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第46讲分子结构与性质考点1化学键与分子构型分子构型与价层电子对互斥模型归纳例1(2011·湖南省三十二校联考)短周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，已知W与X原子最外层都只有1个s电子，二者电子层数之差为2；Y原子最外层s电子与p电子数相等，其电子层数与内层电子数相等；Z原子s电子与p电子数相等。(1)Z原子的电子排布式为________。(2)X与Y两种元素构成的最简单的化合物分子的空间构型是________结构，这种结构的分子中的中心原子一般采用______杂化轨道形成化学键。由X和Y形成的化合物Y2X2分子的共价键有_____个σ键和____个π键。1s22s22p4正四面体sp332(3)Z与W以原子个数比1∶1形成的化合物的化学式是__________，该化合物固态时属于__________晶体，形成该晶体的化学键有__________________。(4)X与Z形成的化合物X2Z的结构式为________，该物质的沸点比较高，其主要原因是________________________。Na2O2离子离子键、共价键H2O分子之间存在氢键【解析】本题主要考查原子结构、原子核外电子排布、常见物质空间构型、化学键、分子结构、晶体结构、氢键对物质性质的影响。由W、X为短周期元素且原子最外层都只有1个s电子，且两者相差2个电子层，可知X为H，W为Na；Y、Z只能有两个电子层，Y的核外电子排布式为1s22s22p2，则为C；Z的核外电子排布式为1s22s22p4，为O。(2)含有C、H两种元素的最简单的化合物为CH4，空间构型为正四面体。正四面体结构的中心原子一般采用sp3杂化方式成键。C2H2分子的结构式为H—C≡C—H，含有3个σ键，2个π键。(3)Na2O2属于离子晶体，晶体中存在离子键和共价键。(4)H2O的结构式为因水分子间存在氢键，导致其沸点较高。考点2微粒间作用力及对物质性质的影响分子间作用力与共价键的比较例2短周期的5种非金属元素，其中A、B、C的最外层电子排布可表示为：A：asa，B：bsbbpb，C：csccp2c，D与B同主族，E在C的下一周期，且是同周期元素中电负性最大的元素．回答下列问题：(1)由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子，下列分子：①BC2②BA4③A2C2④BE4，其中属于极性分子的是____________(填序号)。(2)C的氢化物比下周期同族元素的氢化物沸点还要高，其原因是___________________。③H2O分子间形成氢键(3)B、C两元素能和A元素组成两种常见的溶剂，其分子式分别为____________、____________。DE4在前者中的溶解性____________(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。(4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为__________________________________(填化学式)。(5)A、C、E三种元素可形成多种含氧酸，如AEC、AEC2、AEC3、AEC4等，以上列举的四种酸其酸性由强到弱的顺序为：________________________(填化学式)。C6H6H2O大于SiCl4CCl4CH4HClO4HClO3HClO2HClO【解析】由题给条件可知：A是H，B是C，C是O，D是Si，E是Cl。(1)①、②、③、④分别为CO2、CH4、H2O2、CCl4，其中H2O2为极性分子，其他为非极性分子。(2)C的氢化物为H2O，H2O分子间可形成氢键是其沸点较高的重要原因。(3)B、A两元素组成苯，C、A两元素组成水，两者都为常见的溶剂，SiCl4为非极性分子，易溶于非极性溶剂苯中。(4)BA4、BE4、DE4分别为CH4、CCl4、SiCl4，三者结构相似，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，故它们的沸点顺序为SiCl4CCl4CH4。(5)这四种酸分别为HClO、HClO2、HClO3、HClO4，按含氧酸的通式可写为(HO)mClOn(m≥1；n≥0)，n值越大，酸性越强，故其酸性由强到弱的顺序为：HClO4HClO3HClO2HClO。如果不认真审题，就容易混淆电离能和电负性，不能正确判断σ键和π键，混淆杂化类型与分子空间构型的关系，从而导致错误作答。1.(2011·海南卷)下列分子中，属于非极性的是(双选)()A．SO2B．BeCl2C．BBr3D．COCl2BC【解析】首先判断出分子的构型，然后根据结构是否对称判断分子的极性。SO2是V形分子，其结构不高度对称，为极性分子；BeCl2的结构式为Cl－Be－Cl，是直线形分子，结构对称，为非极性分子；BBr3是平面正三角形分子，结构对称，为非极性分子；COCl2的结构式为，其结构不高度对称，为极性分子。2.(2011·成都模拟)已知CO2、BF3、CH4、SO3都是非极性分子，NH3、H2S、H2O、SO2都是极性分子，由此可推知ABn型分子是非极性分子的经验规律是()A．分子中所有原子在同一平面内B．分子中不含氢原子C．在ABn型分子中，A元素为最高正价D．在ABn型分子中，A原子最外层电子均已成键D【解析】结合所给出的例子进行分析，可知当A原子最外层电子均已成键时，分子无极性．所以D选项正确。3.(2011·常州模拟)用价层电子互斥理论预测H2S和BF3的立体结构，两个结论都正确的是()A．直线形；三角锥形B．V形；三角锥形C．直线形；平面三角形D．V形；平面三角形D【解析】S原子最外层有孤对电子，参与成键电子对间的排斥，故H2S为V形结构；BF3分子中B原子最外层电子全部参与成键，三条B—F键等效排斥，故分子的立体构型为平面三角形。4.(2011·山东卷)氧是地壳中含量最多的元素。(1)氧元素基态原子核外未成对电子数为_____个。(2)H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为__________________________。的沸点比高，原因是___________。(3)H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采用______杂化。H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为_____________。(4)CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，已知CaO晶体密度为ag·cm－3，NA表示阿伏加德罗常数，则CaO晶胞体积为_______________cm3。【解析】注意氢键也是一种分子间作用力。(1)氧元素为8号元素，核外电子排布为1s2s22p4。p能级上有三个轨道4个电子，依据洪特规则，电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同，因此有两个未成对的电子。(2)O—H键＞氢键＞分子间的范德华力。O—H键为化学键，化学键的键能一般大于氢键，氢键大于分子间的范德华力。可以形成分子间氢键，则形成分子内氢键，分子间氢键导致分子间作用力增强。(3)sp3杂化。因为孤电子对和孤电子对的排斥力大于孤电子对和成键电子的排斥力，水分子中有两对孤电子对，排斥力较大，水合氢离子中只有一对孤对电子，排斥力较小，所以H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大。(4)因为CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构。所以一个晶胞中有四个钙离子和四个氧离子，根据M(CaO)＝56g/mol，则一个CaO的质量m(CaO)＝56/NAg。V(CaO晶胞)＝质量/密度＝4×m(CaO)/ag·cm－3＝224/aNAcm3。【答案】（1）2（2）O—H键、氢键、范德华力（3）形成分子内氢键，而形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大（4）224/(aNA)1.(2010·安徽卷)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的四种常见元素，其相关信息如下表：(1)Y位于元素周期表第____周期第_____族，Y和Z的最高价氧化物对应的水化物的酸性较强的是_________(写化学式)。(2)XY2是一种常用的溶剂，XY2的分子中存在___个σ键。在H—Y、H—Z两种共价键中，键的极性较强的是________，键长较长的是___________。(3)W的基态原子核外电子排布式是____________________。W2Y在空气中煅烧生成W2O的化学方程式是___________________________。三ⅥAHClO42H—ClH—S1s22s22p63s23p63d104s12Cu2S＋3O2===2Cu2O＋2SO2高温此反应的热化学方程式是____________________________________________________。2CO(g)＋SO2(g)===2CO2(g)＋S(s)ΔH＝－270.0kJ·mol－1(4)处理含XO、YO2烟道气污染的一种方法，是将其在催化剂作用下转化为单质Y。已知：XO(g)＋O2(g)===XO2(g)ΔH＝－283.0kJ·mol－1Y(s)＋O2(g)===YO2(g)ΔH＝－296.0kJ·mol－112【解析】由表中可知，X为C，Y为S，Z为Cl，W为Cu。2.(2011·福建卷)氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题：(1)基态氮原子的价电子排布式是__________。(2)C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是____________。(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮化氢。2s22p3NOC①NH3分子的空间构型是____________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是_______。②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1038.7kJ·mol－1sp3三角锥型若该反应中有4molN—H键断裂，则形成的π键有_____mol。3③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4的晶体内不存在____(填标号)。a．离子键b．共价键c．配位键d．范德华力d(4)图甲表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图乙)，分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是______(填标号)。c图甲图乙a．CF4b．CH4c．d．H2O+4NH【解析】解答本题要明确如下三点：(1)肼与氨气的结构相似；(2)氢键的形成条件和存在；(3)结构式的书写方法及σ键和π键个数的判断方法。