专题3 主观题突破 2.电离能、电负性、杂化方式与空间结构类原因解释题 （课件）-【步步高】2024年高考化学大二轮专题复习与增分策略（新高考，鲁琼）

2.电离能、电负性、杂化方式与空间结构类原因解释题 主观题突破 核心精讲 01 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 的趋势，稀有气体的第一电离能最 ，氢和碱金属的第一电离能最 。同族元素从上到下，第一电离能逐渐 。 增大 大 小 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。 3 2.元素电负性的周期性变化 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 ；同族元素从上到下，元素的电负性逐渐 。 增大 减小 4 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。 5 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； 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   6 (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 8 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； >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。 真题演练 02 1 2 3 1.[2021·山东，16(2)节选]O、F、Cl电负性由大到小的顺序为__________。 F>O>Cl 1 2 3 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_______。 4∶5 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。 1 2 3 (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 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 1 2 3 3.[2023·湖南，17(1)(7)] 回答下列问题： (1)晶体Ga(CH3)3的晶体类型是__________。 分子晶体 晶体Ga(CH3)3的沸点较低，晶体类型是分子晶体。 物质 Ga(CH3)3 Et2O CH3I NR3 沸点/℃ 55.7 34.6 42.4 365.8 1 2 3 (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_______________________________________ _____________________________________________________。 > 物质 Ga(CH3)3 Et2O CH3I NR3 沸点/℃ 55.7 34.6 42.4 365.8 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 考向预测 03 1 2 3 4 5 6 7 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__________________________________________________________ _________________。 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 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 19 20 1 2 3 4 5 6 7 2.尿素[CO(NH2)2]分子中N、O元素的第一电离能：N>O，原因是______ ___________________________________________________________________。 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 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 N元 19 20 1 2 3 4 5 6 7 3.Na＋和Ne互为等电子体，电离能：I2(Na)>I1(Ne)，原因是____________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 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 Na＋和Ne电 19 20 1 2 3 4 5 6 7 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：_____________________ ________________________________________________________________________________________________________________________。 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 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 19 20 1 2 3 4 5 6 7 5.下表是两者的键能(单位：kJ·mol－1)数据： 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 结合数据说明CO比N2活泼的原因：_______________________________ __________________________________________________________________________________________________________。 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   A－B A==B A≡B CO 351 745 1 071.9 N2 139 418 946 1 2 3 4 5 6 7 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：__________________________________ _____________________________________________________________________________________________。 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 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 1 2 3 4 5 6 7 7.NF3的键角____NH3的键角(填“>”“<”或“＝”)，理由是________ _____________________________________________________________________________________。 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 < 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 1 2 3 4 5 6 7 8.H3O＋中H—O—H的键角比H2O中H—O—H的键角大，原因是________ ______________________________________________________________。 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 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 H2O中的 1 2 3 4 5 6 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：_______________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 四面体形 109°28′ 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 107° 105° 1 2 3 4 5 6 10. 的键角小于 的原因是__________________________________ ______________________________________________________________。 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 2 3 4 5 6 11. 中H—N—H的键角比NH3中H—N—H的键角____(填“大”或“小”)，理由是________________________________________________ _______________________________________________________。 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 大 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 1 2 3 4 5 6 2.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： 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 (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 BCD 1 2 3 4 5 6 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。 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 (2)在Pt(NH3)2Cl2，配体与铂(Ⅱ)的结合能力：Cl－______NH3(填“>”或“＜”)。 ＜ 与Cl相比，N给出孤电子对的能力更强。 1 2 3 4 5 6 13.Cu2O与NH3·H2O反应能形成较稳定的[Cu(NH3)2]＋的原因是_________ _________________________________________。 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 NH3·H2O 中的N原子提供孤电子对，与Cu＋形成配位键 1 2 3 4 5 6 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________________________________。 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Co3＋可与NH3形成较稳定的配合物 1 2 3 4 5 6 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_______________________________________________________________________________________________________________________。 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 6 11NA 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 1 2 3 4 5 6 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：____________________________________ ______________________________________________________________________________________________________。 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 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 1 2 3 4 5 6 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 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。 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 三角锥形 ＋3 5 (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 C 1 2 3 4 5 6 (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______ ___________________________________________________________________。 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 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 1 2 3 4 5 6 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 (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____。 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 sp2 sp2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 2 3 4 5 6 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 。 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 2 3 4 5 6 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 ，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____。 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 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 。 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 NH SO SO 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 CH3NH CH3NH ClO Π Π Π 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_____。 Π Π Π Π Π $$