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第25讲　分子的性质　配合物与超分子
[目标速览]　1.理解分子的极性。2.掌握范德华力的含义及对物质的性质的影响。3.理解氢键的含义,能列举存在氢键的物质,并能解释氢键对物质性质的影响。4.理解配位键的含义。5.了解超分子的概念。
微考点　核心突破
考点1　分子的性质
　
知|识|梳|理
1.范德华力、氢键及共价键的比较
比较 范德华力 氢键 共价键
概念 物质分子之间普遍存在的一种相互作用力,又称分子间作用力 由已经与电负性很强的原子(N、O、F)形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子(N、O、F)之间形成的作用力 原子间通过共用电子对所形成的相互作用
分类 — 分子内氢键、分子间氢键 极性共价键、非极性共价键
作用 微粒 分子或原子(稀有气体) 氢原子、其他原子(N、O、F) 原子
特征 　无方向性、 　无饱和性 　有方向性、 　有饱和性 有方向性、 有饱和性
强度 比较 共价键>氢键>范德华力
影响 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,分子间作用力越大 对于A—H…B,A、B的电负性越大,B原子的半径越小,强度越大 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F2H2S,HF>HCl,NH3>PH3 ①影响分子的稳定性 ②共价键键能越大,分子稳定性越强
2.分子的极性
(1)极性分子:正电荷中心和负电荷中心______的分子。
(2)非极性分子:正电荷中心和负电荷中心________的分子。
3.溶解性
(1)“相似相溶”的规律:非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂。若存在氢键,则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好。
(2)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性,如乙醇和水互溶,而戊醇在水中的溶解度明显减小。
4.分子的手性
具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如左手和右手一样互为镜像,在三维空间里不能重叠的现象。
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.极性分子中一定不含非极性键,非极性分子中不含极性键。(　　)
2.氢键是一种特殊的化学键。(　　)
3.分子的中心原子杂化后形成的轨道构型与分子的构型是相同的。(　　)
4.卤素单质按F2→I2,熔沸点逐渐升高。(　　)
5.H2O的沸点比H2S高得多,原因是O—H键比S—H键的键能大。(　　)
知|识|拓|展
1.ABn型分子极性的判断方法
(1)化合价法。
ABn型分子中中心原子的化合价的绝对值等于该原子的价电子数时,该分子为非极性分子,此时分子的空间结构对称;若中心原子的化合价的绝对值不等于其价电子数目,则分子的空间结构不对称,其分子为极性分子,具体实例如下:
化学式 BF3 CO2 PCl5 SO3 H2O NH3 SO2 PCl3
中心原子化合价的绝对值 3 4 5 6 2 3 4 3
中心原子的价电子数 3 4 5 6 6 5 6 5
分子极性 非极 性 非极 性 非极 性 非极 性 极性 极性 极性 极性
(2)根据所含键的类型及分子的空间结构判断。
当ABn型分子的空间结构是空间对称结构时,由于分子中正负电荷中心重合,为非极性分子,如CO2(直线形)、BF3(平面正三角形)、CH4(正四面体形)等均为非极性分子。当ABn型分子的空间结构不是空间对称结构时,一般为极性分子,如H2O(V形)、NH3(三角锥形),它们均为极性分子。
①A—A型分子一定是非极性分子,如N2、Cl2。
②A—B型分子一定是极性分子,如HCl、HF。
③AB2型分子除线型结构B—A—B为非极性分子外,其他均为极性分子。如CO2、CS2为非极性分子,H2S、H2O为极性分子。
④AB3型分子除平面正三角形结构为非极性分子外,其他均为极性分子。如BF3为非极性分子,NH3、PH3为极性分子。
⑤AB4型除正四面体结构及平面正四边形结构为非极性分子外,其他均为极性分子。如CH4、CCl4、SiF4为非极性分子。
(3)据中心原子最外层电子是否全部成键判断。
中心原子即其他原子围绕它成键的原子。分子中的中心原子最外层电子若全部成键,此分子一般为非极性分子;分子中的中心原子最外层电子未全部成键,此分子一般为极性分子。如CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外层电子均全部成键,它们都是非极性分子。而H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外层电子均未全部成键,它们都是极性分子。
2.氢键
(1)有氢键的分子间也有范德华力,但有范德华力的分子间不一定有氢键。
(2)一个氢原子只能形成一个氢键,这就是氢键的饱和性。
(3)氢键主要影响物质的物理性质。
(4)氢键的形成条件。
“几乎裸露的质子(H)”与“氮、氧、氟”原子之间才可能形成氢键,其他原子与氢原子不能形成氢键,例如,乙醇(CH3CH2OH)中甲基(—CH3)上的氢原子与水中的氧原子之间不能形成氢键。
知|识|对|练
角度一　分子极性和化学键极性的关系
1.下列物质中既有极性键又有非极性键的极性分子是(　　)
A.CS2 B.CH4
C.H2O2 D.CH2==CH2
2.已知H元素和O元素可以形成H2O和H2O2两种化合物,根据有关信息回答下列问题:
(1)水是维持生命活动所必需的一种物质。
①1 mol冰中有________mol氢键。
②用球棍模型表示的水分子结构是______(填字母)。
(2)
已知H2O2分子的结构如图所示。H2O2分子不是直线形的,两个氢原子犹如在半展开的书的两面上,两个氧原子在书脊位置上,书页夹角为93°52',而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52'。
①H2O2分子的电子式是______________,结构式是________。
②H2O2分子是含有____________键和____________键的________(填“极性”或“非极性”)分子。
③H2O2难溶于CS2,简要说明理由:____________________________________。
④H2O2中氧元素的化合价是________价,简要
说明原因:___________________________________________________________。
角度二　分子间作用力及其影响
3.下列变化中,主要破坏的微粒间作用力为范德华力的是(　　)
A.钠熔化成闪亮的小球
B.干冰升华
C.苯酚晶体久置后变为粉红色
D.工业合成氨,利用氨易液化的特点,从混合气体中分离出来
4.液氨、液氯、清洗剂、萃取剂等重点品种使用企业和白酒企业,应加强储罐区、危化品库房、危化品输送等的管理,确保化工生产安全。下列说法正确的是(　　)
A.液氨中只存在范德华力
B.液氨分子间作用力强,所以其稳定性强于PH3
C.液氯挥发导致人体吸入后中毒,是因为液氯分子中的共价键键能较小
D.萃取剂CCl4的沸点高于CH4的沸点
5.氨气溶于水时,大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为(　　)
A.… B.…
C.… D.…
考点2　配合物与超分子
　
知|识|梳|理
1.配位键
(1)概念:____________由一个原子单方面提供而跟另一个原子共用的共价键,即“电子对给予—接受”键,是一类特殊的________键。
如在四水合铜离子中,铜离子与水分子之间的化学键是由水中的氧原子提供________给予铜离子,铜离子接受水分子的孤电子对形成的。
(2)表示。
配位键可以用A→B来表示,其中A是提供孤电子对的原子,叫作配体,B是接受孤电子对的原子。例如:[Cu(NH3)4]2+中的配位键表示为________。
2.配位化合物
(1)定义:通常把金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以________结合形成的化合物,简称配合物。
(2)配合物的组成及形成条件。
①配合物的组成。
a.配体:含有孤电子对的分子或离子,如NH3、H2O、Cl-、Br-、I-、SCN-等。
b.中心离子:一般是过渡金属离子,如Cu2+、Fe3+等。
c.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。中心原子(或离子)的配位数一般为2、4、6、8等。
②形成条件。
　(3)配合物的形成举例。
实验操作 实验现象 有关离子方程式
滴加氨水后,试管中首先出现________,氨水过量后沉淀逐渐________,得到________色的透明溶液;若滴加乙醇后析出____________ Cu2++2NH3·H2O===Cu(OH)2↓+2N Cu(OH)2+4NH3===________________ [Cu(NH3)4]2++S+H2O[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓
向NaCl溶液中先滴加AgNO3溶液,再滴氨水 向NaCl溶液中滴加AgNO3溶液,产生________沉淀,再滴入氨水,沉淀消失,得到澄清的________溶液 Ag++Cl-===AgCl↓ AgCl+2NH3===[Ag(NH3)2]++Cl-
　
3.超分子
(1)概念。
超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。
(2)超分子内分子间的作用力。
超分子内部分子之间通过非共价键相结合,包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。
(3)超分子的两个重要特征——________、自组装。
(4)超分子的应用。
在分子水平上进行分子设计,有序组装甚至复制出一些新型的分子材料。
①分离C60和C70。
将C60和C70的混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中,再加入甲苯溶剂,将C70溶解,过滤后分离________,再向不溶物中加入氯仿,氯仿溶解“杯酚”而将不溶解的________释放出来并沉淀。
②冠醚识别碱金属离子。
冠醚是皇冠状的分子,可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子。如冠醚 18可识别________。
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤电子对。(　　)
2.NH4NO3、H2SO4中都含有配位键。(　　)
3.[Cu(NH3)4]2+的配体是NH3,配位数是4。(　　)
4.1 mol [Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O溶于水后,与足量的AgNO3溶液反应,能得到3 mol AgCl沉淀。(　　)
知|识|对|练
角度三　配合物的结构与性质
6.下列物质中,不能作为配合物的配体的是(　　)
A.N B.Cl-
C.SCN- D.H2O
7.乙二胺四乙酸又叫EDTA,是化学中一种良好的配合剂,形成的配合物又叫螯合物。EDTA在配合滴定中经常用到,一般用于测定金属离子的含量。已知EDTA配离子结构如图所示。下列叙述不正确的是(　　)
A.EDTA中氮原子的杂化方式为sp3
B.M元素可以是Cu、Fe或Cr
C.M元素的配位数是6
D.EDTANa Fe(Ⅲ)中的化学键有σ键、π键、配位键和离子键
角度四　超分子
8.下列不属于超分子的结构是(　　)
A.DNA双螺旋结构
B.冠醚
C.血红蛋白
D.C60和杯酚形成的复合物
9.(2025·重庆模拟)超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。现有某种超分子结构如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A.该超分子中C原子均为sp3杂化
B.甲基中的键角∠HCH小于—NH2中的键角∠HNH
C.该超分子由一个非极性分子和一个极性分子聚集而成
D.该超分子加热熔化时既破坏氢键,也破坏分子间作用力
阅读下列材料,完成(1)(2)题。
对羟基苯甲酸是用途广泛的有机合成原料,特别是其酯类,包括对羟基苯甲酸甲酯(尼泊金甲)、乙酯(尼泊金乙)、丙酯、异丙酯等,均可作食品添加剂,用于酱油、醋、清凉饮料(汽水除外)、果品调味剂、水果及蔬菜等,还广泛用于食品、医药的防腐和杀菌剂等方面。对羟基苯甲酸也用作染料、农药的中间体。在农药中用于合成有机磷杀虫剂GYAP、CYP;在染料工业中用于合成热敏染料的显色剂;还可用于彩色胶片及合成油溶性成色剂“538”及尼龙12中用作增塑剂的生产原料。另外还用于液晶聚合物和塑料。对羟基苯甲酸的结构如图:
(1)下列说法不正确的是(　　)
A.对羟基苯甲酸分子中有σ键和π键(含大π键)
B.对羟基苯甲酸分子中有极性共价键、非极性共价键
C.对羟基苯甲酸分子中碳原子的杂化类型为sp2杂化
D.分子中所有碳原子不在一个平面上
(2)下列说法正确的是(　　)
A.对羟基苯甲酸不易溶于水
B.对羟基苯甲酸的熔、沸点远高于苯甲酸甲酯
C.邻羟基苯甲酸的沸点高于对羟基苯甲酸的沸点
D.邻羟基苯甲酸分子间形成氢键
微充电　素养提升
知识交汇——学科互映
　
【母题】　三磷酸腺苷(ATP)是生物体的供能物质,由腺苷(A)与磷酸反应而成。
(1)ATP比A更易溶于水,从微粒间相互作用的角度解释其原因:___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(2)ATP中的碱基与尿嘧啶()作用时,形成的氢键的种类可能有____________________________________(用“X—H…Y”表示)。
(3)ATP的碱基中,碳原子的杂化方式为______。
(4)P是一种配体。P配位时配位原子是________,理由是___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(5)研究表明,在148 ℃、加压条件下液化的PCl5能发生与水类似的自耦电离,形成一种能导电的熔体,其电离方程式为____________________________,产生的阳离子的空间结构为____________。N元素和P元素都有+5价,但NCl5不存在,分析其原因:___________________________________________________________
___________________________________________________________。
【衍生】　配合物在生产、生活和科研中发挥着重要作用。可用比色法测定溶液中Fe3+含量,即通过Fe3+形成的某些稳定配合物溶液颜色深度来确定。
已知:Ⅰ.比色法是通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量的方法,有色物质的浓度与溶液颜色深度成正比、与透光率成反比。
Ⅱ.常用比色法有目视比色法和光电比色法。
回答下列问题:
(1)甲同学通过苯酚(C6H5OH)与Fe3+反应生成紫色配离子,用目视比色法测定某厂废水中FeCl3浓度。
①补充完整该反应的离子方程式:6C6H5OH+Fe3+________(紫色)+6H+。
②配制缓冲溶液:常温下,将50 mL 0.2 mol·L-1 CH3COOH溶液与50 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液混合得到缓冲溶液。若CH3COOH的电离常数Ka(CH3COOH)=10-4.76,则缓冲溶液的pH约为________。
③配制标准比色液:准确称取0.162 5 g FeCl3,将其溶于浓盐酸,加水稀释后配制成1 000 mL溶液;向6支完全相同的50 mL比色管中分别加入0.1 mL、0.2 mL、0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL所配溶液,再分别加入10 mL缓冲溶液、10 mL相同浓度的苯酚溶液,并均加水稀释至50 mL,将6支比色管依次标记为甲、乙、丙、丁、戊、己。先将所称量的FeCl3溶于浓盐酸的目的为___________________________________________________________。
④测定FeCl3浓度(所用比色管和苯酚溶液浓度均与③中相同,杂质不参与反应):向比色管中加入10 mL缓冲溶液、10 mL苯酚溶液,再加入废水至溶液总体积为50 mL,静置至溶液颜色稳定时与③中标准比色液颜色对比。若颜色与③中戊比色管的相同,则废水中Fe3+的物质的量浓度为________。
⑤根据反应原理,甲同学猜想溶液的pH会影响显色效果,为验证猜想补充如下实验。
序号 实验操作 现象 结论与解释
ⅰ 向10 mL苯酚溶液中(调节pH=9)滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液 生成红褐 色沉淀 猜想成立。测定实验中加入缓冲溶液的作用为____________________;产生实验ⅱ中现象的原因主要为化学平衡移动
ⅱ 向实验ⅰ中所得悬浊液中逐滴滴加0.1 mol·L-1盐酸 ________ ________
(2)借鉴甲同学的经验,乙同学认为c(Cl-)也可能对溶液颜色产生影响,改用KSCN溶液进行实验:将等浓度的FeCl3溶液(已酸化)和KSCN溶液以体积比1∶3混合,取3份等体积的混合溶液于相同比色管中,分别加入等体积、不同浓度的KCl溶液。用光电比色法测得溶液的透光率与时间的关系如图所示。
已知:Ⅲ.反应ⅰFe3+(aq)+3SCN-(aq)Fe(SCN)3(aq)　K1;反应ⅱFe3+(aq)+4Cl-(aq)[FeCl4]-(aq,黄色)　K2。
①Fe(SCN)3(aq)+4Cl-(aq)[FeCl4]-(aq)+3SCN-(aq)的平衡常数K=________(用K1、K2表示)。
②随着c(Cl-)增大,溶液透光率增大的原因为
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(3)与目视比色法相比,光电比色法的优点为
___________________________________________________________。
微真题　把握方向
　
考向一　综合考查
1.(2024·湖南卷)通过理论计算方法优化了P和Q的分子结构,P和Q呈平面六元并环结构,原子的连接方式如图所示,下列说法错误的是(　　)
A.P为非极性分子,Q为极性分子
B.第一电离能:BC.1 mol P和1 mol Q中所含电子数目相等
D.P和Q分子中C、B原子和N原子均为sp2杂化
2.(2023·湖南卷)下列有关物质结构和性质的说法错误的是(　　)
A.含有手性碳原子的分子叫做手性分子
B.邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛的沸点
C.酰胺在酸或碱存在并加热的条件下可发生水解反应
D.冠醚(18 冠 6)的空穴与K+尺寸适配,两者能通过弱相互作用形成超分子
3.(2023·北京卷)下列事实不能通过比较氟元素和氯元素的电负性进行解释的是(　　)
A.F—F键的键能小于Cl—Cl键的键能
B.三氟乙酸的Ka大于三氯乙酸的Ka
C.氟化氢分子的极性强于氯化氢分子的极性
D.气态氟化氢中存在(HF)2,而气态氯化氢中是HCl分子
4.(2023·新课标卷)一种可吸附甲醇的材料,其化学式为[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl,部分晶体结构如图所示,其中[C(NH2)3]+为平面结构。
下列说法正确的是(　　)
A.该晶体中存在N—H…O氢键
B.基态原子的第一电离能:CC.基态原子未成对电子数:BD.晶体中B、N原子和O原子轨道的杂化类型相同
5.(2022·江苏卷)下列说法正确的是(　　)
A.金刚石与石墨烯中的C—C—C键夹角都为120°
B.SiH4、SiCl4都是由极性键构成的非极性分子
C.基态锗原子(32Ge)核外电子排布式为4s24p2
D.第ⅣA族元素单质的晶体类型相同
6.(2021·山东卷)关于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的结构与性质,下列说法错误的是(　　)
A.CH3OH为极性分子
B.N2H4空间结构为平面形
C.N2H4的沸点高于(CH3)2NNH2
D.CH3OH和(CH3)2NNH2中C、O、N原子的杂化方式均相同
考向二　极性分子
7.(2023·山东卷)下列分子属于极性分子的是(　　)
A.CS2 B.NF3
C.SO3 D.SiF4
考向三　配合物
8.(2023·浙江卷1月)共价化合物Al2Cl6中所有原子均满足8电子稳定结构,一定条件下可发生反应Al2Cl6+2NH3===2Al(NH3)Cl3,下列说法不正确的是(　　)
A.Al2Cl6的结构式为
B.Al2Cl6为非极性分子
C.该反应中NH3的配位能力大于氯原子
D.Al2Br6比Al2Cl6更难与NH3发生反应
9.(2023·北京卷)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:______________________________ _________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
10.(2021·湖南卷)硅和卤素单质反应可以得到SiX4,SiX4的熔沸点如表:
SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4
熔点/K 183.0 203.2 278.6 393.7
沸点/K 187.2 330.8 427.2 560.7
(1)0 ℃时,SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4中呈液态的是________(填化学式),沸点依次升高的原因是____________________________,气态SiX4分子的空间结构是________。
(2)SiCl4与N 甲基咪唑()反应可以得到M2+,其结构如图所示:
N 甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为______________,H、C、N原子的电负性由大到小的顺序为________________,1个M2+中含有________个σ键。
第25讲　分子的性质　配合物与超分子
微考点·核心突破
考点1
知识梳理
2.(1)不重合　(2)重合
思维辨析
1.×　提示:乙醇分子是极性分子,其中含有碳碳非极性键,CO2是非极性分子,含有极性键。
2.×　提示:氢键不属于化学键,其强度比化学键弱得多,但它比范德华力稍强。
3.×　提示:如果中心原子上没有孤电子对,则两者相同;如果有孤电子对,则孤电子对占据一个杂化轨道,但不形成化学键,二者不相同。
4.√　提示:卤素单质的分子结构相似,随着相对分子质量的增大,分子间作用力逐渐增大,熔沸点逐渐升高。
5.×　提示:由分子构成的物质的沸点与分子内的化学键无关,只与分子间作用力有关。虽然范德华力H2S>H2O,但水分子间能够形成氢键,使H2O的沸点明显升高。
知识对练
1.C　解析　CS2分子的结构式为S==C==S,分子中共价键为碳硫极性键,不存在非极性键,A项错误;CH4分子中共价键为碳氢极性键,不存在非极性键,B项错误;H2O2分子的结构式为H—O—O—H,分子中含有氢氧极性共价键和氧氧非极性共价键,但是分子结构不对称,属于极性分子,C项正确;CH2==CH2中含有碳氢极性键和碳碳非极性键,由于CH2==CH2分子结构对称,CH2==CH2 分子为非极性分子,D项错误。
2.答案　(1)①2　②B
(2)①H︰︰︰H　H—O—O—H　②极性　非极性　极性　③H2O2为极性分子,而CS2为非极性溶剂,根据“相似相溶”规律,H2O2难溶于CS2　④-1　O—O键为非极性键,而O—H键为极性键,共用电子对偏向氧原子,故氧元素为-1价
解析　(1)在冰中,每个水分子与周围的4个水分子形成4个氢键,按“均摊法”计算,相当于每个水分子中有2个氢键;水分子为V形结构。(2)由H2O2的空间结构图可知,H2O2是极性分子,分子内既有极性键,又有非极性键,而CS2为非极性分子,根据“相似相溶”规律,H2O2难溶于CS2。
3.B　解析　钠熔化成闪亮的小球主要破坏的是金属键,A项不符合题意;干冰升华主要破坏的微粒间作用力为范德华力,B项符合题意;苯酚晶体久置后变为粉红色,破坏了共价键,C项不符合题意;氨易液化是NH3分子间含有氢键,使得分子间作用力增大,导致氨易液化,D项不符合题意。
4.D　解析　液氨中还存在共价键、氢键等作用力,A项错误;分子间作用力只影响物质的物理性质,与其稳定性无关,B项错误;由于液氯中Cl2分子间的作用力弱,液氯沸点低,极易挥发而被人体吸入,引起中毒,与共价键键能无关,C项错误;由于CCl4与CH4结构相似,且均为共价化合物,CCl4的相对分子质量大于CH4,其沸点也高于CH4的沸点,D项正确。
5.B　解析　从氢键的成键原理上讲,A、B两项都成立;但从空间结构上讲,由于氨气分子是三角锥形,易提供孤电子对,所以,以B项中的方式结合空间阻碍最小,结构最稳定;从事实上讲,依据NH3·H2ON+OH-,可知答案是B。
考点2
知识梳理
1.(1)共用电子对　共价　孤电子对　(2)
2.(1)配位键　(2)①c.中心原子　配位体　(3)蓝色沉淀　溶解　深蓝　深蓝色晶体　[Cu(NH3)4]2++2OH-　白色　无色
3.(3)分子识别　(4)①C70　C60　②K+
思维辨析
1.√　2.√　3.√　4.×
知识对练
6.A　解析　N中形成4个共价键,没有孤电子对,不可以作为配体,A项符合题意;Cl-中存在孤电子对,可以作为配体,B项不符合题意;SCN-中硫原子存在孤电子对,可以作为配体,C项不符合题意;H2O中O原子的最外层有两个孤电子对,可作为配合物的配体,D项不符合题意。
7.B　解析　该配离子结构中1个N原子形成4个单键,其中有1个配位键,N原子杂化方式为sp3,A项正确;1个M原子周围有6个配位键,配位数为6,而Cu原子的配位数一般为4,B项不正确、C项正确;EDTANa Fe(Ⅲ)是离子化合物,含有离子键,阴离子是复杂离子,含有共价单键、共价双键,共价单键为σ键,共价双键中含σ键、π键,铁离子上含有空轨道,与之结合的N、O原子上含有孤电子对,Fe(Ⅲ)与N、O原子形成配位键,D项正确。
8.B　解析　DNA双螺旋结构属于超分子的结构,是因为它由氢键等作用力形成复杂且具有特定功能的分子聚集体,A项不符合题意;冠醚是一种大分子环状化合物,不属于超分子,B项符合题意;血红蛋白属于超分子,其超分子结构使得血红蛋白能够有效地在体内运输氧气和二氧化碳,C项不符合题意;C60和杯酚能够通过分子间作用力形成超分子,D项不符合题意。
9.D　解析　该分子中双键碳原子的杂化类型为sp2,单键碳原子为sp3杂化,A项错误;该超分子中—CH3中心原子C原子和—NH2中心原子N原子均为sp3杂化,但N原子有一对孤电子对,所以∠HNH夹角小些,B项错误;该超分子由2个极性分子聚集而成,C项错误;该超分子的分子间作用力有氢键与范德华力,所以加热熔化时既破坏氢键,也破坏分子间作用力,D项正确。
新动向
答案　(1)D　(2)B
解析　(1)对羟基苯甲酸分子中有σ键和π键(含大π键)(或极性共价键、非极性共价键);分子中碳原子的杂化类型为sp2杂化;对羟基苯甲酸分子中所有碳原子共平面。(2)对羟基苯甲酸与水分子之间能形成氢键,故对羟基苯甲酸易溶于水;对羟基苯甲酸分子间能形成氢键,而苯甲酸甲酯分子间不能形成氢键,故对羟基苯甲酸的熔、沸点远高于苯甲酸甲酯;对羟基苯甲酸的沸点高,因为对羟基苯甲酸在分子间形成氢键,而邻羟基苯甲酸在分子内形成氢键,分子间不存在氢键。
微充电·素养提升
母题　答案　(1)ATP能与H2O形成较多氢键　(2)N—H…N、N—H…O
(3)sp2　(4)O　O原子上有孤电子对,可以作配位原子,P原子上没有孤电子对,不可作配位原子　(5)2PCl5PC+PC　正四面体形　P元素与N元素位于同一主族,但P元素位于第三周期,磷原子可以利用3d空轨道采取sp3d杂化与氯原子形成五氯化磷,而氮原子没有可以利用的d空轨道,所以N元素和P元素都有+5价,但NCl5不存在
解析　(1)ATP中含更多羟基,能与H2O形成较多氢键,使其比A更易溶于水。(2)结合尿嘧啶和ATP中的碱基的结构可知,ATP中的碱基与尿嘧啶作用时,形成的氢键的种类可能有N—H…N、N—H…O。(3)ATP的碱基中,右侧六元环中碳原子形成3个共价键且存在大π键,为sp2杂化;最左侧碳原子形成3个σ键和1个π键,也为sp2杂化。(4)P中O原子上存在孤电子对,可以提供孤电子对而作配位原子,P原子上没有孤电子对,不可作配位原子,故P配位时配位原子是O。(5)由题意可知,五氯化磷可发生与水类似的自耦电离电离出PC和PC,电离方程式为2PCl5PC+PC,PC的中心P原子的价层电子对数为4、孤电子对数为0,则该阳离子的空间结构为正四面体形。
衍生　答案　(1)①[Fe(C6H5O)6]3-　②4.76　③防止Fe3+水解　④4×10-5 mol·L-1　⑤红褐色沉淀逐渐溶解,溶液变为紫色;继续滴加盐酸,溶液由紫色变为浅黄色　保持溶液的pH相对稳定,减小实验误差
(2)①　②Fe3+(aq)+4Cl-(aq)[FeCl4]-(aq)的平衡正向移动,导致溶液中c(Fe3+)减小,使Fe3+(aq)+3SCN-(aq)Fe(SCN)3(aq)的平衡逆向移动,c[Fe(SCN)3]减小,则溶液颜色变浅,透光率增大
(3)消除了主观误差,提高准确度
解析　(1)①由原子守恒和电荷守恒可知,C6H5OH与Fe3+反应的离子方程式为6C6H5OH+Fe3+[Fe(C6H5O)6]3-(紫色)+6H+。②50 mL 0.2 mol·L-1 CH3COOH溶液与50 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液混合,所得缓冲溶液为0.05 mol·L-1 CH3COOH溶液与0.05 mol·L-1 CH3COONa溶液的混合溶液,即c(CH3COO-)≈c(CH3COOH),由Ka(CH3COOH)==10-4.76推知,溶液中c(H+)≈10-4.76 mol·L-1,pH约为4.76。③配制标准比色液时,先将所称量的FeCl3溶于浓盐酸可防止Fe3+水解而干扰实验。④0.162 5 g FeCl3配制成的1 000 mL溶液,c(Fe3+)==0.001 mol·L-1,结合题意可知,戊比色管溶液中c(Fe3+)==4×10-5 mol·L-1。⑤碱性条件下红褐色沉淀为Fe(OH)3,加入盐酸,红褐色沉淀逐渐溶解,Fe3+浓度逐渐增大,6C6H5OH+Fe3+[Fe(C6H5O)6]3-(紫色)+6H+平衡正向移动,溶液变为紫色,继续滴加盐酸,H+浓度增大,该平衡逆向移动,[Fe(C6H5O)6]3-浓度减小、Fe3+的浓度增大,溶液由紫色变为浅黄色,可见溶液的pH会影响显色效果,则加入缓冲溶液可保持溶液的pH相对稳定,减小实验误差。(2)①由盖斯定律推知,目标反应=反应ⅱ-反应ⅰ,Fe(SCN)3(aq)+4Cl-(aq)[FeCl4]-(aq)+3SCN-(aq)的平衡常数K=。(3)与目视比色法相比,光电比色法的优点为操作简单、准确度高。
微真题·把握方向
1.A　解析　由所给分子结构图,P和Q分子都满足对称,正负电荷中心重合,都是非极性分子,A项错误;同周期元素,从左到右第一电离能呈增大趋势,氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构,第一电离能大于相邻元素,则第一电离能由小到大的顺序为B2.A　解析　连有4个不同原子或原子团的饱和碳原子为手性碳原子,手性分子是指与其镜像不相同,不能互相重合的具有一定构型或构象的分子,含有两个或两个以上手性碳原子的分子可能会出现内消旋体,这种分子不是手性分子,如,A项错误;邻羟基苯甲醛存在分子内氢键,而对羟基苯甲醛存在分子间氢键,故邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛,B项正确;酰胺中的酰胺基在酸或碱存在并加热时可发生水解反应,C项正确;冠醚(18 冠 6)的空穴直径与K+尺寸适配,二者可通过弱相互作用形成超分子,D项正确。
3.A　解析　F原子半径小,电子云密度大,两个原子间的斥力较强,F—F键不稳定,因此F—F键的键能小于Cl—Cl键的键能,与电负性无关,A项符合题意;氟原子的电负性大于氯原子的电负性,F—C键的极性大于Cl—C键的极性,使F3C—的极性大于Cl3C—的极性,导致三氟乙酸的羧基中的羟基极性更大,更容易电离出氢离子,酸性更强,B项不符合题意;氟原子的电负性大于氯原子的电负性,F—H键的极性大于Cl—H键的极性,导致HF分子的极性强于HCl,C项不符合题意;氟原子的电负性大于氯原子的电负性,与氟原子相连的氢原子可以与另外的氟原子形成分子间氢键,因此气态氟化氢中存在(HF)2,D项不符合题意。
4.A　解析　从结构图可看出,[C(NH2)3]+中—NH2的H原子与[B(OCH3)4]-中的O原子形成氢键,因此该晶体中存在N—H…O氢键,A项正确;N原子的价层电子排布式为2s22p3,2p能级处于半充满的稳定状态,其第一电离能大于O原子,B项错误;根据电子排布式B(1s22s22p1)、C(1s22s22p2)、O(1s22s22p4)、N(1s22s22p3),可知其未成对电子数分别为1、2、2、3,C项错误;该晶体中B、O原子轨道的杂化类型均为sp3,[C(NH2)3]+为平面结构,则其中N原子轨道的杂化类型为sp2,D项错误。
5.B　解析　金刚石中的碳原子为正四面体结构,C—C—C键夹角为109°28',A项错误。SiH4的化学键为Si—H键,为极性键,分子为正四面体形,正负电荷中心重合,为非极性分子;SiCl4的化学键为Si—Cl键,为极性键,分子为正四面体,正负电荷中心重合,为非极性分子,B项正确。基态锗原子(32Ge)核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2,C项错误。第ⅣA族元素中的碳元素形成的石墨为混合型晶体,而硅形成的晶体硅为共价晶体,D项错误。
6.B　解析　甲醇可看成是甲烷中的一个氢原子被羟基取代得到的,为四面体结构,是由极性键组成的极性分子,A项正确;N2H4中N原子的杂化方式为sp3,不是平面形,B项错误;N2H4分子中连接N原子的H原子数多,存在氢键的数目多,而(CH3)2NNH2只有一端可以形成氢键,另一端的两个甲基基团比较大,影响了分子的排列,沸点较N2H4的低,C项正确;CH3OH为四面体结构,—OH结构类似于水的结构,(CH3)2NNH2的结构简式为,两者分子中C、O、N原子的杂化方式均为sp3,D项正确。
7.B　解析　根据价层电子对互斥模型可知,CS2的中心C原子的价层电子对数=2+×(4-2×2)=2,无孤电子对,CS2的空间结构为直线形,正负电荷中心重合,为非极性分子;NF3的中心N原子的价层电子对数=3+×(5-3×1)=4,有一个孤电子对,NF3分子的空间结构为三角锥形,正负电荷中心不重合,为极性分子;SO3的中心S原子的价层电子对数=3+×(6-3×2)=3,无孤电子对,SO3的空间结构为平面正三角形,正负电荷中心重合,为非极性分子;SiF4的中心原子Si的价层电子对数=4+×(4-4×1)=4,无孤电子对,SiF4的空间结构为正四面体,正负电荷中心重合,为非极性分子。故选B。
8.D　解析　Al2Cl6中所有原子均满足8电子稳定结构,则Al2Cl6的结构式为或,→表示配位键,也可用短线代替,A项正确;Al2Cl6为对称结构,正负电荷中心重合,为非极性分子,B项正确;该反应中NH3取代Cl原子与Al原子形成配位键,说明NH3的配位能力大于氯原子,C项正确;Al—Br键的稳定性弱于Al—Cl键,Al2Br6更易与NH3反应,D项错误。
9.答案　S2的中心S原子的价层电子对数为4,无孤电子对,不能做配位原子;端基S原子上含有孤电子对,能做配位原子
10.答案　(1)SiCl4　SiX4都是结构相似的分子晶体,相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增大　正四面体形　(2)sp2、sp3　N>C>H　54
解析　(1)由题给熔沸点数据可知,0 ℃(约为273 K)时,四氟化硅为气态,四氯化硅为液态,四溴化硅、四碘化硅为固态;分子晶体的沸点取决于分子间作用力的大小,SiX4都是结构相似的分子晶体,相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增大,则SiX4的沸点依次升高;SiX4分子中硅原子的价层电子对数为4,孤电子对数为0,则分子的空间结构为正四面体形。(2)由N 甲基咪唑的结构可知,分子中含有杂化方式为sp3杂化的单键碳原子和sp2杂化的双键碳原子;元素的非金属性越强,其电负性越大,元素的非金属性强弱顺序为N>C>H,则元素电负性的大小顺序为N>C>H;M2+的结构中含有单键、双键和配位键,单键和配位键都是σ键,1个双键中含有1个σ键,则1个M2+离子中含有54个σ键。(共99张PPT)
第25讲
大单元四　物质结构与性质　元素周期律
分子的性质
配合物与超分子
目
标
速
览
1.理解分子的极性。2.掌握范德华力的含义及对物质的性质的影响。3.理解氢键的含义，能列举存在氢键的物质，并能解释氢键对物质性质的影响。4.理解配位键的含义。5.了解超分子的概念。
考点1　分子的性质
微考点/核心突破
第一部分
1.范德华力、氢键及共价键的比较
比较 范德华力 氢键 共价键
概念 物质分子之间普遍存在的一种相互作用力，又称分子间作用力 由已经与电负性很强的原子(N、O、F)形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子(N、O、F)之间形成的作用力 原子间通过共用电子对所形成的相互作用
分类 — 分子内氢键、分子间氢键 极性共价键、非极性共价键
作用 微粒 分子或原子(稀有气体) 氢原子、其他原子(N、O、F) 原子
特征 　无方向性、无饱和性 　有方向性、 　有饱和性 有方向性、
有饱和性
强度比较 共价键>氢键>范德华力
影响强度 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，分子间作用力越大 对于A—H…B，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，强度越大 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F2H2S，HF>HCl，NH3>PH3 ①影响分子的稳定性
②共价键键能越大，分子稳定性越强
2.分子的极性
(1)极性分子：正电荷中心和负电荷中心 的分子。
(2)非极性分子：正电荷中心和负电荷中心 的分子。
3.溶解性
(1)“相似相溶”的规律：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。若存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。
(2)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。
不重合
重合
4.分子的手性
具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠的现象。
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.极性分子中一定不含非极性键，非极性分子中不含极性键。( )
2.氢键是一种特殊的化学键。( )
提示：乙醇分子是极性分子，其中含有碳碳非极性键，CO2是非极性分子，含有极性键。
提示：氢键不属于化学键，其强度比化学键弱得多，但它比范德华力稍强。
3.分子的中心原子杂化后形成的轨道构型与分子的构型是相同的。
( )
4.卤素单质按F2→I2，熔沸点逐渐升高。( )
提示：如果中心原子上没有孤电子对，则两者相同；如果有孤电子对，则孤电子对占据一个杂化轨道，但不形成化学键，二者不相 同。
提示：卤素单质的分子结构相似，随着相对分子质量的增大，分子间作用力逐渐增大，熔沸点逐渐升高。
5.H2O的沸点比H2S高得多，原因是O—H键比S—H键的键能大。
( )
提示：由分子构成的物质的沸点与分子内的化学键无关，只与分 子间作用力有关。虽然范德华力H2S>H2O，但水分子间能够形成氢键，使H2O的沸点明显升高。
1.ABn型分子极性的判断方法
(1)化合价法。
ABn型分子中中心原子的化合价的绝对值等于该原子的价电子数时，该分子为非极性分子，此时分子的空间结构对称；若中心原子的化合价的绝对值不等于其价电子数目，则分子的空间结构不对称，其分子为极性分子，具体实例如下：
化学式 BF3 CO2 PCl5 SO3 H2O NH3 SO2 PCl3
中心原子化合价的绝对值 3 4 5 6 2 3 4 3
中心原子的价电子数 3 4 5 6 6 5 6 5
分子极性 非极性 非极性 非极性 非极性 极性 极性 极性 极性
(2)根据所含键的类型及分子的空间结构判断。
当ABn型分子的空间结构是空间对称结构时，由于分子中正负电荷 中心重合，为非极性分子，如CO2(直线形)、BF3(平面正三角形)、CH4(正四面体形)等均为非极性分子。当ABn型分子的空间结构不是空间对称结构时，一般为极性分子，如H2O(V形)、NH3(三角锥形)，它们均为极性分子。
①A—A型分子一定是非极性分子，如N2、Cl2。
②A—B型分子一定是极性分子，如HCl、HF。
(3)据中心原子最外层电子是否全部成键判断。
中心原子即其他原子围绕它成键的原子。分子中的中心原子最外层电子若全部成键，此分子一般为非极性分子；分子中的中心原子最外层电子未全部成键，此分子一般为极性分子。如CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外层电子均全部成键，它们都是非极性分子。而H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外层电子均未全部成键，它们都是极性分子。
2.氢键
(1)有氢键的分子间也有范德华力，但有范德华力的分子间不一定有氢键。
(2)一个氢原子只能形成一个氢键，这就是氢键的饱和性。
(3)氢键主要影响物质的物理性质。
(4)氢键的形成条件。
“几乎裸露的质子(H)”与“氮、氧、氟”原子之间才可能形成氢 键，其他原子与氢原子不能形成氢键，例如，乙醇(CH3CH2OH)中甲基(—CH3)上的氢原子与水中的氧原子之间不能形成氢键。
角度一　分子极性和化学键极性的关系
1.下列物质中既有极性键又有非极性键的极性分子是( )
A.CS2 B.CH4
C.H2O2 D.CH2==CH2
CS2分子的结构式为S==C==S，分子中共价键为碳硫极性键，不存在非极性键，A项错误；CH4分子中共价键为碳氢极性键，不存在非极性键，B项错误；H2O2分子的结构式为H—O—O—H，分子中含有氢氧极性共价键和氧氧非极性共价键，但是分子结构不对称，属于极性分子，C项正确；CH2==CH2中含有碳氢极性键和碳碳非极性键，由于CH2==CH2分子结构对称，CH2==CH2 分子为非极性分子，D项错误。
解析
2.已知H元素和O元素可以形成H2O和H2O2两种化合物，根据有关信息回答下列问题：
(1)水是维持生命活动所必需的一种物质。
①1 mol冰中有 mol氢键。
②用球棍模型表示的水分子结构是 (填字母)。
2
B
(2)已知H2O2分子的结构如图所示。H2O2分子不是直线形的，两个氢原子犹如在半展开的书的两面上，两个氧原子在书脊位置上，书页夹角为93°52'，而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52'。
①H2O2分子的电子式是 ，结构式是 。
②H2O2分子是含有 键和 键的 (填“极性”或“非极性”)分子。
H—O—O—H
极性
非极性
极性
③H2O2难溶于CS2，简要说明理由：____________________________
______________________________________________。
④H2O2中氧元素的化合价是 价，简要说明原因：
________________________________________________________________________________。
H2O2为极性分子，而CS2为非极性溶剂，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2
-1
O—O键为非极性键，而O—H键为极性键，共用电子对偏向氧原子，故氧元素为-1价
(1)在冰中，每个水分子与周围的4个水分子形成4个氢键，按“均摊法”计算，相当于每个水分子中有2个氢键；水分子为V形结 构。(2)由H2O2的空间结构图可知，H2O2是极性分子，分子内既有极性键，又有非极性键，而CS2为非极性分子，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2。
解析
角度二　分子间作用力及其影响
3.下列变化中，主要破坏的微粒间作用力为范德华力的是( )
A.钠熔化成闪亮的小球
B.干冰升华
C.苯酚晶体久置后变为粉红色
D.工业合成氨，利用氨易液化的特点，从混合气体中分离出来
钠熔化成闪亮的小球主要破坏的是金属键，A项不符合题意；干冰升华主要破坏的微粒间作用力为范德华力，B项符合题意；苯酚晶体久置后变为粉红色，破坏了共价键，C项不符合题意；氨易液化是NH3分子间含有氢键，使得分子间作用力增大，导致氨易液化，D项不符合题意。
解析
4.液氨、液氯、清洗剂、萃取剂等重点品种使用企业和白酒企业，应加强储罐区、危化品库房、危化品输送等的管理，确保化工生产安全。下列说法正确的是( )
A.液氨中只存在范德华力
B.液氨分子间作用力强，所以其稳定性强于PH3
C.液氯挥发导致人体吸入后中毒，是因为液氯分子中的共价键键能较小
D.萃取剂CCl4的沸点高于CH4的沸点
液氨中还存在共价键、氢键等作用力，A项错误；分子间作用力只影响物质的物理性质，与其稳定性无关，B项错误；由于液氯中Cl2分子间的作用力弱，液氯沸点低，极易挥发而被人体吸入，引起中毒，与共价键键能无关，C项错误；由于CCl4与CH4结构相似，且均为共价化合物，CCl4的相对分子质量大于CH4，其沸点也高于CH4的沸点，D项正确。
解析
5.氨气溶于水时，大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为( )
解析
考点2　配合物与超分子
微考点/核心突破
第一部分
1.配位键
(1)概念：_____________由一个原子单方面提供而跟另一个原子共用的共价键，即“电子对给予—接受”键，是一类特殊的______键。
如在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由水中的氧原子提供_____________给予铜离子，铜离子接受水分子的孤电子对形成的。
共用电子对
共价
孤电子对
(2)表示。
配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤电子对的原子，叫作配体，B是接受孤电子对的原子。例如：
[Cu(NH3)4]2+中的配位键表示为_________________________。
2.配位化合物
(1)定义：通常把金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以 结合形成的化合物，简称配合物。
(2)配合物的组成及形成条件。
①配合物的组成。
a.配体：含有孤电子对的分子或离子，如NH3、H2O、Cl-、Br-、I-、SCN-等。
b.中心离子：一般是过渡金属离子，如Cu2+、Fe3+等。
配位键
c.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。中心原子(或离子)的配位数一般为2、4、6、8等。
配位体
中心原子
②形成条件。
(3)配合物的形成举例。
实验操作 实验现象 有关离子方程式
滴加氨水后，试管中首先出现__________，氨水过量后沉淀逐渐______，得到_____色的透明溶液；若滴加乙醇后析出___________ Cu2++2NH3·H2O===
Cu(OH)2↓+2N
Cu(OH)2+4NH3===
_____________________
[Cu(NH3)4]2++S+H2O
[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓
蓝色沉淀
溶解
深蓝
深蓝色晶体
[Cu(NH3)4]2++2OH-
向NaCl溶液中先滴加AgNO3溶液，再滴氨水 向NaCl溶液中滴加AgNO3溶液，产生______沉淀，再滴入氨水，沉淀消失，得到澄清的______溶液 Ag++Cl-===AgCl↓
AgCl+2NH3===
[Ag(NH3)2]++Cl-
白色
无色
3.超分子
(1)概念。
超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。
(2)超分子内分子间的作用力。
超分子内部分子之间通过非共价键相结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。
(3)超分子的两个重要特征——___________、自组装。
分子识别
(4)超分子的应用。
在分子水平上进行分子设计，有序组装甚至复制出一些新型的分子材料。
①分离C60和C70。
将C60和C70的混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中，再加入甲苯溶剂，将C70溶解，过滤后分离______，再向不溶物中加入氯仿，氯仿溶解“杯酚”而将不溶解的_____释放出来并沉淀。
②冠醚识别碱金属离子。
冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子。如冠醚-18可识别_____。
C70
C60
K+
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤电子对。( )
2.NH4NO3、H2SO4中都含有配位键。( )
3.[Cu(NH3)4]2+的配体是NH3，配位数是4。( )
4.1 mol [Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O溶于水后，与足量的AgNO3溶液反应，能得到3 mol AgCl沉淀。( )
角度三　配合物的结构与性质
6.下列物质中，不能作为配合物的配体的是( )
A.N B.Cl-
C.SCN- D.H2O
N中形成4个共价键，没有孤电子对，不可以作为配体，A项符合题意；Cl-中存在孤电子对，可以作为配体，B项不符合题意；SCN-中硫原子存在孤电子对，可以作为配体，C项不符合题意；H2O中O原子的最外层有两个孤电子对，可作为配合物的配体，D项不符合题意。
解析
7.乙二胺四乙酸又叫EDTA，是化学中一种良好的配合剂，形成的配合物又叫螯合物。EDTA在配合滴定中经常用到，一般用于测定金属离子的含量。已知EDTA配离子结构如图所示。下列叙述不正确的是
( )
A.EDTA中氮原子的杂化方式为sp3
B.M元素可以是Cu、Fe或Cr
C.M元素的配位数是6
D.EDTANa-Fe(Ⅲ)中的化学键有σ键、π键、配位键和离子键
该配离子结构中1个N原子形成4个单键，其中有1个配位键，N原子杂化方式为sp3，A项正确；1个M原子周围有6个配位键，配位数为6，而Cu原子的配位数一般为4，B项不正确、C项正确；EDTANa-Fe(Ⅲ)是离子化合物，含有离子键，阴离子是复杂离 子，含有共价单键、共价双键，共价单键为σ键，共价双键中含σ键、π键，铁离子上含有空轨道，与之结合的N、O原子上含有孤电子对，Fe(Ⅲ)与N、O原子形成配位键，D项正确。
解析
角度四　超分子
8.下列不属于超分子的结构是( )
A.DNA双螺旋结构
B.冠醚
C.血红蛋白
D.C60和杯酚形成的复合物
DNA双螺旋结构属于超分子的结构，是因为它由氢键等作用力形成复杂且具有特定功能的分子聚集体，A项不符合题意；冠醚是一种大分子环状化合物，不属于超分子，B项符合题意；血红蛋白属于超分子，其超分子结构使得血红蛋白能够有效地在体内运输氧气和二氧化碳，C项不符合题意；C60和杯酚能够通过分子间作用力形成超分子，D项不符合题意。
解析
9.(2025·重庆模拟)超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。现有某种超分子结构如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.该超分子中C原子均为sp3杂化
B.甲基中的键角∠HCH小于—NH2中的键角∠HNH
C.该超分子由一个非极性分子和一个极性分子聚集而成
D.该超分子加热熔化时既破坏氢键，也破坏分子间作用力
该分子中双键碳原子的杂化类型为sp2，单键碳原子为sp3杂化，A项错误；该超分子中—CH3中心原子C原子和—NH2中心原子N原子均为sp3杂化，但N原子有一对孤电子对，所以∠HNH夹角小 些，B项错误；该超分子由2个极性分子聚集而成，C项错误；该超分子的分子间作用力有氢键与范德华力，所以加热熔化时既破坏氢键，也破坏分子间作用力，D项正确。
解析
阅读下列材料，完成(1)(2)题。
对羟基苯甲酸是用途广泛的有机合成原料，特别是其酯类，包括对羟基苯甲酸甲酯(尼泊金甲)、乙酯(尼泊金乙)、丙酯、异丙酯 等，均可作食品添加剂，用于酱油、醋、清凉饮料(汽水除外)、果品调味剂、水果及蔬菜等，还广泛用于食品、医药的防腐和杀菌剂等方面。对羟基苯甲酸也用作染料、农药的中间体。在农药中用于合成有机磷杀虫剂GYAP、CYP；在染料工业中用于合成热敏染料的显
新动向
材料阅读题
色剂；还可用于彩色胶片及合成油溶性成色剂“538”及尼龙12中用作增塑剂的生产原料。另外还用于液晶聚合物和塑料。对羟基苯甲酸的结构如图：
(1)下列说法不正确的是( )
A.对羟基苯甲酸分子中有σ键和π键(含大π键)
B.对羟基苯甲酸分子中有极性共价键、非极性共价键
C.对羟基苯甲酸分子中碳原子的杂化类型为sp2杂化
D.分子中所有碳原子不在一个平面上
(2)下列说法正确的是( )
A.对羟基苯甲酸不易溶于水
B.对羟基苯甲酸的熔、沸点远高于苯甲酸甲酯
C.邻羟基苯甲酸的沸点高于对羟基苯甲酸的沸点
D.邻羟基苯甲酸分子间形成氢键
(1)对羟基苯甲酸分子中有σ键和π键(含大π键)(或极性共价键、非极性共价键)；分子中碳原子的杂化类型为sp2杂化；对羟基苯甲酸分子中所有碳原子共平面。(2)对羟基苯甲酸与水分子之间能形成氢键，故对羟基苯甲酸易溶于水；对羟基苯甲酸分子间能形成氢键，而苯甲酸甲酯分子间不能形成氢键，故对羟基苯甲酸的熔、沸点远高于苯甲酸甲酯；对羟基苯甲酸的沸点高，因为对羟基苯甲酸在分子间形成氢键，而邻羟基苯甲酸在分子内形成氢键，分子间不存在氢键。
解析
知识交汇——学科互映
微充电/素养提升
第二部分
【母题】　三磷酸腺苷(ATP)是生物体的供能物质，由腺苷(A)与磷酸反应而成。
ATP能与H2O形成较多氢键
N—H…N、N—H…O
sp2
(4)P是一种配体。P配位时配位原子是 ，理由是_________
__________________________________________________________________。
O
O原子上有孤电子对，可以作配位原子，P原子上没有孤电子对，不可作配位原子
(5)研究表明，在148 ℃、加压条件下液化的PCl5能发生与水类似
的自耦电离，形成一种能导电的熔体，其电离方程式为____________________，产生的阳离子的空间结构为 。N元素和P元素都有+5价，但NCl5不存在，分析其原因：__________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
正四面体形
P元素与N元素位于同一主族，但P元素位于第三周期，磷原子可以利用3d空轨道采取sp3d杂化与氯原子形成五氯化磷，而氮原子没有可以利用的d空轨道，所以N元素和P元素都有+5价，但NCl5不存在
(1)ATP中含更多羟基，能与H2O形成较多氢键，使其比A更易溶于水。(2)结合尿嘧啶和ATP中的碱基的结构可知，ATP中的碱基与尿嘧啶作用时，形成的氢键的种类可能有N—H…N、N—H…O。(3)ATP的碱基中，右侧六元环中碳原子形成3个共价键且存在大π键，为sp2杂化；最左侧碳原子形成3个σ键和1个π键，也为sp2杂 化。(4)P中O原子上存在孤电子对，可以提供孤电子对而作配位原子，P原子上没有孤电子对，不可作配位原子，故P配位
解析
解析
【衍生】　配合物在生产、生活和科研中发挥着重要作用。可用比色法测定溶液中Fe3+含量，即通过Fe3+形成的某些稳定配合物溶液颜色深度来确定。
已知：Ⅰ.比色法是通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量的方法，有色物质的浓度与溶液颜色深度成正比、与透光率成反比。
Ⅱ.常用比色法有目视比色法和光电比色法。
[Fe(C6H5O)6]3-
4.76
③配制标准比色液：准确称取0.162 5 g FeCl3，将其溶于浓盐酸，加水稀释后配制成1 000 mL溶液；向6支完全相同的50 mL比色管中分别加入0.1 mL、0.2 mL、0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL所配溶 液，再分别加入10 mL缓冲溶液、10 mL相同浓度的苯酚溶液，并均加水稀释至50 mL，将6支比色管依次标记为甲、乙、丙、丁、戊、己。先将所称量的FeCl3溶于浓盐酸的目的为 。
防止Fe3+水解
④测定FeCl3浓度(所用比色管和苯酚溶液浓度均与③中相同，杂质不参与反应)：向比色管中加入10 mL缓冲溶液、10 mL苯酚溶液，再加入废水至溶液总体积为50 mL，静置至溶液颜色稳定时与③中标准比色液颜色对比。若颜色与③中戊比色管的相同，则废水中Fe3+的物质的量浓度为 。
⑤根据反应原理，甲同学猜想溶液的pH会影响显色效果，为验证猜想补充如下实验。
4×10-5 mol·L-1
序号 实验操作 现象 结论与解释
ⅰ 向10 mL苯酚溶液中(调节pH=9)滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液 生成红褐 色沉淀 猜想成立。测定实验中加入缓冲溶液的作用为____
__________________________________________；产生实验ⅱ中现象的原因主要为化学平衡移动
ⅱ 向实验ⅰ中所得悬浊液中逐滴滴加0.1 mol·L-1盐酸 __________________________________________________________________________________________________
红褐色沉淀逐渐溶解，溶液变为紫色；继续滴加盐酸，溶液由紫色变为浅黄色
保持溶液的pH相对稳定，减小实验误差
(2)借鉴甲同学的经验，乙同学认为c(Cl-)也可能对溶液颜色产生影响，改用KSCN溶液进行实验：将等浓度的FeCl3溶液(已酸化)和KSCN溶液以体积比1∶3混合，取3份等体积的混合溶液于相同比色管中，分别
加入等体积、不同浓度的KCl溶液。用光电比色法测得溶液的透光率与时间的关系如图所示。
②随着c(Cl-)增大，溶液透光率增大的原因为_____________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)与目视比色法相比，光电比色法的优点为_____________________
________。
消除了主观误差，提高
准确度
解析
解析
解析
微真题/把握方向
第三部分
考向一　综合考查
1.(2024·湖南卷)通过理论计算方法优化了P和Q的分子结构，P和Q呈平面六元并环结构，原子的连接方式如图所示，下列说法错误的是
( )
A.P为非极性分子，Q为极性分子
B.第一电离能：BC.1 mol P和1 mol Q中所含电子数目相等
D.P和Q分子中C、B原子和N原子均为sp2杂化
由所给分子结构图，P和Q分子都满足对称，正负电荷中心重合，都是非极性分子，A项错误；同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构，第一电离能
解析
大于相邻元素，则第一电离能由小到大的顺序为B解析
2.(2023·湖南卷)下列有关物质结构和性质的说法错误的是( )
A.含有手性碳原子的分子叫做手性分子
B.邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛的沸点
C.酰胺在酸或碱存在并加热的条件下可发生水解反应
D.冠醚(18 冠 6)的空穴与K+尺寸适配，两者能通过弱相互作用形成超分子
解析
甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛，B项正确；酰胺中的酰胺基在酸或碱存在并加热时可发生水解反应，C项正确；冠醚(18-冠-6)的空穴直径与K+尺寸适配，二者可通过弱相互作用形成超分子，D项正确。
解析
3.(2023·北京卷)下列事实不能通过比较氟元素和氯元素的电负性进行解释的是( )
A.F—F键的键能小于Cl—Cl键的键能
B.三氟乙酸的Ka大于三氯乙酸的Ka
C.氟化氢分子的极性强于氯化氢分子的极性
D.气态氟化氢中存在(HF)2，而气态氯化氢中是HCl分子
F原子半径小，电子云密度大，两个原子间的斥力较强，F—F键不稳定，因此F—F键的键能小于Cl—Cl键的键能，与电负性无 关，A项符合题意；氟原子的电负性大于氯原子的电负性，F—C键的极性大于Cl—C键的极性，使F3C—的极性大于Cl3C—的极 性，导致三氟乙酸的羧基中的羟基极性更大，更容易电离出氢离子，酸性更强，B项不符合题意；氟原子的电负性大于氯原子的电负性，F—H键的极性大于Cl—H键的极性，导致HF分子的极性
解析
强于HCl，C项不符合题意；氟原子的电负性大于氯原子的电负 性，与氟原子相连的氢原子可以与另外的氟原子形成分子间氢 键，因此气态氟化氢中存在(HF)2，D项不符合题意。
解析
4.(2023·新课标卷)一种可吸附甲醇的材料，其化学式为[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl，部分晶体结构如图所示，其中[C(NH2)3]+为平面结构。
下列说法正确的是( )
A.该晶体中存在N—H…O氢键
B.基态原子的第一电离能：CC.基态原子未成对电子数：BD.晶体中B、N原子和O原子轨道的杂化类型相同
从结构图可看出，[C(NH2)3]+中—NH2的H原子与[B(OCH3)4]-中的O原子形成氢键，因此该晶体中存在N—H…O氢键，A项正确；N原子的价层电子排布式为2s22p3，2p能级处于半充满的稳定状态，其第一电离能大于O原子,B项错误;根据电子排布式B(1s22s22p1)、C(1s22s22p2)、O(1s22s22p4)、N(1s22s22p3)，可知其未成对电子数分别为1、2、2、3，C项错误；该晶体中B、O原子轨道的杂化类型均为sp3，[C(NH2)3]+为平面结构，则其中N原子轨道的杂化类型为sp2，D项错误。
解析
5.(2022·江苏卷)下列说法正确的是( )
A.金刚石与石墨烯中的C—C—C键夹角都为120°
B.SiH4、SiCl4都是由极性键构成的非极性分子
C.基态锗原子(32Ge)核外电子排布式为4s24p2
D.第ⅣA族元素单质的晶体类型相同
金刚石中的碳原子为正四面体结构,C—C—C键夹角为109°28'，A项错误。SiH4的化学键为Si—H键，为极性键，分子为正四面体形，正负电荷中心重合，为非极性分子；SiCl4的化学键为Si—Cl键，为极性键，分子为正四面体，正负电荷中心重合，为非极性分子，B项正确。基态锗原子(32Ge)核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2，C项错误。第ⅣA族元素中的碳元素形成的石墨为混合型晶体，而硅形成的晶体硅为共价晶体，D项错误。
解析
6.(2021·山东卷)关于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的结构与性质，下列说法错误的是( )
A.CH3OH为极性分子
B.N2H4空间结构为平面形
C.N2H4的沸点高于(CH3)2NNH2
D.CH3OH和(CH3)2NNH2中C、O、N原子的杂化方式均相同
解析
解析
考向二　极性分子
7.(2023·山东卷)下列分子属于极性分子的是( )
A.CS2 B.NF3
C.SO3 D.SiF4
根据价层电子对互斥模型可知，CS2的中心C原子的价层电子对数=2+×(4-2×2)=2，无孤电子对，CS2的空间结构为直线形，正负电荷中心重合，为非极性分子；NF3的中心N原子的价层电子对数
解析
解析
考向三　配合物
8.(2023·浙江卷1月)共价化合物Al2Cl6中所有原子均满足8电子稳定结构，一定条件下可发生反应Al2Cl6+2NH3===2Al(NH3)Cl3，下列说法不正确的是( )
A.Al2Cl6的结构式为
B.Al2Cl6为非极性分子
C.该反应中NH3的配位能力大于氯原子
D.Al2Br6比Al2Cl6更难与NH3发生反应
解析
9.(2023·北京卷)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：_________________________________________
_____________________________________________________________________。
S2的中心S原子的价层电子对数为4，无孤电子对，不能做配位原子；端基S原子上含有孤电子对，能做配位原子
10.(2021·湖南卷)硅和卤素单质反应可以得到SiX4，SiX4的熔沸点如 表：
SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4
熔点/K 183.0 203.2 278.6 393.7
沸点/K 187.2 330.8 427.2 560.7
(1)0 ℃时，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4中呈液态的是 (填化学式)，沸点依次升高的原因是_______________________________________
___________________________________，气态SiX4分子的空间结构是 。
SiCl4
SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大
正四面体形
N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为 ，H、C、N原子的电负性由大到小的顺序为 ，1个M2+中含有 个σ键。
sp2、sp3
N>C>H
54
(1)由题给熔沸点数据可知，0 ℃(约为273 K)时，四氟化硅为气 态，四氯化硅为液态，四溴化硅、四碘化硅为固态；分子晶体 的沸点取决于分子间作用力的大小，SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大，则SiX4的沸点依次升高；SiX4分子中硅原子的价层电子对数为4，孤电子对数为0，则分子的空间结构为正四面体形。(2)由N-甲基咪唑的结构可知，分子中含有杂化方式为sp3杂化的单键碳原子和sp2杂化的
解析
双键碳原子；元素的非金属性越强，其电负性越大，元素的非金属性强弱顺序为N>C>H，则元素电负性的大小顺序为N>C>H；M2+的结构中含有单键、双键和配位键，单键和配位键都是σ键，1个双键中含有1个σ键，则1个M2+离子中含有54个σ键。
解析课时微练(二十五)　分子的性质　配合物与超分子
　
基础训练
1.利用超分子可以对一些物质进行分离,例如利用“杯酚”(“杯酚”用“”表示)分离C60和C70的过程如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.晶体熔点:“杯酚”>C70>C60
B.操作①用到的玻璃仪器有分液漏斗和烧杯
C.“杯酚”与C60分子之间不能形成分子间氢键
D.“杯酚”易溶于氯仿,难溶于甲苯
2.冠醚是皇冠状的分子,可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子(如表所示),从而可精准地识别碱金属离子。下列相关叙述不正确的是(　　)
冠醚 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子(直径/pm)
12 冠 4 120~150 Li+(152)
15 冠 5 170~220 Na+(204)
18 冠 6 260~320 K+(276)　Rb+(304)
21 冠 7 340~430 Cs+(334)
A.12 冠 4可精准地识别Li+
B.15 冠 5可精准地识别Na+
C.与K+形成超分子的冠醚为18 冠 6,该冠醚不能识别其他碱金属离子
D.21 冠 7的空腔较大,可识别Cs+
3.(2025·泸州模拟)S2Cl2的分子结构与H2O2相似,如图所示。下列有关说法错误的是(　　)
A.S2Cl2是极性分子
B.S2Cl2分子中所有原子均满足8电子稳定结构
C.S2Cl2分子中既含有极性键又含有非极性键
D.S2Cl2的相对分子质量比H2O2大,熔、沸点高
4.由金属钛、铝形成的Tebbe试剂常用作有机反应的烯化试剂,其结构如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.Al3+与Cl-具有相同的电子层结构
B.该结构中不存在配位键
C.Tebbe试剂中的Al原子轨道杂化类型为sp3
D.该结构中Al元素的化合价为+4
5.溶液中Fe3+和SCN-可形成红色配离子[Fe(SCN)(H2O)3]2+,其中Fe、C、N 三种原子不在一条直线上。下列关于该配离子的说法正确的是(　　)
A.存在极性共价键和离子键
B.C原子的杂化方式为sp3
C.Fe3+ 的配位数为5
D.[Fe(SCN)(H2O)3]2+中H—O—H键的键角大于配位前水分子中该键角
6.下列事实与氢键无关的是(　　)
A.水结成冰体积膨胀,密度变小
B.水加热到很高的温度都难以分解
C.相同条件下,氨比同族其他氢化物在水中的溶解度大
D.对羟基苯甲酸()的熔点比邻羟基苯甲酸()高
7.(2025·河北模拟)三氯化六氨合钴[Co(NH3)6]Cl3是一种重要的化工产品,实验室用H2O2氧化CoCl2溶液制备[Co(NH3)6]Cl3,其化学方程式为2CoCl2+10NH3+2NH4Cl+H2O22[Co(NH3)6]Cl3+2H2O。下列叙述错误的是(　　)
A.N、NH3的空间结构相同
B.H2O2分子中含有极性和非极性共价键
C.1 mol [Co(NH3)6]3+中含6 mol配位键
D.NH3和H2O分别与Co3+的配位能力:NH3>H2O
8.向硫酸铜溶液里逐滴加入氨水的过程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.NH3和H2O与Cu2+的配位能力:NH3>H2O
B.过程②反应的离子方程式为Cu(OH)2+4NH3[Cu(NH3)4]2++2OH-
C.析出的深蓝色晶体是Cu2(OH)2SO4·H2O
D.加乙醇的作用是减小溶剂的极性,增大溶质的溶解度
9.(2025·合肥模拟)SiCl4的水解反应可用于军事工业中烟雾剂的制造,其部分反应机理如图。下列说法错误的是(　　)
A.SiCl4为非极性分子
B.沸点:SiCl4大于SiH4
C.过程①中Si的sp3杂化轨道接纳O的孤电子对形成配位键
D.该过程中与Si原子结合能力:O>Cl
能力训练
10.某小组同学探究FeCl3溶液显黄色的原因。
资料:ⅰ.FeCl3溶液中存在平衡[Fe(H2O)6]3++H2O[Fe(H2O)5(OH)]2++H3O+
ⅱ.Fe3+与N不能形成配位键
(1)Fe3+的核外电子排布式为____________________________________。
[猜想与预测]
小组同学认为可能是Fe3+与其他微粒配位形成的配离子导致溶液显黄色,进而提出以下猜想:
Ⅰ.Fe3+与OH-配位
Ⅱ.Fe3+与H2O配位
Ⅲ.Fe3+与Cl-配位
(2)解释Fe3+可与这些微粒形成配合物的原因:________________________________________________________________________。
[实验与分析]
为验证猜想Ⅰ,小组同学设计并完成了以下实验。
实验 a b c
实验 操作
实验 现象 溶液黄色 略变浅 溶液黄色 略变浅 黄色褪去
(3)实验a的作用是________________________________________________________________________。
(4)①甲同学认为实验c可以证明猜想Ⅰ成立,而猜想Ⅱ不成立,理由是________________________________________________________________________。
小组同学为了证明猜想Ⅲ成立,将实验c所得溶液分为两份进行了如下实验:
实验 d e
实验操作
实验现象 ________ 溶液仍为无色
②实验d的实验现象为________________________,证明猜想Ⅲ成立。
[结论与反思]
(5)依据上述现象解释FeCl3溶液显黄色的原因:________________________________________________________________________。
(6)已知EDTA与Fe3+的配位能力比SCN-更强,设计实验证明Fe3+与EDTA形成的配合物为浅黄色(EDTA通常配成溶液使用):________________________________________________________________________。
11.二茂铁的发现开启了金属有机化学的新时代。二茂铁是由环戊二烯阴离子(C5)与Fe2+形成的分子,C5和二茂铁的结构如图1所示。回答下列问题:
(1)C5是平面结构,其C原子的杂化方式为____________。C5中存在类似于石墨层中的大π键,可用符号表示。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,则C5中的大π键应表示为____________________________________。
(2)二茂铁晶体可能具有的性质有________(填字母)。
a.熔、沸点高 b.熔、沸点低
c.易溶于水 d.易溶于苯等有机溶剂
(3)理想状态下,固态二茂铁为交错结构,气态为重叠结构,如图2所示:
已知二茂铁的相关数据:
旋转势垒 升华热
3.8 kJ· mol-1 68.2 kJ· mol-1
实际上气态二茂铁中仍有相当一部分为交错结构,其原因是________________________________________________________________________。
(4)二茂铅的结构如图3所示,分子中两个二茂环不平行,原因是________________________________________________________________________。
(5)Fe2+形成的另一种常见晶体为绿矾(FeSO4·7H2O),结构如图4所示:
该晶体中存在的化学键类型有________。
a.范德华力 b.氢键
c.配位键 d.离子键
e.非极性键 f.极性键
12.(2025·眉山模拟)铁元素在地壳中含量丰富,应用广泛。回答下列问题:
(1)原子核外运动的电子有两种相反的自旋状态,若有一种自旋状态用+,则与之相反的用-,称为电子的自旋磁量子数,基态Fe原子核外电子自旋磁量子数的代数和为________。
(2)FeCl3水溶液中Fe3+可水解生成双核阳离子[Fe2(H2O)8(OH)2]+,结构如图所示。该双核阳离子中H—O—H键角________(填“大于”“小于”或“等于”)H2O中的H—O—H键角;若对FeCl3水溶液进行加热,该双核阳离子内部首先断开的是________键(填“a”或“b”)。
(3)三硝酸六尿素合铁【[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3】是一种重要的配合物,用作有机铁肥,简称铁氮肥。该配合物中所含非金属元素的第一电离能从大到小的顺序为________,的空间结构是____________;尿素晶体的熔点为132.7 ℃,比相同摩尔质量的乙酸熔点(16.7 ℃)高116 ℃,主要原因是________________________________________________________________________。
课时微练(二十五)　分子的性质　配合物与超分子
1.B　解析　“杯酚”、C60和C70都是分子晶体。由题图可知,“杯酚”分子中含有羟基,可形成分子间氢键,其熔点最高;根据相对分子质量越大范德华力越大判断熔、沸点,即C70的熔、沸点更高,因此晶体熔点“杯酚”>C70>C60,A项正确。由题图可知,“杯酚”和C60形成的超分子是固体,因此操作①主要是过滤,用到的玻璃仪器有普通漏斗、烧杯和玻璃棒,B项错误。“杯酚”与C60分子之间不能形成分子间氢键,C项正确。根据操作②的信息,可以得出“杯酚”易溶于氯仿,难溶于甲苯,D项正确。
2.C　解析　根据题表数据,可知A、B、D三项正确;与K+形成超分子的冠醚为18 冠 6,该冠醚还能识别其他碱金属离子,如Rb+,C项错误。
3.D　解析　该分子中,电荷的分布是不均匀的、不对称的,正负电荷中心不重合,所以是极性分子,A项正确;硫原子形成了2对共用电子对,最外层有6个电子,故硫原子满足8电子稳定结构,氯原子形成了一个共用电子对,氯原子最外层有7个电子,所以氯原子满足8电子稳定结构,B项正确;S2Cl2分子中S—S键为非极性键,S—Cl 键为极性键,C项正确;H2O2分子间可以形成氢键,其熔、沸点高于S2Cl2,D项错误。
4.C　解析　Al3+核外有2个电子层,Cl-核外有3个电子层,不具有相同的电子层结构,A项错误;Al原子提供空轨道,Cl原子提供孤电子对,形成配位键,B项错误;Al原子形成4个σ键,无孤电子对,为sp3杂化,C项正确;该结构中Al元素的化合价为+3,D项错误。
5.D　解析　在配离子内部,SCN-、H2O都是配体,S、O为配位原子,与中心离子Fe3+之间形成配位键,配体内只存在极性共价键,则配离子中不含离子键,A项错误;SCN-中,C原子的价层电子对数为2,杂化方式为sp,B项错误;配离子中,每个中心离子Fe3+与1个SCN-、3个H2O相连,Fe3+的配位数为4,C项错误;[Fe(SCN)(H2O)3]2+中,O原子上的孤电子对与Fe3+形成配位键,配位键对成键电子的排斥作用小于孤电子对与成键电子间的排斥作用,所以H—O—H键的键角大于配位前水分子中该键角,D项正确。
6.B　解析　氢键具有方向性,氢键的存在使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向4个相邻水分子相互吸引,这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高,留有相当大的空隙,所以水结成冰时体积增大、密度减小,A项不符合题意;水加热到很高的温度都难以分解,是因为水分子中存在O—H共价键,与氢键无关,B项符合题意;N、O原子的电负性强,NH3分子与H2O分子之间形成氢键,因此NH3分子极易溶于水,C项不符合题意;对羟基苯甲酸分子间形成氢键使熔点升高,邻羟基苯甲酸分子内形成氢键,使熔点降低,D项不符合题意。
7.A　解析　N中心N原子价层电子对数=σ电子对数+孤电子对数=4+=4,没有孤电子对,空间结构为正四面体形,NH3中心N原子价层电子对数=σ电子对数+孤电子对数=3+=4,含有一个孤电子对,空间结构为三角锥形,因此两者空间结构不相同,A项错误;H2O2的结构式为H—O—O—H,既含O—H极性键,又含O—O非极性键,B项正确;每个NH3配体与中心Co3+间形成一个配位键,故1 mol该配离子中含6 mol配位键,C项正确;由于电负性O>N,故N原子对电子吸引能力弱,所以NH3中N原子更容易给出自身孤电子对形成配位键,D项正确。
解题有据 配合物内界中共价键数目的判断
若配体为单核离子如Cl-等,可以不予计入,若为分子,需要用配体分子内的共价键数乘以该配体的个数,此外,还要加上中心原子(离子)与配体形成的配位键。例如:配合物[Co(NH3)4Cl2]Cl的共价键数为3×4+4+2=18。
8.A　解析　铜盐溶液中加入氨水后得到铜氨溶液,表明NH3与Cu2+的配位能力强于H2O与Cu2+,A项正确;过程②是氢氧化铜沉淀溶解形成深蓝色的铜氨溶液的过程,其离子方程式为Cu(OH)2+4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O,B项错误;析出的深蓝色晶体是[Cu(NH3)4SO4]·H2O,C项错误;加乙醇的作用是减小溶剂的极性,降低溶质的溶解度,更易析出晶体,D项错误。
9.C　解析　SiCl4的中心原子上的价层电子对数是4,采用sp3杂化,SiCl4的中心原子上没有孤电子对,分子的空间结构为正四面体形,属于非极性分子,A项正确;组成结构相似,相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高,SiCl4沸点高于SiH4,B项正确;过程①中Si的4个sp3杂化轨道全部与Cl成键,不能接纳O的孤电子对形成配位键,C项错误;该过程中,元素的非金属性越强电负性越强O>Cl,氯原子能被羟基取代,故与Si原子的结合能力O>Cl,D项正确。
10.答案　(1)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
(2)铁离子能够提供空轨道,OH-、H2O、Cl-能提供孤电子对
(3)作对照实验,控制铁离子的浓度相同
(4)①c滴加稀硝酸,溶液黄色褪去,说明[Fe(H2O)6]3++H2O[Fe(H2O)5(OH)]2++H3O+平衡逆向移动　②溶液由无色变为黄色
(5)Ⅰ.Fe3+与OH-配位,Ⅲ.Fe3+与Cl-配位
(6)向2 mL FeCl3溶液中滴入3滴KSCN溶液,溶液变为红色,继续滴加3滴EDTA溶液,溶液由红色变为浅黄色
解析　(1)铁原子失去3个电子形成铁离子,Fe3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。(2)铁离子能够提供空轨道,OH-、H2O、Cl-能提供孤电子对,从而形成配位键得到配离子。(3)实验a的目的是作对照实验,控制铁离子的浓度相同。(4)①实验c滴加稀硝酸,溶液黄色褪去,说明[Fe(H2O)6]3++H2O[Fe(H2O)5(OH)]2++H3O+平衡逆向移动,证明猜想Ⅰ成立,猜想Ⅱ不成立;②证明猜想Ⅲ成立,溶液颜色为Fe3+与Cl-配位导致,则加入氯化钠固体后,溶液由无色变为黄色。(5)据c、d、e现象可知FeCl3溶液显黄色的原因是:Ⅰ.Fe3+与OH-配位,Ⅲ.Fe3+与Cl-配位。(6)向2 mL FeCl3溶液中滴入3滴KSCN溶液,溶液变为红色,继续滴加3滴EDTA溶液,溶液由红色变为浅黄色。
11.答案　(1)sp2　　(2)bd　(3)旋转势垒很小,两种结构能量非常接近,气态时二者会相互转化　(4)Pb原子最外层有孤电子对,对二茂环有排斥作用　(5)cdf
解析　(1)C5是平面结构,其C原子的杂化方式为sp2。C5的大π键由5个C原子构成,每个C原子提供1个电子,另外还有1个外来电子,则形成大π键的电子数为6,则C5中的大π键应表示为。(2)二茂铁是由环戊二烯阴离子(C5)与Fe2+形成的分子,则二茂铁晶体为分子晶体,可能具有的性质有熔、沸点低和易溶于苯等有机溶剂,故选bd。(3)从题表数据可以看出,旋转势垒只有3.8 kJ·mol-1,旋转势垒很小,两种结构能量非常接近,气态时二者会相互转化。(4)Pb原子的最外层电子数为4,形成二茂铅后,Pb原子的最外层还有1个孤电子对,对成键电子有排斥作用,使得分子中两个二茂环不平行。(5)绿矾(FeSO4·7H2O)属于离子晶体,存在离子键,由题图4可知,还存在配位键、极性共价键,故选cdf。
12.答案　(1)+2或-2　(2)大于　a　(3)N>O>H>C　平面三角形　都能形成分子间氢键,尿素形成的氢键数目更多
解析　(1)基态Fe原子核外价层电子排布式为3d64s2,3d轨道上有4个单电子,自旋方向相同,则自旋磁量子数的代数和为+2或-2。(2)由结构简式可知中心Fe3+与H2O之间形成配位键,因此该离子中H2O的孤电子对数为1,而H2O的孤电子对数为2,价层电子对数相同时,孤电子对数越多键角越小,则该双核阳离子中H—O—H键角大于H2O中的H—O—H键角;水分子不带电,OH-带负电,与Fe3+成键时,OH-与Fe3+距离更近,键能更大,所以b键的键能大于a键,若对水溶液进行加热,该双核阳离子内部首先断开的是a。(3)同一周期元素,第一电离能从左到右有增大趋势,但第ⅡA族、ⅤA族反常,且C元素的第一电离能小于H元素,则所含非金属元素的第一电离能由大到小的顺序是N>O>H>C;N中N原子价层电子对数为=3,不含孤电子对,其空间结构为平面三角形;尿素晶体、乙酸晶体均为分子晶体,都能形成分子间氢键,但尿素晶体的熔点高,是因为尿素分子之间存在更多的氢键。(共42张PPT)
课时微练(二十五)
分子的性质　配合物与超分子
基础训练
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A.晶体熔点：“杯酚”>C70>C60
B.操作①用到的玻璃仪器有分液漏斗和烧杯
C.“杯酚”与C60分子之间不能形成分子间氢键
D.“杯酚”易溶于氯仿，难溶于甲苯
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“杯酚”、C60和C70都是分子晶体。由题图可知，“杯酚”分子中含有羟基，可形成分子间氢键，其熔点最高；根据相对分子质量越大范德华力越大判断熔、沸点，即C70的熔、沸点更高，因此晶体熔点“杯酚”>C70>C60，A项正确。由题图可知，“杯酚”和C60形成的超分子是固体，因此操作①主要是过滤，用到的玻璃仪器有普通漏斗、烧杯和玻璃棒，B项错误。“杯酚”与C60分子之间不能形成分子间氢键，C项正确。根据操作②的信息，可以得出“杯酚”易溶于氯仿，难溶于甲苯，D项正确。
解析
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2.冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子(如表所示)，从而可精准地识别碱金属离子。下列相关叙述不正确的是( )
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冠醚 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子(直径/pm)
12-冠-4 120~150 Li+(152)
15-冠-5 170~220 Na+(204)
18-冠-6 260~320 K+(276)　Rb+(304)
21-冠-7 340~430 Cs+(334)
A.12-冠-4可精准地识别Li+
B.15-冠-5可精准地识别Na+
C.与K+形成超分子的冠醚为18-冠-6，该冠醚不能识别其他碱金属离子
D.21-冠-7的空腔较大，可识别Cs+
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根据题表数据，可知A、B、D三项正确；与K+形成超分子的冠醚为18-冠-6，该冠醚还能识别其他碱金属离子，如Rb+，C项错误。
解析
3.(2025·泸州模拟)S2Cl2的分子结构与H2O2相似，如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.S2Cl2是极性分子
B.S2Cl2分子中所有原子均满足8电子稳定结构
C.S2Cl2分子中既含有极性键又含有非极性键
D.S2Cl2的相对分子质量比H2O2大，熔、沸点高
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该分子中，电荷的分布是不均匀的、不对称的，正负电荷中心不重合，所以是极性分子，A项正确;硫原子形成了2对共用电子对，最外层有6个电子，故硫原子满足8电子稳定结构，氯原子形成了一个共用电子对，氯原子最外层有7个电子，所以氯原子满足8电子稳定结构，B项正确；S2Cl2分子中S—S键为非极性键，S—Cl 键为极性键，C项正确；H2O2分子间可以形成氢键，其熔、沸点高于S2Cl2，D项错误。
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4.由金属钛、铝形成的Tebbe试剂常用作有机反应的烯化试剂，其结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.Al3+与Cl-具有相同的电子层结构
B.该结构中不存在配位键
C.Tebbe试剂中的Al原子轨道杂化类型为sp3
D.该结构中Al元素的化合价为+4
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Al3+核外有2个电子层，Cl-核外有3个电子层，不具有相同的电子层结构，A项错误；Al原子提供空轨道，Cl原子提供孤电子对，形成配位键，B项错误；Al原子形成4个σ键，无孤电子对，为sp3杂化，C项正确；该结构中Al元素的化合价为+3，D项错误。
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5.溶液中Fe3+和SCN-可形成红色配离子[Fe(SCN)(H2O)3]2+，其中Fe、C、N 三种原子不在一条直线上。下列关于该配离子的说法正确的是
( )
A.存在极性共价键和离子键
B.C原子的杂化方式为sp3
C.Fe3+ 的配位数为5
D.[Fe(SCN)(H2O)3]2+中H—O—H键的键角大于配位前水分子中该键角
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在配离子内部，SCN-、H2O都是配体，S、O为配位原子，与中心离子Fe3+之间形成配位键，配体内只存在极性共价键，则配离子中不含离子键,A项错误；SCN-中，C原子的价层电子对数为2，杂化方式为sp，B项错误; 配离子中，每个中心离子Fe3+与1个SCN-、3个H2O相连，Fe3+的配位数为4, C项错误；[Fe(SCN)(H2O)3]2+中，O原子上的孤电子对与Fe3+形成配位键，配位键对成键电子的排斥作用小于孤电子对与成键电子间的排斥作用,所以H—O—H键的键角大于配位前水分子中该键角，D项正确。
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氢键具有方向性，氢键的存在使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向4个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，所以水结成冰时体积增大、密度减小，A项不符合题意；水加热到很高的温度都难以分解，是因为水分子中存在O—H共价键，与氢键无关，B项符合题意；N、O原子的电负性强，NH3分子与H2O分子之间形成氢键，因此NH3分子极易溶于水，C项不符合题意；对羟基苯甲酸分子间形成氢键使熔点升高，邻羟基苯甲酸分子内形成氢键，使熔点降低，D项不符合题意。
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7.(2025·河北模拟)三氯化六氨合钴[Co(NH3)6]Cl3是一种重要的化工产品，实验室用H2O2氧化CoCl2溶液制备[Co(NH3)6]Cl3，其化学方程式为2CoCl2+10NH3+2NH4Cl+H2O2===2[Co(NH3)6]Cl3+2H2O。下列叙述错误的是( )
A.N、NH3的空间结构相同
B.H2O2分子中含有极性和非极性共价键
C.1 mol [Co(NH3)6]3+中含6 mol配位键
D.NH3和H2O分别与Co3+的配位能力：NH3>H2O
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配合物内界中共价键数目的判断
若配体为单核离子如Cl-等，可以不予计入，若为分子，需要用配体分子内的共价键数乘以该配体的个数，此外，还要加上中心原子(离子)与配体形成的配位键。例如：配合物[Co(NH3)4Cl2]Cl的共价键数为3×4+4+2=18。
解题有据
8.向硫酸铜溶液里逐滴加入氨水的过程如图所示。下列说法正确的是
( )

A.NH3和H2O与Cu2+的配位能力：NH3>H2O
B.过程②反应的离子方程式为Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH-
C.析出的深蓝色晶体是Cu2(OH)2SO4·H2O
D.加乙醇的作用是减小溶剂的极性，增大溶质的溶解度
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铜盐溶液中加入氨水后得到铜氨溶液，表明NH3与Cu2+的配位能力强于H2O与Cu2+，A项正确；过程②是氢氧化铜沉淀溶解形成深蓝色的铜氨溶液的过程，其离子方程式为Cu(OH)2+4NH3·H2O ==[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O，B项错误；析出的深蓝色晶体是[Cu(NH3)4SO4]·H2O，C项错误；加乙醇的作用是减小溶剂的极性，降低溶质的溶解度，更易析出晶体，D项错误。
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9.(2025·合肥模拟)SiCl4的水解反应可用于军事工业中烟雾剂的制 造，其部分反应机理如图。下列说法错误的是( )

A.SiCl4为非极性分子
B.沸点：SiCl4大于SiH4
C.过程①中Si的sp3杂化轨道接纳O的孤电子对形成配位键
D.该过程中与Si原子结合能力：O>Cl
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SiCl4的中心原子上的价层电子对数是4，采用sp3杂化，SiCl4的中心原子上没有孤电子对，分子的空间结构为正四面体形，属于非极性分子，A项正确；组成结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大，沸点越高，SiCl4沸点高于SiH4，B项正确；过程①中Si的4个sp3杂化轨道全部与Cl成键，不能接纳O的孤电子对形成配位键，C项错误；该过程中，元素的非金属性越强电负性越强O>Cl，氯原子能被羟基取代，故与Si原子的结合能力O>Cl，D项正确。
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能力训练
1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
[猜想与预测]
小组同学认为可能是Fe3+与其他微粒配位形成的配离子导致溶液显黄色，进而提出以下猜想：
Ⅰ.Fe3+与OH-配位
Ⅱ.Fe3+与H2O配位
Ⅲ.Fe3+与Cl-配位
(2)解释Fe3+可与这些微粒形成配合物的原因：____________________
____________________________________。
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铁离子能够提供空轨道，OH-、H2O、Cl-能提供孤电子对
[实验与分析]
为验证猜想Ⅰ，小组同学设计并完成了以下实验。
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实验 a b c
实验 操作
实验 现象 溶液黄色 略变浅 溶液黄色 略变浅 黄色褪去
(3)实验a的作用是 。
(4)①甲同学认为实验c可以证明猜想Ⅰ成立，而猜想Ⅱ不成立，理由是
______________________________________________________________________________________________。
小组同学为了证明猜想Ⅲ成立，将实验c所得溶液分为两份进行了如下实验：
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作对照实验，控制铁离子的浓度相同
c滴加稀硝酸，溶液黄色褪去，说明[Fe(H2O)6]3++H2O
[Fe(H2O)5(OH)]2++H3O+平衡逆向移动
②实验d的实验现象为 ，证明猜想Ⅲ成立。
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实验 d e
实验操作
实验现象 ________ 溶液仍为无色
溶液由无色变为黄色
[结论与反思]
(5)依据上述现象解释FeCl3溶液显黄色的原因：__________________
_________________。
(6)已知EDTA与Fe3+的配位能力比SCN-更强，设计实验证明Fe3+与EDTA形成的配合物为浅黄色(EDTA通常配成溶液使用)：
___________________________________________________________________________________________________________。
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Ⅰ.Fe3+与OH-配位，Ⅲ.Fe3+与Cl-配位
向2 mL FeCl3溶液中滴入3滴KSCN溶液，溶液变为红色，继续滴加3滴EDTA溶液，溶液由红色变为浅黄色
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变为黄色。(5)据c、d、e现象可知FeCl3溶液显黄色的原因是：Ⅰ.Fe3+与OH-配位，Ⅲ.Fe3+与Cl-配位。(6)向2 mL FeCl3溶液中滴入3滴KSCN溶液，溶液变为红色，继续滴加3滴EDTA溶液，溶液由红色变为浅黄色。
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11.二茂铁的发现开启了金属有机化学的新时代。二茂铁是由环戊二烯阴离子(C5)与Fe2+形成的分子，C5和二茂铁的结构如图1所 示。回答下列问题：
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(1)C5是平面结构，其C原子的杂化方式为 。C5中存在类似于石墨层中的大π键，可用符号表示。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，则C5中的大π键应表示为 。
(2)二茂铁晶体可能具有的性质有 (填字母)。
a.熔、沸点高 b.熔、沸点低
c.易溶于水 d.易溶于苯等有机溶剂
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(3)理想状态下，固态二茂铁为交错结构，气态为重叠结构，如图2所示：
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已知二茂铁的相关数据：

实际上气态二茂铁中仍有相当一部分为交错结构，其原因是_______
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旋转势垒 升华热
3.8 kJ· mol-1 68.2 kJ· mol-1
旋转势垒很小，两种结构能量非常接近，气态时二者会相互转化
(4)二茂铅的结构如图3所示，分子中两个二茂环不平行，原因是
。
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Pb原子最外层有孤电子对，对二茂环有排斥作用
(5)Fe2+形成的另一种常见晶体为绿矾(FeSO4·7H2O)，结构如图4所示：
该晶体中存在的化学键类型有 。
a.范德华力 b.氢键
c.配位键 d.离子键
e.非极性键 f.极性键
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cdf
(1)C5是平面结构，其C原子的杂化方式为sp2。C5的大π键由5个C原子构成，每个C原子提供1个电子，另外还有1个外来电 子，则形成大π键的电子数为6，则C5中的大π键应表示为。(2)二茂铁是由环戊二烯阴离子(C5)与Fe2+形成的分子，则二茂铁晶体为分子晶体，可能具有的性质有熔、沸点低和易溶于苯等有机溶剂，故选bd。(3)从题表数据可以看出，旋转势垒只有
3.8 kJ·mol-1，旋转势垒很小，两种结构能量非常接近，气态时二
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者会相互转化。(4)Pb原子的最外层电子数为4，形成二茂铅后，Pb原子的最外层还有1个孤电子对，对成键电子有排斥作用，使得分子中两个二茂环不平行。(5)绿矾(FeSO4·7H2O)属于离子晶 体，存在离子键，由题图4可知，还存在配位键、极性共价键，故选cdf。
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12.(2025·眉山模拟)铁元素在地壳中含量丰富，应用广泛。回答下列问题：
(1)原子核外运动的电子有两种相反的自旋状态，若有一种自旋状态用+，则与之相反的用-，称为电子的自旋磁量子数，基态Fe原子核外电子自旋磁量子数的代数和为 。
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+2或-2
(2)FeCl3水溶液中Fe3+可水解生成双核阳离子[Fe2(H2O)8(OH)2]+，结构如图所示。该双核阳离子中H—O—H键角 (填“大于”“小于”或 “等于”)H2O中的H—O—H键角；若对FeCl3水溶液进行加热，该双核阳离子内部首先断开的是 键(填“a”或“b”)。
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大于
a
(3)三硝酸六尿素合铁【[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3】是一种重要的配合物，用作有机铁肥，简称铁氮肥。该配合物中所含非金属元素的第一电离能从大到小的顺序为 ，的空间结构是 ___________________；尿素晶体的熔点为132.7 ℃，比相同摩尔质量的乙酸熔点(16.7 ℃)高116 ℃，主要原因是________________________
_____________________。
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N>O>H>C
平面三角形
都能形成分子间氢键，尿素形成的氢键数目更多
(1)基态Fe原子核外价层电子排布式为3d64s2，3d轨道上有4个单电子，自旋方向相同，则自旋磁量子数的代数和为+2或-2。(2)由结构简式可知中心Fe3+与H2O之间形成配位键，因此该离子中H2O的孤电子对数为1，而H2O的孤电子对数为2，价层电子对数相同 时，孤电子对数越多键角越小，则该双核阳离子中H—O—H键角大于H2O中的H—O—H键角；水分子不带电，OH-带负电，与Fe3+成键时，OH-与Fe3+距离更近，键能更大，所以b键的键能大于a键,若对水溶液进行加热，该双核阳离子内部首先断开的是a。
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(3)同一周期元素，第一电离能从左到右有增大趋势，但第ⅡA族、ⅤA族反常，且C元素的第一电离能小于H元素，则所含非金属元素的第一电离能由大到小的顺序是N>O>H>C；N中N原子价层电子对数为=3，不含孤电子对，其空间结构为平面三角形；尿素晶体、乙酸晶体均为分子晶体，都能形成分子间氢键，但尿素晶体的熔点高，是因为尿素分子之间存在更多的氢键。
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