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考点二 分子结构与物质的性质
[题组训练·考能]
1.(1)H2Se的酸性比H2S________(填“强”或“弱”)。气态SeO3分子的立体构型为________,SO离子的立体构型为________;
(2)甲醛(H2C===O)在Ni催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH)。甲醇分子内C原子的杂化方式为________,甲醇分子内的O—C—H键角________(填“大于”、“等于”或“小于”)甲醛分子内的O—C—H键角。
(3)在铜锰氧化物的催化下,CO被氧化为CO2,HCHO被氧化为CO2和H2O。
①依据等电子体原理,CO分子的结构式为________。
②H2O分子中O原子轨道的杂化类型为________。
③1 mol CO2中含有的σ键数目为________。
(4)H+可与H2O形成H3O+,H3O+中O原子接受________杂化。H3O+中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大,缘由为_______________________
________________________________________________________________。
(5)SO的立体构型是________,其中S原子的杂化轨道类型是________。
解析 (1)原子半径越大,其氢化物越简洁电离出氢离子,所以H2Se的酸性比H2S强;SeO3的价层电子对数是3,Se原子上无孤电子对,故分子的立体构型是平面三角形;SO的价层电子对数是4,S原子上孤电子对数是1,所以离子的空间构型是三角锥形。
(2)甲醇分子内C的成键电子对数为4,无孤电子对,杂化类型为sp3,故甲醇分子内O—C—H键角比甲醛分子内O—C—H键角小。
(3)①CO与N2互为等电子体,依据氮分子的结构式可以写出CO的结构式为C≡O。②H2O中O原子存在两对孤电子对,成键电子对数为2,价电子对为4,所以O原子接受sp3杂化。③二氧化碳分子内含有两个碳氧双键,双键中有一个为σ键,一个为π键,则1 mol CO2中含有2 mol σ键。
(4)依据价层电子对互斥模型知H3O+中O上的孤电子对数=(5-3×1)=1,由于氧原子的价层电子对数为3+1=4,所以H3O+为三角锥形结构,因此H3O+中O原子接受的是sp3杂化;同理可以计算出H2O中O原子上的孤电子对数=(6-2×1)=2,由于孤电子对数越多排斥力越大,所以水中H—O—H键角较小。
(5)硫酸根中心原子的价层电子对为4,无孤电子对,所以为正四周体结构,中心原子为sp3杂化。
答案 (1)强 平面三角形 三角锥形
(2)sp3 小于
(3)①C≡O ②sp3 ③2×6.02×1023个(或2NA)
(4)sp3 H2O中O原子有2对孤电子对,排斥力较大,H3O+只有1对孤电子对,排斥力较小
(5)正四周体 sp3
2.化学键和分子间作用力影响着物质的性质。分子间作用力包括范德华力和氢键。水分子间存在氢键的作用,彼此结合而形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的四周体,通过氢键相互连接成浩大的分子晶体——冰。
(1)氢键虽然为分子间作用力的范畴,但氢键具有饱和性和方向性,请你解释氢键的饱和性和方向性:_______________________________________
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(2)试验测得冰中氢键的作用能为18.8 kJ·mol-1”,而冰的熔化热却为5.0 kJ·mol-1”,这说明白_______________________________________________
________________________________________________________________。
(3)有机物的结构可以表示为(虚线表示氢键),而有机物只能形成分子间氢键,工业上用水蒸气蒸馏法将A和B进行分别,则首先被蒸出的成分是________。
(4)氨气极易溶于水,除了遵循相像相溶原理外,还有一个重要缘由是________________________________________________________________,
NH3·H2O的结构式可以表示为(用虚线表示氢键)______________________。
解析 (2)冰中氢键的作用能为18.8 kJ·mol-1,而冰的熔化热却为5.0 kJ·mol-1,这说明在冰的熔化过程中,氢键未被完全打破,在液态的水分子间仍旧存在氢键。(3)分子内氢键对物质的熔、沸点影响很小,而分子间氢键能使物质的熔、沸点上升,A的沸点比B的小。
答案 (1)氢键具有饱和性,表现在X—H中的氢原子只能再与一个其他分子中电负性大的原子形成氢键。氢键具有方向性,表现在当X—H……Y在同一条直线上时静电作用最猛烈
(2)液态水中仍旧存在氢键
(3)A
(4)氨分子与水分子间可以通过氢键结合,形成一水合氨
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用价层电子对互斥理论推想分子或离子空间构型的思维程序
用价层电子对互斥理论推想简洁分子(ABn型)、离子(AB型)空间构型的方法
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