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章末綜合提升
第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
一 、共價鍵類型的判斷
1．共價鍵的分類
新知構(gòu)建
2．共價鍵類型的判斷
(1)根據(jù)成鍵元素判斷：同種元素的原子之間形成的是非極性鍵，不同種元素的原子之間形成的是極性鍵。
(2)根據(jù)原子間共用電子對數(shù)目判斷單鍵、雙鍵或三鍵。
(3)根據(jù)共價鍵規(guī)律判斷σ鍵、π鍵及其個數(shù)；原子間形成單鍵，則為σ鍵；形成雙鍵，則含有一個σ鍵和一個π鍵；形成三鍵，則含有一個σ鍵和兩個π鍵。
下列模型分別表示C2H2、S8、SF6的結(jié)構(gòu)，下列說法正確的是
A．32 g S8分子中含有0.125 mol σ鍵
B．SF6是由非極性鍵構(gòu)成的分子
C．1 mol C2H2分子中有3 mol σ鍵和2 mol π鍵
D．C2H2分子中不含非極性鍵
√
典例 1
1 mol S8分子中含有8 mol σ鍵，因此32 g S8分子中所含σ鍵為
×8＝1 mol ，A項錯誤；根據(jù)SF6的結(jié)構(gòu)模型可知，SF6是由S—F極性鍵構(gòu)成的，B項錯誤；C2H2分子中所含的碳碳三鍵是非極性鍵，D項
錯誤。
對點(diǎn)練1.下列物質(zhì)的分子中既有σ鍵又有π鍵的是
①HCl　②H2O　③N2　④H2O2　⑤C2H4　⑥C2H2
A．①②③ B．③④⑤⑥
C．①③⑥ D．③⑤⑥
當(dāng)兩個原子間能形成多個共用電子對時，先形成一個σ鍵，另外的原子軌道只能形成π鍵。①HCl中只有一個H—Cl σ鍵；②H2O含有兩個H—O σ鍵；④H2O2含有兩個H—O σ鍵和一個O—O σ鍵；③N2中含有三鍵：一個為σ鍵，兩個為π鍵；⑤C2H4中碳原子與碳原子之間有雙鍵，一個為σ鍵，一個為π鍵，另外有四個C—H σ鍵；⑥C2H2中碳原子與碳原子之間有三鍵，一個為σ鍵，兩個為π鍵，另外有兩個C—H σ鍵。
√
對點(diǎn)練2.完成下列各小題。
(1)1 mol丙酮( )分子中含有σ鍵的數(shù)目為________。
單鍵全為σ鍵，1個雙鍵中含有1個π鍵和1個σ鍵，故1 mol丙酮分子中含有9 mol σ鍵。
9NA
(2)甘氨酸(NH2CH2COOH)分子中σ鍵與π鍵的個數(shù)之比為________。
分子中σ鍵：2個C—H；2個N—H；1個C—N；1個C—C；1個C—O；1個O—H；C===O中有1個σ鍵，1個π鍵，σ鍵與π鍵的個數(shù)之比為9∶1。
9∶1
(3)丁二酮肟常用于檢驗Ni2＋：在稀氨水介質(zhì)中，丁二酮肟與Ni2＋反應(yīng)可生成鮮紅色沉淀，其結(jié)構(gòu)如圖所示。
該結(jié)構(gòu)中，碳碳之間的共價鍵類型是______鍵，碳氮之間的共價鍵類型是___________________。(按重疊方式)
單鍵為σ鍵，雙鍵中有1個σ鍵和1個π鍵，所以碳碳之間的共價鍵類型是σ鍵，碳氮之間的共價鍵是1個σ鍵和1個π鍵。
σ
一個σ鍵，一個π鍵
二、雜化軌道類型的判斷
1．根據(jù)雜化軌道數(shù)目判斷
雜化軌道數(shù)目＝σ鍵電子對數(shù)目＋中心原子的孤電子對數(shù)目。雜化軌道數(shù)目為2、3、4對應(yīng)的雜化類型分別為sp、sp2、sp3。
2．根據(jù)雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)判斷
3．有機(jī)物中碳原子雜化類型的判斷
飽和碳原子采取sp3雜化，連接雙鍵的碳原子采取sp2雜化，連接三鍵的碳原子采取sp雜化。
空間結(jié)構(gòu) 正四面體或三角錐形 平面三角形 直線形
雜化類型 sp3 sp2 sp
完成下列各小題。
(1)CH3COOH中C原子的雜化軌道類型為__________、________。
CH3COOH分子中，—CH3和—COOH上的碳原子的雜化軌道類型分別是sp3和sp2。
sp3
sp2
(2)甲醛(HCHO)在Ni催化作用下加氫可得甲醇(CH3OH)。甲醛、甲醇分子內(nèi)C原子的雜化方式分別為________、________。
甲醛分子內(nèi)C原子的雜化方式為sp2雜化，甲醇分子內(nèi)C原子的價層電子對數(shù)為4，所以C原子的雜化方式為sp3雜化。
sp2
sp3
典例 2
(3)Na3AsO3中As原子的雜化方式為________。
(4)HOCH2CN的結(jié)構(gòu)式為 ，HOCH2CN分子中碳原子的雜化
軌道類型分別為________、________。
sp3
sp3
sp
(5)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一種有機(jī)化合物，分子中氮、碳的雜化類型分別為________、________。
乙二胺中N形成3個單鍵，含有1個孤電子對，屬于sp3雜化；C形成4個單鍵，不存在孤電子對，也是sp3雜化。
sp3
sp3
(6)抗壞血酸的分子結(jié)構(gòu)如圖所示，分子中碳原子的軌道雜化類型為________、________。
形成四個單鍵的碳原子為sp3雜化，形成雙鍵的碳原子為sp2雜化。
sp3
sp2
(7)甘氨酸(H2NCH2COOH)是最簡單的氨基酸，甘氨酸中N原子的雜化軌道類型為________，C原子的雜化軌道類型為________、________。
H2NCH2COOH分子中羧基中的碳原子形成兩個單鍵和一個雙鍵，故其雜化類型為sp2；另一個C原子結(jié)合的原子數(shù)為4，無孤電子對，則其雜化軌道數(shù)為4，故采用的雜化類型為sp3。
sp3
sp3
sp2
(8)鐵能與三氮唑(Bipy，結(jié)構(gòu)如圖)形成多種配合物。Bipy中碳原子雜化方式為________。
碳原子有3個σ鍵，無孤電子對，碳原子雜化類型為sp2。
sp2
對點(diǎn)練3.已知下列微粒：①CH4　②CH2===CH2　③CH≡CH　④NH3　⑤NH　⑥BF3　⑦H2O　⑧H2O2。
試回答下列問題。
中心原子為sp3雜化的是____________，中心原子為sp2雜化的是_______，中心原子為sp雜化的是_____。(填序號)
①④⑤⑦⑧
②⑥
③
①CH4中C原子雜化軌道數(shù)＝σ鍵數(shù)＋孤電子對數(shù)＝4＋0＝4，所以C原子采取sp3雜化；②CH2===CH2中C原子雜化軌道數(shù)＝σ鍵數(shù)＋孤電子對數(shù)＝3＋0＝3，所以C原子采取sp2雜化；③CH≡CH中C原子采取sp雜化；④NH3中N原子雜化軌道數(shù)＝σ鍵數(shù)＋孤電子對數(shù)＝3＋1＝4，所以N原子采取sp3雜化；⑤NH 中N原子采取sp3雜化；
⑥BF3中B原子雜化軌道數(shù)＝σ鍵數(shù)＋孤電子對數(shù)＝3＋0＝3，所以B原子采取sp2雜化；⑦H2O中O原子雜化軌道數(shù)＝σ鍵數(shù)＋孤電子對數(shù)＝2＋2＝4，所以O(shè)原子采取sp3雜化；⑧H2O2中O原子雜化軌道數(shù)＝σ鍵數(shù)＋孤電子對數(shù)＝2＋2＝4，所以O(shè)原子采取sp3雜化。
三、ABn型分子或離子空間結(jié)構(gòu)的判斷方法
1．根據(jù)價層電子對互斥模型判斷
孤電子對數(shù) 0 0 1 0 1 2
成鍵電子對數(shù) 2 3 2 4 3 2
空間結(jié)構(gòu) 直線形 平面三角形 V形 正四面體形 三角錐形 V形
2.根據(jù)中心原子的雜化方式判斷
雜化方式 sp sp2 sp3
空間結(jié)構(gòu) 直線形 孤電子對數(shù)
0 1 0 1 2
平面三角形 V形 正四面體 三角錐形 V形
完成下列各小題。
(1)NH3的VSEPR模型為________，分子的空間結(jié)構(gòu)為________。
四面體
三角錐形
平面三角形
平面三角形
正四面體形
典例 3
(3)麻醉劑的發(fā)現(xiàn)和使用是人類醫(yī)學(xué)史上一項了不起的成就。“笑氣”(N2O)是人類最早應(yīng)用于醫(yī)療的麻醉劑之一。已知N2O分子中氧原子只與一個氮原子相連，其分子空間結(jié)構(gòu)是________形。另一種常用麻醉劑氯仿常因保存不慎而被氧化，產(chǎn)生劇毒的光氣(COCl2)，光氣(COCl2)分子的空間結(jié)構(gòu)是______________。
中間氮原子價層電子對數(shù)為2，孤電子對數(shù)為0，故N2O為直線形；COCl2的結(jié)構(gòu)式為 ，碳原子形成1個π鍵和3個σ鍵，故碳原子采取sp2雜化，COCl2為平面三角形分子。
直線
平面三角形
(4)分析下列分子或離子的空間結(jié)構(gòu)，將序號填入表格中：①CS2，
②PCl3，③H2S，④CH2O，⑤H3O＋，⑥NH ，⑦BF3，⑧SO2。
直線形 V形 平面三角形 三角錐形 正四面體形
______ ______ ______ ______ ______
①
③⑧
④⑦
②⑤
⑥
①CS2，σ鍵電子對數(shù)為2，孤電子對數(shù)為0，空間結(jié)構(gòu)為直線形；②PCl3，σ鍵電子對數(shù)為3，孤電子對數(shù)為1，空間結(jié)構(gòu)為三角錐形；③H2S，σ鍵電子對數(shù)為2，孤電子對數(shù)為2，空間結(jié)構(gòu)為V形；④CH2O，σ鍵電子對數(shù)為3，孤電子對數(shù)為0，空間結(jié)構(gòu)為平面三角形；⑤H3O＋，σ鍵電子對數(shù)為3，孤電子對數(shù)為1，空間結(jié)構(gòu)為三角錐形；⑥NH ，σ鍵電子對數(shù)為4，孤電子對數(shù)為0，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形；⑦BF3，σ鍵電子對數(shù)為3，孤電子對數(shù)為0，空間結(jié)構(gòu)為平面三角形；⑧SO2，σ鍵電子對數(shù)為2，孤電子對數(shù)為1，空間結(jié)構(gòu)為V形。
對點(diǎn)練4.下列各組分子的空間結(jié)構(gòu)相同的是
A．SnCl2、BeCl2 B．BF3、NH3
C．CCl4、SiF4 D．CS2、OF2
通過分子的價層電子對數(shù)、孤電子對數(shù)確定分子的空間結(jié)構(gòu)，其中A、D兩項分子的具體情況如下表：
B項中BF3、NH3的空間結(jié)構(gòu)分別為平面三角形、三角錐形；C項中，CCl4與SiF4的空間結(jié)構(gòu)均為正四面體形。
√
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教考銜接 明考向
1．(2023·全國新課標(biāo)卷)一種可吸附甲醇的材料，其化學(xué)式為[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl，部分晶體結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中[C(NH2)3]＋為平面結(jié)構(gòu)。
下列說法正確的是
A．該晶體中存在N—H…O氫鍵
B．基態(tài)原子的第一電離能：CC．基態(tài)原子未成對電子數(shù)：BD．晶體中B、N和O原子軌道的雜化類型相同
√
根據(jù)題圖分析， 為C(NH2)3， 為B(OCH3)4，故 為
N—H…O氫鍵，A正確；同周期主族元素第一電離能從左到右呈增大趨勢，但由于N原子的價層電子排布式為2s 22p 3，2p軌道為半充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，第一電離能大于C和O，故第一電離能C2．(2023·湖南卷，改編)下列有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的說法錯誤的是
A．含有手性碳原子的分子叫做手性分子
B．鄰羥基苯甲醛的沸點(diǎn)低于對羥基苯甲醛的沸點(diǎn)
C．AsCl3的中心原子的雜化方式為sp3
D．碘易溶于CS2
有手性異構(gòu)體的分子被稱為手性分子，當(dāng)分子中存在兩個或兩個以上的手性碳原子時會出現(xiàn)內(nèi)消旋體，這種含有內(nèi)消旋體的分子不是手性分子，A錯誤；鄰羥基苯甲醛存在分子內(nèi)氫鍵，而對羥基苯甲醛存在分子間氫鍵，故鄰羥基苯甲醛的沸點(diǎn)低于對羥基苯甲醛的沸點(diǎn)，B項正確。
√
3．(2023·遼寧卷，改編)下列化學(xué)用語或表述正確的是
A．BeCl2的空間結(jié)構(gòu)：V形
B．P4中的共價鍵類型：非極性鍵
C．基態(tài)Ni原子價層電子排布式：3d10
D．可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子和水分子之間形成了氫鍵
BeCl2的中心原子為Be，根據(jù)VSEPR模型可以計算，BeCl2中不含有孤電子對，因此BeCl2為直線形分子，A錯誤；P4分子中相鄰兩P原子之間形成共價鍵，同種原子之間形成的共價鍵為非極性共價鍵，P4分子中的共價鍵類型為非極性共價鍵，B正確；Ni原子的原子序數(shù)為28，其基態(tài)原子的價層電子排布為3d84s2，C錯誤；甲烷分子與水分子之間不存在氫鍵，D錯誤。
√
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單元檢測卷
1．下列有機(jī)化合物中σ鍵與π鍵個數(shù)比為3∶2的是
A．CH3CH3 B．CH2==CH2
C．CH≡CH D．CH4
√
CH3CH3中有7個σ鍵，沒有π鍵，故A不符合題意；CH2==CH2中有5個σ鍵，1個π鍵，故B不符合題意；CH≡CH中有3個σ鍵，2個π鍵，故C符合題意；CH4中有4個σ鍵，沒有π鍵，故D不符合題意。綜上所述，答案為C。
2．將氫氧化鈉加熱至熔融后進(jìn)行電解，可得到金屬鈉、氧氣和水，此過程中不存在
A．離子鍵破壞 B．共價鍵斷裂
C．離子鍵形成 D．共價鍵形成
√
將氫氧化鈉加熱至熔融后進(jìn)行電解，可得到金屬鈉、氧氣和水，該反應(yīng)方程式為4NaOH 4Na＋2H2O＋O2↑，在這個過程中有離子鍵、共價鍵的破壞，同時在生成的水、氧氣中有共價鍵的形成，在金屬鈉中有金屬鍵的形成，而沒有離子鍵的形成，故合理選項是C。
3．下列微粒的空間結(jié)構(gòu)與BF3相同的是
A．PCl3 B．H3O＋
√
三氯化磷分子中，價層電子對數(shù)＝3＋ ×(5－3×1)＝4，采取sp3雜化，因含有一個孤電子對，所以微粒的空間結(jié)構(gòu)是三角錐形，A項錯誤；H3O＋中O原子孤電子對數(shù)＝ ＝1，價層電子對數(shù)＝1＋3＝4，空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，B項錯誤；
4．經(jīng)過X射線衍射實驗等發(fā)現(xiàn)，I3AsF6中存在I ，下列粒子的VSEPR模型與空間結(jié)構(gòu)都與I 相同的是
A．SO2 B．O3
C．OF2 D．NH3
√
5．BeCl2是共價分子，可以以單體、二聚體和多聚體形式存在，三者結(jié)構(gòu)簡式依次如圖所示。其單體、二聚體和多聚體中Be的雜化軌道類型依
次為
A．sp3、sp2、sp
B．sp2、 sp、sp3
C．sp2、sp3 、sp
D．sp、sp2、sp3
√
Cl—Be—Cl中Be原子形成2個Be—Cl鍵，沒有孤電子對，雜化軌道數(shù)目為2，雜化軌道類型為sp雜化； 中Be原子形成3個Be—Cl鍵，沒有孤電子對，雜化軌道數(shù)目為3，雜化軌道類型為sp2雜化；
中Be原子形成4個Be—Cl鍵，沒有孤電子對，雜化軌道數(shù)目為4，雜化軌道類型為sp3雜化；故選D。
6．下列各組分子中，都屬于含極性鍵的非極性分子的是
A．CO2、H2S B．CO2、CH4
C．C60、C2H4 D．NH3、HCl
H2S分子為V形，S原子有孤電子對，正、負(fù)電荷中心不重合，為極性分子，A不符合題意；CO2為直線形，C原子沒有孤電子對，正、負(fù)電荷中心重合，為非極性分子，含有極性鍵，CH4為正四面體形，C原子沒有孤電子對，正、負(fù)電荷中心重合，為非極性分子，含有極性鍵，B符合題意；C60中不含極性鍵，C不符合題意；NH3、HCl的中心原子均含有孤電子對，正、負(fù)電荷中心均不重合，都是極性分子，D不符合題意；綜上所述答案為B。
√
7．下列說法中不正確的是
A．乙烯分子中σ鍵比π鍵的電子云重疊程度大，形成的共價鍵強(qiáng)
B．s s σ鍵與s p σ鍵的電子云形狀對稱性相同
C．丙烯(CH3—CH==CH2)分子有8個σ鍵，1個π鍵
D．N2分子中有1個σ鍵，2個π鍵； NH 中4個N—H鍵的鍵能不相同
√
σ鍵是電子云“頭碰頭”的方式重疊，π鍵是電子云“肩并肩”的方式重疊，σ鍵比π鍵的電子云重疊程度大，形成的共價鍵強(qiáng)，選項A正確；s s σ鍵與s p σ鍵都是軸對稱的，所以s s σ鍵與s p σ鍵的電子云形狀對稱性相同，選項B正確；丙烯(CH3—CH==CH2)分子有8個σ鍵，1個π鍵，選項C正確；N2分子的結(jié)構(gòu)式為N≡N，有1個σ鍵，2個π鍵，NH 中N原子為sp3雜化，4個N—H鍵的鍵能完全相同，選項D錯誤；答案選D。
8．下列表達(dá)方式正確的是
A．基態(tài)Br原子價層電子排布式為：4s24p5
B．CO2的空間結(jié)構(gòu)模型：
C．用原子軌道描述氫氣分子中化學(xué)鍵的形成：
D．S2－的結(jié)構(gòu)示意圖：
√
溴元素的原子序數(shù)為35，價層電子排布式為4s24p5，故A正確；二氧化碳的空間結(jié)構(gòu)為直線形，空間結(jié)構(gòu)模型為 ，故B錯誤；氫原子的價層電子排布式為1s1，s電子云為球形，則用原子軌道描述氫氣分子中
化學(xué)鍵的形成為 ，故C錯誤；硫離子的核電荷數(shù)為16，核外3個電子層，最外層電子數(shù)為8，離子的結(jié)構(gòu)示意圖為 ，故D錯誤；故選A。
9．下列分子或離子的空間結(jié)構(gòu)和中心原子的雜化方式均正確的是
A．AsH3　平面三角形　sp3雜化
B．H3O＋　平面三角形　sp2雜化
C．H2Se　V形　sp3雜化
D．CO　 三角錐形　sp3雜化
√
AsH3中心原子的價層電子對數(shù)＝3＋ (5－3×1)＝4，As的雜化方式為sp3，含有一個孤電子對，分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，選項A錯誤；H3O＋的中心原子的價層電子對數(shù)＝3＋ (6－1－3×1)＝4，O的雜化方式為sp3，含有一個孤電子對，分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，選項B
錯誤；
√
11．三硝酸六尿素合鐵[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3是常見的有機(jī)鐵肥，一定條件下可由Fe(NO3)3和尿素(H2NCONH2)合成。下列說法正確的是
A．NO 的空間結(jié)構(gòu)為V形
B．第一電離能：O>N>C>Fe
C．尿素分子中碳為手性碳原子
D．尿素水溶液中存在尿素分子與水分子形成的氫鍵
√
C、N、O元素在同一周期，且分別位于第ⅣA族、第ⅤA族、第ⅥA族，N的2p能級是半充滿狀態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，第一電離能較大，N＞O＞C，鐵是金屬，易失去最外層電子，所以第一電離能由大到小順序是N＞O＞C>Fe，故B錯誤；連接4個不同原子或原子團(tuán)的碳原子為手性碳原子，尿素分子中沒有手性碳原子，故C錯誤；尿素中氨基中的氫與水分子中的氧、尿素中氨基中的氮與水分子中的氫形成分子間氫鍵，故D正確；故選D。
12．解釋下列現(xiàn)象的原因正確的是
選項 現(xiàn)象 原因
A HF的穩(wěn)定性強(qiáng)于HCl HF分子之間除范德華力外還存在氫鍵
B 用皮毛摩擦的橡膠棒分別靠近水和CCl4的液流，水流發(fā)生偏轉(zhuǎn)，CCl4流不偏轉(zhuǎn) H2O分子中有孤電子對，可與橡膠棒產(chǎn)生靜電作用；CCl4中沒有孤電子對
C 對羥基苯甲醛的熔、沸點(diǎn)比鄰羥基苯甲醛的高 對羥基苯甲醛形成分子間氫鍵，而鄰羥基苯甲醛形成分子內(nèi)氫鍵
D 可用CCl4萃取碘水中的I2 I2與CCl4均含有非極性鍵
√
元素的非金屬性越強(qiáng)，氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng)，與范德華力和氫鍵無關(guān)，故A錯誤；水是結(jié)構(gòu)不對稱的極性分子，四氯化碳是結(jié)構(gòu)對稱的非極性分子，所以用皮毛摩擦的橡膠棒分別靠近水和四氯化碳的液流，水流發(fā)生偏轉(zhuǎn)，四氯化碳流不偏轉(zhuǎn)，故B錯誤；對羥基苯甲醛形成分子間氫鍵，而鄰羥基苯甲醛形成分子內(nèi)氫鍵，所以對羥基苯甲醛的分子間作用力強(qiáng)于鄰羥基苯甲醛，熔、沸點(diǎn)比鄰羥基苯甲醛的高，故C正確；四氯化碳是含有極性鍵的非極性分子，故D錯誤；故選C。
13．下列各組化合物中，化學(xué)鍵的類型和分子的極性(極性或非極性)皆相同的是
A．CO2和SO2 B．CH4和PH3
C．BF3和NH3 D．HCl和HI
選項中各分子中共價鍵都是不同元素之間形成的，均為極性鍵，其中CO2為直線形分子，CH4為正四面體形分子，BF3為平面三角形分子，結(jié)構(gòu)均對稱，故為非極性分子；HCl和HI是由不同元素形成的雙原子分子，屬于極性分子；SO2為V形分子，PH3和NH3為三角錐形分子，結(jié)構(gòu)不對稱，是極性分子，綜上分析，選D。
√
14．下列有機(jī)物分子中有3個手性碳原子的是
A．乳酸　CH3—CHOH—COOH
B．甘油　CH2OH—CHOH—CH2OH
C．脫氧核糖　CH2OH—CHOH—CHOH—CH2—CHO
D．核糖　CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO
√
乳酸(CH3—CHOH—COOH)中次甲基上的碳原子連有四個不同的原子或原子團(tuán)，故只有1個手性碳原子，A項錯誤；甘油(CH2OH—CHOH—CH2OH)中沒有手性碳原子，B項錯誤；脫氧核糖(CH2OH—CHOH—CHOH—CH2—CHO)中次甲基上的碳原子連有四個不同的原子或原子團(tuán)，故含有2個手性碳原子，C項錯誤；核糖(CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO)中次甲基上的碳原子連有四個不同的原子或原子團(tuán)，故有3個手性碳原子，D項正確。
15．(13分)我國科學(xué)家研發(fā)的全球首套千噸級太陽能燃料合成項目被形象地稱為“液態(tài)陽光”計劃。該項目通過太陽能發(fā)電電解水制氫，再采用高選擇性催化劑將二氧化碳加氫合成甲醇。回答下列問題：
(1)太陽能電池板主要材料為單晶硅或多晶硅。Si的價層電子排布為________。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(jī)理如下：
含s、p、d軌道的雜化類型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中間體SiCl4(H2O)中Si采取的雜化軌道類型為________(填序號)。
3s23p2
sp3
②
基態(tài)硅原子M層有4個電子，分別填充于3s和3p能級軌道中，則基態(tài)硅原子價層電子排布為3s23p2；SiCl4的中心原子硅原子周圍有4個成鍵電子對，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個成鍵電子對，故該雜化軌道由1個s軌道、3個p軌道和1個d軌道雜化而成，則Si采取的雜化軌道類型為sp3d。
(2)CO2分子中存在________個σ鍵和________個π鍵。
CO2分子的結(jié)構(gòu)式為O==C==O，則1個CO2分子中含2個σ鍵和2個
π鍵。
2
2
(3)甲醇的沸點(diǎn)(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CH3SH，7.6 ℃)之間，其原因是________________________________________________________
__________。
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，水中氫鍵比甲醇多，故水的沸點(diǎn)比甲醇高，甲硫醇中不存在氫鍵，其沸點(diǎn)最低。
甲醇和水均能形成分子間氫鍵，而甲硫醇不能，且水中氫鍵比甲醇的多
16．(13分)如圖表示不同類型共價鍵形成時電子云重疊情況：
(1)其中形成的化學(xué)鍵屬于軸對稱的有________(填序號)。
以形成共價鍵的兩原子核的連線為軸作旋轉(zhuǎn)操作，共價鍵的電子云的圖形不變。這種共價鍵稱為σ鍵，這種特征稱為軸對稱。σ鍵的種類有s s σ鍵、s p σ鍵、p p σ鍵三種。形成的化學(xué)鍵屬于軸對稱的有①2個s軌道以“頭碰頭”方式發(fā)生重疊，形成穩(wěn)定的σ鍵，②1個s軌道和1個p軌道，③2個p軌道以“頭碰頭”方式發(fā)生重疊，形成穩(wěn)定的σ鍵；
①②③
(2)下列物質(zhì)中，通過方式①化學(xué)鍵形成的是____(填字母，下同)；通過方式②化學(xué)鍵形成的是____；只通過方式③化學(xué)鍵形成的是______；同時含有③、④、⑤三種方式化學(xué)鍵的物質(zhì)是_____。
A．Cl2
B．HCl
C．N2
D．H2
D
B
A
C
方式①為s s σ鍵，故為氫氣，兩個H原子通過1s軌道形成σ鍵，方式②為s p σ鍵，故為HCl，H原子通過1s軌道與S原子的3p軌道形成σ鍵，只通過方式③的為p p σ鍵，故為氯氣，兩個氯原子的3p軌道形成σ鍵，同時含有③、④、⑤三種方式化學(xué)鍵的物質(zhì)是氮?dú)猓瑑蓚€N原子通過2p軌道形成σ鍵，同時另外2個p軌道以“肩并肩”的方式形成2個π鍵；
(3)甲、乙、丙三種有機(jī)物的結(jié)構(gòu)如下：
甲：
乙：CH2==CH2
丙：CH2== CHCN
①甲分子中有_____個σ鍵，____個π鍵。
單鍵由1個σ鍵形成，雙鍵由1個σ鍵和1個π鍵形成，甲分子中有8個σ鍵，C==C、C==O鍵上共有2個π鍵；
8
2
②乙分子中_____(填“有”或“沒有”)極性鍵，_______(填“是”或“不是”)極性分子。
乙分子中含有C—H極性鍵，乙烯分子的正、負(fù)電荷中心重合，不是極性分子；
有
不是
③丙分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為________。
丙分子—CN鍵為—C≡N，三鍵含有1個σ鍵和2個π鍵，分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為6∶3＝2∶1。
2∶1
17．(16分)Ⅰ.回答下列問題：
(1)利用價層電子對互斥模型推測分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。
ClO ：_____________；
AlBr3(共價分子)：_____________。
ClO 中價電子對數(shù)是4，沒有孤電子對，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。AlBr3是AB3型分子，價電子對數(shù)是3，沒有孤電子對，空間結(jié)構(gòu)是平面三角形。
正四面體形
平面三角形
(2)有兩種活性反應(yīng)中間體，它們的粒子中均含有1個碳原子和3個氫原子。請依據(jù)下面給出的這兩種粒子的結(jié)構(gòu)，寫出相應(yīng)的化學(xué)式。
__________；
__________。
(3)按要求寫出由第二周期非金屬元素的原子構(gòu)成的中性分子的化學(xué)式。
平面三角形分子：____________，三角錐形分子：________，正四面體形分子：________。
由第二周期非金屬元素的原子構(gòu)成的中性分子中，呈三角錐形的是NF3，呈平面三角形的是BF3，呈正四面體形的是CF4。
BF3
NF3
CF4
Ⅱ.Cu4O(PO4)是鋰—磷酸氧銅電池正極的活性物質(zhì)，它可通過下列反應(yīng)制備：2Na3PO4＋4CuSO4＋2NH3·H2O===Cu4O(PO4)2↓＋3Na2SO4＋(NH4)2SO4＋H2O。
(4)寫出基態(tài)Cu的電子排布式：__________________________________。
Cu是29號元素，基態(tài)Cu的電子排布式為[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1。
[Ar]3d104s1(或1s22s22p63s23p63d104s1)
(5)PO 的空間結(jié)構(gòu)是__________。
正四面體
(6)P、S、N元素第一電離能由大到小的順序為__________。
同一主族從上到下，元素的第一電離能逐漸減小，又因為P原子核外3p軌道處于半充滿結(jié)構(gòu)，更為穩(wěn)定，所以P的第一電離能大于S，元素第一電離能由大到小的順序為N>P>S。
N>P>S
(7)氨基乙酸銅分子結(jié)構(gòu)如下，其中碳原子的雜化方式為_____________，基態(tài)碳原子核外電子有______種運(yùn)動狀態(tài)。
題給分子中只形成單鍵的碳原子為sp3雜化，形成碳氧雙鍵的碳原子為sp2雜化；碳原子的6個電子的運(yùn)動狀態(tài)互不相同，一共有6種運(yùn)動
狀態(tài)。
sp3、sp2
6
18．(16分)磷元素在生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用。
(1)P原子價層電子的軌道表示式為__________________。
磷是15號元素，其原子核外有15個電子，P元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p3，則P原子的價層電子的軌道表示式為 。
(2)四(三苯基膦)鈀分子結(jié)構(gòu)如下：
P原子以正四面體的形態(tài)圍繞在鈀原子周圍，判斷該物質(zhì)在水中溶解性并加以解釋________________________________________________________
___________________________。
該物質(zhì)可用于如圖所示物質(zhì)A的合成，物質(zhì)A中碳原子雜化軌道類型為______________；一個A分子中手性碳原子數(shù)目為______。
難溶于水，水為極性分子，四(三苯基膦)鈀分子為非極性分子，分子極性不相似，故不相溶
sp、sp2、sp3
3
水為極性分子，四(三苯基膦)鈀分子為非極性分子，分子極性不相似，故不相溶，所以四(三苯基膦)鈀分子在水中難溶；物質(zhì)A中甲基上的碳原子采取sp3雜化，C≡N中的碳原子為sp雜化，碳碳雙鍵中的碳原子為sp2雜化；連接4個不同原子或原子團(tuán)的碳原子為手性碳原子，如圖中標(biāo)
*的碳原子： ，所以一個A分子中手性碳原子數(shù)目為3。
(3)PCl5是一種白色晶體，在恒容密閉容器中加熱可在148 ℃液化，形成一種能導(dǎo)電的熔體，測得其中含有一種正四面體形陽離子和一種正六面體形陰離子，熔體中P—Cl的鍵長有198 nm和206 nm兩種，這兩種離子的化學(xué)式為_______________；正四面體形陽離子中鍵角大于PCl3的鍵角原因為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
兩種粒子中P原子均為sp3雜化，PCl3分子中P原子有一個孤電子對，PCl中P原子沒有孤電子對，孤電子對對成鍵電子對的排斥力大于成鍵電子對間的排斥力
(4)PBr5氣態(tài)分子的結(jié)構(gòu)與PCl5相似，它的熔體也能導(dǎo)電，經(jīng)測定知其中只存在一種P—Br的鍵長，試用電離方程式解釋PBr5熔體能導(dǎo)電的原因：___________________。
PBr5氣態(tài)分子的結(jié)構(gòu)與PCl5相似，說明PBr5也能電離出能自由移動的陰、陽離子，而產(chǎn)物中只存在一種P—Br的鍵長，所以發(fā)生電離：PBr5===PBr ＋Br－。
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