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拓展专题4　分子（或离子）空间结构与杂化轨道类型的判断
1.分子的空间结构判断方法归纳
（1）用价层电子对互斥模型判断
价层电子对互斥模型说明价层电子对的排斥作用对分子空间结构的影响，而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对。
①当中心原子无孤电子对时，分子的空间结构与VSEPR模型一致。
②当中心原子有孤电子对时，分子的空间结构与VSEPR模型不一致。
（2）用杂化轨道理论判断
杂化轨道类型 杂化轨道数目 杂化轨道间夹角 分子的空间结构 实例
sp 2 180° 直线形 BeCl2、CH≡CH
sp2 3 120° 平面三角形 BF3、BCl3
sp3 4 109°28' 四面体形 CH4、CCl4、CH3Cl
2.杂化轨道类型判断方法归纳
（1）根据杂化轨道数判断
杂化轨道数＝中心原子上的价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子上的孤电子对数。
杂化轨道数 杂化轨道类型 举例
4 sp3 如Cl、Cl的杂化轨道数均为4，所以氯原子均采用sp3杂化（但离子的空间结构不同，前者为三角锥形，后者为正四面体形）
3 sp2
2 sp
注意：对于能明确结构式（或电子式）的分子或离子，根据其结构式或电子式可直接判断出中心原子的σ键电子对数和孤电子对数。
（2）根据杂化轨道之间的夹角判断
内容 夹角 杂化轨道类型
不同的杂化方式，其杂化轨道之间的夹角不同，所以可根据杂化轨道间的夹角判断分子或离子中心原子的杂化轨道类型 109°28' sp3
120° sp2
180° sp
（3）根据VSEPR模型判断
VSEPR模型 杂化轨道类型
四面体形 sp3
平面三角形 sp2
直线形 sp
（4）根据分子或离子的空间结构判断
分子或离子的空间结构 杂化轨道类型
四面体形、三角锥形 sp3
平面三角形 sp2
V形 sp3或sp2
直线形 sp
1.已知某微粒Q的中心原子为sp3杂化。下列说法中错误的是（　　）
A.Q可能是三角锥形
B.Q不可能是V形
C.Q可能是正四面体形
D.Q的VSEPR模型是四面体形
解析：B　若有1个孤电子对，为三角锥形，A项正确；若有2个孤电子对，则为V形，B项错误；若无孤电子对，可为正四面体形，C项正确；中心原子为sp3杂化，其VSEPR模型为四面体形，D项正确。
2.（2025·岳阳高二月考）下列分子或离子空间结构和中心原子的杂化方式有错误的是（　　）
选项 分子或离子 空间结构 杂化方式
A CH≡CH 直线形 sp
B S 正四面体形 sp3
C C 平面三角形 sp2
D SO2 直线形 sp2
解析：D　SO2中S原子的价层电子对数为2＋＝3，杂化方式为sp2，VSEPR模型为平面三角形，有1个孤电子对，所以分子的空间结构为V形，D项错误。
3.（2025·泰安高二调研）从微粒结构角度分析，下列说法错误的是（　　）
A.的空间结构为V形，中心原子的杂化方式为sp3
B.ZnCO3中阴离子空间结构为平面三角形，C原子的杂化方式为sp2
C.根据价层电子对互斥模型，H2S、SO2、SO3的气态分子中，H2S的中心原子价层电子对数与其他分子不同
D.三氧化硫有单分子气体和三聚分子固体（）两种存在形式，两种形式中S原子的杂化轨道类型相同
解析：D　将中一个碘原子看成中心原子，另两个是与中心原子结合的原子，中心原子的价层电子对数为2＋（7－1－2×1）＝4，所以其空间结构为V形，中心原子的杂化方式为sp3，A正确；C中，中心原子价层电子对数为3＋（4＋2－3×2）＝3，C原子为sp2杂化，C空间结构为平面三角形，B正确；单分子SO3的中心S原子价层电子对数为3＋＝3，其杂化方式为sp2，由题给三聚分子固体的结构式可知，其S原子形成4个共价键，其杂化方式为sp3，D错误。
4.有几种含氯元素的阴离子的信息如下：
阴离子 Cl Cl M ClO－
中心元素化合价 ＋5 ＋3 ＋1
中心原子杂化轨道类型 sp3 sp3
下列推断错误的是（　　）
A.Cl和C的价电子总数相同
B.M的化学式为Cl
C.Cl、ClO－中氯原子的杂化类型都为sp3
D.M的空间结构为V形
解析：A　Cl和C的价电子总数分别为7＋3×6＋1＝26、4＋3×6＋2＝24，不相同，A项错误；M中Cl元素的化合价是＋3价，杂化轨道类型是sp3，因此M的化学式为Cl，B项正确；Cl中价层电子对数是3＋＝4，ClO－中价层电子对数是1＋＝4，因此氯原子的杂化类型都为sp3，C项正确；M中价层电子对数是2＋＝4，含有2个孤电子对，所以空间结构为V形，D项正确。
5.（1）已知KH2PO2是次磷酸的正盐，H3PO2的结构式为，其中P采取sp3杂化方式。
（2）磷酸根离子的空间结构为正四面体形，其中P的价层电子对数为4，杂化轨道类型为sp3。
（3）Sn为第ⅣA族元素，单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。SnCl4空间结构为正四面体形。
解析：（2）P中中心原子P不含孤电子对，成键电子对数为4，价层电子对数为4，因此其空间结构为正四面体形，P原子采用sp3杂化。（3）在SnCl4中，Sn的价层电子对数为4＋（4－4×1）＝4，则Sn采取sp3杂化，SnCl4的空间结构为正四面体形。
6.（1）如图为某硅氧离子的空间结构示意图（虚线不表示共价键）。通过观察分析，下列叙述错误的是AB。
A.键角为120°
B.Si原子采取sp2杂化
C.化学组成为Si
（2）O、F、Cl电负性由大到小的顺序为F＞O＞Cl；OF2分子的空间结构为V形。
（3）已知（CH3）3Ga分子空间结构为平面三角形，则其中镓原子的杂化方式是sp2杂化。
解析：（1）由结构示意图可知，4个O原子构成正四面体，Si位于正四面体的中心，键角为109°28'，A项错误；Si原子形成4个Si—O，Si的化合价为＋4价，O的化合价为－2价，则该离子的化学组成为Si，C项正确；Si原子形成4个Si—O σ键，Si原子上没有孤电子对，则中心原子Si采取sp3杂化，B项错误。（2）电负性一定程度上相当于得电子能力，所以电负性大小顺序为F＞O＞Cl；根据VSEPR模型，中心原子的价层电子对数为2＋＝4，去掉2个孤电子对，知OF2分子的空间结构是V形。（3）已知（CH3）3Ga分子的空间结构为平面三角形，则其中心原子镓原子的杂化方式是sp2杂化。
1 / 2拓展专题6　从不同角度解释影响物质性质的因素
1.化学键对物质性质的影响
对物理性质的影响 金刚石等物质熔点高，就是因为其中的共价键很强，破坏时需消耗很多的能量。NaCl等部分离子化合物，也有很强的离子键，故熔点也较高
对化学性质的影响 N2分子中有很强的共价键，故在通常状况下，N2很稳定；H2S、HI等分子中的共价键较弱，故它们受热时易分解
2.范德华力对物质性质的影响
对物质熔、沸点的影响 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点通常越高
相对分子质量相近的物质，分子的极性越小，范德华力越小，物质的熔、沸点通常越低
对物质溶解性的影响 溶质分子与溶剂分子间的范德华力越大，则溶质分子的溶解度越大
3.氢键对物质性质的影响
对物质熔、沸点的影响 分子间存在氢键时，物质在熔化或汽化时，除破坏范德华力外，还需要破坏分子间的氢键，存在着分子间氢键的物质一般具有较高的熔点和沸点
有机物能形成分子内氢键的，其熔、沸点比能形成分子间氢键的物质的低
对物质溶解度的影响 如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶解度增大。由于氨分子与水分子间能形成氢键，且都是极性分子，所以NH3极易溶于水
引起密度的变化 由于水分子之间的氢键，水结冰时体积变大而密度变小；冰刚融化成水时，体积减小而密度变大
4.物质溶解性的判断与比较
依据“相似相溶”规律 非极性溶质一般易溶于非极性溶剂，难溶于极性溶剂；极性溶质一般易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂
依据溶质与溶剂之间是否存在氢键 如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶质溶解度增大，且氢键作用力越大，溶解性越好。甲醇、乙醇等易溶于水，就是因为它们与水分子间形成氢键
依据分子结构的相似性 溶质与溶剂分子结构的相似程度越大，其溶解度越大，相似程度越小，其溶解度越小，如烃基越长的醇（羧酸、醛）在水中的溶解度越小
1.（2025·辽宁七校高二期中）下列关于分子性质的解释错误的是（　　）
A.H2O比H2S沸点高，是因为O—H键能大于S—H键能
B.丙酸酸性弱于乙酸，是因为丙酸的烃基长，推电子效应大，其羧基中羟基的极性小
C.乙醇与水以任意比互溶，主要是因为乙醇与水易形成分子间氢键
D.沸点：I2＞Cl2，是因为范德华力：I2＞Cl2
解析：A　H2O比H2S沸点高，是因为H2O分子之间除范德华力外，还存在氢键，增加了分子之间的作用力，而H2S分子之间只存在范德华力，沸点高低与物质分子内的化学键的键能大小无关，A错误。
2.下列关于N、P及其化合物结构与性质的论述错误的是（　　）
A.键能：N—H＞P—H，因此NH3的热稳定性强于PH3
B.电负性：N＞P，因此NH3分子的极性大于PH3
C.相对分子质量：NH3＜PH3因此NH3的沸点低于PH3
D.成键电子对斥力：NH3＞PH3，因此NH3的键角大于PH3
解析：C　键能：N—H＞P—H，键能更大，稳定性更强，因此NH3的热稳定性强于PH3，A正确；由于N的电负性大于P的电负性，因此N—H的极性大于P—H的极性，故NH3分子的极性较强，B正确；氨分子之间存在氢键，则沸点高低为NH3＞PH3，C错误；由于N的电负性大于P的电负性，NH3中N—H的键长比PH3中P—H的键长要短，所以在NH3中成键电子对更靠近N，排斥力更大，以致键角更大，D正确。
3.（2025·华东师大附中高二月考改编）砷是第ⅤA族元素，黄砷（As4）是其一种单质，其分子空间结构与白磷（P4）相似，以下关于黄砷与白磷的比较正确的是（　　）
A.分子中共价键键角均为109°28'
B.黄砷中共价键键能大于白磷
C.黄砷难溶于水
D.黄砷熔点低于白磷
解析：C　分子为正四面体形结构，原子位于顶点，共价键键角均为60°，A错误；原子半径：As＞P，一般键长越长，键能越小，B错误；黄砷分子为非极性分子，根据“相似相溶”规律，黄砷难溶于水，C正确；黄砷与白磷结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越强，则熔点越高，所以黄砷的熔点高于白磷，D错误。
4.（2025·邵阳高二期中）过氧乙酸是一种绿色生态杀菌剂，结构简式为，下列说法错误的是（　　）
A.分子中2个碳原子的杂化方式不相同
B.其熔点主要取决于所含化学键的键能
C.过氧乙酸中含有极性共价键和非极性共价键
D.过氧乙酸易溶于水
解析：B　过氧乙酸分子中含有单键碳原子和双键碳原子，碳原子的杂化方式不相同，分别为sp3杂化和sp2杂化，A正确；过氧乙酸由分子构成，其熔点取决于分子间作用力的强弱，与共价键的键能大小无关，B错误；过氧乙酸分子中含有碳氢、碳氧、氢氧极性共价键和碳碳、氧氧非极性共价键，C正确；过氧乙酸分子是能与水分子形成氢键的极性分子，在水中的溶解度大，易溶于水，D正确。
5.（1）H2O2分子的氧原子的杂化轨道类型为sp3；H2O2和H2O能以任意比例互溶的原因是水分子和过氧化氢分子同为极性分子，它们的结构相似，相似相溶，且相互之间可以形成氢键，互相吸引，所以可以任意比例互溶。
（2）在水中的溶解度，吡啶远大于苯，主要原因是①吡啶分子能与H2O分子形成分子间氢键，
②吡啶分子和H2O分子均为极性分子，相似相溶，而苯分子为非极性分子。
（3）、、的碱性随N原子电子云密度的增大而增强，其中碱性最弱的是。
解析：（1）H2O2的结构式为H—O—O—H，氧原子形成两个σ键并含有两个孤电子对，杂化轨道类型为sp3；H2O2和H2O能以任意比例互溶，这是由于水分子和过氧化氢分子同为极性分子，它们的结构相似，相似相溶，且相互之间可以形成氢键，互相吸引。（2）已知苯分子为非极性分子，吡啶分子和H2O分子均为极性分子，且吡啶分子中N原子上含有孤电子对，能与H2O分子形成分子间氢键，从而导致在水中的溶解度：吡啶远大于苯。（3）已知—CH3为推电子基团，—Cl是吸电子基团，则导致N原子电子云密度大小顺序为＞＞，结合题干信息可知，其中碱性最弱的为。
6.（1）H2Se的沸点低于H2O，其原因是水存在分子间氢键。
（2）（2024·山东高考16题节选）MnOx可作HMF转化为FDCA的催化剂（见如图）。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。
（3）（2024·浙江6月高考17题节选）化合物HA、HB、HC和HD的结构如图。
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HC＞HB＞HA，请说明理由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，其中羟基与水形成的氢键逐渐增强。
（4）S8的熔、沸点比SO2高很多，主要原因是S8的相对分子质量大，范德华力强。
解析：（1）H2Se的沸点低于H2O，其原因是水存在分子间氢键，沸点高。（2）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。（3）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，其中羟基与水形成的氢键由强到弱的顺序为HC＞HB＞HA。（4）S8的相对分子质量大于SO2，相对分子质量越大，范德华力越强，熔、沸点越高。
1 / 2第1课时　共价键
学习目标
1.认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键，了解共价键具有饱和性和方向性。 2.知道根据原子轨道的重叠方式，共价键可分为σ键和π键等类型。
知识点一　共价键的形成与特征
1.共价键的形成
（1）共价键概念
原子间通过　共用电子对　所形成的相互作用。
（2）成键微粒
一般为　非金属　原子之间（相同或不相同）或金属原子与非金属原子之间。
（3）成键本质
原子间通过　共用电子对　（即原子轨道重叠）产生的强烈作用。
（4）成键条件
非金属元素的原子之间形成共价键，电负性之差小于　1.7　的金属原子与非金属原子之间形成共价键。
2.共价键的特征
（1）特征
饱和性 ①含义：一个原子有几个　未成对电子　，便可和几个　自旋相反　的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。 ②作用：共价键的饱和性决定了分子的　组成　，即原子形成分子时相互结合的数量关系
方向性 ①含义：除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点。在形成共价键时，原子轨道重叠的越多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键就越牢固，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键具有方向性。 ②作用：共价键的方向性决定了分子的　空间结构　
（2）问题探究
所有的共价键都具有饱和性，是不是所有的共价键都有方向性？请举例说明。
提示：不是所有的共价键都有方向性。两个s轨道重叠的共价键没有方向性，因为s轨道为球形，无论从什么方向发生原子轨道重叠，重叠程度都相同。
【教材挖掘】
　描述“共价键具有饱和性”，NH3分子中为什么N原子是1个，而H原子为3个？
提示：N和H原子的电子式分别为··和H·，N原子最外层有3个未成对电子，H原子有1个未成对电子，形成共价键时每个N原子只需与3个H原子形成3个共用电子对即可达到稳定状态，共价键达到饱和，从而决定了分子中H原子个数。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）共价键的本质是一种静电吸引作用。（　×　）
（2）非金属单质中不存在共价键。（　×　）
（3）共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的。（　√　）
（4）共价键的方向性是由成键原子的原子轨道的方向性决定的。（　√　）
2.（教材改编题）下列说法中正确的是（　　）
A.共价键的成键原子只能是非金属原子
B.某原子跟其他原子形成共价键时，其共价键数一定等于该元素原子的价电子数
C.在所有分子中都存在化学键
D.1个O原子最多只能与2个H原子结合形成H2O分子，是由共价键的饱和性决定的
解析：D　氯化铝分子中铝原子与氯原子之间形成的化学键是共价键，A错误；非金属元素的原子形成的共价键数目不一定等于该元素的价电子数，如NH3中共价键数是3，但是氮原子的价电子数是5，B错误；稀有气体分子中不存在任何化学键，C错误。
3.（苏教版习题）请回答下列问题。
（1）为什么两个H原子能结合成H2，而两个He原子不能结合成He2？
（2）H2和Cl2化合时，为什么只能生成HCl，而不能生成H2Cl或HCl2？
答案：（1）氢原子核外只有1个电子，需形成1对共用电子对达到稳定结构即形成H2，而氦原子最外层上已经达到2个电子的稳定结构，无需形成共用电子对即形成单原子分子即可，不能形成He2。
（2）氢原子核外只有1个电子即1个成单电子，Cl原子核外有7个电子，但只有1个成单电子，根据共价键具有饱和性，二者均只能形成一对共用电子对，即1个H原子与1个Cl原子结合成HCl，而不能形成H2Cl或HCl2。
知识点二　σ键和π键
1.σ键
形成 由两个原子的s轨道或p轨道“　头碰头　”重叠形成
类型 s-s型
s-p型
p-p型
特征 ①轴对称：以形成化学键的两原子核的　连线　为轴做旋转操作，共价键的电子云的图形　不变　； ②σ键的强度较大
2.π键
形成 由两个原子的p轨道“　肩并肩　”重叠形成
p-p π键
特征 ①　镜面　对称：每个π键的电子云由两块组成，它们互为　镜像　； ②π键　不能　旋转；不如σ键　牢固　，比较容易　断裂
3.σ键和π键的存在
共价单键 共价双键 共价三键
　σ　键 一个　σ　键、 一个　π　键 一个　σ　键、 两个　π　键
提醒：π键不能独立存在，π键是以σ键所连接的两个原子成镜面对称的。
4.分子或离子中σ键和π键数目的判断
（1）依据共价键的类型判断
共价键
（2）依据电子式或结构式进行判断
如丙炔（CH3C≡CH）分子中σ键数为6，π键数为2；CN－（[︰C N︰]－）中σ键数为1，π键数为2。
（3）依据分子或原子团的组成判断σ键数目
ABx型分子或原子团中，含σ键数目为x；如H2O中含2个σ键，NH3中含3个σ键，C中含3个σ键，S中含4个σ键。
5.探究有机化合物分子中的σ键和π键
乙烯、乙烷、乙炔都是重要的化工原料，在工业生产中有着非常重要的作用。这三种物质的分子都由碳原子与氢原子构成，但分子的结构并不完全相同。
（1）乙烯和乙炔分子中的碳原子间，既存在σ键，又存在π键，σ键和π键的成键方式有何不同？
提示：σ键是原子轨道以“头碰头”方式发生重叠成键；π键是p轨道与p轨道以“肩并肩”方式发生重叠成键。
（2）乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键组成？
提示：1个乙烷分子由7个σ键组成；1个乙烯分子由5个σ键和1个π键组成；1个乙炔分子由3个σ键和2个π键组成。
（3）乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼呢？
提示：乙烯的碳碳双键和乙炔的碳碳三键中分别含有1个和2个π键，π键原子轨道重叠程度小，不稳定，容易断裂。而乙烷中没有π键，σ键稳定，不易断裂。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成σ键。（　×　）
（2）两个s轨道只能形成σ键，不能形成π键。（　√　）
（3）两个原子之间形成共价键时，至少有一个σ键。（　√　）
（4）σ键和π键都能单独存在。（　×　）
（5）σ键和π键都只能存在于共价化合物中。（　×　）
2.比较下列共价键的形成过程，其中形成的是π键的是（　　）
解析：A　A是2个p轨道“肩并肩”重叠形成的π键；B是s轨道与p轨道重叠形成的σ键；C是2个p轨道重叠形成的σ键；D是2个s轨道重叠形成的σ键。
3.（2025·湖州高二月考）下列含有π键的化合物是（　　）
A.N2H4 B.CO2
C.H2O2 D.石墨
解析：B　肼分子的结构式为，则肼分子只含σ键，不含π键；二氧化碳分子的结构式为OCO，则二氧化碳是含有σ键和π键的共价化合物；过氧化氢的结构式为H—O—O—H，则过氧化氢分子只含σ键，不含π键；石墨是非金属单质，不是化合物。
4.下列关于σ键与π键的说法正确的是（　　）
A.σ键是原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键，π键是原子轨道以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键
B.π键电子云呈轴对称
C.一般而言，原子轨道以“头碰头”方式重叠比以“肩并肩”方式重叠的程度小，所以σ键比π键活泼
D.可以表示N2分子中σ键和π键存在的情况
解析：A　π键电子云呈镜面对称，B错误；一般而言，σ键比π键重叠程度大，π键更活泼，C错误；N与N连线形成的是σ键，D错误。
5.（鲁科版习题）Cl2、HCl分子中的共价键是σ键还是π键σ键？请说明分析依据由于Cl2、HCl分子中只存在一对共用电子，即形成的是单键，单键为σ键。
1.（教材改编题）下列说法对σ键和π键的认识错误的是（　　）
A.分子中只要含有共价键，则至少含有一个σ键
B.s-s σ键、p-p σ键与s-p σ键都是轴对称的
C.p-p σ键和p-p π键的重叠方式是相同的
D.含有π键的分子在反应时，π键较易断裂发生化学反应
解析：C　p-p σ键是“头碰头”重叠而p-p π键是“肩并肩”重叠，C错误。
2.下列分子或离子中，只有σ键没有π键的是（　　）
A.[C≡N]－ B.CH4
C.CH2CH2 D.CH≡CH
解析：B　CH4分子只有C—H单键，单键为σ键；[C≡N]－、CH2CH2、CH≡CH分别含三键、双键、三键，既有σ键又有π键。
3.（2025·牡丹江高二检测）下列有关共价键的解释错误的是（　　）
A.共价键都具有方向性和饱和性
B.σ键可以绕键轴旋转，而π键不能绕键轴旋转
C.C2H4分子和N2H4分子中都含有5个σ键
D.Cl2分子中p-p σ键的形成：
　
解析：A　不是所有的共价键都有方向性，如s-s σ键不具有方向性，A错误。
4.有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN（H—C≡N）。
（1）只有σ键的是①②③⑥⑦⑧（填序号，下同）；既有σ键又有π键的是④⑤⑨。
（2）含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是⑦。
（3）含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是①③⑤⑥⑧⑨。
（4）含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是②④⑤⑥⑧⑨。
解析：（1）单键只有σ键，双键或三键才含有π键，故只有σ键的是①②③⑥⑦⑧；既有σ键又有π键的是④⑤⑨。（2）H原子只有s轨道，题给物质中含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的只有H2。（3）含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的有①③⑤⑥⑧⑨。（4）含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键，说明构成这种σ键的原子中一定没有H原子，其为②④⑤⑥⑧⑨。
题组一　共价键的形成与特征
1.（教材改编题）在氟化氢分子中，形成共价键的原子轨道是（　　）
A.氟原子的2p轨道和氢原子的1s轨道
B.氟原子的2p轨道和氢原子的2p轨道
C.氟原子的2s轨道和氢原子的1s轨道
D.氟原子的3p轨道和氢原子的2s轨道
解析：A　氢原子和氟原子的核外电子排布式分别为1s1和1s22s22p5，由此可以看出，氢原子的1s轨道和氟原子的2p轨道上各有一个未成对电子，故两者在形成氟化氢分子时，形成共价键的原子轨道是氟原子的2p轨道和氢原子的1s轨道。
2.下列分子的结构式与共价键的饱和性不相符的是（　　）
A.H2O2：H—OO—H B.N2H4：
C.C2H5SH： D.SiHCl3：
解析：A　由共价键的饱和性可知，C、Si均形成4个共价键，H、Cl均形成1个共价键，N形成3个共价键，O、S均形成2个共价键。A项中O原子间是双键，且每个氧原子与1个氢原子形成1个单键，则每个氧原子形成3个共价键，与其饱和性不相符。
3.H2S分子中两个共价键的夹角接近90°，其原因是（　　）
A.共价键的饱和性 B.硫原子的电子排布
C.共价键的方向性 D.硫原子中p轨道的形状
解析：C　共价键的方向性决定了分子中共价键之间的夹角。
题组二　共价键的类型及判断
4.下列关于化学键叙述正确的是（　　）
A.CH3COOH分子中只有σ键
B.一个N2H4分子中有4个σ键
C.用电子云轮廓图表示H—H的s-s σ键形成的示意图：
D.NaClO和NaCl均为离子化合物，它们所含的化学键类型相同
解析：C　CH3COOH分子中，羧基的碳氧双键中含有π键，A错误；N2H4的结构式为，分子中含有5个σ键，B错误；NaClO含有离子键和共价键，NaCl只含有离子键，都是离子化合物，所含的化学键类型不同，D错误。
5.（2025·杭州师大附中高二检测）下列分子中既不存在s-p σ键，也不存在p-p π键的是（　　）
A.HCl B.HF
C.CO2 D.SCl2
解析：D　HCl、HF分子中都含有H原子，s电子云与p电子云形成s-p σ键，A、B项不符合题意；CO2分子中含有CO，有p-p π键存在，C项不符合题意；SCl2（Cl—S—Cl）分子中只存在2个p-p σ键（S—Cl），D项符合题意。
6.下列有关CH2CH—C≡N分子所含共价键数目的说法正确的是（　　）
A.3个σ键，3个π键 B.4个σ键，3个π键
C.6个σ键，2个π键 D.6个σ键，3个π键
解析：D　共价单键均为σ键，共价双键中含一个σ键和一个π键，共价三键中含一个σ键和两个π键，故CH2CH—C≡N分子中含6个σ键和3个π键。
7.（2025·淄博实验中学高二期末）观察如图所示原子轨道重叠情况，下列说法正确的是（　　）
A.s轨道与p轨道取向适当时发生重叠可形成σ键（如图1）
B.s轨道与p轨道取向适当时发生重叠可形成π键（如图2）
C.图1中阴影区域的电子云最稀疏
D.只有s轨道与p轨道可形成σ键，p轨道之间只能形成π键
解析：A　图2中，1s轨道沿非x轴方向与2px轨道重叠，重叠程度小，不能形成共价键，且不存在s-p π键，B错误；电子在题图1中的阴影区域出现的概率最大，是电子云最密集的区域，C错误；p轨道若以“头碰头”方式重叠可形成σ键，若以“肩并肩”方式重叠可形成π键，D错误。
8.某有机物的结构简式为，该分子中σ键与π键的个数比为（　　）
A.9∶1 B.15∶1
C.7∶1 D.8∶1
解析：D　由有机物的结构可知，该分子中σ键数目为16个，π键数目为2个，选D。
9.丁烯二酸（HOOCCHCHCOOH）分子结构中含有σ键、π键的个数分别是（　　）
A.4个σ键，1个π键 B.11个σ键，3个π键
C.4个σ键，3个π键 D.9个σ键，5个π键
解析：B　丁烯二酸的结构可写为，单键均为σ键，双键有一个σ键和一个π键，可知，σ键个数为11，π键个数为3。
10.对三硫化四磷分子的结构研究表明，该分子中全部为单键，且各原子的最外层均已达到了8个电子的稳定结构。则一个三硫化四磷分子中含有的共价键个数是（　　）
A.7个 B.9个
C.19个 D.不能确定
解析：B　三硫化四磷分子中全部为单键，且各原子的最外层均已达到了8电子的稳定结构，P元素原子可形成3个共价键，S元素原子可形成2个共价键，因此一个三硫化四磷分子中含有的共价键个数为＝9个。
11.（2025·驻马店高二月考）某有机物的结构简式为，该分子中σ键与π键的个数之比为（　　）
A.9∶1 B.8∶1
C.7∶1 D.19∶3
解析：D　单键均为σ键，双键中有一个σ键和一个π键，由有机物的结构可知，该分子中σ键数目为19，π键数目为3，个数之比为19∶3。
12.回答下列问题：
（1）指出如图所表示的共价键类型的名称，并列举含有该共价键的一种物质，写出其分子式。
①图1 s-s σ键，H2；
②图2 s-p σ键，HCl；
③图3 p-p σ键，Cl2；
④图4 pz-pz π键，N2；
⑤图5 py-py π键，N2。
（2）C、H两种元素形成的化合物其相对分子质量为28，该分子中σ键与π键的个数之比为5∶1。
（3）1 mol乙醛（）分子中含σ键的数目为6NA（或3.612×1024），1个CO（NH2）2分子中含有σ键的个数为7。
（4）CH4、NH3、H2O、HF分子中σ键由多到少的顺序是CH4＞NH3＞H2O＞HF。
解析：（2）设分子式为CmHn，则12m＋n＝28，则m＝2，n＝4，即C2H4，结构式为，单键为σ键，双键有1个σ键和1个π键，所以一个C2H4分子中共含有5个σ键和1个π键，个数之比为5∶1。（3）乙醛的结构简式为，1个乙醛中含6个σ键，故1 mol乙醛中含有σ键6 mol，即6NA个，CO（NH2）2的结构简式为，1个CO（NH2）2分子中含有7个σ键。（4）CH4、NH3、H2O、HF中的σ键数目分别为4、3、2、1，故σ键数目由多到少的顺序是CH4＞NH3＞H2O＞HF。
13.（2025·长沙高二检测改编）X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素，其原子序数依次增大。X元素的一种核素的质量数为12，中子数为6；Y元素是动植物生长不可缺少的、构成蛋白质的重要组成元素；Z的基态原子核外9个原子轨道上填充了电子且有2个未成对电子，与Y不同族；W是一种常见元素，可以形成3种氧化物，其中一种氧化物是具有磁性的黑色晶体。
（1）Y2分子中存在的σ键和π键个数之比为1∶2。
（2）元素X的一种氧化物XO和XY－与Y2结构相似，XO分子内σ键与π键个数之比为1∶2。X、Y与氢元素形成的一种化合物HXY分子中σ键与π键数目之比为1∶1。
（3）W基态原子的价层电子排布式为3d64s2。
（4）元素X的一种单质是一种由单层X原子构成的平面结构新型材料，如图，1号X与相邻X形成σ键的个数为3。
解析：X、Y、Z、W分别为C、N、S、Fe。（1）N2中有N≡N，其中有1个σ键、2个π键。（2）元素X的一种氧化物CO和CN－与N2结构相似，推知CO的结构式为C≡O，含有1个σ键、2个π键；CN－的结构式为[C≡N]－，HCN的结构式为H—C≡N，HCN中σ键与π键均为2个。（3）铁的原子序数为26，其基态原子的价层电子排布式为3d64s2。（4）由题图可看出每个碳原子能与三个碳原子形成单键，故能形成3个σ键。
1 / 9拓展专题5　大π键与键角大小的判断
一、大π键
1.大π键
含义 大π键一般是三个或更多个原子间形成的，是未杂化轨道中原子轨道“肩并肩”重叠形成的π键
示例 如苯分子中的每个碳原子均采取sp2杂化，形成三个σ键（两个与相邻碳原子，一个与氢原子）。每个碳原子还剩下一个未杂化的p轨道，这些p轨道垂直于苯环平面，相互平行重叠，形成一个整体的大π键
形成 条件 （1）所有参与形成离域π键的原子在同一平面上，因此中心原子采取sp2杂化或sp杂化； （2）参与形成离域π键的原子都必须提供一个或两个相互平行的p轨道； （3）形成离域π键的p轨道上的电子总数小于p轨道数的2倍
表达式 ，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，n≤2m，如苯分子中大π键的表示方法为
一般 判断 对于多电子的粒子，若中心原子的杂化方式不是sp3杂化，中心原子与配位原子可能形成大π键
2.常见分子（或离子）中的大π键
分子（或离子） 大π键
C6H6（苯）
CH2CH—CHCH2
N、C、SO3
CO2、SO2、SCN－、N、、N2O、O3
3.C中的大π键电子数目的分析
根据价层电子对互斥模型判断C为平面三角形结构，中心C原子为sp2杂化，价层电子轨道表示式为每个O原子有两个单电子，三个O分别用一个单电子与中心C原子形成三个C—O σ键，另一个单电子参与形成大π键，形成两个负电荷的电子也参与形成大π键。则大π键的电子总数为1＋3＋2＝6，表示为。
1.（鲁科版习题）以下有关苯分子中所含化学键的描述中，错误的是（　　）
A.每个碳原子的sp2杂化轨道中的一个参与形成大π键
B.苯分子中6个碳原子各提供1个电子，共同形成大π键
C.碳原子的三个sp2杂化轨道与其他原子形成三个σ键
D.苯分子呈平面正六边形，六个碳碳键完全相同，键角均为120°
解析：A　每个碳原子的未参与杂化的p轨道参与形成大π键，A错误；苯分子中6个碳原子各提供1个电子，共同形成大π键，B正确；碳原子的三个sp2杂化轨道与其他原子形成三个σ键，C正确；苯分子呈平面正六边形，六个碳碳键完全相同，键角均为120°，D正确。
2.（2025·马鞍山高二检测）经X射线衍射测得化合物（N5）6（H3O）3（NH4）4Cl的晶体结构，其局部结构如图所示。
该化合物中阴离子中的σ键总数为5个。分子中的大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），则中的大π键应表示为。
解析：根据图可知，中的σ键总数为5；中每个N原子采取sp2杂化，未参与杂化的p轨道，垂直于该离子平面形成大π键，每个p轨道各提供一个电子，再加上一个单位的负电荷，所以中一共有6个电子参与形成大π键，应表示为。
3.（2024·山东高考节选）吡啶（）中含有与苯类似的大π键，则吡啶中N原子的价层孤电子对占据　　（填字母）。
A.2s轨道 B.2p轨道
C.sp杂化轨道 D.sp2杂化轨道
答案：D　
解析：已知吡啶中含有与苯类似的大π键，则说明吡啶中N原子也是采用sp2杂化，杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对，则吡啶中N原子的价层孤电子对占据sp2杂化轨道。
二、键角大小的判断
1.不同空间结构的分子键角大小的比较
直线形＞平面三角形＞正四面体形＞三角锥形＞V形
2.判断键角大小的思维流程
1.下列说法正确的是（　　）
①S8分子中S原子采用的杂化轨道类型为sp3
②C2H4分子中只有以s轨道与sp2杂化轨道“头碰头”方式重叠而成的σ键
③SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角＜120°
④H3O＋中H—O—H的键角比H2O中H—O—H的键角大
A.①② B.③④
C.①②③ D.①③④
解析：D　①S8是一个环形分子，每个S与另外两个S原子相连，S原子形成2个孤电子对，2个σ键，所以S是sp3杂化，正确；②碳碳双键中一个是σ键，另一个是π键，错误；③SnBr2分子中，Sn原子的价层电子对数是×（4－2×1）＋2＝3，含有1个孤电子对，SnBr2的空间结构为V形，根据价层电子对互斥模型可以判断其键角小于120°，正确；④H3O＋和H2O中氧原子均采取sp3杂化，H2O中O原子有2个孤电子对，H3O＋中O原子有1个孤电子对，导致H3O＋中H—O—H的键角比H2O中H—O—H的键角大，正确。
2.下列粒子按键角由大到小的顺序排列为①④②⑤③（填序号）。
①HCN　②SiF4　③H2O　④C　⑤H3O＋
解析：①HCN中的C原子采取sp杂化，键角为180°。②SiF4中Si原子杂化轨道数为4，采取sp3杂化，键角为109°28'。③H2O中O原子杂化轨道数为4，采取sp3杂化，含有2个孤电子对，分子为V形结构，键角为105°。④C中C原子的杂化轨道数为3，所以C原子采取sp2杂化，分子为平面三角形结构，键角为120°。⑤H3O＋中O原子的杂化轨道数为4，所以O原子采取sp3杂化，O原子上有1个孤电子对，分子为三角锥形结构，键角大于H2O的键角，但小于120°。所以各粒子按键角由大到小的顺序排列为①④②⑤③。
3.甲醛（H2CO）在Ni催化作用下加氢可得甲醇（CH3OH）。甲醇分子内C原子的杂化方式为sp3，甲醇分子内的O—C—H的键角＜（填“＞”“＜”或“＝”）甲醛分子内的O—C—H的键角。
解析：甲醇分子内C原子价层电子对数为4＋0＝4，所以C原子的杂化方式为sp3杂化，O—C—H的键角约为109°28'，甲醛分子内的C原子的杂化方式为sp2杂化，O—C—H的键角约为120°，所以甲醇分子内的O—C—H的键角小于甲醛分子内的O—C—H的键角。
4.（1）CH4、NH3、H2O中心原子的杂化类型都为sp3，键角依次减小的原因是CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3杂化，中心原子上的孤电子对数依次为0、1、2。孤电子对数越多，排斥作用越大，键角越小。
（2）CO2、BF3、SO2分子中的键角由大到小的顺序是CO2＞BF3＞SO2。
（3）H2O分子中键角为105°，而H2S分子的键角约为92°，其原因是H2O、H2S中心原子都采用sp3杂化，都有2对孤电子对，由于电负性：O＞S，所以成键电子对靠近O原子，故H2O分子中成键电子对的斥力更大，H2O的键角大于H2S的键角。
（4）在HCHO分子中，∠HCH＜∠HCO，原因是C、O原子形成双键，对C—H键的斥力大。
5.（1）（2025·衡阳高二调研）H2S、PH3、SiH4中键角从大到小的顺序是SiH4＞PH3＞H2S　（用化学式表示），其原因是中心原子都是sp3杂化，H2S、PH3的中心原子分别有2个、1个孤电子对，SiH4的中心原子无孤电子对，而孤电子对数越多，对成键电子对的排斥力越大，导致H2S的键角最小，PH3次之，SiH4最大。
（2）（2025·吉林名校高二检测）N2O和NO2中心原子都是N原子，都存在大π键（），NO2是V形分子。N2O、NO2中N原子的轨道杂化方式分别为sp、sp2；N—N—O键角＞（填“＞”“＜”或“＝”）O—N—O键角。
（3）（2025·湖北师大附中高二月考）广谱杀虫剂硫酰氟（SO2F2）常温常压下为无色气体，S原子的轨道杂化方式为sp3，其F—S—F键角＜（填“＞”或“＜”）硫酰氯（SO2Cl2）中的Cl—S—Cl键角，原因是F的电负性大于Cl，S—F成键电子对间的斥力小。
解析：（1）H2S、PH3、SiH4三者中心原子都是sp3杂化，H2S、PH3的中心原子分别有2个、1个孤电子对，SiH4的中心原子无孤电子对，而孤电子对数越多，对成键电子对的排斥力越大，键角越小，则H2S的键角最小，PH3次之，SiH4最大，则键角：SiH4＞PH3＞H2S。（2）N2O的中心N原子采取sp杂化，N2O中存在2个大π键（）；NO2是V形分子，且存在大π键，则NO2中N原子采取sp2杂化，N—N—O键角大于O—N—O键角。（3）SO2F2中S的价层电子对数为4，则其杂化方式为sp3；F的电负性大于Cl，则SO2F2中S—F的共用电子对更加偏向于F，共价键斥力较小，键角较小，即F—S—F键角＜硫酰氯（SO2Cl2）中的Cl—S—Cl键角。
1 / 2第1课时　分子结构的测定、多样的分子空间结构、价层电子对互斥模型
学习目标
1.知道分子的结构可以通过波谱等技术进行测定。 2.结合实例了解共价分子具有特定的空间结构，认识共价分子结构的多样性。 3.理解价层电子对互斥模型的含义，并能判断简单分子或离子的空间结构。
知识点一　分子结构的测定　多样的分子空间结构
1.分子结构的测定
（1）早期测定方法
主要靠对物质的　化学性质　进行系统总结得出规律后进行推测。
（2）现代测定方法
应用　红外光谱　、晶体X射线衍射等现代仪器和方法测定分子的结构。
（3）红外光谱工作原理
①原理
当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的　振动频率　相同的红外线，再记录到图谱上呈现　吸收峰　。通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可分析出分子中含有何种　化学键　或　官能团　的信息。
②某未知物的红外光谱
读谱可知，该有机物分子中有　3　种不同的化学键，分别是　C—H　、　O—H　、　C—O　。
（4）质谱法
①目的：测定分子的　相对分子质量　。
②仪器：　质谱仪　。
③质谱图（以甲苯分子为例）
读谱可知，甲苯的相对分子质量为　92　。
④问题探究
a.红外光谱可以推断化学键或官能团的种类，能否确认化学键或官能团的个数？
提示：不能。
b.怎样根据质谱图得出分子的相对分子质量？
提示：相对分子质量＝最大质荷比。
2.多样的分子空间结构
（1）三原子分子的空间结构
三原子分子的空间结构有　直线　形和　V　形（又称角形）两种。
化学式 空间结构 结构式 键角 空间结构模型
CO2 直线形 OCO 180°
H2O V形 105°
（2）四原子分子的空间结构
大多数四原子分子采取　平面三角　形和　三角锥　形两种空间结构。
化学式 空间结构 结构式 键角 空间结构模型
CH2O 平面三角形 约120°
NH3 三角锥形 107°
（3）五原子分子的空间结构
五原子分子的形状更多，最常见的是　四面体形　。
化学式 空间结构 结构式 键角 空间结构模型
CH4 四面体形 109°28'
（4）问题探究
科学家研制出有望成为高效火箭推进剂的N（NO2）3，如图所示。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°。试推测四个氮原子围成的空间是正四面体形吗？
提示：不是。由于N—N—N键角都是108.1°。所以四个氮原子围成的空间不是正四面体形而是三角锥形。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）利用红外光谱可分析分子中所含的官能团的信息。（　√　）
（2）利用质谱法可测定分子的质量。（　×　）
（3）粒子的实际质量与其电荷之比，就是质荷比。（　×　）
（4）质谱图中，质荷比的最大值就是样品分子的相对分子质量。（　√　）
（5）NH3分子键角大于CH4分子键角。（　×　）
2.TBC的一种标准谱图如图所示，它是（　　）
A.核磁共振氢谱 B.质谱
C.红外光谱 D.紫外光谱
解析：C　该标准谱图为红外光谱。
3.（鲁科版习题）哪些物质的分子呈以下形状？写出其化学式，并标出分子中各化学键的键角。
（1）直线形：CO2、C2H2（合理即可）、键角为180°；
（2）平面三角形：CH2O、键角约为120°；
（3）三角锥形：NH3、键角为107°；
（4）正四面体形：CH4、键角为109°28'。
知识点二　价层电子对互斥模型
1.价层电子对互斥模型（VSEPR　model）理论要点
分子的　空间结构　是中心原子周围的“价层电子对”　相互排斥　的结果。VSEPR的“价层电子对”是指分子中的　中心原子　与结合原子间的σ键　电子对　和中心原子上的　孤电子对　。
2.中心原子上价层电子对的计算
（1）价层电子对数＝　σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数　。多重键只计其中的σ键电子对，不计π键电子对。
（2）计算
①σ键电子对的计算
由化学式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几个σ键电子对。如NH3分子中，N有　3　个σ键电子对。
②中心原子上的孤电子对数的计算
中心原子上的孤电子对数＝　（a－xb）　
a.a为中心原子的　价电子数　。
对于主族元素：a＝　原子的最外层电子数　。
对于阳离子：a＝　中心原子的价电子数－离子的电荷数　。
对于阴离子：a＝　中心原子的价电子数＋离子的电荷数（绝对值）　。
b.x为　与中心原子结合的原子数　。
c.b为与中心原子结合的原子　最多能接受的电子数　（氢为　1　；其他原子＝　8减去该原子的价电子数　）。
3.VSEPR模型与分子（或离子）的空间结构
分子或离子 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR模型名称 分子或离子的空间结构名称
CO2 0 2 直线形 直线形
SO2 1 3 平面三角形 V形
C 0 3 平面三角形 平面三角形
H2O 2 4 四面体形 V形
NH3 1 4 四面体形 三角锥形
CH4 0 4 正四面体形 正四面体形
提醒：价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子。
4.利用价层电子对互斥模型判断分子（或离子）的空间结构的步骤
5.问题探究
三氯化硼（BCl3）主要用作有机反应催化剂，也可用作铸镁及合金时的防氧化剂。三氟化氮（NF3）是微电子工业中一种优良的等离子蚀刻气体。
（1）分别计算BCl3、NF3的成键电子对数、孤电子对数、价层电子对数。
提示：BCl3分子中的中心原子是B，成键电子对数为3，孤电子对数＝（a－xb）＝×（3－3×1）＝0，价层电子对数＝0＋3＝3。
NF3分子中的中心原子是N，成键电子对数为3，孤电子对数＝（a－xb）＝×（5－3×1）＝1，价层电子对数＝1＋3＝4。
（2）利用价层电子对互斥模型判断BCl3、NF3的VSEPR模型、分子空间结构是怎样的？
提示：BCl3的价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形，分子空间结构为平面三角形；NF3的价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体形，分子空间结构为三角锥形。
（3）通过BCl3、NF3两例分析价层电子对的空间结构与分子的空间结构一定相同吗？
提示：价层电子对的空间结构与分子的空间结构不一定一致，分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对（未用于形成共价键的电子对）。
1.（2025·吉林市高二月考）下列各组计算微粒中心原子的价层电子对数的代数式错误的是（　　）
A.BCl3：3＋（3－3×1）
B.S：3＋
C.H3O＋：3＋
D.CS2：2＋（4－2×2）
解析：C　H3O＋中心原子的价层电子对数为3＋＝4，C错误。
2.（教材改编题）结构模型是反映分子的结构特点的主要模型。下列分子价层电子对互斥模型与分子空间结构一致的是（　　）
A.水分子 B.甲烷分子
C.氨分子 D.二氧化硫分子
解析：B　水分子价层电子对互斥模型为四面体形，分子空间结构为V形，A不符合题意；甲烷分子价层电子对互斥模型为正四面体形，分子空间结构为正四面体形，B符合题意；氨分子价层电子对互斥模型为四面体形，分子空间结构为三角锥形，C不符合题意；二氧化硫分子价层电子对互斥模型为平面三角形，分子空间结构为V形，D不符合题意。
3.计算下列分子中标“·”原子的孤电子对数：
（1）H22；（2）Cl50；
（3）F30；（4）H31。
4.计算下列分子中标“·”原子的价层电子对数：
（1）Cl44；（2）Cl22；
（3）Cl33；（4）Cl34。
1.下列分子的中心原子的价层电子对数是3的是（　　）
A.H2O B.BF3
C.CH4 D.NH3
解析：B　水分子中氧原子、甲烷分子中碳原子和氨分子中氮原子的价层电子对数都为4，三氟化硼分子中硼原子的价层电子对数为3，选B。
2.（2025·大同高二月考）设H＋的质荷比为β，某有机物样品的质荷比如图所示（假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关），则该有机物可能是（　　）
A.甲醇（CH3OH） B.甲烷
C.丙烷 D.乙烯
解析：B　由题图知，右边最高质荷比为16，是H＋质荷比的16倍，即其相对分子质量为16，可能是甲烷。
3.（苏教版习题）用价层电子对互斥模型判断SiCl4分子的空间结构为（　　）
A.正四面体形 B.V形
C.三角锥形 D.平面三角形
解析：A　SiCl4中Si原子的价层电子对数为4＋×（4－4×1）＝4，孤电子对数为0，为正四面体形。
4.根据价层电子对互斥模型填空：
（1）OF2分子中，中心原子上的σ键电子对数为2，孤电子对数为2，价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体形，分子的空间结构为V形。
（2）N中，中心原子上的σ键电子对数为3，孤电子对数为0，价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形，分子的空间结构为平面三角形。
（3）S中，中心原子上的σ键电子对数为4，孤电子对数为0，价层电子对数为4，VSEPR模型为正四面体形，分子的空间结构为正四面体形。
题组一　分子结构的测定
1.利用红外光谱对有机化合物分子进行测试并记录，可初步判断该有机物分子拥有的（　　）
A.同分异构体数 B.原子个数
C.化学键和官能团种类 D.有机化合物的分子式
解析：C　利用红外光谱对有机化合物分子进行测试并记录，可以清晰地记录出不同基团的吸收峰，所以可初步判断该有机物分子拥有的化学键和官能团种类。
2.（2025·齐齐哈尔高二月考）如图是某有机化合物分子的质谱图，由图可知该分子的相对分子质量为（　　）
A.58 B.214
C.229 D.231
解析：D　质谱图中的质荷比最大的值对应的就是未知物的相对分子质量，D项正确。
3.某有机化合物的分子式为C4H10O，其红外光谱如图所示，则该有机化合物的结构简式为（　　）
A.CH3OCH2CH2CH3 B.CH3CH2OCH2CH3
C.CH3OCH（CH3）2 D.CH3CH2CH2CH2OH
解析：B　CH3CH2OCH2CH3中含有对称的—CH3、对称的—CH2—和C—O—C，选B。
题组二　多样的分子空间结构
4.（教材改编题）下列分子的空间结构错误的是（　　）
A.SO2： B.NH3：
C.CO2： D.CH4：
解析：B　NH3的空间结构是三角锥形，B项错误。
5.下列分子中键角最大的是（　　）
A.H2O B.CO2
C.CH2O D.NH3
解析：B　H2O分子呈V形，键角为105°；CO2分子呈直线形，键角为180°；CH2O分子呈平面三角形，键角约为120°；NH3呈三角锥形，键角为107°。
题组三　价层电子对互斥模型
6.（2025·哈尔滨高二期中改编）下列分子中，含有孤电子对的是（　　）
A.H2O B.CH4
C.SiH4 D.CO2
解析：A　H2O分子中含有2个孤电子对；CH4的中心原子上的孤电子对数＝×（4－4×1）＝0；SiH4的中心原子上的孤电子对数＝×（4－4×1）＝0；CO2的中心原子上的孤电子对数＝×（4－2×2）＝0。
7.（教材改编题）若ABn的中心原子A上没有孤电子对，运用价层电子对互斥模型，下列说法正确的是（　　）
A.若n＝2，则分子的空间结构为V形
B.若n＝3，则分子的空间结构为三角锥形
C.若n＝4，则分子的空间结构为正四面体形
D.以上说法都不正确
解析：C　若中心原子A上没有孤电子对，则根据斥力最小的原则，当n＝2时，分子的空间结构为直线形；当n＝3时，分子的空间结构为平面三角形；当n＝4时，分子的空间结构为正四面体形。
8.（2025·上海晋元中学高二月考）肼（N2H4）分子中心原子的VSEPR模型为（　　）
A.平面三角形 B.三角锥形
C.四面体形 D.正四面体形
解析：C　N2H4分子中N原子的价层电子对数为4，1个孤电子对，3个σ键，则分子的VSEPR模型为四面体形，选C。
9.（2025·盐城高二月考）根据价层电子对互斥模型，判断下列分子或离子的空间结构正确的是（　　）
序号 分子式 价层电子对互斥模型 分子或离子的空间结构
① AsCl3 四面体形 三角锥形
② HCHO 平面三角形 三角锥形
③ NF3 四面体形 平面三角形
④ N 正四面体形 正四面体形
A.①② B.①④
C.②④ D.②③
解析：B　AsCl3分子中中心As原子的价层电子对数为4，价层电子对互斥模型为四面体形，含有1个孤电子对，分子的空间结构为三角锥形，①正确；甲醛（HCHO）分子中中心C原子的价层电子对数为3（有1个双键），价层电子对互斥模型为平面三角形，没有孤电子对，分子的空间结构为平面三角形，②错误；NF3分子中中心N原子的价层电子对数为4，价层电子对互斥模型为四面体形，含有1个孤电子对，分子的空间结构为三角锥形，③错误；N中中心N原子的价层电子对数为4，价层电子对互斥模型为正四面体形，没有孤电子对，离子的空间结构为正四面体形，④正确。
10.下列有关键角与分子空间结构的说法错误的是（　　）
A.键角为180°的分子，空间结构是直线形
B.键角为120°的分子，空间结构是平面三角形
C.键角为60°的分子，空间结构可能是正四面体形
D.键角为90°～109°28'之间的分子，空间结构可能是V形
解析：B　键角为180°的分子，空间结构是直线形，例如CO2分子是直线形分子，A正确；苯分子的键角为120°，但其空间结构是平面正六边形，B错误；白磷分子的键角为60°，空间结构为正四面体形，C正确；水分子的键角为105°，空间结构为V形，D正确。
11.（2025·重庆八中高二月考）下列微粒中所有原子都在同一平面上的一组是（　　）
A.N和NF3 B.H3O＋和Cl
C.N和SO3 D.P和S
解析：C　N空间结构为V形，所有原子在同一平面，NF3空间结构为三角锥形，所有原子不在同一平面；H3O＋空间结构为三角锥形，所有原子不在同一平面，Cl空间结构为三角锥形，所有原子不在同一平面；N空间结构为平面三角形，所有原子在同一平面，SO3空间结构为平面三角形，所有原子在同一平面；P空间结构为正四面体形，所有原子不在同一平面，S空间结构为三角锥形，所有原子不在同一平面。
12.用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间结构或推测键角大小，下列判断正确的是（　　）
A.SO2的空间结构与CO2类似，均为直线形
B.SO3是三角锥形分子
C.BF3的键角为120°
D.PCl3是平面三角形分子
解析：C　CO2中中心原子C的价层电子对数为2＋×（4－2×2）＝2，无孤电子对，其空间结构为直线形，SO2中中心原子S的价层电子对数为2＋×（6－2×2）＝3，有1个孤电子对，其空间结构为V形，A错误；SO3中中心原子S的价层电子对数为3＋×（6－3×2）＝3，无孤电子对，空间结构是平面三角形，B错误；BF3中中心原子B的价层电子对数为3＋×（3－3×1）＝3，无孤电子对，空间结构是平面三角形，其键角为120°，C正确；PCl3中中心原子P的价层电子对数为3＋×（5－3×1）＝4，有1个孤电子对，则其空间结构是三角锥形，D错误。
13.（2025·北京师大附中高二期中）我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐（N5）6（H3O）3（NH4）4Cl（用R代表），经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图所示。从结构角度分析，R中两种阳离子不同之处为（　　）
A.中心原子的VSEPR模型
B.中心原子的价层电子对数
C.空间结构
D.共价键类型
解析：C　R中两种阳离子分别是H3O＋、N，二者的中心原子的VSEPR模型都是四面体形，中心原子的价层电子对数都是4，共价键类型都为极性键，H3O＋、N的空间结构分别为三角锥形、正四面体形。
14.（1）在BBr3分子中，Br—B—Br的键角是120°。
（2）羰基硫（COS）与CO2的结构相似，羰基硫（COS）分子的结构式为OCS；光气（COCl2）各原子最外层都满足8电子稳定结构，则光气分子的空间结构为平面三角形（用文字描述）。
（3）N的空间结构是V形。
（4）KNO3中N的空间结构为平面三角形，写出与N结构相同的一种阴离子：C（合理即可）。
（5）用价层电子对互斥模型推断SnBr2分子中Sn—Br的键角＜（填“＞”“＜”或“＝”）120°。
解析：（1）BBr3分子中B的价层电子对数为3，没有孤电子对，所以空间结构为平面三角形，Br—B—Br的键角是120°。（2）羰基硫（COS）与CO2的结构相似，故羰基硫（COS）结构式为OCS；光气分子的结构式为，碳原子有3个σ键，没有孤电子对，故COCl2为平面三角形。（3）N中N的价层电子对数为3，有1个孤电子对，所以空间结构是V形。（4）KNO3中N的空间结构为平面三角形，C与N结构相同。（5）SnBr2分子中，Sn原子的价层电子对数是＋2＝3，含有1个孤电子对，SnBr2空间结构为V形，键角小于120°。
15.回答下列问题：
（1）利用VSEPR模型推测下列物质的分子或离子的空间结构：
Cl：三角锥形；AlBr3（共价分子）：平面三角形。
（2）有两种活性反应中间体，它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子，依据图中给出的这两种粒子的球棍模型，写出这两种活性反应中间体的相应化学符号：
答案：C　C
（3）按要求写出由第二周期非金属元素的原子构成的中性分子的化学式：
平面三角形分子BF3；三角锥形分子NF3；四面体形分子CF4。
（4）SO2Cl2和SO2F2都属AXmEn型分子，S与O之间以双键结合，S与Cl、S与F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的空间结构：四面体形，SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl＞（填“＜”“＞”或“＝”）SO2F2分子中∠F—S—F。
（5）O3分子的空间结构为V形。
解析：（1）Cl是AB3型离子，中心Cl原子的价层电子对数是4，孤电子对数是1，为三角锥形；AlBr3是AB3型分子，中心Al原子的价层电子对数是3，孤电子对数为0，是平面三角形。（2）AB3型分子或离子中，中心原子无孤电子对的呈平面三角形，有一个孤电子对的呈三角锥形，所以分别是C、C。（3）由第二周期非金属元素构成的中性分子中，呈三角锥形的是NF3，呈平面三角形的是BF3，呈四面体形的是CF4。（4）SO2Cl2和SO2F2中的硫原子是中心原子，此时m＋n＝4且没有孤电子对，由于原子种类不同，是四面体形。氟元素的电负性大于氯元素，氟原子的得电子能力大于氯原子，Cl—S形成的共用电子对的斥力强，所以SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl大于SO2F2分子中∠F—S—F。（5）臭氧分子中，中间的氧原子含有1个孤电子对，价层电子对数为3，故O3分子的空间结构为V形。
1 / 10第2课时　键参数——键能、键长与键角
学习目标
1.知道共价键的键能、键长和键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构。 2.能利用键能、键长、键角三个键参数推断某些简单分子的性质。
知识点一　键能
1.概念
气态分子中1 mol化学键解离成　气态原子　所吸收的能量，单位是　kJ·mol－1　。例如：解离1 mol H—H需要吸收436.0 kJ热量，则H—H的键能为　436.0　 kJ·mol－1。
2.应用
应用 解释
判断共价键的稳定性 原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度　越大　，释放能量　越多　，所形成的共价键键能越大，共价键越　稳定　
判断分子的稳定性 一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越　稳定　
计算反应热 ΔH＝　反应物　的总键能－　生成物　的总键能
3.共价键强弱的判断
（1）共价键的键能越大，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。
（2）成键原子的原子半径越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。
4.探究键能数据的分析与应用
结合教材中某些共价键的键能数据（部分数据见下表），思考讨论：
键 键能/（kJ·mol－1） 键 键能/（kJ·mol－1）
C—C 347.7 CC 615
C≡C 812 H—F 568
H—Cl 431.8 H—Br 366
H—I 298.7
（1）分析数据，总结成键原子相同而共价键数目不同时，键能强弱规律。
提示：单键键能＜双键键能＜三键键能。由C—C、CC、C≡C键能可知，成键原子相同而共价键数目不同时，键能强弱规律：单键键能＜双键键能＜三键键能。
（2）判断HF、HCl、HBr、HI的热稳定性强弱；其中哪种化合物更容易发生热分解生成相应的单质？
提示：HF＞HCl＞HBr＞HI；HI；结构相似的物质，共价键的键能越大，分子越稳定。
（3）若形成1 mol H—Cl释放的能量是多少kJ？
提示：431.8。气态原子形成1 mol化学键变成气态分子释放的能量与气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量相等，故形成1 mol H—Cl释放的能量是431.8 kJ。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）N—H的键能是很多分子中的N—H的键能的平均值。（　√　）
（2）σ键一定比π键牢固。（　×　）
（3）碳碳双键键能等于碳碳单键键能的2倍。（　×　）
（4）键能越大，共价化合物越稳定。（　√　）
2.N—H键能的含义是（　　）
A.由N和H形成1 mol NH3所放出的能量
B.把1 mol NH3中的共价键全部拆开所吸收的能量
C.拆开约6.02×1023个N—H所吸收的能量
D.形成1个N—H所放出的能量
解析：C　键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。N—H的键能是指拆开1 mol N—H所吸收的能量，不是指形成1个N—H所释放的能量。1 mol NH3中含有3 mol N—H，拆开1 mol NH3吸收的能量是N—H键能的三倍。
3.（鲁科版习题）碳和硅的有关化学键键能如表所示，简要分析和解释下列有关事实：
化学键 C—C C—H C—O
键能/（kJ·mol－1） 356 413 336
化学键 Si—Si Si—H Si—O
键能/（kJ·mol－1） 226 318 452
（1）硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是依据图表中键能数据分析，C—C、C—H键能大，难断裂；Si—Si、Si—H键能较小，易断裂，导致长链硅烷难以生成。
（2）SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是C—H键能大于C—O，C—H比C—O稳定。Si—H键能远小于Si—O的键能，不稳定，倾向于形成稳定性更强的Si—O。
知识点二　键长与键角
1.键长
（1）键长的概念
构成化学键的两个原子的　核间距　。
（2）键长与原子半径
原子半径决定共价键的键长，原子半径越小，共价键的键长越　短　。
（3）键长与共价键的稳定性
共价键的键长越短，往往键能越　大　，表明共价键越　稳定　。
（4）键长大小的判断
①根据原子半径比较，同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越短。
②根据共用电子对数比较，相同的两个原子间形成共价键时，单键键长＞双键键长＞三键键长。
【教材挖掘】
　描述“化学键的键长与键能是相关的”，HF、HCl、HBr、HI的键长大小关系是什么？结构相似的物质的键长与键能、物质稳定性的关系是什么？
提示：键长：HF＜HCl＜HBr＜HI。对于结构相似的物质，键长越长，键能越小，物质稳定性越差。
2.键角
（1）键角的概念
在多原子分子中，　两个相邻共价键　之间的夹角称为键角。
（2）键角与分子的空间结构
多原子分子的键角一定，表明共价键具有　方向　性。键角是描述分子　空间结构　的重要参数。
（3）数据的获得
键长和键角的数值可通过晶体的　X射线衍射实验　获得。
（4）常见分子的键角与分子的空间结构
①实例
化学式 结构式 键角 空间结构
CO2 OCO 180° 直线形
NH3 107° 三角锥形
H2O 105° V形（或角形）
化学式 结构式 键角 空间结构
BF3 120° 平面三角形
CH4 109°28' 正四面体形
②问题探究
如图白磷和甲烷均为正四面体结构，它们的键角是否相同，为什么？
提示：不同，白磷分子的键角是指P—P之间的夹角，为60°；而甲烷分子的键角是指C—H的夹角，为109°28'。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）键长是构成化学键的两个原子静止时的核间距。（　×　）
（2）双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定。（　×　）
（3）键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关。（　√　）
（4）分子空间结构与键角密切相关。（　√　）
2.（教材改编题）人们常用HX表示卤化氢（X代表F、Cl、Br、I），下列说法中，正确的是（　　）
A.形成共价键的两个原子的直径和叫做键长
B.H—F的键长是H—X中最短的
C.H—F是p-p σ键
D.H—I的键能是H—X中最大的
解析：B　形成共价键的两个原子的核间距叫做键长，A错误；F、Cl、Br、I中F原子半径最小，H—F的键长是H—X中最短的，B正确；H—F是H的1s轨道与F的2p轨道“头碰头”成键，是s-p σ键，C错误；键长越短键能越大，H—F的键长是H—X中最短的，键能是H—X中最大的，D错误。
3.NH3、NF3、NCl3等分子中心原子相同，如果周围原子电负性大者键角小，那么NH3、NF3、NCl3三种分子中，键角大小的顺序正确的是（　　）
A.NH3＞NF3＞NCl3 B.NCl3＞NF3＞NH3
C.NH3＞NCl3＞NF3 D.NF3＞NCl3＞NH3
解析：C　已知电负性：F＞Cl＞H，且NH3、NF3、NCl3分子中心原子相同，如果周围原子电负性大者键角小，可知，键角：NH3＞NCl3＞NF3，选C。
4.（2025·大同高二月考）用“＞”或“＜”填空。
（1）比较键长大小：①C—H＞N—H＞　H—O；
②N2H4分子中的N—N＞N2分子中的N≡N。
（2）比较键能大小：C—H＜N—H＜H—O。
（3）比较键角大小：①CO2＞NH3；②H2O＜CH4。
解析：（1）①由于C、N、O的原子半径依次减小，所以C—H、N—H、H—O的键长依次减小；②N2H4分子中的N—N的键长大于N2分子中的N≡N的键长。（2）由于C—H、N—H、H—O的键长依次减小，因此键能依次增大。（3）①CO2为直线形分子，NH3为三角锥形分子，故CO2的键角大于NH3；②H2O为V形分子，H2O分子键角是105°，CH4分子键角是109°28'，H2O分子中键角小于CH4分子中键角。
1.下列单质分子中，键长最长，键能最小的是（　　）
A.H2 B.Cl2
C.Br2 D.I2
解析：D　原子半径越大，形成的分子的键长越长，键能越小。四种原子中，I的原子半径最大，键能最小，D项正确。
2.下列说法正确的是（　　）
A.双原子分子中化学键键能越大，分子越稳定
B.双原子分子中化学键键长越大，分子越稳定
C.双原子分子中化学键键角越大，分子越稳定
D.在双键中，σ键的键能要小于π键的键能
解析：A　键能越大，键长越小时，分子越稳定，A正确，B错误；双原子分子中的共价键不存在键角，C错误；两原子之间σ键的重叠程度一般大于π键，故σ键的键能一般要大于π键，D错误。
3.（2025·北京东城区高二期中）下列说法正确的是（　　）
A.分子中键能越大，键长越长，则分子越稳定
B.元素周期表中的第ⅠA族（除H外）和第ⅦA族元素的原子间不能形成共价键
C.水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180°
D.H—O的键能为463 kJ·mol－1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×463 kJ
解析：B　分子中键长越短，键能越大，则分子越稳定，A错误；元素周期表中的第ⅠA族（除H外）和第ⅦA族元素都是典型的金属和非金属元素，所以形成的化学键是离子键，B正确；水分子的结构是V形，键角是105°，C错误； 18 g H2O即1 mol H2O分解成2 mol H和1 mol O时消耗的能量为2×463 kJ，D错误。
4.下表所列数据是在相同条件下，不同物质中氧氧键的键长和键能的实测数据，下列有关说法正确的是（　　）
微粒 O2
键长/pm 149 128 121 112
键能/（kJ·mol－1） a b 496 628
A.a＜b
B.O—O键的键能为496 kJ·mol－1
C.中存在π键
D.键长愈长，键能愈大
解析：A　O2和的键长分别是121 pm、112 pm，键能分别为496 kJ·mol－1、628 kJ·mol－1，说明键长愈短，键能愈大，因此a＜b，A正确，D错误；氧气中不含O—O键，O—O键的键能不是 496 kJ·mol－1，B错误；中氧原子之间形成的是非极性共价单键，并且有1对共用电子，电子式为[︰︰︰]2－，不存在π键，C错误。
5.（教材改编题）某些共价键的键能数据如下表（单位：kJ·mol－1）：
共价键 H—H Cl—Cl Br—Br H—Cl H—I
键能 436 243 194 432 299
共价键 I—I N≡N H—O H—N
键能 153 946 463 391
（1）把1 mol Cl2分解为气态原子时，需要吸收（填“吸收”或“放出”） 243kJ能量。
（2）由表中所列化学键形成的单质分子中，最稳定的是N2，最不稳定的是I2；形成的化合物分子中最稳定的是H2O，最不稳定的是HI。
（3）试通过键能数据估算下列反应的反应热：H2（g）＋Cl2（g）2HCl（g）　ΔH＝－185 kJ·mol－1。
解析：（1）键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量，新键形成释放能量，旧键断裂吸收能量，根据能量守恒定律，断开1 mol Cl—Cl吸收的能量等于形成1 mol Cl—Cl释放的能量。（2）键能越大，化学键越稳定，越不容易断裂，化学性质越稳定，因此最稳定的单质为N2，最不稳定的单质是I2，最稳定的化合物是H2O，最不稳定的化合物是HI。
（3）ΔH＝E（反应物键能之和）－E（生成物键能之和）＝（436＋243－2×432）kJ·mol－1＝－185 kJ·mol－1。
题组一　键能
1.（2025·武汉高二检测改编）根据π键的成键特征判断CC的键能是C—C的键能的（　　）
A.2倍 B.大于2倍
C.小于2倍 D.无法确定
解析：C　由于π键的键能比σ键键能小，双键中有一个π键和一个σ键，所以双键的键能小于单键的键能的2倍。
2.实验测得不同粒子中氧原子之间的键长和键能的数据如表：
粒子 O2
键长/（10－12 m） 149 128 121 112
键能/（kJ·mol－1） x y z＝494 w＝628
其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律推导出键能的大小顺序为w＞z＞y＞x，该规律可能是（　　）
A.粒子所含的价层电子数越多，键能越大
B.键长越长，键能越大
C.粒子所含的价层电子数越少，键能越大
D.成键时电子对越偏移，键能越大
解析：C　表中四种粒子所含的价层电子数从左到右依次减少，其键能依次增大，A项错误，C项正确；对比给出的粒子中键长和键能的大小可知，B项错误；四种粒子中的共用电子对不发生偏移，D项错误。
3.（教材改编题）某些化学键的键能如下：
化学键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I
键能/（kJ·mol－1） 436 243 193 151
化学键 H—Cl H—Br H—I
键能/（kJ·mol－1） 431 356 299
下列说法中正确的是（　　）
A.1 mol H2分别与Cl2、Br2、I2反应，则在碘中完全反应放出的热量最多
B.拆开等物质的量的HI和HCl，HI消耗的能量多
C.H—F的键能大于431 kJ·mol－1
D.HI比HCl稳定
解析：C　根据ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和可知，生成2 mol HCl放热183 kJ，生成2 mol HBr放热83 kJ，生成2 mol HI放热11 kJ，则在Cl2中完全反应放出的热量最多，A错误；拆开等物质的量的HI和HCl，由于HCl的键能大，所以拆开HCl消耗的能量多，B错误；键长：H—F＜H—Cl，共价键键长越短，键能越大，则H—F的键能大于431 kJ·mol－1，C正确；化学键键能越大，化合物越稳定，则HCl比HI稳定，D错误。
4.已知几种共价键的键能如下：
化学键 C—Cl C—H Cl—Cl H—Cl
键能/（kJ·mol－1） 350.5 413.4 242.7 431.8
下列说法中错误的是（　　）
A.C2H6（g）＋Cl2（g）C2H5Cl（l）＋HCl（g）　ΔH＝－126.2 kJ·mol－1
B.HCl（g）H（g）＋Cl（g）　　ΔH＝＋431.8 kJ·mol－1
C.由键能可知，C—Cl比C—H更容易断裂
D.键能：C≡C＞CC＞C—C
解析：A　根据键能只能计算C2H6（g）＋Cl2（g）C2H5Cl（g）＋HCl（g）　ΔH＝－126.2 kJ·mol－1，还存在C2H5Cl（g）C2H5Cl（l）的焓变，A错误；H—Cl的键能是431.8 kJ·mol－1，断键吸热，因此HCl（g）H（g）＋Cl（g）的焓变　ΔH＝＋431.8 kJ·mol－1，B正确；由键能可知C—Cl的键能小于C—H的键能，因此C—Cl比C—H更容易断裂，C正确；碳碳三键键长小于碳碳双键键长，碳碳双键键长小于碳碳单键键长，因此键能：C≡C＞CC＞C—C，D正确。
题组二　键长与键角
5.能说明BF3分子中的4个原子在同一平面的理由是（　　）
A.B—F之间夹角为120°
B.B—F为σ键
C.3个B—F的键能相同
D.3个B—F的键长相等
解析：A　BF3分子中键角均为120°时，BF3分子中的4个原子共面且构成平面三角形。
6.（鲁科版习题）下列关于键长、键角和键能的说法中，错误的是（　　）
A.键角是描述分子空间结构的重要参数
B.键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关
C.键能越大，键长越长，共价化合物越稳定
D.键角的大小与键长、键能的大小无关
解析：C　键能越大，键长越短，共价键越强，共价化合物越稳定，C错误。
7.（教材改编题）卤素原子在形成分子的过程中能量变化和原子核间距变化如图所示，其中Cl2、Br2、I2均为气态分子，表示正确的是（　　）
解析：A　原子半径：Cl＜Br＜I，半径越小，核间距越小，核间距：Cl2＜Br2＜I2；核间距越小，键能越大，原子形成分子时，放出的能量越多，分子的能量就越低，选A。
题组三　键能、键长、键角的应用
8.CH4分子的空间结构是正四面体形而不是平面正方形，最充分的理由是（　　）
A.CH4分子内4个C—H的键长均相等
B.CH4分子内4个C—H的键角和键长均相等
C.CH4分子内4个C—H的键长相等，键角都等于109°28'
D.CH4分子内4个C—H的键长相等，键角都等于90°
解析：C　CH4分子内的键角和键长都相等，可能有两种情况，一是平面正方形，二是正四面体形。如果键角为109°28'，则为正四面体形。
9.下列有关化学键知识的比较可能错误的是（　　）
A.键能：C—N＜CN＜C≡N
B.键长：I—I＞Br—Br＞Cl—Cl
C.分子中的键角：H2O＜CO2
D.相同元素原子间形成的共价键键能：σ键＜π键
解析：D　C、N原子间形成的化学键，三键键能最大，单键键能最小，A正确；原子半径：I＞Br＞Cl，则键长：I—I＞Br—Br＞Cl—Cl，B正确；H2O分子中键角是105°，CO2分子中键角是180°，C正确；一般来说，相同元素原子之间形成的σ键的键能比π键的大，D错误。
10.（2025·衡水高二调研）下列有关共价键的键参数的说法错误的是（　　）
A.H2O、CH4、CO2分子中的键角依次增大
B.HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长
C.H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小
D.物质的分子中共价键的键能越大，物质的熔、沸点越高
解析：D　H2O、CH4、CO2分子中的键角分别为105°、109°28'、180°，依次增大，A正确；因为F、Cl、Br的原子半径依次增大，与H形成的共价键的键长依次增长，B正确；O、S、Se的原子半径依次增大，与H形成的共价键的键长依次增长，键能依次减小，C正确；物质的熔、沸点与分子间作用力有关，与共价键的键能无关，D错误。
11.（2025·广东实验中学高二期中）已知各共价键的键能如表所示，下列说法错误的是（　　）
化学键 H—H F—F H—F H—Cl H—I
键能/（kJ·mol－1） 436.0 157 568 431.8 298.7
A.稳定性：H—I＜H—Cl＜H—F
B.H2、F2、HF中，F2的能量最高
C.298.7 kJ·mol－1＜H—Br的键能＜431.8 kJ·mol－1
D.H2（g）＋F2（g）2HF（g）　ΔH＝＋25 kJ·mol－1
解析：D　键能越大，共价键越稳定，由表中数据可知，稳定性：H—I＜H—Cl＜H—F，A正确；键能越大，共价键越稳定，形成的物质能量越低，由表中数据知，H2、F2、HF中F2的能量最高，B正确；由H—F、H—Cl、H—I的键能可知，卤族元素的非金属性越强，对应氢卤键的键能越大，则298.7 kJ·mol－1＜H—Br的键能＜431.8 kJ·mol－1，C正确；焓变等于断键吸收的能量减去成键释放的能量，则H2（g）＋F2（g）2HF（g）　ΔH＝（436.0＋157－568×2）kJ·mol－1＝－543 kJ·mol－1，D错误。
12.氢气分子的形成过程示意图如下，请据图回答相关问题。
氢气分子的形成过程示意图
（1）H—H的键长为0.074 nm，①～⑤中，体系能量由高到低的顺序是①＞⑤＞②＞③＞④。
（2）下列说法正确的是BC（填字母）。
A.一个氢气分子中含有一个π键
B.由①到④，电子在核间出现的概率增大
C.由④到⑤，必须消耗外界的能量
D.一个氢气分子中含有一个极性共价键
（3）几种常见化学键的键能如下表所示：
化学键 Si—O H—O OO Si—Si Si—C
键能/（kJ·mol－1） 368 462.8 497.3 226 X
①试比较Si—Si与Si—C的键能大小：X kJ·mol－1＞226 kJ·mol－1（填“＞”“＜”或“＝”）。
②每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为522.7 kJ（已知1 mol Si中含2 mol Si—Si，1 mol SiO2中含4 mol Si—O）。
解析：（1）由题图知，H—H的键长为0.074 nm；由题图知，体系能量由高到低的顺序是①＞⑤＞②＞③＞④。（2）一个氢气分子中含有一个σ键，A项错误；共价键的本质就是高概率地出现在原子核间的电子与原子核间的电性作用，B项正确；④已经达到稳定状态，由题图可以看出⑤的能量比④高，C项正确；一个氢气分子中含有一个非极性共价键，D项错误。（3）①Si—Si的键长比Si—C的键长大，键能小。②由Si（s）＋O2（g）SiO2（g），1 mol硅完全燃烧放出的热量约为368 kJ·mol－1×4 mol－497.3 kJ·mol－1×1 mol－226 kJ·mol－1×2 mol＝522.7 kJ。
13.共价键的键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。如表所示是一些键能数据：
共价键 键能/（kJ·mol－1） 共价键 键能/（kJ·mol－1） 共价键 键能/（kJ·mol－1）
H—H 436 C—Cl 339 H—F 568
S—S 266 C—I 216 H—Cl 431.8
H—S 339 H—O 462.8 C—F 453
回答下列问题：
（1）有同学认为，半径越小的原子形成的共价键越牢固（即键能越大），由表中数据能否得出这样的结论：不能（填“能”或“不能”）。
（2）试预测C—Br的键能范围：216kJ·mol－1＜C—Br的键能＜339kJ·mol－1。
（3）根据H—Cl、H—F的键能数据，无法得出的结论有C（填字母，下同）。
A.溶于水时，HCl比HF更容易电离，所以盐酸的酸性强于氢氟酸的酸性
B.H—F的键能比H—Cl的键能大，所以HF难分解
C.H—F的键能比H—Cl的键能大，所以HCl更稳定
（4）某大学获得了极具理论研究意义的气态N4分子，其分子结构如图所示。已知断裂1 mol N—N吸收193 kJ热量，生成1 mol N≡N放出946 kJ热量。根据以上信息和数据，判断下列说法错误的是ACD。
A.N4属于一种新型的化合物
B.N4分子中存在σ键
C.N4分子中N—N键角为109°28'
D.1 mol N4转变成N2将吸收734 kJ热量
解析：（1）原子半径：F＞H，由表中数据可知，键能：H—F＞H—H，则不能得出半径越小的原子形成的共价键越牢固的结论。（2）Br的原子半径介于Cl与I的原子半径之间，C—Br的键能介于C—I与C—Cl的键能之间。（3）因H—Cl的键能比H—F的键能小，则HCl溶于水时，比HF更容易电离，所以盐酸的酸性强于氢氟酸的酸性，A正确；分子中共价键的键能越大，含有该键的分子越稳定，H—F的键能比H—Cl的键能大，所以HF更稳定、难分解，B正确，C错误。（4）N4是由氮元素形成的一种单质，不是新型的化合物，A错误；氮原子与氮原子之间形成的是σ键，B正确；N4分子是正四面体结构，键角是60°，C错误；已知断裂1 mol N—N吸收193 kJ热量，生成1 mol N≡N放出946 kJ热量，则1 mol N4转变成N2时的反应热ΔH＝6×193 kJ·mol－1－2×946 kJ·mol－1＝－734 kJ·mol－1，即该反应是放热反应，因此1 mol N4转变成N2将放出734 kJ热量，D错误。
1 / 2第2课时　分子间的作用力
学习目标
1.认识分子间存在相互作用，知道范德华力和氢键是两种常见的分子间作用力。 2.了解范德华力的广泛存在，能说明范德华力对物质性质（如熔点、沸点）的影响。 3.了解分子内氢键和分子间氢键在自然界中的广泛存在，能列举含有氢键的物质并说明氢键对物质性质（如熔点、沸点）的影响。
知识点一　范德华力及其对物质性质的影响
1.范德华力及其影响因素
概念 范德华力是分子之间普通存在的　相互作用力　，它使得许多物质能以一定的凝聚态（固态和液态）存在
特征 只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力，范德华力很弱，比化学键的键能小　1～2　个数量级
影响 因素 分子结构和组成相似的物质，相对分子质量　越大　，范德华力越大
分子的极性　越大　，范德华力越大
事实 依据 降温加压时气体会　液化　，降温时液体会　凝固　
2.范德华力对物质熔、沸点的影响
（1）通常组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点越高。如熔、沸点：F2＜Cl2＜Br2＜I2，CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4。
（2）相对分子质量相近的物质，分子的极性越小，范德华力越小，物质的熔、沸点越低。如熔、沸点：N2＜CO。
3.问题探究
（1）CO2和CS2结构和组成相似，为什么常温下CO2是气体、CS2是液体？
提示：因为CS2比CO2相对分子质量大，所以分子间范德华力也大，使CS2沸点升高，常温下呈液态。
（2）CO和N2的相对分子质量相同，为什么CO的熔、沸点高于N2？
提示：CO、N2的相对分子质量相同，CO是极性分子，N2是非极性分子，CO分子的极性比N2分子的极性强，分子的极性越大，范德华力也越大，分子的熔、沸点越高，故CO的熔、沸点高于N2。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）范德华力有一定的方向性和饱和性。（　×　）
（2）任何分子间在任何情况下都会产生范德华力。（　×　）
（3）HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力，故HI的沸点比HCl的高。（　√　）
（4）卤素单质从F2到I2，熔、沸点越来越高，与范德华力有关。（　√　）
2.（教材改编题）蜘蛛能在天花板等比较滑的板面上爬行，蜘蛛之所以不能从天花板上掉下的主要原因是（　　）
A.蜘蛛脚的尖端锋利，能抓住天花板
B.蜘蛛的脚上有“胶水”，从而能使蜘蛛粘在天花板上
C.蜘蛛脚上的大量细毛与天花板之间的范德华力这一“黏力”使蜘蛛不致坠落
D.蜘蛛有特异功能，能抓住任何物体
解析：C　蜘蛛不能掉下的根本原因是蜘蛛脚上的大量细毛与天花板之间存在范德华力。
3.（2025·天津四校高二联考改编）有下列两组命题，其中乙组命题正确且能用甲组命题解释的是（　　）
甲组 乙组
Ⅰ.H—I的键能大于H—Cl的键能 a.HI比HCl稳定
Ⅱ.H—I的键能小于H—Cl的键能 b.HCl比HI稳定
Ⅲ.HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力 c.HI的沸点比HCl的高
Ⅳ.HI分子间的范德华力小于HCl分子间的范德华力 d.HI的沸点比HCl的低
①Ⅰ　a　②Ⅱ　b　③Ⅲ　c　④Ⅳ　d
A.①③ B.②③
C.①④ D.②④
解析：B　键能影响分子的稳定性，键能越大，分子越稳定。H—Cl的键能大于H—I的键能，所以HCl比HI稳定。范德华力影响物质的熔、沸点，范德华力越大，物质的熔、沸点越高。由于HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力，所以HI的沸点比HCl的高，选B。
归纳总结
（1）共价键存在于共价分子之内，范德华力存在于分子之间。
（2）共价键是强相互作用，范德华力是弱相互作用，作用强度：共价键＞范德华力。
知识点二　氢键及其对物质性质的影响
1.氢键及其形成条件
（1）概念
氢键是由已经与　电负性　很大的原子形成共价键的　氢原子　（如水分子中的氢）与另一个　电负性　很大的原子（如水分子中的氧）之间形成的作用力。
（2）表示方法
氢键的通式可用X—H…Y—表示。式中X和Y表示　F、O、N　，“—”表示　共价键　，“…”表示　氢键　。
（3）形成条件
①要有与电负性很大的原子X（或Y）以　共价键　结合的“氢原子”。
②原子X（或Y）的原子半径要　小　，这样空间位阻较小。
2.氢键的特征
（1）氢键属于一种较弱的作用力，不属于化学键，比化学键的键能　小1～2个　数量级。
（2）氢键具有一定的方向性和饱和性。
①方向性：A—H…B三个原子一般在同一方向上。
②饱和性：每一个A—H只能与一个B原子形成氢键。
3.氢键的分类及对物质性质的影响
（1）氢键的分类
①　分子间　氢键，如（对羟基苯甲醛）；
②　分子内　氢键，如（邻羟基苯甲醛）。
（2）氢键对物质性质的影响
分子间氢键使物质熔、沸点　升高　；分子内氢键使物质熔、沸点　降低　。
4.由分子构成的物质熔、沸点高低的判断
（1）由分子构成的物质如组成和结构相似，相对分子质量越大，其熔、沸点越高。如熔、沸点：HI＞HBr＞HCl。
（2）由分子构成的物质如组成和结构不相似，但相对分子质量相近，分子的极性越大，其熔、沸点越高。如熔、沸点：CO＞N2。
（3）在同分异构体中，一般支链数越多，熔、沸点越低。如熔、沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。
（4）由分子构成的物质如具有分子间氢键，与同类化合物相比，其熔、沸点较高。如熔、沸点：H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。
5.问题探究
Ⅰ.水是熔、沸点较高的液态物质之一，冰的密度比水小，水的这些特性都与氢键密切相关。第ⅥA族元素形成的氢化物除H2O外，还有H2S、H2Se、H2Te等，它们熔、沸点的高低顺序如下：
（1）H2O的相对分子质量小于同主族其他元素的氢化物H2S、H2Se、H2Te等，为什么熔、沸点却比它们高？
提示：因为H2O分子间能形成氢键，H2S、H2Se、H2Te等分子间不能形成氢键，所以H2O的熔点和沸点高于H2S、H2Se、H2Te等。
（2）H2S、H2Se、H2Te的熔、沸点为什么逐渐升高？
提示：H2S、H2Se、H2Te的相对分子质量逐渐增大，范德华力逐渐增大，熔、沸点逐渐升高。
（3）常温下水为液态，氨气为气态，为什么水的熔、沸点高于氨气？
提示：相同数目的水分子形成分子间氢键的数目多于氨分子，分子间作用力大。
Ⅱ.（4）苯胺（）与甲苯（）的相对分子质量相近，但苯胺的熔点（－5.9 ℃）、沸点（184.4 ℃）分别高于甲苯的熔点（－95.0 ℃）、沸点（110.6 ℃），原因是什么？
提示：苯胺分子之间存在氢键。
1.（教材改编题）下列关于氢键X—H…Y—的说法错误的是（　　）
A.X、Y元素具有很大的电负性，是氢键形成的基本条件
B.氢键是共价键的一种
C.某些物质因分子之间存在氢键，导致沸点反常升高
D.同一分子内也可能形成氢键
解析：B　氢键不属于化学键，B错误；氢键分为分子间氢键和分子内氢键，所以同一分子内也可能形成氢键，D正确。
2.关于氢键，下列说法正确的是（　　）
A.分子间形成的氢键使物质的熔点和沸点升高
B.冰中存在氢键，水中不存在氢键
C.每一个水分子内含有两个氢键
D.H2O是一种非常稳定的化合物，这是因为含有氢键
解析：A　分子间氢键的存在使分子间作用力增强，物质的熔点和沸点升高，A正确；冰和水都是由水分子构成的，冰中存在氢键，水中也存在氢键，B错误；氢键为分子间作用力，水分子内部为O原子和H原子之间形成的共价键，C错误；H2O是一种非常稳定的化合物，这是因为H—O键能较大，D错误。
3.（苏教版习题）试解释下列事实。
（1）常温常压下，水的沸点比硫化氢的沸点高水分子间有氢键。
（2）常温常压下，氯单质为气态，溴单质为液态由分子构成的结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。
（3）相同条件下，冰的密度比水的密度小冰中所有水分子以氢键互相联结成晶体，氢键的形成使水分子之间的间隙增大。
（4）低级醇的熔点和沸点比碳原子数相同的碳氢化合物的熔点和沸点高得多。如甲醇的沸点比甲烷高229 ℃，乙醇的沸点比乙烷高167 ℃醇分子间有氢键。
解析：（1）水分子间存在氢键，而硫化氢分子间为范德华力，两种作用力相比，氢键的作用力大于范德华力，因此水的沸点比硫化氢高。（2）氯单质与溴单质结构相似，其熔、沸点与分子间作用力有关，溴的相对分子质量大，范德华力较大，熔、沸点较高，因此溴在常温下为液态。（3）冰中所有水分子以氢键互相联结成晶体，氢键的形成使水分子之间的间隙增大，因此冰的密度比水的密度小。（4）烃分子间的作用力为范德华力，而醇分子中含有羟基，分子间可形成氢键，导致醇的熔、沸点比碳原子数相同的碳氢化合物的熔点和沸点高得多。
1.（苏教版习题）下列说法中正确的是（　　）
A.范德华力存在于所有分子之间
B.范德华力是影响所有物质物理性质的因素
C.相对于其他气体来说，Cl2是易液化的气体，由此得出范德华力属于强作用力
D.范德华力属于既没有方向性也没有饱和性的静电作用
解析：D　范德华力相比于化学键，属于弱作用力，属于既没有方向性也没有饱和性的静电作用，只有分子间距离很近时才存在范德华力，它只影响由分子构成的物质的物理性质。
2.下列说法正确的是（　　）
A.范德华力是一种分子间作用力，也是一种特殊的化学键
B.在冰中含有的作用力有共价键、氢键和范德华力
C.常温常压下，卤素单质从F2→I2由气态、液态到固态的原因是氢键的作用力逐渐增大
D.H2O是一种非常稳定的化合物，这是由于水分子间存在氢键
解析：B　范德华力是一种分子间作用力，不是化学键，A错误；在水分子内含有O—H共价键，水分子间存在氢键，同时也存在范德华力，B正确；卤素单质从F2→I2由气态、液态到固态的原因是范德华力增大，C错误；H2O是一种非常稳定的化合物，这是由于水分子内氧氢键键能大，化合物的稳定性与氢键无关，D错误。
3.（教材改编题）下列现象与氢键有关的是（　　）
①液态氟化氢中有三聚氟化氢[（HF）3]分子存在
②水分子高温下也很稳定　
③接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些　
④邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低
A.①②③④ B.①③④
C.①②③ D.①②④
解析：B　①氟化氢分子间易形成氢键，导致液态氟化氢中形成了三聚氟化氢[（HF）3]分子，①符合题意；②水分子高温下也很稳定与氢氧键的键能大有关，与氢键无关，②不符合题意；③接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些，其主要原因是接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而形成了“缔合分子”，③符合题意；④邻羟基苯甲酸能形成分子内氢键，对羟基苯甲酸能形成分子间氢键，则邻羟基苯甲酸的熔、沸点低于对羟基苯甲酸，④符合题意。
4.CO2＋3H2CH3OH＋H2O反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为H2O＞CH3OH＞CO2＞H2，原因是H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2的相对分子质量较大，范德华力较大。
解析：4种物质中，H2O和CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多，CO2和H2均为非极性分子，CO2的相对分子质量大，范德华力较大，所以沸点从高到低的顺序为H2O＞CH3OH＞CO2＞H2。
题组一　范德华力及其对物质性质的影响
1.（2025·北京海淀区高二期中）下列物质的变化，破坏的主要是范德华力的是（　　）
A.碘单质的升华
B.KCl溶于水
C.将乙醇加热变为气态
D.NH4Cl受热分解
解析：A　碘的升华，只是状态发生了变化，破坏的是范德华力，没有破坏化学键；KCl溶于水，会破坏离子键；乙醇由液态变为气态，破坏的是范德华力和氢键；NH4Cl受热分解，破坏的是化学键（包括共价键和离子键）。
2.下列关于范德华力的叙述正确的是（　　）
A.是一种较弱的化学键
B.分子间存在的强于化学键的相互作用
C.直接影响所有物质的熔、沸点
D.稀有气体的分子间存在范德华力
解析：D　范德华力是分子间较弱的作用力，它不是化学键，且范德华力比化学键弱，范德华力只对由分子构成的物质的熔、沸点有影响；分子间都存在范德华力，则稀有气体原子之间存在范德华力。
3.下列物质中，分子间仅存在范德华力的是（　　）
A.H2O B.NH3
C.CH4 D.HF
解析：C　H2O、NH3、HF分子间均存在氢键，而CH4分子间只存在范德华力。
4.下列物质的熔、沸点高低顺序正确的是（　　）
A.CF4＞CCl4＞CBr4＞CI4
B.CO2＞CS2
C.H2O＞H2S＞H2Se＞H2Te
D.Xe＞Kr＞Ar＞Ne
解析：D　对于组成和结构相似的由分子构成的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高，A中熔、沸点顺序应为CI4＞CBr4＞CCl4＞CF4，B中熔、沸点为CS2＞CO2，D中熔、沸点为Xe＞Kr＞Ar＞Ne；C中H2O分子间存在氢键，熔、沸点最高，其他同主族氢化物按相对分子质量大小应为H2Te＞H2Se＞H2S。
题组二　氢键及其对物质性质的影响
5.（2025·北京房山区高二月考）下列物质中，分子间能形成氢键的是（　　）
A.N2 B.HF
C.HBr D.H2S
解析：B　F的电负性大且原子半径小，HF分子间能形成氢键，表示为F—H…F，B正确。
6.（2024·重庆高考3题）下列各分子中既含有sp2杂化的原子又能与H2O形成氢键的是（　　）
A.CH3CH3 B.CH2CHBr
C.CH3COOH D.CH3CH2NH2
解析：C　CH3CH3中两个碳原子及CH3CH2NH2中C、N原子均采用sp3杂化；CH2CHBr中两个碳原子价层电子对数为3采用sp2杂化，但不能和H2O形成分子间氢键；CH3COOH的—COOH中碳原子采用sp2杂化，且能和H2O形成分子间氢键。
7.关于氢键的说法正确的是（　　）
A.每一个水分子内含有两个氢键
B.冰、水中都存在氢键
C.分子间形成的氢键使物质的熔点和沸点降低
D.邻羟基苯甲醛的沸点比对羟基苯甲醛的沸点高
解析：B　水分子之间能形成氢键，分子内不存在氢键，A错误；冰、水中都存在氢键，B正确；分子间形成的氢键使物质的熔点和沸点升高，C错误；分子间形成的氢键使物质的熔点和沸点升高，邻羟基苯甲醛能形成分子内氢键，对羟基苯甲醛能形成分子间氢键，故邻羟基苯甲醛的沸点比对羟基苯甲醛的沸点低，D错误。
8.下列说法正确的是（　　）
A.水稳定是因为水中含有大量的氢键
B.邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点高
C.可燃冰（CH4·8H2O）的形成是由于甲烷分子与水分子之间存在氢键
D.氨气极易溶于水，原因之一是氨分子与水分子之间形成了氢键
解析：D　水很稳定是因为H2O分子内的共价键较强，与氢键无关，A错误；能形成分子间氢键的物质熔、沸点高，邻羟基苯甲醛是分子内形成氢键，对羟基苯甲醛是分子间形成氢键，邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点低，B错误；甲烷分子与水分子之间不存在氢键，C错误；氨分子与水分子之间形成了氢键，使氨气的溶解度增大，D正确。
9.（2025·福州高二月考）“冰面为什么滑？”，这与冰层表面的结构有关，下列有关说法正确的是（　　）
A.由于氢键的存在，水分子的稳定性好，高温下也很难分解
B.第一层固态冰中，水分子间通过共价键形成空间网状结构
C.第二层“准液体”中，水分子间形成共价键机会减少，形成氢键的机会增加
D.当高于一定温度时，“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键断裂，产生“流动性的水分子”，使冰面变滑
解析：D　水分子的稳定性好，是由水分子内氢氧共价键的键能决定的，与分子间形成的氢键无关，A错误；分子间不存在共价键，应该是通过氢键形成空间网状结构，B错误；分子间不存在共价键，应该是氢键个数减少，C错误；当温度达到一定数值时，“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键被破坏，使一部分水分子能够自由流动，从而产生“流动性的水分子”，造成冰面变滑，D正确。
10.若不断地升高温度，会实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的转化。在转化的各阶段被破坏的主要作用依次是（　　）
A.氢键、分子间作用力、非极性键
B.氢键、氢键、极性键
C.氢键、极性键、分子间作用力
D.分子间作用力、氢键、非极性键
解析：B　固态水中和液态水中都含有氢键，“雪花→水→水蒸气”主要是氢键被破坏，属于物理变化，共价键没有被破坏，“水蒸气→氧气和氢气”为化学变化，破坏的是极性共价键，B项正确。
11.氢键的本质是缺电子的氢原子和富电子的原子或原子团之间的一种弱的电性作用。近年来，人们发现了双氢键，双氢键是指带正电的H原子与带负电的H原子之间的一种弱电性相互作用。下列不可能形成双氢键的是（　　）
A.Be—H…H—O B.K—H…H—N
C.O—H…H—N D.F—H…H—Al
解析：C　Be—H中H显－1价，H—O中H显＋1价，Be—H…H—O有可能形成双氢键，A不符合题意；K—H中H显－1价，H—N中H显＋1价，K—H…H—N有可能形成双氢键，B不符合题意；O—H中H显＋1价，H—N中H显＋1价，O—H…H—N不可能形成双氢键，C符合题意；F—H中H显＋1价，H—Al中H显－1价，F—H…H—Al有可能形成双氢键，D不符合题意。
12.（2025·赤峰高二月考）已知各种硝基苯酚的性质如下表：
名称 结构式 25 ℃水中溶解度/g 熔点/℃ 沸点/℃
邻硝基苯酚 0.2 45 100
间硝基苯酚 1.4 96 194
对硝基苯酚 1.7 114 295
下列关于三种硝基苯酚的叙述错误的是（　　）
A.邻硝基苯酚分子内形成氢键，使其熔、沸点低于另外两种硝基苯酚
B.间硝基苯酚不仅分子间能形成氢键，也能与水分子形成氢键
C.对硝基苯酚分子间能形成氢键，使其熔、沸点较高
D.三种硝基苯酚都能形成分子内氢键
解析：D　当分子形成分子内氢键时，熔、沸点降低，A正确；间硝基苯酚中与N原子相连的O原子易与水分子中的H原子形成氢键，B正确；对硝基苯酚能形成分子间氢键，使其熔、沸点升高，但不能形成分子内氢键，C正确，D错误。
13.氧是地壳中含量最多的元素，氮是空气中含量最多的元素。
（1）H2O中的O—H、分子间的范德华力和氢键由强到弱的顺序依次为O—H＞氢键＞范德华力。
（2）N、P、As都属于第ⅤA族元素，形成简单氢化物的沸点由高到低的顺序为NH3（填分子式，下同）＞AsH3＞PH3。
（3）画出氢氟酸溶液中可能存在的氢键形式：F—H…F—、O—H…O—、F—H…O—、O—H…F—。
（4）如图1表示某种含氮有机化合物的结构简式，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点（见图2）。分子内存在空腔，能嵌入某种离子或分子并形成4个氢键予以识别，下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是c（填字母）。
a.CF4 b.CH4
c.N d.H2O
解析：（1）O—H属于化学键，氢键和范德华力均属于分子间作用力，但氢键比范德华力强。（2）N、P、As元素形成的简单氢化物分别为NH3、PH3、AsH3，NH3能形成分子间氢键，其沸点最高。AsH3的相对分子质量大于PH3，则AsH3的范德华力强于PH3的范德华力，故AsH3的沸点高于PH3的沸点。（4）能被该有机物识别即能嵌入空腔形成4个氢键，则要求该分子或离子是正四面体结构且能形成4个氢键，只有N符合要求。
14.（2025·驻马店高二月考）水分子间存在一种“氢键”的作用（作用力介于范德华力与化学键之间）彼此结合而形成（H2O）n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体。
（1）1 mol冰中有2mol“氢键”。
（2）水蒸气中常含有部分（H2O）2，要确定（H2O）2的存在，可采用的方法是AB（填字母）。
A.把1 L水蒸气冷凝后与足量金属钠反应，测产生氢气的体积
B.把1 L水蒸气通过浓硫酸后，测浓硫酸增重的质量
C.该水蒸气冷凝后，测水的pH
D.该水蒸气冷凝后，测氢氧原子个数比
（3）已知在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点，其可能原因是H2O2分子间的氢键数目比H2O多。
（4）在冰的结构中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接。在冰晶体中除氢键外，还存在范德华力（11 kJ·mol－1）。已知冰的升华热是51 kJ·mol－1，则冰晶体中氢键的能量是20kJ·mol－1。
（5）氨气极易溶于水的原因之一也是与氢键有关。请判断NH3溶于水后，形成的NH3·H2O的合理结构是b（填字母）。
解析：（1）冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，则1 mol冰中含有氢键的物质的量为＝2 mol。（2）2Na＋2H2O2NaOH＋H2↑，即1个水分子与钠反应产生0.5个氢分子，但1个（H2O）2含有2个水分子，与钠反应产生1个氢气分子，水蒸气中常含有部分（H2O）2，则1 L水蒸气冷凝后与足量金属钠反应，因1个（H2O）2分子与钠反应产生1个氢气分子，所以产生氢气体积增大，可确定（H2O）2的存在，A符合题意；（H2O）2含有2个水分子，也能被浓硫酸吸收，若1 L水蒸气通过浓硫酸后，相对H2O而言，（H2O）2的相对分子质量大，所以分子数目相同时，浓硫酸增重的质量大，可确定（H2O）2的存在，B符合题意；该物质的pH也等于7，无论该物质是否存在，pH都等于7，不能确定（H2O）2的存在，C不符合题意；该物质的分子中氢氧原子个数比也为2∶1，无论（H2O）2是否存在，氢氧原子个数比仍为2∶1，不能确定（H2O）2的存在，D不符合题意。（3）已知在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点，其可能原因是：H2O2分子间的氢键数目比H2O多。（4）1 mol冰升华吸收的总能量为51 kJ，克服范德华力吸收的能量为11 kJ，则克服氢键吸收的总能量为40 kJ，而1 mol冰中含有2 mol氢键，故冰晶体中氢键的能量是20 kJ·mol－1。（5）因为NH3·H2O的电离方程式为NH3·H2ON＋OH－，所以水分子断开O—H，H原子与NH3分子形成N，则形成的NH3·H2O的合理结构是b。
1 / 2第1课时　共价键的极性
学习目标
1.知道共价键可分为极性共价键和非极性共价键，知道分子可以分为极性分子和非极性分子。 2.知道分子极性与分子中键的极性以及分子的空间结构密切相关。 3.能根据分子结构特点和键的极性来判断分子的极性，并据此对分子的一些典型性质及其应用作出解释。
知识点一　键的极性和分子的极性
1.键的极性
分类 极性共价键 非极性共价键
成键原子 　不同　元素的原子 　同种　元素的原子
电子对 　发生　偏移 　不发生　偏移
成键原子的电性 一个原子呈　正　电性（δ＋），一个原子呈　负　电性（δ－） 呈　电中　性
存在 存在于共价化合物和部分离子化合物中，例如：HCl、NaOH、NH4NO3等 存在于非金属单质、部分共价化合物、部分离子化合物中，例如：H2、H2O2、Na2O2等
2.分子的极性
3.键的极性与分子极性的关系
（1）只含非极性键的分子一定是　非极性　分子。
（2）①含有极性键的分子，如果分子中各个键的极性的向量和等于零，则为　非极性　分子，否则为　极性　分子。
②含有极性键的分子，如果正电中心与负电中心重合，则为　非极性　分子，否则为　极性　分子。
（3）极性分子中一定有极性键，非极性分子中不一定含有非极性键。例如CH4是非极性分子，只含有极性键。含有非极性键的分子不一定为非极性分子，如H2O2是含有非极性键的　极性　分子。
4.分子极性的判断
（1）只含有非极性键的双原子分子或多原子分子一般是非极性分子；如O2、H2、P4、C60。
（2）含有极性键的双原子分子都是极性分子；如HCl、HF、HBr。
（3）含有极性键的多原子分子，空间结构对称的是非极性分子；空间结构不对称的是极性分子。
（4）判断ABn型分子极性的经验规律
①若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子；若不等，则为极性分子。
②若中心原子有孤电子对，则为极性分子；若无孤电子对，则为非极性分子。如CS2、BF3、SO3、CH4为非极性分子；H2S、SO2、NH3、PCl3为极性分子。
5.问题探究
（1）根据下列分子的结构式，判断下列分子的正电中心与负电中心是否重合？并确定该分子是极性分子还是非极性分子？
化学式 HCl CO2 HCN H2O
结构式 H—Cl OCO H—C≡N
提示：CO2的正电中心与负电中心重合，属于非极性分子；HCl、HCN、H2O的正电中心与负电中心不重合，属于极性分子。
（2）以下是一些常见物质的分子：①N2　②HF　③NH3　④BCl3　⑤H2O2　⑥CCl4　⑦H2S　⑧SO3
属于极性分子的有　　；属于非极性分子的有　　。
提示：②③⑤⑦　①④⑥⑧
（3）臭氧层可吸收太阳光中对人体有害的短波（30 nm以下）光线，使生物免受紫外线的伤害。臭氧分子（O3）中的共价键是极性键还是非极性键？臭氧分子是极性分子还是非极性分子？
提示：臭氧分子中的共价键是极性键，臭氧分子是极性分子。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）只含非极性键的分子是非极性分子。（　√　）
（2）非极性分子中一定含有非极性键。（　×　）
（3）极性分子中不可能含有非极性键。（　×　）
（4）以极性键结合起来的分子一定是极性分子。（　×　）
（5）非极性分子只能是双原子单质分子。（　×　）
2.（鲁科版习题）下列说法中，正确的是（　　）
A.由极性键构成的分子都是极性分子
B.含非极性键的分子一定是非极性分子
C.非极性分子一定含有非极性键
D.以极性键结合的双原子分子一定是极性分子
解析：D　由极性键构成的分子不一定是极性分子，如甲烷是非极性分子，A错误；含非极性键的分子不一定是非极性分子，如S2Cl2（Cl—S—S—Cl）结构不对称，是极性分子，B错误；非极性分子不一定含有非极性键，如甲烷是非极性分子，只含极性键，C错误；以极性键结合的双原子分子一定是极性分子，如氯化氢是极性分子，D正确。
3.已知N、P均属于元素周期表的第ⅤA族元素。N在第二周期，P在第三周期。NH3分子呈三角锥形，N原子位于锥顶，3个H原子位于锥底，N—H间的夹角是107°。
（1）N4分子的空间结构为，它是一种非极性（填“极性”或“非极性”）分子。
（2）PH3分子中P—H有（填“有”或“无”，下同）极性，PH3分子有极性。
（3）NCl3是一种淡黄色油状液体，下列对NCl3的有关描述错误的是a（填字母）。
a.该分子呈平面三角形
b.该分子中的化学键为极性键
c.该分子为极性分子
解析：（1）N4分子是正四面体形结构，是非极性分子。（2）P—H为不同元素原子之间形成的共价键，为极性键，PH3分子的空间结构为三角锥形，正、负电中心不重合，PH3为极性分子。（3）NCl3中N原子的价层电子对数为3＋＝4，孤电子对数为1，该分子的空间结构为三角锥形，a错误；N、Cl之间形成的键为极性键，b正确；NCl3分子的正、负电中心不重合，为极性分子，c正确。
知识点二　键的极性对化学性质的影响
1.羧酸酸性的衡量标准
（1）羧酸
羧酸是一大类含羧基（—COOH）的有机酸，羧基可电离出H＋而呈酸性。
（2）标准
羧酸的酸性大小与其分子的　组成和结构　有关。羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量。
（3）规律
pKa越小，酸性　越强　。如丙酸（C2H5COOH）的pKa＝4.88，乙酸（CH3COOH）的pKa＝4.76，则酸性：C2H5COOH　＜　CH3COOH。
2.键的极性对羧酸酸性的影响
（1）三氟乙酸与三氯乙酸的酸性强弱
酸性强弱 三氟乙酸　＞　三氯乙酸
原因 电负性：F　＞　Cl ↓ 极性：F—C　＞　Cl—C ↓使得 极性：F3C—　＞　Cl3C— ↓导致 羟基极性：三氟乙酸　＞　三氯乙酸
（2）甲酸、乙酸和丙酸的酸性强弱
酸性强弱 甲酸　＞　乙酸　＞　丙酸
原因 烷基（符号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　。随着烷基加长，酸性的差异越来越小
提醒：苯基为吸电子基。
【教材挖掘】
　教材描述“键的极性对物质的化学性质有重要影响”，从键的极性的角度分析为什么乙醇和钠反应不如水与钠反应剧烈？
提示：乙醇分子中的C2H5—是推电子基团，使得乙醇分子中的电子云向着远离乙基的方向偏移，羟基的极性比水分子中的小，因而钠和乙醇的反应不如钠和水的剧烈。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）羧酸的pKa（pKa＝－lg Ka）越大，其酸性越强。（　×　）
（2）烃基（R—）是推电子基团，随着烃基加长，羧酸的酸性越强。（　×　）
（3）羧酸的酸性：CH2ClCOOH＞CCl3COOH。（　×　）
（4）羧基中羟基的极性越大，越容易电离出H＋，则羧酸的酸性越大。（　√　）
2.下列羧酸的酸性最弱的是（　　）
A.CH3COOH B.CH2FCOOH
C.HCOOH D.CHF2COOH
解析：A　根据与羧基（—COOH）相连的基团中共价键或基团的特点进行判断。—CH3是推电子基团，导致羧基中O—H的极性减小，酸性减弱，故酸性：HCOOH＞CH3COOH；F的电负性最大，C—F的共用电子对偏向F，通过传导作用，导致羧基中O—H的极性增大，酸性增强，F原子越多，酸性越强，故酸性：CHF2COOH＞CH2FCOOH＞CH3COOH，选A。
3.（2024·泉州高二检测）分析表中数据，下列结论正确的是（　　）
pKa 4.88 4.76 3.75 2.86 1.29 0.65 0.23
羧酸 丙酸 乙酸 甲酸 氯乙酸 二氯乙酸 三氯乙酸 三氟乙酸
A.相对分子质量越大，羧酸的酸性越强
B.羧酸的酸性强弱与分子中氢原子数目有关
C.连接羧基的烷基越长，羧酸的酸性越强
D.羧酸的酸性强弱与其分子的组成和结构有关
解析：D　羧酸的酸性强弱与其分子的组成和结构有关，与相对分子质量和分子中氢原子数目无关，A、B错误，D正确；羧基所连基团的极性越大，如—CF3，羧酸的酸性越强，而烷基越长，酸性越弱，C错误。
归纳总结
从物质结构角度判断酸性强弱的方法
（1）与羧基（—COOH）相连的C—X（X为卤素原子）的极性越大，羧酸的酸性越强，如酸性：CF3COOH＞CCl3COOH＞CH3COOH。
（2）C—X的数量越多，羧酸的酸性越强，如酸性：
CCl3COOH＞CHCl2COOH＞CH2ClCOOH。
（3）烷基链越长，羧酸的酸性越弱，如酸性：C2H5COOH＜CH3COOH＜HCOOH。
1.下列关于极性键的叙述错误的是（　　）
A.由不同种非金属元素原子形成的共价键
B.共价化合物中必定存在极性键
C.由同种元素的两个原子形成的共价键
D.共用电子必然偏向电负性大的原子一方
解析：C　同种元素的电负性相同，电子对不出现偏移，原子间形成的共价键为非极性共价键，C错误。
2.（教材改编题）下列物质中既有极性键又有非极性键的非极性分子是（　　）
A.CO2 B.CH4
C.H2O D.CH2CH2
解析：D　CO2的结构式为OCO，分子中共价键为碳氧极性键，不存在非极性键，A错误；CH4分子、H2O分子中共价键均为极性键，不存在非极性键，B、C错误；CH2CH2中含有碳氢极性键和碳碳非极性键，由于CH2CH2分子结构对称，为非极性分子，D正确。
3.（2025·三明高二月考改编）研究表明：H2O2具有立体结构，两个氢原子像在半展开一本书的两页上（如图所示），两页纸面的夹角为93°51'，氧原子在书的夹缝上，O—H与O—O之间的夹角为96°52'。下列说法错误的是（　　）
A.H2O2分子中既有极性键又有非极性键
B.H2O2分子为含有非极性键的极性分子
C.H2O2分子为非极性分子
D.H2O2分子为含有极性键的极性分子
解析：C　H2O2分子中H—O为极性键，O—O为非极性键，A正确；H2O2分子为含有极性键和非极性键的极性分子，B、D正确，C错误。
4.（2024·湛江高二月考）在①HF、②H2O、③NH3、④CS2、⑤CH4、⑥N2、⑦BF3分子中（填序号）：
（1）以非极性键结合的非极性分子是⑥。
（2）以极性键结合的具有正四面体形结构的非极性分子是⑤。
（3）以极性键结合的具有三角锥形结构的极性分子是③。
（4）以极性键结合的具有sp3杂化轨道结构的分子是②③⑤。
解析：①HF是含有极性键的双原子分子，为极性分子；②H2O中氧原子采取sp3杂化，与H原子形成极性键，为极性分子；③NH3中有极性键，N原子采取sp3杂化，为三角锥形结构；④CS2与CO2相似，为由极性键形成的直线形非极性分子；⑤CH4中C原子采取sp3杂化与H原子形成极性键，为正四面体形的非极性分子；⑥N2是由非极性键结合的非极性分子；⑦BF3中B原子采取sp2杂化，与F形成极性键，为非极性分子。
题组一　键的极性与分子的极性
1.下列分子中，既具有极性键又具有非极性键的分子是（　　）
A.CH2Cl2 B.HCHO
C.H2O D.CH2CH—CH3
解析：D　既具有极性键又具有非极性键的分子是CH2CH—CH3，D正确。
2.（2025·浙江选考）下列属于极性分子的是（　　）
A.HCl B.N2
C.He D.CH4
解析：A　HCl是由极性键形成的双原子分子，正、负电荷中心不重合，属于极性分子，A符合题意。
3.（教材改编题）下列说法正确的是（　　）
A.由同一种原子形成的分子可能有极性
B.非极性分子中无极性键
C.三原子分子AB2一定为非极性分子
D.四原子分子AB3一定为非极性分子
解析：A　由同一种原子形成的分子可能有极性，也可能没有极性，如O3是极性分子，而O2为非极性分子，A正确；CH4是由极性键C—H构成的非极性分子，B错误；三原子分子AB2中若正、负电荷的中心不重合，就属于极性分子，如H2O为极性分子，C错误；四原子分子AB3如NH3，该分子属于极性分子，D错误。
4.共价键①H—H、②H—F、③H—O、④N—H的极性按由小到大的顺序排列正确的是（　　）
A.①②③④ B.④③②①
C.①④③② D.②③④①
解析：C　元素的非金属性越强（或电负性越大），其原子与氢原子形成的共价键的极性越强。同周期主族元素从左到右，非金属性逐渐增强，与氢原子形成共价键时，键的极性由小到大的顺序是N—H＜H—O＜H—F；H—H是同种元素原子形成的非极性键，故键的极性由小到大的顺序为①④③②，C项正确。
5.两种非金属元素A、B所形成的下列分子中一定属于极性分子的是（　　）
A. B.B—A—B
C. D.
解析：D　分析分子的空间结构，结构对称的为非极性分子。
6.（2025·天津红桥区高二检测）下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的是（　　）
A.PCl3和NCl3 B.BeCl2（g）和HCl
C.NH3和BH3 D.CO2和SO2
解析：A　PCl3和NCl3中P—Cl、N—Cl均为极性键，中心原子含有一个孤电子对，为极性分子，A符合题意；BeCl2为非极性分子，B不符合题意；BH3分子为平面三角形，结构对称，为非极性分子，C不符合题意；CO2为直线形，结构对称，含有极性键且为非极性分子，D不符合题意。
题组二　键的极性对化学性质的影响
7.苯甲酸的酸性比乙酸的强，可能的原因是（　　）
A.苯甲酸的相对分子质量比乙酸大
B.苯甲酸比乙酸易溶于水
C.苯基的吸电子能力大于乙基
D.苯甲酸属于强酸
解析：C　羧酸的酸性强弱与其分子的组成和结构有关，苯基的吸电子能力强，羧基电离出氢离子能力增强，烃基属于推电子基团，羧基电离出氢离子能力减弱，综上所述，答案选C。
8.下列各物质的酸性强弱关系正确的是（　　）
A.CH2Cl—COOH＞CHCl2—COOH
B.CCl3—COOH＜CFCl2—COOH
C.CH3CF2—COOH＞CHF2—COOH
D.C17H35—COOH＞C4H9—COOH
解析：B　羧酸的酸性强弱与其分子的组成和结构有关。羧基所连基团的极性越强，羧基中羟基的极性越强，越容易电离出H＋，酸性越强，酸性：CH2Cl—COOH＜CHCl2—COOH，A错误；CCl3—COOH＜CFCl2—COOH，B正确；烃基是推电子基团，烃基越长推电子效应越大，使羧基中的羟基的极性越小，酸性越弱，CH3CF2—COOH＜CHF2—COOH，C错误；C17H35—COOH＜C4H9—COOH，D错误。
9.（原创题）苯酚（）具有弱酸性，乙醇是非电解质，水是弱电解质，三种物质中都含有—OH，在这三种物质中，氢氧键的极性由强到弱的顺序是（　　）
A.苯酚＞乙醇＞水 B.乙醇＞水＞苯酚
C.水＞苯酚＞乙醇 D.苯酚＞水＞乙醇
解析：D　苯酚具有弱酸性，说明苯酚分子结构中的—OH的极性较强，在水溶液中能够发生电离；水属于弱电解质，乙醇是非电解质，说明乙醇分子结构中的—OH的极性比水、苯酚弱，在有机反应中，氧氢键容易断裂的是苯酚，氢氧键的极性由强到弱的顺序是苯酚＞水＞乙醇。
10.①PH3的空间结构为三角锥形，②BeCl2的空间结构为直线形，③CH4的空间结构为正四面体形，④CO2为直线形分子，⑤BF3的空间结构为平面三角形，⑥NF3的空间结构为三角锥形。下面对分子极性的判断正确的是（　　）
A.①⑥为极性分子，②③④⑤为非极性分子
B.只有④为非极性分子，其余为极性分子
C.只有②⑤是极性分子，其余为非极性分子
D.只有①③是非极性分子，其余是极性分子
解析：A　①⑥的空间结构为三角锥形，正、负电中心不重合，为极性分子。②④为直线形分子，结构对称，正、负电中心重合，为非极性分子。③为正四面体形，⑤为平面三角形，正、负电中心重合，为非极性分子。
11.（教材改编题）有一种AB2C2型分子，在该分子中A为中心原子。下列关于该分子的空间结构和极性的说法中，正确的是（　　）
A.假设为平面四边形，则该分子一定为非极性分子
B.假设为四面体形，则该分子一定为非极性分子
C.假设为平面四边形，则该分子可能为非极性分子
D.假设为四面体形，则该分子可能为非极性分子
解析：C　当AB2C2型分子呈平面四边形且B、C按对角分布时（），该分子的正、负电中心可以重合，所以有可能是非极性分子；当AB2C2型分子呈四面体形时（），正、负电中心不能重合，是极性分子。
12.（2023·天津高考11题）下表列出25 ℃时不同羧酸的pKa（即－lg Ka）。根据表中的数据推测，结论正确的是（　　）
羧酸 CH3COOH CH2FCOOH
pKa 4.76 2.59
羧酸 CH2ClCOOH CH2BrCOOH
pKa 2.87 2.90
A.酸性强弱：CH2ICOOH＞CH2BrCOOH
B.对键合电子的吸引能力强弱：F＜Cl＜Br
C.25 ℃时的pKa大小：CHF2COOH＜CH2FCOOH
D.25 ℃时0.1 mol·L－1溶液的碱性强弱：CH3COONa＜CH2ClCOONa
解析：C　根据电负性：F＞Cl＞Br＞I，CH2FCOOH、CH2ClCOOH、CH2BrCOOH的酸性逐渐减弱，则酸性CH2ICOOH＜CH2BrCOOH，A错误；电负性越大，对键合电子的吸引能力越强，电负性：F＞Cl＞Br，对键合电子的吸引能力强弱：F＞Cl＞Br，B错误；F是吸电子基团，F原子个数越多，吸电子能力越强，使得羧基中O—H极性增强，更易电离，酸性增强，则25 ℃时的pKa大小：CHF2COOH＜CH2FCOOH，C正确；根据pKa知，相同浓度下酸性CH3COOH＜CH2ClCOOH，酸性越强，其对应盐的水解程度越弱，碱性越弱，则相同浓度下碱性：CH2ClCOONa＜CH3COONa，D错误。
13.CH3COOH是一种弱酸，而氯乙酸（ClCH2COOH）的酸性强于CH3COOH，这是因为—Cl是一种强吸电子基团，能使—OH上的H原子具有更大的活泼性。有的基团属于斥电子基团，能减弱—OH上H原子的活泼性。试依据上述规律填空：
（1）HCOOH显酸性，而H2O显中性，这是由于HCOOH分子中存在吸（填“吸”或“斥”）电子基团，这种基团是—CHO。
（2）CH3COOH的酸性弱于HCOOH，这是由于CH3COOH分子中存在斥（填“吸”或“斥”）电子基团，这种基团是—CH3。
（3）—C6H5也属于吸电子基团，故C6H5COOH的酸性比CH3COOH的酸性强（填“强”或“弱”）。
（4）下列酸中：CF3COOH、CCl3COOH、CHCl2COOH、CH2ClCOOH，酸性最强的是CF3COOH。
解析：（1）HCOOH显酸性，H2O呈中性，说明甲酸分子中存在强吸电子基团，能使—OH上的H原子活泼性增强，甲酸中含有醛基，故醛基属于强吸电子基团。（2）CH3COOH酸性弱于HCOOH，说明乙酸分子中存在斥电子基团，能减弱—OH上H原子的活泼性而使该物质的酸性减弱，乙酸中含有—CH3，故—CH3属于斥电子基团，导致乙酸的酸性弱于甲酸。（3）由题给信息可知，—C6H5属于吸电子基团，—CH3属于斥电子基团，故C6H5COOH的酸性比CH3COOH的酸性强。（4）—F、—Cl、—H的吸电子的能力由大到小的顺序为—F＞—Cl＞—H，故酸性最强的是CF3COOH。
14.Ⅰ.已知运送卫星的火箭所需反应物除液态过氧化氢外，还有另一种液态氮氢化合物。已知该化合物中氢元素的质量分数为12.5％，相对分子质量为32，结构分析发现该分子结构中只有单键。
（1）该氮氢化合物的结构式为，其中N原子采取sp3杂化方式，该分子是极性（填“极性”或“非极性”）分子。
（2）若该物质与液态过氧化氢恰好完全反应，产生两种无毒又不污染环境的物质，在该反应的反应物和生成物中既含有极性键又含有非极性键的是N2H4和H2O2，只含有非极性键的是N2，只含有极性键的是H2O。
（3）NH3分子中的N原子上有1个孤电子对，能发生反应：NH3＋HClNH4Cl。试写出将题中所述发射卫星时所用的氮氢化合物通入足量盐酸时，发生反应的化学方程式：N2H4＋2HClN2H6Cl2。
Ⅱ.（4）CO2的资源化利用是解决温室效应的重要途径。以下是在一定条件下用NH3捕获CO2生成重要化工产品三聚氰酸的反应：
NH3＋CO2＋H2O。
三聚氰酸分子中C原子采取sp2杂化，分子中碳原子形成的是极性（填“极性”或“非极性”）键，三聚氰酸属于非极性（填“极性”或“非极性”）分子。
（5）氰气[（CN）2]为无色可燃气体，剧毒、有苦杏仁味，和卤素单质的结构相似，已知氰分子键之间夹角为180°并有对称性，（CN）2分子为非极性（填“极性”或“非极性”）分子。
解析：Ⅰ.（1）由该物质的相对分子质量和氢元素的质量分数计算可知，其分子式为N2H4，结构式为，分子中的键全部是单键，故N原子的杂化方式为sp3杂化，该分子为极性分子。（2）两者反应后生成的物质无毒又不污染环境，故得到的是N2和H2O，反应的化学方程式为N2H4＋2H2O2N2＋4H2O，两种反应物中都含有极性键和非极性键，在生成物H2O中只含有极性键，N2中只含有非极性键。（3）因为在N2H4分子中的N原子上各有1个孤电子对，故一分子N2H4能与两分子HCl反应，反应的化学方程式为N2H4＋2HClN2H6Cl2。Ⅱ.（4）三聚氰酸分子中C形成2个单键和1个双键，则应采取sp2杂化，碳原子与氧、氮原子间形成极性键。三聚氰酸分子各键排列对称，为非极性分子。（5）（CN）2的结构式为N≡C—C≡N，是非极性分子。
1 / 9探究工业中碳、硫、磷常见化合物的分子结构与性质
　　碳、硫、磷的相关化合物在工业化学等领域应用广泛。例如含碳的甲醇（CH3OH）是一种用途广泛的基础有机原料和优质燃料。而硫被用来制造黑色火药、火柴等，硫化物在造纸业中用来漂白。由FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备的磷酸亚铁锂可用于制造锂离子电池。
1.共价键类型的判断
（1）1 mol CH3CH2OH分子和1 mol HCHO分子中含有σ键的数目分别为　　NA、　　NA。
提示：8　3。CH3CH2OH结构式为，共价单键都是σ键，1个CH3CH2OH分子中含有8个σ键。HCHO结构式是，共价单键都是σ键，共价双键中一个是σ键，一个是π键，1个HCHO分子中含有3个σ键。
（2）CS2分子中，共价键的类型有　　（填“极性键”或“非极性键”）。
提示：极性键。CS2是由分子构成，结构式是SCS，CS是两种不同的非金属元素的原子形成的共价键，因此属于极性键。
（3）NH4H2PO4中，P的　　杂化轨道与O的2p轨道形成　　键。
提示：sp3　σ。NH4H2PO4中，H2P中心P原子的价层电子对数为4，P的杂化轨道类型是sp3，另外，杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对，故P的sp3杂化轨道与氧原子的2p轨道形成σ键。
2.杂化轨道类型与分子空间结构的判断
（1）磷酸亚铁锂中磷酸根离子的空间结构为　　，其中P的价层电子对数为　　，杂化轨道类型为　　。
提示：正四面体形　4　sp3。P中不含孤电子对，成键电子对数为4，价层电子对数为4，因此其空间结构为正四面体形，P原子采用sp3杂化。
（2）含S物质2-巯基烟酸氧钒配合物（结构如图）是副作用小且能有效调节血糖的新型药物。
指出该药物中N原子的杂化方式。
提示：sp2。该药物中N原子形成2个σ键，有1个孤电子对。
（3）甲醇被氧化生成甲醛（HCHO），甲醇、甲醛中碳原子的杂化方式是哪种杂化轨道类型？
提示：sp3、sp2。甲醇中碳原子是饱和碳原子，是sp3杂化，甲醛中碳原子是sp2杂化。
3.分子结构与物质性质的推断
（1）在一定条件下，甲醇（沸点64.7 ℃）转化为乙酸甲酯（CH3COOCH3，沸点57.1 ℃）。甲醇与乙酸甲酯的混合物因沸点接近而不易分离，工业上用蒸馏的方法分离二者时常先加适量水，为什么？
提示：乙酸甲酯不易与水形成氢键，而甲醇易与水形成氢键使甲醇沸点升高，使得乙酸甲酯容易从混合物中蒸出。
（2）分析并比较含硫物质A：与B：的沸点高低及其原因。
提示：沸点：B＞A。A能形成分子内氢键，B能形成分子间氢键，所以沸点：B＞A。
1.宇航员在天宫实验室进行水球实验。下列有关水的说法错误的是（　　）
A.H2O分子的共价键是s-s σ键
B.H2O分子之间可以形成氢键
C.H2O分子的空间结构是V形
D.H2O分子内有极性共价键，H2O分子是极性分子
解析：A　H原子中未成对电子为s电子，O原子中未成对电子为sp3杂化轨道中的电子，所以H2O分子的共价键是s轨道和sp3杂化轨道形成的σ键，A错误；非金属性较强的元素的氢化物易形成氢键，则H2O分子间可以形成氢键，B正确；H2O分子中O原子价层电子对数为2＋＝4且含有2个孤电子对，则水分子为V形结构，C正确；H2O分子内含有H—O极性共价键，H2O分子空间结构为V形，分子结构不对称，正、负电荷中心不重合，则为极性分子，D正确。
2.价层电子对互斥模型可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是（　　）
A.CH4和H2O的VSEPR模型均为四面体
B.S和C的空间结构均为平面三角形
C.CF4和SF4均为非极性分子
D.XeF2与XeO2的键角相等
解析：A　CH4和H2O的中心原子的价层电子对数均为4，故CH4和H2O的VSEPR模型均为四面体形，A正确；S的中心原子S的价层电子对数为3＋＝4，含有1个孤电子对，故S的空间结构为三角锥形，B错误；CF4的结构与甲烷相似，正、负电中心重合，为非极性分子，SF4中S的价层电子对数为4＋＝5，含有1个孤电子对，SF4的结构不对称，正、负电中心不重合，为极性分子，C错误；XeF2、XeO2中Xe的孤电子对数不同，F、O的电负性不同，成键电子对间的排斥力不同，键角不相等，D错误。
3.（1）SnC的空间结构为三角锥形，其中心原子杂化方式为sp3。
（2）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。CF2CF2和ETFE分子中C的杂化轨道类型分别为sp2和sp3。
解析：（1）Sn是第ⅣA族元素，SnC的中心Sn原子的价层电子对数为3＋＝4，有1个孤电子对，中心原子是sp3杂化，SnC的空间结构是三角锥形。（2）CF2CF2中C原子存在3个σ键，其C原子的杂化方式为sp2杂化，但其共聚物ETFE中C原子存在4个σ键，其C原子为sp3杂化。
4.（2025·长春外国语学校高二检测）氮、氧及其化合物在工农业生产等方面有着重要应用。请按要求回答下列问题。
（1）元素第一电离能：N＞O（填“＞”“＜”或“＝”）。
（2）肼（N2H4）可用作火箭燃料等，它的沸点远高于乙烯（C2H4）的原因是：肼分子间存在氢键，乙烯分子间无氢键。
（3）尿素（）中碳原子杂化轨道类型sp2；的空间结构为V形。
（4）氨气极易溶于水的主要原因是氨分子能与水分子间形成氢键；氨气是极性分子；氨气能与水反应（任意作答两点即可）。
（5）H2O的键角小于NH3的键角（填“大于”“小于”或“等于”），判断依据是H2O中O和NH3中N均为sp3杂化，O有两个孤电子对，N有一个孤电子对，孤电子对越多，排斥力越大，键角越小。
解析：（1）同一周期从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，N原子核外电子排布处于半充满较稳定状态，其第一电离能大于相邻主族元素，则第一电离能：N＞O。（2）N2H4和C2H4均属于共价化合物，N2H4分子间存在氢键，C2H4分子间无氢键，所以肼沸点远高于乙烯。（3）尿素中C原子上没有孤电子对，形成3个σ键，所以尿素分子中碳原子的杂化方式为sp2杂化；N中N的价层电子对数：2＋＝3，含一个孤电子对，空间结构为V形。（4）氨分子能与水分子间形成氢键，增大NH3在水中的溶解度；氨气是极性分子，水分子是极性分子，根据相似相溶，氨易溶于水。（5）H2O中O和NH3中N的价层电子对数均为4，均为sp3杂化，O有两个孤电子对，N有一个孤电子对，孤电子对越多，排斥力越大，键角越小。
一、共价键的极性与分子的极性及其关系
1.（2024·海南高考4题）过氧化脲[CO（NH2）2·H2O2]是一种常用的消毒剂，可由过氧化氢（H2O2）和脲[CO（NH2）2]加合而成，代表性结构如图所示。下列关于过氧化脲的说法正确的是（　　）
A.所有原子处于同一平面
B.氧的化合价均为－2价
C.杀菌能力源于其氧化性
D.所有共价键均为极性键
解析：C　由题干物质结构式可知，过氧化氢为非平面分子，故不可能所有原子处于同一平面，A错误；由题干物质结构式可知，分子中存在过氧键，其中O的化合价为－1价，其余氧的化合价为－2价，B错误；由题干物质结构式可知，分子中存在过氧键，具有强氧化性，杀菌能力源于其氧化性，C正确；由题干物质结构式可知，分子中存在过氧键，过氧键为非极性键，其余共价键均为极性键，D错误。
2.（2024·湖南高考9题）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
解析：A　P和Q分子结构对称，正、负电中心重合，都是非极性分子，A错误；第一电离能由小到大的顺序为B＜C＜N，B正确；P的分子式为C24H12，Q的分子式为B12N12H12，P、Q分子都是含156个电子，故1 mol P和1 mol Q所含电子数目相等，C正确；P和Q分子中C、B和N均与其他三个原子成键，且P和Q为平面结构，C、B和N均为sp2杂化，D正确。
二、分子间作用力对物质性质的影响
3.（2024·河北高考9题）NH4ClO4是火箭固体燃料重要的氧载体，与某些易燃物作用可全部生成气态产物，如：NH4ClO4＋2CNH3↑＋2CO2↑＋HCl↑。
下列有关化学用语或表述正确的是（　　）
A.HCl的形成过程可表示为H·＋·︰H＋[︰︰]－
B.NH4ClO4中的阴、阳离子有相同的VSEPR模型和空间结构
C.在C60、石墨、金刚石中，碳原子有sp、sp2和sp3三种杂化方式
D.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
解析：B　HCl是共价化合物，其形成过程表示为H·＋·︰H︰︰，A错误；N的中心N原子为sp3杂化，孤电子对数为0，Cl的中心Cl原子为sp3杂化，孤电子对数为0，故N和Cl的VSEPR模型和空间结构都相同，B正确；C60和石墨中的碳原子均为sp2杂化，金刚石中的碳原子为sp3杂化，C错误；NH3分子间存在氢键，CO2分子间作用力为范德华力，D错误。
4.（2024·广东高考12题）一种可为运动员补充能量的物质，其分子结构式如图。已知R、W、Z、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z和Y同族，则（　　）
A.沸点：ZR3＜YR3
B.最高价氧化物的水化物的酸性：Z＜W
C.第一电离能：Z＜X＜W
D.Z和W空间结构均为平面三角形
解析：D　由结构图知，Y形成5个共价键，Z形成3个共价键，Z和Y同族，Y的原子序数比Z大，则Z为N元素，Y为P元素；W形成4个共价键，原子序数比N小，则W为C元素；R形成1个共价键，原子序数比C小，则R为H元素；X形成2个共价键，原子序数在N和P之间，则X为O元素。NH3分子间可形成氢键，PH3分子间为范德华力，故沸点：NH3＞PH3，A项错误；非金属性：C＜N，则最高价氧化物的水化物的酸性：H2CO3＜HNO3，B项错误；同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，第ⅤA族元素由于p能级半充满，为稳定结构，其第一电离能大于同周期相邻元素，故第一电离能：C＜O＜N，C项错误；N中N原子的价层电子对数为3＋＝3，无孤电子对，N的空间结构为平面三角形，C中C原子的价层电子对数为3＋＝3，无孤电子对，C的空间结构为平面三角形，D项正确。
5 / 5第2课时　杂化轨道理论简介
学习目标
结合实例了解共价分子具有特定空间结构，并可运用杂化轨道理论进行解释和预测。
知识点一　杂化轨道理论
1.杂化轨道理论的提出及其应用
（1）杂化轨道理论是一种　价键　理论，是　鲍林　为了解释分子的空间结构提出的。
（2）用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成
在形成CH4分子时，C原子的　2s　轨道和3个　2p　轨道会发生混杂，形成4个能量相等的　sp3　杂化轨道。4个　sp3　杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠，形成4个C—H　σ　键，所以4个C—H是等同的，呈　正四面体　的空间结构。
2.常见杂化轨道类型及其空间结构
（1）sp3杂化轨道
sp3杂化轨道是由　1　个s轨道和　3　个p轨道杂化形成的。sp3杂化轨道间的夹角是109°28'，空间结构为　正四面体形　（如图所示）。
（2）sp2杂化轨道
sp2杂化轨道是由　1　个s轨道和　2　个p轨道杂化而成的。sp2杂化轨道间的夹角是　120°　，呈　平面三角形　（如图所示）。
（3）sp杂化轨道
sp杂化轨道是由　1　个s轨道和　1　个p轨道杂化而成的。sp杂化轨道间的夹角为　180°　，呈　直线形　（如图所示）。
（4）问题探究
sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，它和杂化轨道形成的化学键是否相同？
提示：不相同。sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，用于形成π键，而杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。
3.杂化轨道的形成及其特点
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）轨道杂化前后数目相等，形状、能量不同。（　√　）
（2）杂化轨道既可能形成σ键，也可能形成π键。（　×　）
（3）CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的。（　×　）
2.下列有关sp2杂化轨道的说法错误的是（　　）
A.由同一能层上的s轨道与p轨道杂化而成
B.所形成的3个sp2杂化轨道的能量相同
C.未参与杂化的p轨道，可用于形成π键
D.sp2杂化轨道最多可形成2个σ键
解析：D　同一能层上的s轨道与p轨道的能量差异不大，sp2杂化轨道是由同一能层上的s轨道与p轨道杂化而成的，A项正确；同种类型的杂化轨道能量相同，B项正确；sp2杂化轨道是由1个s轨道与2个p轨道杂化而成的，还有1个p轨道未参与杂化，可用于形成π键，C项正确；sp2杂化轨道最多可形成3个σ键，D项错误。
3.下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是（　　）
A.sp杂化轨道的夹角最大
B.sp2杂化轨道的夹角最大
C.sp3杂化轨道的夹角最大
D.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等
解析：A　sp杂化轨道的空间结构是直线形，夹角是180°，sp3杂化轨道的空间结构为正四面体形，夹角是109°28'，sp2杂化轨道的空间结构为平面三角形，夹角是120°，因此sp杂化轨道的夹角最大，A正确。
知识点二　VSEPR模型、杂化轨道理论与杂化轨道类型判断
1.VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型
VSEPR模型及名称 杂化轨道类型 典型分子 空间结构
直线形 sp CO2 直线形
平面三角形 sp2 SO2 V　形
四面体形 sp3 H2O V　形
VSEPR模型及名称 杂化轨道类型 典型分子 空间结构
平面三角形 sp2 SO3 平面三角　形
四面体形 sp3 NH3 三角锥　形
正四面体形 sp3 CH4 正四面体形
【拓展】　
除VSEPR模型和杂化理论外，还有一种理论“等电子原理”也可用来判断分子或离子的空间结构。
（1）含义
原子总数相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的空间结构和相同的化学键类型等结构特征，这是等电子原理的基本观点。
（2）应用
利用该原理可以判断一些简单分子或原子团的空间结构。例如，S、P等离子具有AX4通式，价电子总数为32，中心原子（S和P）采取sp3杂化，使整个离子呈正四面体形空间结构；类似地，S、Cl等离子具有AX3通式，价电子总数为26，中心原子（S和Cl）采取sp3杂化，由于存在孤电子对，离子均呈三角锥形空间结构。
2.中心原子的价层电子对数与杂化轨道类型之间的关系
价层电子对数 孤电子对数 杂化轨道类型 空间结构 实例
2 0 sp 直线形 CO2、BeCl2
3 0 sp2 平面三角形 BF3、HCHO
1 V形 SO2
4 0 sp3 正四面体形 CH4、N
1 三角锥形 NH3、H3O＋
2 V形 H2O、H2S
5 0 sp3d 三角双锥形 PCl5
6 0 sp3d2 八面体形 SF6
3.杂化轨道类型的判断
（1）根据杂化轨道数目判断
（2）根据杂化轨道的空间分布判断
①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则中心原子发生sp3杂化。
②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则中心原子发生sp2杂化。
③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则中心原子发生sp杂化。
（3）有机物中碳原子杂化类型的判断
饱和碳原子采取sp3杂化，连接双键的碳原子采取sp2杂化，连接三键的碳原子采取sp杂化。
4.探究活动
在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程，叫做轨道的杂化。双原子分子中，不存在杂化过程。
（1）已知CH2CH2分子中的键角都约是120°，碳原子直接相连的三个原子呈平面三角形，则乙烯中碳原子的杂化方式是什么？
提示：采取sp2杂化。乙烯分子中两个碳原子之间形成双键，碳原子为sp2杂化。
杂化轨道形成过程为：
（2）CO2和SO2都是三原子分子，为什么它们的空间结构不同？试用杂化轨道理论解释。
提示：CO2分子中的碳原子采用的是sp杂化，2个杂化轨道以碳原子为中心，呈直线形分布，分别与2个氧原子的2p轨道形成σ键，键角为180°，分子呈直线形；SO2分子中的硫原子采用的是sp2杂化，3个杂化轨道以硫原子为中心呈平面三角形分布，其中1个杂化轨道中是孤电子对，另2个杂化轨道中的未成对电子分别与2个氧原子的2p轨道形成σ键，分子呈V形，由于孤电子对的排斥作用，使键角小于120°。
（3）已知NCl3分子的空间结构为三角锥形，则氮原子的杂化方式是什么？
提示：sp3杂化。
1.（教材改编题）下列说法中正确的是（　　）
A.PCl3分子呈三角锥形，这是磷原子采取sp2杂化的结果
B.sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混杂形成的4个sp3杂化轨道
C.中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形或三角锥形或V形
D.AB3型的分子空间结构必为平面三角形
解析：C　PCl3分子中中心原子磷原子上的价层电子对数为4，因此PCl3分子中磷原子采取sp3杂化，A项错误；sp3杂化轨道是原子中能量相近的最外电子层上的s轨道和3个p轨道“混杂”起来，形成能量相等、成分相同的4个轨道，B项错误；中心原子采取sp3杂化轨道全部用于成键得到的分子的空间结构为四面体形，如甲烷分子，但如果有杂化轨道被中心原子上的孤电子对占据，则空间结构发生变化，如NH3、PCl3分子是三角锥形，H2O分子是V形，C项正确，D项错误。
2.指出下列分子的中心原子采取的杂化轨道类型，并推测分子的空间结构。
分子 PCl3 BCl3 CS2 SCl2
中心原子的杂化轨道类型
分子的空间结构
答案：
PCl3 BCl3 CS2 SCl2
sp3 sp2 sp sp3
三角锥形 平面三角形 直线形 V形
解析：
分子 σ键电子对数 中心原子上的孤电子对数 价层电子对数 VSEPR 模型名称 中心原子的杂化轨道类型 分子空间结构
PCl3 3 ×（5－3×1）＝1 4 四面体形 sp3 三角锥形
BCl3 3 ×（3－3×1）＝0 3 平面三角形 sp2 平面三角形
CS2 2 ×（4－2×2）＝0 2 直线形 sp 直线形
SCl2 2 ×（6－2×1）＝2 4 四面体形 sp3 V形
3.小明同学上网查阅了如下资料：
中心原子杂化类型的判断方法： （1）公式：n＝（中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数）/2。 说明：配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数看为0；当电荷数为正值时，公式中取“－”号，当电荷数为负值时，公式中取“＋”号。 （2）根据n值判断杂化类型： 当n＝2时为sp杂化；n＝3时为sp2杂化；n＝4时为sp3杂化。
请运用该方法计算下列微粒的n值，并判断中心原子的杂化轨道类型。
（1）NH3：n＝4，sp3杂化；
（2）N：n＝3，sp2杂化；
（3）N：n＝4，sp3杂化；
（4）SO2：n＝3，sp2杂化。
解析：（1）NH3中n＝＝4，N为sp3杂化。（2）N中n＝＝3，N为sp2杂化。（3）N中n＝＝4，N为sp3杂化。（4）SO2中n＝＝3，S为sp2杂化。
1.（教材改编题）许多分子中的中心原子是sp2杂化，下列图形表示BF3分子中B原子sp2杂化轨道的电子云轮廓图的是（　　）
解析：D　该杂化轨道的空间结构为直线形，夹角为180°，共有2个杂化轨道，为sp杂化，A错误；未形成杂化轨道，B错误；杂化轨道的空间结构为正四面体形，为sp3杂化，C错误；杂化轨道的空间结构为平面三角形，为sp2杂化，D正确。
2.能正确表示CH4中碳原子的成键方式的示意图为（　　）
解析：D　碳原子的2s轨道与2p轨道杂化，形成4个杂化轨道，因此碳原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道，且自旋平行。
3.（2025·武汉高二月考）下列微粒中，中心原子的杂化轨道类型与其他三个不相同的是（　　）
A.SO3 B.H3O＋
C.SO2 D.C
解析：B　SO3中心原子的成键电子对数为3，孤电子对数为＝0，采用sp2杂化；H3O＋中心原子的成键电子对数为3，孤电子对数为＝1，采用sp3杂化；SO2中心原子的成键电子对数为2，孤电子对数为＝1，采用sp2杂化；C中心原子的成键电子对数为3，孤电子对数为＝0，采用sp2杂化。
4.根据杂化轨道理论可以判断分子的空间结构，试根据相关知识填空：
（1）AsCl3分子的空间结构为三角锥形，其中As的杂化轨道类型为sp3。
（2）CS2分子中C原子的杂化轨道类型是sp。
（3）（CN）2分子中各原子电子层均达到稳定的结构，则碳原子杂化轨道类型为sp。
解析：（1）AsCl3中As原子价层电子对数为4，As的杂化方式为sp3，AsCl3分子的空间结构为三角锥形。（2）CS2的结构式为SCS，C原子形成2个双键，无孤电子对，所以为sp杂化。（3）（CN）2的结构式为N≡C—C≡N，其中1个碳原子与1个氮原子形成1个三键，与另一个碳原子形成1个单键，则C原子采取sp杂化。
5.回答下列问题：
（1）BCl3和NCl3中心原子的杂化类型分别为sp2杂化和sp3杂化。
（2）在BF3分子中，F—B—F的键角是120°，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，B的空间结构为正四面体形。
（3）CS2、N2O等与CO2互为等电子体，则CS2的结构式为SCS，空间结构为直线形。
（4）乙炔与氢氰酸（HCN）反应可得丙烯腈（CH2CHCN）。丙烯腈分子中σ键和π键的个数之比为2∶1，分子中处于同一直线上的原子数目最多为3。
（5）已知在水中存在平衡2H2OH3O＋＋OH－，H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为H2O分子中O原子有两对孤电子对，H3O＋中O原子只有一对孤电子对，排斥作用较小。
解析：（1）BCl3的中心原子的价层电子对数是3，NCl3的成键电子对数为3，孤电子对数为1，则NCl3的中心原子的价层电子对数是4，根据价层电子对互斥模型判断中心原子的杂化类型，前者为sp2，后者为sp3。（2）BF3分子为平面正三角形结构，所以F—B—F键角为120°；B中B原子价层电子对数＝4＋＝4，且不含孤电子对，根据价层电子对互斥模型判断该微粒的空间结构为正四面体形。（3）等电子体结构相似，CO2的结构式为OCO，是直线形分子，则二硫化碳结构式为SCS，也为直线形。（4）共价单键为σ键，共价双键中含有一个σ键、一个π键，所以丙烯腈分子中σ键和π键的个数之比＝6∶3＝2∶1；C—C≡N位于同一条直线上，所以该分子中最多有3个原子共直线。（5）孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，H2O分子中O原子有两对孤电子对，H3O＋中O原子只有一对孤电子对，排斥作用较小，所以H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大。
题组一　杂化轨道理论
1.（2025·云南师大附中高二月考）下列说法错误的是（　　）
A.只要分子的空间结构为平面三角形，中心原子均为sp2杂化
B.中心原子是sp杂化的，其分子的空间结构不一定为直线形
C.当中心原子无孤电子对时，价层电子对互斥模型和分子空间结构就会完全相同
D.杂化轨道不可能形成π键
解析：B　中心原子是sp杂化，其分子的空间结构只能为直线形，B错误。
2.（2025·成都高二月考）如图所示，在乙烯分子中有5个σ键、1个π键，下列表述正确的是（　　）
A.C、C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键
B.C、H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键
C.sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键
D.sp2杂化轨道形成π键，未杂化的2p轨道形成σ键
解析：C　C与C之间sp2杂化轨道形成的σ键，未参加杂化的2p轨道形成的π键，A错误；C与H之间是C的sp2杂化轨道与H的1s轨道形成的σ键，B错误；sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键，C正确，D错误。
3.（2025·西安高二检测）化合物N2O称为“笑气”，有关理论认为N2O与CO2分子具有相似的结构（包括电子式）；又已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，则“笑气”分子中中心N原子的价层电子对占据（　　）
A.2s轨道 B.2p轨道
C.sp杂化轨道 D.sp2杂化轨道
解析：C　N2O与CO2分子具有相似的结构，则N2O中心N原子采用sp杂化，两个sp杂化轨道分别与N、O原子形成σ键，中心N原子的价层电子对占据sp杂化轨道，C正确。
4.甲醛分子的结构式为，下列描述正确的是（　　）
A.甲醛分子中有4个σ键
B.甲醛分子中的C原子为sp3杂化
C.甲醛分子的空间结构为三角锥形
D.甲醛分子的空间结构为平面三角形，有一个π键垂直于三角形平面
解析：D　甲醛分子结构中有3个σ键、1个π键，A项错误；甲醛分子中心C原子形成一个双键，发生杂化时去掉一个p轨道，杂化类型为sp2，孤电子对数为0，空间结构为平面三角形，B、C项错误。
题组二　杂化轨道类型与粒子空间结构的判断
5.（鲁科版习题）下列分子的中心原子形成sp2杂化轨道的是（　　）
A.H2O B.C2H4
C.C2H2 D.CH4
解析：B　H2O中O原子价层电子对数为2＋＝4，中心原子形成sp3杂化；C2H4中C原子无孤电子对，形成3个σ键，中心原子形成sp2杂化；C2H2中C原子无孤电子对，形成2个σ键，中心原子形成sp杂化；CH4中C原子价层电子对数为4＋＝4，中心原子形成sp3杂化。
6.水是动物生命活动的必需物质，请判断水分子的VSEPR模型名称和中心原子O采取的杂化方式分别是（　　）
A.四面体形、sp3 B.V形、sp2
C.平面三角形、sp2 D.三角锥形、sp3
解析：A　H2O中中心O原子的价层电子对数为2＋＝4，且含有2个孤电子对，所以H2O的VSEPR模型为四面体形，分子空间结构为V形，中心原子O杂化方式为sp3。
7.下列四种分子或离子中，中心原子的杂化方式与其他三种不同的是（　　）
A.SOCl2 B.B
C.CH2Br2 D.BCl3
解析：D　SOCl2、B、CH2Br2中中心原子的价层电子对数均为4，均采取sp3杂化，而BCl3中中心原子的价层电子对数为3，采取sp2杂化，选D。
8.（2025·太原高二期中）简单分子的空间结构可以用价层电子对互斥模型预测，用杂化轨道理论解释。下列表格中说法错误的是（　　）
选项 分子 中心原子的价层电子对数 VSEPR模型 空间结构 中心原子的杂化轨道类型
A SCl2 4 四面体形 V形 sp3
B NF3 3 四面体形 三角锥形 sp2
C HCN 2 直线形 直线形 sp
D CH2O 3 平面三角形 平面三角形 sp2
解析：B　SCl2中心原子价层电子对数为2＋＝4，VSEPR模型为四面体形，有2个孤电子对，分子的空间结构为V形，杂化方式为sp3，A正确；NF3中心原子价层电子对数为3＋＝4，VSEPR模型为四面体形，有1个孤电子对，分子的空间结构为三角锥形，杂化方式为sp3，B错误；HCN中心原子价层电子对数为2＋＝2，VSEPR模型为直线形，无孤电子对，分子的空间结构为直线形，杂化方式为sp，C正确；CH2O中心原子价层电子对数为3＋＝3，VSEPR模型为平面三角形，无孤电子对，分子的空间结构为平面三角形，杂化方式为sp2，D正确。
9.（1）指出下列中心原子的杂化轨道类型。
①CO2 sp。②SiF4 sp3。
③NF3 sp3。④N sp2。
⑤N2H4 sp3。
（2）ClO－、Cl、Cl、Cl中，Cl原子都是以sp3杂化轨道方式与O原子成键，则ClO－的空间结构是直线形；Cl的空间结构是V形；Cl的空间结构是三角锥形；Cl的空间结构是正四面体形。
10.（2025·上海黄浦区高二检测）碳酸丙烯酯的结构式为，其中杂化方式不同的碳原子序号为（　　）
A.1 B.2
C.3 D.4
解析：D　由图中结构式可知，1、2、3号碳原子的价层电子对数为4，采用sp3杂化，4号碳原子的价层电子对数为3，采用sp2杂化，D符合题意。
11.氮的最高价氧化物为无色晶体，它由N和N构成，已知其阴离子空间结构为平面三角形，阳离子中氮的杂化方式为sp杂化，则其阳离子的空间结构和阴离子中氮的杂化方式为（　　）
A.直线形　sp2杂化
B.V形　sp杂化
C.平面三角形　sp2杂化
D.平面三角形　sp3杂化
解析：A　N空间结构为平面三角形，中心氮原子价层电子对数为3，其杂化类型为sp2杂化；N中氮的杂化方式为sp杂化，有2个σ键，空间结构为直线形。
12.（2025·渭南高二期中）As2O3（砒霜）是两性氧化物，分子结构如图所示，与盐酸反应能生成AsCl3，AsCl3和LiAlH4反应的产物之一为AsH3。下列说法错误的是（　　）
A.As2O3分子中As原子的杂化方式为sp3
B.Al中心原子Al原子为sp3杂化
C.AsCl3的空间结构为平面三角形，As原子的杂化方式为sp3
D.AsH3分子的键角小于109°28'
解析：C　由As2O3的分子结构可知，As与3个O形成三角锥形结构，中心原子As上有1个孤电子对和3个成键电子对，则As原子的杂化方式为sp3，A正确；Al中心Al原子的价层电子对数是4＋（3＋1－4×1）＝4，为sp3杂化，B正确；AsCl3中心原子含1个孤电子对和3个成键电子对，空间结构为三角锥形，C错误；AsH3中心原子含有1个孤电子对和3个成键电子对，空间结构为三角锥形，键角小于109°28'，D正确。
13.根据杂化轨道理论可以判断分子的空间结构，试根据相关知识填空：
（1）COCl2分子中所有原子均满足8电子构型，COCl2分子中σ键和π键的个数之比为3∶1，中心原子的杂化方式为sp2。
（2）一种有机化合物的结构简式如下：
①该分子中有2个sp2杂化碳原子；6个sp3杂化碳原子；
②该分子中有3个sp2-sp3σ键；3个sp3-sp3σ键。
（3）SCN－与N的结构相同，微粒呈直线形，中心原子都采取sp杂化。
（4）C、N等微粒具有相同的原子个数，它们的价电子总数都是24，空间结构呈平面三角形，中心原子都采取sp2杂化。
解析：（1）COCl2分子中所有原子均满足8电子构型，则其结构式应为，单键均为σ键，双键中有一个π键一个σ键，所以COCl2分子中σ键和π键的个数之比为3∶1；中心C原子形成一个双键，杂化方式为sp2。（2）有机物中饱和碳原子采取sp3杂化，双键上的碳原子采取sp2杂化，三键上的碳原子是采取sp杂化。①该分子中有2个sp2杂化碳原子，6个sp3杂化碳原子；②该分子中有3个sp2-sp3σ键；3个sp3-sp3σ键。（3）SCN－与N的中心原子采取sp杂化，形成直线形分子。（4）C、N与SO3为等电子体，SO3中S采取sp2杂化形成平面三角形分子。
14.（2025·石家庄高二月考）氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。
（1）氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为1。
（2）氯吡苯脲分子中，氮原子的杂化轨道类型有sp2、sp3，羰基碳原子的杂化轨道类型为sp2。
（3）已知可用异氰酸苯酯与2-氯-4-氨基吡啶反应生成氯吡苯脲：
＋　　
反应过程中，每生成1 mol氯吡苯脲，断裂1mol σ键，断裂1mol π键。
（4）膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有H2O、NH3、CO2等。
①请用共价键的相关知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因：H—O的键能大于H—N的键能；
②NH3分子的空间结构是三角锥形，H2O分子中心原子的杂化类型是sp3。
解析：（1）氯元素基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p5，未成对电子数为1。（2）根据氯吡苯脲的结构简式可知，有2个氮原子均形成3个单键，孤电子对数为1，采取sp3杂化，剩余的1个氮原子形成1个双键和1个单键，孤电子对数为1，采取sp2杂化；羰基碳原子形成2个单键和1个双键，采取sp2杂化。（3）由于σ键比π键稳定，根据反应的方程式可知，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的NC中的π键和2-氯-4-氨基吡啶分子中的N—H。（4）①O、N属于同周期元素，O的原子半径小于N，H—O的键能大于H—N的键能，所以H2O分子比NH3分子稳定；②NH3分子中N原子的价层电子对数是4，孤电子对数为1，所以其空间结构为三角锥形，N原子采取sp3杂化；H2O分子中O原子的价层电子对数是4，孤电子对数为2，所以其空间结构为V形，O原子采取sp3杂化。
1 / 2阶段重点练（二）　价层电子对互斥模型与杂化轨道理论
一、选择题
1.（2024·揭阳高二月考）下列微粒的中心原子的价层电子对数正确的是（　　）
A.HCHO　3 B.CS2　1
C.BCl3　2 D.SO3　2
解析：A　在HCHO中，碳原子形成3个σ键，孤电子对数为0，价层电子对数为3，A正确；在CS2中，碳原子价层电子对数为2，B错误；在BCl3中，B原子价层电子对数为3，C错误；在SO3中，S原子价层电子对数为3，D错误。
2.下列有关乙烯分子的描述错误的是（　　）
A.两个碳原子采用sp杂化方式
B.两个碳原子采用sp2杂化方式
C.两个碳原子未参与杂化的2p轨道形成π键
D.两个碳原子之间形成一个π键和一个σ键
解析：A　乙烯分子中两个碳原子之间为双键，两个碳原子均为sp2杂化，A错误。
3.下列图形属于sp杂化轨道的是（　　）
解析：D　sp杂化轨道夹角为180°，C项属于未杂化的p轨道。
4.在白磷（P4）分子中，4个P分别处在正四面体的四个顶点，结合有关P的成键特点，下列有关白磷的说法正确的是（　　）
A.白磷分子的键角为109°28'
B.分子中共有4个共用电子对
C.白磷分子的键角为60°
D.分子中有6个孤电子对
解析：C　白磷分子的空间结构为，键角为60°，分子中共有6个共用电子对，有4个孤电子对，选C。
5.徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是（　　）
A.H2O2分子中的O为sp2杂化
B.CO2分子中的C原子为sp杂化
C.BF3分子中的B原子为sp3杂化
D.CH3COOH分子中的C原子均为sp2杂化
解析：B　H2O2分子中氧原子形成2个σ键，含有2个孤电子对，所以O为sp3杂化；CO2分子为直线形结构，C原子为sp杂化；BF3分子中B与F形成3个σ键，所以B原子为sp2杂化；CH3COOH分子中羧基中C原子形成3个σ键，没有孤电子对，采取sp2杂化，但甲基中碳原子形成4个σ键，没有孤电子对，采取sp3杂化。
6.（2024·广州高二月考）用价层电子对互斥模型（VSEPR）可以预测许多分子或离子的空间结构，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是（　　）
A.SO2、CS2、HI都是直线形的分子
B.BF3键角为120°，SiCl4键角大于120°
C.COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子
D.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子
解析：C　SO2中S的价层电子对数为3且含有1个孤电子对，SO2分子为V形结构，A项错误；SiCl4中Si的价层电子对数为4，为正四面体形结构，键角等于109°28'，小于120°，B项错误；COCl2、BF3、SO3中中心原子价层电子对数都是3且不含孤电子对，所以这三种分子都是平面三角形结构，C项正确；PCl5中P的价层电子对数为5＋＝5且不含孤电子对，为三角双锥形结构，D项错误。
7.（2025·邯郸高二检测）有机物（如图）中标有数字“1”“2”“3”的碳原子的杂化方式依次为（　　）
A.sp、sp2、sp3 B.sp2、sp、sp3
C.sp3、sp2、sp D.sp、sp、sp3
解析：B　“1”苯环上碳原子杂化方式是sp2；“2”碳碳三键两端的C原子形成2个σ键，则碳原子采用sp杂化；“3”甲基上的碳原子形成4个σ键，则碳原子采用sp3杂化，三个碳原子的杂化方式分别为sp2、sp、sp3。
8.下列一组粒子的中心原子杂化轨道类型相同，分子或离子的键角不相等的是（　　）
A.CCl4、SiCl4、SiH4 B.H2S、NF3、CH4
C.BCl3、NH3、CO2 D.SO3、BF3、H3O＋
解析：B　CCl4、SiCl4、SiH4中心原子的价层电子对数均为4，杂化方式为sp3杂化，键角都是109°28'，A错误；H2S、NF3、CH4中心原子的杂化方式均为sp3杂化，但由于分子中孤电子对的数目不同，分子中的键角不同，B正确；BCl3、NH3、CO2分子中的中心原子的杂化方式不同，C错误；SO3、BF3中的S和B都采用sp2杂化，H3O＋中的O原子采用的是sp3杂化，D错误。
9.短周期主族元素A、B形成AB3型分子，下列有关叙述正确的是（　　）
A.若A、B为同一周期元素，则AB3分子的空间结构一定为平面三角形
B.若AB3分子中的价电子数为24，则AB3分子的空间结构为平面三角形
C.若A、B为同一主族元素，则AB3分子的空间结构一定为三角锥形
D.若AB3分子的空间结构为三角锥形，则AB3分子一定为NH3
解析：B　A、B均为短周期主族元素，且能形成AB3型分子，若A、B为同一周期元素，当A为P元素、B为Cl元素时，中心原子P为sp3杂化，有1个孤电子对，空间结构为三角锥形，A错误；若AB3分子中的价电子数为24，则A为B、O或Al，B为F（或Cl）、S或Cl（或F），中心原子均为sp2杂化，无孤电子对，空间结构为平面三角形，B正确；若A、B为同一主族元素，则AB3为SO3，中心原子S为sp2杂化，无孤电子对，空间结构为平面三角形，C错误；若AB3分子为三角锥形，则A可能为N元素，也可能为P元素，D错误。
10.（2025·常德高二月考）下表中关于各微粒的描述完全正确的一项是（　　）
选项 A B C D
分子或离子的化学式 H2F＋ PCl3 N B
中心原子的杂化轨道类型 sp3 sp3 sp2 sp3
VSEPR模型名称 平面三角形 四面体形 平面三角形 正四面体形
分子或离子的空间结构 V形 正四面体形 V形 三角锥形
解析：C　H2F＋中氟原子的价层电子对数为4，则离子的VSEPR模型为四面体形，A错误；三氯化磷分子中磷原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，则分子的VSEPR模型为四面体形、分子的空间结构为三角锥形，B错误；亚硝酸根离子中氮原子的价层电子对数为3，孤电子对数为1，则原子的杂化方式为sp2杂化，离子的VSEPR模型为平面三角形、分子的空间结构为V形，C正确；四氢合硼离子中硼原子的价层电子对数为4，孤电子对数为0，则离子的空间结构为正四面体形，D错误。
11.（2025·菏泽高二月考）用短线“—”表示共用电子对，用“”表示未成键孤电子对的式子叫路易斯结构式。R分子的路易斯结构式可以表示为，下列叙述错误的是（　　）
A.R与BF3的空间结构相同
B.键角：PH3＜NH3＜109°28'
C.R可以是PH3或AsH3
D.R分子的中心原子上的价层电子对数为4
解析：A　R的空间结构为三角锥形，BF3空间结构是平面三角形，A错误；PH3、NH3都为三角锥形，键角小于109°28'，而N的电负性大，吸引电子的能力比P强，NH3共用电子对之间的排斥力比PH3共用电子对之间的排斥力大，其键角大，所以键角：PH3＜NH3＜109°28'，B正确；可能为NH3，根据第ⅤA族元素原子的特点得到R可以是PH3或AsH3，C正确；R分子的中心原子上有三对成键电子和一个孤电子对，价层电子对数为4，D正确。
12.（2025·杭州二中高二检测）在价层电子对互斥模型中，电子对斥力大小顺序可认为：孤电子对与孤电子对＞孤电子对与成键电子对＞成键电子对与成键电子对，当电子对之间的夹角大于90°时，斥力可忽略。当价层电子对数为5时，结构为三角双锥。PCl5是典型的三角双锥分子，两个编号为①的Cl原子和P原子在一条直线上，三个编号为②的Cl原子构成平面正三角形。SF4和BrF3价层电子对数也都是5，但它们分别有1个和2个孤电子对，以如图为参照。则它们的孤电子对分别占据什么位置时，价层电子对间斥力最小（　　）
A B C D
SF4 ① ① ② ②
BrF3 ①① ②② ①① ②②
解析：D　SF4的孤电子对若在①位置时，孤电子对与成键电子对夹角为90°的有3组，而SF4的孤电子对在②位置时，孤电子对与成键电子对夹角为90°的有2组，孤电子对在②位置时价层电子对间斥力最小；BrF3有2个孤电子对，若均在①上，则孤电子对与成键电子对夹角为90°的有6组，斥力太大，若1个在①上，1个在②上，则还有孤电子对与孤电子对之间夹角为90°的1组，孤电子对与成键电子对夹角为90°的有3组，斥力较大，若两个孤电子对均在②上，则孤电子对与成键电子对夹角为90°的为4组，此时价层电子对之间斥力最小。
二、非选择题
13.（2025·绍兴高二检测）短周期元素D、E、X、Y、Z的原子序数逐渐增大，它们的最简单氢化物分子的空间结构依次是正四面体形、三角锥形、正四面体形、V形、直线形。
（1）HZO分子的中心原子价层电子对数的计算式为2＋×（6－1×1－1×1），该分子的空间结构为V形。
（2）Y的价层电子排布式为3s23p4，Y的最高价氧化物的VSEPR模型为平面三角形。
（3）X与Z形成的最简单化合物的化学式是SiCl4，该分子中的键角是109°28'。
（4）D、E的最简单氢化物的分子空间结构分别是正四面体形与三角锥形，这是因为c（填字母）。
a.两种分子的中心原子的价层电子对数不同
b.D、E的非金属性不同
c.E的氢化物分子中有一个孤电子对，而D的氢化物分子中没有
解析：由题意可推出D、E、X、Y、Z分别为C、N、Si、S、Cl。
14.回答下列问题：
（1）SnCl2和SnCl4是锡的常见氯化物，SnCl2可被氧化得到SnCl4。
。
①SnCl2分子的VSEPR模型名称是平面三角形。
②SnCl4的Sn—Cl是由锡的sp3杂化轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键。
（2）一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷，其中电负性最大的元素是C，硅原子的杂化轨道类型为sp3。
（3）S2的空间结构是四面体形。
（4）配合物中R'代表芳基（含苯环），V－O－R'空间结构呈V形，原因是根据VSEPR模型，氧原子的价层电子对数为4，其中孤电子对数为2，成键电子对之间呈V形。
（5）在硅酸盐中，Si四面体如图a通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构形式。图b为一种无限长单链结构的多硅酸根离子，其中Si原子的杂化轨道类型为sp3，Si与O的原子数之比为1∶3，化学式为[SiO3（或Si）。
　
解析：（1）①SnCl2的中心原子Sn的价层电子对数为2＋＝3，因此SnCl2分子的VSEPR模型名称是平面三角形；②SnCl4的中心原子Sn的价层电子对数为4＋＝4，中心原子采取sp3杂化，因此SnCl4的Sn—Cl是由锡的sp3杂化轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键。（2）聚甲基硅烷含C、Si、H三种元素，其电负性大小：C＞H＞Si，则电负性最大的元素是C；硅原子与周围的4个原子形成共价键，没有孤电子对，价层电子对数为4，则硅原子的杂化轨道类型为sp3。（3）S2中S有4个σ键，孤电子对数是＝0，因此价层电子对数为4，空间结构是四面体形。（4）根据VSEPR模型，中心原子氧原子的孤电子对数为＝2，价层电子对数为2＋2＝4，空间结构呈V形。（5）在多硅酸根离子中每个硅原子都与4个O形成4个Si—O单键，因而Si原子都是sp3杂化；观察图b可知，每个四面体通过两个氧原子与其他四面体连接形成链状结构，因而每个四面体中硅原子数是1，氧原子数＝2＋2×＝3，即Si与O的原子个数之比为1∶3，其中硅和氧的化合价分别为＋4价和－2价，所以化学式为[SiO3或Si。
1 / 2第3课时　溶解性　分子的手性
学习目标
1.知道影响物质溶解性的因素，了解“相似相溶”规律及应用。 2.结合实例初步认识分子的手性对其性质的影响。
知识点一　溶解性
1.“相似相溶”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。如蔗糖和氨　易溶于　水，　难溶于　四氯化碳；而萘和碘却　易溶于　四氯化碳，　难溶于　水。
2.影响物质溶解性的因素
【教材挖掘】
　教材描述“物质相互溶解的性质十分复杂，受许多因素影响”。
（1）为什么白磷（P4）易溶于CS2，却能在水中保存？
提示：白磷和CS2均为非极性分子，水为极性分子，依据“相似相溶”规律判断，白磷在CS2中的溶解度远大于在水中的溶解度。
（2）氨气与甲烷在常温下都是气体，为什么氨气易溶于水，甲烷难溶于水？
提示：氨分子和水分子都是极性分子，而甲烷分子是非极性分子，根据“相似相溶”原理，故氨气易溶于水而甲烷难溶于水，此外，氨分子和水分子之间还能形成氢键，增大了溶质与溶剂分子之间的作用力，溶解度也随之增大。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）氯气易溶于氢氧化钠溶液符合相似相溶原理。（　×　）
（2）CS2在水中的溶解度很小，是因为CS2是极性分子。（　×　）
（3）液溴在溶剂中的溶解性：H2O＞CCl4。（　×　）
（4）硫难溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2，说明极性：H2O＞C2H5OH＞CS2。（　√　）
2.（教材改编题）下列表述正确且可以用“相似相溶”规律解释的是（　　）
A.二氧化氮可以用排水法收集
B.碘水可以用乙醇萃取
C.氯化氢可以做喷泉实验
D.二氧化硫可以用NaOH溶液吸收
解析：C　二氧化氮易溶于水而且与水反应，不能用排水法收集，A错误；乙醇与水互溶，不能萃取碘单质，B错误；氯化氢和水都是极性分子，利用“相似相溶”规律可以解释氯化氢极易溶于水进行喷泉实验，C正确；二氧化硫用NaOH溶液吸收是由于发生了化学反应，D错误。
3.（2025·长春高二月考改编）（1）一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构（如图所示）的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。
分子 分子直径/nm 分子与H2O的结合能E/（kJ·mol－1）
CH4 0.436 16.40
CO2 0.512 29.91
①“可燃冰”中分子间存在的两种作用力是氢键、范德华力。
②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知如图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是CO2的分子直径小于笼状空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4。
③相同条件下CO2与SO2在水中的溶解度较大的是SO2，理由是SO2为极性分子，CO2为非极性分子，H2O为极性溶剂，极性分子易溶于极性溶剂，故SO2的溶解度较大。
（2）H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键。
解析：（1）②根据题给数据可知，笼状空腔的直径是0.586 nm，而CO2分子的直径是0.512 nm，笼状空腔直径大于CO2分子的直径，而且CO2与水分子之间的结合能大于CH4，因此可以实现用CO2置换CH4的设想。③SO2为极性分子，CO2为非极性分子，H2O为极性溶剂，极性分子易溶于极性溶剂，故SO2的溶解度较大。（2）水可以与乙醇互溶，是因为H2O与CH3CH2OH之间可以形成分子间氢键。
知识点二　分子的手性
1.手性异构体
（1）实例
相同点 分子组成相同，都是CHFClBr；从平面上看相似
不同点 在空间上完全不同，它们构成实物和镜像关系
（2）含义
具有完全相同的　组成　和　原子排列　的一对分子，如同左手与右手一样互为　镜像　，却在三维空间里不能　叠合　，互称手性异构体（或对映异构体）。
2.手性分子
有　手性异构体　的分子叫做手性分子。如乳酸（）分子。
3.手性碳原子
（1）碳原子连接四个不同的原子或原子团，则该碳原子称为手性碳原子。如，其中*C即为手性碳原子。
（2）不饱和碳原子（如碳碳双键、碳碳三键等中的碳原子）一定不是手性碳原子。
（3）有机物分子中如果有一个手性碳原子，则该有机物分子就是手性分子，具有　手性异构体　。
4.手性分子的应用
应用领域 应用
医药 现今使用的药物中手性药物超过50％
对于手性药物，一个异构体可能是　有效　的，而另一个异构体可能是　无效　甚至是　有害的　
合成 手性催化剂：　只催化　或者主要　催化　一种手性分子的合成
用　手性催化剂　生产药物，可以只得到或者主要得到一种　手性分子　，这种独特的合成方法称为手性合成
5.问题探究
氨基酸是羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代得到的化合物，氨基酸分子中含有氨基和羧基。一种氨基酸的结构简式为。
（1）该氨基酸的一个分子中含有几个手性碳原子？
提示：2个。根据手性碳原子周围连接四个不同的原子或基团可判断该分子结构简式中中间2个碳原子为手性碳原子。
（2）该氨基酸分子一定存在手性异构体吗？
提示：不一定。有机物分子中如果有一个手性碳原子，则该有机物分子就是手性分子，具有手性异构体。分子中如果有两个及以上手性碳原子，则该分子不一定是手性分子。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）互为手性异构体的分子互为镜像。（　√　）
（2）互为手性异构体的分子组成相同，性质也相同。（　×　）
（3）在分子中含有1个手性C原子。（　√　）
（4）手性异构体之间的转化属于化学变化。（　√　）
2.（2025·蚌埠高二期中）丙氨酸（C3H7NO2）分子为手性分子，存在手性异构体，其结构如图所示：
下列关于丙氨酸的两种手性异构体（Ⅰ和Ⅱ）的说法正确的是（　　）
A.Ⅰ和Ⅱ分子都是极性分子，只含有极性键，不含非极性键
B.Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称，都是非极性分子
C.Ⅰ和Ⅱ分子中均存在1个手性碳原子
D.Ⅰ和Ⅱ所含的化学键不同
解析：C　Ⅰ和Ⅱ分子都是极性分子，含有极性键，也含有非极性键（C—C），A错误；Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称，但是二者存在的化学键相同，正、负电荷中心不重合，都是极性分子，B错误；Ⅰ和Ⅱ属于对映异构，Ⅰ和Ⅱ分子中均存在1个手性碳原子，C正确；Ⅰ和Ⅱ中存在化学键的种类和数目均相同，D错误。
3.（2025·三明高二检测）手性分子是指在分子结构中，当a、b、x、y为彼此互不相同的原子或原子团时，称此分子为手性分子，中心碳原子为手性碳原子，下列分子中指定的碳原子（用*标记）不属于手性碳原子的是（　　）
A.木糖醇 B.丙氨酸
C.葡萄糖 D.甘油醛
解析：A　圈内部分相同，所以指定的碳原子（用*标记）不属于手性碳原子，A项符合题意。
1.（苏教版习题）C60虽然与金刚石互为同素异形体，但两者的物理性质差异较大。下列关于C60的说法中正确的是（　　）
A.易溶于水 B.易溶于氯化钠溶液
C.易溶于氨水 D.可溶于苯等有机溶剂
解析：D　C60属于非极性分子，不溶于水溶液中，在正己烷、苯、二硫化碳、四氯化碳等非极性溶剂中有一定的溶解性，选D。
2.如图所示，分子中含有的手性碳原子个数为（　　）
A.0个 B.1个
C.2个 D.3个
解析：C　手性碳原子是指与四个不相同原子或基团相连的碳原子，该分子中含有2个手性碳原子，位置为，选C。
3.碘单质在水中的溶解度很小，但在CCl4中的溶解度很大，这是因为（　　）
A.CCl4与I2的相对分子质量相差较小，而H2O与I2的相对分子质量相差较大
B.CCl4与I2都是直线形分子，而H2O不是直线形分子
C.CCl4和I2都不含氢元素，而H2O中含有氢元素
D.CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子
解析：D　“相似相溶”规律：由极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，难溶于非极性分子组成的溶剂；由非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂，难溶于极性分子组成的溶剂。CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子，所以碘单质在水中的溶解度很小，在CCl4中的溶解度很大。
4.（原创题）碳能形成多种化合物，请回答以下与碳的化合物相关的问题：
（1）常温下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷，原因是乙醇分子与水分子之间形成氢键，而氯乙烷分子与水分子之间不能形成氢键。
（2）C2H6的二溴代物中无（填“有”或“无”）手性分子。
（3）抗坏血酸的分子结构如图所示，推测抗坏血酸在水中的溶解性：易溶于水（填“难溶于水”或“易溶于水”），抗坏血酸分子中有2个手性碳原子。
解析：（1）乙醇、氯乙烷、水均为极性分子，但乙醇与水分子之间能形成氢键，而氯乙烷与水分子之间不能形成氢键，因此在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷。（2）手性碳原子所连接的四个基团是不同的，乙烷的二溴代物不存在手性碳原子，故乙烷的二溴代物中无手性分子。（3）1个抗坏血酸分子中含有4个—OH，其可以与H2O形成分子间氢键，所以抗坏血酸易溶于水；连接4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子，抗坏血酸分子中有2个手性碳原子，如图所示：。
题组一　溶解性
1.下列现象中，不能用“相似相溶”规律解释的是（　　）
A.乙醇与水以任意比例互溶
B.用纯碱洗涤油脂
C.氨气易溶于水
D.用苯将溴水中的溴萃取出来
解析：B　乙醇与水分子均为极性分子，且二者还能形成分子间氢键，A项不符合题意；Na2CO3水解使溶液显碱性，油脂在碱性条件下发生水解，与“相似相溶”规律无关，B项符合题意；NH3与H2O均是极性分子，且二者还能形成分子间氢键，增大了NH3的溶解度，C项不符合题意；苯与Br2均为非极性分子，H2O为极性分子，故可用苯将溴水中的溴萃取出来，D项不符合题意。
2.（2025·济宁一中高二月考）关于CS2、SO2、NH3三种物质的说法中正确的是（　　）
A.CS2在水中的溶解度很小，是由于其属于极性分子
B.SO2和NH3均易溶于水，原因之一是它们都是极性分子
C.CS2为非极性分子，所以在三种物质中熔、沸点最低
D.NH3在水中溶解度很大只是由于NH3分子为极性分子
解析：B　根据“相似相溶”规律，水是极性分子，CS2是非极性分子，SO2和NH3都是极性分子，A错误，B正确；CS2常温下是液体，SO2和NH3常温下是气体，C错误；NH3在水中的溶解度很大，除了由于NH3分子为极性分子外，还因为NH3分子和H2O分子之间可形成氢键，D错误。
3.下列说法中正确的是（　　）
A.极性分子构成的溶质一定易溶于极性分子构成的溶剂之中，非极性分子构成的溶质一定易溶于非极性分子构成的溶剂中
B.溴分子和水分子是极性分子，四氯化碳分子是非极性分子，所以溴难溶于水而易溶于四氯化碳
C.白磷分子是非极性分子，水分子是极性分子，而二硫化碳是非极性分子，所以白磷难溶于水而易溶于二硫化碳
D.水分子是极性分子，二氧化碳可溶于水，因此二氧化碳是极性分子
解析：C　一些有机物分子属于极性分子，但因为极性很弱，所以大部分难溶于水，而有机物之间的溶解度却很大，A项错误；溴分子是非极性分子，B项错误；二氧化碳（OCO）是非极性分子，D项错误。
4.某同学在所收到的信封上发现有收藏价值的邮票，便将邮票剪下来浸入水中，以去除邮票背面的黏合剂。根据“相似相溶”规律判断，该黏合剂的成分可能是（　　）
A. CH2—CH2 B.
C. D.
解析：B　根据选项中物质的结构可知，四种物质中只有 中的—OH与水分子的—OH相近，由“相似相溶”规律可知，该物质能溶于水，其余三种物质均难溶于水，B正确。
题组二　分子的手性
5.下列说法错误的是（　　）
A.互为手性异构体的分子互为镜像
B.利用手性催化剂可主要得到一种手性分子
C.手性异构体分子组成相同
D.手性异构体性质相同
解析：D　手性异构体的物理性质有差异，D错误。
6.（2025·南昌高二月考）莽草酸的分子结构模型如图所示（分子中只有C、H、O三种原子）。其分子中手性碳原子的个数为（　　）
A.1 B.2
C.3 D.4
解析：C　由图中的分子结构模型可知，莽草酸的结构简式为，故连有羟基的三个碳原子都是手性碳原子。
7.有且只有一个手性碳的有机分子为手性分子，下列有机物分子中属于手性分子的是（　　）
①新戊烷（CH3）4C　②乳酸CH3CH（OH）COOH ③甘油　④
A.①②③ B.②和④
C.①和③ D.②③④
解析：B　在②乳酸分子中，与羟基相连的碳原子为手性碳原子，在④所示的分子中，连有羟基的碳原子也为手性碳原子，①新戊烷和③甘油[CH2（OH）CH（OH）CH2OH]中均没有手性碳原子。
8.（2025·重庆高二期末）如果甲烷的三个氢原子被三个不同的原子取代，例如，氯溴碘代甲烷（），它有两种异构体。这两种异构体就像人的左手和右手，互为镜像却不能重合，通常将这样的异构现象称为对映异构，也称手性异构。有手性异构体的分子叫手性分子。下列说法正确的是（　　）
A.CH2Cl2是手性分子
B.2-丁醇（）是手性分子
C.和互为手性异构体
D. 和互为手性异
解析：B　分子中的C原子连接的原子有相同的，没有手性碳原子，不是手性分子，A错误；分子中羟基所在的C原子连接的四个原子或原子团各不相同，该C原子为手性碳原子，该分子为手性分子，B正确；中C原子连接3个原子或原子团，不存在手性碳原子，不是手性分子，不存在手性异构，和为同一分子，C错误；两种物质为同一种物质，D错误。
9.（2025·上海浦东新区高二检测）有效成分为手性分子的药物称为手性药物。下列有关手性药物叙述正确的是（　　）
①化学反应生成手性药物时一定是成对生成它们的手性异构体
②存在少量手性催化剂时可只生成手性异构体中的一种
③手性药物中两种手性异构体的医药作用几乎没有区别
④手性异构体的医药作用可能完全不同
A.①② B.②④
C.②③ D.③
解析：B　①如果没有手性催化剂，则手性药物大多数是两种手性异构体同时生成的，错误；②在手性催化剂作用下，可以主要生成一种手性异构体，正确；③一对手性异构体化学性质几乎相同，但生物性质会截然不同，错误；④一对手性异构体化学性质几乎相同，但生物性质会截然不同，一种有疗效，另一种可能没有疗效甚至有害，正确。
10.已知O3分子为V形结构，O3在水中的溶解度和O2比较（　　）
A.O3在水中的溶解度和O2一样
B.O3在水中的溶解度比O2小
C.O3在水中的溶解度比O2大
D.无法比较
解析：C　因O3为V形结构，为极性分子，O2为非极性分子，根据“相似相溶”规律可知，O3在水中的溶解度比O2大，C正确。
11.（2025·山东实验中学高二月考）药物结构的修饰有助于新药的开发与利用。由青蒿素可以获得双氢青蒿素，其变化过程示意图如图所示。下列说法错误的是（　　）
A.青蒿素的分子式为C15H20O5
B.双氢青蒿素分子中氧原子的杂化方式为sp3杂化
C.双氢青蒿素分子中的手性碳原子比青蒿素分子多1个
D.与青蒿素相比，双氢青蒿素具有更好的水溶性，疗效更佳
解析：A　根据青蒿素的结构可知，其分子式为C15H22O5，A项错误；双氢青蒿素分子中氧原子的价层电子对数为4，采取sp3杂化，B项正确；青蒿素修饰过程中，碳氧双键变为单键，多了一个手性碳原子，C项正确；与青蒿素相比，双氢青蒿素分子中含有羟基，与水分子能形成氢键，故水溶性更佳，疗效更佳，D项正确。
12.按要求完成下列问题。
（1）NH3在水中的溶解度是常见气体中最大的。下列因素与NH3的水溶性没有关系的是d（填字母）。
a.NH3和H2O都是极性分子
b.NH3在水中易形成氢键
c.NH3溶于水建立了以下平衡：NH3＋H2ONH3·H2ON＋OH－
d.NH3是一种易液化的气体
（2）CrO2Cl2常温下为深红色液体，能与CCl4、CS2等互溶，据此可判断CrO2Cl2是非极性（填“极性”或“非极性”）分子。
（3）铁的一种化合物的化学式为[Fe（Htrz）3]（ClO4）2，其中Htrz为1，2，4-三氮唑（）。
1，2，4-三氮唑与环戊二烯（）的物理性质如下：
环戊二烯 1，2，4-三氮唑
相对分子质量 66 69
物理性质 无色液体，不溶于水，沸点为42.5 ℃ 无色晶体，溶于水，沸点为260 ℃
它们的沸点和水溶性差异很大的主要原因是1，2，4-三氮唑分子间与水分子间都可以形成氢键。
（4）金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液体Ni（CO）4，呈正四面体结构。Ni（CO）4易溶于下列b（填字母）。
a.水　　　　b.CCl4　　　　　c.NiSO4溶液
（5）甲醛、甲醇和甲酸等碳原子个数较少的醛、醇和羧酸均易溶于水，而甲烷、甲酸甲酯难溶于水，试解释其原因甲醛、甲醇和甲酸等碳原子个数较少的醛、醇、羧酸都能与H2O分子间形成氢键。
解析：（1）NH3极易溶于水，主要是因为NH3分子与H2O分子间形成氢键，在水中存在平衡NH3＋H2ONH3·H2ON＋OH－，另外，NH3和H2O都是极性分子，NH3与H2O能够发生化学反应，NH3易液化是因为NH3分子之间易形成氢键，而不是NH3与H2O分子之间的作用，d项错误，答案选d。（2）CCl4、CS2是非极性溶剂，根据“相似相溶”原理，CrO2Cl2是非极性分子。（3）两者结构相似，相对分子质量非常接近，但1，2，4-三氮唑分子中有N—H，N原子半径小，电负性大，1，2，4-三氮唑分子间可以形成氢键，也可以与水分子间形成氢键。（4）由常温下Ni（CO）4易挥发可知，Ni（CO）4为共价化合物分子，由于Ni（CO）4分子为正四面体形，所以Ni（CO）4为非极性分子，根据“相似相溶”原理，易溶于CCl4，答案选b。（5）甲醛、甲醇和甲酸等碳原子个数较少的醛、醇和羧酸均易溶于水，而甲烷、甲酸甲酯难溶于水，是因为甲醛、甲醇和甲酸等碳原子个数较少的醛、醇、羧酸都能与水分子间形成氢键。
13.（鲁科版习题）X、Y、Z、T四种元素中，X原子核外的M层中只有两对成对电子，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Z是地壳内含量（质量分数）最高的元素，T在元素周期表的各元素中电负性最大。请回答下列问题。
（1）X元素符号为S，Y属于p区元素，T元素基态原子的电子排布式为1s22s22p5。
（2）XZ2与YZ2分子的空间结构分别是V形和直线形，相同条件下两者在水中的溶解度较大的是SO2（写分子式），理由是SO2和H2O都是极性分子，根据“相似相溶”原理，SO2在H2O中的溶解度较大。
（3）XZ3中X原子采取的杂化方式是sp2，XZ3分子的空间结构是平面三角形。
（4）X、Y、Z的最简单气态氢化物的沸点由高到低的排列顺序是H2O＞H2S＞CH4，原因是H2O分子间存在氢键，熔、沸点最高，相对分子质量：H2S＞CH4，H2S分子间作用力更大，熔、沸点高于CH4。
（5）T的氢化物溶液中存在的氢键类型有4种。
解析：X原子核外的M层中只有两对成对电子，核外电子排布应为1s22s22p63s23p4，为S元素，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，则Y有2个电子层，最外层电子数为4，Y为C元素，Z是地壳内含量最高的元素，为O元素，T在元素周期表的各元素中电负性最大，为F元素。
（1）X元素符号为S，Y为C元素，属于p区元素，T为F元素，基态原子的电子排布式为1s22s22p5。（2）XZ2为SO2，SO2中S原子的孤电子对数为＝1，价层电子对数为2＋1＝3，分子的空间结构为V形；YZ2为CO2，分子的空间结构为直线形；相同条件下两者在水中的溶解度较大的是SO2，SO2是极性分子，CO2是非极性分子，SO2和H2O都是极性分子，根据“相似相溶”原理，SO2在H2O中的溶解度较大。（3）XZ3为SO3，SO3中S原子的孤电子对数为＝0，价层电子对数为3，X原子采取的杂化方式是sp2，SO3分子的空间结构是平面三角形。（4）X、Y、Z的最简单气态氢化物的沸点由高到低的排列顺序是H2O＞H2S＞CH4，H2O分子间存在氢键，熔、沸点最高，相对分子质量：H2S＞CH4，H2S分子间作用力更大，熔、沸点高于CH4。（5）HF溶液中存在的氢键类型有4种，表示为：F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O。
1 / 2章末质量检测（二）　分子结构与性质
（分值：100分）
一、选择题（本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一个选项符合题意）
1.（2025·海南部分学校高二月考改编）下列化学用语或图示正确的是（　　）
A.HClO的电子式：H︰︰︰
B.sp2杂化轨道示意图：
C.SO2的VSEPR模型：
D.邻羟基苯甲醛的分子内氢键：
解析：B　次氯酸的电子式为H︰︰︰，A错误；SO2中心原子S原子的价层电子对数为3，孤电子对数为1，采用sp2杂化，VSEPR模型为平面三角形，C错误；邻羟基苯甲醛分子中的醛基和羟基能形成分子内氢键，示意图为，D错误。
2.（教材改编题）下列物质中，既含有极性共价键，又含有非极性共价键的是（　　）
A.CH4 B.Na2O2
C.CO2 D.C2H4
解析：D　甲烷中只含极性共价键；过氧化钠中钠离子和过氧根离子之间以离子键结合，过氧根离子中氧原子和氧原子之间以非极性共价键结合，不含极性键；CO2中只含有碳氧双键极性键；C2H4既含有C—H极性共价键，又含有CC非极性共价键，D选。
3.（教材改编题）下列现象不能用氢键解释的是（　　）
A.水分子高温下也很稳定
B.NH3容易液化
C.甲醇极易溶于水
D.液态氟化氢的化学式有时可以写成（HF）n的形式
解析：A　水分子的稳定性与氧元素的非金属性强有关，与氢键无关；氨分子间能形成分子间氢键，所以容易液化；甲醇分子中含有的羟基能与水分子形成氢键，所以甲醇极易溶于水；氟化氢分子间能形成分子间氢键，多个分子通过氢键结合，所以液态氟化氢的化学式可以写成（HF）n。
4.V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠（Na3VO4），已知的空间结构与相同，V中心原子价层孤电子对数为（　　）
A.0 B.1
C.2 D.3
解析：A　由于的空间结构与相同，则两者中心原子的价层孤电子对数相同，中心原子价层孤电子对数为＝0，则中心原子价层孤电子对数为0，A符合题意。
5.（2025·南开中学高二月考）下列化合物中含有2个手性碳原子的是（　　）
A. B.
C. D.
解析：B　手性碳原子为连接4个不同的原子或原子团的碳原子。中含1个手性碳原子，A错误；中含2个手性碳原子，B正确；中含1个手性碳原子，C错误；含1个手性碳原子，D错误。
6.（2025·宁波高二期末）BeCl2属于共价化合物，可以单体分子、二聚体分子（图a）和多聚体分子（图b）等形式存在。下列说法错误的是（　　）
　
A.二聚体和多聚体中的共价键均为σ键
B.单体BeCl2分子的空间结构为直线形
C.多聚体分子中Be的杂化轨道类型为sp3
D.二聚体分子为极性分子
解析：D　BeCl2属于共价化合物，Be—Cl为共价单键，单键为σ键，A正确；单体BeCl2中Be的价层电子对数为2，且无孤电子对，根据VSEPR模型，其空间结构为直线形，B正确；多聚体分子中Be形成4个单键，价层电子对数为4，所以Be的杂化轨道类型为sp3，C正确；二聚体分子的结构对称，正、负电中心重合，属于非极性分子，D错误。
7.（教材改编题）二氯化二硫（S2Cl2），非平面结构，常温下是一种黄红色液体，有刺激性恶臭，熔点80 ℃，沸点135.6 ℃，对于二氯化二硫的叙述错误的是（　　）
A.S2Cl2的电子式是︰︰︰︰︰
B.S采用sp3杂化，键角是109°28'
C.分子中既有极性键又有非极性键
D.S2Cl2是极性分子
解析：B　S2Cl2分子中S原子之间形成1个共用电子对，Cl原子与S原子之间形成1个共用电子对，其结构式为Cl—S—S—Cl，电子式为︰︰︰︰︰，A正确；S2Cl2分子中每个S原子价层电子对数为2＋2＝4，采取sp3杂化，有2个孤电子对，键角小于109°28'，B错误；S2Cl2中Cl—S属于极性键，S—S属于非极性键，C正确；S2Cl2分子的结构不对称，为极性分子，D正确。
8.下列说法错误的是（　　）
A.杂化轨道可用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对
B.中σ键和π键的个数之比为5∶1
C.1 mol 中含有的π键数目为2NA
D.已知反应N2O4（l）＋2N2H4（l）3N2（g）＋4H2O（l），若该反应中有4 mol N—H断裂，则形成的π键数目为3NA
解析：B　杂化轨道可用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对，A正确；分子中含有16个单键和2个双键，σ键和π键的个数之比为18∶2＝9∶1，B错误；中含有碳碳三键，一个碳碳三键中有一个σ键和两个π键，所以1 mol 中含有π键的数目为2NA，C正确；若该反应中有4 mol N—H断裂，即有1 mol N2H4参加反应，生成1.5 mol N2，1个N≡N中含2个π键，则形成的π键有1.5 mol×2＝3 mol，即形成π键的数目是3NA，D正确。
9.（2025·湖北名校联盟高二联考）下表中关于各微粒描述完全正确的一项是（　　）
选项 微粒 VSEPR模型名称 分子极性 分析
A NCl3 四面体形 非极性 N原子采取sp3杂化，分子呈三角锥形
B O3 平面三角形 极性 O原子采取sp2杂化，分子呈V形，键角为120°
C NO2 V形 极性 N原子采取sp2杂化，分子呈V形
D C2H2 直线形 非极性 C原子采取sp杂化，且C原子的价电子均参与成键
解析：D　NCl3中N原子的价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体形，N原子采取sp3杂化，分子呈三角锥形，是极性分子，A项错误；O3中O原子的价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形，O原子采取sp2杂化，分子呈V形，键角小于120°，是极性分子，B项错误；NO2中N原子的价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形，中心N原子采取sp2杂化，分子呈V形，是极性分子，C项错误；C2H2的两个C原子的价层电子对数均为2，均采取sp杂化，VSEPR模型为直线形，C原子的价电子均参与成键，是非极性分子，D项正确。
10.PH3是一种无色剧毒气体，其分子结构和NH3相似。下列判断错误的是（　　）
A.PH3分子呈三角锥形
B.PH3和NH3分子中孤电子对数相同
C.PH3分子中H原子之间是非极性键
D.PH3分子的稳定性低于NH3分子的稳定性，因为N—H的键能高
解析：C　PH3和NH3分子结构相似，氨分子是三角锥形，PH3也是三角锥形，A正确；N元素和P元素属于同一主族，所以PH3和NH3分子中孤电子对数相同，B正确；P和H是不同的非金属元素，则二者形成的化学键是极性键，H原子之间不成键，C错误；原子半径：P＞N，键长：P—H＞N—H，N—H的键能较高，故PH3分子的稳定性低于NH3分子的稳定性，D正确。
11.（2025·杭州高二检测）下列对分子性质的解释中，错误的是（　　）
A.青蒿素的结构如图1所示，分子式为C15H22O5，该分子中包含7个手性碳原子
B.碘易溶于四氯化碳、甲烷难溶于水都可用“相似相溶”规律解释
C.过氧化氢是含有极性键和非极性键的极性分子
D.三聚SO3的结构如图2所示，可以推测三聚SO3在水中的溶解度较大
解析：D　由结构简式可知，青蒿素的分子式为C15H22O5，该分子中包含7个手性碳原子，如图，A正确；碘是非极性分子，易溶于非极性溶剂四氯化碳，甲烷属于非极性分子，难溶于极性溶剂水，B正确；过氧化氢（H—O—O—H）中含有O—H极性键和O—O非极性键，其结构不对称，属于极性分子，C正确；三聚SO3的结构使其极性较低，因此在水中的溶解度较小，SO3易与水反应生成硫酸，但三聚SO3的反应活性较低，进一步降低了其在水中的溶解度，D错误。
12.如图所示是C、N、O、S四种元素的简单氢化物的键角高低关系图（92°～109°28'），则有关说法正确的是（　　）
A.b为NH3，c为CH4
B.a分子的VSEPR模型和空间结构相同
C.d在水中的溶解度大于在四氯化碳中的溶解度
D.沸点：b＞c＞a＞d
解析：D　甲烷、氨气、水分子中中心原子的价层电子对数都为4，孤电子对数分别为0、1、2，则键角的大小为CH4＞NH3＞H2O，H2O与H2S比较，电负性：O＞S，O—H的斥力大于S—H，键角大于硫化氢分子，则d代表甲烷分子、c代表氨分子、b代表水分子、a代表硫化氢分子。d代表甲烷分子，c代表氨分子，A错误；硫化氢分子的VSEPR模型为四面体形，分子的空间结构为V形，B错误；由相似相溶原理可知，非极性分子在极性溶剂水中的溶解度小于在非极性溶剂四氯化碳中的溶解度，C错误；水分子和氨分子都能形成分子间氢键，水分子间形成的氢键数目多于氨分子，则沸点的高低为H2O＞NH3＞H2S＞CH4，D正确。
13.（2025·长沙一中高二期末）物质的结构决定其性质。下列解释与实例不相符的是（　　）
选项 实例 解释
A 室温下，将50 mL CH3COOH与50 mL苯混合，混合溶液的体积为101 mL 混合过程中削弱了CH3COOH分子间的氢键，且苯与CH3COOH分子间作用力弱于氢键
B N2在常温下较难发生化学反应 N2中氮氮三键键能大
C Ge原子间难以形成π键 Ge的原子半径较大，未杂化的p轨道很难重叠
D HF的沸点高于HCl F原子半径小，H—F键能大
解析：D　室温下，将50 mL CH3COOH与50 mL苯混合，混合溶液体积为101 mL，造成体积变大的原因是混合过程中削弱了CH3COOH分子间的氢键，且苯与CH3COOH分子间作用力弱于氢键，A正确；氮气分子中氮原子之间形成氮氮三键，键能大，导致N2化学性质稳定，在常温下较难发生化学反应，B正确；Ge原子的原子半径大，未杂化p轨道难以相互重叠形成π键，C正确；因为HF可以形成分子间氢键，所以沸点高于HCl，D错误。
14.5-氨基四唑硝酸盐受热迅速生成以N2为主的环境友好型气体，并放出大量的热，是制造HTPB火箭推进剂的重要原料。该盐结构简式如图，其中五元环为平面结构，下列说法正确的是（　　）
A.阴离子的VSEPR模型为四面体形
B.该化合物难溶于水
C.该化合物中五元环上的5个原子的杂化方式相同
D.该化合物有类似苯环的大π键，性质稳定
解析：C　中N原子的价层电子对数为3，孤电子对数为（5＋1－3×2）＝0，其VSEPR模型为平面三角形，A错误；硝酸盐易溶于水，B错误；该化合物存在大π键，该化合物五元环上的C、N原子均为sp2杂化，C正确；由题干可知该化合物受热迅速生成N2，则该化合物不稳定，D错误。
15.（2025·潍坊高二检测）噻唑（）中所有原子在同一平面上，能与H2反应生成四氢噻唑（）。下列说法错误的是（　　）
A.在水中的溶解度：四氢噻唑＞噻唑（）
B.噻唑中S原子提供2个电子参与形成大π键
C.四氢噻唑的所有原子不在同一平面上
D.C—S—C键角：噻唑＜四氢噻唑
解析：D　四氢噻唑能与水分子间形成氢键，增大在水中的溶解度，噻唑不能与水分子间形成氢键，所以在水中的溶解度：四氢噻唑＞噻唑（），A正确；噻唑中S原子有2个孤电子对，其中S提供2个电子，其他元素提供1个电子参与形成的的大π键，B正确；四氢噻唑中C、N、S均为sp3杂化，其所有原子不在同一平面上，C正确；噻唑中S为sp2杂化，键角约为120°，四氢噻唑中S为sp3杂化，键角小于120°，所以C—S—C键角：噻唑＞四氢噻唑，D错误。
二、非选择题（本题共5小题，共55分）
16.（10分）回答下列问题。
（1）CS2是一种常用的溶剂，CS2的分子中存在2个σ键。在H—S、H—Cl两种共价键中，键的极性较强的是H—Cl，键长较长的是H—S。
（2）SO2与CO2分子的空间结构分别是V形和直线形，相同条件下二者在水中的溶解度较大的是SO2（写分子式），理由是CO2是非极性分子，SO2和H2O都是极性分子，根据“相似相溶”规律，SO2在水中的溶解度较大。
（3）醋酸的球棍模型如图甲所示。
①在醋酸中，碳原子的杂化轨道类型有sp3、sp2。
②Cu的水合醋酸盐晶体局部结构如图乙所示，该晶体中含有的化学键有ABC（填字母）。
A.极性键 B.非极性键
C.π键 D.氢键
解析：（1）CS2的结构式为SCS，分子中存在2个σ键，2个π键。电负性：Cl＞S，则H—S、H—Cl中键的极性较强的是H—Cl，原子半径：S＞Cl，则键长：H—S＞H—Cl。（2）SO2中心原子的价层电子对数为2＋（6－2×2）＝3，分子的空间结构为V形，属于极性分子，易溶于水，CO2中心原子的价层电子对数为2＋（4－2×2）＝2，分子的空间结构为直线形，属于非极性分子，其在水中的溶解度小于SO2在水中的溶解度。（3）①醋酸的结构式为，C原子的杂化方式为sp3、sp2。②由图乙知，该晶体中存在的化学键有极性键（C—H、C—O）、非极性键（C—C）、π键（CO），氢键不属于化学键。
17.（8分）回答下列问题：
（1）H2O和H2S分子中的键角较大的是H2O，键长较短的是H2O。单质硫与热的NaOH浓溶液反应的产物之一为Na2S3，的空间结构为V形。
（2）Cu2＋能与吡咯（）的阴离子（）形成双吡咯铜。已知吡咯分子中的大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），则吡咯分子中的大π键应表示为。噻吩（）的沸点为84 ℃，吡咯（）的沸点在129～131 ℃之间，吡咯的沸点较高，其原因是吡咯形成分子间氢键，而噻吩不能形成分子间氢键，因此吡咯沸点较高。
（3）键的极性对物质的化学性质有重要影响。已知一些常见电子基团的吸电子效应的强度：RCO—＞—F＞—Cl＞—Br＞—I＞—C≡CH＞—C6H5＞—H，则下列物质酸性由强到弱的顺序是BCDA（填字母）。
A.CH3COOH B.ClCH2COOH
C.HC≡CCH2COOH D.C6H5CH2COOH
解析：（1）O元素的电负性大于S元素，键合电子对偏向O元素，键合电子对与键合电子对间斥力增大，键角增大，则键角较大的是H2O；O元素的电负性大于S元素，电负性越大，对电子对的吸引力越大，且O原子的半径小于S原子，所以H2O的键长较短；中心S原子的价层电子对数为2＋×（6＋2－2×2）＝4，空间结构为V形。（2）中5个原子（4个C原子和1个N原子）、6个电子形成大π键，可表示为；的沸点比高的原因是中含N—H，吡咯能形成分子间氢键，而噻吩不能形成分子间氢键。（3）电子基团的吸电子效应越强，羧基越能电离出氢离子，由—Cl＞—C≡CH＞—C6H5＞—H，则酸性：ClCH2COOH＞HC≡CCH2COOH＞C6H5CH2COOH＞CH3COOH。
18.（14分）X、Y、Z、R、W为原子序数依次增大的前四周期元素，X的2p轨道为半充满状态，Y、Z位于同主族，常温下，Z的单质为淡黄色固体，Z和R相邻，R、W的原子序数之和为44。请用相关知识回答下列问题：
（1）W在元素周期表中的位置为第四周期第Ⅷ族，其基态原子中成对电子数与未成对电子数之比为8∶1。
（2）X、Y、Z三种元素的第一电离能由大到小的顺序是N＞O＞S（用元素符号表示）。
（3）X的最简单氢化物与其最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为NH3＋HNO3NH4NO3，产物的阴、阳离子的空间结构分别为平面三角形、正四面体形。
（4）最简单氢化物的键角：Y＞（填“＞”或“＜”）Z，原因是O的电负性强于S，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，成键电子对之间的斥力越大，键角越大。
（5）H、C、O三种元素可以组成很多种物质。
①CH3OH、CH4、H2O2、O3、CO2中属于非极性分子的有CH4、CO2（填化学式）。
②的沸点小于（填“大于”“小于”或“等于”）的沸点。
解析：X、Y、Z、R、W为原子序数依次增大的前四周期元素，X的2p轨道为半充满状态，则X为N；Y、Z位于同主族，常温下，Z的单质为淡黄色固体，Z为S，Y为O；Z和R相邻，R为Cl；R、W的原子序数之和为44，则W为Co。（1）Co为27号元素，位于第四周期第Ⅷ族，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，成对电子数为24，未成对电子数为3，故基态原子中成对电子数与未成对电子数之比为8∶1。（2）一般元素的非金属性越强，第一电离能越大，但是N原子2p能级上电子排布为2p3，较稳定，不易失电子，故其第一电离能大于O，第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞S。（3）NH3和HNO3反应的化学方程式为NH3＋HNO3NH4NO3，阴离子（N）中心N原子的价层电子对数为3＋＝3，空间结构为平面三角形，阳离子（N）中心N原子的价层电子对数为4＋＝4，空间结构为正四面体形。（4）O的电负性强于S，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，斥力越大，键角越大，故键角：H2O＞H2S。（5）①甲醇、过氧化氢和臭氧的分子结构不对称，属于极性分子，甲烷和二氧化碳的分子结构对称，属于非极性分子；②邻羟基苯甲酸能形成分子内氢键，对羟基苯甲酸能形成分子间氢键，所以邻羟基苯甲酸的分子间作用力小于对羟基苯甲酸，其沸点小于对羟基苯甲酸。
19.（10分）（2025·焦作高二期中）研究元素周期表右上角区域的元素有利于研发新型绿色农药，如、等。
（1）中所含元素H、O、P、S的电负性由大到小的顺序为O＞S＞P＞H；
CH3NH2的沸点是－6.8 ℃，CH3CH3的沸点是－88.6 ℃，CH3NH2的沸点远高于CH3CH3的沸点的原因是CH3NH2分子间能形成氢键，CH3CH3分子间不能形成氢键。
（2）H2O、H2S、H2Se中最稳定的是H2O（填化学式，下同），还原性最强的是H2Se，键角最大的是H2O。
（3）SO3和O3的混合气体经光解作用可生成一种新分子。
①SO3中S的sp2杂化轨道与O的2p轨道重叠形成σ键。
②下列分子中属于非极性分子的是ae（填字母）。
a.SO3　b.O3　c.d.CH3F　e.P4
（4）已知酸性：ClCH2COOH＞CH3COOH。推测酸性：ClCH2COOH＜（填“＞”或“＜”）FCH2COOH。
解析：（1）元素非金属性越强，电负性越大，非金属性为O＞S＞P＞H，所以电负性为O＞S＞P＞H；CH3NH2分子间能形成氢键，CH3CH3分子间不能形成氢键，所以CH3NH2的沸点远高于CH3CH3。（2）非金属性越强，简单气态氢化物越稳定，非金属性为O＞S＞Se，所以H2O最稳定，还原性最强的是H2Se，O的电负性最大，共用电子对离O近，共用电子对之间的斥力大，所以键角最大的是H2O。（3）①SO3中S原子的价层电子对数为3＋＝3，其中S的sp2杂化轨道与O的2p轨道重叠形成σ键。②SO3的空间结构是平面三角形，正、负电荷中心重合，是非极性分子。P4是正四面体形结构，是非极性分子。O3、、CH3F结构不对称，是极性分子。（4）电负性：F＞Cl＞H，根据酸性：ClCH2COOH＞CH3COOH，可推测酸性：ClCH2COOH＜FCH2COOH。
20.（13分）生产生活中处处有化学，结合物质结构的相关知识，回答下列问题：
（1）维生素B1可作为辅酶参与糖的代谢，并有保护神经系统的作用，该物质的结构简式如图所示：
①维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间的作用力有d（填字母）。
a.离子键、共价键
b.离子键、氢键、共价键
c.氢键、范德华力
d.离子键、氢键、范德华力
②维生素B1燃烧可生成N2、NH3、CO2、SO2、H2O、HCl等物质，这些物质中属于非极性分子的化合物有CO2。
（2）液氨常被用作制冷剂，若不断地升高温度，实现
子和氢原子”的变化，在变化的各阶段被破坏的粒子间的相互作用是①氢键、范德华力；②极性键；③非极性键。
（3）F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2（g）＋3F2（g）2ClF3（g）　ΔH＝－313 kJ·mol－1，F—F的键能为159 kJ·mol－1，Cl—Cl的键能为242 kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F的平均键能为172kJ·mol－1。ClF3的熔、沸点比BrF3的低（填“高”或“低”）。
（4）TiCl4稳定性比CCl4差，极易水解，试从结构分析其原因Ti—Cl比C—Cl的键长长、键能低，易断裂。
（5）氯丙烯分子（）中碳原子杂化轨道类型是sp3和sp2。
（6）铁能与三氮唑（Bipy，结构如图）形成多种化合物。
1 mol Bipy中含有σ键8mol，Bipy中碳原子杂化方式为sp2。
解析：（1）①维生素B1晶体溶于水的过程会电离出Cl－等，故需要克服离子键，维生素B1分子间存在氢键、范德华力，d正确。②N2为单质，另外五种化合物中属于非极性分子的是CO2。（2）液氨汽化破坏了分子间作用力，包括氢键和范德华力；氨气分解生成N2和H2，破坏了氮氢极性键；N2、H2生成氮原子和氢原子，破坏了非极性键。（3）破坏化学键吸收的能量为242 kJ·mol－1＋3×159 kJ·mol－1＝719 kJ·mol－1，设Cl—F的键能为x kJ·mol－1，形成化学键时所放出的能量为6x kJ·mol－1，则有719 kJ·mol－1－6x kJ·mol－1＝－313 kJ·mol－1，所以x＝172；ClF3和BrF3的熔、沸点与相对分子质量有关，相对分子质量越大，熔、沸点越高，所以ClF3的熔、沸点比BrF3低。（4）Ti—Cl比C—Cl的键长长、键能低，易断裂。（5）中的碳为sp2杂化，—CH2Cl中的碳为sp3杂化。（6）1 mol Bipy中含有σ键8 mol，Bipy中碳原子杂化方式为sp2。
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