名师报告 错误 致错原因 扣分 ‎(2)ac或cd 误以为熔点与键能有关系 ‎－2‎ ‎(3)②‎ 考生容易填4，忽略了Ni与C之间也形成4 mol σ键 ‎－2‎ ‎[解析] (1)根据电负性的递变规律得，H、C、O的电负性逐渐增大。(2)固态CO2由CO2分子构成，为分子晶体，a项正确；CH4中含有极性键，但为非极性分子，b项错误；CH4、CO2为分子晶体，熔点由分子间作用力大小决定，与键能大小无关，c项错误；CH4中C的杂化类型为sp3，CO2中C的杂化类型为sp，d项正确。(3)①基态Ni原子核外有28个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2，Ni位于元素周期表第四周期Ⅷ族。②1 mol Ni(CO)4中Ni与C之间形成4 mol σ键、C与O之间形成4 mol σ键，共有8 mol σ键。(4)①可燃冰为甲烷的水合物，分子间存在范德华力，水分子间还存在氢键。‎ ‎[答案] (1)H＜C＜O　(2)ad ‎(3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2　Ⅷ　②8‎ ‎(4)①氢键、范德华力　②CO2的分子直径小于笼状结构的空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4‎ ‎1．(双选)下列物质的结构或性质与氢键无关的是(　AC　)‎ A．乙醚的沸点　　 B．乙醇在水中的溶解度 C．氢化镁的晶格能　　 D．DNA的双螺旋结构 解析 A项，乙醚分子间不存在氢键，故乙醚的沸点较乙醇低；B项，乙醇分子中含有羟基，可与水形成分子间氢键，故可与水互溶；C项，MgH2为离子晶体，Mg2＋与H－间是离子键而不是氢键；D项，在DNA双螺旋结构中，碱基之间的氢键影响着它们的牢固性。‎ ‎1．(1)(2017·全国卷Ⅱ节选)下图中虚线代表氢键，其表示式为(NH)N—H…Cl、__(H3O＋)O—H…N(N)__、__(NH)N—H…N(N)__。‎ ‎(2)(2017·江苏卷节选)乙醇的沸点高于丙酮，这是因为__乙醇分子间存在氢键__。‎ ‎(3)(2017·海南卷节选)SiCl4分子的中心原子的价层电子对数为__4__，分子的立体构型为__正四面体__，属于__非极性__(填“极性”或“非极性”)分子。‎ ‎2．(1)(2016·全国卷甲)氨的沸点__高于__(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是__NH3分子间可形成氢键__；氨是__极性__分子(填“极性”或“非极性”)，中心原子的轨道杂化类型为__sp3__。‎ ‎(2)(2016·全国卷乙)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因：__GeCl4、GeBr4、GeI4的熔点、沸点依次升高，原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强__。‎ GeCl4‎ GeBr4‎ GeI4‎ 熔点/℃‎ ‎－49.5‎ ‎26‎ ‎146‎ 沸点/℃‎ ‎83.1‎ ‎186‎ 约400‎ ‎(3)已知苯酚()具有弱酸性，其Ka＝1.1×10－10；水杨酸第一级电离形成的离子能形成分子内氢键。据此判断，相同温度下电离平衡常数Ka2(水杨酸)__<__Ka(苯酚)(填“>”或“<”)，其原因是__—COO－与—OH形成分子内氢键，使其更难电离出H＋__。‎ ‎3．周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题：‎ ‎(1)a、c、d中第一电离能最大的是__N__(填元素符号)，e的价层电子轨道示意图为____。‎ ‎(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为__sp3__；分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是__H2O2、N2H4__(填化学式，写出两种)。‎ ‎(3)这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是__HNO2、HNO3__；酸根呈三角锥形结构的酸是__H2SO3__(填化学式)。‎ 解析 由题给信息可推知元素a、b、c、d、e分别为H、N、O、S、Cu。‎ 课时达标　第42讲 ‎1．核外电子的表示方法 ‎(1)(2016·四川卷节选)R是短周期中最活泼的金属元素，R基态原子的电子排布式是__1s22s22p63s1__。‎ ‎(2)(2016·上海卷节选)氯原子核外电子能量最高的能级是__3p__。　‎ ‎(3)基态Fe原子有__4__个未成对电子，Fe3＋的电子排布式为__1s22s22p63s23p63d5{或[Ar]3d5}__。　‎ ‎(4)Na位于元素周期表第__三__周期第__ⅠA__族；S的基态原子核外有__2__个未成对电子；Si的基态原子核外电子排布式为__1s22s22p63s23p2{或[Ne]3s23p2}__。　‎ ‎(5)Ni2＋的价电子排布图为____。‎ ‎(6)基态镓(Ga)原子的电子排布式为__1s22s22p63s23p63d104s24p1__。‎ ‎(7)基态氮原子的价电子排布式是__2s22p3__。‎ ‎(8)氧元素基态原子核外未成对电子数为__2__个。‎ ‎(9)Cu＋基态核外电子排布式为__1s22s22p63s23p63d10{或[Ar]3d10}__。‎ ‎(10)元素金(Au)处于周期表中的第六周期，与Cu同族，Au原子价层电子排布式为__5d106s1__。‎ ‎2．电离能的比较 ‎(1)(2016·全国卷丙节选)根据元素周期律，原子半径：Ga__>__As，第一电离能：Ga__<__As。‎ ‎(2)第一电离能：Si__<__S。‎ ‎(3)在N、O、S中第一电离能最大的是__N__；第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有__3__种。‎ ‎(4)乙基态原子的M层与K层电子数相等，乙所在周期中第一电离能最大的主族元素是__Cl__。‎ ‎(5)元素的第一电离能：Al__<__Si。‎ ‎(6)第一电离能的大小：Mg__>__Al。‎ ‎3．电负性的比较 ‎(1)(2016·四川卷节选)S和Cl中电负性较大的是__Cl__。‎ ‎(2)电负性：N__<__O。‎ ‎(3)B和N相比，电负性较大的是__N__。‎ ‎(4)Ni是元素周期表中第28号元素，第二周期基态原子中未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是__C__。‎ ‎(5)中国古代四大发明之一——黑火药，它的爆炸反应为2KNO3＋‎3C＋SK2S＋N2↑＋3CO2↑，除S外，上列元素的电负性从大到小依次为__O＞N＞C＞K__。‎ ‎4．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”。‎ ‎(1)(2016·海南卷节选)第四周期元素中，锰原子价电子层中未成对电子数最多。(　×　)‎ ‎(2)第一电离能：O>N。(　×　)‎ ‎(3)Ge的电负性大于S。(　×　)‎ ‎(4)(2016·海南卷节选)卤素氢化物中，HCl的沸点最低的原因是其分子间的范德华力最小。(　×　)‎ ‎(5)化合物分子中有7个σ键和1个π键。(　×　)‎ ‎(6)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。(　×　)‎ ‎(7)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。(　×　)‎ ‎(8)SiF4和SO的中心原子均为sp3杂化。(　√　)‎ ‎(9)NH的电子式为，呈平面形结构。(　×　)‎ ‎(10)CS2为V形的极性分子。(　×　)‎ ‎(11)C2H2分子中σ键与π键的数目比为1∶1。(　×　)‎ ‎(12)水加热到很高温度也难以分解是因水分子间存在氢键。(　×　)‎ ‎(13)CH2Cl2和CCl4均是四面体构型的非极性分子。(　×　)‎ ‎5．共价键 ‎(1)(2016·全国卷丙节选)GaAs的熔点为1 ‎238 ℃‎，Ga与As以__共价__键结合。‎ ‎(2)(2016·上海卷节选)HClO的电子式：____。‎ ‎(3)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是__C有4个价电子且半径小，难以通过得失电子达到稳定结构__。‎ CS2分子中，共价键的类型有__σ键和π键__。‎ ‎(4)Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1 mol Ni(CO)4中含__8__mol σ键。‎ ‎(5)配合物[Cr(H2O)6]3＋中，与Cr3＋形成配位键的原子是__O__(填元素符号)。‎ ‎(6)1 mol CH3CHO分子中含有的σ键的数目为　6NA(或6×6.02×1023)　, 1 mol NH4BF4含有__2__mol配位键。‎ ‎(7)六方BN晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为__共价键__；BF3分子中的F—B—F的键角是__120°__。‎ ‎(8)已知a是H元素，b是N元素，c是O元素，d是S元素，a 与其他元素形成的二元共价化合物中，分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是__N2H4、H2O2__(填化学式，写出两种)。‎ ‎6．分子的空间构型 ‎(1)(2016·全国卷甲节选)[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是__正四面体__。‎ ‎(2)(2016·全国卷丙节选)AsCl3分子的立体构型为__三角锥形__，其中As的杂化轨道类型为__sp3__。‎ ‎(3)(2016·四川卷节选)SO3分子的空间构型为__平面正三角形__。‎ ‎(4)乙醛中碳原子的杂化类型为__sp3、sp2__。BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为__sp2__和__sp3__。‎ ‎(5)1 mol [Cr(NH3)4(H2O)2]Cl3含有__6__mol配位键。‎ ‎(6)已知XY2为红棕色气体，X与H可形成XH3，则XY离子的立体构型是__V形__，R2＋离子的3d轨道中有9个电子，则在R2＋的水合离子中，提供孤电子对的原子是__O__。‎ ‎(7)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e的原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族。则a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为__sp3__；这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是__HNO2、HNO3__；酸根呈三角锥结构的酸是__H2SO3__。‎ ‎(8)已知元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子，元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍，则在Y的氢化物(H2Y)分子中，Y原子轨道的杂化类型是__sp3__，YZ的空间构型为__正四面体__。‎ ‎(9)NO的空间构型是__平面三角形__，H2O分子中O原子轨道的杂化类型为__sp3__。‎ ‎(10)甲醛(HCHO)在Ni催化作用下加氢可得到甲醇(CH3OH)。甲醇分子内C原子的杂化方式为__sp3__，甲醛分子内C原子的杂化方式为__sp2__，甲醇分子内的O—C—H键角__小于__(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的O—C—H键角。‎ ‎7．分子的性质 ‎(1)(2016·四川卷节选)H2S的沸点低于H2O的沸点，其原因是__H2S分子间不存在氢键，H2O分子间存在氢键__。‎ ‎(2)(2016·上海卷节选)HCN是直线形分子，HCN是__极性__分子(选填“极性”或“非极性”)。‎ ‎(3)H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因：__H2SeO3和H2SeO4可分别表示为(HO)2SeO和(HO)2SeO2。H2SeO3中的Se为＋4价，而H2SeO4中的Se为＋6价，后者正电性更高，导致Se—O—H中O的电子更向Se偏移，越易电离出H＋__。‎ ‎(4)H2O在乙醇中的溶解度大于H2S，其原因是__水分子与乙醇分子之间形成氢键__。‎ ‎(5)乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是__CH3COOH存在分子间氢键__。‎ ‎(6)维生素B1的结构式如图，晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有__离子键、氢键和范德华力__。‎ ‎(7)用“>”或“<”填空：‎ 第一电离能 离子半径 熔点 酸性 Si__<__S O2－__>__Na＋‎ NaCl__<__Si H2SO4__<__HClO4‎