（全国）2017版高考化学一轮复习 第12章 物质结构与性质（选考）（课件+讲义）（打包6套）新人教版.zip

1第 39讲 原子结构与性质考点一 原子核外电子排布原理1．能层、能级与原子轨道(1)能层( n)：在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量差异将其分成不同能层。通常用 K、L、M、N……表示，能量依次升高。(2)能级：同一能层里电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用 s、p、d、f等表示，同一能层里，各能级的能量按 s、p、d、f 的顺序依次升高，即： E(s)ⅢA、ⅤAⅥA 除外，同主族从上到下第一电离能减小，①是 Al，②是 Si，③是 P，④是 S，故 P的第一电离能最大，错误；C 项，能层之间的能量不同，如果有突变，说明能层发生变化，发现 1451、7733 突变了，说明最外层有 2个电子，故说法正确；D 项，①Si，②N，③C，④S，原子半径看电子层数，电子层数越多半径越大，电子层数相等，看原子序数，原子序数越大，半径反而越小，故 Si的半径最大，说法正确。10．下列说法或有关化学用语的表达正确的是( )A．在基态多电子原子中，p 轨道电子能量一定高于 s轨道电子能量B．基态 Fe原子的外围电子排布图为C．因氧元素电负性比氮元素大，故氧原子第一电离能比氮原子第一电离能大D．根据原子核外电子排布的特点，Cu 在周期表中属于 s区元素 答案 B解析 A 项，电子的能量由所处的能层与能级共同决定，同一能级中的 p轨道电子的能量一定比 s轨道电子能量高，但外层 s轨道电子能量则比内层 p轨道电子能量高，A 项错误；B项，基态铁原子外围电子排布式为 3d64s2，根据洪特规则，外围电子排布图为B项正确；C 项，N 原子的 2p轨道处于半满，较稳定，第一电离能大于氧原子，C 项错误；D 项，Cu 的外围电子排布式为 3d104s1，位于元素周期表的 ds区，D项错误，选 B。11．第一电离能 I1是指气态原子 X(g)失去一个电子成为气态阳离子 X＋ (g)所需的能量。下图是部分元素原子的第一电离能 I1随原子序数变化的曲线图。22请回答以下问题：(1)从上图分析可知，同一主族元素原子的第一电离能 I1变化规律是________________________________________________________________________。(2)上图中 5号元素在周期表中的位置是________________________________________________________________________________________________________________。(3)认真分析上图中同周期元素第一电离能的变化规律，将 NaAr之间六种元素用短线连接起来，构成完整的图像。答案 (1)从上到下依次减小(2)第三周期ⅤA 族(3)12．现有 1～20 号元素 A、B、C、D 所对应的物质的性质或微粒结构如下表：元素 物质性质或微粒结构A M层上有 2对成对电子B B的离子与 D的离子具有相同电子层结构，且可以相互组合形成干燥剂C 常温下单质为双原子分子，其氢化物水溶液呈碱性D 元素最高正价是＋7 价(1)元素 A的原子最外层共有________种不同运动状态的电子，有________种能量不同的电子。B 的离子与 D的离子相互组合形成的干燥剂的化学式是________。(2)元素 C与氢元素形成带一个单位正电荷的离子，写出该微粒的电子式________________________________________________________(用元素符号表示)。23(3)元素 A与元素 D相比，非金属性较强的是________(用元素符号表示)，下列表述中能证明这一事实的是________。A．常温下 A的单质和 D的单质状态不同B．A 的氢化物比 D的氢化物稳定C．一定条件下 D能从 A的氢化物水溶液中置换出 A单质D．HD 的酸性比 HA酸性强(4)C的氢化物固态时属于________晶体，该氢化物与 A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式是________________________________。答案 (1)6 2 CaCl 2 (2)(3)Cl C (4)分子 2NH 3＋H 2SO4===(NH4)2SO4解析 根据物质性质和微粒结构，A 为 S，D 为 Cl，B 为 Ca，C 为 N。(1)S的最外层有 6个电子，其运动状态各不相同，3s、3p 轨道上电子能量不相同，所以应有 2种能量不同的电子。CaCl 2是一种中性干燥剂。(2)该离子应为 NH ，其电子式为 。＋4(3)S和 Cl相比较，Cl 的非金属性强，可以根据氢化物的稳定性，最高价氧化物对应水化物的酸性以及 Cl2＋H 2S===2HCl＋S↓进行判断。(4)NH3为分子晶体，NH 3和 H2SO4反应生成(NH 4)2SO4。13．不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用一定数值 x来表示， x越大，其原子吸引电子的能力越强。下面是某些短周期元素的 x值：元素符号 Li Be B C O F Na Al Si P S Clx值 1.0 1.5 2.0 2.5 3.5 4.0 0.9 1.5 1.8 2.1 2.5 3.0(1)推测 x值与原子半径的关系是____________________________________________；根据短周期元素的 x值变化特点，体现了元素性质的________________变化规律。(2)分别指出下列两种化合物中氧元素的化合价：HClO________，HFO________。(3)经验规律告诉我们：成键的两原子相应元素 x数值的差值为 Δ x，当 Δ x＞1.7 时，一般为离子键，当 Δ x＜1.7 时，一般为共价键，试推断 AlBr3中化学键类型是________________。(4)预测元素周期表中， x值最小的元素位于________周期________族(放射性元素除外)。答案 (1)同周期(同主族)中， x值越大，其原子半径越小 周期性 (2)－2 0 (3)共价键 (4)第六 ⅠA解析 (1) x值越大，其原子半径越小，电负性随着原子序数的递增，呈现周期性变化。24(2)根据电负性的数值，在 HClO中氧为－2 价，根据 ，H 和 O的共用电子对偏向 O，而 O和 F的共用电子对又偏向 F，所以 O为 0价。(3)x(Br)－ x(Al)＜ x(Cl)－ x(Al)＝3.0－1.5＝1.5，所以 AlBr3中化学键类型为共价键。(4)电负性最小的应为金属性最强的。14．下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表某一化学元素。(1)下列各组元素的单质可能都是电的良导体的是________(填写编号)。①a、c、h ②b、g、k ③c、h、l ④d、e、f(2)如给核外电子足够的能量，这些电子便会摆脱原子核的束缚而离去。核外电子离开该原子或离子所需要的能量主要受两大因素的影响：①原子核对核外电子的吸引力，②形成稳定结构的倾向。下表是一些气态原子失去核外不同电子所需的能量(kJ·mol －1 )：锂 X Y失去第一个电子 519 502 580失去第二个电子 7 296 4 570 1 820失去第三个电子 11 799 6 920 2 750失去第四个电子 9 550 11 600①通过上述信息和表中的数据分析为什么锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量：_______________________________________________。②表中 X可能为以上 13种元素中的________(填写字母)元素，则该元素属于________区。用元素符号表示 X和 j所能形成的化合物的化学式是__________。③Y 是周期表中________族元素。④以上 13种元素中，________(填写字母)元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多。答案 (1)①④ (2)①锂原子失去核外第一个电子后即达到稳定结构，所以锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量②a s Na 2O和 Na2O2 ③ⅢA ④m解析 根据位置可以判断 b为 H，a 为 Na，c 为 Mg，d 为 Sr，e 为 Ti，f 为 Al，g 为 Ge，h为 C，i 为 P，j 为 O，k 为 Te，l 为 Cl，m 为 Ar。(1)金属以及石墨为电的良导体，所以①④都符合。(2)①由于 Li失去一个电子后，达到稳定结构，所以再失去一个电子所需能量远远大于失去第一个电子所需能量。②表中所给数据即电离能，根据 X的逐级电离能数据，X 最外层应有1个电子，应为 Na元素，即 a，Na 在 s区，Na 与 j(O)可形成 Na2O、Na 2O2两种化合物。③25根据 Y的逐级电离能数据，Y 最外层应有 3个电子，对应的应为 Al(f)。④稀有气体元素原子最稳定，失去第一个电子需要的能量最多。1第 40 讲 分子结构与性质考点一 共价键1．本质在原子之间形成共用电子对(电子云的重叠)。2．特征具有饱和性和方向性。3．分类分类依据 类型σ 键 电子云“头碰头”重叠形成共价键的原子轨道重叠方式π 键 电子云“肩并肩”重叠极性键 共用电子对发生偏移形成共价键的电子对是否偏移非极性键 共用电子对不发生偏移单键 原子间有一对共用电子对双键 原子间有两对共用电子对原子间共用电子对的数目三键 原子间有三对共用电子对特别提醒 (1)只有两原子的电负性相差不大时，才能形成共用电子对，形成共价键，当两原子的电负性相差很大(大于 1.7)时，不会形成共用电子对，而形成离子键。(2)同种元素原子间形成的共价键为非极性键，不同种元素原子间形成的共价键为极性键。4．键参数(1)概念2(2)键参数对分子性质的影响①键能越大，键长越短，分子越稳定。②5．等电子原理原子总数相同，价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相似，如CO 和 N2。深度思考1．正误判断，正确的划“√” ，错误的划“×”(1)共价键的成键原子只能是非金属原子(×)(2)在任何情况下，都是 σ 键比 π 键强度大(×)(3)在所有分子中都存在化学键(×)(4)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关(√)(5)s­s σ 键与 s­p σ 键的电子云形状对称性相同(√)(6)σ 键能单独形成，而 π 键一定不能单独形成(√)(7)σ 键可以绕键轴旋转，π 键一定不能绕键轴旋转(√)(8)碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的 3 倍和 2 倍(×)(9)键长等于成键两原子的半径之和(×)(10)所有的共价键都有方向性(×)2．N≡N 键的键能为 946 kJ·mol－1 ，N—N 键的键能为 193 kJ·mol－1 ，则一个 π 键的平均键能为__________，说明 N2中________键比________键稳定(填“σ”或“π”)。答案 376.5 kJ·mol －1 π σ解析 π 键的平均键能为 ＝376.5 kJ·mol－1 ，所以 N2中 π 键比 946－ 193 kJ·mol－ 12σ 键稳定。3．结合事实判断 CO 和 N2相对更活泼的是____________，试用下表中的键能数据解释其相对更活泼的原因：______________________________________________________。CO C—O C===O C≡O键能(kJ·mol －1 ) 357.7 798.9 1 071.93N2 N—N N===N N≡N键能(kJ·mol －1 ) 154.8 418.4 941.7答案 CO 断开 CO 分子的第一个化学键所需要的能量(273.0 kJ·mol－1 )比断开 N2分子的第一个化学键所需要的能量(523.3 kJ·mol －1 )小解析 由断开 CO 分子的第一个化学键所需要的能量[(1 071.9－798.9) kJ·mol－1 ＝273.0 kJ·mol－1 ]比断开 N2分子的第一个化学键所需要的能量[(941.7－418.4) kJ·mol－1 ＝523.3 kJ·mol －1 ]小，可知 CO 相对更活泼。题组一 用分类思想突破化学键的类别1．在下列物质中：①HCl、②N 2、③NH 3、④Na 2O2、⑤H 2O2、⑥NH 4Cl、⑦NaOH、⑧Ar、⑨CO 2、⑩C 2H4(1)只存在非极性键的分子是__________；既存在非极性键又存在极性键的分子是__________；只存在极性键的分子是__________。(2)只存在单键的分子是__________，存在三键的分子是__________，只存在双键的分子是__________，既存在单键又存在双键的分子是__________。(3)只存在 σ 键的分子是__________，既存在 σ 键又存在 π 键的分子是__________。(4)不存在化学键的是__________。(5)既存在离子键又存在极性键的是__________；既存在离子键又存在非极性键的是__________。答案 (1)② ⑤⑩ ①③⑨ (2)①③⑤ ② ⑨ ⑩(3)①③⑤ ②⑨⑩ (4)⑧ (5)⑥⑦ ④1.在分子中，有的只存在极性键，如 HCl、NH 3等，有的只存在非极性键，如 N2、H 2等，有的既存在极性键又存在非极性键，如 H2O2、C 2H4等；有的不存在化学键，如稀有气体分子。2．在离子化合物中，一定存在离子键，有的存在极性共价键，如 NaOH、Na 2SO4等；有的存在非极性键，如 Na2O2、CaC 2等。3．通过物质的结构式，可以快速有效地判断键的种类及数目；判断成键方式时，需掌握：共价单键全为 σ 键，双键中有一个 σ 键和一个 π 键，三键中有一个 σ 键和两个 π 键。题组二 键参数的应用2．NH 3 分子的空间构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，解释该事实的充分理由是 ( )A．NH 3分子是极性分子4B．分子内 3 个 N—H 键的键长相等，键角相等C．NH 3分子内 3 个 N—H 键的键长相等，3 个键角都等于 107°D．NH 3分子内 3 个 N—H 键的键长相等，3 个键角都等于 120°答案 C解析 A 项，NH 3为极性分子不能说明 NH3一定为三角锥形；B 项，三个 N—H 键键能与键长分别相同，键角相等仍有可能为正三角形；D 项与事实不符。3．Ⅰ.已知 H2、O 2、Cl 2、N 2分子中共价键的键能依次为 436 kJ·mol－1 、497 kJ·mol－1 、243 kJ·mol －1 、946 kJ·mol －1 ，(1)下列叙述正确的是________。A．N—N 键键能为 ×946 kJ·mol－1 ＝315.3 kJ·mol －113B．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＋2NH 3===N2＋6HCl 的反应热。(已知： EN—H＝391 kJ·mol －1 ， EH—Cl＝432 kJ·mol －1 )Ⅱ.[2015·浙江理综，28(1)]乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：已知：化学键 C—H C—C C===C H—H键能/kJ·mol－1 412 348 612 436计算上述反应的 Δ H＝________ kJ·mol －1 。答案 Ⅰ.(1)D(2)Δ H＝3 ECl—Cl＋6 EN—H－ EN≡N －6 EH—Cl＝3×243 kJ·mol－1 ＋6×391 kJ·mol－1 －946 kJ·mol－1 －6×432 kJ·mol－1 ＝－463 kJ·mol－1 。Ⅱ.＋124解析 Ⅰ.(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，一般 σ 键的键能大于 π 键的键能，但在 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。O 2中氧原子间是以双键结合，C 不正确。键能越大，分子越稳5定，故 D 正确。Ⅱ.设“ ”部分的化学键键能为 a kJ·mol－1 ，则 Δ H＝( a＋348＋412×5) kJ·mol－1 －( a＋612＋412×3＋436) kJ·mol －1 ＝＋124 kJ·mol －1 。1．分子的空间构型与键参数键长、键能决定了共价键的稳定性，键长、键角决定了分子的空间构型。一般来说，知道了多原子分子中的键角和键长等数据，就可确定该分子的立体构型。2．反应热与键能：Δ H＝反应物总键能－生成物总键能。题组三 等电子原理的应用4．已知 CO2为直线形结构，SO 3为平面正三角形结构，NF 3为三角锥形结构，请推测 COS、CO、PCl 3的空间结构。2－3答案 COS 为直线形结构；CO 为平面正三角形结构；PCl 3为三角锥形结构。2－3解析 COS 与 CO2互为等电子体，其结构与 CO2相似，所以其为直线形结构；CO 与 SO3互2－3为等电子体，结构相似，所以 CO 为平面正三角形结构；PCl 3与 NF3互为等电子体，结构2－3相似，所以 PCl3为三角锥形结构。5．1919 年，Langmuir 提出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。(1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是________和________；________和________________________。(2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与 NO 互为等电子体的分子有________、________。－ 2答案 (1)N 2 CO N 2O CO 2 (2)SO 2 O 3解析 (1)仅由第二周期元素组成的共价分子，即 C、N、O、F 组成的共价分子中，如：N 2与 CO 电子总数均为 14 个电子，N 2O 与 CO2电子总数均为 22 个电子。(2)依题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，即可互称为等电子体，NO为三原子，各原子最外层电子数之和为 5＋6×2＋1＝18，SO 2、O 3也为三原子，各原子最－ 2外层电子数之和为 6×3＝18。6记忆等电子体，推测等电子体的性质1．常见的等电子体汇总微粒 通式 价电子总数 立体构型CO2、CNS － 、NO 、N＋ 2 － 3 AX2 16e－ 直线形CO 、NO 、SO 32－3 － 3 AX3 24e－ 平面三角形SO2、O 3、NO － 2 AX2 18e－ V 形SO 、PO2－4 3－4 AX4 32e－ 正四面体形PO 、SO 、ClO3－3 2－3 － 3 AX3 26e－ 三角锥形CO、N 2 AX 10e－ 直线形CH4、NH ＋ 4 AX4 8e－ 正四面体形2.根据已知的一些分子的结构推测另一些与它等电子的微粒的立体构型，并推测其物理性质。(1)(BN)x与(C 2)x，N 2O 与 CO2等也是等电子体；(2)硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料；(3)白锡( β ­Sn2)与锑化铟是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体；(4)SiCl 4、SiO 、SO 的原子数目和价电子4－4 2－4总数都相等，它们互为等电子体，都形成正四面体形。特别提醒 等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。考点二 分子的立体结构1．价层电子对互斥理论(1)价层电子对在球面上彼此相距最远时，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。填写下表。电子对数成键对数孤电子对数电子对立体构型分子立体构型 实例 键角2 2 0 直线形 直线形 BeCl2 180°3 0 平面正三角形 BF3 120°32 1三角形V 形 SnBr2 105°4 0 正四面体形 CH4109°28′3 1 三角锥形 NH3 107°42 2正四面体形V 形 H2O 105°2.杂化轨道理论7当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构不同。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：常用“― →”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，如 NH 可＋ 4表示为 ，在 NH 中，虽然有一个 N—H 键形成过程与其他 3 个 N—H 键形成过＋ 4程不同，但是一旦形成之后，4 个共价键就完全相同。(3)配合物如[Cu(NH 3)4]SO4配位体有孤电子对，如 H2O、NH 3、CO、F － 、Cl － 、CN － 等。中心原子有空轨道，如 Fe3＋ 、Cu 2＋ 、Zn 2＋ 、Ag ＋ 等。深度思考VSEPR 模型和分子(离子)立体模型与中心原子杂化类型的确定。填写下表。化学式孤电子对数(a－ xb)/2σ 键电子对数价层电子对数VSEPR 模型名称分子或离子的立体模型名称中心原子杂化类型H2S 2 2 4 四面体形 V 形 sp3SO2 1 2 3 平面三角形 V 形 sp2SO3 0 3 3 平面三角形 平面三角形 sp28CH4 0 4 4 正四面体形 正四面体形 sp3NCl3 1 3 4 四面体形 三角锥形 sp3HCN 0 2 2 直线形 直线形 spHCHO 0 3 3 平面三角形 平面三角形 sp2NO－ 3 0 3 3 平面三角形 平面三角形 sp2ClO－ 3 1 4 四面体形 直线形 sp3H3O＋ 1 3 4 四面体形 三角锥形 sp3ClO－ 3 1 3 4 四面体形 三角锥形 sp3PO3－4 0 4 4 正四面体形 正四面体形 sp3CH≡CH 直线形 spCH2===CH2 平面形 sp2C6H6 平面六边形 sp2CH3COOH sp3、sp 2特别提醒 (1)价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。①当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致；②当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。如：中心原子采取 sp3杂化的，其价层电子对模型为四面体形，其分子构型可以为四面体形(如 CH4)，也可以为三角锥形(如 NH3)，也可以为 V 形(如 H2O)。(2)价层电子对互斥理论能预测分子的几何构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的几何构型。两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。(3)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同，中心原子杂化类型相同时孤电子对数越多，键角越小。(4)杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同，但能量不同。题组一 价层电子对互斥理论、杂化轨道理论的综合考查1．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．直线形 sp 杂化 B．V 形 sp 2杂化C．三角锥形 sp 3杂化 D．平面三角形 sp 2杂化答案 A9解析 氮的最高价氧化物为 N2O5，根据 N 元素的化合价为＋5 和原子组成，可知阴离子为 NO、阳离子为 NO ，NO 中 N 原子形成了 2 个 σ 键，孤电子对数目为 0，所以杂化类型为－ 3 ＋ 2 ＋ 2sp，阳离子的构型为直线形，故 A 项正确。2．原子形成化合物时，电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。请回答下列问题：(1)BF3分子的立体结构为______________，NF 3分子的立体结构为____________。(2)碳原子有 4 个价电子，在形成化合物时价电子均参与成键，但杂化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子中，碳原子采取 sp 杂化的分子是____________(写结构简式，下同)，采取 sp2杂化的分子是__________，采取 sp3杂化的分子是____________。试写出一种有机物分子的结构简式，要求同时含有三种不同杂化方式的碳原子：__________________。(3)已知 H2O、NH 3、CH 4三种分子中，键角由大到小的顺序是 CH4NH3H2O，请分析可能的原因是____________________________________________________________________。(4)由于电荷的作用，阴、阳离子形成化合物时离子的电子云会发生变化，使离子键逐渐向共价键过渡。阳离子电荷数越多，阴离子半径越大时，电子云变化越大，导致所形成的化合物在水中的溶解度越小。由此可知，四种卤化银(AgF、AgCl、AgBr 和 AgI)在水中的溶解度由大到小的顺序为_________________________________________________________。答案 (1)平面三角形 三角锥形(2)CH≡CH CH 2===CH2、 CH 3CH3(其他合理答案均可)(3)CH4分子中的 C 原子没有孤电子对，NH 3分子中 N 原子上有 1 对孤电子对，H 2O 分子中 O原子上有 2 对孤电子对，对成键电子对的排斥作用增大，故键角减小(4)AgFAgClAgBrAgI解析 (1)BF 3分子中的 B 原子采取 sp2杂化，所以其分子的立体结构为平面三角形；NF 3分子中的 N 原子采取 sp3杂化，其中一个杂化轨道中存在一对孤电子对，所以其分子的立体结构为三角锥形。(2)乙烷分子中的碳原子采取 sp3杂化，乙烯、苯分子中的碳原子均采取 sp2杂化，乙炔分子中的碳原子采取 sp 杂化，同时含有三种不同杂化方式的碳原子的有机物分子中应该同时含有烷基(或环烷基)、碳碳双键(或苯环)和碳碳三键。(3)H2O、NH 3、CH 4分子中的 O、N、C 均采取 sp3杂化，而在 O 原子上有 2 对孤电子对，对成键电子对的排斥作用最大，键角最小；N 原子上有 1 对孤电子对，对成键电子对的排斥作用使键角缩小，但比水分子的要大；C 原子上无孤电子对，键角最大。101.“三种”方法判断分子中心原子的杂化类型(1)根据杂化轨道的空间分布构型判断①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子发生 sp3杂化。②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生 sp2杂化。③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生 sp 杂化。(2)根据杂化轨道之间的夹角判断若杂化轨道之间的夹角为 109°28′，则分子的中心原子发生 sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为 120°，则分子的中心原子发生 sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为 180°，则分子的中心原子发生 sp 杂化。(3)根据等电子原理结构相似进行推断，如 CO2是直线形分子，CNS － 、NO 、N 与 CO2是等＋ 2 － 3电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均采用 sp 杂化。2．用价层电子对互斥理论推测分子或离子的思维程序用价层电子对互斥理论推测简单分子(AB n型)、离子(AB 型)空间构型的方法m±n(1)σ 键的电子对数的确定由分子式确定 σ 键电子对数。例如，H 2O 中的中心原子为 O，O 有 2 对 σ 键电子对；NH 3中的中心原子为 N，N 有 3 对 σ 键电子对。(2)中心原子上的孤电子对数的确定中心原子上的孤电子对数＝ (a－ xb)。式中 a 为中心原子的价电子数，对于主族元素来说，12价电子数等于原子的最外层电子数； x 为与中心原子结合的原子数； b 为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为 1，其他原子等于“8－该原子的价电子数” 。例如，SO 2的中心原子为 S，S 的价电子数为 6(即 S 的最外层电子数为 6)，则 a＝6；与中心原子 S 结合的 O 的个数为 2，则 x＝2；与中心原子结合的 O 最多能接受的电子数为 2，则 b＝2。所以，SO2中的中心原子 S 上的孤电子对数＝ ×(6－2×2)＝1。12题组二 配位键、配合物理论3．Ⅰ.铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。11(1)往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成[Cu(NH 3)4]2＋ 配离子。已知 NF3与 NH3的空间构型都是三角锥形，但 NF3不易与 Cu2＋ 形成配离子，其原因是___________________________。(2)向 CuSO4溶液中加入过量 NaOH 溶液可生成[Cu(OH) 4]2－ 。不考虑空间构型，[Cu(OH) 4]2－的结构可用示意图表示为__________________________________________________。(3)胆矾 CuSO4·5H2O 可写作[Cu(H 2O)4]SO4·H2O，其结构示意图如下：下列有关胆矾的说法正确的是________。A．所有氧原子都采取 sp3杂化B．氧原子存在配位键和氢键两种化学键C．Cu 2＋ 的价电子排布式为 3d84s1D．胆矾中的水在不同温度下会分步失去Ⅱ.经研究表明，Fe(SCN) 3是配合物，Fe 3＋ 与 SCN－ 不仅能以 1∶3 的个数比配合，还能以其他个数比配合。请按要求填空：(1)若所得 Fe3＋ 和 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。该离子的离子符号是__________。(2)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___________________________________________________________。答案 Ⅰ.(1)N、F、H 三种元素的电负性：F＞N＞H，在 NF3中，共用电子对偏向 F 原子，偏离 N 原子，使得氮原子上的孤电子对难与 Cu2＋ 形成配位键(2) 或(3)DⅡ.(1)[Fe(SCN)] 2＋(2)FeCl3＋5KSCN= ==K2[Fe(SCN)5]＋3KCl解析 Ⅰ.(1)N、F、H 三种元素的电负性：FNH，所以 NH3中共用电子对偏向 N 原子，而在NF3中，共用电子对偏向 F 原子，偏离 N 原子。(2)Cu2＋ 中存在空轨道，而 OH－ 中 O 原子有孤对电子，故 O 与 Cu 之间以配位键结合。(3)A 项，与 S 相连的氧原子没有杂化；B 项，氢键不是化学键；C 项，Cu 2＋ 的价电子排布式为 3d9；D 项，由图可知，胆矾中有 1 个 H2O 与其他微粒靠氢键结合，易失去，有 4 个 H2O与 Cu2＋ 以配位键结合，较难失去。12考点三 分子间作用力与分子的性质1．分子间作用力(1)概念物质分子之间普遍存在的相互作用力，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组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大对于 A—H…B，A、B的电负性越大，B 原子的半径越小，氢键的键能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组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高。如熔、沸点F2H2S，HFHCl，NH3PH3①影响分子的稳定性；②共价键键能越大，分子的稳定性越强题组四 无机含氧酸分子的酸性9．下列无机含氧酸分子中酸性最强的是( )A．HNO 2 B．H 2SO3C．HClO 3 D．HClO 4答案 D解析 对于同一种元素的含氧酸，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强，如H O2”或“HBrHIHFD．由于氢键的存在，水分子中氢氧键角是 105°答案 A解析 B 项，氢键不是化学键，而是一种分子间作用力；C 项应为 HFHIHBrHCl；D 项，由于孤电子对的排斥作用，水分子中的氢氧键角是 105°。3．下列事实与 NH3极易溶于水无关的是( )A．NH 3与水反应生成 NH3·H2OB．NH 3与水分子之间形成氢键C．NH 3和水分子的相对分子质量接近D．NH 3是极性分子答案 C4．下列现象与氢键有关的是( )①NH 3的熔、沸点比第ⅤA 族其他元素氢化物的高②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶③冰的密度比液态水的密度小④尿素的熔、沸点比醋酸的高⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低⑥水分子高温下也很稳定A．①②③④⑤⑥ B．①②③④⑤C．①②③④ D．①②③答案 B5．在硼酸[B(OH) 3]分子中，B 原子与 3 个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中 B 原子杂化轨道的类型及不同层分子间的主要作用力分别是( )A．sp，范德华力 B．sp 2，范德华力C．sp 2，氢键 D．sp 3，氢键答案 C解析 由于该晶体具有和石墨相似的层状结构，所以 B 原子采取 sp2杂化，同层分子间的作用力是范德华力，由于“在硼酸[B(OH) 3]分子中，B 原子与 3 个羟基相连” ，虽然三个 B—O24都在一个平面上，但 σ 单键能够旋转，使 O—H 键位于两个平面之间，因而能够形成氢键，从而使晶体的能量最低，达到稳定状态。6．下列物质中，可形成分子内氢键的是( )A．NH 3 B．CHOOHC．H 2O D．C 2H5OH答案 B7．共价键、离子键和范德华力都是微粒间的作用力，下列物质：①Na 2O2；②SiO 2；③石墨；④金刚石；⑤CaCl 2；⑥白磷，含有上述结合力中的两种的组合是( )A．①③⑤⑥ B．①③⑥C．②④⑥ D．①②③⑥答案 B解析 ①Na 2O2是离子化合物，含有离子键、非极性共价键，正确；②SiO 2是原子晶体，只含有极性共价键，错误；③石墨是混合型晶体，层内含有非极性共价键，层间存在分子间作用力，正确；④金刚石是原子晶体，只含有非极性共价键，错误；⑤CaCl 2是离子晶体，只含有离子键，错误；⑥白磷是分子晶体，分子间含有分子间作用力，分子内含有非极性共价键，正确。含有上述结合力中的两种的组合是①③⑥，选项是 B。8．有关物质结构的下列说法中正确的是( )A．碘升华时破坏了共价键B．含极性键的共价化合物一定是电解质C．氯化钠固体中的离子键在溶于水时被破坏D．HF 的分子间作用力大于 HCl，故 HF 比 HCl 更稳定答案 C解析 A 项，碘升华破坏分子间作用力；B 项，含极性键的共价化合物不一定是电解质，如CH4；D 项，分子的稳定性是由键能和键长决定的。9．下列有关 σ 键的说法错误的是 ( )A．如果电子云图像是由两个 s 电子重叠形成的，即形成 s­s σ 键B．s 电子与 p 电子形成 s­p σ 键C．p 和 p 不能形成 σ 键D．HCl 分子里含有一个 s­p σ 键答案 C解析 C 项，当 p­p 电子云头碰头重叠时，形成 σ 键；肩并肩重叠时，形成 π 键。10．以下微粒含配位键的是 ( )①N 2H ②CH 4 ③OH － ④NH ⑤Fe(CO) 3 ⑥Fe(SCN) 3 ⑦H 3O＋ ⑧[Ag(NH 3)2]OH＋ 5 ＋ 4A．①②④⑦⑧ B．③④⑤⑥⑦25C．①④⑤⑥⑦⑧ D．全部答案 C解析 ①N 2H 的结构式为 ；＋ 5⑦H 3O＋ 的结构式为 ；Fe(CO)3、Fe(SCN) 3、[Ag(NH 3)2]OH 均为配合物，中心离子(或原子)与配体之间均含配位键。11．某催化剂中含有的活性组分为 Ni、Cu 和 Zn 的化合物，可用于二氧化碳加氢制取甲醚。甲醚是乙醇的同分异构体，其熔点为－141.5 ℃，沸点为－24.9 ℃，在加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。(1)乙醇的沸点比甲醚高，其主要原因是_______________________________________。(2)甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为_______________________。(3)储氢材料化合物 A 是乙烷的等电子体，其相对分子质量为 30.8，且 A 是由第二周期两种氢化物形成的化合物。加热 A 会缓慢释放氢气，同时 A 转化为化合物 B，B 是乙烯的等电子体。化合物 A 的结构式为______________(若含有配位键，要求用箭头表示)，1 mol 化合物B 中 σ 键的数目是________________。答案 (1)乙醇分子间有氢键 (2)sp 25 NA解析 (1)乙醇的结构式为 ，甲醚的结构式为 ，乙醇含有羟基氢，能形成分子间氢键，所以大于甲醚的沸点。(2)甲醛的结构式为 ，为平面结构，碳原子采取 sp2杂化。(3)乙烷(C 2H6)为 8 原子，价电子总数为 14，根据相对分子质量 A 应为 BNH6，其结构式为，加热时，根据信息除生成 H2外，还应转化为 所以 1 mol 该化合物中含有 5NA σ 键。12．随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的开发利用受到越来越多的关注。以天然气(主要成分是 CH4)为原料经合成气(主要成分为 CO、H 2)制化学品，是目前天然气转化利用的主要技术路线。而采用渣油、煤、焦炭为原料制合成气，常因含羰基铁[Fe(CO) 5]等而导致以26合成气为原料合成甲醇和合成氨等生产过程中的催化剂产生中毒。请回答下列问题：(1)[Fe(CO)5]中铁的化合价为 0，写出铁原子的基态电子排布式：______________________。(2)与 CO 互为等电子体的分子和离子分别为________和________(各举一种即可，填化学式)，CO 分子的电子式为________，CO 分子的结构式可表示成________。(3)在 CH4、CO、CH 3OH 中，碳原子采取 sp3杂化的分子有________________，CH 3OH 的熔、沸点比 CH4高，其主要原因是_____________________________________________。答案 (1)1s 22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d 64s2(2)N2 CN － C⋮⋮O C O· ·(3)CH4、CH 3OH CH 3OH 分子有极性，同时分子之间还存在着氢键解析 (1)Fe 原子的基态核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2。(2)N 2、CN － 与 CO 互为等电子体；因为 N2的电子式为 N⋮⋮N ，所以 CO 的电子式为 C⋮⋮O ，其结构式为 C O(有· · · ·一个配位键)。(3)CH 4、CH 3OH 均为四面体结构，碳原子采取 sp3杂化；由于 CH3OH 是极性分子，且存在分子间氢键，所以 CH3OH 的熔、沸点较高。13．K 2Cr2O7是一种常见的强氧化剂，酸性条件下会被还原剂还原成 Cr3＋ 。(1)Cr3＋ 能与 OH－ 、CN － 形成配合物[Cr(OH) 4]－ 、[Cr(CN) 6]3－ 。①Cr 3＋ 的电子排布式可表示为__________。②不考虑空间构型，[Cr(OH) 4]－ 的结构可用示意图表示为________。(若有配位键，用箭头表示)③CN － 与 N2互为等电子体，写出 CN－ 的电子式：____________。(2)K2Cr2O7能将乙醇氧化为乙醛，直至乙酸。①乙醛中碳原子的杂化方式有________、________。②乙酸的沸点是 117.9℃，甲酸甲酯的沸点是 31.5℃，乙酸的沸点高于甲酸甲酯的沸点的主要原因是____________________。答案 (1)①1s 22s22p63s23p63d3或[Ar]3d 3②③[ C⋮⋮N ]－· ·(2)①sp 2 sp 3 ②乙酸分子间存在氢键解析 (1)①铬为 24 号元素，铬元素失去 3 个电子变成 Cr3＋ ，所以 Cr3＋ 核外有 21 个电子，根据构造原理知，该离子核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d3。②[Cr(OH) 4]－ 中的 Cr3＋ 与4 个 OH－ 形成配位键，可表示为 。③根据氮气分子的电子式写出 CN－ 的电27子式，且 CN－ 是离子，符合离子电子式的书写规则，所以其电子式为[ C⋮⋮N ]－ 。· ·(2)①乙醛中甲基上的碳原子含有四个共价单键，所以甲基采用 sp3杂化，醛基上碳原子含有 3 个共价单键，所以醛基上碳原子采用 sp2杂化。14．W、M、X、Y、Z 是周期表前 36 号元素中的四种常见元素，其原子序数依次增大。W 的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代；M 的氧化物是导致酸雨的主要物质之一。X 的某一种单质在高空大气层中保护人类免遭太阳光中紫外线的强烈侵袭；Y 的基态原子核外有6 个原子轨道处于半充满状态；Z 能形成红色的 Z2O 和黑色的 ZO 两种氧化物。(1)Y3＋ 基态电子排布式可表示为________。(2)MX 的空间构型是________(用文字描述)。－ 3(3)M 可形成多种氢化物，其中 MH3的碱性强于 M2H4的原因是__________________。(4)根据等电子原理，WX 分子的结构式为__________。(5)1 mol WX2中含有的 σ 键数目为________。(6)H2X 分子中 X 原子轨道的杂化类型为________。答案 (1)1s 22s22p63s23p63d3或[Ar] 3d3 (2)平面正三角形 (3)N 2H4分子中 N 为－2 价，而NH3分子中 N 为－3 价，电负性更大，导致 N 原子的孤电子对更易提供出来与 H＋ 结合 (4)C≡O (5)2 NA (6)sp 3杂化解析 本题考查了元素推断，核外电子排布，空间构型的判断，等电子体的性质，化学键的判断，杂化类型的判断等知识。W 的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，故 W 为C 元素；M 的氧化物是导致酸雨的主要物质之一，则 M 为 N 元素或 S 元素；X 的某一种单质在高空大气层中保护人类免遭太阳光中紫外线的强烈侵袭，则 X 是 O 元素，故 M 为 N 元素；Y 的基态原子核外有 6 个原子轨道处于半充满状态，则 Y 的价电子排布为 3d54s1，故 Y 为 Cr元素，Z 能形成红色的 Z2O 和黑色的 ZO 两种氧化物，故 Z 为 Cu 元素。(1)由上述推断可知，Y 3＋ 为 Cr3＋ ，基态电子排布式可表示为 1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d 3。(2)NO 中，N 的 σ 键数为 3，孤电子对数为(5＋1－3×2)/2＝0，所以其空间构型为平面－ 3正三角形。(3)从化合价角度分析：N 2H4分子中 N 为－2 价，而 NH3分子中 N 为－3 价，电负性更大，导致 N 原子的孤电子对更易提供出来与 H＋ 结合，故碱性更强。(4)CO 与 N2是等电子体，化学结构相似，所以 CO 的结构式类似于 N2，存在三键结构，故为C≡O。(5)CO2分子中存在 2 个碳氧双键，每个双键都有 1 个 σ 键，故 1 mol CO2分子中存在 2NA个 σ 键。(6)H2O 分子中，O 的 σ 键数为 2，孤电子对数为(6－2)/2＝2，故 H2X 分子中 X 原子轨道的杂化类型为 sp3杂化。