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第29讲　分子的性质 配合物与超分子
第七章 物质结构与性质
1.了解分子的性质。
2.了解范德华力、氢键的含义及对物质性质的影响。
3.了解配位键、超分子。
复习目标
考点一　键的极性与分子的极性
考点二　分子间作用力
考点三　配合物　超分子
内容索引
考教衔接
课时测评
考点一
键的极性与分子的极性
1.键的极性
极性键与非极性键的比较
必备知识 整合
极性键 非极性键
成键原子 ______种元素的原子 ______元素的原子
电子对 ______偏移(电荷分布不均匀) ________偏移(电荷分布均匀)
成键原子 的电性 呈电中性
不同
同种
发生
不发生
1
(1)如何判断共价键极性的强弱？____________________________
____________________。
(2)键的极性对化学性质的影响
键的极性对羧酸酸性大小的影响：实质是通过改变羧基中羟基的
　　　　而实现的，羧基中羟基的极性越大，越　 　　　，则羧酸的酸性越强。
成键元素电负性值差异越大，共
价键的极性越强
极性
容易电离出H＋
1
①与羧基相邻的共价键的极性越大，羧基中　 　 　　，则羧酸的酸性越强。
②烷基是推电子基团，从而减小羧基中羟基的　　　　，导致羧酸的酸性减小。一般地，烷基越长，推电子效应　　　　，羧酸的酸性　　　　。
羟基的极性越大
极性
越大
越弱
2
(1)试比较下列有机酸的酸性强弱。
①CF3COOH　 ②CCl3COOH　 ③CHCl2COOH　
④CH2ClCOOH　⑤CH3COOH　 ⑥CH3CH2COOH
______________________________________________________。
(2)氟乙酸酸性大于氯乙酸酸性的原因是______________________
________________________________________________________
______ ______。
(3)甲酸酸性大于乙酸酸性的原因是__________________________
______________________________________________________。
①＞②＞③＞④＞⑤＞⑥
电负性：F＞Cl，C－F的极性大于C－Cl的极性，导致氟乙酸羧基中的羟基的极性更大，更易电离出H＋，故氟乙酸的酸性大于氯乙酸的酸性
烷基(R－)是推电子基团，烷基越长推电子效应越大，使羧基中的羟基的极性越小，羧酸的酸性越弱
2.极性分子和非极性分子
(1)极性分子和非极性分子的比较
类型 非极性分子 极性分子
形成原因 正电中心和负电中心____的分子 正电中心和负电中心______的分子
存在的共价键 __________________ __________________
分子内原子排列 ______ ________
非极性键或极性键
重合
不重合
非极性键或极性键
对称
不对称
(2)极性分子和非极性分子的判断方法
①A－A型分子一定是非极性分子、A－B型分子一定是极性分子。
②判断ABn型分子极性的两条经验规律
a.中心原子A化合价的绝对值等于该元素原子最外层电子数，则为非极性分子，反之则为极性分子。
b.中心原子A没有孤电子对，则为非极性分子，反之则为极性分子。
3.分子极性与化学键、分子空间结构的关系
1.(2024·长春高三开学考试)下列化合物中，化学键的类型(极性或非极性)和分子的极性皆相同的是
A.CO2和SO2 B.CH4和CH2Cl2
C.BF3和NH3 D.HCl和HI
关键能力 提升
A项，CO2是由极性键构成的非极性分子，SO2是由极性键构成的极性分子；B项，CH4是由极性键构成的非极性分子，CH2Cl2是由极性键构成的极性分子；C项，BF3是由极性键构成的非极性分子，NH3是由极性键构成的极性分子；D项，HCl和HI都是由极性键构成的极性分子。
√
2.下列分子P4、C60、O3、CS2、H2O2、SO2、SO3、HCHO、PCl3、PCl5中，属于非极性分子的是　　　 　　　　　；属于极性分子的是　　　　　　 　　。
P4、C60、CS2、SO3、PCl5
O3、H2O2、SO2、HCHO、PCl3
返回
考点二
分子间作用力
1.分子间作用力
范德华力、氢键的对比
必备知识 整合
范德华力 氢键
作用微粒 分子或原子(稀有气体分子) H与N、O、F等电负性很大的原子
分类 － 分子内氢键和分子间氢键
特征 ____方向性和饱和性 ____饱和性和方向性
强度 共价键＞______＞________ 影响其强 度的因素 ①组成和结构相似的物质，相对分子质量______，范德华力越大； ②分子的极性______，范德华力越大 X－H…Y强弱与X和Y的电负性有关
对物质性 质的影响 主要影响物理性质(如熔、沸点) 无
氢键
有
范德华力
越大
越大
1
(1)以HF为例表示出共价键、氢键及其键长：　　　　　　　 。
(2)已知邻羟基苯甲醛( )与对羟基苯甲醛( )的沸点相差很大，其中沸点较高的是　　　　　　，请画出上述两种物质形成氢键的情况：__________________________________
_。
对羟基苯甲醛
邻羟基苯甲醛形成分子内氢键： ；
对羟基苯甲醛形成分子间氢键：
2.分子的溶解性
(1)“相似相溶”原理：非极性溶质一般能溶于________溶剂，极性溶质一般能溶于_____溶剂。
(2)若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度______。
(3)随着溶质分子中疏水基个数的增多，溶质在水中的溶解度减小。如甲醇、乙醇和水以任意比互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。
非极性
极性
增大
2
(1)H2O2难溶于CS2，简要说明理由：________________________
______________________________________________________。
(2)NH3、CH3CH2OH、CH3CHO都极易溶于水的原因是_______
_____________________________________________________。
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
NH3、CH3CH2OH、CH3CHO都是极性分子，且都能与H2O形成氢键
3.分子的手性
(1)手性异构：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手和右手一样互为______，在三维空间里__________的现象。
(2)手性分子：具有____________的分子。
(3)手性碳原子：在有机物分子中，连有____________________的碳原子，
如 。
镜像
不能叠合
手性异构体
四个不同基团或原子
1.氢键是一种特殊的化学键 ( )
2.卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物(即CX4)的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而增大 ( )
3.氨水中氨分子与水分子间形成了氢键 ( )
4.H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键 ( )
5.氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高 ( )
正误判断
×
×
√
×
×
考向1 物质溶解性判断
1.下列化学事实中，主要用“相似相溶”原理解释的有　 　　(填序号)。
①O2、N2难溶于水，但Cl2能溶于水
②戊醇在水中溶解度较小，但戊醇与己烷互溶
③碘难溶于水，碘溶于酒精形成碘酒
④NaCl能溶于水形成溶液，NaCl“溶”于酒精形成胶体
⑤NH3在水中的溶解度达到了1∶700(体积比)
关键能力 提升
②③④
2.乙醇与甲醚互为同分异构体，乙醇能与水以任意比例互溶，而甲醚却不溶于水。其原因是什么？预测乙醇与甲醚的熔、沸点哪个高？
　　　　　　 　。
乙醇能与水形成氢键，而甲醚不能　乙醇熔、沸点高
考向2 分子间作用力与分子性质原因分析
3.有关物质的熔、沸点，回答下列问题。
(1)有机物A( )的结构可以表示为 (虚线表示氢键)，而有机物B( )只能形成分子间氢键。工业上用水蒸气蒸馏法将A和B进行分离，首先被蒸出的是有机物　　　　(填字母)，原因是_____________　　　　　　　
　　　　 　　　。
(2)如图为S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为　　　　　 　　。
A
A易形成分子内氢键，B易形成分子间氢键，所以B的沸点比A的高
S8相对分子质量大，分子间范德华力大
(3)在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2CH3OH＋H2O)所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为___________________________　，原因是________________________________________________________________
_________________________________________________________________________。
H2O＞CH3OH＞CO2＞H2
H2O与CH3OH均为极性分子且能形成分子间氢键，等物质的量的H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大
考向3 手性碳的判断
4.下列分子中若有手性分子，请用“*”标出其手性碳原子；若无手性分子，此项不必作答。
a. b.
c. d.CH3CHClCH2CHO
*
*
5.(2023·海南卷)闭花耳草是海南传统药材，具有消炎功效。车叶草苷酸是其活性成分之一，结构简式如图所示。用“*”标出分子中的手性碳
原子。
*
*
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*
返回
考点三
配合物　超分子
1.配位键
(1)形成：由一个原子单方面提供__________，而另一个原子提供空轨道接受孤电子对形成的共价键，即“电子对给予－接受”键被称为________。
(2)表示方法：常用“→”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，
如N可表示为 __________ ，在N中，虽然有一个N－H形成过程与其他3个N－H形成过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全______。
必备知识 整合
孤电子对
配位键
相同
2.配位化合物
(1)概念：金属离子或原子(中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)通过________结合形成的化合物。
(2)形成条件
中心离子或原子：有空轨道，一般是带正电的金属离子，特别是过渡金属离子，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等，但也有电中性的原子等。
配体：其中的配位原子有孤电子对。配体可以是分子，如CO、NH3、H2O等，也可以是离子，如F－、Cl－、Br－、I－、CN－、SCN－、OH－等。
配位键
(3)组成：以[Cu(NH3)4]SO4为例
配位数
配位原子
配体
3.配合物的制备
实验操作 实验现象及有关的离子方程式
滴加氨水后，试管中首先出现__________，反应的离子方程式：__________
_____________________________________ ；
氨水过量后沉淀逐渐_____，得到深蓝色的透明溶液，反应的离子方程式：___________________________________________；
滴加乙醇后析出深蓝色晶体：[Cu(NH3)4]2＋＋S＋H2O
[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓
溶液变为_____色，反应的离子方程式：_______________________________
蓝色沉淀
Cu2＋＋
2NH3·H2OCu(OH)2↓＋2N
溶解
Cu(OH)2＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－
Fe3＋＋nSCN－[Fe(SCN)n]3－n
红色
3.配合物的制备
实验操作 实验现象及有关的离子方程式
滴加AgNO3溶液后，试管中出现__________，反应的离子方程式：_____________________；
再滴加氨水后沉淀______，溶液呈___色，反应的离子方程式：_______________________________________
白色沉淀
Ag＋＋Cl－AgCl↓；
溶解
无
AgCl＋2NH3[Ag(NH3)2]＋＋Cl－
4.超分子
(1)概念
若____________分子相互“组合”在一起形成具有________________的聚集体，能表现出不同于单个分子的性质，可以把这种聚集体看成分子层次上的分子，称为超分子。
(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。
两个或多个
特定结构和功能
1.配位键实质上是一种特殊的共价键 ( ) 2.提供孤电子对的微粒既可以是分子，也可以是离子 ( ) 3.有配位键的化合物就是配位化合物 ( ) 4.配位化合物都很稳定 ( ) 5.在配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2中的Cl－均可与AgNO3反应生成AgCl沉淀
( )
6.Ni(CO)4是配合物，它是由中心原子与配体构成的 ( )
正误判断
√
√
×
×
×
√
考向1 配位键和配合物
1.含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种原子序数为48的Cd2＋配合物的结构如图所示，则下列说法正确的是
A.该螯合物中N的杂化方式有2种
B.1 mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有6 mol
C.Cd属于d区元素
D.Cd的价电子排布式为4d85s2
关键能力 提升
√
该螯合物中无论是硝基中的N原子，还是N中的N原子，还是六元环中的N原子，N均为sp2杂化，即N只有1种杂化方式，A错误；该螯合物中Cd2＋与5个N原子、2个O原子形成化学键，其中与1个O原子形成的为共价键，另外的均为配位键，故1 mol该配合物中通过螯合作用形成6 mol配位键，B正确；原子序数为48的Cd属于ds区元素，C错误；Cd的价电子排布式为4d105s2，D错误。
2.过渡金属配合物的一些特有性质的研究正受到许多研究人员的关注，因为这方面的研究无论是理论上还是工业应用上都有重要意义。氯化铁溶液用于检验食用香精乙酰乙酸乙酯时，会生成紫色配合物，其配离子结构如图所示。下列有关该配离子的说法正确的是
A.1 mol该配离子中含有π键的个数是6×6.02×1023
B.该配离子中碳原子的杂化类型均为sp2
C.该配离子含有的非金属元素中电负性最大的是碳
D.该配离子中含有的化学键有离子键、共价键、配位键
√
根据配离子结构示意图可知，1 mol该配离子中含有π键的个数是6NA，即6×6.02×1023，故A正确；该配离子中碳原子的杂化类型有sp2、sp3，故B错误；该配离子含有的非金属元素有C、O、H，电负性最大的是氧，故C错误；该配离子中含有的化学键有共价键、配位键，故D错误。
3.Cu2＋能与NH3形成具有对称空间结构的[Cu(NH3)4]2＋。
(1)[Cu(NH3)4]2＋的H－N－H键角　　　(填“＞”“＜”或“＝”)NH3的H－N－H键角。
(2)NF3与NH3具有相同的空间结构，但NF3不易与Cu2＋形成配离子，理由是______________________________________________________________
_______________________________________。
＞
F的电负性比N大，N－F键成键电子偏向于F，导致NF3中N原子核对其孤电子对吸引能力增强，难以形成配位键
[Cu(NH3)4]2＋中N原子无孤电子对，所以[Cu(NH3)4]2＋中H－N－H键角＞NH3的H－N－H键角。
4.镍能形成多种配合物，如[Ni(NH3)6]2＋、Ni(CO)4等。
(1)1 mol [Ni(NH3)6]2＋中含有的σ键数目为　　　　。
(2)Ni(CO)4中的配位原子为　　，其更容易进行配位的原因是___________
　　　　　　____________________________________　。
24NA
C
C的电负性小于O，对孤电子对的束缚作用低，易提供出孤电子对
考向2 超分子的性能与特征
5.冠醚是一种超分子，它能否适配碱金属离子与其空腔直径和离子直径有关。二苯并-18-冠-6与K＋形成的配离子的结构如图所示，下列说法错误的是
A.冠醚可以用来识别碱金属离子
B.二苯并-18-冠-6也能适配Li＋
C.该冠醚分子中碳原子杂化方式有2种
D.一个配离子中配位键的数目为6
冠醚 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子(直径/pm)
15-冠-5 170～220 Na＋(204)
18-冠-6 260～320 K＋(276)、Rb＋(304)
21-冠-7 340～430 Cs＋(334)
√
由题表知，碱金属离子在冠醚空腔直径范围内，冠醚可以识别碱金属离子，A正确；Li＋半径小于Na＋，则Li＋直径小于260 pm，二苯并-18-冠-6不能适配Li＋，B错误；该冠醚分子中苯环碳原子为sp2杂化、其他碳链上的碳原子为sp3杂化，C正确；由结构简式可知，一个配离子中配位键的数目为6，D正确。
冠醚 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子(直径/pm)
15-冠-5 170～220 Na＋(204)
18-冠-6 260～320 K＋(276)、Rb＋(304)
21-冠-7 340～430 Cs＋(334)
6.利用超分子可分离C60和C70。将C60、C70混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中进行分离的流程如图。下列说法错误的是
A.第二电离能：C＜O
B.杯酚分子中存在π键
C.杯酚与C60形成氢键
D.C60与金刚石的晶体类型不同
C和O分别失去一个电子后的价层电子排布式为2s22p1和2s22p3，失去一个电子后，O的2p能级是半充满结构，比较稳定，所以O的第二电离能大于C的第二电离能，A项正确；杯酚分子中含有苯环结构，存在大π键，B项正确；C60中只含有C元素，无法与杯酚形成氢键，C项错误；金刚石为共价晶体，C60为分子晶体，D项正确。
√
(1)(2024·河北卷)NH3和CO2都能作制冷剂是因为它们有相同类型的分子间作用力 ( )
(2)(2024·湖北卷)甘油是黏稠液体，是因为甘油分子间的氢键较强 ( )
(3)(2024·甘肃卷)在水中的溶解度：苯＜苯酚 (　 　)
(4)(2023·湖南卷)含有手性碳原子的分子叫做手性分子 (　 　)
(5)(2023·湖南卷)邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛的沸点 ( 　　) (6)(2023·湖北卷)CF4和SF4均为非极性分子 (　 　) (7)(2023·湖北卷)沸点：正戊烷(36.1 ℃)高于新戊烷(9.5 ℃)，是因为前者分子间作用力大 (　 　)
高考真题 感悟
正误判断
×
√
√
×
√
×
√
(8)(2023·湖北卷)酸性：CF3COOH(pKa＝0.23)远强于CH3COOH(pKa＝4.76)，是因为前者羟基极性大 (　 　)
(9)(2023·辽宁卷) 闭环螺吡喃与开环螺吡喃均
有手性 (　 　) (10)(2023·北京卷)氟化氢分子的极性强于氯化氢分子的极性，能通过比较
氟元素和氯元素的电负性进行解释 (　 　)
√
×
√
2.(2024·湖北卷)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：B＜C＜N
C.1 mol P和1 mol Q所含电子数目相等
D.P和Q分子中C、B和N均为sp2杂化
√
由所给分子结构图可知，P和Q分子都对称、
正负电荷中心重合，都是非极性分子，A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B＜C＜N，B正确；由所给分子结构可知，P分子式为C24H12，Q分子式为B12N12H12，P、Q分子都含156个电子，故1 mol P和1 mol Q所含电子数目相等，C正确；由所给分子结构可知，P和Q分子中C、B和N均与其他三个原子成键，P和Q分子呈平面结构，故P和Q分子中C、B和N均为sp2杂化，D正确。
3.(2024·安徽卷)地球上的生物氮循环涉及多种含氮物质，转化关系之一如下图所示(X、Y均为氮氧化物)，羟胺(NH2OH)以中间产物的形式参与循环。常温常压下，羟胺易潮解，水溶液呈碱性，与盐酸反应的产物盐酸羟胺([NH3OH]Cl)广泛用于药品、香料等的合成。
已知25 ℃时，Ka(HNO2)＝7.2×10－4，Kb(NH3·H2O)＝1.8×10－5，Kb(NH2OH)＝8.7×10－9。
下列有关物质结构或性质的比较中，正确的是
A.键角：NH3＞N
B.熔点：NH2OH＞[NH3OH]Cl
C.25 ℃同浓度水溶液的pH：[NH3OH]Cl＞NH4Cl
D.羟胺分子间氢键的强弱：O－H…O＞N－H…N
√
NH3中N原子的价层电子对数＝3＋×(5－3×1)＝3
＋1＝4，为sp3杂化，键角为107°，N中N的价层
电子对数＝3＋×(5＋1－3×2)＝3＋0＝3，为sp2杂
化，键角为120°，故键角：NH3＜N，A项错误；NH2OH为分子晶体，[NH3OH]Cl为离子晶体，故熔点：NH2OH＜[NH3OH]Cl，B项错误；由题目信息可知，25 ℃下，Kb(NH3·H2O)＞Kb(NH2OH)，故NH2OH的碱性比NH3·H2O弱，同浓度的水溶液中，[NH3OH]＋的水解程度大于N的水解程度，同浓度水溶液的pH：[NH3OH]Cl＜NH4Cl，C项错误；O的电负性大于N，O－H键的极性大于N－H键，故羟胺分子间氢键的强弱：O－H…O＞N－H…N，D项正确。
4.(2024·湖北卷)科学家合成了一种如图所示的纳米“分子客车”，能装载多种稠环芳香烃。三种芳烃与“分子客车”的结合常数(值越大越稳定)见表。下列说法错误的是
A.芳烃与“分子客车”可通过分子间相互作用形成超分子
B.并四苯直立装载与平躺装载的稳定性基本相同
C.从分子大小适配看“分子客车”可装载2个芘
D.芳烃π电子数越多越有利于和“分子客车”的结合
芳烃 芘 并四苯 蒄
结构
结合常数 385 3 764 176 000
√
“分子客车”能装载多种稠环芳香烃，故芳烃与“分子客车”通过分子间作用力形成分子聚集体——超分子，A项正确；“分子客车”的长为2.2 nm、高为0.7 nm，从长的方向观察，有与并四苯分子适配的结构，从高的方向观察则缺少合适结构，故平躺装载的稳定性大于直立装载的稳定性，B项错误；芘与“分子客车”中的中间部分结构大小适配，
芳烃 芘 并四苯 蒄
结构
结合常数 385 3 764 176 000
故从分子大小适配看“分子客车”可装载2个芘，C项正确；芘、并四苯、蒄中π电子数逐渐增多，与“分子客车”的结合常数逐渐增大，而结合常数越大越稳定，故芳烃π电子数越多越有利于和“分子客车”结合，D项正确。
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芳烃 芘 并四苯 蒄
结构
结合常数 385 3 764 176 000
考教
衔接3
高考真题溯源
　　在超分子的学习中，学生要识记超分子的两大特征：分子识别和自组装，前者尤其要掌握，其中最常见的就是冠醚识别碱金属离子。与冠醚有关的素材经常会与有机化合物的结构与性质融合考查，体现了新高考下的情境化命题趋势。这就要求学生重视且牢记教材中的内容，以“不变”应“万变”。
真题链接—— 高考这样考 [考题]　(2023·辽宁卷)冠醚因分子结构形如皇冠而得名，某冠醚分子c可识别K＋，其合成方法如下。下列说法错误的是 A.该反应为取代反应 B.a、b均可与NaOH溶液反应 C.c核磁共振氢谱有3组峰 D.c可增加KI在苯中的溶解度 逻辑推理与论证
1.取代反应的特点是“交换成分，有上有下”，所以该反应为取代反应。
2.有机化合物中能与NaOH溶液反应的官能团有酚羟基、卤素原子和羧基等。
3.判断有机化合物中核磁共振氢谱的组数时要注意其结构的对称性。
4.c是一种冠醚分子，且可识别K＋，故可增加KI在苯中的溶解度。
√
溯本求源—— 教材这样写 [教材]　(鲁科版选择性必修2)20世纪80年代，化学家发现了一类被称为冠醚的物质(如下图)。 由于冠醚能与阳离子(尤其是碱金属阳离子)作用，并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用，将阳离子以及对应的阴离子都带入有机溶剂，因而成为有机反应中很好的催化剂。 教材相关知识
1.冠醚分子与碱金属离子之间形成的是配位键。
2.冠醚对碱金属离子有选择性，这主要与冠醚空腔直径和碱金属离子直径有关。
3.超分子的另一重要特征是自组装。超分子在纯粹化学和生命秩序之间形成了过渡，架起了认识生命现象、进行超分子仿生、合成超分子药物的桥梁。
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课 时 测 评
1.下列叙述中正确的是
A.以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子
B.以极性键结合起来的分子一定是极性分子
C.非极性分子只能是双原子单质分子
D.非极性分子中，一定含有非极性共价键
全由非极性键结合起来的双原子分子为非极性分子，如氧气、氮气、氯气等，故A正确；以极性键结合起来的分子可能为非极性分子，如甲烷、二氧化碳等，故B错误；非极性分子可能为多原子分子，如甲烷、二氧化碳等，故C错误；非极性分子中，可能不含非极性键，如CO2等，故D错误。
√
2.检验Ni2＋反应的一种生成物为丁二酮肟镍，是一种鲜红色沉淀，其分子结构如图所示。下列说法正确的是
A.Ni2＋核外有14种运动状态不同的电子
B.该分子内微粒之间存在的作用力有共价键、配位键、离子键、氢键
C.基态N原子的价电子轨道表示式为
D.H2O中有2个由s轨道与sp3杂化轨道形成的σ键
√
Ni2＋价电子排布式为3d8，核外有26种运动状态不同的电子，A说法错误；该分子不是离子化合物，不含离子键，B说法错误；基态N原子的价电子排布式为2s22p3，轨道表示式为 ，C说法错误；H2O中心氧原子s能级与p能级3个轨道杂化形成4个sp3杂化轨道，与H形成2个σ键，2个容纳孤电子对，D说法正确。
3.铜是重要过渡元素，能形成多种配合物，如Cu2＋与乙二胺(H2N－CH2－CH2－NH2)可形成如图所示配离子。下列说法不正确的是
A.1 mol 乙二胺分子中含有11NA个σ键
B.乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为 sp3
C.Cu2＋与乙二胺形成的配离子内部含有极性键、非极性键、配位键和离子键
D.乙二胺和三甲胺[分子式为N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高很多，原因为乙二胺分子间可形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键
√
乙二胺的结构式为 ，所以1 mol 乙二胺分子中含有11NA个
σ键，A正确；乙二胺分子中氮原子形成3个σ键，还有一个孤电子对，轨道的杂化类型为sp3，B正确；Cu2＋与乙二胺形成的配离子内部含有H－N等极性键、C－C非极性键、配位键，但不含有离子键，C错误。
4.X为含Cu2＋的配合物，实验室制备X的一种方法如图。下列说法不正确的是
A.①中发生反应：Cu2＋＋2NH3·H2OCu(OH)2↓＋2N
B.在①和②中，氨水参与反应的微粒相同
C.X中所含阴离子是S
D.X的析出利用了其在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度
√
向CuSO4溶液中加入氨水，发生①中反应，生成Cu(OH)2沉淀，离子方程式为Cu2＋＋2NH3·H2OCu(OH)2↓＋2N，继续加入氨水，沉淀溶解，②中反应为Cu(OH)2＋4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O，加入乙醇，析出X，X为Cu2＋的配合物，故X为深蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O。根据分析可知，①中发生反应的离子方程式为Cu2＋＋2NH3·H2OCu(OH)2↓＋2N，故A正确；根据分析可知，在①和②中，氨水参与反应的微粒分别为OH－和NH3，故B错误；根据分析可知，X为深蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O，X中所含阴离子是S，故C正确；由题图可知，X的析出利用了其在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，故D正确。
5.X、Y、Z是常见的三种冠醚，其结构如下图所示。它们能与碱金属离子作用，并随着环的大小不同而与不同金属离子作用。Li＋的体积与X的空腔大小相近，恰好能进入X的环内，且Li＋与氧原子的一个孤电子对作用形成稳定结构W(如图所示)。
已知：冠醚Z可与KMnO4发生如下变化。
下列说法正确的是
A.W中Li＋与冠醚X之间的作用属于离子键
B.冠醚Y既能与K＋形成稳定结构，也能与Li＋形成稳定结构
C.烯烃难溶于水，被KMnO4水溶液氧化的效果较差，若烯烃中加入冠醚Z，氧化效果明显提高
D.与X相比，W中的C－O－C键角更小
√
W中Li＋提供空轨道、O原子提供孤电子对，二者形成弱配位键，A错误；冠醚Y空腔较大，Li＋半径较小，导致Li＋不易与氧原子的孤电子对形成弱配位键，所以得不到稳定结构，B错误；根据“相似相溶”规律可知，冠醚Z可溶于烯烃，加入冠醚Z中的K＋因静电作用将Mn带入烯烃中，增大反应物的接触面积，提高了氧化效果，C正确；X中O原子上含有2个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥力较强，导致X中的C－O－C键角小于W中的，D错误。
6.B2O3的气态分子结构如图1所示，硼酸(H3BO3)晶体结构为层状，其二维平面结构如图2所示。下列说法错误的是
A.两分子中B原子分别采用sp杂化、sp2杂化
B.硼酸晶体中层与层之间存在范德华力
C.1 mol H3BO3晶体中含有6 mol氢键
D.硼原子可提供空轨道，硼酸电离的方程式为H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋
√
B原子最外层有3个电子，在图1分子中每个B原
子只形成了2个σ键，且没有孤电子对，故采用
sp杂化，在图2分子中每个B原子形成了3个σ键，
且没有孤电子对，故采用sp2杂化，A正确；由
题中信息可知，硼酸晶体为层状结构，类比石墨的晶体结构可知其层与层之间存在范德华力，故B正确；由图中信息可知，每个硼酸分子有3个羟基，其O原子和H原子均可与邻近的硼酸分子形成氢键，平均每个硼酸分子形成了3个氢键，因此，1 mol H3BO3晶体中含有3 mol氢键，故C错误；硼原子的2p轨道有空轨道，水电离的OH－中氧原子有2个孤电子对，两者可形成配位键并破坏水的电离平衡使溶液显酸性，其电离方程式为H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋，故D正确。
7.一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构的水合物晶体，CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”(结构如图所示)。下列说法正确的是
A.H2O、CH4、CO2都是含极性键的共价化合物
B.可燃冰的笼状结构中甲烷分子与水分子形成共价键
C.水分子间存在范德华力，故水分子高温下也很稳定
D.CH4的空间结构呈正四面体形，H2O、CO2的空间结构呈V形
√
水中的O－H键，甲烷中的C－H键，二氧化碳中的CO键，都是极性键，而且都是共价化合物，A正确；水分子间通过氢键形成分子笼，把甲烷分子包裹在分子笼里，分子间不会形成共价键，即甲烷分子与水分子没有形成共价键，B错误；水分子间存在范德华力与水的稳定性无关，水稳定是因为O－H键牢固，C错误；二氧化碳是直线形，D
错误。
8.(2024·重庆模拟预测)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杂化类型为sp2，单键碳原子为sp3杂化，A错误；该超分子中－CH3中心原子C和－NH2中心原子N均为sp3杂化，但N原子有一个孤电子对，所以∠HNH夹角小些，B错误；该超分子由2个极性分子聚集而成，C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正确。
9.(2024·湖北黄冈模拟预测)物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是
√
选项 性质差异 结构因素
A 沸点：乙醇(78.3 ℃)高于乙醛(20.8 ℃) 分子间氢键
B 熔点：KAl2Cl7熔点远高于Al2Cl6的熔点 分子间作用力
C 键角：PF3(94°)小于PCl3(109.5°) 电负性差异
D 分解温度：HBr(500 ℃)高于HI(300 ℃) 键能大小
由于乙醇中存在和氧原子相连的氢原子，存在分子间氢键，而乙醛中不存在，导致乙醇(78.3 ℃)的沸点高于乙醛(20.8 ℃)，即与氢键作用有关，A不符合题意；KAl2Cl7是离子晶体，Al2Cl6是分子晶体，作用力：离子键＞范德华力，导致KAl2Cl7的熔点远高于Al2Cl6，则KAl2Cl7的熔点远高于Al2Cl6与晶体类型有关，B符合题意；电负性：F＞Cl，故PF3中共用电子对离P更远，排斥力更小，键角更小，即键角与F、Cl的电负性差异有关，C不符合题意； 由于半径：I＞Br，导致H－Br的键能比H－I的键能大，所以热分解温度：HBr大于HI，D不符合题意。
10.(2024·江苏南京模拟预测)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的化合价为＋4
√
Al3＋有2个电子层、Cl－有3个电子层，不具有相同的电子层结构，A错误；Al提供空轨道，Cl提供孤电子对，形成配位键，B错误；Al形成4个σ键，无孤电子对，为sp3杂化，C正确；该结构中Al的化合价为＋3，D错误。
11.(10分)氮族、氧族元素及其化合物种类繁多，有许多用途，部分物质的熔、沸点如下表所示：
(1)H2O、N2H4的熔、沸点要比H2S的熔、沸点高很多，主要原因为__________________________ 。
H2O H2S S8 SO2 SO3 H2SO4 N2H4
熔点/℃ 0 －85.5 115.2 －75.5 16.8 10.3 1.4
沸点/℃ 100 －60.3 444.6 －10.0 45.0 337.0 113.5
H2O、N2H4存在分子间氢键
(2)根据价层电子对互斥模型，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是　　　　。
H2O H2S S8 SO2 SO3 H2SO4 N2H4
熔点/℃ 0 －85.5 115.2 －75.5 16.8 10.3 1.4
沸点/℃ 100 －60.3 444.6 －10.0 45.0 337.0 113.5
H2S
H2S分子中硫原子的价层电子对数为4，SO2和SO3分子中硫原子的价层电子对数都为3。
(3)N2H4是火箭发射常用的燃料，N2H4的电子式为　　　　　　　　，它属于　　　　(填“极性”或“非极性”)分子。
H2O H2S S8 SO2 SO3 H2SO4 N2H4
熔点/℃ 0 －85.5 115.2 －75.5 16.8 10.3 1.4
沸点/℃ 100 －60.3 444.6 －10.0 45.0 337.0 113.5
极性
肼是共价化合物，电子式为 ，肼分子的结构不对称，正、负电中心不重合，属于极性分子。
(4)已知含氧酸的酸性与结构中非羟基氧的数目有关，强酸一般有两个非羟基氧(如硫酸： )，中强酸一般有一个非羟基氧(如磷酸： )。
已知亚磷酸(H3PO3)是一种二元中强酸。请写出亚磷酸的结构简
式：　　　　。
H2O H2S S8 SO2 SO3 H2SO4 N2H4
熔点/℃ 0 －85.5 115.2 －75.5 16.8 10.3 1.4
沸点/℃ 100 －60.3 444.6 －10.0 45.0 337.0 113.5
由中强酸一般有一个非羟基氧可知，亚磷酸分子中含有一个非羟基氧和2个羟基，有一个氢原子直接与磷原子相连，结构简式为 。
H2O H2S S8 SO2 SO3 H2SO4 N2H4
熔点/℃ 0 －85.5 115.2 －75.5 16.8 10.3 1.4
沸点/℃ 100 －60.3 444.6 －10.0 45.0 337.0 113.5
12.(10分)(2024·四川眉山模拟预测)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＋1/2，则与之相反的用－1/2，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或－2
基态Fe原子核外价层电子排布式为3d64s2；3d轨道有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)FeCl3水溶液中Fe3＋可水解生成双核阳离子[Fe2(H2O)8(OH)2]＋，结构如下图所示。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”)。
大于
a
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)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　　　 　，N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__________________________________________________________
___________。
N＞O＞H＞C
平面三角形
尿素、乙酸都能形成分子间氢键，等物质的量时，尿素形成的氢键数目更多
同一周期元素，第一电离能从左到右有增大趋势，但第ⅡA、ⅤA族反常，且C的第一电离能小于H，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。
返回第29讲　分子的性质　配合物与超分子
【复习目标】　1.了解分子的性质。2.了解范德华力、氢键的含义及对物质性质的影响。3.了解配位键、超分子。
考点一　键的极性与分子的极性
1.键的极性
极性键与非极性键的比较
极性键 非极性键
成键原子 不同种元素的原子 同种元素的原子
电子对 发生偏移(电荷分布不均匀) 不发生偏移(电荷分布均匀)
成键原子 的电性 呈电中性
【微思考1】　(1)如何判断共价键极性的强弱？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)键的极性对化学性质的影响
键的极性对羧酸酸性大小的影响：实质是通过改变羧基中羟基的　　　　而实现的，羧基中羟基的极性越大，越　　　　，则羧酸的酸性越强。
①与羧基相邻的共价键的极性越大，羧基中　　　　，则羧酸的酸性越强。
②烷基是推电子基团，从而减小羧基中羟基的　　　　，导致羧酸的酸性减小。一般地，烷基越长，推电子效应　　　　，羧酸的酸性　　　　。
提示：(1)成键元素电负性值差异越大，共价键的极性越强
(2)极性　容易电离出H＋　①羟基的极性越大　②极性　越大　越弱
【微思考2】　(1)试比较下列有机酸的酸性强弱。
①CF3COOH　②CCl3COOH　③CHCl2COOH　
④CH2ClCOOH　⑤CH3COOH　⑥CH3CH2COOH
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)氟乙酸酸性大于氯乙酸酸性的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)甲酸酸性大于乙酸酸性的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
提示：(1)①＞②＞③＞④＞⑤＞⑥
(2)电负性：F＞Cl，C－F的极性大于C－Cl的极性，导致氟乙酸羧基中的羟基的极性更大，更易电离出H＋，故氟乙酸的酸性大于氯乙酸的酸性
(3)烷基(R－)是推电子基团，烷基越长推电子效应越大，使羧基中的羟基的极性越小，羧酸的酸性越弱
2.极性分子和非极性分子
(1)极性分子和非极性分子的比较
类型 非极性分子 极性分子
形成原因 正电中心和负电中心重合的分子 正电中心和负电中心不重合的分子
存在的 共价键 非极性键或极性键 非极性键或极性键
分子内 原子排列 对称 不对称
(2)极性分子和非极性分子的判断方法
①A－A型分子一定是非极性分子、A－B型分子一定是极性分子。
②判断ABn型分子极性的两条经验规律
学生用书 第170页
a.中心原子A化合价的绝对值等于该元素原子最外层电子数，则为非极性分子，反之则为极性分子。
b.中心原子A没有孤电子对，则为非极性分子，反之则为极性分子。
3.分子极性与化学键、分子空间结构的关系
1.(2024·长春高三开学考试)下列化合物中，化学键的类型(极性或非极性)和分子的极性皆相同的是(　　)
A.CO2和SO2 B.CH4和CH2Cl2
C.BF3和NH3 D.HCl和HI
答案：D　
解析：A项，CO2是由极性键构成的非极性分子，SO2是由极性键构成的极性分子；B项，CH4是由极性键构成的非极性分子，CH2Cl2是由极性键构成的极性分子；C项，BF3是由极性键构成的非极性分子，NH3是由极性键构成的极性分子；D项，HCl和HI都是由极性键构成的极性分子。
2.下列分子P4、C60、O3、CS2、H2O2、SO2、SO3、HCHO、PCl3、PCl5中，属于非极性分子的是　　　　　　　　；属于极性分子的是　　　　　　　　。
答案：P4、C60、CS2、SO3、PCl5　O3、H2O2、SO2、HCHO、PCl3
考点二　分子间作用力
1.分子间作用力
范德华力、氢键的对比
范德华力 氢键
作用微粒 分子或原子(稀有气体分子) H与N、O、F等电负性很大的原子
分类 － 分子内氢键和分子间氢键
特征 无方向性和饱和性 有饱和性和方向性
强度 共价键＞氢键＞范德华力
影响其强 度的因素 ①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大； ②分子的极性越大，范德华力越大 X－H…Y强弱与X和Y的电负性有关
对物质性 质的影响 主要影响物理性质(如熔、沸点)
【微思考1】　(1)以HF为例表示出共价键、氢键及其键长：　　　　　　　。
(2)已知邻羟基苯甲醛()与对羟基苯甲醛()的沸点相差很大，其中沸点较高的是　　　　　　，请画出上述两种物质形成氢键的情况：　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
提示：(1)
(2)对羟基苯甲醛　邻羟基苯甲醛形成分子内氢键：；对羟基苯甲醛形成分子间氢键：
2.分子的溶解性
(1)“相似相溶”原理：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。
(2)若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。
(3)随着溶质分子中疏水基个数的增多，溶质在水中的溶解度减小。如甲醇、乙醇和水以任意比互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。
【微思考2】　(1)H2O2难溶于CS2，简要说明理由：　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
(2)NH3、CH3CH2OH、CH3CHO都极易溶于水的原因是　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　。
提示：(1)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
(2)NH3、CH3CH2OH、CH3CHO都是极性分子，且都能与H2O形成氢键
3.分子的手性
(1)手性异构：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能叠合的现象。
(2)手性分子：具有手性异构体的分子。
(3)手性碳原子：在有机物分子中，连有四个不同基团或原子的碳原子，如。
学生用书 第171页
【正误判断】　
1.氢键是一种特殊的化学键(　　)
2.卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物(即CX4)的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而增大(　　)
3.氨水中氨分子与水分子间形成了氢键(　　)
4.H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键(　　)
5.氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高(　　)
答案：1.×　2.×　3.√　4.×　5.×
物质溶解性判断
1.下列化学事实中，主要用“相似相溶”原理解释的有　　　　(填序号)。
①O2、N2难溶于水，但Cl2能溶于水
②戊醇在水中溶解度较小，但戊醇与己烷互溶
③碘难溶于水，碘溶于酒精形成碘酒
④NaCl能溶于水形成溶液，NaCl“溶”于酒精形成胶体
⑤NH3在水中的溶解度达到了1∶700(体积比)
答案：②③④
2.乙醇与甲醚互为同分异构体，乙醇能与水以任意比例互溶，而甲醚却不溶于水。其原因是什么？预测乙醇与甲醚的熔、沸点哪个高？
　　　　　　　。
答案：乙醇能与水形成氢键，而甲醚不能　乙醇熔、沸点高
分子间作用力与分子性质原因分析
3.有关物质的熔、沸点，回答下列问题。
(1)有机物A()的结构可以表示为(虚线表示氢键)，而有机物B()只能形成分子间氢键。工业上用水蒸气蒸馏法将A和B进行分离，首先被蒸出的是有机物　　　　(填字母)，原因是　　　　　　　
　　　　　　　。
(2)如图为S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为　　　　　　
　　　　　　　。
(3)在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2CH3OH＋H2O)所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，
原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
答案：(1)A　A易形成分子内氢键，B易形成分子间氢键，所以B的沸点比A的高　(2)S8相对分子质量大，分子间范德华力大　(3)H2O＞CH3OH＞CO2＞H2　H2O与CH3OH均为极性分子且能形成分子间氢键，等物质的量的H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大
手性碳的判断
4.下列分子中若有手性分子，请用“*”标出其手性碳原子；若无手性分子，此项不必作答。
a. b.
c. d.CH3CHClCH2CHO
答案：
d.
5.(2023·海南卷)闭花耳草是海南传统药材，具有消炎功效。车叶草苷酸是其活性成分之一，结构简式如图所示。用“*”标出分子中的手性碳原子。
答案：
学生用书 第172页
考点三　配合物　超分子
1.配位键
(1)形成：由一个原子单方面提供孤电子对，而另一个原子提供空轨道接受孤电子对形成的共价键，即“电子对给予－接受”键被称为配位键。
(2)表示方法：常用“→”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，如N可表示为[]＋，在N中，虽然有一个N－H形成过程与其他3个N－H形成过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。
2.配位化合物
(1)概念：金属离子或原子(中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)通过配位键结合形成的化合物。
(2)形成条件
中心离子或原子：有空轨道，一般是带正电的金属离子，特别是过渡金属离子，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等，但也有电中性的原子等。
配体：其中的配位原子有孤电子对。配体可以是分子，如CO、NH3、H2O等，也可以是离子，如F－、Cl－、Br－、I－、CN－、SCN－、OH－等。
(3)组成：以[Cu(NH3)4]SO4为例
3.配合物的制备
实验操作 实验现象及有关的离子方程式
滴加氨水后，试管中首先出现蓝色沉淀，反应的离子方程式：Cu2＋＋2NH3·H2OCu(OH)2↓＋2N； 氨水过量后沉淀逐渐溶解，得到深蓝色的透明溶液，反应的离子方程式：Cu(OH)2＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－； 滴加乙醇后析出深蓝色晶体： [Cu(NH3)4]2＋＋S＋H2O[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓
溶液变为红色，反应的离子方程式：Fe3＋＋nSCN－[Fe(SCN)n]3－n
滴加AgNO3溶液后，试管中出现白色沉淀，反应的离子方程式：Ag＋＋Cl－AgCl↓； 再滴加氨水后沉淀溶解，溶液呈无色，反应的离子方程式：AgCl＋2NH3[Ag(NH3)2]＋＋Cl－
4.超分子
(1)概念
若两个或多个分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，能表现出不同于单个分子的性质，可以把这种聚集体看成分子层次上的分子，称为超分子。
(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。
【正误判断】　
1.配位键实质上是一种特殊的共价键 (　　)
2.提供孤电子对的微粒既可以是分子，也可以是离子 (　　)
3.有配位键的化合物就是配位化合物 (　　)
4.配位化合物都很稳定 (　　)
5.在配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2中的Cl－均可与AgNO3反应生成AgCl沉淀 (　　)
6.Ni(CO)4是配合物，它是由中心原子与配体构成的 (　　)
答案：1.√　2.√　3.×　4.×　5.×　6.√
学生用书 第173页
配位键和配合物
1.含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种原子序数为48的Cd2＋配合物的结构如图所示，则下列说法正确的是(　　)
A.该螯合物中N的杂化方式有2种
B.1 mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有6 mol
C.Cd属于d区元素
D.Cd的价电子排布式为4d85s2
答案：B
解析：该螯合物中无论是硝基中的N原子，还是N中的N原子，还是六元环中的N原子，N均为sp2杂化，即N只有1种杂化方式，A错误；该螯合物中Cd2＋与5个N原子、2个O原子形成化学键，其中与1个O原子形成的为共价键，另外的均为配位键，故1 mol该配合物中通过螯合作用形成6 mol配位键，B正确；原子序数为48的Cd属于ds区元素，C错误；Cd的价电子排布式为4d105s2，D错误。
2.过渡金属配合物的一些特有性质的研究正受到许多研究人员的关注，因为这方面的研究无论是理论上还是工业应用上都有重要意义。氯化铁溶液用于检验食用香精乙酰乙酸乙酯时，会生成紫色配合物，其配离子结构如图所示。下列有关该配离子的说法正确的是(　　)
A.1 mol该配离子中含有π键的个数是6×6.02×1023
B.该配离子中碳原子的杂化类型均为sp2
C.该配离子含有的非金属元素中电负性最大的是碳
D.该配离子中含有的化学键有离子键、共价键、配位键
答案：A　
解析：根据配离子结构示意图可知，1 mol该配离子中含有π键的个数是6NA，即6×6.02×1023，故A正确；该配离子中碳原子的杂化类型有sp2、sp3，故B错误；该配离子含有的非金属元素有C、O、H，电负性最大的是氧，故C错误；该配离子中含有的化学键有共价键、配位键，故D错误。
3.Cu2＋能与NH3形成具有对称空间结构的[Cu(NH3)4]2＋。
(1)[Cu(NH3)4]2＋的H－N－H键角　　　(填“＞”“＜”或“＝”)NH3的H－N－H键角。
(2)NF3与NH3具有相同的空间结构，但NF3不易与Cu2＋形成配离子，理由是　　　　　　
　　　　　　
　　　　　　　。
答案：(1)＞　(2)F的电负性比N大，N－F键成键电子偏向于F，导致NF3中N原子核对其孤电子对吸引能力增强，难以形成配位键
解析：(1)[Cu(NH3)4]2＋中N原子无孤电子对，所以[Cu(NH3)4]2＋中H－N－H键角＞NH3的H－N－H键角。
4.镍能形成多种配合物，如[Ni(NH3)6]2＋、Ni(CO)4等。
(1)1 mol [Ni(NH3)6]2＋中含有的σ键数目为　　　　。
(2)Ni(CO)4中的配位原子为　　，其更容易进行配位的原因是　　　　　　　
　　　　　　　。
答案：(1)24NA　(2)C　C的电负性小于O，对孤电子对的束缚作用低，易提供出孤电子对
超分子的性能与特征
5.冠醚是一种超分子，它能否适配碱金属离子与其空腔直径和离子直径有关。二苯并-18-冠-6与K＋形成的配离子的结构如图所示，下列说法错误的是(　　)
冠醚 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子(直径/pm)
15-冠-5 170～220 Na＋(204)
18-冠-6 260～320 K＋(276)、Rb＋(304)
21-冠-7 340～430 Cs＋(334)
A.冠醚可以用来识别碱金属离子
B.二苯并-18-冠-6也能适配Li＋
C.该冠醚分子中碳原子杂化方式有2种
D.一个配离子中配位键的数目为6
答案：B
解析：由题表知，碱金属离子在冠醚空腔直径范围内，冠醚可以识别碱金属离子，A正确；Li＋半径小于Na＋，则Li＋直径小于260 pm，二苯并-18-冠-6不能适配Li＋，B错误；该冠醚分子中苯环碳原子为sp2杂化、其他碳链上的碳原子为sp3杂化，C正确；由结构简式可知，一个配离子中配位键的数目为6，D正确。
6.利用超分子可分离C60和C70。将C60、C70混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中进行分离的流程如图。下列说法错误的是(　　)
A.第二电离能：C＜O
B.杯酚分子中存在π键
C.杯酚与C60形成氢键
D.C60与金刚石的晶体类型不同
答案：C　
解析：C和O分别失去一个电子后的价层电子排布式为2s22p1和2s22p3，失去一个电子后，O的2p能级是半充满结构，比较稳定，所以O的第二电离能大于C的第二电离能，A项正确；杯酚分子中含有苯环结构，存在大π键，B项正确；C60中只含有C元素，无法与杯酚形成氢键，C项错误；金刚石为共价晶体，C60为分子晶体，D项正确。
1.正误判断
(1)(2024·河北卷)NH3和CO2都能作制冷剂是因为它们有相同类型的分子间作用力(　　)
(2)(2024·湖北卷)甘油是黏稠液体，是因为甘油分子间的氢键较强 (　　)
(3)(2024·甘肃卷)在水中的溶解度：苯＜苯酚 (　　)
(4)(2023·湖南卷)含有手性碳原子的分子叫做手性分子 (　　)
学生用书 第174页
(5)(2023·湖南卷)邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛的沸点 (　　)
(6)(2023·湖北卷)CF4和SF4均为非极性分子 (　　)
(7)(2023·湖北卷)沸点：正戊烷(36.1 ℃)高于新戊烷(9.5 ℃)，是因为前者分子间作用力大 (　　)
(8)(2023·湖北卷)酸性：CF3COOH(pKa＝0.23)远强于CH3COOH(pKa＝4.76)，是因为前者羟基极性大 (　　)
(9)(2023·辽宁卷)
闭环螺吡喃与开环螺吡喃均有手性 (　　)
(10)(2023·北京卷)氟化氢分子的极性强于氯化氢分子的极性，能通过比较氟元素和氯元素的电负性进行解释 (　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√
(6)×　(7)√　(8)√　(9)×　(10)√
2.(2024·湖北卷)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：B＜C＜N
C.1 mol P和1 mol Q所含电子数目相等
D.P和Q分子中C、B和N均为sp2杂化
答案：A　
解析：由所给分子结构图可知，P和Q分子都对称、正负电荷中心重合，都是非极性分子，A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B＜C＜N，B正确；由所给分子结构可知，P分子式为C24H12，Q分子式为B12N12H12，P、Q分子都含156个电子，故1 mol P和1 mol Q所含电子数目相等，C正确；由所给分子结构可知，P和Q分子中C、B和N均与其他三个原子成键，P和Q分子呈平面结构，故P和Q分子中C、B和N均为sp2杂化，D正确。
3.(2024·安徽卷)地球上的生物氮循环涉及多种含氮物质，转化关系之一如下图所示(X、Y均为氮氧化物)，羟胺(NH2OH)以中间产物的形式参与循环。常温常压下，羟胺易潮解，水溶液呈碱性，与盐酸反应的产物盐酸羟胺([NH3OH]Cl)广泛用于药品、香料等的合成。
已知25 ℃时，Ka(HNO2)＝7.2×10－4，Kb(NH3·H2O)＝1.8×10－5，Kb(NH2OH)＝8.7×10－9。
下列有关物质结构或性质的比较中，正确的是(　　)
A.键角：NH3＞N
B.熔点：NH2OH＞[NH3OH]Cl
C.25 ℃同浓度水溶液的pH：[NH3OH]Cl＞NH4Cl
D.羟胺分子间氢键的强弱：O－H…O＞N－H…N
答案：D　
解析：NH3中N原子的价层电子对数＝3＋×(5－3×1)＝3＋1＝4，为sp3杂化，键角为107°，N中N的价层电子对数＝3＋×(5＋1－3×2)＝3＋0＝3，为sp2杂化，键角为120°，故键角：NH3＜N，A项错误；NH2OH为分子晶体，[NH3OH]Cl为离子晶体，故熔点：NH2OH＜[NH3OH]Cl，B项错误；由题目信息可知，25 ℃下，Kb(NH3·H2O)＞Kb(NH2OH)，故NH2OH的碱性比NH3·H2O弱，同浓度的水溶液中，[NH3OH]＋的水解程度大于N的水解程度，同浓度水溶液的pH：[NH3OH]Cl＜NH4Cl，C项错误；O的电负性大于N，O－H键的极性大于N－H键，故羟胺分子间氢键的强弱：O－H…O＞N－H…N，D项正确。
4.(2024·湖北卷)科学家合成了一种如图所示的纳米“分子客车”，能装载多种稠环芳香烃。三种芳烃与“分子客车”的结合常数(值越大越稳定)见表。下列说法错误的是(　　)
芳烃 芘 并四苯 蒄
结构
结合常数 385 3 764 176 000
A.芳烃与“分子客车”可通过分子间相互作用形成超分子
B.并四苯直立装载与平躺装载的稳定性基本相同
C.从分子大小适配看“分子客车”可装载2个芘
D.芳烃π电子数越多越有利于和“分子客车”的结合
答案：B
解析：“分子客车”能装载多种稠环芳香烃，故芳烃与“分子客车”通过分子间作用力形成分子聚集体——超分子，A项正确；“分子客车”的长为2.2 nm、高为0.7 nm，从长的方向观察，有与并四苯分子适配的结构，从高的方向观察则缺少合适结构，故平躺装载的稳定性大于直立装载的稳定性，B项错误；芘与“分子客车”中的中间部分结构大小适配，故从分子大小适配看“分子客车”可装载2个芘，C项正确；芘、并四苯、蒄中π电子数逐渐增多，与“分子客车”的结合常数逐渐增大，而结合常数越大越稳定，故芳烃π电子数越多越有利于和“分子客车”结合，D项正确。
学生用书 第175页
高考真题溯源
　　在超分子的学习中，学生要识记超分子的两大特征：分子识别和自组装，前者尤其要掌握，其中最常见的就是冠醚识别碱金属离子。与冠醚有关的素材经常会与有机化合物的结构与性质融合考查，体现了新高考下的情境化命题趋势。这就要求学生重视且牢记教材中的内容，以“不变”应“万变”。
真题链接—— 高考这样考 [考题]　(2023·辽宁卷)冠醚因分子结构形如皇冠而得名，某冠醚分子c可识别K＋，其合成方法如下。下列说法错误的是(　　) A.该反应为取代反应 B.a、b均可与NaOH溶液反应 C.c核磁共振氢谱有3组峰 D.c可增加KI在苯中的溶解度 逻辑推理与论证 1.取代反应的特点是“交换成分，有上有下”，所以该反应为取代反应。 2.有机化合物中能与NaOH溶液反应的官能团有酚羟基、卤素原子和羧基等。 3.判断有机化合物中核磁共振氢谱的组数时要注意其结构的对称性。 4.c是一种冠醚分子，且可识别K＋，故可增加KI在苯中的溶解度。 答案：C
溯本求源—— 教材这样写 [教材]　(鲁科版选择性必修2)20世纪80年代，化学家发现了一类被称为冠醚的物质(如下图)。 由于冠醚能与阳离子(尤其是碱金属阳离子)作用，并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用，将阳离子以及对应的阴离子都带入有机溶剂，因而成为有机反应中很好的催化剂。 教材相关知识 1.冠醚分子与碱金属离子之间形成的是配位键。 2.冠醚对碱金属离子有选择性，这主要与冠醚空腔直径和碱金属离子直径有关。 3.超分子的另一重要特征是自组装。超分子在纯粹化学和生命秩序之间形成了过渡，架起了认识生命现象、进行超分子仿生、合成超分子药物的桥梁。
课时测评29　分子的性质　配合物与超分子
(时间：45分钟　满分：60分)
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
选择题1－10题，每小题4分，共40分。
1.下列叙述中正确的是(　　)
A.以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子
B.以极性键结合起来的分子一定是极性分子
C.非极性分子只能是双原子单质分子
D.非极性分子中，一定含有非极性共价键
答案：A　
解析：全由非极性键结合起来的双原子分子为非极性分子，如氧气、氮气、氯气等，故A正确；以极性键结合起来的分子可能为非极性分子，如甲烷、二氧化碳等，故B错误；非极性分子可能为多原子分子，如甲烷、二氧化碳等，故C错误；非极性分子中，可能不含非极性键，如CO2等，故D错误。
2.检验Ni2＋反应的一种生成物为丁二酮肟镍，是一种鲜红色沉淀，其分子结构如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.Ni2＋核外有14种运动状态不同的电子
B.该分子内微粒之间存在的作用力有共价键、配位键、离子键、氢键
C.基态N原子的价电子轨道表示式为
D.H2O中有2个由s轨道与sp3杂化轨道形成的σ键
答案：D　
解析：Ni2＋价电子排布式为3d8，核外有26种运动状态不同的电子，A说法错误；该分子不是离子化合物，不含离子键，B说法错误；基态N原子的价电子排布式为2s22p3，轨道表示式为，C说法错误；H2O中心氧原子s能级与p能级3个轨道杂化形成4个sp3杂化轨道，与H形成2个σ键，2个容纳孤电子对，D说法正确。
3.铜是重要过渡元素，能形成多种配合物，如Cu2＋与乙二胺(H2N－CH2－CH2－NH2)可形成如图所示配离子。下列说法不正确的是(　　)
A.1 mol 乙二胺分子中含有11NA个σ键
B.乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为 sp3
C.Cu2＋与乙二胺形成的配离子内部含有极性键、非极性键、配位键和离子键
D.乙二胺和三甲胺[分子式为N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高很多，原因为乙二胺分子间可形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键
答案：C　
解析：乙二胺的结构式为，所以1 mol 乙二胺分子中含有11NA个σ键，A正确；乙二胺分子中氮原子形成3个σ键，还有一个孤电子对，轨道的杂化类型为sp3，B正确；Cu2＋与乙二胺形成的配离子内部含有H－N等极性键、C－C非极性键、配位键，但不含有离子键，C错误。
4.X为含Cu2＋的配合物，实验室制备X的一种方法如图。下列说法不正确的是(　　)
A.①中发生反应：Cu2＋＋2NH3·H2OCu(OH)2↓＋2N
B.在①和②中，氨水参与反应的微粒相同
C.X中所含阴离子是S
D.X的析出利用了其在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度
答案：B
解析：向CuSO4溶液中加入氨水，发生①中反应，生成Cu(OH)2沉淀，离子方程式为Cu2＋＋2NH3·H2OCu(OH)2↓＋2N，继续加入氨水，沉淀溶解，②中反应为Cu(OH)2＋4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O，加入乙醇，析出X，X为Cu2＋的配合物，故X为深蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O。根据分析可知，①中发生反应的离子方程式为Cu2＋＋2NH3·H2OCu(OH)2↓＋2N，故A正确；根据分析可知，在①和②中，氨水参与反应的微粒分别为OH－和NH3，故B错误；根据分析可知，X为深蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O，X中所含阴离子是S，故C正确；由题图可知，X的析出利用了其在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，故D正确。
5.X、Y、Z是常见的三种冠醚，其结构如下图所示。它们能与碱金属离子作用，并随着环的大小不同而与不同金属离子作用。Li＋的体积与X的空腔大小相近，恰好能进入X的环内，且Li＋与氧原子的一个孤电子对作用形成稳定结构W(如图所示)。
已知：冠醚Z可与KMnO4发生如下变化。
下列说法正确的是(　　)
A.W中Li＋与冠醚X之间的作用属于离子键
B.冠醚Y既能与K＋形成稳定结构，也能与Li＋形成稳定结构
C.烯烃难溶于水，被KMnO4水溶液氧化的效果较差，若烯烃中加入冠醚Z，氧化效果明显提高
D.与X相比，W中的C－O－C键角更小
答案：C　
解析：W中Li＋提供空轨道、O原子提供孤电子对，二者形成弱配位键，A错误；冠醚Y空腔较大，Li＋半径较小，导致Li＋不易与氧原子的孤电子对形成弱配位键，所以得不到稳定结构，B错误；根据“相似相溶”规律可知，冠醚Z可溶于烯烃，加入冠醚Z中的K＋因静电作用将Mn带入烯烃中，增大反应物的接触面积，提高了氧化效果，C正确；X中O原子上含有2个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥力较强，导致X中的C－O－C键角小于W中的，D错误。
6.B2O3的气态分子结构如图1所示，硼酸(H3BO3)晶体结构为层状，其二维平面结构如图2所示。下列说法错误的是(　　)
A.两分子中B原子分别采用sp杂化、sp2杂化
B.硼酸晶体中层与层之间存在范德华力
C.1 mol H3BO3晶体中含有6 mol氢键
D.硼原子可提供空轨道，硼酸电离的方程式为H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋
答案：C　
解析：B原子最外层有3个电子，在图1分子中每个B原子只形成了2个σ键，且没有孤电子对，故采用sp杂化，在图2分子中每个B原子形成了3个σ键，且没有孤电子对，故采用sp2杂化，A正确；由题中信息可知，硼酸晶体为层状结构，类比石墨的晶体结构可知其层与层之间存在范德华力，故B正确；由图中信息可知，每个硼酸分子有3个羟基，其O原子和H原子均可与邻近的硼酸分子形成氢键，平均每个硼酸分子形成了3个氢键，因此，1 mol H3BO3晶体中含有3 mol氢键，故C错误；硼原子的2p轨道有空轨道，水电离的OH－中氧原子有2个孤电子对，两者可形成配位键并破坏水的电离平衡使溶液显酸性，其电离方程式为H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋，故D正确。
7.一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构的水合物晶体，CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”(结构如图所示)。下列说法正确的是(　　)
A.H2O、CH4、CO2都是含极性键的共价化合物
B.可燃冰的笼状结构中甲烷分子与水分子形成共价键
C.水分子间存在范德华力，故水分子高温下也很稳定
D.CH4的空间结构呈正四面体形，H2O、CO2的空间结构呈V形
答案：A　
解析：水中的O－H键，甲烷中的C－H键，二氧化碳中的CO键，都是极性键，而且都是共价化合物，A正确；水分子间通过氢键形成分子笼，把甲烷分子包裹在分子笼里，分子间不会形成共价键，即甲烷分子与水分子没有形成共价键，B错误；水分子间存在范德华力与水的稳定性无关，水稳定是因为O－H键牢固，C错误；二氧化碳是直线形，D错误。
8.(2024·重庆模拟预测)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
答案：D　
解析：该分子中双键碳原子杂化类型为sp2，单键碳原子为sp3杂化，A错误；该超分子中－CH3中心原子C和－NH2中心原子N均为sp3杂化，但N原子有一个孤电子对，所以∠HNH夹角小些，B错误；该超分子由2个极性分子聚集而成，C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正确。
9.(2024·湖北黄冈模拟预测)物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是(　　)
选项 性质差异 结构因素
A 沸点：乙醇(78.3 ℃)高于乙醛(20.8 ℃) 分子间氢键
B 熔点：KAl2Cl7熔点远高于Al2Cl6的熔点 分子间作用力
C 键角：PF3(94°)小于PCl3(109.5°) 电负性差异
D 分解温度：HBr(500 ℃)高于HI(300 ℃) 键能大小
答案：B
解析：由于乙醇中存在和氧原子相连的氢原子，存在分子间氢键，而乙醛中不存在，导致乙醇(78.3 ℃)的沸点高于乙醛(20.8 ℃)，即与氢键作用有关，A不符合题意；KAl2Cl7是离子晶体，Al2Cl6是分子晶体，作用力：离子键＞范德华力，导致KAl2Cl7的熔点远高于Al2Cl6，则KAl2Cl7的熔点远高于Al2Cl6与晶体类型有关，B符合题意；电负性：F＞Cl，故PF3中共用电子对离P更远，排斥力更小，键角更小，即键角与F、Cl的电负性差异有关，C不符合题意； 由于半径：I＞Br，导致H－Br的键能比H－I的键能大，所以热分解温度：HBr大于HI，D不符合题意。
10.(2024·江苏南京模拟预测)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的化合价为＋4
答案：C　
解析：Al3＋有2个电子层、Cl－有3个电子层，不具有相同的电子层结构，A错误；Al提供空轨道，Cl提供孤电子对，形成配位键，B错误；Al形成4个σ键，无孤电子对，为sp3杂化，C正确；该结构中Al的化合价为＋3，D错误。
11.(10分)氮族、氧族元素及其化合物种类繁多，有许多用途，部分物质的熔、沸点如下表所示：
H2O H2S S8 SO2 SO3 H2SO4 N2H4
熔点 /℃ 0 －85.5 115.2 －75.5 16.8 10.3 1.4
沸点 /℃ 100 －60.3 444.6 －10.0 45.0 337.0 113.5
(1)H2O、N2H4的熔、沸点要比H2S的熔、沸点高很多，主要原因为　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)根据价层电子对互斥模型，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是　　　　。
(3)N2H4是火箭发射常用的燃料，N2H4的电子式为　　　　　　　　，它属于　　　　(填“极性”或“非极性”)分子。
(4)已知含氧酸的酸性与结构中非羟基氧的数目有关，强酸一般有两个非羟基氧(如硫酸：)，中强酸一般有一个非羟基氧(如磷酸：)。已知亚磷酸(H3PO3)是一种二元中强酸。请写出亚磷酸的结构简式：　　　　。
答案：(1)H2O、N2H4存在分子间氢键
(2)H2S　(3)极性
(4)
解析：(2)H2S分子中硫原子的价层电子对数为4，SO2和SO3分子中硫原子的价层电子对数都为3。(3)肼是共价化合物，电子式为，肼分子的结构不对称，正、负电中心不重合，属于极性分子。(4)由中强酸一般有一个非羟基氧可知，亚磷酸分子中含有一个非羟基氧和2个羟基，有一个氢原子直接与磷原子相连，结构简式为。
12.(10分)(2024·四川眉山模拟预测)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＋1/2，则与之相反的用－1/2，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]＋，结构如下图所示。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　　　　，N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　　　　　　　　　　　　　 　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
答案：(1)＋2或－2　(2)大于　a
(3)N＞O＞H＞C　平面三角形　尿素、乙酸都能形成分子间氢键，等物质的量时，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、ⅤA族反常，且C的第一电离能小于H，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。
学生用书 第176页

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