
【課標要求】 1.初步認識分子空間構(gòu)型、鍵角、極性分子、非極性分子、手性分子等概念。了解雜化軌道的類型(sp3、sp2、sp),并能運用雜化軌道理論判斷分子的空間構(gòu)型。2.能根據(jù)價層電子對互斥模型判斷簡單分子或離子的空間構(gòu)型。認識分子的空間構(gòu)型與極性的關(guān)系,能運用有關(guān)理論預(yù)測分子的極性。3.了解人類對配合物結(jié)構(gòu)認識的歷史。知道簡單配合物的基本組成和形成條件。掌握配合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系。認識配合物在生產(chǎn)生活和科學(xué)研究方面的廣泛應(yīng)用。
(1)軌道的雜化原子內(nèi)部能量相近的原子軌道重新組合,形成與原軌道數(shù)目相等的一組新軌道的過程。(2)雜化軌道雜化后形成的新的____________________的一組原子軌道。
2.價層電子對互斥模型
【診斷1】 判斷下列敘述的正誤(正確的劃“√”,錯誤的劃“×”)。
1.極性分子與非極性分子
二、分子的極性和手性分子
(1)極性分子:正電荷重心和負電荷重心不相重合的分子。(2)非極性分子:正電荷重心和負電荷重心相重合的分子。
2.非極性分子、極性分子的判斷方法
(1)雙原子分子分子的極性取決于成鍵原子之間的共價鍵是否有極性,以極性鍵結(jié)合的雙原子分子是極性分子,以非極性鍵結(jié)合的雙原子分子是非極性分子。(2)以極性鍵結(jié)合的多原子分子(ABm型)分子的極性取決于分子的空間構(gòu)型。若配位原子對稱地分布在中心原子周圍,整個分子的正、負電荷重心相重合,則為非極性分子。
非極性分子構(gòu)成的物質(zhì)一般易溶于__________溶劑,極性分子構(gòu)成的物質(zhì)一般易溶于______溶劑。
(1)手性異構(gòu)體和手性分子組成和原子的排列方式完全相同,但如同左手和右手一樣互為鏡像,在三維空間里不能重疊的一對分子互稱為手性異構(gòu)體。有手性異構(gòu)體的分子稱為__________。(2)手性碳原子連接四個不同的原子或基團的碳原子稱為手性碳原子。
【診斷2】 判斷下列敘述的正誤(正確的劃“√”,錯誤的劃“×”)。
1.實驗探究配合物的形成
三、配合物的形成和應(yīng)用
(1)概念由______孤電子對的配位體與______孤電子對的中心原子以配位鍵結(jié)合形成的化合物。(2)組成
(1)產(chǎn)生異構(gòu)現(xiàn)象的原因。a.含有兩種或兩種以上配位體。b.配位體空間排列方式不同。(2)
(3)異構(gòu)體的性質(zhì):順、反異構(gòu)體在顏色、極性、溶解性、抗癌活性等方面都有差異。
(1)實驗探究①Ag+氧化葡萄糖的實驗
(2)配合物的應(yīng)用①在實驗研究中,常用形成配合物的方法來檢驗金屬離子、分離物質(zhì)、定量測定物質(zhì)的組成。②在生產(chǎn)中,配合物被廣泛應(yīng)用于染色、電鍍、硬水軟化、金屬冶煉領(lǐng)域。③在許多尖端領(lǐng)域如激光材料、超導(dǎo)材料、抗癌藥物的研究、催化劑的研制等方面,配合物發(fā)揮著越來越大的作用。
【診斷3】 判斷下列敘述的正誤(正確的劃“√”,錯誤的劃“×”)。
(1)形成配位鍵的條件是一方有空軌道,另一方有孤電子對( )(2)NH4NO3、H2SO4都含有配位鍵( )(3)[Cu(NH3)4]2+的配位體是NH3,配位數(shù)是4( )(4)1 ml [Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O溶于水后,與足量的AgNO3溶液反應(yīng),能得到3 ml AgCl沉淀( )
考點二 分子間作用力、分子的性質(zhì)
考點一 分子的空間結(jié)構(gòu)與雜化類型的判斷
考點三 配合物的性質(zhì)與應(yīng)用
題組一 分子的空間構(gòu)型
1.(2021·沈陽模擬)下列分子VSEPR模型不是四面體形的是( )
A.SO3 B.H2O C.NH3 D.CH4
2.(2021·煙臺模擬)根據(jù)雜化軌道理論和價層電子對互斥理論模型判斷,下列分子或離子的中心原子雜化方式及空間構(gòu)型正確的是( )
題組二 雜化軌道類型的判斷
3.下列分子中,各分子的立體構(gòu)型和中心原子的雜化方式均正確的是( )
4.BeCl2是共價分子,可以以單體、二聚體和多聚體形式存在。它們的結(jié)構(gòu)簡式如下,請寫出單體、二聚體和多聚體中Be的雜化軌道類型:
“四方法”判斷分子中中心原子的雜化類型
?根據(jù)雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)判斷①若雜化軌道在空間的分布為正四面體形或三角錐形,則分子的中心原子發(fā)生sp3雜化。②若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形,則分子的中心原子發(fā)生sp2雜化。③若雜化軌道在空間的分布呈直線形,則分子的中心原子發(fā)生sp雜化。
?根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷若雜化軌道之間的夾角為109°28′,則分子的中心原子發(fā)生sp3雜化;若雜化軌道之間的夾角為120°,則分子的中心原子發(fā)生sp2雜化;若雜化軌道之間的夾角為180°,則分子的中心原子發(fā)生sp雜化。?根據(jù)中心原子的價電子對數(shù)判斷如中心原子的價電子對數(shù)為4,是sp3雜化;為3是sp2雜化;為2,則是sp雜化。?根據(jù)分子或離子中有無π鍵及π鍵數(shù)目判斷。如沒有π鍵為sp3雜化,含1個π鍵為sp2雜化,含2個π鍵為sp雜化。
題組一 分子的極性與手性的判斷
1.已知化合物M是某合成路線中的中間產(chǎn)物,其結(jié)構(gòu)簡式如圖所示,下列有關(guān)M的敘述不正確的是( )
A.分子中含有非極性鍵,且為極性分子B.分子中的碳的雜化方式有2種C.與足量氫氣反應(yīng)所得產(chǎn)物中含有3個手性碳原子D.M的同分異構(gòu)體中存在同時含有羥基、醛基和碳碳三鍵的芳香族化合物
解析 M與足量氫氣反應(yīng)所得產(chǎn)物中只含有兩個手性碳原子(六元環(huán)上與乙基相連的兩個碳原子)。
2.下列敘述正確的是( )
A.NH3是極性分子,N原子處在3個H原子所組成的三角形的中心B.CCl4是非極性分子,C原子處在4個Cl原子所組成的正方形的中心C.H2O是極性分子,O原子不處在2個H原子所連成的直線的中央D.CO2是非極性分子,C原子不處在2個O原子所連成的直線的中央
解析 NH3是極性分子,N原子處在三角錐形的頂點,3個H原子處于錐底,A項錯誤;CCl4是非極性分子,四個Cl原子構(gòu)成的是正四面體結(jié)構(gòu),C原子處在4個Cl原子所組成的正四面體的中心,B項錯誤;H2O是極性分子,呈V形,O原子不處在2個H原子所連成直線的中央,C項正確;CO2是非極性分子,三個原子在一條直線上,C原子處在2個O原子所連成的直線的中央,D項錯誤。
分子極性的判斷?共價鍵的極性與分子極性的關(guān)系
?判斷ABn型分子極性的經(jīng)驗規(guī)律若中心原子A的化合價的絕對值等于該元素所在的主族序數(shù),則為非極性分子,若不等則為極性分子。如SO2為極性分子,SO3為非極性分子。
題組二 分子間作用力對物質(zhì)性質(zhì)的影響
3.(2021·廈門模擬)下列說法錯誤的是( )
4.(2021·濰坊模擬)氫鍵是強極性鍵上的氫原子與電負性很大且含孤電子對的原子之間的作用力。下列事實與氫鍵無關(guān)的是( )
A.相同壓強下,H2O的沸點高于HF的沸點B.一定條件下,NH3與BF3可以形成NH3·BF3C.羊毛制品水洗再曬干后變形D.H2O和CH3COCH3的結(jié)構(gòu)和極性并不相似,但兩者能完全互溶
粒子間作用力對物質(zhì)性質(zhì)的影響
1.某物質(zhì)的實驗式為PtCl4·2NH3,其水溶液不導(dǎo)電,加入AgNO3溶液也不產(chǎn)生沉淀,以強堿處理并沒有NH3放出,則關(guān)于此化合物的說法中正確的是( )
A.配合物中中心原子的電荷數(shù)和配位數(shù)均為6B.該配合物可能是平面正方形結(jié)構(gòu)C.Cl-和NH3分子均與Pt4+配位D.配合物中Cl-與Pt4+配位,而NH3分子與Pt4+不配位
解析 在PtCl4·2NH3水溶液中加入AgNO3溶液無沉淀生成,以強堿處理無NH3放出,說明Cl-、NH3均處于配合物的內(nèi)界,故該配合物中中心原子的配位數(shù)為6,電荷數(shù)為4,Cl-和NH3分子均與Pt4+配位,A、D錯誤,C正確;因為配位體在中心原子周圍配位時采取對稱分布狀態(tài)以達到能量上的穩(wěn)定狀態(tài),Pt4+配位數(shù)為6,則其空間構(gòu)型為八面體型,B錯誤。
2.配位化合物在生產(chǎn)生活中有重要應(yīng)用,請根據(jù)要求回答下列問題:
(1)光譜證實單質(zhì)鋁與強堿性溶液反應(yīng)有[Al(OH)4]-生成,則[Al(OH)4]-中存在 (填字母)。a.共價鍵 b.非極性鍵c.配位鍵 d.σ鍵 e.π鍵(2)C(NH3)5BrSO4可形成兩種鈷的配合物,結(jié)構(gòu)分別為[CBr(NH3)5]SO4和[C(SO4)(NH3)5]Br。已知C3+的配位數(shù)是6,為確定鈷的配合物的結(jié)構(gòu),現(xiàn)對兩種配合物進行了如下實驗:在第一種配合物的溶液中加BaCl2溶液時,產(chǎn)生白色沉淀,在第二種配合物的溶液中加BaCl2溶液時,則無明顯現(xiàn)象。則第一種配合物的結(jié)構(gòu)可表示為 ,第二種配合物的結(jié)構(gòu)可表示為 。若在第二種配合物的溶液中滴加AgNO3溶液,則產(chǎn)生的現(xiàn)象是____________________________。(提示:TiCl(H2O)5Cl2這種配合物的結(jié)構(gòu)可表示為[TiCl(H2O)5]Cl2。)
[CBr(NH3)5]SO4
[C(SO4)(NH3)5]Br
解析 (1)光譜證實單質(zhì)Al與強堿性溶液反應(yīng)有[Al(OH)4]-生成,可看作鋁原子和三個羥基形成三對共用電子對,形成三個極性共價鍵,形成Al(OH)3,Al(OH)3溶解在強堿性溶液中,和OH-結(jié)合形成[Al(OH)4]-,利用的是鋁原子的空軌道和OH-的孤電子對形成的配位鍵;[Al(OH)4]-中與H之間及配位鍵為σ鍵。(2)由[CBr(NH3)5]SO4的結(jié)構(gòu)可知,硫酸根離子為配合物的外界,在水溶液中以離子形式存在,所以會與鋇離子結(jié)合生成白色沉淀,若加入BaCl2溶液時無明顯現(xiàn)象,說明硫酸根離子在內(nèi)界,所以配合物的結(jié)構(gòu)為[C(SO4)(NH3)5]Br;溴離子為配合物的外界,在水溶液中以離子形式存在,若加入AgNO3溶液,會產(chǎn)生淡黃色溴化銀沉淀。
?基本組成:[中心原子或離子(配體)n][外界]如[Ni(NH3)6]SO4或[中心原子或離子(配體)n]如Ni(CO)4。?①中心原子結(jié)構(gòu)特點:一般是金屬離子,特別是過渡金屬離子,必須有空軌道。②配體結(jié)構(gòu)特點:分子或離子(如NH3、H2O、CO、Cl-、SCN-等),其中的配位原子含有孤電子對。③配合物所含化學(xué)鍵:配體和中心原子間通過配位鍵結(jié)合;內(nèi)界和外界間通過離子鍵結(jié)合;配體或外界中可能還含有共價鍵。
題組一 “溶解性”的比較
微專題16 分子結(jié)構(gòu)類簡答題的規(guī)范解答
(1)PH3是 (填“極性”或“非極性”)分子,其在水中的溶解度比NH3的小,原因是______________________________________________________。(2)(CH3)3N能溶于水的原因是__________________________________________。(3)ZnF2具有較高的熔點(872 ℃),其化學(xué)鍵類型是 ;ZnF2不溶于有機溶劑而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能溶于乙醇、乙醚等有機溶劑,原因是___________________________________________________________________。
NH3能與H2O形成分子間氫鍵,而PH3不能
(CH3)3N為極性分子且可與H2O形成分子間氫鍵
ZnF2為離子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2中的化學(xué)鍵以共價鍵為主、極性較小
咖啡因與水楊酸鈉之間形成了氫鍵
(2)配合物Pt(NH3)2Cl4有兩種不同的結(jié)構(gòu),其中呈橙黃色的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)比較不穩(wěn)定,在水中的溶解度大;呈亮黃色的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定,在水中的溶解度小,如圖2所示的物質(zhì)中呈亮黃色的是 (填“A”或“B”),理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________。
A為對稱性結(jié)構(gòu),為非極性分子,B為非對稱性結(jié)構(gòu),為極性分子,根據(jù)相似相溶規(guī)律,A在水中的溶解度小
題組二 原子成鍵特點的原因分析
3.Ge與C是同族元素,C原子之間可以形成雙鍵、三鍵,但Ge原子之間難以形成雙鍵或三鍵。從原子結(jié)構(gòu)角度分析,原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
Ge原子半徑大,原子間形成的σ單鍵較長,p-p軌道肩并肩重疊程度很小或幾乎不能重疊,難以形成π鍵,不易形成雙鍵或三鍵
4.硅是重要的半導(dǎo)體材料,構(gòu)成了現(xiàn)代電子工業(yè)的基礎(chǔ)。碳和硅的有關(guān)化學(xué)鍵鍵能如下所示,簡要分析和解釋下列有關(guān)事實:
(1)硅與碳同族,也有系列氫化物,但硅烷在種類和數(shù)量上都遠不如烷烴多,原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)SiH4的穩(wěn)定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________。
C—C和C—H的鍵能較大,所形成的烷烴穩(wěn)定。而硅烷中Si—Si和Si—H的鍵能較小,易斷裂,導(dǎo)致長鏈硅烷難以生成
C—H的鍵能大于C—O,C—H比C—O穩(wěn)定。而Si—H的鍵能卻小于Si—O,所以Si—H不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強的Si—O
題組三 鍵角的大小比較及原因分析
5.比較下列物質(zhì)鍵角的大小并指明原因
F的電負性比H大,NF3中N周圍電子云密度減小,成鍵電子對之間的排斥力較小
由于NH3提供孤電子對與Cu2+形成配位鍵后,N—H成鍵電子對受到的排斥力減小
N原子上有孤電子對,由于孤電子對與成鍵電子對的排斥力更大,使得Si—N—Si鍵角較小
N原子的電負性強于P原子,對成鍵電子對吸引能力更強,成鍵電子對離中心原子更近,成鍵電子對之間距離更小,排斥力更大致使鍵角更大,因而PH3的鍵角小于NH3或N原子的電負性強于P原子,PH3中P周圍的電子密度小于NH3中N周圍的電子密度,故PH3的鍵角小于NH3
題組四 “氫鍵”對物質(zhì)熔沸點的影響
NH3分子間能形成氫鍵
O—H鍵>氫鍵>范德華力
形成分子間氫鍵,分子間氫鍵使分子間作用力增大,沸點升高
(1)乙二胺分子(H2N—CH2—CH2—NH2)中氮原子雜化類型為sp3,乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均屬于胺,但乙二胺比三甲胺的沸點高得多,原因是__________________________________________________________________。(2)丙酸鈉(CH3CH2COONa)和氨基乙酸鈉均能水解,水解產(chǎn)物有丙酸(CH3CH2COOH)和氨基乙酸(H2NCH2COOH),常溫下丙酸為液體,而氨基乙酸為固體,主要原因是____________________________________________________________________________________________________________。
乙二胺分子間可以形成氫鍵,三甲胺分子間不能形成氫鍵
羧基的存在使丙酸形成分子間氫鍵,而氨基乙酸分子中,羧基和氨基均能形成分子間氫鍵
尿素分子間存在氫鍵,使其熔、沸點升高,而硝酸分子內(nèi)存在氫鍵,使其熔、沸點降低
聯(lián)氨分子間形成的氫鍵數(shù)目多于氨分子間形成的氫鍵數(shù)目
影響鍵角大小的因素主要有中心原子的雜化類型。中心原子孤電子對數(shù),配位原子的電負性大小,中心原子的電負性大小等,這幾個影響鍵角的因素都是有條件的,在影響鍵角的能力方面也是有區(qū)別的。(1)電子對斥力大小的順序孤電子對之間的斥力>孤電子對與成鍵電子對之間的斥力>成鍵電子對之間的斥力。
方法篇 共價分子中鍵角大小的比較方法
例如:CH4、NH3·H2O三種分子的中心原子價層電子對數(shù)均為4,VSEPR模型均為四面體形,CH4、NH3和H2O中孤電子對數(shù)分別是0、1、2,故鍵角大小順序為CH4>NH3>H2O,圖示如下:
(2)雙鍵之間的斥力>雙鍵與單鍵之間的斥力>單鍵之間的斥力。例如:SO2Cl2的VSEPR模型為四面體形,因S—O是雙鍵,S—Cl是單鍵,依據(jù)斥力的大小順序判斷:“∠O—S—O”>109°28′ “∠Cl—S—Cl”xS-xS(其中x代表配位原子的電負性,下標W為弱,S為強)例如:SO2F2中“∠F—S—F”為98°,而SO2Cl2中“∠Cl—S—Cl”為102°,后者鍵角較大的原因就是Cl的電負性小于F,Cl—S—Cl中價層電子對的斥力大于F—S—F中價層電子對的斥力,故SO2Cl2分子中鍵角大。
NH3>PH3>AsH3
H2O、NH3分子中的O原子、N原子均為sp3雜化,其中心原子的孤電子對數(shù)分別為2、1,由于孤電子對對成鍵電子對的斥力大于成鍵電子對之間的斥力,因此孤電子對數(shù)越多,鍵角越小
解析 (1)N、P、As屬于同一主族元素,其電負性N>P>As,因三種氫化物分子中的中心原子電負性逐漸減弱,則分子中成鍵電子對逐漸遠離中心原子,致使成鍵電子對的排斥降低,鍵角逐漸減小,即鍵角由大到小的順序為NH3>PH3>AsH3。(2)由題圖可知,PH3的中心原子P形成3個σ鍵電子對和1個孤電子對,則其雜化方式為sp3。H2O、NH3分子中的O原子、N原子均為sp3雜化,其中心原子的孤電子對數(shù)分別為2、1,由于孤電子對對成鍵電子對的斥力大于成鍵電子對之間的斥力,因此孤電子對數(shù)越多,鍵角越小。
【模板構(gòu)建】 鍵角大小比較的解題流程
[PtCl4(NH3)2]形成過程中,NH3中N原子的孤電子對與Pt形成配位鍵,N→Pt配位鍵相比于孤電子對,對其他成鍵電子對的排斥作用減小,造成H—N—H的鍵角增大
解析 (1)兩種物質(zhì)中碳原子都采用sp2雜化,都沒有孤電子對,氯的電負性比氫大,甲醛的共用電子對更向碳原子集中,碳氫鍵的斥力更大,鍵角更大。(2)鍵角α是雙鍵—單鍵之間的斥力,而鍵角β是單鍵—單鍵之間的斥力,雙鍵—單鍵的斥力大于單鍵—單鍵的斥力,故鍵角α>β。(3)[PtCl4(NH3)2]中N原子形成3個N—H鍵和1個N→Pt配位鍵,N→Pt配位鍵相比于孤對電子,對其他成鍵電子對的排斥作用減小,故其H—N—H鍵之間的夾角大于NH3分子中的H—N—H鍵角。
H2O中氧原子有兩對孤電子對,H3O+中氧原子有一對孤電子對,排斥力較小
C===O雙鍵對C—C鍵的斥力大于C—O單鍵對C—C鍵的斥力
解析 (1)BF3分子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形,鍵角為120°;CCl4分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形,鍵角為109°28′。(2)H2O、H3O+的中心原子的價層電子對數(shù)均為4,H2O中O原子有兩對孤電子對,H3O+中O原子有一對孤電子對,因為孤電子對間的排斥力>孤電子對與成鍵電子對間的排斥力>成鍵電子對間的排斥力,導(dǎo)致H3O+中H—O—H的鍵角比H2O中H—O—H的鍵角大。(3)由于雙鍵對單鍵的斥力大于單鍵對單鍵的斥力,故乙酸分子結(jié)構(gòu)中鍵角1大于鍵角2。
1.(2021·山東卷)關(guān)于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),下列說法錯誤的是( )
A.CH3OH為極性分子B.N2H4空間結(jié)構(gòu)為平面形C.N2H4的沸點高于(CH3)2NNH2D.CH3OH和(CH3)2NNH2中C、O、N雜化方式均相同
(2)Xe是第五周期的稀有氣體元素,與F形成的XeF2室溫下易升華。XeF2中心原子的價層電子對數(shù)為 ,下列對XeF2中心原子雜化方式推斷合理的是 (填標號)。A.sp B.sp2 C.sp3 D.sp3d
2.(2021·山東卷節(jié)選)(1)OF2分子的空間構(gòu)型為 。
含s、p、d軌道的雜化類型有:①dsp2、②sp3d、③sp3d2,中間體SiCl4(H2O)中Si采取的雜化類型為 (填標號)。(2)CO2分子中存在 個σ鍵和 個π鍵。(3)甲醇的沸點(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CH3SH,7.6 ℃)之間,其原因是________________________________________________________________。
3.(2021·全國甲卷節(jié)選)(1)SiCl4是生產(chǎn)高純硅的前驅(qū)體,其中Si采取的雜化類型為 。SiCl4可發(fā)生水解反應(yīng),機理如下:
甲醇和水均能形成分子間氫鍵,而甲硫醇不能,且水比甲醇的氫鍵多
解析 SiCl4的中心原子硅原子周圍有4對成鍵電子對,則Si采取sp3雜化。由中間體SiCl4(H2O)的結(jié)構(gòu)可知,Si原子周圍有5對成鍵電子對,故該雜化軌道含1個s雜化軌道、3個p雜化軌道和1個d雜化軌道,則Si采取的雜化類型為sp3d。(2)CO2分子的結(jié)構(gòu)為O===C===O,則1個CO2分子中含2個σ鍵和2個π鍵。(3)甲醇的結(jié)構(gòu)簡式是CH3OH,1個甲醇分子可形成1個分子間氫鍵,而1個H2O分子可形成2個分子間氫鍵,水中氫鍵比例比甲醇高,故水的沸點比甲醇高,甲硫醇中不存在氫鍵,其沸點最低。
(1)H2S、CH4、H2O的沸點由高到低順序為_________________。
4.(2021·廣東卷節(jié)選)很多含巰基(-SH)的有機化合物是重金屬元素汞的解毒劑。例如,解毒劑化合物Ⅰ可與氧化汞生成化合物Ⅱ。
H2O>H2S>CH4
解析 (1)H2O分子間能形成氫鍵,H2S、CH4分子間均不存在氫鍵,H2O的沸點大于H2S、CH4;隨著相對分子質(zhì)量增大,氫化物的沸點逐漸增大,則沸點:H2S>CH4,所以三者的沸點由高到低的順序為H2O>H2S>CH4。
(2)化合物Ⅲ也是一種汞解毒劑?;衔铫羰且环N強酸。下列說法正確的有 。A.在Ⅰ中S原子采取sp3雜化B.在Ⅱ中S元素的電負性最大C.在Ⅰ中C—C—C鍵角是180°D.在Ⅲ中存在離子鍵與共價鍵E.在Ⅳ中硫氧鍵的鍵能均相等(3)汞解毒劑的水溶性好,有利于體內(nèi)重金屬元素汞的解毒。化合物Ⅰ與化合物Ⅲ相比,水溶性較好的是 。
解析 (2)化合物Ⅰ中S原子價層電子對數(shù)均為4,采用sp3雜化,A正確;化合物Ⅱ中含C、H、O、S、Hg五種元素,其中非金屬性最強的是O元素,故化合物Ⅱ中O元素的電負性最大,B錯誤;化合物Ⅲ中C原子價層電子對數(shù)均為4,采用sp3雜化,鍵角約為109°28′,C錯誤;化合物Ⅲ為有機鈉鹽,故Ⅲ中存在離子鍵和共價鍵,D正確;化合物Ⅳ中存在的S===O鍵和S—O鍵是兩種不同的化學(xué)鍵,鍵能不同,E錯誤。(3)化合物Ⅰ與化合物Ⅲ相比,化合物Ⅰ中有一個—OH,而化合物Ⅲ中對應(yīng)的是—SO3Na,—OH的親水性沒有—SO3Na中的離子鍵強,故水溶性較好的是化合物Ⅲ。
1.下列化學(xué)粒子的中心原子是以sp2雜化的是( )
A.BCl3 B.NH3C.CH4 D.BeCl2
解析 NH3分子中N原子采用sp3雜化,CH4分子中C原子采用sp3雜化;BeCl2分子中Be原子采用sp雜化。
2.氮的最高價氧化物為無色晶體,它由兩種離子構(gòu)成,已知其陰離子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形,則其陽離子的空間結(jié)構(gòu)和陽離子中氮的雜化方式為( )
A.直線形 sp雜化B.V形 sp2雜化C.三角錐形 sp3雜化D.平面三角形 sp2雜化
解析 C===N鍵中N原子采取sp2雜化,—NH2中N原子采取sp3雜化,A錯誤;1個三聚氰胺分子中含有6個N—H鍵、6個C—N鍵和3個C===N鍵,每個雙鍵中含有1個σ鍵,故1個三聚氰胺分子中含有15個σ鍵,B正確;由三聚氰胺的結(jié)構(gòu)簡式可知,該分子結(jié)構(gòu)對稱,是非極性分子,C錯誤;三聚氰胺分子中只含有極性鍵,不含非極性鍵,D錯誤。
4.(2021·汕頭模擬)缺電子化合物是指電子數(shù)不符合路易斯結(jié)構(gòu)(一個原子通過共用電子使其價電子數(shù)達到8、H原子達到2所形成的穩(wěn)定分子結(jié)構(gòu))要求的一類化合物。下列說法錯誤的是( )
5.(2021·淄博一模)NF3是微電子工業(yè)中一種優(yōu)良的等離子蝕刻氣體,可通過電解熔融氟化氫銨(NH4HF2)制得。下列有關(guān)說法錯誤的是( )
A.NF3的空間構(gòu)型為平面三角形B.相關(guān)元素電負性由大到小的順序為F>N>HC.NF3和NH4HF2中N原子的雜化方式均為sp3D.NH4HF2晶體中微粒間的作用有離子鍵、共價鍵、配位鍵、氫鍵
解析 A分子中碳、氮原子各形成了3個σ鍵,氮原子有一對孤電子對而碳原子沒有、羰基上的碳原子還有1個π鍵,故氮原子是sp3雜化而碳原子是sp2雜化,A項錯誤,B項正確;A分子中有一個碳氧雙鍵,故有12個共用電子對、11個σ鍵,C項錯誤;由于氮原子為sp3雜化故相應(yīng)的四個原子形成的是三角錐形結(jié)構(gòu),不可能共平面,D項錯誤。
7.(2021·山東濟寧統(tǒng)考)科學(xué)家最近研制出可望成為高效火箭推進劑的N(NO2)3(如圖所示)。已知該分子中N—N—N鍵角都是108.1°,下列有關(guān)N(NO2)3的說法正確的是( )
A.分子中N、O間形成的共價鍵是非極性鍵B.分子中四個氮原子共平面C.15.2 g該物質(zhì)含有6.02×1022個原子D.該分子中有一個N原子可能采用sp3雜化
解析 N和O兩種原子屬于不同的非金屬元素,它們之間形成的共價鍵是極性鍵,A錯誤;該分子中N—N—N鍵角都是108.1°,所以該分子不可能是平面形結(jié)構(gòu),而是三角錐形,B錯誤;N(NO2)3的摩爾質(zhì)量是152 g/ml,15.2 g該物質(zhì)的物質(zhì)的量為0.1 ml,含有的原子數(shù)為0.1×10×6.02×1023=6.02×1023,C錯誤;因N(NO2)3為三角錐形,N(NO2)3中與—NO2相連的N原子存在1對孤電子對,同時這個N原子與另外3個N原子相連,故這個N原子可能為sp3雜化,D正確。
9.徐光憲在《分子共和國》一書中介紹了許多明星分子,如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列說法正確的是( )
A.H2O2分子中O原子為sp2雜化B.CO2分子中C原子為sp雜化C.BF3分子中B原子為sp3雜化D.CH3COOH分子中C原子均為sp2雜化
解析 雜化軌道只能用于形成σ鍵或容納未參與成鍵的孤電子對。H2O2的分子結(jié)構(gòu)為H—O—O—H,每個O原子形成2個σ鍵,每個O原子含2對孤電子對,則O原子采取sp3雜化,A錯誤;CO2的結(jié)構(gòu)式為O===C===O,C原子形成2個σ鍵和2個π鍵,則C原子采取sp雜化,B正確;BF3中B原子形成3個σ鍵,不含孤電子對,則B原子采取sp2雜化,C錯誤;CH3COOH分子中甲基中C原子采取sp3雜化,—COOH中C原子采取sp2雜化,D錯誤。
10.用價層電子對互斥理論可以預(yù)測空間構(gòu)型,也可以推測鍵角大小,下列判斷正確的是( )
A.SO2、CS2、BeCl2都是直線形的分子B.BF3鍵角為120°,NF3鍵角大于120°C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子D.NH3、PCl3、SF6都是三角錐形的分子
11.(2021·湖南卷節(jié)選)(1)①氣態(tài)SiX4分子的空間構(gòu)型是 ?。?
N-甲基咪唑分子中碳原子的雜化軌道類型為 ,1個M2+中含有 個σ鍵;
3倍的N—N鍵的鍵能小于N≡N鍵的鍵能,而3倍的P—P鍵的鍵能大于P≡P鍵的鍵能
12.(2021·晉江模擬)(1)Cu2+處于[Cu(NH3)4]2+的中心,若將配離子[Cu(NH3)4]2+中的2個NH3換為CN-,則有2種結(jié)構(gòu),則Cu2+是否為sp3雜化 (填“是”或“否”),理由為___________________________________________________________________________________________________________________。(2)用價電子對互斥理論推斷甲醛中H—C—H的鍵角 120°(填“>”“SO2F2分子中∠F—S—F。(4)由圖可知,碳原子雜化類型分別為sp2和sp3。
13.(2021·菏澤模擬)水合硫酸四氨合銅[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4在工業(yè)上用途廣泛,主要用于印染、纖維、殺蟲劑及制備某些含銅的化合物。下列敘述錯誤的是( )
14.(2021·邢臺模擬)茶文化是中國人民對世界飲食文化的一大貢獻,茶葉中含有少量的咖啡因(結(jié)構(gòu)簡式如圖)。下列關(guān)于咖啡因的說法錯誤的是( )
A.咖啡因的組成元素均位于元素周期表p區(qū)B.咖啡因分子中C、N 均有 sp2、sp3兩種雜化方式C.咖啡因與足量 H2加成的產(chǎn)物含有 4 個手性碳原子D.咖啡因分子間不存在氫鍵
15.已知A、B、C、D、E、F為元素周期表前四周期原子序數(shù)依次增大的六種元素,其中A的一種同位素原子中無中子,B的一種核素在考古時常用來鑒定一些文物的年代,D與E同主族,且E的原子序數(shù)是D的2倍,F(xiàn)元素在地殼中的含量位于金屬元素的第二位。試回答下列問題:
(1)關(guān)于B2A2的下列說法中正確的是_________。①B2A2中的所有原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)②B2A2是由極性鍵和非極性鍵形成的非極性分子③每個B2A2分子中σ鍵和π鍵數(shù)目比為1∶1④B2A2分子中的A—B鍵屬于s-sp σ鍵
解析 A的一種同位素原子中無中子,則A為H元素;B的一種核素在考古時常用來鑒定一些文物的年代,則B為C元素;D與E同主族,且E的原子序數(shù)是D的2倍,則D為O元素、E為S元素;C的原子序數(shù)介于碳、氧之間,應(yīng)為N元素;F元素在地殼中的含量位于金屬元素的第二位,則F為Fe元素。(1)①H原子核外不滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),錯誤;③C2H2分子的結(jié)構(gòu)式為H—C≡C—H,一個分子中有3個σ鍵、2個π鍵,錯誤;④C2H2分子中C原子采取sp雜化,所以H、C之間形成的是s-sp σ鍵,正確。
H2O分子之間存在氫鍵
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