1、第2课时 共价键 分子的立体结构 一、离子化合物与共价化合物的区别离子化合物共价化合物化学键离子键或离子键与共价键共价键概念以离子键形成的化合物以共用电子对形成的化合物达到稳定结构的途径通过得失电子达到稳定结构通过形成共用电子对达到稳定结构构成微粒阴、阳离子原子二、共价键的本质、分类、特征及形成条件1共价键实质：在原子间形成共用电子对。特征：饱和性和方向性。形成条件：同种或不同种非金属原子之间相遇时，若原子的最外层电子排布未达到稳定状态，则原子间通过共用电子对形成共价键。2 键与 键的对比 键型项目 键 键成键方向沿轴方向“头碰头”平行或“肩并肩”电子云形状轴对称镜像对称牢固程度 键强度大，不
2、易断裂 键强度较小，容易断裂成键判断规律共价单键是 键；共价双键中，一个是 键，另一个是 键；共价三键中，一个是 键，另外两个是 键3.单键、双键和三键单键：共价单键一般是 键，以共价键结合的两个原子间只能有 1 个 键。双键：一个是 键，另一个是 键。三键：一个是 键，另外两个是 键。4配位键如果共价键的形成是由两个成键原子中的一个原子单独提供一对孤对电子进入另一个原子的空轨道共用而成键，这种共价键称为配位键。配位键是一种特殊的共价键。NH4、H3O、H2SO4 等以及种类繁多的配位化合物都存在配位键。三、常见分子的空间构型1双原子分子都是直线形，如 HCl、NO、O2、N2等。2三原子分子
3、有直线形，如 CO2、CS2 等；还有“V”形，如 H2O、H2S、SO2 等。3四原子分子有平面三角形，如 BF3、BCl3、CH2O等；有三角锥形，如 NH3、PH3 等；也有正四面体，如P4。4五原子分子有正四面体，如 CH4、CCl4 等；也有不规则四面体，如 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。另外乙烯分子和苯分子都是平面形分子。四、价层电子对互斥模型1理论模型分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对)，由于相互排斥作用，而趋向尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。2价电子对之间的斥力(1)电子对之间的夹角越小，排斥力越大。(2)由于成键电子对受两个原子核的吸引
4、，所以电子云比较紧缩，而孤对电子只受到中心原子的吸引，电子云比较“肥大”，对邻近电子对的斥力较大，所以电子对之间斥力大小顺序如下：孤电子对孤电子对孤电子对成键电子成键电子成键电子。(3)由于三键、双键比单键包含的电子数多，所以其斥力大小次序为三键双键单键。3价层电子对互斥模型的两种类型价层电子对互斥模型说明的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空间构型，不包括孤对电子。(1)当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致；(2)当中心原子有孤对电子时，两者的构型不一致。五、配合物1配位键是一种特殊的共价键，但形成配位键的共用电子对是由一方提供而不是由双方共同提供的。2过渡金属原子或
5、离子都有接受孤对电子的空轨道，对多种配体具有较强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多。3配合物的电离配合物溶于水易电离为内界配离子和外界离子，而内界的配体离子和分子通常不能电离。如Co(NH3)5ClCl2=Co(NH3)5Cl22Cl，有三分之一的氯原子不能电离。1.下列叙述错误的是()A.离子键没有方向性和饱和性,而共价键有方向性和饱和性B.两种不同的非金属元素可以组成离子化合物C.配位键在形成时,是由成键双方各提供一个电子形成共用电子对D.金属键的实质是金属中的“自由电子”与金属阳离子形成的一种强烈的相互作用C【解析】N 和 H 这两种非金属元素可以形成离子化合物 NH5,即
6、 NH4H,其电子式为,B 项正确。配位键中的共用电子对是由某一成键原子单方面提供的。2.下列各组物质的晶体中,化学键类型相同、晶体类型也相同的是()A.SO2 和 SiO2B.CO2 和 H2OC.NaCl 和 HCl D.CCl4 和 KClB【解析】A.SO2 和 SiO2 均含有共价键,都是共价化合物,但 SO2 是分子晶体,二氧化硅是原子晶体,A 错误；B.CO2 和 H2O 均含有共价键,都是共价化合物,且都是分子晶体,B 正确；C.NaCl 是含有离子键的离子化合物,属于离子晶体。HCl 是含有共价键的共价化合物,属于分子晶体,C 错误；D.CCl4 是含有共价键的共价化合物,属
7、于分子晶体,KCl 是含有离子键的离子化合物,属于离子晶体,D 错误。3.下列说法中,错误的是()A.共价键键长越长,键能越大,键越牢固B.成键原子间原子轨道重叠越多,共价键越牢固C.对双原子分子来讲,键能越大,含有该键的分子越稳定D.原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键A【解析】共价键键长越短,键能越大,键越牢固,选项A 不正确,其余都是正确的。4.下列关于 键和 键的理解不正确的是()A.键一般能单独形成,而 键一般不能单独形成B.键可以绕键轴旋转,键一定不能绕键轴旋转C.CH3CH3、CH2=CH2、CHCH 中 键都是 CC 键,所以键能都相同D.碳碳双键中有一个 键,一个 键,
8、碳碳叁键中有一个 键,两个 键C【解析】单键都是 键,通过头碰头形成,而 键通过肩并肩形成,CH 键也是 键,所以选项 C 是错误的,其余都是正确的。5.下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()A.SO3 与 SO2B.BF3 与 NH3C.BeCl2 与 SCl2D.H2O 与 SO2A【解析】A.SO3 中 S 原子杂化轨道数为 312(632)3,采取 sp2杂化方式,SO2中 S 原子杂化轨道数为 212(622)3,采取 sp2 杂化方式,故 A 正确；B.BF3 中 B 原子杂化轨道数为 312(331)3,采取 sp2 杂化方式,NH3 中 N 原子杂化轨道数为 312(5
9、31)4,采取sp3 杂化方式,二者杂化方式不同,故 B 错误；C.BeCl2 中Be 原子杂化轨道数为 212(221)2,采取 sp 杂化方式,SCl2 中 S 原子杂化轨道数为 212(621)4,采取sp3 杂化方式,二者杂化方式不同,故 C 错误。6.下列物质的分子中,既有 键又有 键的是()A.C2H6B.HClOC.CH4D.CO2D【解析】A.C2H6 中只含单键,即全部是 键,A 错误；B.HClO 中只含单键,即全部是 键,B 错误；C.CH4 中只含单键,即全部是 键,C 错误；D.CO2中含两个碳氧双键,所以含有两个 键和两个 键,D 正确。一、键参数的应用1.共价键的
10、键能和键长反映了共价键的强弱程度,键长和键角常被用来描述分子的空间构型。2.一般来讲,形成共价键的两原子半径之和越小,共用电子对数越多,则共价键越牢固,含有该共价键的分子越稳定。如 HF、HCl、HBr、HI 中,分子的共用电子对数相同(1 对),因 F、Cl、Br、I 的原子半径依次增大,故共价键牢固程度：HFHClHBrHI,因此,稳定性：HFHClHBrHI,氧族元素气态氢化物的稳定性递变规律可用类似的方法加以解释。同理,可用共价键牢固程度解释酸性：HFHClHBrHI 及 H2SH2SeC=CCC。【例 1】下表中的数据是破坏 1 mol 物质中的化学键所消耗的能量(kJ)：物质Cl2
11、Br2I2HCl HBrHIH2 键能243193 151 431366298436根据上述数据问题。(1)下列物质本身具有的能量最低的是_(填序号)A.H2B.Cl2C.Br2D.I2化合物 HCl、HBr、HI 中_受热时最稳定。(2)1 mol H2 在 2 mol Cl2 中燃烧,放出热量_kJ。一定条件下,1 mol H2 分别与足量 Cl2、Br2、I2 反应,放出热量的顺序是_(填序号)A.Cl2Br2Br2I2(3)下 列 有 关 化 学 键 及 键 参 数 的 说 法 中 正 确 的 是_(填序号)原子或分子间的相互作用叫化学键氯分子中两个氯原子间的距离是键长键长的大小与成键
12、原子的半径和成键数目有关键角是描述分子立体结构的重要参数(4)下列事实不能用键能的大小来解释的是_(填序号)A.乙炔与氮气均含三键但是前者比后者容易发生加成反应B.N2、O2、F2 跟氢气的反应能力依次增强C.硝酸是挥发性酸,而硫酸、磷酸是难挥发性酸(5)氰气(CN)2无色、剧毒、有苦杏仁味,和卤素单质性质相似。写出(CN)2 与苛性钠溶液反应的离子方程式：_；已知氰分子中键与键之间的夹角为 180,并有对称性,则结构式为_；氰分子中碳原子为_杂化；一个氰分子中包含_个 键,_个 键。【解析】(1)因为能量越低,越稳定,氢气的键能最大,最稳定。氯化氢中键能最大,所以氯化氢最稳定。(2)反应放出
13、的能量就是形成化学键放出的能量和断键吸收的能量的差值,所以 1 mol H2 在 2 mol Cl2 中燃烧,放出热量是 431 kJ2436 kJ243 kJ183 kJ。放出的热量越多,生成物越稳定,所以答案选 B。(3)化学键必须是相邻原子间强烈的相互作用,不正确。键长是形成共价键的两个原子之间的核间距,不正确,都是正确的,所以答案是。(4)键能影响的是物质的化学性质,C 中属于物理性质,和分子间作用力有关系,答案选 C。(5)根据卤素单质和氢氧化钠的反应类推即可。根据题意可知,则是直线型结构,结构式为 NCCN。直线型结构是 sp 杂化。由于三键是由 1 个 键和 2个 键构成,是由分
14、子中含有的 键和 键分别是 3 和 4。【答案】(1)A HCl(2)183 B(3)(4)C(5)(CN)22OH=CNCNOH2O NCCN sp 3 4二、键能与化学反应过程中的能量关系1.化学反应过程中,旧键断裂所吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量,反应为吸热反应,否则,反应为放热反应。反应热(H)反应物总键能生成物总键能。2.反应物和生成物的化学键的强弱决定着化学反应过程中的能量变化。化学反应的实质是反应物分子内旧化学键的断裂和生成物分子内新化学键的形成。【例 2】最近意大利罗马大学的科学家获得了极具理论研究意义的 N4 分子。N4 分子结构如图所示,已知断裂 1 mol NN
15、吸收 167 kJ 热量,生成 1 mol NN 放出 942 kJ热量,根据以上信息和数据,下列说法正确的是()A.N4 属于一种新型的化合物B.N4 与 N2 互称为同位素C.N4 沸点比 P4(白磷)高 D.1 mol N4 气体转变为 N2 将放出 882 kJ 热量【解析】N4 是单质不是化合物,A 错。同位素是原子间的互称,N4和 N2都是分子不能互称同位素,是同素异形体,B 错。根据题目的信息不能判断出 N4 沸点比 P4(白磷)高,C 错；1 mol N4 气体转变为 N2 将放出的热量|167 kJ62942 kJ|882 kJ,D 对。所以选 D。【答案】D三、用价层电子对
16、互斥理论推断分子或离子的空间构型1.确定中心原子 A 价层电子对数目中心原子A的价电子数与配体X提供共用的电子数之和的一半,即为中心原子 A 的价层电子对数目。计算时注意：(1)氧族元素原子作为配位原子时,可认为不提供电子,但作为中心原子时可认为它提供所有的 6 个价电子。(2)如果讨论的是离子,则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如 PO34 中 P 原子价层电子数应加上 3,而 NH4 中 N 原子的价层电子数应减去 1。(3)如果价层电子数出现奇数电子,可把这个单电子当作电子对看待。2确定价层电子对的空间构型由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离。价层电子对的空间
17、构型与价层电子对数目的关系：价层电子对数目23456价层电子对构型直线形三角形四面体三角双锥八面体 3.分子空间构型确定根据分子中成键电子对数和孤对电子数,可以确定相应的较稳定的分子几何构型。如下表：【例 3】下列粒子的 VSEPR 模型为四面体,但空间立体构型为 V 形的是()A.OF2B.CO2C.SO2D.NH4【解析】A.OF2 中心 O 原子是 sp3 杂化,由于孤对电子对化学键的排斥作用,使分子变为 V 形,正确；B.CO2是直线型分子,键角 180,错误；C.SO2 中 S 原子是 sp2 杂化,由于一个位置没有相应的原子,所以分子构型为 V 形,错误；D.NH4 中心 N 原子
18、是 sp3 杂化,空间构型为正四面体型,错误。【答案】A【例 4】关于原子轨道的说法正确的是()A.凡是中心原子采取 sp3 杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体B.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 轨道混合形成C.sp3 杂化轨道是由同一个原子中能量相近的 s 轨道和 p 轨道混合起来形成的一组新轨道D.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【解析】A.凡中心原子采取 sp3 杂化的分子构型都是四面体形,但当有孤对电子时可能呈 V 形或三角锥形,A错误；B.CH4 分子中的 sp3 杂化轨道是由中心碳
19、原子的能量相近 2s 轨道和 3 个 2p 轨道杂化形成,B 错误；C.同一个原子中能量相近的 s 轨道和 p 轨道通过杂化可混合起来形成的一组能量相同的新轨道,杂化轨道数孤电子对数与之相连的原子数,C 正确；D.BF3 是平面三角形结构,采用 sp2 杂化,D 错误。【答案】C【例 5】W、M、X、Y、Z 是周期表前 36 号元素中的五种常见元素,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 的某一种单质是大气污染物监测物之一；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
20、物。(1)Y3基态的电子排布式可表示为_。(2)MX3 的空间构型_(用文字描述)。(3)M 可形成多种氢化物,其中 MH3 的碱性强于 M2H4的原因是(从化合价角度分析)_。(4)根 据 等 电 子 原 理,WX分 子 的 结 构 式 为_。(5)1 mol WX2 中含有的 键数目为_。(6)H2X分 子 中X原 子 轨 道 的 杂 化 类 型 为_。(7)向 Z2的溶液中加入过量 NaOH 溶液,可生成 Z 的配位数为 4 的配位离子,写出该配位离子的结构式：_。【解析】W、M、X、Y、Z 是周期表前 36 号元素中的五种常见元素,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
21、些文物的年代,W 是 C 元素,M 的氧化物是导致酸雨的主要物质之一,M 是 N 元素,X 的某一种单质是大气污染物监测物之一,则 X 是 O 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,所以 Y 是 Cr,Z 能形成红色的 Z2O 和黑色的ZO 两种氧化物,Z 是 Cu。所以(1)Y3基态的电子排布式可表示为 1s22s22p63s23p63d3(2)NO3 离子中,N 的价层电子对数为 31/2(5132)3,无孤对电子,所以 MX3 的空间构型为平面正三角形；(3)从化合价角度分析：N2H4 分子中 N 为2 价,而 NH3分子中 N
22、为3 价,电负性更高,导致 N 原子的孤对电子更易提供出来与 H结合,故碱性更强。(4)CO 与氮气是等电子体,结构相似,所以 CO 的结构式类似于氮气,存在三键结构,结构式为 CO；(5)CO2 分子中存在 2 个碳氧双键,每个双键都有 1 个 键,所以 1 mol CO2 分子中存在 2NA(或 26.021023)个 键；(6)H2O 分子中,O 的价层电子对数是 21/2(62)4,故 O 原子杂化类型为 sp3 杂化；(7)向 Cu2加入过量NaOH 溶 液,可 生 成 四 羟 基 合 铜 络 离 子,结 构 式 为。【答案】(1)1s22s22p63s23p63d3(或Ar3d3)
23、(2)平面三角形(3)N2H4 中分子 N 为2 价,而 NH3 分子中 N 为3价,电负性更高,导致 N 原子的孤对电子更易提供出来与H结合,故碱性更强(4)CO(5)2NA(或 26.021023 个)(6)sp3(7)1.在“石蜡液体石蜡石蜡蒸气裂化气”的变化过程中,被破坏的作用力依次是()A.范德华力、范德华力、共价键B.范德华力、范德华力、范德华力C.范德华力、共价键、共价键D.共价键、共价键、共价键A【解析】石蜡属于分子晶体,从石蜡变为液体石蜡,被破坏的是范德华力,石蜡液体变为石蜡蒸气,破坏的还是范德华力,石蜡蒸气变为裂化气,发生了化学反应,所以破坏的是共价键。2.下列说法不正确的
24、是()A.某微粒空间构型为三角锥形,则该微粒一定是极性分子B.某微粒空间构型为 V 形,则中心原子一定有孤电子对C.离子键、氢键、范德华力在本质上都是静电作用D.凡是中心原子采取 sp3 杂化轨道成键的分子其立体构型都是正四面体D【解析】A.某微粒空间构型为三角锥形,则分子的空间排列不对称,因此该微粒一定是极性分子,正确；B.某微粒空间构型为 V 形,则中心原子一定有孤电子对,孤电子对对共价键产生排斥作用,使物质的空间构型为 V 形,正确；D.凡是中心原子采取 sp3 杂化轨道成键的分子,若中心原子上无孤对电子,则分子立体构型是正四面体,若存在一对孤对电子,则可能变为三角锥形分子,如 NH3,
25、错误。3.下列描述中正确的是()A.CS2 为 V 形分子B.NH4 中 NH 键键能、键长和键角均相同C.AB2 为 V 形,则 A 一定为 sp2 杂化D.SiF4 和 SO23 的中心原子均为 sp2 杂化B【解析】A.CS2 为直线形的非极性分子,故 A 错误。B.NH4 为正四面体结构,其分子中 NH 键键能、键长和键角均相同,故 B 正确。C.AB2 以 sp2 杂化或 sp3 杂化都可能为 V 形,故 C 错误。D.SiF4 分子中 Si 原子形成 4 个 键,孤电子对数为 0,为 sp3 杂化,SO23 中 S 原子形成 3 个 键,孤电子对数为(6223)/21,应为 sp3
26、 杂化,故 D错误。4.下列关于丙烯(CH3CHCH2)的说法正确的是()A.丙烯分子有 7 个 键,2 个 键B.丙烯分子中 3 个碳原子都是 sp3 杂化C.丙烯分子不存在非极性键D.丙烯分子中 3 个碳原子不在同一直线上D【解析】A 选项,丙烯分子中有 8 个 键,1 个 键,错误。B 选项,第一个碳原子是 sp3 杂化,第二个碳原子和第三个碳原子是 sp2 杂化,故 B 错误。CC 共价键是非极性键,故 C 错误。因为中间的碳原子是 sp2 杂化,所以三个碳原子不可能在同一直线上,故 D 正确。5.已知：P4(g)6Cl2(g)=4PCl3(g)Ha kJmol1、P4(g)10Cl2
27、(g)=4PCl5(g)Hb kJmol1,P4 具有正四面体结构,PCl5 中 PCl 键的键能为 c kJmol1,PCl3中 PCl 键的键能为 1.2c kJmol1。下列叙述正确的是()A.PP 键的键能大于 PCl 键的键能B.可求 Cl2(g)PCl3(g)=PCl5(s)的反应热 HC.ClCl 键的键能为(ba5.6c)/4 kJmol1D.PP 键的键能为(5a3b12c)/8 kJmol1C【解析】A.原子半径 PCl,因此 PP 键键长大于PCl 键键长,则 PP 键键能小于 PCl 键键能,错误；B.利用盖斯定律,结合题中给出两个热化学方程式可求出Cl2(g)PCl3
28、(g)=PCl5(g)H(ba)/4 kJmol1,但不知 PCl5(g)=PCl5(s)的 H,因 此 无 法 求 出 Cl2(g)PCl3(g)=PCl5(s)的H,错 误；C.利 用Cl2(g)PCl3(g)=PCl5(g)H(ba)/4 kJmol1 可得 E(ClCl)31.2c5c(ba)/4,因此可得 E(ClCl)(ba5.6c)/4 kJmol1,正确；D.由 P4 是正四面体可知 P4 中含有 6 个 PP 键,由题意得 6E(PP)10(ba5.6c)/445cb,解得 E(PP)(2.5a1.5b6c)/6 kJmol1,错误。6.下列说法正确的是()A.124 g P
29、4 含有的 PP 键的个数为 6NAB.12 g 石墨中含有的 CC 键的个数为 2NAC.12 g 金刚石中含有的 CC 键的个数为 1.5NAD.60 g SiO2 中含 SiO 键的个数为 2NAA【解析】试题分析：A 项 124 g P4 为 1 mol,P4 为四面体结构每个 P4 中有 6 个 PP 键,因此是 6NA,故 A 正确。B 项中石墨中 1 个 CC 键中两端的 C 原子会形成 3 个共价键,1 个 CC 键连接 2 个 C 原子,所以 1 个 C,对应 1.5个 CC 键。C 项中金刚石中每个 C 都与另外 4 个 C 相连形成 4 个 CC,每个 CC 键被 2 个
30、 C 占有,即一个 C对应 412个 CC 键,故 12 g 即 1 mol C 含有 CC 键 2 mol 即 2NA。D 项中 SiO2 中每个 Si 与 4 个 O 相连,而每个O 与 2 个 Si 相连,因此每个氧提供 2 个成键电子而每个 Si提供 4 个成键电子,60 g 即 1 mol SiO2 中共有成键电子 4228,而每个 SiO 中有 2 个电子,因此 SiO 为 4 mol 即 4NA 个。7.下列有关分子的结构和性质的说法中正确的是()A.PCl3 和 SO2 都只含极性键B.H2O 是一种非常稳定的化合物,这是由于氢键所致C.BF3、NCl3 分子中所有原子的最外层
31、电子都满足 8电子稳定结构D.凡是中心原子采取 sp3 杂化轨道形成的分子其几何构型都是正四面体A【解析】A.PCl3 和 SO2 都只含极性键,A 正确；B.H2O是一种非常稳定的化合物,这是由于 HO 键非常牢固,不是因为氢键的原因,B 错误；C.BF3 分子中 B 原子的最外层电子不满足 8 电子稳定结构,C 错误；D.中心原子采取 sp3 杂化轨道形成的分子,价电子全部成键,其几何构型是四面体并不一定是正四面体,四个价键完全相同时才是正四面体,D 错误。8.原子总数相同、电子总数或价电子总数相同的互为等电子体,等电子体具有结构相似的特征。下列各对粒子中,空间结构相似的是()A.CS2
32、与 NO2B.CO2 与 NO2C.SO2 与 O3D.PCl3 与 BF3C【解析】A.CS2 与 NO2 原子总数相同,电子总数或价电子总数不相同,不能互为等电子体,错误；B.CO2 与 NO2原子总数相同,电子总数或价电子总数不相同,错误；C.SO2 与 O3 原子总数相同,价电子总数相同,互为等电子体,结构相似,正确；D.PCl3 与 BF3 原子总数相同,电子总数或价电子总数不相同,不能互为等电子体,错误。9.分析下列化学式中划有横线的元素,选出符合要求的物质填空(填序号)。A.NH3 B.H2O C.HCl D.CH4 E.C2H6 F.N2(1)所有的价电子都参与形成共价键的是_
33、；(2)只有一个价电子参与形成共价键的是_；(3)最外层有未参与成键的电子对的是_；(4)既有 键又有 键的是_。【解析】NH3 分子中 N 原子分别与 3 个 H 原子形成 3个 键,还有一对不成键电子；H2O 分子中 O 原子与 2 个H 原子形成 2 个 键,还有两对不成键电子；HCl 分子中Cl 原子与 1 个 H 原子形成 1 个 键,还有三对不成键电子；CH4 分子中 C 原子与 4 个 H 原子形成 4 个 键,所有价电子都参与成键；C2H6 分子中 1 个 C 原子分别与 3 个 H 原子及另 1 个 C 原子形成 4 个 键,所有电子都参与成键；N2 分子中 N 原子与另 1
34、 个 N 原子形成 1 个 键,2 个 键,还有一对不成键电子。【答案】(1)DE(2)C(3)ABCF(4)F10.天冬酰胺(结构如图)在芦笋中含量丰富,具有提高身体免疫力的功效。(1)天冬酰胺所含元素中,_(填元素名称)元素基态原子核外未成对电子数最多,天冬酰胺中碳原子的杂化轨道类型有_种。(2)H2S 和 H2Se 的参数对比见表。化学式键长/nm键角沸点/H2S1.3492.3o60.75H2Se1.4791.0o41.50H2Se 含有的共价键类型为_。H2S 的键角大于 H2Se 的原因可能为_。(3)已知钼(Mo)位于第五周期B 族,钼、铬、锰的部分电离能如下表所示编号I5/kJ
35、mol1I6/kJmol1I7/kJmol1I8/kJmol1 A699092201150018770B670287451545517820C525766411212513860 A 是_(填元素符号),B 的价电子排布式为_。【解析】(1)天冬酰胺含有碳、氢、氧、氮四种元素,基态原子核外未成对电子数最多的为氮元素。(2)H 与 Se 为不同元素,形成的共价键为极性共价键。S 与 Se 为同主族元素,S 位于第三周期、Se 位于第四周期,S 的电负性强于 Se,形成的共用电子对斥力大,所以 H2S 的键角大于 H2Se。(3)B、C 原子 I7 比 I6 大了很多,说明 B、C 原子的价电子为
36、 6,而各级电离能 B 大于 C,说明 B 为第四周期的Cr,C 为钼(Mo)位于第五周期,则 A 为 Mn 元素 Cr 的价电子排布式为：3d54s1【答案】(1)氮 2(2)极性共价键 由于 S 的电负性强于 Se,形成的共用电子对斥力大,键角大(3)Mn 3d54s111.短周期元素 D、E、X、Y、Z 原子序数逐渐增大。它们的最简氢化物分子的空间构型依次是正四面体、三角锥形、正四面体、角形(V 形)、直线形。回答下列问题：(1)Z 的价电子排布式为_,EZ3 分子的空间构型为_。(2)X 与 Z 构成的分子是_分子(填“极性”或“非极性”)。(3)D 和 Y 形成的化合物,其分子中的共
37、价键为_共价键(填“极性”或“非极性”),该分子中D 原子的杂化方式为_。(4)写出一个验证 Y 与 Z 的非金属性强弱的离子反应方程式：_；(5)金属镁和 E 的单质在高温下反应得到的产物与水反应生成两种碱性物质,该反应的化学方程式是：_。【解析】短周期元素 D、E、X、Y、Z 原子序数逐渐增大。它们的最简氢化物分子的空间构型依次是正四面体、三角锥形、正四面体、角形(V 形)、直线形,因此 D、E、X、Y、Z 分别是 C、N、Si、S、Cl。(1)氯元素的原子序数是 17,则根据核外电子排布规律可知价电子排布式为 3s23p5,NCl3 分子中氮元素含有 1对孤对电子,价层电子对数是 4,其
38、分子的空间构型为三角锥形；(2)X 与 Z 构成的分子是 SiCl4,空间构型是正四面体,属于非极性分子。(3)D 和 Y 形成的化合物是 CS2,其分子中的共价键为极性键。该分子是直线型结构,分子中 C 原子的杂化方式为 sp。(4)活泼的非金属能置换不活泼的非金属单质,验证 Y与 Z 的非金属性强弱的离子反应方程式为 Cl2S2=S2Cl。(5)金属镁和 E 的单质在高温下反应得到的产物是 Mg3N2,与水反应生成两种碱性物质,该反应的化学方程式是Mg3N26H2O=3Mg(OH)22NH3。【答案】(1)3s23p5 三角锥形(2)非极性(3)极性 sp(4)Cl2S2=S2Cl(5)M
39、g3N26H2O=3Mg(OH)22NH312.A、B、C、D 为原子序数依次增大的四种元索,A2和 B具有相同的电子构型；C、D 为同周期元索,C 核外电子总数是最外层电子数的 3 倍；D 元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题：(1)四种元素中电负性最大的是_(填元素符号),其中 C 原子的核外电子排布式为_。(2)单质 A 有两种同素异形体,其中沸点高的是_(填分子式),原因是_。(3)C 和 D 反应可生成组成比为 13 的化合物 E,E 的立体构型为_,中心原子的杂化轨道类型为_。(4)化合物 D2A 的立体构型为_,中心原子的价层电子对数为_,单质 D 与湿润的 Na2CO3 反
40、应可制备 D2A,其化学方程式为_。【解析】A、B、C、D 为原子序数依次增大的四种元素,A2和 B具有相同的电子构型,则 A 是 O,B 是 Na；C、D 为同周期元素,C 核外电子总数是最外层电子数的 3 倍,则 C 是 P；D 元素最外层有一个未成对电子,所以 D 是氯元素。(1)非金属性越强,电负性越大,则四种元素中电负性最大的是 O。P 的原子序数是 15,则根据核外电子排布可知 C 原子的核外电子排布布式为 1s22s22p63s23p3(或Ne 3s23p3)。(2)氧元素有氧气和臭氧两种单质,由于 O3 相对分子质量较大,范德华力大,所以沸点高的是 O3。(3)C 和 D 反应
41、可生成组成比为 13 的化合物 E,即 E是 PCl3,其中 P 含有一对孤对电子,其价层电子对数是 4,所以 E 的立体构型为三角锥形,中心原子的杂化轨道类型为 sp3。(4)化合物 Cl2O 分子中氧元素含有 2 对孤对电子,价层电子对数是 4,所以立体构型为 V 形。单质 D 与湿润的Na2CO3反应可制备 D2A,则化学方程式为 2Cl22Na2CO3H2O=Cl2O2NaHCO32NaCl。【答案】(1)O 1s22s22p63s23p3(或Ne 3s23p3)(2)O3 O3 相对分子质量较大,范德华力大(3)三角锥形 sp3(4)V 形 4 2Cl22Na2CO3H2O=Cl2O
42、2NaHCO32NaCl13.用 Cr3掺杂的氮化铝是理想的 LED 用荧光粉基质材料,氮化铝可由氯化铝与氨经气相反应制得。(1)基态 Cr 的价电子排布式可表示为_。(2)氮化铝的化学式为_。Al 在周期表中属于_区元素。(3)氯化铝易升华,其双聚物 Al2Cl6 结构如图所示,在Al2Cl6 中存在的化学键有_。.(4)科学家最近研制出可望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如下图所示)。已知该分子中 NNN 键角都是108.1,下列有关 N(NO2)3 的说法正确的是_。a.该物质中氮元素有两种不同的化合价b.该物质可以归类于亚硝酸盐类化合物c.该分子中的 4 个氮原子构成正四面体d.该
43、分子中氮原子的化学环境各不相同(5)AlCl3 在下述反应中作催化剂,分子中碳原子的杂化类型为_。【解析】.(1)根据元素原子核外电子能级排布图及原子核外电子处于全充满、半充满或全空时是稳定的状态可知 24 号元素 Cr 基态的价电子排布式可表示为 3d54s1；(2)根据氮和铝的化合价知氮化铝的化学式为 AlN；Al 的最后一个电子进入 3p 轨道属于 p 区元素；(3)氯化铝易升华,其双聚物 Al2Cl6 中存在的化学键有 AlCl 共价键和Cl 原子提供电子对与 Al 原子共用的配位键；.(4)a.与NO2 连接的 N 的化合价为 0 价,NO2 中 N 的化合价为4 价,所以该物质中氮
44、元素有两种不同的化合价,正确；b.该物质是共价化合物,不可以归类于亚硝酸盐类化合物,错误；c.该分子中的 4 个氮原子构成四面体,而不是正四面体结构,错误；d.该分子中氮原子有 2 种不同化学环境的氮原子,错误,选项是 a；(5)分子中碳原子不含有双键的碳原子是 sp3 杂化,含有双键的碳原子是 sp2 杂化方式。【答案】.(1)3d54s1(2)AlN p(3)共价键、配位键.(4)a(5)sp2 和 sp314.已知 A、B、C、D 四种短周期元素,它们的核电荷数依次增大。A 原子,C 原子的 L 能层中,都有两个未成对的电子,C、D 同主族。E、F 都是第四周期元素,E 原子核外有 4
45、个未成对电子,F 原子除最外能层只有 1 个电子外,其余各能层均为全充满。根据以上信息填空：(1)基态 D 原子中,电子占据的最高能层符号_,该能层具有的原子轨道数为_；(2)E2离子的价层电子轨道表示式是_,F原子的电子排布式是_；(3)A 元素的最高价氧化物对应的水化物中心原子采取的轨道杂化方式为_,B 元素的气态氢化物的分子模型为_；(4)化合物 AC2、B2C 和阴离子 DAB互为等电子体,它们结构相似,DAB的电子式为_；(5)配合物甲的焰色反应呈紫色,其内界由中心离子E3与配位体 AB构成,配位数为 6,甲的水溶液可以用于实验室中 E2离子的定性检验,检验 E2离子的离子方程式为_
46、。【解析】已知 A、B、C、D 四种短周期元素,它们的核电荷数依次增大。A 原子、C 原子的 L 能层中,都有两个未成对的电子,则二者分别属于第A 族和第A 族。C、D 同主族,所以 D 是第三周期元素,则 A 是碳元素,C是氧元素,所以 B 是氮元素,D 是硫元素。E、F 都是第四周期元素,E 原子核外有 4 个未成对电子,则 E 是铁元素。F 原子除最外能层只有 1 个电子外,其余各能层均为全充满,因此 F 是铜元素。(1)基态 S 原子中,电子占据的最高能层符号是 M 层,该能层具有能级是 s、p、d,则原子轨道数为 1359；(2)根据核外电子排布规律可知 Fe2离子的价层电子轨道表示
47、式是,铜原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1)；(3)A 元素的最高价氧化物对应的水化物是碳酸,其中心碳原形成2个碳氧单键,一个碳氧双键,因此碳原子采取的轨道杂化方式为 sp2。氮元素的气态氢化物氨气的分子中氮元素含有 1 对孤对电子对数,因此分子模型为三角锥型；(4)化合物 CO2、N2O 和阴离子 SCN互为等电子体,它们结构相似,则根据 CO2 的电子式可知 SCN的电子式为；(5)配合物甲的焰色反应呈紫色,说明含有钾元素。其内界由中心离子 Fe3与配位体CN构成,配位数为6,则甲的化学式为 K3Fe(CN)6。铁氰化钾能与亚铁离子反应生成蓝色的铁氰化亚铁沉淀,因此检验 Fe2离子的离子方程式为 3Fe22Fe(CN)36=Fe3Fe(CN)62。【答案】(1)M 9(2)1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1)(3)sp2 三角锥型(4)(5)3Fe22Fe(CN)36=Fe3Fe(CN)62
