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常见分子的组成、结构、性质及典型试题解析

黑龙江省宾县第一中学　赵云飞

一、常见分子的组成及主要特征
1.由分子直接构成的主要物质有：
⑴大多数非金属单质，如H2、O2、P4等。
⑵大多数非金属化合物，如CO2、NO2、NH3、HCl、H2O等。
⑶含氧酸，如HNO3、H2SO4、CH3COOH等。
⑷大多数有机物，如CH4、CH2＝CH2、糖类等。
⑸特殊物质，如AlCl3、NH3·H2O、NaCl(g)等。
2.主要特征：
⑴常温下为气体的单质分子有H2、N2、O2、F2、Cl2、O3及零族元素的单质等，其中H2、N2、O2为无色气体；零族元素的分子为单原子分子分子结构中不存在化学键。
⑵常温为液态的单质为Br2。
⑶易液化的气体有：NH3、SO2、Cl2。
⑷形成氢键的分子有：H2O、NH3、HF。
⑸为10e－微粒的分子有：H2O、HF、NH3、CH4。
⑹为18e－微粒的分子有：F2、HCl、H2S、Ar、H2O2。
⑺同主族元素形成的分子晶体有：SO3及卤素互化物等。
⑻常见的对环境有污染气体有：CO、NO、NO2、SO2等。
⑼含有非极键的极性分子有：O3、H2O2等。
⑽含有极性键的非极性分子有：CH4、CO2等。
二、典型分子结构
1.典型分子的空间构型：
⑴直线型：H2、N2、HCl等双原子分子及CO2、C2H2等。
⑵“V”型（折线型）：H2O、H2S及SO2、O3等。
⑶平面三角型：如BF3，键角为120。。
⑷三角锥型：如NH3。
⑸正四面体型：如CH4、CCl4、白磷（P4）。其中在CH4、CCl4分子中，C原子位于正四面体的中心，键角为109。28ˊ，而在P4分子中，4个P原子位于正面体的顶点，键角为60。。
2.结构式：
一般对分子结构式考查的范围主要是部分有机物及典型的无机物分子。如H2、HCl、N2、CO2、C2H2分子的结构式分别表示如下：H－H、H－Cl、N≡N、O＝C＝O、H－C≡C－H。
3.分子模型：
分为球棍模型和比例模型，用以表示分子的空间结构及分子中各原子的相对位置和成键情况。
4.分子中各原子是否形成稳定结构的判定：
单质及化合物中成键原子通过电子转移或共用电子对形成稳定结构。对成键原子的稳定结构可通过电子式或结构式进行判断。一般情况下，各元素原子成键方式如下时可形成稳定结构：
第ⅦA元素原子获得1个电子或形成1个单键；
第ⅥA元素原子获得2个电子或形成1个双键或2个单键；
第ⅤA原子元素形成1个叁键或1个双键与1个单键或3个单键；
第ⅣA元素原子形成1个单键与1个叁键或2个双键或1个双键和2个单键或4个单键；
H形成单键。
如N2、Cl2、CO2、CCl4、PCl3、HF、H2O、H2S、NH3、CH4、COCl2(光气)中各原子均形成稳定结构(其中H形成2电子结构，其它原子为8电子稳定)。
而BF3、PCl5、SO2、NO、NO2、XeF6等物质中各原子均存在未形成8电子结构。
三、极性分子和非极性分子的判定
对于分子极性与否的判定主要有两种方法：一是根据分子的空间结构和成键特点进行判定；二是根据相似相溶原理进行判断。当采用第一种方法判定时，要对分子的成键情况和空间结构做出正确的判定后再做结论。
⑴含有非极性键的非极性分子。如双原子单质分子H2、N2等。
⑵含有极性键的非极性分子。如CO2、CH4、CCl4、BF3等。
⑶含有非极键的极性分子。如O3、H2O2、C2H2等。
⑷含有极性键的极性分子有：如不同元素原子间形成的双原子分子HCl等及NH3、H2O、SO2等。
四、分子的稳定性与沸点高低比较
决定分子稳定性强弱的因素为分子内原子所成共价键的强弱。而分子晶体熔、沸点的高低取决于分子间作用力的强弱，对于结构相同的分子，其沸点随相对分子质量的增大而升高。但要注意有些分子中由于存在氢键的影响，导致其沸点变化反常。如H2O、NH3、HF沸点的变化。
五、例题解析
例1.下列物质化学式能准确表示该物质的分子组成的是(　)
A.氯化铵NH4Cl B.二氧化硅SiO2 C.氖气Ne2 D.白磷P4
解析：氯化铵为离子化合物，NH4Cl表示的是在氯化铵晶体中NH4＋与Cl－的数目比为1:1；二氧化硅为共价化合物，其化学式表示的是在晶体中硅原子与氧原子的数目比为1:2；氖气为单原子分子；白磷是由4个磷原子组成的分子，因此D项正确。
例2.设NA为阿佛加德罗常数，下列叙述正确是(　)
A.在标准状况下，22.4LSO3中所含的分子数为NA
B.在标准状况下，31g白磷（P4）分子中所含P－P键数为NA
C.在常温常压下，56gC2H4与C3H6的混合气体中所含的原子数为12NA
D.4g氦气所含的原子数为2NA
解析：在标准状况下，SO3为固态，故22.4LSO3中所含的分子数不等于NA；而白磷分子中有6个P－P键，因此31g白磷（P4）分子中所含P－P键数为1.5NA；氦气为单原子分子，4g氦气所含的原子数为NA。故正确答案为C。
例3.下列说法不正确的是（　）
A.离子化合物中各原子间不一定都以离子键结合 B.共价化合物中各原子间都以共价键结合
C.非极性分子中各原子间都以非极性键结合 D.极性分子中各原子间不一定以极性键结合
解析：正确答案为C。在离子化合物中一定存在离子键，也可能存在极性共价键，如NaOH，也可能存在非极性共价键，如Na2O2，极性分子中也可能存在非极性键，如H2O2，而非极性分子中也可能存在极性键，如CO2、CH4。
例4.在分子晶体中，一定存在的作用是（　）
A.离子键 B.共价键 C.氢键 D.分子间作用力
解析：在分子晶体中一定不存在离子键，但一定存在分子间作用力。分子晶体中可能存在共价键及氢键，如稀有气体所形成的分子晶体中就不存在共价键。
例5.下列说法正确是(　)
A.氢键是一种特殊的化学键 B.稀有气体形成的晶体属于原子晶体
C.离子晶体在常温下均为固态 D.分子晶体在常温下均为气态或液态
解析：氢键不属于化学键，稀有气体形成的晶体为分子晶体，分子晶体在常温下可能为气态、液态（如H2O、Br2）或固态（如I2、白磷）。
例6.在常温常压下呈气态的化合物，降温使其固化得到的晶体属于（　）
A.分子晶体 B.原子晶体 C.离子晶体 D.何种晶体无法确定
解析：分子晶体的熔、沸点一般较低，在常温常压下呈气态的化合物，降温固化得到的晶体应为分子晶体。
例7.下列叙述正确的是（　）
A.构成分子晶体的微粒一定含有共价键 B.离子晶体中一定只有离子键，没有共价键
C.同主族元素形成的氧化物的晶体类型一定相同 D.熔化时无需破坏化学键的晶体一定是分子晶体
解析：同主族元素形成的氧化物的晶体类型不一定相同，如CO2对应的晶体为分子晶体，SiO2为原子晶体，分子晶体熔化时只破坏分子间的作用力，化学键不变化。
例8.下列各项中表达正确的是(　)
A.F—的结构示意图： BCO2的分子模型示意图：
C.NaCl的电子式： D.N2的结构式： :N≡N:
解析：CO2的分子结构为直线型，NaCl为离子化合物，N2的结构式为N≡N，故正确答案为A。
例9.某期刊封面上有如下一个分子的球棍模型图，图中“棍”代表单键或双键或三键。不同颜色的球代表不同元素的原子，该模型图可代表一种(　)
A.卤代烃 B.酯 C.氨基酸 D.醇钠
解析：由所给分子模型可知，该分子中共有四种不同元素的原子，其中绿色球所代表的原子能形成4个键，红色球所代表的原子能形成2个键，蓝色球所代表的原子能形成3个键，白色球所代表的原子能形成1个键，故符合要求的分子为氨基酸。
例10.下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是(　)
A.BF3 B.PCl3 C.XeF6 D.HCl
解析：B原子最外层电子数为3，BF3分子中存在三个B－F键，F原子通过共价键形成8电子的稳定结构，但B原子未形成8电子结构；P原子最外层电子数为5，PCl3分子中P原子与Cl原子通过共价键均形成8电子结构；Xe原子最外层电子数为8，在XeF6分子中Xe原子不满足8电子结构；HCl分子中H、Cl原子均形成稳定结构，但H原子通过共价键形成最外层2电子的结构。
例11.能说明BF3分子的4个原子在同一平面的理由是(　)
A.两个键之间的夹角为120。 B.B－F键为极性共价键
C.3个B－F键的键能相同 D.3个B－F键的键长相等
解析：分子的空间结构与分子中的共价键的键长、键角有关，与键能无关。因此BF3分子中两个键之间的夹角为120。能说明BF3分子的4个原子在同一平面，且3个B－F键的键长相等，因此BF3分子为平面三角形，为非极性分子。
例12.下列叙述正确的是（　）
A.液态氟化氢中存在氢键，所以其分子比氯化氢稳定
B.短周期同主族元素间可形成分子晶体
C.S8和NO2都是共价化合物，NH4Cl和CaC2都是离子化合物
D.等物质的量的N2和CO所含分子个数均为NA
解析：氟化氢中存在氢键，将导致其沸点升高，与分子的稳定性无关，若要说明氟化氢比氯化氢稳定，需证明H－F的键能大于H－Cl的键能；S8为单质，不是化合物；N2和CO分子中所含电子数相等，但只有在1mol的情况下，N2和CO所含分子个数均为NA，而短周期同主族元素间可形成分子晶体，如SO2、SO3；故答案为B。

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