考点47-分子结构与性质(原卷版)

考点47分子结构与性质本知识点在全国卷中为选考题考查内容，近年来已有较多省市已列入高考必考题，重点考查从不同层次认识分子的构型，并对共价键进行分类，能运用价层电子对互斥模型和杂化轨道理论等，解释分子的立体结构及性质，揭示现象的本质与规律。预测2023年继续重点考查共价键的不同类型，特别是σ键和π键的判断，考查分子的空间构型以及分子的杂化类型，特别是杂化类型的判断是高考重点，复习时加以关注；能根据实物模型力来培养空间想象力。一、共价键、键参数二、分子的空间构型三、分子间作用力共价键、键参数1．本质：在原子之间形成共用电子对(电子云的重叠)。2．特征：具有饱和性和方向性。3．分类分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式σ键电子云“头碰头”重叠π键电子云“肩并肩”重叠形成共价键的电子对是否偏移极性键共用电子对发生偏移非极性键共用电子对不发生偏移原子间共用电子对的数目单键原子间有一对共用电子对双键原子间有两对共用电子对叁键原子间有三对共用电子对4．键参数(1)概念(2)键参数对分子性质的影响①键能越大，键长越短，分子越稳定。②5．等电子原理(1)等电子体：原子总数相同、价电子总数相同的粒子互称为等电子体。如：N2和CO、O3与SO2是等电子体，但N2与C2H2不是等电子体。(2)等电子原理：等电子体具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近，此原理称为等电子原理，例如CO和N2的熔、沸点、溶解性等都非常相近。【小试牛刀】请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)共价键的成键原子只能是非金属原子()(2)σ键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转()(3)气体单质中一定存在σ键，可能存在π键()(4)σ键比π键的电子云重叠程度大，形成的共价键强()(5)σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成()(6)在任何情况下，都是σ键比π键强度大()(7)s­sσ键与s­pσ键的电子云形状对称性相同()(8)碳碳叁键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍()(9)键长等于成键两原子的半径之和()(10)σ键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转()(11)气体单质中一定存在σ键，可能存在π键()(12)σ键比π键的电子云重叠程度大，形成的共价键强(√)【典例】例1(2020•山东卷)B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似，也有大π键。下列关于B3N3H6的说法错误的是()A．其熔点主要取决于所含化学键的键能B．形成大π键的电子全部由N提供C．分子中B和N的杂化方式相同D．分子中所有原子共平面【答案】A【解析】A项，无机苯是分子晶体，其熔点主要取决于分子间的作用力，A错误；B项，B原子最外层3个电子，与其它原子形成3个σ键，N原子最外层5个电子，与其它原子形成3个σ键，还剩余2个电子，故形成大π键的电子全部由N原子提供，B正确；C项，无机苯与苯等电子体，分子中含有大π键，故分子中B、N原子的杂化方式为sp2杂化，C正确；D项，无机苯与苯等电子体，分子中含有大π键，故分子中B、N原子的杂化方式为sp2杂化，所以分子中所有原子共平面，D正确；故选A。例2已知几种共价键的键能如下：化学键H—NN≡NCl—ClH—Cl键能/kJ·mol－1391946328431下列说法错误的是()A．键能：N≡N＞N=N＞N—NB．H(g)＋Cl(g)=HCl(g)ΔH＝－431kJ·mol－1C．H—N键能小于H—Cl键能，所以NH3的沸点高于HClD．2NH3(g)＋3Cl2(g)=N2(g)＋6HCl(g)ΔH＝－202kJ·mol－1【答案】C【解析】A项，叁键键长小于双键键长小于单键键长，键长越短，键能越大，所以键能：N≡N＞N=N＞N—N，正确；B项，H(g)＋Cl(g)=HCl(g)的焓变为H—Cl键能的相反数，则ΔH＝－431kJ·mol－1，正确；C项，NH3的沸点高于HCl是由于NH3形成分子间氢键，而HCl不能，键能不是主要原因，错误；D项，根据ΔH＝E(反应物)－E(生成物)，则2NH3(g)kJ·mol－1，正确。【对点提升】对点1下列有关化学键类型的说法错误的是()A．已知丙炔的结构简式为CH3CCH，则丙炔分子中存在5个σ键和3个π键B．乙烯分子中σ键、π键的电子云的对称性不同C．物质中有σ键不一定有π键，有π键一定有σ键D．乙烷分子中只存在σ键，即C-H和C-C均为σ键对点2下列有关化学键知识的比较肯定错误的是()A．键能：C—N＜C=N＜C≡NB．键长：I—I＞Br—Br＞Cl—ClC．分子中的键角：H2O＞CO2D．相同元素原子间形成的共价键键能：σ键＞π键【巧学妙记】σ键、π键的判断(1)由原子轨道重叠方式判断“头碰头”重叠为σ键，“肩并肩”重叠为π键。(2)由共价键数目判断单键为σ键；双键或叁键，其中一个为σ键，其余为π键。(3)由成键轨道类型判断s轨道形成的共价键全是σ键；杂化轨道形成的共价键全为σ键。分子的空间构型1．价层电子对互斥理论(1)理论要点①价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。②孤电子对的排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。(2)用价层电子对互斥理论推测分子的空间构型的关键是判断分子中的中心原子上的价层电子对数。其中：a是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数)，b是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，x是与中心原子结合的原子数。(3)示例分析电子对数σ键电子对数孤电子对数电子对空间构型分子空间构型实例220直线形直线形CO2330三角形平面三角形BF321V形SO2440四面体形正四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O2．杂化轨道理论(1)理论要点当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构不同。(2)杂化轨道与分子空间构型的关系杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角空间构型实例sp12180°直线形BeCl2sp23120°平面三角形BF3sp34109.5°四面体形CH43．“五方法”判断分子中心原子的杂化类型(1)根据杂化轨道的空间构型判断。①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子发生sp3杂化。②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化。③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生sp1杂化。(2)根据杂化轨道之间的夹角判断若杂化轨道之间的夹角为109.5°，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子的中心原子发生sp1杂化。(3)根据等电子原理进行判断如CO2是直形线分子，CNS－、Neq\o\al(－,3)与CO2互为等电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均采用sp1杂化。(4)根据中心原子的价电子对数判断如中心原子的价电子对数为4，是sp3杂化，为3是sp2杂化，为2是sp1杂化。(5)根据分子或离子中有无π键及π键数目判断如没有π键为sp3杂化，含1个π键为sp2杂化，含2个π键为sp1杂化。4．配位键(1)孤电子对分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对。(2)配位键①配位键的形成：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成共价键。②配位键的表示：常用“→”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，如NHeq\o\al(＋,4)可表示为，在NHeq\o\al(＋,4)中，虽然有一个N—H键形成过程与其他3个N—H键形成过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。(3)配合物①组成。如[Cu(NH3)4]SO4②形成条件。【小试牛刀】请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对()(2)分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正四面体结构()(3)NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化()(4)只要分子构型为平面三角形，中心原子均为sp2杂化()(5)中心原子是sp1杂化的，其分子构型不一定为直线形()(6)价层电子对互斥理论中，π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数()(7)PCl3分子是三角锥形，这是因为P原子是以sp2杂化的结果()(8)sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的四个sp3杂化轨道()(9)凡中心原子采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型都是四面体()(10)AB3型的分子空间构型必为平面三角形()(11)分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构()(12)杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对()(13)NH3和CH4两个分子中中心原子N和C都是通过sp3杂化轨道成键()(14)杂化轨道理论与VSEPR模型分析分子的空间构型结果常常相互矛盾()(15)配位键也是一种静电作用()(16)形成配位键的电子对由成键双方原子提供()【典例】例1根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型，判断下列分子或离子的空间结构正确的是()选项分子或离子中心原子杂化方式价层电子对互斥模型分子或离子的空间结构ASO2sp直线形直线形BHCHOsp2平面三角形三角锥形CNF3sp2四面体形平面三角形DNHsp3正四面体形正四面体形【答案】B【解析】SO2分子中心原子杂化方式为sp2，价层电子对互斥模型为平面三角形，含有一对孤电子对，分子的空间结构为V形，A错误；HCHO分子中心原子杂化方式为sp2，价层电子对互斥模型为平面三角形，没有孤电子对，分子的空间结构为平面三角形，B错误；NF3分子中心原子杂化方式为sp3，价层电子对互斥模型为四面体形，含有一对孤电子对，分子的空间结构为三角锥形，C错误；NH4+的中心原子杂化方式为sp3，价层电子对互斥模型为正四面体形，没有孤电子对，离子的空间结构为正四面体形，D正确。故选例2有几种阴离子的信息如下：阴离子ClO4-ClO3-MClO-中心元素化合价+5+3+1中心原子杂化类型sp3sp3下列推断不正确的是()A．ClO3-和CO32-的价电子总数相同 B．M的化学式为ClO2-C．ClO3-、ClO-中氯原子的杂化类型都为sp3 D．M的空间结构为V形【答案】A【解析】A项，ClO3-和CO32-的价电子总数分别为7+3×6+1＝26、4+3×6+2＝24，不相同，A项错误；B项，M中Cl元素的化合价是+3价，杂化轨道类型是sp3，因此M的化学式为ClO2-，B项正确；C项，ClO3-中价层电子对数是＝4，ClO-中价层电子对数是＝4，因此氯原子的杂化类型都为sp3，C项正确；D项，M中价层电子对数是＝4，含有2对孤对电子，所以空间结构为V形，D项正确；故选A。【对点提升】对点1有X、Y两种活性反应中间体微粒，均含有1个碳原子和3个氢原子，其球棍模型如图所示：(X)，(Y)。下列说法错误的是()A．X的组成为CHeq\o\al(＋,3) B．Y的组成为CHeq\o\al(－,3)C．X的价层电子对数为4 D．Y中键角小于120°对点2氮是一种典型的非金属元素，其单质及化合物在生活和生产中具有广泛的用途。回答下列问题：(1)磷元素与氮元素同主族，基态磷原子有________个未成对电子，白磷的分子式为P4，其结构如图甲所示。科学家目前合成了N4分子，N4分子中氮原子的杂化轨道类型是________，N—N—N键角为________；N4分解后能产生N2并释放出大量能量，推测其用途可为________。(2)NH3与Zn2＋可形成[Zn(NH3)6]2＋，其部分结构如图乙所示。①NH3的空间构型为________。②[Zn(NH3)6]2＋中存在的化学键类型有________；NH3分子中H—N—H键角为107°，判断[Zn(NH3)6]2＋离子中H—N—H键角________(填“>”“<”或“＝”)107°。③肼(N2H4)可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2取代形成的另一种氮的氢化物。与N2H4互为等电子体的分子有________(写出一种即可)。【巧学妙记】1．三原子分子空间结构化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称CO2O=C=O180°直线形H2O105°V形2．四原子分子空间结构化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称CH2O约120°平面三角形NH3107°三角锥形3．五原子分子空间结构化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称CH4109°28′正四面体形CCl4109°28′正四面体形4．其他多原子分子的空间结构分子间作用力1．分子间作用力(1)概念：物质分子之间普遍存在的相互作用力，称为分子间作用力。(2)分类：分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。(3)强弱：范德华力＜氢键＜化学键。(4)范德华力范德华力主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。范德华力越强，物质的熔点、沸点越高，硬度越大。一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐增大。(5)氢键①形成：已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力，称为氢键。②表示方法：A—H…B③特征：具有一定的方向性和饱和性。④分类：氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。⑤分子间氢键对物质性质的影响主要表现为使物质的熔、沸点升高，对电离和溶解度等产生影响。2．分子的性质(1)分子的极性类型非极性分子极性分子形成原因正电中心和负电中心重合的分子正电中心和负电中心不重合的分子存在的共价键非极性键或极性键非极性键或极性键分子内原子排列对称不对称(2)分子的溶解性①“相似相溶”的规律：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。②随着溶质分子中憎水基个数的增多，溶质在水中的溶解度减小。如甲醇、乙醇和水以任意比互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。(3)分子的手性①手性异构：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠的现象。②手性分子：具有手性异构体的分子。③手性碳原子：在有机物分子中，连有四个不同基团或原子的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子，如。(4)无机含氧酸分子的酸性无机含氧酸的通式可写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越高，使R—O—H中O的电子向R偏移，在水分子的作用下越易电离出H＋，酸性越强，如酸性：HClO＜HClO2＜HClO3＜HClO4。【小试牛刀】请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同()(2)任何分子间在任意情况下都会产生范德华力()(3)分子间作用力是分子间相互作用力的总称，包括氢键与范德华力()(4)范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一种特殊的化学键()(5)范德华力非常微弱，故破坏范德华力不需要消耗能量()(6)氢键是一种特殊的化学键，它广泛存在于自然界中()(7)范德华力与物质的性质没有必然的联系()(8)范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质()(9)范德华力仅是影响物质部分物理性质的一种因素()(10)范德华力是决定由分子构成的物质的熔点、沸点高低的唯一因素()(11)范德华力与氢键可同时存在于分子之间()(12)可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键()(13)乙醇分子和水分子间只存在范德华力()(14)氢键具有方向性和饱和性()(15)氢键的存在，使水凝结为冰时密度减小，体积增大()(16)H2O2分子间存在氢键()(17)卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物(即CX4)的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而增大()(18)氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高()(19)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键()(20)分子间氢键的形成除使物质的熔点、沸点升高外，对物质的溶解、电离等也都有影响()【典例】例1下列有关范德华力的叙述正确的是()A．范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一种特殊的化学键B．范德华力比化学键强度弱C．任何分子间在任意情况下都会产生范德华力D．范德华力非常微弱，故破坏范德华力不需要消耗能量【答案】B【解析】化学键是强烈的相互作用(120～800kJ·mol－1)，范德华力是一种弱的相互作用，只有几到几十千焦每摩尔；虽然范德华力非常微弱，但破坏它时也要消耗能量；范德华力普遍存在于分子之间，但也必须满足一定的距离要求，若分子间的距离足够大，分子之间也难产生相互作用。例2关于CS2、SO2、NH3三种物质的说法中正确的是()A．CS2在水中的溶解度很小，是由于其属于极性分子B．SO2和NH3均易溶于水，原因之一是它们都是极性分子C．CS2为非极性分子，所以在三种物质中熔沸点最低D．NH3在水中溶解度很大只是由于NH3分子有极性【答案】B【解析】根据“相似相溶”原理，水是极性分子，CS2是非极性分子，SO2和NH3都是极性分子，故A项错误、B项正确；由于CS2常温下是液体，SO2和NH3常温下是气体，故C项错误；NH3在水中溶解度很大，除了由于NH3分子有极性外，还因为NH3分子和H2O分子之间可以形成氢键，故D项错误。故选B。【对点提升】对点1若不断地升高温度，实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间主要的相互作用依次是()A．氢键；分子间作用力；非极性键B．氢键；氢键；极性键C．氢键；极性键；分子间作用力D．分子间作用力；氢键；非极性键对点2下列对分子及其性质的解释中，不正确的是()A．液态氟化氢分子间存在氢键，所以氟化氢的沸点比氯化氢高B．CH4、CO2、BF3都是含有极性键的非极性分子C．[Cu(NH3)4]2+中含有离子键、极性键、配位键D．因为非羟基氧原子数目逐渐减少，所以酸性HClO4>H2SO4>H3PO4【巧学妙记】范德华力、氢键、共价键的比较作用力范德华力氢键共价键概念物质分子之间普遍存在的一种相互作用力由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很大的原子之间的作用力原子间通过共用电子对所形成的相互作用分类分子内氢键、分子间氢键极性共价键、非极性共价键特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性强度比较共价键>氢键>范德华力影响强度的因素①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大；②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大对于X—H…Y，X、Y的电负性越大，X、Y原子的半径越小，键能越大成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定对物质性质的影响影响物质的熔、沸点及溶解度等物理性质；如熔、沸点F2<Cl2<Br2<I2，CF4<CCl4<CBr4分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2O>H2S，HF>HCl，NH3>PH3①影响分子的稳定性②共价键键能越大，分子稳定性越强1．下列关于σ键和π键的理解不正确的是()A．含有π键的分子在进行化学反应时，分子中的π键比σ键活泼B．在有些分子中，共价键可能只含有π键而没有σ键C．有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键，不能形成π键D．当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键2．了解有机物分子中化学键特征以及成键方式是研究有机物性质的基础。下列关于有机物分子成键方式的描述不正确的是()A．烷烃分子中碳原子均采取sp3杂化成键B．炔烃分子中的碳碳三键由1个σ键、2个π键组成C．苯分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键，苯环中存在6个碳原子共有的大π键D．甲苯分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键3．下列物质性质的变化规律，与共价键的键能大小有关的是()A．F2、Cl2、Br2、I2的熔点、沸点逐渐升高B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次增强C．金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅D．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低4．根据等电子原理判断，下列说法中错误的是()A．B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上B．B3N3H6分子中存在双键，可发生加成反应C．H3O＋和NH3是等电子体，均为三角锥形D．CH4和NHeq\o\al(＋,4)是等电子体，均为正四面体形5．徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是()A．H2O2分子中的O为sp2杂化B．CO2分子中C原子为sp1杂化C．BF3分子中的B原子为sp3杂化D．CH3COOH分子中C原子均为sp2杂化6．下列中心原子的杂化轨道类型和分子几何构型不正确的是()A.PCl3中P原子sp3杂化，为三角锥形B.BCl3中B原子sp2杂化，为平面三角形C.CS2中C原子sp杂化，为直线形D.H2S分子中，S为sp杂化，为直线形7．NF3是微电子工业中一种优良的等离子蚀刻气体，可通过电解熔融氟化氢铵(NH4HF2)制得。下列有关说法错误的是()A．NF3的空间构型为平面三角形B．相关元素电负性由大到小的顺序为FNHC．NF3和NH4HF2中N原子的杂化方式均为sp3D．NH4HF2晶体中微粒间的作用有离子键、共价键、配位键、氢键8．六氟化硫分子呈正八面体结构(如图所示)，在高电压下仍有良好的绝缘性，性质稳定，在电器工业方面有着广泛的用途，但逸散到空气中会引起强温室效应，下列有关六氟化硫的推测正确的是()A．六氟化硫中各原子均为8电子稳定结构B．六氟化硫易燃烧生成二氧化硫C．六氟化硫分子中含极性键、非极性键D．S—F键是σ键，且键长、键能都相等9．已知运送卫星的火箭所需燃料除液态H2O2外，还有另一种液态氮氢化合物。已知该化合物中氢元素的质量分数为12.5%，相对分子质量为32，结构分析发现该化合物分子中只有单键。(1)该氮氢化合物的电子式为，其中N原子采取杂化，该分子是(填“极性”或“非极性”)分子。

(2)若该物质与液态H2O2反应，产生两种无毒又不污染环境的物质，在该反应的反应物和生成物中既含有极性键又含有非极性键的是(填化学式，下同)，只含有非极性键的是，只含有极性键的是。

(3)已知NH3分子中的N原子有一对孤电子对，能发生反应:NH3+HCl=NH4Cl。试写出将上述液态氮氢化合物加入足量盐酸中时，发生反应的化学方程式:。

10．氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。(1)氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为________。(2)氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为______，羰基碳原子的杂化轨道类型为________。(3)查文献可知，可用2－氯－4－氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲，反应过程中，每生成1mol氯吡苯脲，断裂________个σ键，断裂________个π键。(4)膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有H2O、NH3、CO2等。①请用共价键知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因：________________________。②H2O、NH3、CO2分子的空间构型分别是__________________，中心原子的杂化类型分别是______________________________。11．铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。(1)往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2＋配离子。已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2＋形成配离子，其原因是___________________________________。(2)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2－。不考虑空间构型，[Cu(OH)4]2－的结构可用示意图表示为_________________________________。12．判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是含氧酸分子结构中含非羟基氧原子数越多，该含氧酸的酸性越强。如下表所示：含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系次氯酸磷酸硫酸高氯酸含氧酸Cl—OH非羟基氧原子数0123酸性弱酸中强酸强酸最强酸(1)亚磷酸H3PO3和亚砷酸H3AsO3分子式相似，但它们的酸性差别很大，H3PO3是中强酸，H3AsO3既有弱酸性又有弱碱性。由此可推出它们的结构简式分别为①________________，②________________。(2)H3PO3和H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式分别是①________________________________________________________________________，②________________________________________________________________________。(3)在H3PO3和H3AsO3中分别加入浓盐酸，分析反应情况：______________________，写出化学方程式：_____________________________________。13．黄铜矿(主要成分为CuFeS2)是生产铜、铁和硫酸的原料。回答下列问题：(1)基态Cu原子的价电子排布式为________。(2)从原子结构角度分析，第一电离能I1(Fe)与I1(Cu)的关系是：I1(Fe)________(填“>”“<”或“＝”)I1(Cu)。(3)血红素是吡咯(C4H5N)的重要衍生物，血红素(含Fe2＋)可用于治疗缺铁性贫血。吡咯和血红素的结构如下图：①已知吡咯中的各个原子均在同一平面内，则吡咯分子中N原子的杂化类型为________。②1mol吡咯分子中所含的σ键总数为________个。分子中的大π键可用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，则吡咯环中的大π键应表示为________。③C、N、O三种元素的简单氢化物中，沸点由低到高的顺序为________(填化学式)。④血液中的O2是由血红素在人体内形成的血红蛋白来输送的，则血红蛋白中的Fe2＋与O2是通过________键相结合的。(4)黄铜矿冶炼铜时产生的SO2可经过SO2→SO3→H2SO4途径形成酸雨。SO2的空间构型为________。H2SO4的酸性强于H2SO3的原因是________________________________。14．铜是人类最早使用的金属之一，最近科学家发现Cu元素有很强的杀菌作用，还可代替Al布线在硅芯片上。用黄铜矿(主要成分为CuFeS2)生产粗铜，其反应原理如下：回答下列问题：(1)S和O相比，第一电离能较小的元素是___________；在下列图示中，Si的基态价电子排布图是___________(填选项字母)。A、B、C、D、(2)Cu2O和Cu2S均为离子晶体，Cu2O的熔点为1235℃，Cu2S的熔点为1130℃，Cu2O熔点较高的原因是___________。(3)反应①、②中生成的气体SO2中心原子的杂化方式为___________，分子的立体构型为___________。(4)与NH3互为等电子体的粒子的化学式有___________(写出一种)。工业上常用铜氨溶液制造人造丝，某学生做了如下实验：CuSO4溶液蓝色沉淀深蓝色溶液，蓝色沉淀溶于氨水的离子方程式为___________。(5)Cu2O的晶胞结构如图所示，若原子坐标参数A为(0，0，0)，B为，则C原子的坐标参数为___________。若该晶体的密度为dg/cm3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞中Cu原子与O原子之间的距离为___________pm。(用含d和NA的式子表示)。15．氮的化合物应用广泛：(1)Reineckesalt的结构如图所示：其中配位原子为___(填元素符号)，阳离子的空间结构为___，NCS-中碳原子杂化方式为___。(2)重铬酸铵[(NH4)2Cr2O7]为桔黄色单斜结晶，常用作有机合成催化剂，Cr2O的结构如图。(NH4)2Cr2O7中N、O、Cr三种元素第一电离能由大到小的顺序是___(填元素符号)，1mol该物质中含σ键的数目为___NA。(3)[Zn(IMI)4](ClO4)2是Zn2+的一种配合物，IMI的结构为，IMI的某种衍生物与甘氨酸形成的离子化合物常温下为液态而非固态。原因是___。(4)已知：多原子分子中，若原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成“离域π键”(或大π键)。大π键可用表示，其中m、n分别代表参与形成大π键的原子个数和电子数，如苯分子中大π键表示为。①下列微粒中存在“离域Π键”的是___。A．CH2=CH—CH=CH2B．CCl4C．H2OD．SO2②NaN3中阴离子N3-与CO2互为等电子体，均为直线型结构，N3-中的2个大π键可表示为___。(5)氮化铝(AlN)陶瓷是一种新型无机非金属材料，晶体结构如图所示，1个Al原子周围距离最近的Al原子数为__个；若晶胞结构的高为anm，底边长为bnm，NA表示阿伏伽德罗常数的值，则其密度为___g·cm-3(列出计算式)。1．(2022·江苏省木渎苏苑高三联合适应性检测)下列有关SO2、SO3、SO32-和SO42-的说法正确的是()A．SO32-中S原子的杂化方式为sp2B．SO42-的空间构型为平面正方形C．SO2分子中的键角小于SO3分子中的键角D．SO3分子是极性分子2．(2022·湖北·高三专题练习)磷酰三叠氮是一种高能分子，结构简式为O=P(N3)3。下列关于该分子的说法正确的是()A．为非极性分子 B．立体构型为正四面体形C．加热条件下会分解并放出 D．分解产物NPO的电子式为3．(2022·上海市金山区二模)液氨中存在：2NH3(l)NH＋NH。下列有关化学用语表示正确的是()A．NH3的比例模型： B．NH的空间构型：三角锥形C．NH2-的电子式： D．平衡常数表达式：4．(2022·江苏省泰州市第四次调研测试)催化剂作用下，SO2与Cl2反应生成SO2Cl2；对SO2水溶液的光谱分析可以检测到HSO3-、S2O32-和痕量的SO32-，三氧化硫在液态时有单分子SO3和三聚的(SO3)3(结构如下图所示)两种形式，在高温时能将HBr氧化为Br2。关于说法正确的是()A．SO2、SO3都是非极性分子B．SO2Cl2为正四面体结构C．SO3、SO32-中S原子都是sp2杂化D．1mol(SO3)3分子中含有12molσ键5．(2022·江苏省平潮高级中学等五校临门一脚)氨是一种重要的化工原料，主要用于化肥工业，也广泛用于硝酸、纯碱、制药等工业；合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1。实验室用加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物的方法制取少量氨气；侯氏制碱法用氨气、二氧化碳，与饱和食盐水制备纯碱碳酸钠。下列有关NH3、NF3、NH4+、NO2-、NO3-等含氮粒子的说法正确的是()A．NH3中N-H键角比NH4+中N-H键角大B．NH3极易溶于水，主要原因是NH3分子间能形成氢键C．NH3的水溶液能导电，但一水合氨不能完全电离，因此NH3属于弱电解质D．NH3、NF3的空间构型都是三角锥型，NO2-、NO3-中的N都是sp2杂化6．(2022·山东淄博·三模)钙钛矿光催化剂具有高活性和选择性。带有负电荷的将带正电的固定在其表面，用于可见光驱动CO2还原。下列说法错误的是()A．电负性：Br>Pb>CsB．中的配位数为6C．三联呲啶中N原子的杂化方式为sp2D．CO2还原过程中有极性键、非极性键断裂和形成7．(2022·北京市西城区一模)Zn2+、三乙撑二胺和对苯二甲酸根离子可形成晶体M，其晶胞示意图如下。(1)Zn2+的价层电子排布式是_______。(2)C、O、N的电负性从大到小的顺序是_______。(3)三乙撑二胺()与Zn2+能形成配位键的原因是_______。(4)在晶体M每个空腔中装入一个顺式偶氮苯分子后形成晶体M1，晶胞示意图如图。一定条件下随着偶氮苯顺反结构的变化，晶体骨架发生畸变，晶体在M1和M2两种结构之间相互转化，可以吸收和释放N2，被称为“会呼吸”的晶体。晶体装载分子晶胞中Zn2+个数晶胞体积/cm3M1顺式偶氮苯xM2反式偶氮苯4资料：ⅰ．ⅱ．M1和M2相互转化时，Zn2+的配体和配体数均不变①N2的电子式是_______。②偶氮苯()中N的杂化轨道类型是_______。偶氮苯存在顺反异构的原因是分子中两个氮原子间存在_______(填“σ键”或“π键”)。③x=_______。④晶胞密度小则晶体内部的空隙大。能让“会呼吸”的晶体吸收N2的条件是_______光照射。8．(2022·湖南省娄底市高考仿真模拟)我国科学家预测全固态氟离子电池(CsPb1-xKxF3-x)可能替代锂离子电池。回答下列问题：(1)基态K原子核外电子云轮廓图呈球形的能级上占据电子总数为_______。基态氟离子的电子排布式为_______。(2)常见的含氟分子有HF、SiF4、OF2.其中，属于非极性分子的有_______(填化学式)，氟的电负性大于氯，但是HF的酸性比HCl的弱，其主要原因是_______(提示：从分子间作用力角度分析)。(3)我国科学家研究发现，在锂/氟化石墨电池中添加BF3，会提高能量转化效率。放电时，发生反应为LiF(s)+BF3(g)=LiBF4(aq)，BF4-的空间结构为_______，上述反应中B原子的杂化类型变化为_______。(4)CsF、KF的熔点分别为682℃、858℃，其熔点差异的主要原因是_______。(5)铯、金、氯组成一种晶体，已知金元素有+1、+3价，它的晶胞如图1所示。大灰球为Cs，小黑球为Cl，其余球为Au。该晶体的化学式为_______，其中金原子有2种不同的化学环境，形成2种不同的离子，它们是_______和_______。(6)铅单质的面心立方最密晶胞如图2所示。它的晶胞空隙率为_______(用含π的式子表示；提示：晶胞空隙率=1-)。9．(2022·山东省枣庄市高三第二次模拟)聚合物锂离子电池具有超薄化特征，适用于多种设备，电极材料涵盖LiFeO4、LiNiO2、LiPF6、LiAsF6等物质。(1)磷酸为磷的最高价含氧酸，其空间结构如图：①键角大小比较：α__________β(填“大于”“等于”或“小于”)。②纯净的磷酸黏度极大，随温度升高黏度迅速下降，原因是___________。(2)聚合物锂离子电池工作时，沿聚乙二醇分子中的碳氧链迁移，过程如图所示(图中阴离子未画出)。①迁移过程中与聚乙二醇分子中O原子间的作用力为___________(填标号)。a．分子间作用力

b．离子键

c．共价键②LiAsF6的阴离子的空间构型为___________；基态As原子的最高能级组轨道排布式为___________。(3)二茂镍是具有导电性的有机配合物。镍在周期表中的位置是___________(填写对应周期、族)。x个原子共用y个电子可表示为，则环戊二烯离子(C5H5-)中的大键可表示为___________。(4)图1为NiO晶胞，与O2-距离最近的O2-有___________个。一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”，可以认为O2-作密置单层排列，Ni2+填充其中(如图2)，该“单分子层”面积密度为mg·cm-2，则O2-的半径为___________nm。(用m、NA表示)10．(2022·广东省深圳市二模)硅及其化合物在生产生活中有广泛应用。根据所学知识，回答下列问题：(1)三甲基卤硅烷【(CH3)3SiX，X为Cl、Br、I】是重要的化工原料。①氯元素基态原子的价电子排布式为___；按照核外电子排布对元素周期表分区，溴元素位于___区；基态硅原子中有____种运动状态不同的电子。②Br、I的第一电离能的大小关系：I1(Br)____I1(I)(填“大于”“小于”或“等于”)。③常温下，(CH3)3SiI中Si—I键比(CH3)3SiCl中Si—Cl键易断裂的原因是____。(2)(CH3)3SiCl可作为下列有机合成反应的催化剂。①1个有机物A分子中采取sp2杂化的碳原子有____个。②有机物B的沸点低于对羟基苯甲醛()的沸点，其原因是____。③CH3CN中σ键与π键的个数比为____。(3)一种钛硅碳新型材料可用作高铁车体与供电网的连接材料。该材料的晶胞属于六方晶系(a、b方向的夹角为120°，c方向垂直于a、b方向，棱长a+b≠c)，如图甲所示；晶胞中碳原子的投影位置如图乙所示。①该钛硅碳新型材料的化学式为____。②已知该新型材料的密度为4.51g•cm-3，且a、b的长度均为307pm，阿伏加德罗常数的值用NA表示，则c的长度为____pm(列出计算式)。11．(2022·甘肃省兰州市一模)我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为“液态阳光”计划，太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。(1)与硅同主族的锗元素的价层电子排布式为____。(2)NCl3、SiCl4、SCl2的键角由大到小的顺序为____，其中SCl2的分子构型为____。(3)环戊基二乙基硅基乙炔分子结构为，分子中σ键和π键的个数比为____。(4)碳与硅元素同主族，但形成的晶体性质却有不同。单晶硅不导电，但石墨能导电，石墨能够导电的原因是____。(5)SiC和单晶硅具有相似的晶体结构，但SiC熔点更高，其原因是____。(6)晶胞中原子的位置通常可用原子分数坐标表示(原子分数坐标：将原子位置的坐标表示为晶胞棱长的分数)。复杂结构的三维表示往往难以在二维图上绘制和解释，可以从晶胞的一个方向(通常选择晶胞的一个轴的方向)往下看，某面心立方晶胞的投影图如图1所示。某种硫化硅晶体的晶胞结构的投影图如图2所示。①该硫化硅晶体的化学式为____。②在该晶胞中与S距离最近的Si的数目为____。③若距离最近的Si和S的核间距为dnm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该硫化硅晶体的密度为____g·cm-3(列出算式即可)。12．(2022·广东省梅州市二模)碳是地球上组成生命的最基本元素之一。不仅能形成丰富多彩的有机化合物，还能形成多种无机化合物，碳及其化合物的用途广泛。根据要求回答下列问题：(1)在基态14C原子中，核外存在_______对自旋相反的电子；第二周期的元素中，第一电离能介于B和C之间的是_______(写元素符号)。(2)下图中分别代表了碳单质的两种常见晶体，图1晶体中C原子的杂化方式为_______，图2晶体中，每个六元环占有_______个C原子。(3)碳可以形成多种有机化合物，如图3所示是一种吡咯的结构，分子中所有原子都在一个平面上。吡咯中所有元素的电负性由大到小的顺序为_______。(4)碳可形成CO、CO2等多种无机化合物，在CO转化成CO2的反应过程中，下列说法正确的是_______。A．分子中孤对电子数不变 B．分子极性发生变化 C．原子间成键方式改变 D．分子间作用力减弱(5)碳酸盐在一定温度下会发生分解生成二氧化碳和对应氧化物，实验证明：碳酸盐的阳离子不同分解温度不同，如表所示：碳酸盐MgCO3CaCO3SrCO3BaCO3热分解温度/°C40290011721360阳离子半径/pm6699112135随着阳离子半径的增大，碳酸盐的分解温度逐步升高，原因是_______。(6)在2017年，中外科学家团队共同合成了碳的一种新型同素异形体：T-碳。T-碳的结构是：将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体结构单元取代，形成碳的一种新型三维立方晶体结构，如图4。已知T-碳晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数为NA，则T-碳的密度为_______g/cm3(列出计算式)。13．(2022·天津市高三模拟预测)含镓(Ga)化合物在半导体材料、医药行业等领域发挥重要作用。回答下列问题：(1)基态镓原子最外层的电子排布图为___________。(2)Ga与Zn的第一电离能大小关系为：Ga___________Zn(填“＞”“＜”或“=”)。(3)GaX3的熔沸点如下表所示。镓的卤化物GaCl3GaBr3GaI3熔点/℃77.75122.3211.5沸点/℃201.2279346①100℃，GaCl3、GaBr3和GaI3呈液态的是___________(填化学式)，沸点依次升高的原因是___________。②GaF3的熔点约1000℃，远高于GaCl3的熔点，原因是___________。(4)镓配合物具有高的反应活性和良好的选择性。在药物领域得到广泛的关注。GaCl3与2-甲基8-羟基喹啉()在一定条件下反应可以得到一种喹啉类镓配合物(M)，其结构如图所示。2-甲基-8-羟基喹啉分子中碳原子的杂化轨道类型为___________；H、C、N的原子半径由大到小的顺序为___________。(5)作为第二代半导体，砷化镓单晶因其价格昂贵而素有“半导体贵族”之称。砷化镓是由Ga(CH3)3和AsH3在一定条件下制备得到，同时得到另一物质，该物质分子是___________(填“极性分子”或“非极性分子”)，AsH3分子的空间形状为___________。(6)GaN是制造LED的重要材料，被誉为“第三代半导体材料”。其晶体结构如图所示：①在GaN晶体中，距离每个Ga原子最近的Ga原子有___________个，N原子的配位数为___________。②GaN的密度为___________g·cm-3。(设阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、c、NA的代数式表示)1．【2022•湖北省选择性考试】磷酰三叠氮是一种高能分子，结构简式为O=P(N3)3。下列关于该分子的说法正确的是()A．为非极性分子 B．立体构型为正四面体形C．加热条件下会分解并放出N2 D．分解产物的电子式为2．【2022•湖北省选择性考试】Be2+和Al3+的电荷与半径之比相近，导致两元素性质相似。下列说法错误的是()A．Be2+与Al3+都能在水中与氨形成配合物B．BeCl2和AlCl3的熔点都比MgCl2的低C．Be(OH)2和Al(OH)3均可表现出弱酸性D．Be和Al的氢化物都不能在酸中稳定存在3．【2022•湖北省选择性考试】C60在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。下列关于该碳玻璃的说法错误的是()A．具有自范性 B．与C60互为同素异形体C．含有sp3杂化的碳原子 D．化学性质与金刚石有差异4．【2022•山东卷】AlN、GaN属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体中只存在键、键。下列说法错误的是()A．的熔点高于 B．晶体中所有化学键均为极性键C．晶体中所有原子均采取sp3杂化 D．晶体中所有原子的配位数均相同5．【2021•湖北省选择性考试】金属Na溶解于液氨中形成氨合钠离子和氨合电子，向该溶液中加入穴醚类配体L，得到首个含碱金属阴离子的金黄色化合物[NaL]＋Na－。下列说法错误的是()A．Na的半径比F的大B．Na的还原性比Na的强C．Na的第一电离能比H的大D．该事实说明Na也可表现非金属性【答案】C【解析】Na核外有3个电子层，而F核外有2个电子层，故Na的半径比F的大，A项正确；Na的半径比Na的大，Na中的原子核对最外层电子的吸引力小，易失去电子，故Na的还原性比Na的强，B项正确；H的1s上有2个电子，为全充满稳定结构，不易失去电子，而Na最外层有2个电子，很活泼，故Na的第一电离能比H的小，C项错误；该事实说明可以形成Na，Na表现出非金属性，D项正确。6．【2021•湖北省选择性考试】下列有关N、P及其化合物的说法错误的是()A．N的电负性比P的大，可推断NCl3分子的极性比PCl3的大B．N与N的π键比P与P的强，可推断N≡N的稳定性比P≡P的高C．NH3的成键电子对间排斥力较大，可推断NH3的键角比PH3的大D．HNO3的分子间作用力较小，可推断HNO3的熔点比H3PO4的低7．【2021•海南省选择性考试】SF6可用作高压发电系统的绝缘气体，分子呈正八面体结构，如图所示。有关SF6的说法正确的是()A．是非极性分子 B．键角都等于90°C．与之间共用电子对偏向S D．原子满足8电子稳定结构8．【2021•海南省选择性考试】关于NH3性质的解释合理的是()选项性质解释A比PH3容易液化NH3分子间的范德华力更大B熔点高于PH3N-H键的键能比P-H大C能与Ag以配位键结合NH3中氮原子有孤电子对D氨水中存在NH4+NH3·H2O是离子化合物9．【2021•全国乙卷】(2)三价铬离子能形成多种配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中提供电子对形成配位键的原子是_______，中心离子的配位数为_______。(3)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和相应的键角如图所示。PH3中P的杂化类型是_______。NH3的沸点比PH3的_______，原因是_______，H2O的键角小于NH3的，分析原因_______。10．【2021•全国甲卷】(1)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的价电子层的电子排式为________；单晶硅的晶体类型为_________。SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为_______。SiCl4可发生水解反应，机理如下：含s、p、d轨道的杂化类型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为________(填标号)。(2)CO2分子中存在_______个键和______个键。(3)甲醇的沸点(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH3SH，7.6℃)之间，其原因是________。11．【2021•河北选择性考试】(3)已知有关氨、磷的单键和三键的键能(kJ•mol-1)如表：N—NN≡NP—PP≡P193946197489从能量角度看，氮以N2、而白磷以P4(结构式可表示为)形式存在的原因是_______________________________________。(4)已知KH2PO4是次磷酸的正盐，H3PO2的结构式为_____________________，其中P采取____________杂化方式。(5)与PO43-电子总数相同的等电子体的分子式为___________。(6)磷酸通过分子间脱水缩合形成多磷酸，如：如果有n个磷酸分子间脱水形