1、化学键与物质构成 分子结构与性质共价键的类型及判断1.(2023年石家庄模拟)下列说法中不正确的是()A.键比键重叠程度大,形成的共价键强B.两个原子之间形成共价键时,最多有一个键C.气体单质中,一定有键,可能有键D.N2分子中有一个键,两个键【解析】选C。单键均为键,双键和三键中各存在一个键,其余均为键。稀有气体单质中,不存在化学键。2.(改编)实验室中可用乙醇在P2O5作用下脱水制备乙烯。(1)乙烯分子中碳原子为_杂化,分子中键和键个数比为_。(2)乙醇分子中共价键的类型有_,1 mol C2H5OH含有键数目为_。【解析】(1)乙烯的结构式为,碳原子为sp2杂化,分子中含有5个键和1个键
2、,因此键和键个数比为51。(2)乙醇分子中的碳碳键为非极性键,碳氢键、碳氧键、氧氢键均为极性键。1 mol C2H5OH含有8 mol 键。答案:(1)sp251(2)非极性键、极性键8NA3.(2017全国卷节选)我国科学家最近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)。回答下列问题: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。(1)从结构角度分析,R中两种阳离子的相同之处为_,不同之处为_。(填标号)A.中心原子的杂化轨道类型B.中心原子的价层电子对数C.立体结构D.共价键类型(2)R中阴离子中的键总数为_个。分子中的大键可用符号表示,其
3、中m代表参与形成大键的原子数,n代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为 ),则中的大键应表示为_。【解析】(1)结合题图可知:晶体R中两种阳离子为N和H3O+,两种阳离子的中心原子均采取sp3杂化;N中成键电子对数为4,H3O+中含1对孤电子对和3对成键电子对,即中心原子的价层电子对数均为4;两种阳离子中均存在极性键,不存在非极性键。N和H3O+分别为正四面体结构和三角锥形结构,即立体结构不同。(2)从图中可以看出:阴离子呈五元环状结构,其含有的键总数为5个;中参与形成大键的电子数为6,故可将其中的大键表示为。答案:(1)ABDC(2)5【归纳提升】键与键的判断(1)由轨道重叠方式
4、判断。“头碰头”重叠为键,“肩并肩”重叠为键。(2)由物质的结构式判断。通过物质的结构式可以快速有效地判断共价键的种类及数目。共价单键全为键,双键中有一个键和一个键,三键中有一个键和两个键。(3)由成键轨道类型判断。s轨道形成的共价键全部是键;杂化轨道形成的共价键全部为键。共价键的键参数4.(2023年烟台模拟)能用共价键键能大小来解释的是()A.通常情况下,Br2呈液态,碘呈固态B.CH4分子是正四面体空间构型C.NH3分子内3个NH键的键长、键角都相等D.N2稳定性强于O2【解析】选D。单质通常情况下的状态与键能大小无关;CH4分子是正四面体空间构型,与键角键长有关,与键能无关;NH3分子
5、内的3个NH键的键长、键角都相等与键能无因果关系;N2稳定性强于O2,是因为氮气分子中的键能大于氧气分子中的键能,D正确。5.(2023年邵阳模拟)下列说法中正确的是()A.分子的键长越长,键能越高,分子越稳定B.元素周期表中的第A族(除H外)和第A族元素的原子间易形成离子键C.水分子可表示为HOH,分子的键角为180D.HO键键能为462.8 kJmol-1,即18 g H2O分解成H2和O2时,消耗能量为2462.8 kJ【解析】选B。键长越长,键能越小,分子越不稳定,A错误;共价键一般形成于非金属元素之间,而第A族元素(H除外)均是活泼金属元素,第A族元素均是活泼非金属元素,二者易形成离
6、子键,B正确;水分子立体构型为V形,两个HO键的键角约为105,C错误;断裂2 mol HO键吸收2462.8 kJ能量,而不是H2O分解成H2和O2时消耗的能量,D错误。6.(改编)已知键能、键长部分数据如下表:共价键ClClBrBrIIHFHClHBrHIHO键能(kJmol-1)242.7193.7152.7568431.8366298.7462.8键长(pm)19822826796共价键CCCCCCCHNHNOOOOO键能(kJmol-1)347.7615812413.4390.8607142497.3键长(pm)154133120109101(1)下列推断正确的是_(填字母,下同)。
7、A.稳定性:HFHClHBrHIB.氧化性:I2Br2Cl2C.沸点:H2ONH3D.还原性:HIHBrHClHF(2)下列有关推断正确的是_。A.同种元素形成的共价键,稳定性:三键双键单键B.同种元素形成双键键能一定小于单键的2倍C.键长越短,键能一定越大D.氢化物的键能越大,其稳定性一定越强(3)在HX分子中,键长最短的是_,最长的是_;OO键的键长_(填“大于”“小于”或“等于”)OO键的键长。【解析】(1)根据表中数据,同主族气态氢化物的键能从上至下逐渐减小,稳定性逐渐减弱,A项正确;从键能看,氯气、溴单质、碘单质的稳定性逐渐减弱,由原子结构知,氧化性也逐渐减弱,B项错误;由表格数据知
8、,EHOENH,又因为rOHBrHClHF,D项正确。(2)由碳碳键的数据知A项正确;由OO键、OO键的键能知,B项错误;CH键的键长大于NH键的键长,但是NH键的键能反而较小,C项错误;由CH、NH的键能知,CH4的键能较大,而稳定性较弱,D项错误。答案:(1)ACD(2)A(3)HF HI 大于 配位键及配位化合物7.(双选)(2023年德州模拟改编)关于化学式为TiCl(H2O)5Cl2H2O的配合物,下列说法中正确的是()A.配体是Cl-和H2O,配位数是6B.中心离子是Ti4+,配离子是TiCl(H2O)52+C.内界和外界中Cl-的数目比是12D.加入足量AgNO3溶液,所有Cl-
9、均被完全沉淀【解析】选A、C。在TiCl(H2O)5Cl2H2O中,中心离子是Ti3+,配体是Cl-、H2O,配位数为6,内界和外界的Cl-数目比是12,配合物中,内界Cl-不与Ag+反应,外界中的Cl-与Ag+反应,B、D错误。8.(改编)以下微粒含配位键的是()N2CH4OH-NFe(CO)5Fe(SCN)3H3O+Ag(NH3)2OH B(OH)4-A.B.C.D.全部【解析】选C。H+与N2H4中的1个N原子形成配位键;CH4中只含共价键;OH-中含极性共价键;N中H+与NH3中的N原子形成配位键;Fe原子与CO形成配位键;Fe3+与SCN-形成配位键;H3O+中H+与H2O中的O原子
10、形成配位键;Ag+与NH3分子形成配位键;B(OH)4-是3个OH-与B原子形成共价键,还有1个OH-中的O与B原子形成配位键。9.(2023年黄冈模拟节选)(1)向盛有CuSO4水溶液的试管里加入氨水,首先形成蓝色沉淀,继续加氨水,沉淀溶解,得到深蓝色的透明溶液,加入乙醇时,析出深蓝色的晶体。则:“首先形成蓝色沉淀”对应的离子方程式为_。实验过程中出现的“深蓝色的透明溶液”和“深蓝色的晶体”都是因为存在配离子_(填离子符号)。该配离子中存在的化学键有_;其配体的中心原子的杂化类型为_。(2)Cu2+可形成多种配合物,与Cu2+形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是_。(3)已知NF3与NH
11、3的空间构型都是三角锥形,但NF3不易与Cu2+形成配离子,其原因是_。【解析】(1)硫酸铜溶液中加入氨水,先发生复分解反应,生成硫酸铵和氢氧化铜沉淀,然后过量的氨水和氢氧化铜反应生成四氨合铜配离子,配离子中氨和铜之间是配位键,氨中氮和氢原子间是极性共价键;配体氨中氮原子为sp3杂化。(2)Cu2+具有空轨道,需要其他原子提供孤电子对形成配位键。(3)NF3与NH3的差别在于前者氮元素呈+3价,后者氮元素呈-3价,分子中共用电子对偏向不同,因此NH3作配体能力比NF3强得多,NF3不易与Cu2+形成配离子。答案:(1)Cu2+2NH3H2OCu(OH)2+2NCu(NH3)42+共价键(或极性
12、键)、配位键sp3(2)具有孤电子对(3)F的电负性比N大,NF成键电子对向F偏移,导致NF3中N原子核对其孤电子对的吸引能力增强,难以形成配位键,故NF3不易与Cu2+形成配离子【加固训练】1.(2023年丹阳模拟)在乙烯分子中有5个键、一个键,它们分别是()A.sp2杂化轨道形成键、未杂化的2p轨道形成键B.sp2杂化轨道形成键、未杂化的2p轨道形成键C.CH之间是sp2形成的键,CC之间是未参加杂化的2p轨道形成的键D.CC之间是sp2形成的键,CH之间是未参加杂化的2p轨道形成的键【解析】选A。乙烯分子中存在4个CH键和1个CC双键,没有孤电子对,C原子采取sp2杂化,CH之间是sp2
13、形成的键,CC之间有1个是sp2形成的键,另1个是未参加杂化的2p轨道形成的键。 2.(2023年聊城模拟)下列反应中有机物化学键断裂只涉及键断裂的是()A.CH4的燃烧B.C2H4与Cl2的加成C.CH4与Cl2的取代D.C2H4的燃烧【解析】选B。CH4不存在键,只存在键,燃烧后四个碳氢键全部断裂,A错误;C2H4与Cl2的加成,是碳碳双键中的键断裂,与氯气中氯氯键断裂,与题意相符,B正确;CH4与Cl2的取代是甲烷中碳氢键断裂和氯气中氯氯键断裂发生取代反应,不涉及键断裂,C错误;C2H4的燃烧,4个碳氢键、1个碳碳键和1个碳碳键全部断裂,与题意不符,D错误。3.(2023年西安模拟)下列说法中正确的是()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长,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,键的键能要小于键的【解析】选A。双原子分子中化学键键长越短,分子越稳定,B不正确;分子的稳定性和键角没有必然关系,C不正确;在双键中,键的键能不一定小于键的键能,D不正确。【归纳提升】配合物的形成条件