专题3 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-【步步高】2024年高考化学大二轮专题复习与增分策略（新高考，广东专用）

　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Π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Π)，N：Π，NO：Π，SO2：Π，O3：Π，CO：Π 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 AB2 0 sp 直线形 BeCl2 1 sp2 V形 SO2 2 sp3 V形 H2O AB3 0 sp2 平面三角形 BF3 1 sp3 三角锥形 NH3 AB4 0 sp3 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；NH>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>Cl 2．[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) Li 520 Be 900 B 801 Na 496 Mg 738 Al 578 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)3 Et2O CH3I NR3 沸点/℃ 55.7 34.6 42.4 365.8 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>C 2．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：H 2.1；C 2.5；F 4.0；P 2.1；I 2.5。 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HIO 5．下表是两者的键能(单位：kJ·mol－1)数据： A—B A==B A≡B CO 351 745 1 071.9 N2 139 418 946 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326.9 kJ·mol－1，N2中第一个π键的键能是528 kJ·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．SO的键角小于SO的原因是_____________________________________________ ____________________________________________________________________________。 答案　SO中无孤电子对，SO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SO的键角小于SO 11．CH3NH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　CH3NH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)1 mol H2NCH2CH2NH2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ClO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．sp3d8 C．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　＋3　5　(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Π(右下角“6”表示6个原子，右上角“6”表示6个共用电子)。 (1)已知某化合物的结构简式为，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，由此推知，该分子中存在大π键，可表示为________________，Se的杂化方式为___________________________。 (2)平面分子中的大π键应表示为___________________________________________， 氮原子的杂化方式为_________________________________________________________。 答案　(1)Π　sp2　(2)Π　sp2 19．在多原子分子中如有相互平行的p轨道，它们连贯重叠在一起构成一个整体，p电子在多个原子间运动形成π型化学键，这种不局限在两个原子之间的π键称为离域π键，简称大π键。可用符号Π表示，其中m代表参与形成的大π键原子数，n代表参与形成的大π键电子数，如苯分子中的大π键可表示为Π。计算表明，N4H结构如图所示，只有一种化学环境的氢原子，其中的大π键可表示为______________。 答案　Π 解析　参与形成大π键的原子为4个N原子，每个氮已形成3个σ键，且4个N原子失去2个电子，最后氮原子剩余价电子数为5×4－2－3×4＝6，即参与形成大π键的电子数为6，原子数为4，可表示为Π。 20．在ZnO催化作用下，呋喃()可与氨反应转化为吡咯()。二者均存在与苯类似的大π键，表示方法为Π，n为成环原子个数，m为形成大π键的电子个数，则的大π键可以表示为______________。 答案　Π 解析　由题干中吡咯的结构可知，分子内含有一个大π键，该大π键由4个碳原子和1个O原子组成，每个碳原子给出1个电子参与形成大π键，每个O原子给出2个电子参与形成大π键，则该大π键的表示形式为Π。 学科网（北京）股份有限公司 $$