2024年大二轮化学（新高考）教案：专题三主观题突破2电离能、电负性、化学键、杂化方式与空间结构类原因解释题

2.电离能、电负性、化学键、杂化方式与空间结构类原因解释题1．元素第一电离能的周期性变化随着原子序数的递增，元素的第一电离能呈周期性变化：同周期元素从左到右，第一电离能有逐渐增大的趋势，稀有气体的第一电离能最大，氢和碱金属的第一电离能最小。同族元素从上到下，第一电离能逐渐减小。说明同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势。同能级的轨道为全充满、半充满时，元素的第一电离能较相邻元素要大，即第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能均大于同周期相邻元素。例如，Be、N、Mg、P。2．元素电负性的周期性变化元素的电负性：不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。随着原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化：同周期元素从左到右，元素的电负性逐渐增大；同族元素从上到下，元素的电负性逐渐减小。3．离子键离子键存在于离子化合物中。一般阴、阳离子的电荷越多、离子半径越小，离子键越强。4．共价键(1)σ键、π键(以碳原子之间成键为例)共价键举例说明单键(σ键)①相同原子之间形成的共价键是非极性键，如Cl2；不同原子之间形成的共价键是极性键，如HCl；②分子中的大π键可用符号Πeq\o\al(n,m)表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为Πeq\o\al(6,6))，Neq\o\al(－,5)：Πeq\o\al(6,5)，NOeq\o\al(－,3)：Πeq\o\al(6,4)，SO2：Πeq\o\al(4,3)，O3：Πeq\o\al(4,3)，COeq\o\al(2－,3)：Πeq\o\al(6,4)双键(1个σ键、1个π键)三键(1个σ键、2个π键)—C≡C—大π键(2)配位键①配合物的组成：以[Cu(NH3)4]SO4为例，如图1所示。②一般来说，配合物内界与外界之间为离子键，电荷相互抵消。③配体有多个配位原子，与中心原子形成螯合物，如铜离子与乙二胺形成配离子(图2)。5．中心原子杂化类型和分子空间结构的相互判断中心原子的杂化类型和分子的空间结构有关，二者之间可以相互判断。分子组成(A为中心原子)中心原子的孤电子对数中心原子的杂化方式分子的空间结构实例AB20sp直线形BeCl21sp2V形SO22sp3V形H2OAB30sp2平面三角形BF31sp3三角锥形NH3AB40sp3正四面体形CH4特别提醒(1)用价层电子对互斥模型判断分子的空间结构，不仅要考虑中心原子的孤电子对所占据的空间，还要考虑孤电子对对成键电子对的排斥力大小。排斥力大小顺序为LP—LP>LP—BP>BP—BP(LP代表孤电子对，BP代表成键电子对)。(2)键角大小的判断方法①不同杂化类型如键角：CH4<BF3<CO2。②单键、双键、三键的影响(较少考查，了解)三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序：三键—三键>三键—双键>双键—双键>双键—单键>单键—单键。如乙烯分子中H—C=C的键角是121.3°；H—C—H的键角是117.4°，均接近120°。③杂化类型相同，中心原子的孤电子对数越多，键角越小如键角：CH4>NH3>H2O；NHeq\o\al(＋,4)>NH3；H3O＋>H2O。④杂化类型和孤电子对数均相同，中心原子的电负性越大，键角越大键角：NH3>PH3>AsH3。解释：N、P、As的电负性逐渐减小，中心原子的电负性越大，成键电子对越靠近中心原子，成键电子对排斥力增大，键角增大。⑤杂化类型和孤电子对数均相同，配位原子的电负性越大，键角越小键角：NF3<NH3。解释：F的电负性比H大，NF3中成键电子对偏向F，成键电子对排斥力比NH3小，且NF3的孤电子对偏向N，孤电子对对成键电子对的排斥力较大。对于第④、⑤种类型，可以归纳为判断中心原子的电子云密度，中心原子的电子云密度越大，则该分子的成键电子对排斥力越大，则键角越大。1．[2021·山东，16(2)节选]O、F、Cl电负性由大到小的顺序为____________。答案F>O>Cl2．[2020·全国卷Ⅰ，35(1)(2)]Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题：(1)基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对的电子数之比为__________________。(2)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________。I1/(kJ·mol－1)Li520Be900B801Na496Mg738Al578答案(1)4∶5(2)Na与Li同主族，Na的电子层数更多，原子半径更大，更易失电子，故第一电离能更小Li、Be和B为同周期元素，同周期元素从左至右，第一电离能呈现增大的趋势；但由于基态Be原子的s能级轨道处于全充满状态，能量更低更稳定，故其第一电离能大于B的解析(1)基态Fe2＋的价层电子排布式为3d6，未成对电子数为4，基态Fe3＋的价层电子排布式为3d5，未成对电子数为5，所以两者之比为4∶5。3．[2023·湖南，17(1)(7)]物质Ga(CH3)3Et2OCH3INR3沸点/℃55.734.642.4365.8回答下列问题：(1)晶体Ga(CH3)3的晶体类型是___________________________________________________。(7)比较分子中的C—Ga—C键角大小：Ga(CH3)3______________Ga(CH3)3(Et2O)(填“>”“<”或“＝”)，其原因是___________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)分子晶体(7)>Ga(CH3)3中Ga为sp2杂化，而Ga(CH3)3(Et2O)中Ga为sp3杂化，故Ga(CH3)3(Et2O)中C—Ga—C的键角较小解析(1)晶体Ga(CH3)3的沸点较低，晶体类型是分子晶体。1．比较O、C电负性大小，并从原子结构角度解释两元素电负性差异的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案O原子的原子半径小于C原子的原子半径，对电子的吸引能力更强，电负性：O>C2．尿素[CO(NH2)2]分子中N、O元素的第一电离能：N>O，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案N元素的2p能级为半充满状态，是较稳定的结构，失去1个电子需要的能量更多3．Na＋和Ne互为等电子体，电离能：I2(Na)>I1(Ne)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案Na＋和Ne电子排布结构相同，而Na＋比Ne的核电荷数大，因此Na＋原子核对核外电子的吸引力大于Ne原子核对核外电子的吸引力，所以Na＋更难失去电子，电离能更大4．已知电负性：H2.1；C2.5；F4.0；P2.1；I2.5。CH3I是一种甲基化试剂，CF3I可用作制冷剂，CH3I和CF3I发生水解时的主要反应分别是CH3I＋H2O→CH3OH＋HI和CF3I＋H2O→CF3H＋HIO。CF3I的水解产物是HIO，结合电负性解释原因：__________________________________________________________________________________________________________________________________。答案因为电负性：F>I＝C，所以在CF3I中，受3个F原子吸引电子能力强的影响，I与C之间的共用电子对偏向于C，I显＋1价，则CF3I发生水解时，生成CF3H和HIO5．下表是两者的键能(单位：kJ·mol－1)数据：A—BA=BA≡BCO3517451071.9N2139418946结合数据说明CO比N2活泼的原因：_______________________________________________________________________________________________________________________。答案CO中第一个π键的键能是326.9kJ·mol－1，N2中第一个π键的键能是528kJ·mol－1，所以CO的第一个π键比N2中第一个π键更容易断裂，所以CO比N2活泼6．两种三角锥形气态氢化物PH3和NH3的键角分别为93°6′和107°，试分析PH3的键角小于NH3的原因：______________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案电负性：N＞P，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间的距离越小，成键电子对之间的排斥力增大，键角变大7．NF3的键角______NH3的键角(填“>”“<”或“＝”)，理由是__________________________________________________________________________________________________。答案<F的电负性比H大，NF3中N原子周围电子云的密度减小，成键电子对之间的排斥力较小，因而键角较小8．H3O＋中H—O—H的键角比H2O中H—O—H的键角大，原因是___________________________________________________________________________________________________。答案H2O中的氧原子有2个孤电子对，H3O＋中的氧原子有1个孤电子对，排斥力较小9．CH4、NH3、H2O的VSEPR模型都是________，键角分别是________、________、__________；分析它们键角差异的原因：_______________________________________________________________________________________________________________________________________。答案四面体形109°28′107°105°CH4中键与键之间的排斥力一样，是正四面体形，键角为109°28′；而其他两个分子均有未成键的孤电子对，孤电子对间的排斥力>孤电子对与σ键电子对间的排斥力>σ键电子对间的排斥力。由于孤电子对对成键电子的排斥作用，使得成键电子间夹角变小，H2O中有两个孤电子对，NH3中有一个孤电子对，故H2O中键角比NH3更小10．SOeq\o\al(2－,3)的键角小于SOeq\o\al(2－,4)的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。答案SOeq\o\al(2－,4)中无孤电子对，SOeq\o\al(2－,3)中有一个孤电子对，孤电子对与成键电子对间的斥力更大，导致SOeq\o\al(2－,3)的键角小于SOeq\o\al(2－,4)11．CH3NHeq\o\al(＋,3)中H—N—H的键角比NH3中H—N—H的键角________(填“大”或“小”)，理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案大CH3NHeq\o\al(＋,3)中N形成4个σ键，而NH3分子中N有1个孤电子对，孤电子对对H—N的排斥力更大，H—N—H的键角变小12．顺铂有抗癌作用。机理：在铜转运蛋白的作用下，顺铂进入人体细胞发生水解，生成的Pt(NH3)2(OH)Cl与DNA结合，破坏DNA的结构，阻止癌细胞增殖。如：(1)鸟嘌呤与Pt(NH3)2(OH)Cl反应的产物中包含的化学键有__________(填字母)。A氢键 B．离子键C．共价键 D．配位键(2)在Pt(NH3)2Cl2，配体与铂(Ⅱ)的结合能力：Cl－__________NH3(填“>”或“＜”)。答案(1)BCD(2)＜解析(1)根据题中产物结构可知化学键包括离子键、共价键和配位键，故选B、C、D。(2)与Cl相比，N给出孤电子对的能力更强。13．Cu2O与NH3·H2O反应能形成较稳定的[Cu(NH3)2]＋的原因是________________________________________________________________________________________________。答案NH3·H2O中的N原子提供孤电子对，与Cu＋形成配位键14．Co3＋在水中易被还原成Co2＋，而在氨水中可稳定存在，其原因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案Co3＋可与NH3形成较稳定的配合物15．TiCl4可以与胺形成配合物，如[TiCl4(CH3NH2)2]、[TiCl4(H2NCH2CH2NH2)]等。(1)[TiCl4(H2NCH2CH2NH2)]中Ti的配位数是________________。(2)1molH2NCH2CH2NH2中含有的σ键数目为________。(3)配合物[TiCl4(H2NCH2CH2NH2)]与游离的H2NCH2CH2NH2分子相比，其H—N—H的键角______(填“较大”“较小”或“相同”)，原因是_________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)6(2)11NA(3)较大H2NCH2CH2NH2通过配位键与Ti结合后，原来的孤电子对变为成键电子对，对N—H成键电子对的排斥力减小，N—H之间的键角增大16．邻二氮菲()中N原子可与Fe2＋通过配位键形成橙红色邻二氮菲亚铁离子，利用该反应可测定Fe2＋浓度，该反应的适宜pH范围为2～9，试解释选择该pH范围的原因：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案当H＋浓度较高时，邻二氮菲中的N优先与H＋形成配位键，导致与Fe2＋配位的能力减弱；若OH－浓度较高时，OH－与Fe2＋反应，也会影响与邻二氮菲配位17．一种具有光催化作用的配合物A结构简式如图所示：(1)配离子ClOeq\o\al(－,3)的空间结构为________________，钴元素的价态为______________，通过螯合作用形成的配位键有____________个。(2)配合物A无顺磁性，则中心离子的杂化方式为______________(填字母)。(若中心离子具有单电子，则配合物为顺磁性物质)A．sp3 B．sp3d8C．d2sp3 D．sp3d(3)咪唑()具有类似苯环的芳香性，①号N比②号N更易与钴形成配位键的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)三角锥形＋35(2)C(3)②号氮原子孤电子对参与形成大π键，使电子云密度降低，与钴配位能力减弱18．苯分子中6个C原子，每个C原子有一个2p轨道参与形成大π键，可记为Πeq\o\al(6,6)(右下角“6”表示6个原子，右上角“6”表示6个共用电子)。(1)已知某化合物的结