届一轮复习人教版 微粒间作用力和分子结构 学案.docx

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届一轮复习人教版微粒间作用力和分子结构学案

　微粒间作用力和分子结构

考点一　微粒间作用力的判断及应用

[细品真题]

1．

（1）（2017·全国卷Ⅲ）Mn（NO3）2中的化学键除了σ键外，还存在____________。

（2）（2016·全国卷Ⅰ）Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、三键，但Ge原子之间难以形成双键或三键。

从原子结构角度分析，原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是________________________________________________________________________；

CS2分子中，共价键的类型有________。

（4）SO3的三聚体环状结构如右图所示，该结构中S—O键的键长有两类，一类键长约140pm，另一类键长约为160pm，较短的键为________（填图中字母），该分子中含有________个σ键。

（5）（2014·全国卷Ⅰ）1mol乙醛分子中含有的σ键的数目为________。

解析：

（1）Mn（NO3）2是离子化合物，存在离子键；此外在NO

中，3个O原子和中心原子N之间还形成一个4中心6电子的大π键（Π

键），所以Mn（NO3）2中的化学键有σ键、π键和离子键。

（2）Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，pp轨道“肩并肩”重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键。

（3）碳原子核外最外层有4个电子，在化学反应中很难失去4个电子形成阳离子，也很难得到4个电子形成阴离子，因此碳在形成化合物时，主要通过共用电子对形成共价键。

CS2分子中，存在σ键和π键。

（4）SO3的三聚体环状结构中，每个S原子形成3个S—O键和1个S===O键，而S===O键的键长比S—O键短，即键a较短。

S—O键是σ键，而S===O键含有1个σ键和1个π键，故该分子中含有σ键的数目为3×4＝12个。

（5）CH3CHO中单键为σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，即1molCH3CHO中含6molσ键。

答案：

（1）离子键和π键（Π

键）　

（2）Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，pp轨道“肩并肩”重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键　（3）碳原子有4个价电子且半径小，难以通过得到或失去电子达到稳定的电子层结构　σ键和π键　（4）a　12　（5）6NA

2．

（1）硫酸镍溶于氨水形成[Ni（NH3）6]SO4蓝色溶液。

在[Ni（NH3）6]2＋中Ni2＋与NH3之间形成的化学键称为________，提供孤电子对的成键原子是________。

（2）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。

（3）K＋、Fe3＋、F－三种离子组成的化合物K3FeF6，其中化学键的类型有________；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为________，配位体是________。

（4）锌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________。

（5）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________。

解析：

（1）在[Ni（NH3）6]2＋中Ni2＋与NH3之间形成的化学键为配位键，Ni原子提供空轨道，NH3为配体，其中N原子提供孤电子对。

（2）NH4BF4中存在NH

和BF

，1个NH

中存在1个配位键，1个BF

中存在1个配位键，则1molNH4BF4中存在2mol配位键。

（3）化合物K3FeF6中化学键的类型有离子键、配位键；该化合物中存在复杂离子[FeF6]3－，配位体是F－。

（4）[Zn（NH3）4]2＋中Zn与NH3之间以配位键相连，共4个σ键，加上4个NH3的12个σ键，共16个σ键。

即1mol配合物中共有16NAσ键。

（5）Cu2＋与OH－以配位键结合。

答案：

（1）配位键　N　

（2）2　（3）离子键、配位键

　[FeF6]3－　F－　（4）16NA（或16×6.02×1023个）

（5）

（或

）

3．

（1）（2017·全国卷Ⅱ）图中虚线代表氢键，其表示式为（NH

）N—H…Cl、________、________。

（五元环为N

）

（2）（2016·全国卷Ⅱ）氨的沸点________（填“高于”或“低于”）膦（PH3），原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

氨是________（填“极性”或“非极性”）分子，中心原子的轨道杂化类型为________。

解析：

（1）根据题给表示式可知，除表示出形成氢键的原子外，还要表示出形成氢键的原子所在的原子团和该原子在原子团中的成键情况，因此氢键的表示式还有（H3O＋）O—H…N（N

）、（NH

）N—H…N（N

）。

（2）NH3和膦（PH3）的结构相似，膦（PH3）分子间只有范德华力，但NH3分子间存在氢键，氢键的存在导致NH3的沸点比膦（PH3）高；NH3分子为三角锥形，结构不对称，为极性分子；NH3分子中N原子形成的σ键电子对数目为3，孤对电子数为

×（5－3×1）＝1，价层电子对数目＝σ键电子对数目＋孤对电子对数目＝3＋1＝4，所以氮原子为sp3杂化。

答案：

（1）（H3O＋）O—H…N（N

）

（NH

）N—H…N（N

）

（2）高于　NH3分子间可以形成氢键　极性　sp3

[突破重点]

学习时，分清微粒间作用力有强相互作用即化学键，特别是σ键、π键和配位键是考查的重点，弱相互作用即分子间作用力，包括范德华力和氢键，而氢键则是考查的重点

范德华力、氢键和共价键的比较

范德华力

氢键

共价键

作用粒子

分子或原子（稀有气体分子）

氢原子，氟、氮、氧原子（分子内，分子间）

原子

强度比较

共价键＞氢键＞范德华力

影响其强

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，范德华力越大

对于

A—H…B—，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，氢键键能越大

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

①影响物质的熔沸点、溶解度等物理性质

②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高，如F2＜Cl2＜Br2＜I2，CF4＜CCl4＜CBr4

①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＞PH3

②分子内氢键使物质的熔、沸点降低

①影响分子的稳定性，共价键键能越大，分子稳定性越强

②对于原子晶体，共价键键能越大，晶体的熔点越高

[对点集训]

角度1　对化学键的考查

1．（2018·佛山期中）下列分子中，含有两个π键的是（　　）

①CN－　②H2O　③CO2　④H2O2　⑤C2H4　⑥C2H2

A．①②③⑥　　　　　　　　B．③④⑤⑥

C．①③⑥D．③⑤⑥

解析：

选C　单键中没有π键，双键中一个π键，三键中两个π键，据此判断，①（C≡N）－中两个π键，③O===C===O中两个π键，⑥H—C≡C—H中两个π键；C项符合题意。

2．（2018·开封检测）关于化合物

下列叙述不正确的是（　　）

A．分子间不能形成氢键

B．分子中既有极性键又有非极性键

C．分子中有7个σ键和1个π键

D．该分子在水中的溶解度大于2丁烯

解析：

选C　化合物

分子中没有O—H键，不能形成氢键，A正确；分子中存在

为非极性键，C—H为极性键，B正确；单键含有一个σ键，双键含有一个σ键和一个π键，所以

中存在9个σ键和3个π键，C不正确；醛的溶解性大于烯烃，所以该分子在水中的溶解度大于2丁烯，D正确。

3．（2018·松原模拟）关于化学式[TiCl（H2O）5]Cl2·H2O的配合物的下列说法中正确的是（　　）

A．配位体是Cl－和H2O，配位数是9

B．中心离子是Ti4＋，配离子是[TiCl（H2O）5]2＋

C．Ti3＋与Cl－、H2O间形成了配位键

D．加入足量AgNO3溶液，所有Cl－均被完全沉淀

解析：

选C　配合物[TiCl（H2O）5]Cl2·H2O中，配位体是Cl－和H2O，配位数是6，A错误；中心离子是Ti3＋，配离子（内界）是[TiCl（H2O）5]2＋，外界是Cl－，B错误；内界[TiCl（H2O）5]2＋中，Ti3＋与Cl－、H2O形成的是配位键，C正确；加入足量AgNO3溶液，外界离子Cl－与Ag＋反应，内界中的Cl－不与Ag＋反应，D错误。

4．碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如图所示。

下列有关该物质的说法正确的是（　　）

A．分子式为C3H2O3

B．分子中含6个σ键

C．分子中只有极性键

D．8.6g该物质完全燃烧得到6.72LCO2

解析：

选A　A项，观察图形根据碳四键可知分子式正确；B项，根据图示可知分子中含8个σ键；C项，观察图形可知分子中含有碳碳双键属于非极性键；D项，没有指明条件，无法进行气体体积计算。

5．Ⅰ.有以下物质：

①HF；②Cl2；③H2O；④N2；⑤C2H4。

（1）只含有极性键的是____________；

（2）只含有非极性键的是____________；

（3）既有极性键又有非极性键的是____________；

（4）只含有σ键的是____________；

（5）既有σ键又有π键的是____________。

Ⅱ.COCl2分子的结构式为

COCl2分子内含有________。

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

解析：

Ⅰ.

（1）①含不同元素的原子，只含极性键；③中两个氢原子分别与氧原子相连，只含极性键。

（2）双原子的单质分子只含非极性键，②④符合题意；（3）根据结构可判断⑤既含极性键又含非极性键；（4）只有单键的只含σ键，即①②③；（5）有双键或三键的一定既有σ键又有π键，即④⑤。

Ⅱ.C和Cl之间为σ键，C和O之间为一个σ键、一个π键，因此该分子中含有3个σ键、1个π键。

答案：

Ⅰ.

（1）①③　

（2）②④　（3）⑤　（4）①②③　

（5）④⑤　Ⅱ.D

角度2　对分子间作用力的考查

6．（2018·临汾调研）我国科学家首次拍摄到水分子团簇的空间取向图像（模型如图所示）。

下列关于水的说法不正确的是（　　）

A．水分子间存在π键

B．水分子间存在氢键

C．水分子是V形结构

D．水分子是极性分子

解析：

选A　A项，水分子结构H—O—H只有单键，因此不存在π键；B项，分子中含F—H键、O—H键，N—H键易形成氢键；C项，水分子是V形结构；D项，水分子是极性分子。

7．（2018·三门峡模拟）下列说法不正确的是（　　）

A．HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高与分子间作用力大小有关

B．H2O的熔、沸点高于H2S是由于H2O分子之间存在氢键

C．I2易溶于CCl4可以用相似相溶原理解释

D．甲烷可与水形成氢键这种化学键

解析：

选D　HCl、HBr、HI是组成和结构相似的分子，分子间作用力越大，相应物质的熔、沸点越高，A正确；水分子间可形成氢键，H2S分子间不能形成氢键，因此H2O的熔、沸点高于H2S，B正确；碘是非极性分子，易溶于非极性溶剂四氯化碳，C正确；甲烷中碳原子电负性不大，甲烷分子和水分子之间不能形成氢键，并且氢键不是化学键，属于分子间作用力，D错误。

8．氢键既可以存在于分子之间，也可以存在于分子内部的原子团之间，如邻羟基苯甲醛分子（

）内的羟基与醛基之间即存在氢键（分子内氢键），对羟基苯甲醛分子（

）之间存在氢键（分子间氢键）。

则两者的熔点、沸点的相对大小关系是（　　）

A．前者＞后者B．前者＜后者

C．前者＝后者D．无法估计

解析：

选B　分子间氢键使物质熔、沸点升高，分子内氢键对物质的熔、沸点影响不大，所以后者的熔、沸点更高。

9．下列物质的结构或性质与氢键无关的是（　　）

①乙醚的沸点　②乙醇在水中的溶解度　③氢化镁的晶格能

④DNA的双螺旋结构

A．①②B．②③

C．①③D．②④

解析：

选C　①乙醚分子间不存在氢键，故乙醚的沸点较乙醇低；②乙醇分子中含有羟基，可与水形成分子间氢键，故可与水互溶；③MgH2为离子晶体，Mg2＋与H－间是离子键而不是氢键；④在DNA双螺旋结构中，碱基之间的氢键影响着它们的牢固性。

10．

（1）一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构（如下图所示）的水合物晶体，其相关参数见下表。

CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。

参数

分子　　

分子直径/nm

分子与H2O的结合能E/kJ·mol－1

CH4

0.436

16.40

CO2

0.512

29.91

①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是________。

②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。

已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是____________________________________________________。

（2）已知苯酚（

）具有弱酸性，其Ka＝1.1×10－10；水杨酸第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Ka2（水杨酸）________Ka（苯酚）（填“>”或“<”），其原因是___________________________________。

（3）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________________________________________________________________________。

解析：

（1）①由“可燃冰”的结构可知，可燃冰中存在分子间作用力即范德华力，同时水分子之间还存在氢键。

②由表中数据可知，CO2与H2O的结合能大于CH4与H2O的结合能，表明CO2分子更容易与H2O结合。

又知，CO2分子直径小于笼状结构的空腔直径，故可在笼中放入CO2分子。

（2）氧的电负性较大，则

中形成分子内氢键，即O—H…O（或—COO－中双键氧与羟基氢之间存在氢键），其大小介于化学键和范德华力之间，使其更难电离出H＋，则水杨酸第二步电离平衡常数小于苯酚的电离平衡常数。

答案：

（1）①范德华力、氢键　②CO2的分子直径小于笼状结构的空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4　

（2）＜

—COO－与—OH形成分子内氢键，使其更难电离出H＋

（3）O—H键、氢键、范德华力

考点二　分子立体结构和杂化类型的判断

[细品真题]

完成下列填空

（1）（2017·全国卷Ⅰ）X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在I

离子。

I

离子的几何构型为________，中心原子的杂化形式为________。

（2）（2017·全国卷Ⅲ）CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为________和________。

（3）（2016·全国卷Ⅱ）[Ni（NH3）6]SO4中阴离子的立体构型是__________________________。

（4）（2016·全国卷Ⅲ）AsCl3分子的立体构型为________。

（5）（2016·全国卷Ⅲ）AsCl3分子中As的杂化轨道类型为________。

（6）（2015·全国卷Ⅰ）CS2分子中，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：

________。

（7）（2015·全国卷Ⅱ）A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。

回答下列问题：

①C和D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________。

②化合物D2A的立体构型为________，中心原子的价层电子对数为________。

（8）（2015·海南高考）V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。

①SO2分子中S原子价层电子对数是________对，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________。

②SO3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________。

③V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠（Na3VO4），该盐阴离子的立体构型为________。

（9）（2015·四川高考）U为短周期元素，位于第ⅦA族，U的原子序数大于T，T的一种单质在空气中能够自燃。

利用价层电子对互斥理论判断TU3的立体构型是________。

（10）（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____________。

（11）（2014·全国卷Ⅰ）乙醛中碳原子的杂化轨道类型为________。

（12）（2012·全国卷）气态SeO3分子的立体构型为________，SO

的立体构型为________。

（13）（2012·江苏高考）NO

的空间构型是________。

（14）（2012·全国卷）S单质的常见形式为S8，其环状结构如下图所示，S原子采用的轨道杂化方式是________。

解析：

（1）I

中I原子为中心原子，则其孤电子对数为

×（7－1－2）＝2，且其形成了2个σ键，中心原子采取sp3杂化，I

空间构型为V形结构。

（2）CO2中C的价层电子对数为2，故为sp杂化；CH3OH分子中C的价层电子对数为4，故为sp3杂化。

（3）[Ni（NH3）6]SO4中的阴离子为SO

，SO

的σ键电子对数目为4，孤对电子数为

×（6＋2－4×2）＝0，所以SO

为正四面体结构。

（4）AsCl3分子的中心原子为As，则价层电子对数为3＋

（5－3×1）＝3＋1＝4，As原子上有一对孤电子对，故空间构型为三角锥形。

（5）AsCl3的价层电子对数为3＋

（5－3×1）＝4，As原子的杂化类型为sp3。

（6）CS2分子的结构式为S===C===S，C原子形成2个σ键和2个π键，且不含孤电子对，故中心C原子的价层电子对数为2，则C原子采取sp杂化，CS2分子为直线形结构。

与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子互为等电子体，根据“左右移位、同族替换”的方法推导，与CS2互为等电子体的有：

CS2→COS→CO2→N2O→SCN－→NO

等。

（7）根据题目条件，可推出A、B、C、D分别为O、Na、P、Cl。

①E为PCl3，P含有一对孤电子对，价层电子对数为4，立体构型为三角锥形，中心原子P的杂化类型为sp3杂化。

②Cl2O中的中心原子为O，O有2对σ键电子对，孤电子对数＝

（6－2×1）＝2，故价层电子对数为4，分子的立体构型为V形。

（8）①SO2分子中S原子形成2个σ键，孤电子对数为

＝1，故SO2分子中S原子的价层电子对数是3，分子的立体构型为V形。

气态SO3为单分子，S原子形成3个σ键，不含孤电子对，则S原子采取sp2杂化。

②SO3的三聚体环状结构中，S原子形成4个σ键，则S原子采取sp3杂化。

③Na3VO4的阴离子为VO

，V原子形成4个σ键，孤电子对数为

＝0，则V原子采取sp3杂化，故VO

的立体构型为正四面体形。

（9）根据题意推知，U为Cl，T为P，则TU3为PCl3，根据价层电子对互斥理论知PCl3立体构型为三角锥形。

（10）OF2的价电子对数为

＝4，所以OF2的分子构型为V形，氧原子的杂化方式为sp3杂化。

（11）乙醛的结构式为

甲基碳原子杂化方式为sp3；

中碳原子杂化方式为sp2。

（12）SeO3中Se的杂化方式为sp2杂化，立体构型为平面三角形。

SO

中S的杂化方式为sp3杂化，与3个O原子配位，故立体构型为三角锥形。

（13）NO

中N原子采取sp2杂化，NO

为平面三角形结构。

（14）1个S原子形成2个S—S键，有2对孤电子对，即共4对价层电子，所以S原子的杂化方式为sp3。

答案：

（1）V形　sp3　

（2）sp　sp3　（3）正四面体形　（4）三角锥形　（5）sp3杂化　（6）sp杂化　CO2、SCN－（或N2O、NO

等）　（7）①三角锥形　sp3　②V形　4　（8）①3　V形　sp2杂化　②sp3杂化　③正四面体形　（9）三角锥形

（10）V形　sp3杂化　（11）sp3、sp2杂化　（12）平面三角形　三角锥形　（13）平面三角形　（14）sp3杂化

[突破重点]

判断分子（离子）立体构型的三大理论依据是价层电子对互斥理论、杂化轨道理论、等电子理论，关键是确定中心原子的价层电子对数和孤电子对数；因此，应掌握判断的方法和技巧。

1．“三步骤”判断分子或离子的立体构型

第一步：

确定中心原子上的价层电子对数

a为中心原子的价电子数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，x为与中心原子结合的原子数。

如NH3的中心原子为N，a＝5，b＝1，x＝3，所以中心原子孤电子对数＝

（a－xb）＝

×（5－3×1）＝1。

第二步：

确定价层电子对的立体构型

由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离，这样已知价层电子对的数目，就可以确定它们的立体构型。

第三步：

分子立体构型的确定

价层电子对有成键电子对和孤电子对之分，价层电子对的总数减去成键电子对数，得孤电子对数。

根据成键电子对数和孤电子对数，可以确定相应的较稳定的分子立体构型。

2．“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分布构型判断

①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形，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sp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°28′，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sp杂化。

（3）根据等电子原理进行判断

如CO2是直线形分子，CNS－、N

与CO2是等电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。

（4）根据中心原子的价层电子对数判断

价层电子对数

2

3

4

杂化类型

sp

sp2

sp3

（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，含一个π键为sp2杂化，含二个π键为sp杂化。

[对点集训]

1．已知HClO的结构式为H—O—Cl，下列有关说法正确的是（　　）

A．氧原子发生sp杂化