知识讲解_《分子结构与性质》全章复习与巩固_提高

1 《分子结构与性质》全章复习与巩固 【学习目标】 1、了解物质中存在的作用及强弱判断； 2、学会用价键理论预测和判断分子的空间构型； 3、掌握配合物的结构和组成判断； 4、理解分子性质的预测和判断方法。 【知识网络】 【要点梳理】 要点一、共价键与分子间作用力的本质及对物质性质的影响 1、共价键的类型和成键方式 【注意】①s—sσ键没有方向性。 ②通常情况下σ键比π键稳定，但 N2 分子中π键比σ键稳定。 2、共价键与分子间作用力的比较2 【注意】①氢键不是化学键（原因：氢键是分子间一种较弱的作用力）。 ②共价键影响结构特殊的物质（如原子晶体，后面将学到）的物理性质。 ③化学键和分子间作用力都是电性作用。 要点二、分子空间构型的判断 杂化轨道理论、价层电子对互斥理论预测分子的空间构型 价层电子 对数 成键电子 对数 孤电子 对数 电子对 空间构型 分子 类型 分子空间 构型 实例 2 2 0 直线型 AB2 直线形 BeCl2、CO2、CS2 3 0 AB3 平面直角形 BF3、SO3、BCl33 2 1 三角形 AB2 V 形 SnBr2 4 0 AB4 正四面体形 CH4、CCl4、NH4+ 3 1 AB3 三角锥形 NH3、PCl3、PH3 价 层 电 子 对 互 斥 理 论 4 2 2 四面体形 AB2 V 形 H2O、H2S3 杂化类型 杂化轨道 数目 杂化轨道间夹角 分子 类型 空间构型 实例 sp 2 180° AB2 直线形 BeCl2、CO2、CS2 AB3 平面三角形 HCHOsp2 3 120° AB2 V 形 SO2 AB4 正四面体形 CH4、CCl4 AB3 三角锥形 NH3、H3O+ 杂 化 轨 道 理 论 sp3 4 109°28′ AB2 V 形 H2O 【注意】当中心原子上没有孤电子对时，杂化轨道理论和价层电子对互斥理论对分子空间构型的预测结论一 致。 要点三、分子的性质 1、分子类型与分子极性、空间构型、共价键类型的关系 分子类型 空间构型 键角 键的极性 分子极性 常见物质 A —— —— —— 非极性分子 He、Ne、Ar 等 A2 直线（对称）形 —— 非极性键 非极性分子 H2、O2、N2 等 AB 直线（非对称）形 —— 极性键 极性分子 HX、CO、NO 等 AB2 直线（对称）形 180° 极性键 非极性分子 CO2、BeCl2 等 A2B V（不对称）形 ＜180° 极性键 极性分子 H2O、H2S 等 AB3 正三角（对称）形 120° 极性键 非极性分子 BF3、SO3 等 AB3 三角锥（不对称）形 ＜120° 极性键 极性分子 NH3、PCl4 等 AB4 正四面体（对称）形 109°28′ 极性键 非极性分子 CH4、CCl4 等 【注意】①由成键原子的类型判断键的极性，由分子空间构型的对称性判断分子的极性。 ②极性分子中一定有极性键，可能有非极性键（H2O2）；非极性分子中不一定有非极性键（CH4）；只含非极 性键的分子一定是非极性分子。 ③“相似相溶规律”：具有相同极性或结构相似的溶质和溶剂，溶质在溶剂中的溶解性较大。 2、手性碳原子、手性异构体与手性分子 ①手性碳原子：连接四个不同原子或基团的碳原子，称为手性碳原子，常用*C 表示。如 。 ②手性异构体：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间 里不能重叠，这对分子互称为手性异构体。 ③手性分子：含有手性异构体的分子叫做手性分子。 3、无机含氧酸分子的酸性 对于同一种元素的不同含氧酸，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。例如：酸性 HClO＜HClO2＜HClO3 ＜HClO4，H2SO3＜H2SO4 等。 将含氧酸的化学式写成(HO)mROn 的形式，则 n 越大，含氧酸的酸性越强。 要点四、配合物理论4 要点五、分子中的原子的价层电子（主族元素）是否达到 8e－结构的判断 分子中的原子的价层电子(主族元素)是否达到 8e－结构的判断的要点： 1、H 原子为 2e－的结构。 2、由电子式判断（一目了然）。 3、由分子中各元素的化合价与各原子的价电子数判断： 分子中原子的价层电子数=｜化合价｜+价电子数 【典型例题】 类型一、共价键类型的判断 例 1、1 mol CO2 中含有的σ键数目为________。 【思路点拨】 1 个单键 1 个双键 1 个三键 σ键数目 1 1 1 π键数目 0 1 2 【答案】2×6.02×1023 个（或 2 mo1） 【解析】1 个 CO2 分子内含有 2 个碳氧双键，1 个双键中含有 1 个σ键和 1 个π键，则 1 mol CO2 中含有 2 molσ键。 【总结升华】关于共价键的判断，首先要分析成键两原子电负性。当成键两原子电负性较大时，开成的键为 离子键；当成键两种非金属原子电负性相同时，成键为非极性共价键；只有两原子电负性差别不大时才会形成极 性共价键。 举一反三： 【变式 1】关于化合物 ，下列叙述正确的有________。 A．分子间可形成氢键 B．分子中既有极性键又有非极性键 C．分子中有 7 个σ键和 1 个π键 D．该分子在水中的溶解度大于 2—丁烯 【答案】BD 【解析】该分子间不能形成氢键；该分子中有 9 个σ键和 3 个π键，C 项错误；该分子中含有醛基，其中的5 氧原子与 H2O 中的氢原子间可形成氢键，所以其溶解度大于 2—丁烯。 类型二、判断分子或离子的空间构型和中心原子的杂化轨道类型 例 2、（1）H2Se 的酸性比 H2S________（填“强”或“弱”）。气态 SeO3 分子的立体构型为________，SO32－ 离子的立体构型为________。 （2）NO3－的空间构型是________（用文字描述）。 （3）在 BF3 分子中，F—B—F 的键角是______，B 原子的杂化轨道类型为______，BF3 和过量 NaF 作用可 生成 NaBF4，BF4－的立体构型为________。 【思路点拨】 【答案】（1）强 平面三角形 三角锥形 （2）平面三角形 （3）120° sp2 正四面体 【解析】（1）SeO3 中 Se 上的价层电子对数= (6－3×2)+3=3（σ键电子对数为 3，孤电子对数为 0），SO32 －中 S 上的价层电子对数= (6+2－3×2)+3=4（σ键电子对数为 3，孤电子对数为 1），由价层电子对互斥理论可 判断出 SeO3、SO32－的立体构型分别为平面三角形和三角锥形。 （2）NO3－中 N 原子上的价层电子对数= (5+1－3×2)+3=3，与 NO3－中σ键电子对数相等，说明 NO3－中 N 原子上无孤电子对，因此 NO3－的空间构型为平面三角形。 （3）依据价层电子对互斥理论可计算出中心原子的孤电子对数= (3－3×1)=0，所以 BF3 分子为平面正三 角形结构，F—B—F 的键角是 120°，B 原子的杂化轨道类型为 sp2 杂化；在 BF4－中心原子上的孤电子对数= (3+1－4×1)=0，所以 BF4－的立体构型为正四面体。 【总结升华】判断分子的立体结构，经常用到价层电子对互斥理论以及杂化轨道理论。在本题中，需要准确 求算出分子或离子中的中心原子价层电子数，这是解答这一类题目的关键。然后再根据几个模型就能以解答微粒 的构型。 例 3、石墨烯（图甲）是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其 平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯（图乙）。 （1）图甲中，1 号 C 与相邻 C 形成σ键的个数为________。 （2）图乙中，1 号 C 的杂化方式是________，该 C 与相邻 C 形成的键角________（填“＞”“＜”或 “＝”）图甲中 l 号 C 与相邻 C 形成的键角。 （3）若将图乙所示的氧化石墨烯分散在 H2O 中，则氧化石墨烯中可与 H2O 形成氢键的原 子有________（填元素符号）。 （4）石墨烯可转化为富勒烯（C60），某金属 M 与 C60 可制备一种低温超导材料，晶胞如 图丙所示，M 原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中 M 原子的个数为________，该材料的化 1 2 1 2 1 2 1 2 1 26 学式为________。（该问涉及知识点将在第三章第一节学习） 【答案】（1）3 （2）sp3 ＜ （3）O、H （4）12 M3C60 【解析】（1）由题图甲中 l 号 C 原子采取 sp2 杂化，形成平面正六边形结构可知，1 号 C 与相邻 C 形成 3 个 σ键。 （2）题图乙中 1 号 C 原子除结合原来的三个 C 原子外，还与一个 O 形成共价键，故以 sp3 方式杂化，其键 角小于 sp2 杂化时的 120°。 （3）氧化石墨烯中的 H、O 原子可分别与 H2O 形成氢键。 （4）根据“均摊法”计算。晶胞中 M 的个数： ；C60 的个数： ，所以其化 学式可表示为 M3C60。 举一反三： 【变式 1】（2016 哈尔滨期末）下列关于 NH4+、NH3、NH2－三种微粒的说法不正确的是（ ） A．三种微粒所含有的电子数相等 B．三种微粒中氮原子的杂化方式相同 C．三种微粒的空间构型相同 D．键角关系：NH4+＞NH3＞NH2－ 【答案】C 【解析】A．NH4+、NH3、NH2－三种微粒，每个 NH4+、NH3、NH2－所含有的电子数都为 10 个电子，故 A 正确；B．铵根离子中氮原子价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数= ，所以其采用 sp3 杂 化，氨气分子中价层电子了对个数=σ键个数+孤电子对个数= ，所以氮原子杂化方式是 sp3， NH2－中氮原子价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数= ，所以其采用 sp3 杂化，故 B 正确； C．铵根离子为正四面体结构；氨气分子空间构型为三角锥形，NH2－空间构型为 V 形，故 C 错误；D．铵根离 子中，含 0 对孤电子，氨气分子中含 1 对孤电子，NH2－含 2 对孤电子，含有孤电子对越多，分子中的键角越小， 所以键角大小关系：NH4+＞NH3＞NH2－，故 D 正确。故选 C。 【变式 2】氧元素与多种元素具有亲和力，所形成化合物的种类很多。 （1）氮、氧、氟元素的第一电离能从大到小的顺序为________。氧元素与氟元素能形成 OF2 分子，该分子 的空间构型为________。 （2）根据等电子体原理，在 NO2+中氮原子轨道杂化类型是________；1 mol O22+中含有的π键数目为________ 个。 （3）氧元素和过渡元素可形成多种价态的金属氧化物，如和铬可生成 Cr2O3、CrO3、CrO5 等。Cr3+基态核 外电子排布式为________。 （4）下列物质的分子与 O3 分子的结构最相似的是________。 A．H2O B．CO2 C．SO2 D．BeCl2 （5）O2 分子是否为极性分子？________。 【答案】（1）F＞N＞O V 形 （2）sp 2NA （3）1s22s22p63s23p63d3 （4）C （5）是 【解析】（1）由洪特规则的特例可知，氮元素的第一电离能大于氧元素（大于氮元素的“左邻右舍”），小于 氟元素；由价层电子对互斥理论可知，OF2 分子的空间构型是 V 形。（2）根据等电子体原理，NO2+与 CO2 互为 等电子体，两者的结构相似，NO2+中氮原子的杂化方式与 CO2 中碳原子的杂化方式相同，都是 sp 杂化；O22+与 M（其中有一个σ键和两个π键）互为等电子体，因此 O22+中有 2 个π键。（5）（6）可根据价层电子对互斥理论 分析，SO2 与 O3 分子的结构最相似，且都是极性分子。 【变式 3】（高考组合题）（1）硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子 Xm－（含 B、O、H 三种元素）的球 棍模型如图所示： 112 9 124 × + = 1 18 6 48 2 × + × = 5 1 4 14 42 − − ×+ = 13 (5 3 1) 42 + − × = 5 1 2 12 42 − × ++ =7 在 Xm－中，硼原子轨道的杂化类型有________；配位键存在于原子之间（填原子的数字标号）；m=________（填 数字）。 （2）过渡金属配合物 Ni(CO)n 的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为 18，则 n=________。CO 与 N2 结构相似，CO 分子内σ键与π键个数之比为________。 （3）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________。 【答案】（1）sp2、sp3 4，5（或 5，4） 2 （2）4 1∶2 （3） 【解析】（1）该离子中硼原子成键情况有两种，形成三个σ键的硼原子采取 sp2 杂化，形成四个键的硼原子 采取的是 sp3 杂化。图中有两个硼原子分别与四个氧原子形成四个键，四个键中有一个为配位键，进而分析知 4 号硼原子与 5 号氧原子间为配位键。 （2）Ni 有 10 个价电子，即配体 CO 提供 8 个电子（或 4 对孤电子对），故 n=4。CO 与 N2 互为等电子体， 故 CO 中存在三键，一个三键包含一个σ键、两个π键。 （3）Cu2+与 OH－以配位键结合，[Cu(OH)4]2－的结构为： 类型三、分子的性质 例 4、氧是地壳中含量最多的元素。 （1）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 高，原因是________。 （2）H+可与 H2O 形成 H3O+，H3O+中 O 原子采用________杂化。H3O+中 H—O—H 键角比 H2O 中 H—O—H 键角大，原因为________。 【思路点拨】掌握常见的极性分子和非极性分子；清楚氢键是一种较强的分子间作用力，影响物质的熔点、 沸点和溶解性等物理性质。 【答案】（1）O—H 键、氢键、范德华力 形成分子内氢键，而 形成分子间氢键， 分子间氢键使分子间作用力增大 （2）sp3 H2O 中 O 原子有 2 对孤对电子，H3O+中 O 原子只有 1 对孤对电子，排斥力较小 【解析】（1）O—H 键为化学键，是相邻原子间强烈的相互作用，而范德华力为分子间微弱的作用力，氢键8 稍强于范德华力，但远远弱于化学键。 中存在分子间氢键。而 中存在分子内氢键， 导致前者沸点较高。 （2）H3O+的电子式为 ，其中 O 原子采用 sp3 杂化，中心原子 O 只有一对孤对电子，而 H2O 分子 中的 O 原子有两对孤对电子，从而导致 H3O+中 H—O—H 键角比 H2O 中 H—O—H 键角大。 【总结升华】A、共价键对物质性质的影响：主要影响物质的化学性质。共价键越强，分子越稳定，化学性 质越不活泼。 B、分子间作用力（包含范德华力及氢键）对物质性质的影响：影响物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质； 作用力越强、熔沸点越高。 C、对于同一种元素的不同含氧酸，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强；将含氧酸的化学式写成(HO)mROn 的形式，则 n 越大，含氧酸的酸性越强。 举一反三： 【变式 1】（2015·成都诊断）已知 A、B、C、D 四种分子所含原子的数目依次为 1、3、6、2，且都含有 18 个电子。B、C 是由两种元素的原子组成的，且分子中两种原子的个数比均为 1∶2。D 元素的氢化物能刻蚀玻璃。 （1）A 的分子式是________，写出 A 原子的价电子排布式________。 （2）B 分子的中心原子的杂化轨道类型是________，分子空间构型是________，该分子属于________分子 （填“极性”或“非极性”）。 （3）C 的化学式是________，分子中含有的化学键类型是________。 （4）D 元素氢化物的沸点比 HCl 的沸点高，其主要原因是________。 【答案】（1）Ar 3s23p6 （2）sp3 V 形 极性 （3）N2H4 极性键、非极性键 （4）HF 分子之间能形成氢键 【解析】（1）A 是由含 18 个电子的原子构成的分子，则 A 为 Ar 分子，其价电子排布式为：3s23p6。（2）B 是两种元素（两种元素原子个数比为 1∶2）组成的 18 电子分子，可以判断 B 为 H2S，根据 H2S 的成键特点，可 以判断中心原子 S 采取 sp3 杂化，分子为 V 形结构；分子正、负电荷中心不重合，属于极性分子。（3）C 为两种 元素（两种元素原子个数比为 1∶2）组成的 18 电子分子，C 为 N 2H4。分子中含有 4 个 N—H 极性键和 1 个 N—N 非极性键。（4）能刻蚀玻璃的氢化物为 HF，故 D 为 F2。HF 分子间存在氢键，HCl 分子间无氢键，氢键的 作用力较范德华力大，故 HF 的沸点高于 HCl。 【变式 2】（2015·焦作模拟）元素周期表中第四周期元素由于受 3d 电子的影响，性质的递变规律与短周 期 元素略有不同，因此第四周期过渡元素具有和短周期元素不同的明显特征。 请回答下列问题： （1）CO 可以和很多过渡金属离子形成配合物，CO 分子中 C 原子上有一对孤电子对，C、O 原子都符合 8 电子稳定结构，CO 分子里的共价键的类型按原子轨道的重叠方向分有________。 （2）第四周期元素的第一电离能随原子序数的增大，总趋势是逐渐增大的，但 31Ga 的第一电离能却明显低 于 30Zn，其原因是________。 （3）已知 Ti3+可形成配位数为 6 的配合物。现有含钛的两种颜色的晶体，一种为紫色，另一种为绿色，但 相关实验证明，两种晶体的组成皆为 TiCl3·6H2O。为测定这两种晶体的化学式，设计了如下实验： a．分别取等质量的两种晶体样品配成待测溶液； b．分别向待测溶液中滴入 AgNO3 溶液，均产生白色沉淀； c．沉淀完全后分别过滤得两份沉淀，经洗涤干燥后称量，发现绿色晶体的水溶液与 AgNO3 溶液反应得到的 白色沉淀质量为紫色晶体的水溶液反应得到沉淀质量的 。2 39 则绿色晶体配合物的化学式为________。 【答案】（1）σ键、π键 （2）31Ga 失去一个电子后内层各能级达到全满的稳定状态（或 Zn 的 4s 轨道全满，为稳定结构，难失电子） （3）[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O 【解析】（1）CO 与 N2 互为等电子体，故 CO 分子内存在三键： ，三键中有一个是σ，一 个是普通π键，一个是配位形成的π键。（2）Zn 的各能级均处于全满状态，为稳定结构；而 Ga 的价电子排布式 为 4s24p1，故其第一电离能较 Zn 的低。（3）自由的 Cl－能够与 AgNO3 反应生成沉淀，配离子中的 Cl－不能形成 沉淀。从形成沉淀的比例可以判断：绿色晶体中有 1／3 的 Cl 一形成配离子，则另外的配位体是水，其化学式为： [TiCl(H2O)5]Cl2·H2O；紫色晶体中配位体只有水，其化学式为：[Ti(H2O)6]Cl3。10 【巩固练习】 一、选择题 1．（2016 佛山期末）下列分子中，含有两个π键的是（ ） ①CN－ ②H2O ③CO2 ④H2O2 ⑤C2H4 ⑥C2H2 A．①②③⑥ B．③④⑤⑥ C．①③⑥ D．③⑤⑥ 2．下列关于配位化合物的叙述中，不正确的是（ ）。 A．配位化合物中必定存在配位键 B．配位化合物中只有配位键 C．[Cu(H2O)6]2+中的 Cu2+提供空轨道，H2O 中的氧原子提供孤电子对形成配位键 D．配位化合物在医学科学、催化反应和材料化学等领域都有着广泛的应用 3．（2016 宜昌期中）下列实验事实解释不合理的是（ ） A．乙醇的沸点高于乙醛是因为乙醇分子间存在氢键，而乙醛分子间只有范德华力 B．单质碘易溶于 CCl4 而微溶于水，是因为 I2 和 CCl4 都是非极性分子而水是极性分子 C．NH3 与 CH4 的空间构型不同是因为 NH3 中存在孤电子对而 CH4 中只有成键电子对 D．水分子比硫化氢稳定是因为水分子存在氢键 4．实现下列变化时，破坏的作用力类型完全相同的是（ ）。 A．碘升华和硫酸溶于水能导电 B．硫熔化和干冰升华 C．冰变为水和干冰升华 D．HCl 溶于水和 H2 分解为两个氢原子 5．（2015·黄石期中）关于共价键的说法正确的是（ ）。 A．金属原子在发生化学反应时只能失去电子，因而不能形成共价键 B．由共价键形成的分子可以是单质分子，也可以是化合物分子 C．离子化合物中不可能存在共价键 D．共价键只能在不同原子之间形成 6．（2015·福州质检）下面关于氢化物的叙述正确的是（ ）。 A．D2O 分子中氧原子为 sp2 杂化 B．NH3 的结构式为 C．HCl 的电子式为 D．热稳定性：H2S＞HF 7．（2015·黄冈调考）据 Science 报道，大气中存在一种潜在的温室气体 SF5—CF3（如右下图所示），虽然其数 量有限，但它是已知气体中吸热最高的气体。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—平面内 C．CF4 与 CH4 都是正四面体结构 D．0.1 mol SF5—CF3 分子中电子数为 8 mol11 8．氰气的化学式为(CN)2，结构式为 N≡C—C≡N，性质与卤素相似，下列叙述正确的是（ ）。 A．在一定条件下可发生加成反应 B．分子中 N≡C 键的键长大于 C—C 键的键长 C．分子中含有 2 个σ键和 4 个π键 D．不和氢氧化钠溶液发生反应 9．由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，可互称为等电子体。等电子 体的结构相似、物理性质相似。根据上述原理，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 10．下列分子中，所有原子都满足最外层为 8 电子结构且为非极性分子的是（ ）。 A．PCl5 B．SiH4 C．NF3 D．CO2 11．下列有关表述正确的是（ ）。 A．位于短周期的 X 元素的阳离子与 Y 元素的阴离子具有相同的电子层结构，则两种元素的最高化合价一 定是 X＜Y B．在 NH3、CCl4 中各原子最外层均能达到 8 电子的稳定结构 C．NH4Cl 中既有离子键，又有共价键 D．最外层电子数较少的金属元素，一定比最外层电子数较多的金属元素活泼性强 12．有五种元素 X、Y、Z、Q、T。X 元素为主族元素，X 原子的 M 层上有两个未成对电子且无空轨道；Y 原子 的特征电子构型为 3d64s2；Z 原子的 L 电子层的 p 亚层上有一个空轨道；Q 原子的 L 电子层的 p 亚层上只有一 对成对电子；T 原子的 M 电子层上 p 轨道半充满。下列叙述不正确的是（ ）。 A．元素 Y 和 Q 可形成一种化合物 Y2Q3 B．T 和 Z 各有一种单质的空间构型为正四面体形 C．X 和 Q 结合生成的化合物为离子化合物 D．ZO2 是极性键构成的非极性分子 二、非选择题 1．（2015·重庆检测）麻醉剂的发现和使用是人类医学史上一项了不起的成就。 （1）“笑气”（N2O）是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。已知 N2O 分子中氧原子只与一个氮原子相连， 则 N2O 的电子式可表示为________，其分子空间构型是________形。 （ 2 ） 另 一 种 常 用 麻 醉 剂 氯 仿 常 因 保 存 不 慎 而 被 氧 化 ， 产 生 剧 毒 物 光 气 （ COCl2 ） ： 2CHCl3+O2==2HCl+2COCl2，光气（COCl2）分子的空间构型是________形。为防止中毒事故的发生，使用前可 用于检验氯仿是否变质的试剂是________。 A．酚酞试液 B．淀粉碘化钾溶液 C．NaOH 溶液 D．硝酸银稀溶液 （3）作为麻醉剂，氙气（Xe）在医学上备受重视。氙气能溶于细胞质的油脂，引起细胞的麻醉和膨胀，从 而使神经末梢作用暂时停止。人们曾把体积分数为 80％的氙气和体积分数为 20％的氧气组成的混合气体作为麻 醉剂。 ①已知氙为第五周期的稀有气体元素，氙的外围电子排布式为________。 ②氙气的化学性质不活泼，但它在一定条件下可与其他物质反应生成化合物。现取 1 mol 氙气和 3.5 mol 氟 气放于密闭容器中，在一定条件下使反应完毕，剩余 1.5 mol 氟气，同时有 1 mol 白色固体生成，此白色固体的 化学式为________。 2．（一）下列是 A、B、C、D、E 五种短周期元素的某些性质：12 元素 A B C D E 化合价 －4 －2 －1 －2 －1 电负性 2.5 2.5 3.0 3.5 4.0 （1）E 原子的外围电子排布图为________。 （2）与 AD2 互为等电子体的分子化学式为________（写出一种）。 （3）BD2 分子中 B 原子的杂化方式为________杂化，分子的立体构型________。 （二）下列是部分金属元素的电离能： 金属元素 X Y Z 第一电离能（kJ／mol） 520.2 495.8 418.8 （4）已知 X、Y、Z 的价层电子构型均为 ns 1，则三种金属的氯化物（RCl）的熔点由低到高的顺序为 ________。 3．（2015·石家庄测试）图表法、图像法是常用的科学研究方法。 下表列出了前 20 号元素中的某些元素性质的一些数据： 元素 A B C D E F G H I J 原子半径（10－10 m） 1.02 2.27 0.74 1.43 0.77 1.10 0.99 1.86 0.75 1.17 最高价态 +6 +1 — +3 +4 +5 +7 +1 +5 +4 最低价态 －2 — －2 — －4 －3 －1 — －3 －4 试回答下列问题： （1）以上 10 种元素中第一电离能最小的是________（填编号）。比元素 B 原子序数大 10 的元素基态原子 的核外电子排布式是________。 （2）由上述 C、E、G 三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每个原子的最外层都满足 8 电子稳定结构 的可能是________（写分子式，写出两种即可）。 （3）元素 E 与 C 及氢元素可形成一种相对分子质量为 60 的一元羧酸分子。其分子中共形成________个σ 键，________个π键。 （4）短周期某主族元素 K 的电离能情况如图 1 所示。则 K 元素位于周期表的第________族。 图 2 是研究部分元素的氢化物的沸点变化规律的图像，折线 c 可以表达出第________族元素氢化物的沸点的 变化规律。 两位同学对某主族元素的氢化物的沸点的变化趋势画出了两条折线——折线 a 和折线 b，你认为正确的是 ________，理由是________。 4．元素周期表中第四周期元素由于受 3d 电子的影响，性质的递变规律与短周期元素略有不同，因此第四周期过 渡元素具有和短周期元素不同的明显特征。 请回答下列问题： （1）CO 可以和很多过渡金属离子形成配合物，CO 分子中 C 原子上有一对孤电子对，C、O 原子都符合 813 电子稳定结构，CO 分子里的共价键的类型按原子轨道的重叠方向分为________。 （2）第四周期元素的第一电离能随原子序数的增大，总趋势是逐渐增大的，但 31Ga 的第一电离能却明显低 于 30Zn，其原因是________。 （3）已知 Ti3+可形成配位数为 6 的配合物。现有含钛的两种颜色的晶体，一种为紫色，另一种为绿色，但 相关实验证明，两种晶体的组成皆为。TiCl3·6H2O 为测定这两种晶体的化学式，设计了如下实验： a．分别取等质量的两种晶体样品配成待测溶液； b．分别向待测溶液中滴入 AgNO3 溶液，均产生白色沉淀； c．沉淀完全后分别过滤得两份沉淀，经洗涤干燥后称量，发现绿色晶体的水溶液与 AgNO3 溶液反应得到的 白色沉淀质量为紫色晶体的水溶液反应得到沉淀质量的 。则绿色晶体配合物的化学式为________。 （4）二氧化钛可作光催化剂，能将居室污染物甲醛、苯等有害气体转化为二氧化碳和水。有关甲醛、苯、 二氧化碳及水的说法正确的是________。 A．苯与 B3N3H6 互为等电子体 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．水的沸点比甲醛高得多，是因为水分子间形成了氢键 2 314 【答案与解析】 一、选择题 1．C 【解析】①C≡N 离子中含有两个π键；②H2O 分子中没有双键，所以不含有π键；③CO2 的分子中有 O＝C＝ O，所以含有两个π键；④H2O2 分子中没有双键，所以不含有π键；⑤C2H4 的分子中只有一个 C＝C，所以含有 一个π键；⑥CH≡CH 分子中有 C＝C，所以含有两个π键。所以分子中含有两个π键的是①③⑥，故选 C。 2．B 【解析】配位化合物中一定含有配位键，但也可能含有其他化学键；C 项，Cu2+有空轨道，H2O 中氧原子有孤电 子对，两者可以形成配位键。 3．D 【解析】A．乙醇分子间存在氢键，乙醛分子间不能形成氢键，所以乙醇的沸点比乙醛高，故 A 正确；B．碘、 CCl4 是非极性分子，水是极性分子，根据物质溶解性“相似相溶”的一般规律，因此碘不易溶于水，易溶于 CCl4，故 B 正确；C．孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对间的斥力，CH4 的中心原子没有孤电子对， 其键角为 109°28′，NH3 的中心原子含有 1 个孤电子对，键角为 107°18′，故 C 正确；D．H2O 分子比 H2S 分子稳定，是因为 H—O 键能比 H—S 键能大，与氢键无关，故 D 错误。故选 D。 4．B 【解析】碘升华是破坏范德华力；硫酸是共价化合物，本身不导电，溶于水时在水分子的作用下，破坏了共价键， 电离出自由移动的 H+和 SO42－而导电。S 熔化时破坏范德华力；干冰（CO2）为共价化合物，干冰升华时破坏范 德华力，符合题意。冰变为水破坏的是氢键和范德华力，干冰升华破坏的是范德华力。HCl 溶于水，破坏的是 H—Cl 极性共价键，而 H2→2H 破坏的是 H—H 非极性共价键。 5．B 【解析】AlCl3 中存在共价键，A 项错误；离子化合物中的铵盐（如 NH4Cl）、含氧酸盐（如 Na2SO4）等均含有 共价键，C 项错误；非金属单质如 H2、O2、N2 中存在由同种元素原子形成的共价键，D 项错误。 6．B 【解析】A 中氧原子为 sp3 杂化；C 中 HCl 为共价化合物，电子式为 ；D 中热稳定性 H2S＜HF。 7．C 【解析】SF5—CF3 的结构为 ，所以分子中有硫氟、碳氟、硫碳σ键，无π键；由于含有饱和碳原子 的结构，所有原子不可能在同一平面内；0.1 mol SF5—CF3 分子中电子数为 9.4 mol。 8．A 【解析】成键原子半径越大，键长越长，N 原子半径小于 C 原子，故 N≡C 键比 C—C 键的键长短；(CN)2 分子 中应含有 3 个σ键和 4 个π键；由于性质与卤素相似，可以和 NaOH 溶液反应；由(CN)2 的结构式知，可发生加 成反应。 9．A 【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 的最外层电子数均为 5；O、S 的最外层电子数均为 6；F、Cl 的最外层电子数为 7。 10．D 【解析】题中 PCl3 分子中 P 原子最外层电子数为 10；SiH4 中 H 原子最外层电子数为 2；NF3 和 CO2 分子中所有 原子都满足最外层为 8 电子结构，但 NF3 分子构型为三角锥形，各键为不时称排列，属于极性分子，CO2 分子构 型为直线形，各键对称排列，属于非极性分子，符合题意。 11．C 【解析】A 项，如 H－和 Li+，故 A 错误。NH3 中的氢原子最外层为 2 电子的稳定结构，故 B 错误。NH4Cl 中 NH4+15 和 Cl－通过离子键结合，而 NH4+中氢和氮通过共价键结合，故 C 正确。金属的活泼性不仅与最外层电子数有关， 还与电子层数有关，故 D 错误。 12．C 【解析】X 的电子排布式为 1s22s22p63s23p4，为 S 元素；Y 的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2，为 Fe 元素；Z 的 电 子 排 布 式 为 1s22s22p2 ， 为 C 元 素 ； Q 的 电 子 排 布 式 为 1s22s22p4 ， 为 O 元 素 ； T 的 电 子 排 布 式 为 1s22s22p63s23p3，为 P 元素。C 项中 X 与 Q 形成的化合物 SO2 或 SO3 都为共价化合物，故 C 项不正确。 二、非选择题 1．（1） （正确写出大π键也对） 直线 （2）平面三角 D （3）①5s25p6 ②XeF4 【解析】（1）因氧原子只与一个氮原子相连，利用每个原子最外层均达到 8e－稳定结构可写出其电子式。中间 N 原子为 sp 杂化，分子为直线形。（2）COCl2 的结构式为： ，分子为平面三角形。氯仿变质会产生 HCl， 故可利用 AgNO3 溶液检验氯仿是否变质。（3）①氙原子的最外层为 8e－稳定结构。②利用所给物质的物质的量 可知反应方程式为：Xe+2F XeF4 2．（一）（1） （2）N2O （3）sp2 V 形 （二）（4）ZCl＜YCl＜XCl 【解析】根据 A、B、C、D、E 五种短周期元素的化合价知，C、E 为卤素，B、D 为氧族元素，A 为碳族元素， 由于在同周期中，从左到右元素的电负性由小到大（稀有气体除外），同主族，从上到下，元素的电负性由大到 小，故 A、B、C、D、E 分别为 C、S、Cl、O、F。（3）SO2 分子中 S 原子的杂化方式为 sp2 杂化，分子中有 2 个π 键，2 个σ键，还有一对孤电子对，故分子的立体构型为 V 形。（4）由 X、Y、Z 三种金属元素的电离能知，金 属性：Z＞Y＞X，原子半径：Z＞Y＞X，离子半径：Z+＞Y+＞X+，故三种金属的氯化物的熔点由低到高的顺序 为：ZCl＜YCl＜XCl。 3．（1）B 1s22s22p63s23p63d104s1 （2）CO2、CCl4（写出两种即可） （3）7 1 （4）ⅢA ⅣA b A 点所示氢化物为水，其沸点在第ⅥA 族元素的氢化物中最高是由于在水分子间存在氢 键，其强度远大于范德华力 【解析】准确确定表中 10 种元素是解题关键，先由最高价态及最低可初步确定元素在周期表中所在的族，再结 合原子半径数据可确定 10 种元素依次为 S、K、O、Al、C、P、Cl、Na、N、Si。 4．（1）σ键、π键 （2）31Ga 失去一个电子后内层各能级达到全满的稳定状态（或 Zn 的 4s 轨道全满，为稳定结构，难失电子） （3）[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O （4）ACD 【解析】（1）CO 与 N2 互为等电子体，故 CO 分子内存在三键： 或 ，三键中有一个是σ键，一个 是普通π键，一个是配位形成的π键。（2）Zn 的各能级均处于全满状态，为稳定结构；而 Ga 的价电子排布式为 4s24p1，故其第一电离能较 Zn 的低。（3）自由移动的 Cl－能够与 AgNO3 反应生成沉淀，配离子中的 Cl－不能形 成沉淀。从形成沉淀的比例可以判断：绿色晶体中有 1／3 的 Cl－形成配离子，则另外的配体是水，其化学式为 [TiCl(H2O)5]Cl2·H2O；紫色晶体中配体只有水，其化学式为[Ti(H2O)5]Cl3。（4）苯的分子式为 C6H6，价电子总 一定条件16 数为 4×6+6=30，B3N3H6 的价电子总数为 3×3+5×3+6=30，苯分子与 B 3N3H6 分子均由 12 个原子构成，故二 者互为等电子体，A 项正确。甲醛和苯分子中碳原子均是 sp2 杂化，而 CO2 中碳原子是 sp 杂化，B 项错误。苯分 子是平面正六边形分子，二氧化碳是直线形分子，二者的正、负电荷中心均重合，故二者均为非极性分子；水分 子为 V 形，甲醛分子为平面三角形，二者的正、负电荷中心均不重合，故二者为极性分子，C 项正确。水分子 之间能够形成氢键，甲醛分子间无氢键，故水的沸点比甲醛高得多，D 项正确。