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课时34分子结构与性质1(1)(2015·江苏高考)1molCH3COOH分子中含有σ键的数目为。(2)(2014·江苏高考)1mol乙醛分子中含有σ键的数目为。(3)(2013·江苏高考)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，1mol该配合物中含有σ键的数目为。(4)(2012·江苏高考)1molCO2中含有的σ键数目为。(5)(2011·江苏高考)1molC2H2中含有σ键的数目为。【答案】(1)7mol(2)6mol(3)16mol(4)2mol(5)3mol【解析】(3)[Zn(NH3)4]Cl2中Zn与N原子、N原子与H原子之间均为σ键，则1mol[Zn(NH3)4]Cl2中σ键的数目为16mol。(4)CO2分子结构是，所以1molCO2中含有的σ键数目为2mol。(5)C2H2分子(≡)中含有2个σ键、1个C≡C键，所以1molC2H2含有σ键的数目为3mol。2含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族，请填写下列空格。(1)CH4中的化学键从形成过程来看，属于(填“σ”或“π”)键，从其极性来看属于键。(2)已知CN-与N2结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为。(3)C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成共价键，且每个碳原子最外层都满足8电子稳定结构，则C60分子中π键的数目为。(4)利用CO可以合成化工原料COCl2、配合物Fe(CO)5等。①COCl2分子的结构式为，每个COCl2分子内含有的σ键、π键数目为()A.4个σ键B.2个σ键、2个π键C.2个σ键、1个π键D.3个σ键、1个π键②Fe(CO)5在一定条件下能合成：Fe(s)+5COFe(CO)5，反应过程中，形成的化学键是。(5)有机物丁二酮肟常用于检验Ni2+：在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni2+反应可生成鲜红色沉淀，其结构如右图所示。①该结构中，碳碳之间的共价键类型是σ键，碳氮之间的共价键类型是，氮镍之间形成的化学键是。1该结构中，氧氢之间除共价键外还可存在。【答案】(1)σ极性(2)1∶1(3)30(4)①D②配位键(5)①1个σ键、1个π键配位键②氢键【解析】(2)HCN分子结构是，共有2个σ键和2个π键，所以σ键与π键数目之比为1∶1。(3)根据题意，每个碳形成的这3个键中，必然有1个双键，这样每个碳原子最外层才满足8电子稳定结构，显然，双键数应该是C原子数的一半，而每个双键有1个π键，故π键数目为30。(4)①COCl2分子中有2个单键(σ键)，1个双键(1个σ键、1个π键)。②Fe(CO)5中Fe与CO形成配位键。(5)①在该结构中，碳氮双键中1个是σ键、1个是π键；氮镍之间的键是由N原子提供孤对电子、Ni提供空轨道形成的配位键。②由于氧的电负性强，因此该结构中，氧氢之间除形成共价键外，还可以形成氢键。3(1)(2015·江苏高考)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为，与H2O互为等电子体的一种阳离子为(填离子符号)。(2)(2014·江苏高考)醛基中碳原子的轨道杂化类型是；与OH-互为等电子体的一种分子为(填化学式)。(3)(2013·江苏高考)在硫的氢化物(H2S)分子中，S原子轨道的杂化类型是；S2-4O的空间构型为(用文字描述)，写出一种与S2-4O互为等电子体的分子的化学式：。(4)(2012·江苏高考)N-3O的空间构型是(用文字描述)；根据等电子体原理，CO分子的结构式为；H2O分子中O原子轨道的杂化类型为。(5)(2011·江苏高考)C2H2分子中，中心原子轨道的杂化类型为；元素C的一种氧化物与元素N的一种氧化物互为等电子体，元素N的这种氧化物的分子式为。【答案】(1)sp3和sp2H2F+(2)sp2HF(3)sp3正四面体CCl4(或SiCl4等)(4)平面三角形C≡Osp3杂化(5)sp杂化N2O【解析】(1)CH3COOH中甲基C原子采用sp3杂化，羧基C原子采用sp2杂化；与H2O互为等电子体的阳离子应含有3个原子、且价电子总数为8，应为H2F+。(2)醛基中碳原子形成碳氧双键，轨道杂化类型是sp2；等电子体原子个数相同，价电子总数也相同，所以与OH-互为等电子体的一种分子是HF。(3)在H2S分子中形成两个共价键，还有两对孤对电子，所以S原子杂化类型是sp3(与水分子相似)；S2-4O中没有孤对电子，形成四个共价键，所以S原子采用sp3杂化，形成正四面体结构；等电子体是指原子总数和价电子总数相同的粒子，故与S2-4O互为等电子体的分子有CCl4或SiCl4等。(4)N-3O与SO3、BF3互为等电子体，所以N-3O的空间构型为平面三角形；CO分子与氮气互为等电子体，氮气分子中含有三键，所以CO分子的结构式为C≡O；H2O分子含有两个σ键、两对孤电子对，所以中心O原子杂化类型是sp3。(5)C2H2分子(≡)中含有三键，所以中心碳原子为sp杂化；CO2和N2O原子个数相同、价电子总数也相同，互为等电子体。4(1)(2015·新课标Ⅰ卷)CS2分子中，共价键的类型有，C原子的杂化轨道类型是，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子：。(2)(2015·新课标Ⅱ卷)P和Cl反应可生成组成比为1∶3的化合物E，E的立体构型为，中心原子的杂化轨道类型为。(3)(2015·山东高考)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为，其中氧原子的杂化方式为。(4)(2015·海南高考)SO2分子的立体构型为；气态SO3为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为；SO3的三聚体环状结构如右图所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为。【答案】(1)σ键和π键spCO2、SCN-(或COS、N2O等)(2)三角锥形sp3(3)V形sp3(4)V形sp2杂化sp3杂化【解析】(1)CS2分子的结构式为SCS，含有σ键和π键，CS2分子中C原子形成2个σ键，孤对电子数为4-222=0，则为sp杂化，与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子为等电子体，应含有3个原子，价电子总数为16，常见的有CO2、SCN-、N2O、COS等。(2)P和Cl反应可生成组成比为1∶3的化合物为PCl3，P形成3个σ键，孤电子对数为5-312=1，则为sp3杂化，立体构型为三角锥形。(3)OF2分子中O原子的价层电子对数=2+6-212=4，则O原子的杂化类型为sp3杂化，含有2个孤电子对，所以分子的空间构型为V形。(4)SO2分子中S原子形成2个σ键，孤电子对数为6-222=1，SO2分子为V形结构；气态SO3为单分子，该分子中S原子形成3个σ键，没有孤对电子，则为sp2杂化；SO3的三聚体中S原子形成4个σ键，为sp3杂化。5(1)(2013·江苏高考)Z的氢化物(H2O)在乙醇中的溶解度大于H2S，其原因是。(2)(2011·江苏高考)化合物NH3的沸点比化合物CH4的高，其主要原因为。(3)(2015·江苏高考)H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为。【答案】(1)水分子与乙醇分子之间形成氢键(2)NH3分子间存在氢键(3)H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键6(1)(2014·新课标Ⅰ卷)乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是。(2)(2013·安徽高考)CO2由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是；H、C、O的原子可共同形成多种分子，写出一种能形成同种分子间氢键的物质名称：。(3)(2013·福建高考)已知苯酚()具有弱酸性，其Ka=1.1×10-10；水杨酸一级电离形成的离子能形成分子内氢键。据此判断，相同温度下电离平衡常数a2K(水杨酸)(填“”或“”)Ka(苯酚)，其原因是。(4)(2015·福建高考)一定条件下，CH4和CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，CH4与H2O形成的水合物俗称“可燃冰”。“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是。【答案】(1)乙酸分子间形成了氢键，造成沸点升高(2)分子间作用力(或范德华力)甲醇(或甲酸等)(3)水杨酸一级电离形成的离子能形成分子内氢键，致使H+更难电离(4)氢键、范德华力【解析】(2)CO2由固态变为气态为物理变化，发生变化时克服分子间作用力；形成氢键的条件是存在电负性较大的F、O、N原子，甲醇或甲酸等符合条件。7.(1)(2015·福建高考)Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1molNi(CO)4中含有molσ键。(2)(2014·新课标Ⅱ卷)氢元素和O、N、C元素形成的二元共价化合物中，分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是(填化学式，写两种)。(3)(2015·海南高考)SO3的三聚体环状结构如右图所示，该结构中S—O键有两类，一类键长约140pm，另一类键长约160pm，较短的键为(填图中字母)，该分子中含有个σ键。(4)(2014·福建高考)NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1molNH4BF4含有mol配位键。(5)(2014·海南高考)碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图。C60石墨金刚石晶胞石墨晶体中，层内C—C键的键长为142pm，而金刚石中键的键长为154pm。其原因是金刚石中只存在间的共价键，而石墨层内的间不仅存在共价键，还有键。【答案】(1)8(2)H2O2、N2H4、C2H6等(任写两种)(3)a12(4)2(5)σσπ【解析】(1)该配合物中Ni原子和C原子之间有4个σ键，CO分子中C和O之间存在1个σ键，故1molNi(CO)4中含有8molσ键。(2)分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是H2O2、N2H4、C2H6等。(3)SO3的三聚体中每个S形成4个共价键，存在SO键和S—O键，SO键键长较短，即a较短，该分子中含有σ键数目为3×4=12。(4)铵根中含有1mol配位键，B-4F含有1mol配位键，共2mol。(5)金刚石中C为sp3杂化，形成四条杂化轨道，全部形成σ键；而石墨层为平面结构，C为sp2杂化，形成三条杂化轨道，还有一条未杂化的p轨道，三条杂化轨道形成σ键，而未杂化的p轨道形成π键。8.(1)CNS-、N2O含3个原子，它们的价电子总数都是16，因此它们的结构与由第2周期两元素组成的分子的结构相同，微粒呈形，中心原子都采取杂化。(2)C2-3O、N-3O等微粒具有相同的通式：，它们的价电子总数都是，因此它们与由ⅥA族两元素组成的分子的结构相同，呈形，中心原子都采取杂化。(3)N2O(笑气)可用作麻醉剂，其与CO2互为等电子体，已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，则N2O的空间构型为。【答案】(1)CO2直线sp(2)A-3Xn24SO3平面三角sp2(3)直线形【解析】(3)N2O与CO2互为等电子体，结构式为NNO，空间构型为直线形。9.(2013·福建高考)BF3与一定量的水形成(H2O)2·BF3晶体Q，Q在一定条件下可转化为R：H2O…[H3O]+QR(1)晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及(填字母)。a.离子键b.共价键c.配位键d.金属键e.氢键f.范德华力(2)R中阳离子的空间构型为，阴离子的中心原子轨道采用杂化。【答案】(1)ad(2)三角锥形sp3【解析】(1)由Q的结构知，H2O与BF3·H2O分子间存在氢键，BF3·H2O分子内有共价键和配位键，其分子间有分子间作用力(范德华力)。(2)H3O+中有孤对电子，由价层电子对互斥理论知，其空间构型为三角锥形，阴离子的中心原子B有4个σ键，故采用sp3杂化。10.(2016·宿迁模拟)原子序数依次增大的X、Y、Z、Q四种元素中，X元素原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同，Z是地壳内含量(质量分数)最高的元素，Q原子核外的M层中只有两对成对电子。请用元素符号或化学式回答下列问题：(1)X、Y、Z的第一电离能由小到大的顺序为。(2)已知Y2Z与XQ2互为等电子体，则1molY2Z中含有π键数目为。(3)Z的气态氢化物沸点