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章末整合　素养提升
思考1.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键构成?乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷的活泼呢?
提示:(1)乙烷分子中的共价键由7个σ键构成,乙烯分子中的共价键由5个σ键和1个π键构成,乙炔分子中的共价键由3个σ键和2个π键构成。(2)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。
思考2.如何判断共价键的强弱?
提示:(1)根据原子半径和共用电子对数判断,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。(2)根据键能判断,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。(3)根据键长判断,共价键的键长越短,共价键越牢固,破坏共价键消耗的能量越多。(4)根据电负性判断,元素的电负性越大,该元素的原子对共用电子对的吸引力越大,形成的共价键越牢固。
思考3.价层电子对的空间结构与分子(或离子)的空间结构一定相同吗?两者之间有何规律存在?
提示:价层电子对的空间结构与分子(或离子)的空间结构不一定相同,分子(或离子)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)。两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对,当中心原子上无孤电子对时,两者的结构一致;当中心原子上有孤电子对时,两者的结构不一致。
思考4.如何判断成键原子的杂化方式?
提示:(1)依据VSEPR模型判断成键原子的杂化方式。(2)依据原子的成键情况判断成键原子的杂化方式。(3)依据分子的空间结构、键角判断成键原子的杂化方式。
思考5.如何判断分子是极性分子还是非极性分子?
提示:只含有非极性键的双原子分子或多原子分子大多是非极性分子;含有极性键的双原子分子都是极性分子;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;对于ABn型分子,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,则中心原子无孤电子对,为非极性分子,若不等,则中心原子有孤电子对,为极性分子。
思考6.范德华力对物质性质有什么影响?
提示:范德华力随着分子极性和相对分子质量的增大而增大,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、沸点就越高;分子的极性越大,范德华力就越大,物质的熔、沸点就越高,如CO的沸点高于N2的。
思考7.氢键对物质性质有什么影响?
提示:(1)对物质熔、沸点的影响:分子间存在氢键的物质,物质的熔、沸点明显高。(2)对物质溶解度的影响:溶剂和溶质之间形成氢键使溶质的溶解度增大。(3)对物质密度的影响:氢键的存在会使某些物质的密度反常,如水的密度比冰的密度大。(4)对物质电离性质的影响:如邻苯二甲酸的电离平衡常数与对苯二甲酸的电离平衡常数相差较大。
思考8.如何比较物质的溶解性?
提示:(1)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。(2)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,则溶质的溶解度增大,且形成氢键越多,溶解性越好。(3)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。
考点一　共价键的类型
1.(2024·广西卷)白磷(P4)是不溶于水的固体,在空气中易自燃。下列有关白磷的说法错误的是(　　)
A.分子中每个磷原子的孤电子对数均为1
B.常保存于水中,说明白磷密度大于1 g·cm-3
C.难溶于水,是因为水是极性分子,P4是非极性分子
D.熔点低,是因为白磷分子内的P—P弱
D
【解析】 白磷的分子式为P4,空间结构为正四面体形,每个磷原子采取sp3杂化,而每个磷原子有5个价电子,所以每个磷原子还剩1个孤电子对,A正确;白磷在空气中容易自燃,常保存于水中隔绝空气,故其密度大于1 g·cm-3,B正确;白磷的分子式为P4,空间结构为正四面体形,为非极性分子,水为极性分子,根据“相似相溶”规律,白磷难溶于水,C正确;白磷的分子式为P4,为非极性分子,属于分子晶体,分子间作用力较弱,故其熔点低,熔点低与其共价键强弱无关,D错误。
2.(高考组合)按要求回答下列问题。
(1)(2022·湖南卷,节选)富马酸亚铁(FeC4H2O4)是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示:
富马酸分子中σ键与π键的数目比为　 。?
11∶3
(2)(2020·江苏卷,节选)柠檬酸的结构简式如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值,1 mol柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的σ键的数目为　　　　 NA。?
7
(3)(2021·全国甲卷,节选)CO2中存在　　　　个σ键和　　　　个π键。?
2
2
考点二　键参数
3.(1)(2024·浙江1月选考,节选)
sp3
<
—NH2有孤电子对,孤电子对对成键电子对的
排斥力大,键角变小
>
ClO2中Cl—O
的键长小于Cl2O中Cl—O的键长,其原因是ClO2中既存在 σ键,又存在大π键,
原子轨道重叠的程度较大,因此其中Cl—O的键长较短,而Cl2O中只存在普
通的σ键
【解析】 (2)根据价层电子对互斥模型可知,n=4时,价层电子对的空间结构为四面体形,n=3时,价层电子对的空间结构为平面三角形,sp2杂化的键角一定大于sp3的,因此,虽然ClO2和Cl2O均为V形结构,但O—Cl—O键角大于Cl—O—Cl键角,孤电子对对成键电子对的排斥作用也改变不了这个结论。ClO2中Cl—O的键长小于Cl2O中Cl—O的键长,其原因是ClO2中既存在σ键,又存在大π键,原子轨道重叠的程度较大,因此其中Cl—O的键长较短,而Cl2O中只存在普通的σ键。
(3)(2022·全国乙卷,节选)一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3Cl)、一氯乙炔(C2HCl)分子中,C—Cl键长的顺序是　　　　　　　　　　 　　　　,理由:①C的杂化轨道中s成分越多,形成的C—Cl越强;②　?　 。?
一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔
Cl参与形成的大π键越多,形成的C—Cl的键长越短
考点三　分子的空间结构
4.(2024·甘肃卷)温室气体N2O在催化剂作用下可分解为O2和N2,也可作为氧化剂氧化苯制苯酚。下列说法错误的是(　　)
D
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
B
6.(2023·湖北卷)价层电子对互斥模型可以预测某些粒子的空间结构。下列说法正确的是(　　)
A
7.(高考组合)按要求回答下列问题。
正四面体形
sp2
(2)(2024·北京卷,节选)SnCl2和SnCl4是锡的常见氯化物,SnCl2可被氧化得到。
①SnCl2的VSEPR模型名称是　　　 　。?
平面三角形
②SnCl4的Sn—Cl是由锡的　　　　轨道与氯的3p轨道重叠形成的σ键。?
sp3杂化
(3)(2023·浙江1月选考,节选)Si(NH2)4的空间结构(以Si为中心)名称为
　　　　,分子中氮原子的杂化轨道类型是　　　　。?
四面体
sp3
【解析】 (3)Si(NH2)4可视为SiH4中的4个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的,所以Si(NH2)4中氮原子的杂化轨道类型是sp3,分子的空间结构(以Si为中心)名称为四面体。
(4)(2023·全国甲卷,节选)气态AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在,其空间结构如图所示,二聚体中Al的杂化轨道类型为　　　　。?
sp3
【解析】 (4)由Al2Cl6的空间结构结合相关元素的原子结构可知,中心原子Al的价层电子对数是4,其与周围的4个氯原子形成四面体结构,因此,二聚体中Al的杂化轨道类型为sp3。
sp2
sp3
C—F的键能大于聚乙烯中
C—H 的键能,键能越大,化学性质越稳定
正四面体形
考点四　分子间作用力及其对物质性质的影响
A.原子半径:WB.第一电离能:XC.单质沸点:ZD.电负性:WC
9.(2024·广东卷)一种可为运动员补充能量的物质,其分子结构式如图所示。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:ZR3B.最高价氧化物对应水化物的酸性:ZC.第一电离能:ZD
【解析】 Y可形成5个共价键,Z可形成3个共价键,Z和Y同族,Y的原子序数比Z的大,即Z为N,Y为P;W可形成4个共价键,原子序数比N的小,即W为C;R可形成1个共价键,原子序数比C的小,即R为H;X可形成2个共价键,原子序数在N和P之间,即X为O;综上可知R为H、W为C、Z为N、X为O、Y为P。由于NH3可形成分子间氢键,而PH3不能,因此沸点:NH3>PH3,故A错误;W为C、Z为N,由于非金属性CHNO3,故B错误;同周期主族元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,
10.按要求回答下列问题。
(1)(2022·全国甲卷,节选)固态氟化氢中存在(HF)n形式,画出(HF)3的链状结构:　　　　　　　　　　。?
①　 ,?
②?　 。?
吡啶能与H2O形成分子间氢键
吡啶和H2O均为极性分子,符合“相似相溶”,而苯为非极性分子
【解析】 (2)已知苯分子为非极性分子,H2O为极性分子,且吡啶中氮原子上含有孤电子对,能与H2O形成分子间氢键,从而导致吡啶在水中的溶解度远大于苯的。
(3)(2021·全国甲卷,节选)甲醇的沸点(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CH3SH,7.6 ℃)之间,其原因是? ?
　。?
甲硫醇不能形成分子间氢键,而水和
甲醇均能,且水比甲醇的氢键多
【解析】 (3)甲醇分子之间和水分子之间都存在氢键,因此沸点均高于不含分子间氢键的甲硫醇,且水比甲醇的氢键多,因此甲醇的沸点介于水和甲硫醇之间。
(4)(2021·广东卷,节选)很多含巯基(—SH)的有机化合物是重金属元素汞的解毒剂。例如,解毒剂化合物Ⅰ可与氧化汞生成化合物Ⅱ。
汞解毒剂的水溶性好,有利于体内重金属元素汞的解毒。化合物Ⅰ与化合物Ⅲ相比,水溶性较好的是　　 　　。?
化合物Ⅲ

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