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微专题11　分子结构与性质答题规范
一、分子结构与性质“原因解释”类试题思维模式
二、分题型,练规范
题型1　分子稳定性
【思维角度】 分子稳定性取决于化学键(共价键)强弱,影响共价键强弱的因素有键长(原子半径)、键能。
[典例1] (1)气态氢化物热稳定性HF大于HCl的主要原因是 　。
(2)TiCl4稳定性比CCl4差,极易水解,试从结构角度分析其原因: 　。
【答题规范】 因为××原子半径小于(或大于)××原子,所以××键长小于(或大于)××键长,键长越短,键能越大,分子越稳定,因此××分子比××分子稳定。
题型2　键角的大小比较
【思维角度】 键角大小与中心原子杂化类型、孤电子对数、成键原子的电负性大小都有关系。
1.杂化方式不相同,优先看杂化方式,键角:sp>sp2>sp3。
[典例2] (2022·湖南卷,18节选)比较键角大小:气态SeO3分子　　　　(填“>”“<”或“=”)Se离子,原因是　 　。
【答题规范】 ××分子(离子)中心原子X采取××杂化,键角为××,而××分子(离子)中心原子X采取××杂化,键角为××。
2.价层电子对的空间结构(或中心原子的杂化方式)相同,看中心原子孤电子对数,孤电子对数越多,斥力越大,键角越小。
[典例3] (1)(2022·北京卷)比较S和H2O分子中的键角大小并给出相应解释: 　。
(2)NH3分子中H—N—H键角为107°,其VSEPR模型为　　　　　　。[Zn(NH3)6 的部分结构及H—N—H键角的值如图所示。解释NH3形成[Zn(NH3)6后H—N—H键角变大的原因:　 　。
【答题规范】 ××分子中心原子孤电子对数为××,××分子中心原子孤电子对数为××,孤电子对对成键电子对的排斥作用较大,因而××键角小于××键角。
3.空间结构相同,中心原子相同或配位原子相同,看配位原子或中心原子的电负性。
[典例4] (1)NH3的键角　　　　(填“>”或“<”)PH3的键角,原因是　 　。
(2)已知键角:NCl3【答题规范】 ①比较AC3与BC3的键角大小,电负性A>B。中心原子的电负性A大于B,中心原子的电负性越大,成键电子对离中心原子越近,成键电子对之间斥力越大,键角也越大。
②比较AB3与AC3的键角大小,电负性B>C。电负性B>C,在两种分子中成键电子对更靠近B原子,成键电子对相距更远,斥力更小,键角更小。
题型3　氢键对物质熔、沸点的影响
【思维角度】 有氢键的分子熔、沸点高于没有氢键的分子;氢键多的分子熔、沸点高于氢键少的分子。
[典例5] (2021·全国甲卷,35节选)甲醇的沸点(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CH3SH,7.6 ℃)之间,其原因是 　。
【答题规范】 ①同为分子晶体,××分子间存在氢键,而××分子间仅存在较弱的范德华力。
②同为分子晶体,××存在分子间氢键,而××存在分子内氢键。
题型4　物质溶解性
【思维角度】 ①“相似相溶”规律;②与溶剂分子能否形成氢键;③同为极性分子,极性大的溶解度大。
[典例6] 在碘水中加入 1 mL 四氯化碳,振荡试管,观察碘被四氯化碳萃取,形成　　　　色的碘的四氯化碳溶液。碘在四氯化碳中比在纯水中的溶解性好,试从分子结构角度解释其原因:　 　　　　　　　　　。
【答题规范】 ①××分子属于极性分子(或非极性分子),根据“相似相溶”规律,××易溶于水(或有机溶剂)。
②××分子与水(或其他物质)形成分子间氢键,所以××易溶于水(或其他物质)。
题型5　分子极性大小比较
【思维角度】 先考虑分子极性,同为极性分子,考虑共价键的极性大小(成键原子的电负性之差)。
[典例7] (1)CCl4、COCl2极性大小比较及原因: 　。
(2)OF2的极性　　　　(填“大于”或“小于”)H2O的极性,解释原因:　 　。
【答题规范】 ①因为××分子是××空间结构,所以正、负电中心重合(或不重合),因此该分子属于非极性分子(或极性分子)。
②因为××电负性大于(或小于)××电负性,所以××键极性大于(或小于)××键,因此××分子极性大于(或小于)××分子。
1.(2024·浙江6月选考,17节选)化合物HA、HB、HC和HD的结构如图。
(1)HA、HB和HC中羟基与水均可形成氢键(—O—H…OH2),按照氢键由强到弱对三种酸排序　　　　　　　　　,请说明理由　 　。
(2)已知HC、HD钠盐的碱性NaC>NaD,请从结构角度说明理由: 　 。
2.(2024·山东卷,16节选)MnOx可作HMF转化为FDCA的催化剂(如图)。FDCA的熔点远大于HMF,除相对分子质量存在差异外,另一重要原因是 　　　　　　　　。
3.(2024·浙江1月选考,17节选)H2N—NH2+H+H2N—N,其中—NH2的氮原子杂化方式为　　　　;比较键角∠HNH:H2N—NH2中的—NH2　　(填“>”“<”或“=”)H2N—N中的—N,请说明理由:　 　。
4.(2023·浙江1月选考,17节选)Si(NH2)4分子的空间结构(以Si为中心)名称为　　　　,分子中氮原子的杂化轨道类型是　　　　。Si(NH2)4受热分解生成Si3N4和NH3,其受热不稳定的原因是 　。
5.(2023·山东卷,16节选)ClO2中心原子为Cl,Cl2O中心原子为O,二者均为V形结构,但ClO2中存在大π键()。ClO2中氯原子的轨道杂化方式为　　　　;O—Cl—O键角　　　　(填“>”“<”或“=”)Cl—O—Cl 键角。比较ClO2与Cl2O中Cl—O的键长并说明原因:　
　。
6.(2022·全国甲卷,35节选)2008年北京奥运会的“水立方”,在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”,实现了奥运场馆的再利用,其美丽的透光气囊材料由乙烯(CH2CH2)与四氟乙烯(CF2CF2)的共聚物(ETFE)制成。回答下列问题。
(1)固态氟化氢中存在(HF)n形式,画出(HF)3的链状结构:　　　　　　　　　　。
(2)CF2CF2和ETFE分子中C的杂化轨道类型分别为　　　　　和　　　　　;聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯,从化学键的角度解释原因:　 　。
7.(2020·山东卷,17节选)NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为　　　　　　　　　(填化学式,下同),还原性由强到弱的顺序为　　　　　　　　　　,键角由大到小的顺序为　 。
微专题11　分子结构与性质答题规范
[典例1] (1)原子半径F(2)Ti—Cl比C—Cl的键长长、键能小,易断裂
[典例2] >　SeO3中Se为sp2杂化,键角为120°,Se中Se为sp3杂化,键角小于109°28′
[典例3] (1)S的键角大于H2O的;S、H2O的中心原子均为sp3杂化,S中心原子S的孤电子对数为0,H2O中心原子O的孤电子对数为2,由于孤电子对之间的斥力大于孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力,故S的键角大于H2O的
(2)四面体形　NH3分子中N的孤电子对进入Z的空轨道后形成配位键,原孤电子对与成键电子对间的斥力变为成键电子对之间的斥力,斥力减小,所以NH3形成[Zn(NH3)6后 H—N—H 键角变大
[典例4] (1)>　中心原子的电负性N强于P,中心原子的电负性越大,成键电子对离中心原子越近,斥力越大,键角也越大
(2)Cl的电负性大于H的,在NCl3中成键电子对更远离中心原子,成键电子对之间的斥力更小,键角更小
[典例5] 同为分子晶体,甲醇和水均能形成分子间氢键,而甲硫醇不能形成分子间氢键,只有范德华力,且水分子间氢键比甲醇分子间氢键多
[典例6] 紫　I2、CCl4都是非极性分子,而H2O是极性分子,非极性溶质一般易溶于非极性溶剂
[典例7] (1)CCl4的极性小于COCl2的极性;因为前者是正四面体结构,正、负电中心重合,属于非极性分子,后者是平面三角形分子,正、负电中心不重合,属于极性分子
(2)小于　O与H的电负性差值比F与O的电负性差值大,则H2O的极性大于OF2的极性
[对接高考]
1.【答案】 (1)HC>HB>HA　O、S、Se的电负性逐渐减小,键的极性CO>CS>CSe,使得HA、HB、HC中羟基的极性逐渐增大,其中羟基与H2O形成的氢键逐渐增强
(2)S的原子半径大于O的原子半径,S—H的键长大于 O—H的,S—H的键能小于O—H的,同时HC可形成分子间氢键,使得HD比HC更易电离出H+,所以酸性HD>HC,C-的水解能力大于D-的,碱性NaC>NaD
【解析】 (1)O、S、Se的电负性逐渐减小,键的极性CO>CS>CSe,使得HA、HB、HC中羟基的极性逐渐增大,则其中羟基与水形成的氢键由强到弱的顺序为HC>HB>HA。
(2)HC、HD钠盐的碱性NaC>NaD,说明酸性HCHC,C-的水解能力大于D-的,钠盐的碱性NaC>NaD。
2.【答案】 FDCA形成的分子间氢键更多
【解析】 由HMF和FDCA的结构可知,HMF和FDCA 均能形成分子间氢键,但FDCA形成的分子间氢键更多,使得FDCA的熔点远大于HMF的。
3.【答案】 sp3　<　—NH2的中心原子N上有孤电子对,孤电子对对成键电子对排斥力大,键角变小
【解析】 —NH2的中心原子N的价层电子对数为3+=4,故杂化方式为sp3;—NH2的中心原子N的价层电子对数为4,有一个孤电子对,的中心原子N的价层电子对数为4+=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为H2N—NH2中的—NH24.四面体　sp3　Si周围的NH2基团体积较大,受热时斥力较强,Si(NH2)4中Si—N的键能相对较小;产物中气态分子数显著增多(熵增)
5.【答案】 sp2　>　ClO2中Cl—O的键长小于Cl2O中Cl—O的键长;原因是ClO2中既存在σ键,又存在大π键,原子轨道重叠的程度较大,因此其中Cl—O的键长较小,而Cl2O中只存在普通的σ键
【解析】 ClO2中心原子为Cl,Cl2O中心原子为O,两者均为V形结构,但ClO2中存在大π键()。由ClO2中存在可以推断,其中Cl只能提供 1对电子,有一个O提供1个电子,另一个O提供1对电子,这5个电子处于互相平行的p轨道中形成大π键,Cl提供孤电子对与其中一个O形成配位键,与另一个O形成的是普通的共价键(σ键,这个O只提供了一个电子参与形成大 π键),Cl的价层电子对数为3,则Cl的轨道杂化方式为sp2;Cl2O中心原子为O,根据价层电子对数的计算公式可知n=2+=4,因此,O的杂化方式为sp3,根据价层电子对互斥模型可知,n=4时,价层电子对的空间结构为四面体形,n=3时,价层电子对的空间结构为平面三角形,sp2杂化的键角一定大于sp3的,因此,虽然ClO2和Cl2O均为V形结构,但O—Cl—O键角大于Cl—O—Cl键角,孤电子对对成键电子对的排斥作用也改变不了这个结论。ClO2中Cl—O的键长小于Cl2O中Cl—O的键长,其原因是ClO2中既存在σ键,又存在大π键,原子轨道重叠的程度较大,而Cl2O中只存在普通的σ键。
6.【答案】 (1)
(2)sp2　sp3　C—F的键能大于聚乙烯中C—H 的键能,键能越大,化学稳定性越高
【解析】 (1)固体HF中存在氢键,则(HF)3的链状结构为 。
(2)CF2CF2中C形成3个σ键,无孤电子对,C的杂化方式为sp2,但其共聚物ETFE中C形成4个σ键,无孤电子对,C为sp3杂化;由于F的电负性较大,因此在与C的结合过程中形成的C—F的键能大于聚乙烯中 C—H 的键能,键能越大,化学性质越稳定,因此聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯的。
7.【答案】 NH3、AsH3、PH3　AsH3、PH3、NH3　NH3、PH3、AsH3
【解析】 NH3中存在分子间氢键,导致其沸点比与氮元素同主族的P、As的氢化物PH3、AsH3的沸点要高,而PH3、AsH3中均不存在分子间氢键,故影响PH3、AsH3沸点的因素为范德华力,相对分子质量越大,沸点越高,则沸点由高到低的顺序为NH3、AsH3、PH3。通常同主族元素随着原子序数的递增,气态氢化物的还原性逐渐增强,则还原性由强到弱的顺序是AsH3、PH3、NH3。同主族元素,随着原子序数的递增,电负性逐渐减小,则其气态氢化物中的成键电子对逐渐远离中心原子,致使成键电子对间的排斥力降低,键角逐渐减小,故键角由大到小的顺序是NH3、PH3、AsH3。
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分子结构与性质答题规范
微专题11
一、分子结构与性质“原因解释”类试题思维模式
二、分题型,练规范
题型1　分子稳定性
【思维角度】 分子稳定性取决于化学键(共价键)强弱,影响共价键强弱的因素有键长(原子半径)、键能。
[典例1] (1)气态氢化物热稳定性HF大于HCl的主要原因是
　。
(2)TiCl4稳定性比CCl4差,极易水解,试从结构角度分析其原因:
　 。
原子半径F键长H—FTi—Cl比
C—Cl的键长长、键能小,易断裂
【答题规范】 因为××原子半径小于(或大于)××原子,所以××键长小于(或大于)××键长,键长越短,键能越大,分子越稳定,因此××分子比××分子稳定。
题型2　键角的大小比较
【思维角度】 键角大小与中心原子杂化类型、孤电子对数、成键原子的电负性大小都有关系。
1.杂化方式不相同,优先看杂化方式,键角:sp>sp2>sp3。
>
Se为sp3杂化,键角小于109°28′
【答题规范】 ××分子(离子)中心原子X采取××杂化,键角为××,而××分子(离子)中心原子X采取××杂化,键角为××。
2.价层电子对的空间结构(或中心原子的杂化方式)相同,看中心原子孤电子对数,孤电子对数越多,斥力越大,键角越小。
　。
四面体形
【答题规范】 ××分子中心原子孤电子对数为××,××分子中心原子孤电子对数为××,孤电子对对成键电子对的排斥作用较大,因而××键角小于××键角。
3.空间结构相同,中心原子相同或配位原子相同,看配位原子或中心原子的电负性。
[典例4] (1)NH3的键角　　　(填“>”或“<”)PH3的键角,原因是
　 　。
(2)已知键角:NCl3 　。
>
中心原子的
电负性N强于P,中心原子的电负性越大,成键电子对离中心原子越近,斥力
越大,键角也越大
Cl的电负性大于H的,在NCl3中成键电子对
更远离中心原子,成键电子对之间的斥力更小,键角更小
【答题规范】 ①比较AC3与BC3的键角大小,电负性A>B。中心原子的电负性A大于B,中心原子的电负性越大,成键电子对离中心原子越近,成键电子对之间斥力越大,键角也越大。
②比较AB3与AC3的键角大小,电负性B>C。电负性B>C,在两种分子中成键电子对更靠近B原子,成键电子对相距更远,斥力更小,键角更小。
题型3　氢键对物质熔、沸点的影响
【思维角度】 有氢键的分子熔、沸点高于没有氢键的分子;氢键多的分子熔、沸点高于氢键少的分子。
[典例5] (2021·全国甲卷,35节选)甲醇的沸点(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CH3SH,7.6 ℃)之间,其原因是
　。
同为分子晶体,甲醇和水均能形成分子
间氢键,而甲硫醇不能形成分子间氢键,只有范德华力,且水分子间氢键比甲醇分子间氢键多
【答题规范】 ①同为分子晶体,××分子间存在氢键,而××分子间仅存在较弱的范德华力。
②同为分子晶体,××存在分子间氢键,而××存在分子内氢键。
题型4　物质溶解性
【思维角度】 ①“相似相溶”规律;②与溶剂分子能否形成氢键;③同为极性分子,极性大的溶解度大。
[典例6] 在碘水中加入 1 mL 四氯化碳,振荡试管,观察碘被四氯化碳萃取,形成　　　色的碘的四氯化碳溶液。碘在四氯化碳中比在纯水中的溶解性好,试从分子结构角度解释其原因:
　 　　　　　 　　　　。
紫
I2、CCl4都是非极性分子,而H2O是
极性分子,非极性溶质一般易溶于非极性溶剂
【答题规范】 ①××分子属于极性分子(或非极性分子),根据“相似相溶”规律,××易溶于水(或有机溶剂)。
②××分子与水(或其他物质)形成分子间氢键,所以××易溶于水(或其他物质)。
题型5　分子极性大小比较
【思维角度】 先考虑分子极性,同为极性分子,考虑共价键的极性大小(成键原子的电负性之差)。
[典例7] (1)CCl4、COCl2极性大小比较及原因:
　。
(2)OF2的极性　　　　(填“大于”或“小于”)H2O的极性,解释原因:
　 　。
CCl4的极性小于COCl2的极性;因为前者是正四面体结构,正、负电中心重合,属于非极性分子,后者是平面三角形分子,正、负电中心不重合,属于极性分子
小于
O与H的
电负性差值比F与O的电负性差值大,则H2O的极性大于OF2的极性
【答题规范】 ①因为××分子是××空间结构,所以正、负电中心重合(或不重合),因此该分子属于非极性分子(或极性分子)。
②因为××电负性大于(或小于)××电负性,所以××键极性大于(或小于)××键,因此××分子极性大于(或小于)××分子。
1.(2024·浙江6月选考,17节选)化合物HA、HB、HC和HD的结构如图。
对接高考
(1)HA、HB和HC中羟基与水均可形成氢键(—O—H…OH2),按照氢键由强到弱对三种酸排序　　　　　　 　,请说明理由
　 　。
HC>HB>HA
O、S、Se的电负性逐渐
(2)已知HC、HD钠盐的碱性NaC>NaD,请从结构角度说明理由:
　。
S的原子半
径大于O的原子半径,S—H的键长大于O—H的,S—H的键能小于O—H的,同时HC可形成分子间氢键,使得HD比HC更易电离出H+,所以酸性HD>HC,C-的水解能力大于D-的,碱性NaC>NaD
【解析】 (2)HC、HD钠盐的碱性NaC>NaD,说明酸性HCHC,C-的水解能力大于D-的,钠盐的碱性NaC>NaD。
2.(2024·山东卷,16节选)MnOx可作HMF转化为FDCA的催化剂(如图)。FDCA的熔点远大于HMF,除相对分子质量存在差异外,另一重要原因是
　　　 　　 　　　。
FDCA形成的分子间氢键更多
【解析】 由HMF和FDCA的结构可知,HMF和FDCA 均能形成分子间氢键,但FDCA形成的分子间氢键更多,使得FDCA的熔点远大于HMF的。
sp3
<
—NH2的中心原子N上有
孤电子对,孤电子对对成键电子对排斥力大,键角变小
4.(2023·浙江1月选考,17节选)Si(NH2)4分子的空间结构(以Si为中心)名称为　　　　,分子中氮原子的杂化轨道类型是　　　　。Si(NH2)4受热分解生成Si3N4和NH3,其受热不稳定的原因是
　。
四面体
sp3
Si周围的NH2基团体积较大,
受热时斥力较强,Si(NH2)4中Si—N的键能相对较小;产物中气态分子数显著增多(熵增)
sp2
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ClO2中Cl—O的键长小于Cl2O中Cl—O的键长;原因是ClO2中既存在σ键,又存在大π键,原子轨道重叠的程度较大,因此其中Cl—O的键长较小,而Cl2O中只存在普通的σ键
sp2
sp3
C—F的键能
大于聚乙烯中C—H 的键能,键能越大,化学稳定性越高
7.(2020·山东卷,17节选)NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为
　　　　　　　　 　(填化学式,下同),还原性由强到弱的顺序为
　　　　　　　　 ,键角由大到小的顺序为　 。
NH3、AsH3、PH3
AsH3、PH3、NH3
NH3、PH3、AsH3
【解析】 NH3中存在分子间氢键,导致其沸点比与氮元素同主族的P、As的氢化物PH3、AsH3的沸点要高,而PH3、AsH3中均不存在分子间氢键,故影响PH3、AsH3沸点的因素为范德华力,相对分子质量越大,沸点越高,则沸点由高到低的顺序为NH3、AsH3、PH3。通常同主族元素随着原子序数的递增,气态氢化物的还原性逐渐增强,则还原性由强到弱的顺序是AsH3、PH3、NH3。同主族元素,随着原子序数的递增,电负性逐渐减小,则其气态氢化物中的成键电子对逐渐远离中心原子,致使成键电子对间的排斥力降低,键角逐渐减小,故键角由大到小的顺序是NH3、PH3、AsH3。

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