内容正文:
小题与大题双向突破3 化学键 杂化类型和空间结构
1.(2024·湖北高考5题)基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述错误的是( )
A.VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同
B.元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律
C.泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子
D.sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道混杂而成
2.(2025·黑吉辽蒙3题)Cl2O可用于水的杀菌消毒,遇水发生反应:Cl2O+H2O2HClO。下列说法正确的是( )
A.反应中各分子的σ键均为p-p σ键
B.反应中各分子的VSEPR模型均为四面体形
C.Cl—O键长小于H—O键长
D.HClO分子中Cl的价电子层有2个孤电子对
3.(2024·河北高考8题)从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不符的是( )
选项
实例
解释
A
原子光谱是不连续的线状谱线
原子的能级是量子化的
B
CO2、CH2O、CCl4键角依次减小
孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力
C
CsCl晶体中Cs+与8个Cl-配位,而NaCl晶体中Na+与6个Cl-配位
Cs+比Na+的半径大
D
逐个断开CH4中的C—H键,每步所需能量不同
各步中的C—H键所处化学环境不同
4.(2024·浙江1月选考17题节选)已知:+H2O
(1)H2N—NH2+H+H2N—N,其中—NH2的N原子杂化方式为 ;比较键角∠HNH:H2N—NH2中的—NH2 (填“>”“<”或“=”)H2N—N中的—N,请说明理由
。
(2)将HNO3与SO3按物质的量之比1∶2发生化合反应生成A,测得A由2种微粒构成,其中之一是N。比较氧化性强弱:N HNO3(填“>”“<”或“=”);写出A中阴离子的结构式 。
5.(2023·北京高考15题节选)(1)S2的空间结构是 。
(2)浸金时,S2作为配体可提供孤电子对与Au+形成[Au(S2O3)2]3-。分别判断S2中的中心S原子和端基S原子能否做配位原子并说明理由: 。
1.常见的大π键
分子
(离子)
SO2
CO2
O3
大π键
(2个)
分子
(离子)
N
C
大π键
2.配位键与配位化合物
(1)配体:含有孤电子对的分子或离子,如NH3、H2O、CO、Cl-、Br-、I-、SCN-等。
(2)中心离子:一般是金属离子,特别是过渡元素中的金属离子,如Cu2+、Fe3+等。
(3)配位数:直接同中心原子(或离子)配位的含有孤电子对的分子(或离子)的数目。
(4)常见配合物:如[Cu(NH3)4](OH)2、[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH、Fe(SCN)3、Fe(CO)5等。
3.键角大小判断的一般步骤
(1)首先看中心原子杂化类型
中心原子杂化类型是决定键角大小的最根本的原因,如下表:
中心原子
杂化类型
sp
sp2
sp3
杂化轨道
空间分布
轨道夹角
180°
120°
109°28'
中心原子分别为sp3、sp2和sp杂化类型的,它们对应的键角会依次增大。
(2)确定中心原子孤电子对数
对于中心原子杂化类型相同的分子,中心原子所含孤电子对数目越多,键角越小。
(3)看电负性
对于中心原子杂化类型且孤电子对数相同的分子,可以比较原子的电负性。
①若中心原子相同,则配位原子电负性越大,键角越小。
②若配位原子相同,则中心原子电负性越大,键角越大。
4.分子(或离子)VSEPR模型与杂化方式及粒子空间结构的关系
VSEPR
模型
中心原子
杂化方式
价层电
子对数
σ键数+孤
电子对数
空间结构
直线形
sp
2
2+0
直线形
平面三
角形
sp2
3
3+0
平面三角形
2+1
V形或角形
四面
体形
sp3
4
4+0
四面体形
3+1
三角锥形
2+2
V形或角形
三角双
锥形
sp3d
5
5+0
三角双锥形
正八面
体形
sp3d2
6
6+0
正八面体形
1.(2025·山东济宁二模)下列属于非极性分子的是( )
A.O3 B.SeO3
C.Cl2O D.CH2F2
2.(2025·重庆高考7题)三种氮氧化物的结构如图所示:
下列说法正确的是( )
A.氮氮键键能:N2O>N2O3
B.熔点:N2O3>N2O4
C.分子极性:N2O4>N2O
D.N—N—O键角:a>b
3.(2025·山东日照一模)由H、C、N、O四种元素组成的化合物的成键结构如图所示,分子中五元环上原子共平面。下列说法错误的是( )
A.图中代表N原子
B.五元环中存在的大π键为
C.该化合物中所有碳氧键键长相等
D.五元环上原子的孤电子对位于sp2杂化轨道
4.(2025·山东淄博一模)甲乙酮肟结构简式如图,其中氮原子采取的杂化方式为 ,键角① ②(填“>”“<”或“=”)。
5.(2025·山东青岛二模)黑磷与石墨类似,也具有层状结构(如图1),为了大幅度提高锂电池的充电速率,科学家研发了黑磷—石墨复合负极材料,其单层结构俯视图如图2所示。
(1)图2中,黑磷区P原子的杂化方式为 。
(2)根据图1和图2的信息,下列说法不正确的有 (填字母)。
a.黑磷区P—P的键能完全相同
b.黑磷与石墨都属于混合型晶体
c.复合材料单层中,P原子与C原子之间的作用力属于范德华力
d.由石墨和黑磷制备该复合材料的过程,发生了化学反应
提示:完成课后作业 第一部分 大单元二
小题与大题双向突破3
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小题与大题双向突破3 化学键 杂化类型和空间结构
【真题研做·明确考向】
1.A 中心原子含有孤电子对的分子,其空间结构与VSEPR模型不同,A错误。
2.B 水分子中的H—O σ键和HClO中的H—O σ键均为s-p σ键,A错误;Cl2O中O的价层电子对数为2+=4,H2O中O的价层电子对数为2+=4,HClO中O的价层电子对数为2+=4,故反应中各分子的VSEPR模型均为四面体形,B正确;原子半径:H<Cl,故Cl—O键长大于H—O键长,C错误;HClO的电子式为H︰︰︰,故Cl的价电子层有3个孤电子对,D错误。
3.B CO2、CH2O和CCl4中碳原子上的孤电子对数均为0,故不能用孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力来解释三者键角依次减小,B符合题意。
4.(1)sp3 < —NH2中心原子上有孤电子对,孤电子对对成键电子对排斥力大,键角变小
(2)>
解析:(1)—NH2的中心原子价层电子对数为4,故杂化方式为sp3,有一个孤电子对,—N的中心原子价层电子对数为4,无孤电子对,又因为孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对间的排斥力,故键角∠HNH:H2N—NH2中的—NH2<H2N—N中的—N。(2)将HNO3与SO3按物质的量之比1∶2发生化合反应生成A,测得A由2种微粒构成,其中之一是N,则A为NO2HS2O7,N为硝酸失去一个OH-,得电子能力更强,氧化性更强,故氧化性强弱:N>HNO3;阴离子为HS2,根据已知可知其结构式为。
5.(1)四面体形 (2)S2中的中心原子S的价层电子对数为4,无孤电子对,不能做配位原子;端基S原子含有孤电子对,能做配位原子
【对点演练·能力培养】
1.B O3为V形结构,正、负电中心不重合,为极性分子,A错误;SeO3中心原子Se的价层电子对数是3+=3,无孤电子对,是平面三角形结构,为非极性分子,B正确;Cl2O的中心原子O价层电子对数为2+(6-2×1)=4,是四面体形,由于O原子有两个孤电子对,因此分子呈V形,正、负电中心不重合,属极性分子,C错误;CH2F2为四面体结构,正、负电中心不重合,为极性分子,D错误。
2.A 氮氮键的键长:N2O<N2O3,则氮氮键的键能:N2O>N2O3,A项正确;N2O3、N2O4均为由分子构成的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔点越高,故熔点:N2O3<N2O4,B项错误;N2O4为对称的平面结构,其正、负电荷中心重合,为非极性分子,而N2O结构不对称,正、负电荷中心不能重合,为极性分子,故分子极性:N2O4<N2O,C项错误;N2O3中键角a处N原子的孤电子对数为=1,而N2O4中N无孤电子对,根据孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力,则键角a<b,D项错误。
3.C 由图可知形成3条共价键数满足稳定结构,则其最外层电子数为5,代表N原子,A正确;五元环中每个C原子提供1个电子、O原子提供2个电子参与形成大π键,表示为,B正确;五元环中碳氧键为大π键,而羟基氧与碳形成的碳氧键为单键,键长不相等,C错误;五元环上原子采用sp2杂化,孤电子对位于sp2杂化轨道,D正确。
4.sp2 >
解析:根据甲乙酮肟的结构简式,氮原子的价层电子对数为3,所以采取的杂化方式为sp2;键角①的中心碳原子为sp2杂化且无孤电子对,氮原子上有孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥作用大,导致键角②变小,所以键角①>②。
5.(1)sp3 (2)ac
解析:(1)黑磷区中P根据图1中形成的共价键,P元素有三个σ键和一个孤电子对,价层电子对数为4,采用sp3杂化。(2)根据图1中键长的不同判断黑磷区P—P的键能不完全相同,a错误;黑磷与石墨类似,也具有层状结构,可推测黑磷是混合型晶体,b正确;复合材料单层中,P原子与C原子之间的作用力属于共价键,c错误;由石墨与黑磷制备该复合材料有新的键形成,新物质生成,故属于化学变化,d正确。
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