专题05 分子结构与性质（二）-高二化学选择性必修2疑难剖析、突破与练习

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一、共价键
1．共价键的类型
(1)根据共用电子对是否偏移，共价键分为极性键和非极性键。
(2)根据共用电子对数，共价键分为单键、双键、三键。
(3)根据原子轨道的重叠方式不同，可分为σ键(头碰头重叠)和π键(肩并肩重叠)。
(4)配位键是一种特殊的共价键。它是成键元素原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道。
2．共价键的特征
(1)共价键的饱和性：按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋方向相反的电子配对成键，这就是共价键的“饱和性”。H原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3等分子。共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。
(2)共价键的方向性：共价键形成时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠，而且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现概率越大，形成的共价键越牢固。电子所在的原子轨道都有一定的形状，所以要取得最大重叠，共价键必然有方向性。
共价键的方向性决定了分子的立体构型。
3．共价键的参数
(1)键参数对分子性质的影响
(2)键参数与分子稳定性的关系：键长越短，键能越大，分子越稳定。
4．共价键的存在
(1)非金属单质分子(稀有气体除外)。如：O2、F2、H2、C60等。
(2)非金属元素形成的化合物中。如：H2SO4、CO2、H2O2、有机物分子等。
(3)某些金属与非金属形成的化合物中。如：BeCl2、HgCl2、AlCl3等。
(4)部分离子化合物中。如：Na2O2、NaOH、Na2SO4、NH4Cl等。
5.共价键的强弱
(1)由原子半径和共用电子对数判断：成键原子的半径越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有共价键的分子越稳定。如原子半径：FH—Cl>H—Br>H—I，稳定性：HF>HCl>HBr>HI。
(2)由键能判断：共价键的键能越大，表示破坏共价键消耗的能量越多，则共价键越牢固。
(3)由键长判断：共价键的键长越短，破坏共价键消耗的能量越多，则共价键越牢固。
6.配位化合物
（1）配位键：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成的共价键。常用“→”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，如NHeq \\al(＋,4)可表示为[HNHHH]＋，在NHeq \\al(＋,4)中，虽然有一个N—H键形成过程与其他3个N—H键形成过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。配位键是一种特殊的共价键。配位键中的共用电子对是由成键单方提供的，而其他的共价键的共用电子对是由成键双方提供的。配位键同样具有饱和性和方向性。一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如Ag＋形成2个配位键；Cu2＋形成4个配位键等。
（2）组成：把金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH、NH4Cl等均为配合物。中心离子是提供空轨道接受孤电子对的离子，一般都是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子)，过渡金属离子最常见的有Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等；配体是提供孤电子对的阴离子或分子，如Cl－、NH3、H2O等，配体中直接同中心原子配位的原子叫做配位原子，配位原子必须是含有孤电子对的原子，如NH3中的N原子，H2O中的O原子等；配位数是直接与中心原子形成的配位键的数目。如[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位数为6。
（3）形成条件：成键原子一方能提供孤电子对，如分子有NH3、H2O、HF、CO等，离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等；成键原子另一方能提供空轨道，如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子。
7．8电子稳定结构
(1)分子中若含有氢元素，则氢原子不能满足8电子稳定结构。
(2)某元素化合价绝对值与其原子最外层电子数之和等于8，则该元素的原子最外层满足8电子稳定结构。如C原子最外层电子数为4，CO2中C为＋4价，二者之和为8；O原子最外层电子数为6，CO2中O为－2价(绝对值是2)，二者之和为8，则CO2分子中所有原子都满足最外层8电子稳定结构；N原子最外层5个电子，NO2中，N为＋4价，二者之和为9，故N原子不满足最外层8电子稳定结构；B原子最外层3个电子，BF3中，B为＋3价，二者之和为6，故B原子不满足最外层8电子稳定结构。
二、分子的立体构型
1.价层电子对互斥理论
(1)理论要点：价层电子对互斥模型认为，在一个共价分子中，中心原子周围电子对排布的立体构型主要决定于中心原子的价电子层中电子对的数目。所谓价层电子对包括成键的σ电子对和未成键的孤电子对。价层电子对各自占据的位置倾向于彼此分离得尽可能地远些，这样电子对彼此之间的排斥力最小，整个分子最为稳定。
(2)判断分子中的中心原子上的价层电子对数的方法：对ABx型分子或ABeq \\al(m±,x)型离子，其价层电子对数的判断方法为n＝eq \f(1,2)(中心原子的价电子数＋每个配位原子提供的价电子数×x±m)。注意氧族元素的原子作为中心原子A时提供6个价电子，作为配位原子B时不提供价电子；若为分子，电荷数为0；c.若为阳离子，则减去电荷数，如NHeq \\al(＋,4)的n＝eq \f(5＋1×4－1,2)＝4；d.若为阴离子，则加上电荷数，如SOeq \\al(2－,4)的n＝eq \f(6＋2,2)＝4。
中心原子上的孤电子对数＝eq \f(1,2)(a－xb)，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是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。如SO2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＝eq \f(1,2)×(6－2×2)＝1。
(3)价层电子对互斥理论与分子构型：价层电子对互斥构型是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对的空间构型，不包括孤电子对。两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对(未用于形成共价键的电子对)，当中心原子上无孤电子对时，两者的构型一致；当中心原子上有孤电子对时，两者的构型不一致。常见的分子立体构型有直线形、V形、平面三角形、三角锥形、四面体形等。
2.杂化轨道理论
(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的关系：
(3)由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型：杂化轨道用来形成σ键和容纳孤电子对，所以有公式：杂化轨道数＝中心原子的孤电子对数＋中心原子的σ键个数。
（4）中心原子杂化轨道类型和分子立体构型的相互判断：
3.等电子原理
原子总数、价电子总数均相同的分子或离子具有相似的化学键特征，等电子体具有相似的杂化类型，相同的立体构型，等电子体物理性质相似，化学性质不同。常见等电子体如下：
三、分子的性质
1.极性分子和非性分子
（1）只由非极性键构成或不含共价键的分子(O3除外)一定是非极性分子；只含有极性键的分子可能是极性分子也可能是非极性分子；含有非极性键的分子也可能是极性分子；极性分子一定含有极性键，也可能含有非极性键等，这些说法应准确理解。
（2）以极性键结合的多原子分子中，有些属于极性分子，有些属于非极性分子，这取决于分子中各键的空间排列，而键角是决定分子立体构型的因素之一。三原子分子CO2、CS2及四原子分子C2H2，虽然都含有极性键，但分子中键角均为180°，因电荷分布完全对称，所以是非极性分子。而同样是三原子分子的H2O、H2S、HCN等分子，由于电荷分布不对称，都是极性分子。
（3）看分子的对称性，如CH4分子的正四面体形和BF3分子的平面正三角形都是完全对称的立体构型，虽然分子中有极性键，键有极性，但分子立体构型的对称性从整体看，键的极性相互抵消，分子没有极性。而CHCl3、NH3等分子因分子立体结构不对称而为极性分子。
（4）分子内中心原子的化合价绝对值(或可理解为共价单键数目，一个双键看作两个单键)等于其主族序数(即最外层电子数)时，分子为非极性分子，如BF3、CH4、CO2、PCl5、SiCl4、SO3、BeCl2等均为非极性分子，其他的如NO2、CO、SO2、NH3、NF3等为极性分子。
（5）分子内中心原子的最外层无孤电子对(非共用电子对)时，分子为非极性分子，如CO2、CS2、BeCl2、CCl4、BCl3、PCl5等均为非极性分子。另外，上述分子中除了BeCl2、BCl3、PCl5分子外，其余的分子中所有成键原子的最外层均达8个电子的稳定结构。而BeCl2分子中的Be原子最外层只有4个电子，BCl3分子中的B原子最外层只有6个电子，PCl5分子中P原子的最外层电子肯定超过8个，但它们都能稳定存在，说明原子通过得失电子或共用电子对而达到稳定结构时不一定都要满足最外层2个电子或8个电子的饱和结构。
2.范德华力和氢键
(1)范德华力：物质分子间普遍存在的一种相互作用力称为范德华力。范德华力比化学键的键能小约1～2个数量级。
(2)氢键：由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢原子)与另一个电负性很强的原子(如水分子中的氧原子)之间的作用力。
3．分子的溶解性
(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。若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。
(2)随着溶质分子中憎水基的增多，溶质在水中的溶解度减小。如甲醇、乙醇和水以任意比互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。
4．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CHCH3OHCOeq \(OH。,\s\up6(,* ))
5．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：HClO6．粒子间作用力对物质性质的影响
【典例演练】
[例题1](1)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为________，其中氧原子的杂化方式为__________。
(2)V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。SO2分子中S原子价层电子对数是________对，分子的立体构型为________；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为________；SO3的三聚体环状结构如图所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为________；该结构中S—O键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约160 pm，较短的键为________(填图中字母)，该分子中含有________个σ键。
(3)有两种活性反应中间体粒子，它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种粒子的球棍模型，写出相应的化学式：
____________________；____________________。
(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。平面三角形分子________，三角锥形分子________，四面体形分子________。
【解析】(1)OF2分子中O与2个F原子形成2个σ键，O原子还有2对孤电子对，所以O原子的杂化方式为sp3，空间构型为V形。(2)SO2分子中硫原子价电子排布式为3s23p4，价层电子对数是3对，分子的立体构型为V形；SO3气态为单分子，该分子中硫原子的杂化轨道类型为sp2杂化；SO3的三聚体环状结构如图所示，该结构中硫原子形成4个键，该结构中硫原子的杂化轨道类型为sp3杂化；该结构中S—O键长有两类，一类如图中a所示，含有双键的成分键能大，键长较短，另一类为配位键，为单键，键能较小；由题给结构分析该分子中含有12个σ键。(3)AB3型分子，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CHeq \\al(＋,3)、CHeq \\al(－,3)或—CH3。(4)第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式，呈三角锥形的是NF3，呈平面三角形的是BF3，呈四面体形的是CF4。
【答案】(1)V形 sp3 (2)3 V形 sp2杂化 sp3杂化 a 12(3)CHeq \\al(＋,3) CHeq \\al(－,3)或—CH3 (4)BF3 NF3 CF4
[例题2]下表中实线是元素周期表的部分边界，其中上边界并未用实线标出。根据信息回答下列问题：
(1)周期表中基态Ga原子的最外层电子排布式为____________。
(2)Fe元素位于周期表的___分区；Fe与CO易形成配合物Fe(CO)5，在Fe(CO)5中铁的化合价为_____；已知：原子数目和电子总数(或价电子总数)相同的微粒互为等电子体，等电子体具有相似的结构特征。与CO分子互为等电子体的分子和离子分别为_____和______(填化学式)。
(3)在CH4、CO、CH3OH中，碳原子采取sp3杂化的分子有________________。
(4)根据VSEPR理论预测EDeq \\al(－,4)离子的立体构型为____________________。B、C、D、E原子相互化合形成的分子中，所有原子都满足最外层8电子稳定结构的分子式为___________(写2种)。
【解析】配合物Fe(CO)5中铁原子是中心原子，一氧化碳是配体，铁的化合价是0价。10个价电子的双原子分子、离子分别是N2、CN－。CO的结构式与N2相似。形成4个单键的C原子采取sp3杂化。由A、B、C、D、E在元素周期表中的位置可知，它们分别是H、C、N、O、Cl。ClOeq \\al(－,4)中1个Cl原子结合4个氧原子，是正四面体形。B、C、D、E原子相互化合形成的分子中，所有原子都满足最外层8电子稳定结构的有CO2、NCl3、CCl4等。
【答案】(1)4s24p1 (2)d 0 N2 CN－ (3)CH4、CH3OH (4)正四面体形 CO2、NCl3、CCl4(任写2种即可)
[例题3]从原子、分子水平上帮助我们认识物质构成的规律：以微粒之间不同的作用力为线索，研究不同类型物质的有关性质；从物质结构决定性质的视角预测物质的有关性质。
(1)下列说法正确的是________(填序号)。
A．元素电负性由大到小的顺序为F＞O＞N
B．一个苯分子含3个π键和6个σ键
C．第一电离能的大小为Br＞Se＞As
(2)根据等电子体原理，羰基硫(OCS)分子的结构式应为________。光气(COCl2)分子内各原子最外层都满足8电子稳定结构，则光气分子的立体构型为__________________(用文字描述)。
(3)Cu2＋基态的电子排布式为_______________________________。
向硫酸铜溶液中加入过量氨水，然后加入适量乙醇，溶液中会析出深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4晶体，该物质中配位原子的杂化方式为________。
【解析】(1)同一周期随原子序数的递增，电负性依次增大，A项正确；苯分子中不存在C===C键，只存在一个大π键，B项错误；As属于ⅤA族，属于特殊情况，应该为Br＞As＞Se，C项错误。(2)羰基硫与CO2是等电子体，结构式类似于CO2；根据各原子的成键特点，可知光气中存在C===O键，碳原子采取sp2杂化，立体构型为平面三角形。(3)Cu2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9。[Cu(NH3)4]2＋中配位原子氮原子形成4个σ键，采取sp3杂化。
【答案】(1)A (2)O===C===S 平面三角形(3)1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9) sp3杂化
【单元过关】
1.现有如下各说法：①在水中氢、氧原子间均以化学键相结合；②金属和非金属化合形成离子键；③离子键是阳离子、阴离子的相互吸引；④根据电离方程式：HCl===H＋＋Cl－，判断HCl分子里存在的离子键；⑤H2分子和Cl2分子的反应过程是H2、Cl2分子里共价键发生断裂生成H、Cl原子，而后H、Cl原子形成离子键的过程；⑥任何物质内都存在化学键。上述各种说法正确的是( )
A．①②⑤正确 B．都不正确 C．④正确，其他不正确 D．仅①不正确
2.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
3.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．NHeq \\al(＋,4)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
4.有关甲醛()、苯、二氧化碳及水的说法中不正确的是( )
A．苯与B3N3H6互为等电子体，且分子中原子共平面
B．甲醛、苯和二氧化碳中碳原子均采用sp2杂化
C．苯、二氧化碳是非极性分子，水和甲醛是极性分子
D．水的沸点比甲醛的高得多，是因为水分子间能形成氢键，而甲醛分子间不能形成氢键
5.下列关于SO2与CO2分子的说法正确的是( )
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.下列分子中既存在π键,又存在非极性键的是( )
A.HCN B.H2O C.HCHO D.苯
7.已知次氯酸分子的结构为H—O—Cl,下列有关说法中正确的是( )
A.O原子采取sp杂化 B.O—H键的极性比O—Cl键的强
C.该分子为直线形分子 D.该分子为非极性分子
8.由X、Y两种元素组成的某种化合物分子中,若X原子以sp3杂化成键,则该分子所对应的空间构型可能为( )
A.B.Y—X—Y(直线形) C.D.
9.通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同,则下列有关说法中正确的是( )
A.CH4和NH4+是等电子体,键角均为60°
B.NO3-和CO32-是等电子体,均为平面正三角形结构
C.H3O+和PCl3是等电子体,均为三角锥形结构
D.B3N3H6和苯是等电子体,B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道
10.据科学家报道,大气中存在一种潜在的温室气体SF5—CF3,虽然其数量有限,但它是已知气体中吸热能力最强的气体。下列关于SF5—CF3的说法正确的是( )
A.分子中有σ键也有π键 B.所有原子在同一平面内
C.CF4与CH4都是正四面体结构D.0.1 ml SF5—CF3分子中电子数为8 ml
11.第ⅤA族元素的原子R与A原子结合形成RA3气态分子,其立体结构呈三角锥形。RCl5在气态和液态时,分子结构如图所示,下列关于RCl5分子的说法中不正确的是( )
分子中5个R—Cl键的键能不都相同
B.键角(Cl—R—Cl)有90°、120°、180°几种
C.RCl5受热后会分解生成分子立体结构呈三角锥形的RCl3
D.每个原子都达到8电子稳定结构
13.砷是氮族元素,黄砷(As4)是其一种单质,其分子结构与白磷(P4)相似,下列关于黄砷与白磷的比较叙述正确的是( )
A.分子中共价键的键角均为109°28'B.黄砷中共价键的键能大于白磷
C.黄砷分子的极性大于白磷D.黄砷的熔点高于白磷
12.下列现象与氢键有关的是( )
①NH3的熔、沸点比第ⅤA族相邻元素的氢化物的高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⑥NH3分子加热难分解
A.①②③④⑤⑥B.①②③④⑤ C.①②③④D.①②③
14.原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z和M中,W的最外层电子数为其周期数的两倍;X和Z的A2B型氢化物均为V形分子,Y的+1价离子比M的-1价离子少8个电子。根据以上叙述,下列说法中正确的是( )
A.上述四种元素的原子半径大小为WB.由这些元素形成的三原子分子中,空间结构为直线形的有WX2、WZ2、ZX2
C.元素W与氢形成的原子个数之比1∶1的化合物有很多种
D.X与Y可形成含有非极性共价键的共价化合物
15.当向蓝色的硫酸铜溶液中逐滴加入氨水,观察到溶液呈深蓝色时,再通入SO2气体,生成了白色沉淀,将白色沉淀加入稀硫酸中,又生成了红色粉末状固体和SO2气体,同时溶液呈蓝色,根据上述实验现象分析推测,下列描述正确的是( )。
A.Cu2+和Ag+相似,能与NH3结合生成铜氨配离子
B.白色沉淀为+2价铜的某种亚硫酸盐,溶于稀硫酸发生复分解反应
C.白色沉淀为+1价铜的某种亚硫酸盐,在酸性条件下只发生氧化反应
D.反应过程中消耗的SO2与生成的SO2的物质的量相等
16．硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：
回答下列问题：
（1）基态Fe原子价层电子的电子排布图（轨道表达式）为__________，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_________形。
（2）根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是_________。
（3）图（a）为S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为___。
（4）气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为__形，其中共价键的类型有____种；固体三氧化硫中存在如图（b）所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为_____。
17．锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：
（1）Zn原子核外电子排布式为________________。
（2）黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能Ⅰ1（Zn）_______Ⅰ1（Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是________________。
（3）ZnF2具有较高的熔点（872 ℃)，其化学键类型是_________；ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是________________。
（4）《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石（ZnCO3）入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中，阴离子空间构型为_______，C原子的杂化形式为________。
18．我国考古人员在秦陵挖掘的宝剑,到现们还是锋利无比,原因是剑锋上面覆盖了一层铬。
（1）写出Cr的外围电子排布式_______。与铬同周期的所有元素中基态原子最外层电子数与铬原子相同的元素是__________。
（2）根据下表Cr原子的能级电离能(I:k]/m1)数据，解释原子逐级电离能增大的原因：_______。
（3）CrCl3·6H2O有三种水合异构体，蓝绿色的[Cr(H2O)5C1]Cl2·6H2O,绿色的[Cr(H2O)4C12]Cl·6H2O和紫色的______,其中Cr的配体水分子也可以被NH3置换，如[Cr(NH3)5Cl]2+,则NH3的VSEPR模型为_____，N的杂化方式为________，写出NH3的一种等电子体___________。
（4）CrO3能将CH3CH2OH氧化为乙醛，二者的相对分子质量相近,但乙醇的沸点比乙醛高,原因是___________。
19．硒化锌是一种半导体材料，回答下列问题。
(1)锌在周期表中的位置_______；Se 基态原子价电子排布图为______。元素锌、硫和硒第一电离能较大的是________(填元素符号)。
(2)Na2SeO3分子中Se原子的杂化类型为_______；H2SeO4的酸性比H2SeO3 强，原因是_______。
(3)气态SeO3分子的立体构型为_______；下列与SeO3互为等电子体的有__(填序号)。
A.CO32- B.NO3- C.NCl3 D.SO32-
20．金属铁、铜及其化合物在科学研究和工业生产中具有重要的用途。下图是Fe3+与乙酰乙酸乙酯形成的配离子B。回答下列问题
（1）基态Cu原子的核外电子排布式为____________________________。
（2）从原子结构角度分析，第一电离能I1(Fe)与I1(Cu)的关系是：I1(Fe)________I1(Cu)(填“>“<”或“=”)
（3）化合物A的化学式为____________，Cl原子的配位数是____________。
（4）B中碳原子的杂化轨道类型为________，含有的化学键为________(填字母)。
a．离子键 b．金属键 c．极性键 d．非极性键
e．配位键 f．氢键 g．σ键 h．π键
（5）化合物A难溶于水，但易溶于氨水，其原因可能是________________；与NH3互为等电子体的分子有________________(写化学式，一种即可)。NH3的键角大于H2O的键角的主要原因是________________________________________。
参考答案
1.B【解析】水中存在分子内H、O原子之间的相互作用，分子间的H、O原子也存在相互作用，而化学键只指分子内相邻原子间强烈的相互作用。故①叙述不正确。离子键不是存在于任何金属和非金属微粒间，只有活泼金属和活泼非金属化合时，才可形成离子键。故②叙述不正确。在离子化合物中，阴、阳离子间存在相互作用，但不单指相互吸引力，还有相互排斥力。故③叙述也不正确。HCl分子中不存在离子，它属于共价化合物，分子中没有离子键。故④叙述不正确。化学反应的本质是旧键断裂、新键形成的过程，但HCl中存在共价键而非离子键。故⑤叙述不正确。稀有气体分子为单原子分子，它们不含化学键，故⑥错。
2.A【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。
3.D【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为正四面体分子，但其键角为60°，B错误；NHeq \\al(＋,4)为正四面体结构而非平面正方形结构，C错误；NH3分子电子式为，有一对未成键电子，由于未成键电子对与成键电子对排斥作用，使其键角为107°，呈三角锥
4.B【解析】A.苯与B3N3H6价电子总数相等，原子数也相等，互为等电子体，A正确。B.甲醛、苯分子中的碳原子均含有3个σ键，没有孤电子对，采用sp2杂化，二氧化碳中碳原子含有2个σ键，没有孤电子对，采用sp杂化，B错误。C.苯、CO2结构对称，正负电荷的中心重合，为非极性分子；水和甲醛的正负电荷的中心不重合，为极性分子，C正确。D.水的沸点比甲醛的高得多，是因为水分子间能形成氢键，D正确。
5.D【解析】SO2中S原子有一对未用于成键的孤电子对，与两对成键电子对相互排斥，采取sp2杂化，是V形结构；而CO2中C原子上没有孤电子对，采取sp杂化，是直线形结构。
6.D【解析】、中存在π键,但没有非极性键;H2O中没有π键和非极性键;苯中有碳碳非极性键,也有π键。
7.B【解析】O采用sp3杂化;V形分子、极性分子。
8.D【解析】sp3杂化轨道之间的夹角不可能为90°或180°;平面三角形为sp2杂化,D项符合题意。
9.B【解析】CH4和NH4+都是正四面体结构,键角均为109°28',A项不正确;NO3-和CO32-是等电子体,均为平面正三角形结构,B项正确;H3O+和PCl3价电子总数不相等,不是等电子体,C项不正确;B3N3H6结构与苯相似,也存在“肩并肩”式重叠的轨道,D项不正确。
10.C【解析】只有共价单键,则分子中只有σ键,没有π键,A项错误;C原子为sp3杂化,S原子在八面体的中心,则所有原子不可能共面,B项错误;CF4与CH4中C原子均为sp3杂化,且没有孤对电子,则CF4与CH4都是正四面体结构,C项正确;含5个S—F键、1个S—C键、3个C—F键,则0.1 ml SF5—CF3分子中电子数为9 ml,D项错误。
11.D【解析】键长越短,键能越大,键长不同,所以键能不同,A项正确;上下两个顶点与中心R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—R—Cl)有90°、120°、180°几种,B项正确;RCl5RCl3+Cl2↑,则RCl5受热后会分解生成分子立体结构呈三角锥形的RCl3,C项正确;R原子最外层有5个电子,形成5个共用电子对,所以RCl5中R的最外层电子数为10,不满足8电子稳定结构,D项错误。
12.B【解析】氢键存在于已经与F、O、N等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外分子(或同一分子)中的F、O、N等电负性很大的原子之间,故题中所给物质均能形成氢键,但氢键主要影响物质的物理性质。分子的稳定性由共价键的键能决定,与氢键无关。
13.D【解析】分子中共价键的键角均为60°,故A项错误;原子半径:As>P,键长越长,键能越小,故B项错误;都为非极性分子,分子极性相同,故C项错误;形成的晶体都为分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,则熔点越高,故D项正确。
14.C【解析】原子序数依次增大的短周期元素W、X、Y、Z和M中,W的最外层电子数为其周期数的2倍,则W只能有2个电子层,最外层电子数为4,故W为碳元素;X和Z的A2B型氢化物均为V形分子,X为氧元素,Z为硫元素;Y的+1价离子比M的-1价离子少8个电子,Y为钠元素,M为氯元素。同周期元素随原子序数逐渐增大,原子半径逐渐减小,同主族元素电子层数越多,原子半径越大,故原子半径:Na>S>Cl>C>O,即X15.A【解析】氨水呈碱性,与CuSO4反应可以产生沉淀Cu(OH)2,由于Cu(OH)2不具有两性,不可能溶于过量的碱,因此最终像Ag+一样与NH3形成配合物而溶解,A项正确。由于白色化合物溶于稀硫酸有红色粉末(推测为Cu)、Cu2+(蓝色溶液)和SO2产生,故白色化合物中的铜不可能为Cu2+,它只能为Cu+,酸化时发生反应Cu2SO3+2H+Cu+Cu2++SO2↑+H2O,通入SO2时,SO2不仅被Cu2+氧化为SO42-,而且SO2还与Cu2+的还原产物Cu+结合为Cu2SO3沉淀,故反应过程中消耗的SO2比生成的SO2的物质的量多,故B、C、D三项均不正确。
16. (1) 哑铃（纺锤）(2) H2S (3)S8相对分子质量大，分子间范德华力强（4）平面三角 2 sp3
【解析】(1)基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，则其价层电子的电子排布图(轨道表达 式)为；基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p33s23p6, 则电子占据最高能级是3p, 3p电子云轮廓图为哑铃(纺锤)形；（2）根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数分别是4、3、3，因此不同于其他分子的是H2S；(3) S8、二氧化硫形成的晶体均是分子晶体，由于S8相对分子质量大，分子间范德华力强，所以其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多；（4）气态三氧化硫以单分子形式存在，根据（2）中分析可知中心原子含有的价层电子对数是3，且不存在孤对电子，所以其分子的立体构型为平面三角形。分子中存在氧硫双键，因此其中共价键的类型有2种，即σ键、π键；固体三氧化硫中存在如图（b）所示的三聚分子，该分子中S原子形成4个共价键，因此其杂化轨道类型为sp3。
17.（1）[Ar]3d10 4s2或1s2 2s2 2p6 3s2 3p6（2）Cu核外电子排布为3d104s1，而Zn核外电子排布为[Ar]3d104s2较稳定（3）ZnF2为离子化合物，而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2为共价化合物（4）平面三角形 sp2杂化
【解析】（1）锌元素的核电荷数为30，则锌原子的电子排布式为[Ar]3d10 4s2或1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2；（2）Cu核外电子排布为3d104s1，而Zn核外电子排布为[Ar]3d104s2较稳定，所以Cu第一电离能较Zn小；（3）由ZnF2的熔点较高可知ZnF2为离子化合物，化学键类型为离子键，ZnF2为离子化合物，极性强难溶于有机溶剂，而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2为共价化合物，易溶于有机溶剂；（4）ZnCO3中碳原子的价层电子对数为3，孤对电子数为0，则CO32—的空间构型为平面三角形，C原子为sp2杂化。
18.（1）3d54s1；K、Cu（2）随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再失去一个电子需要克服的电性引力也越来越大，消耗的能量也越来越多（3）Cr(H2O)6Cl3；四面体形；sp3；PH3（4）乙醇能形成分子间氢键 A 8
【解析】（1）Cr的原子序数为24，核外电子排布式为：1S22S22P63S2P63d54S1,其外围电子排布式3d54s1。与铬同周期的所有元素中基态原子最外层电子数与铬原子相同的元素是K和 Cu。（2）因为随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再失去一个电子需要克服的电性引力也越来越大，消耗的能量也越来越多。所以表中Cr原子的电离能逐级增大。
（3）CrCl3·6H2O有三种水合异构体，蓝绿色的[Cr(H2O)5C1]Cl2·6H2O,绿色的为 [Cr(H2O)4C12]Cl·6H2O和紫色的Cr(H2O)6Cl3，其中Cr的配体水分子也可以被NH3置换，如[Cr(NH3)5Cl]2+,因为NH3的中心原子上有1对孤对电子，加上中心原子上的σ键电子对，它们的中心原子上的价层电子电子对数都是4，这些价层电子相互排斥，形成了正四面体型结构。所以NH3的VSEPR模型为四面体形，N的杂化方式为sp3。因为等电子体是指原子总数相等，价电子总数相同的分子，具有相似的化学性质，所以NH3的等电子体为PH3。（4）CrO3能将CH3CH2OH氧化为乙醛，二者的相对分子质量相近,但因为乙醇与水能形成分子间氢键，所以乙醇的沸点比乙醛高。答案：乙醇能形成分子间氢键。
19.（1）第四周期IIB族；；S（2）sp3；H2SeO4的非羟基氧比H2SeO3多(或H2SeO4中Se 的化合价更高)（3）平面三角形；AB
【解析】(1)Zn锌的原子序数是30，其电子排布式为1S22S22P63S23P63d104S2,在周期表中的位置第四周期IIB族；Se原子序数是34,原子核外有34个电子，最外层电子排布式为4S24P6，基态原子价电子排布图为。元素锌金属性较强，第一电离能较小，硫和硒为同主族元素，同主族元素由上到下非金属性逐渐减弱，所以硫的非金属性强于Se,所以第一电离最大的是S。(2) Na2SeO3分子中Se原子的价电子对数为；（6+2）/2=4,所以Se原子的杂化类型为sp3；H2SeO4的非羟基氧比H2SeO3多(或H2SeO4中Se 的化合价更高)，所以H2SeO4酸性比H2SeO3 强；答案：sp3 . H2SeO4的非羟基氧比H2SeO3多(或H2SeO4中Se 的化合价更高) 。
(3)气态SeO3分子的价层电子对数为3，Se没有孤对电子，故分子的立体构型为平面三角形；等电子体要求原子总数相同，价电子数相同，所以与SeO3互为等电子体的离子由有A.CO32-、B.NO3-。
20.（1）[Ar]3d104s1 或 1s22s22p63s23p63d104s1（2）>（3）CuCl；4（4）sp2、sp3；cdegh（5）Cu+可与氨形成易溶于水的配位化合物（或配离子） PH3（或 AsH3等合理答案）；NH3、 H2O 分子中 N、 O 原子的孤电子对数分别是 1、2，孤电子对数越多，对成键电子对的排斥力越强，键角越小
【解析】（1）Cu为29号元素，核外电子排布为：[Ar]3d104s1（具有3d能级的全满稳定结构）。
（2）Fe和Cu第一电离能都是失去4s上的一个电子需要失去的能量，Fe的4s上是一对电子，Cu的4s上是一个单电子，所以Fe失去4s上的电子需要额外拆开成对电子消耗能量，所以第一电离能I1(Fe)与I1(Cu)的关系是：I1(Fe)＞I1(Cu)。（3）晶胞图中，Cl占据晶胞的8个顶点和6个面心，有：8×18+6×12=4个，Cu都在晶胞内有4个，所以化学式为CuCl。（4）配离子B中有形成4个单键的C，还有形成一个双键的C，所以是sp3和sp2杂化。根据图示，其中存在用→表示的配位键，碳碳之间的非极性键，大量的极性键，单键都是σ键，双键是σ键加π键。所以答案为cdegh。注意：氢键不是化学键，本题不用讨论。
（5）化合物A难溶于水，但易溶于氨水，其原因只可能是其中的Cu+和氨水中的NH3形成了配离子。等电子体的要求是原子数和价电子数都相同，所以最好的方法是进行同主族元素代换，所以答案为PH3等。NH3和H2O的中心原子都是sp3杂化，但是N有一个孤电子对，O有两个孤电子对，所以O对成键电子对的压迫应该强于N对成键电子对的压迫，所以NH3的键角大于H2O的键角。价层电
子对数
σ键电
子对数
中心原子上的孤电子对数
VSEPR
模型名称
分子立
体构型
实例
2
2
0
直线形
直线形
CO2
3
3
0
平面三角形
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
杂化类型
杂化轨道数目
杂化轨道间夹角
分子立体构型
实例
sp
2
180°
直线形
BeCl2
sp2
3
120°
平面三角形
BF3
sp3
4
109°28′
四面体形
CH4
代表物
杂化轨道数
中心原子杂化轨道类型
CO2
0＋2＝2
sp
CH2O
0＋3＝3
sp2
CH4
0＋4＝4
sp3
SO2
1＋2＝3
sp2
NH3
1＋3＝4
sp3
H2O
2＋2＝4
sp3
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
杂化轨道类型
分子立
体构型
实例
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
CH4
微粒
通式
价电子总数
立体构型
CO2、SCN－、NOeq \\al(＋,2)、Neq \\al(－,3)
AX2
16e－
直线形
COeq \\al(2－,3)、NOeq \\al(－,3)、SO3
AX3
24e－
平面三角形
SO2、O3、NOeq \\al(－,2)
AX2
18e－
V形
SOeq \\al(2－,4)、POeq \\al(3－,4)
AX4
32e－
正四面体
POeq \\al(3－,3)、SOeq \\al(2－,3)、ClOeq \\al(－,3)
AX3
26e－
三角锥形
CO、N2
AX
10e－
直线形
CH4、NHeq \\al(＋,4)
AX4
8e－
正四面体
范德华力
氢键
共价键
存在范围
分子间
某些含强极性键的氢化物的分子间(如HF、H2O、NH3)或含F、N、O及H的化合物中或其分子间
双原子以及多原子的分子以及共价化合物和某些离子化合物
特征
无方向性、无饱和性
有方向性、有饱和性
有方向性、有饱和性
强度比较
共价键>氢键>范德华力
影响强度的因素
随着分子极性和相对分子质量的增大而增大；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，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
对性质的影响
影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质，如熔、沸点：F2分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2O>H2S，HF>HCl，NH3>PH3。分子内氢键使物质的熔、沸点降低
影响分子的稳定性；共价键键能越大，分子稳定性越强
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
652.9
1590.6
2987
4743
6702
8744.9
15455