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高考化学一轮复习第五章物质结构与性质元素周期律第三讲化学键与物质构成分子结构与性质学案
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这是一份高考化学一轮复习第五章物质结构与性质元素周期律第三讲化学键与物质构成分子结构与性质学案，文件包含湖南师大附中数学附中3次pdf、湖南师大附中数学答案附中3次pdf等2份试卷配套教学资源，其中试卷共14页， 欢迎下载使用。
第三讲 化学键与物质构成 分子结构与性质
考点一 化学键与物质构成(命题指数★★★)
1．离子键和离子化合物：
(1)离子键的形成和存在。
离子键的含义
带相反电荷离子之间的相互作用
成键粒子
阴、阳离子
成键实质
静电作用
成键元素
通常是活泼的金属元素和活泼的非金属元素间易形成离子键
离子键的存在
存在于离子化合物中
(2)离子化合物。
①概念：由离子键构成的化合物。
②常见物质：
A．强碱：如NaOH、KOH、Ba(OH)2等。
B．绝大多数盐：如NaCl、NH4Cl、KNO3等。
C．金属氧化物：如Na2O、MgO、CaO等。
(3)表示方法。
①电子式：在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子(价电子)的式子。
A．原子，如Na的电子式为Na×；S的电子式为·__·。
B．离子，如Na＋的电子式为Na＋；S2－的电子式为[]2－。
C．化合物，如NaCl的电子式为Na＋[]－；MgCl2的电子式为[]－Mg2＋[]－。
②用电子式表示离子化合物的形成过程：
2．共价键和共价化合物：
(1)共价键的形成和存在。
共价键
的概念
原子间通过共用电子对所形成的相互作用。
成键粒子
原子
成键元素
同种或不同种非金属元素
分类
①极性键：共用电子对发生偏移
②非极性键：共用电子对不发生偏移
存在
①非金属元素的多原子单质，如O2、N2等。
②共价化合物，如H2O、CO2等。
③某些离子化合物，如NaOH、NH4Cl等。
(2)共价化合物。
①概念：以共用电子对形成分子的化合物。
②常见物质：
A．酸，如HNO3、H2SO4等。
B．非金属氢化物，如NH3、CH4等。
C．非金属氧化物，如CO2、SO2等。
(3)表示方法。
用电子式表示HCl的形成过程：
H×＋·C―→HC。
3．化学键：
(1)概念：使离子相结合或原子相结合的作用力。
(2)化学键的分类与成因。
化学键
(3)化学反应的本质：一个化学反应的过程，本质上就是旧化学键的断裂和新化学键的形成的过程。
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)形成离子键的阴、阳离子间只存在静电吸引力。( )
提示：×。除了静电吸引之外，还有静电排斥作用。
(2)非金属元素组成的化合物中只含共价键。( )
提示：×。某些铵盐全部由非金属元素组成，就含有离子键。
(3)CO2的电子式为O∶∶C∶∶O。( )
提示：×。CO2的电子式为。
(4)所有物质中均存在化学键。( )
提示：×。稀有气体是单原子分子，不含化学键。
(5)由金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物。( )
提示：×。由金属元素和非金属元素形成的AlCl3是共价化合物。
(6)Na2O2是含有非极性键的离子化合物。( )
提示：√。离子化合物Na2O2中两个氧原子之间是非极性共价键。
2．化学键是纯净物分子内或晶体内相邻两个或多个原子(或离子)间强烈的相互作用力的统称。使离子相结合或原子相结合的作用力通称为化学键。
(1)含有离子键的化合物一定是离子化合物吗？
提示：由离子键构成的化合物叫作离子化合物。含离子键的化合物一定是离子化合物。
(2)共价键只存在于共价化合物中吗？熔融状态的共价化合物能否导电？
提示：有些单质(如H2、Cl2)、离子化合物(如NaOH)中也含有共价键。熔融状态的共价化合物中不存在自由离子，因此不能导电。
命题角度1.化学键与物质类别的关系
【典例1】(2021·日照模拟)下列物质：①MgCl2②NH4Cl③HCl④NaOH所含化学键类型完全相同的是( )
A．①② B．②③ C．①④ D．②④
【解析】选D。①氯化镁电子式为]-Mg2+]-，只含氯离子和镁离子形成的离子键；②氯化铵的电子式为[H]+]-含有铵根离子和氯离子形成的离子键和氮氢原子形成的共价键；③氯化氢的电子式为，含氢氯原子间形成的共价键；④NaOH的电子式：Na+H]-，含有钠离子和氢氧根离子形成的离子键和氢、氧形成的共价键；综上所含化学键类型完全相同的是②④。
【备选例题】
(2021·合肥模拟)下列有关化学键和化合物的叙述正确的是( )
①化学键是可以使离子相结合，也可以使原子相结合的作用力
②只含共价键的物质一定是共价化合物
③Na2O2中含有离子键和非极性键
④离子化合物与共价化合物的区别可以看是否有金属元素
A．①② B．①③ C．②③ D．①②③
【解析】选B。形成化学键的微粒可能是离子也可能是原子但不能是分子，故①正确；只含共价键的物质可能是单质，如O2等，故②错误；Na2O2中钠离子和过氧根离子之间存在离子键，氧原子和氧原子之间存在非极性共价键，故③正确；氯化铝中含有金属元素，但氯化铝是共价化合物，氯化铵中全部是非金属元素，但氯化铵为离子化合物，故④错误。
命题角度2.物质变化与作用力的关系
【典例2】下列过程中，共价键被破坏的是( )
①碘升华 ②溴蒸气被木炭吸附 ③乙醇溶于水
④HCl气体溶于水 ⑤冰融化 ⑥NH4Cl受热分解
⑦氢氧化钠熔化 ⑧(NH4)2SO4溶于水
A．④⑥ B．④⑥⑧
C．①②④⑤ D．①④⑥⑦
【解析】选A。①碘升华，破坏的是分子间作用力；②溴蒸气被木炭吸附，破坏的是分子间作用力；③乙醇是非电解质，溶于水不发生电离，破坏的是分子间作用力；④HCl气体溶于水，发生电离，HCl共价键被破坏；⑤冰融化，破坏的是分子间作用力；⑥NH4Cl受热分解，发生化学变化，生成氨气和HCl，共价键被破坏；⑦氢氧化钠熔化，只有离子键被破坏；⑧(NH4)2SO4溶于水，发生电离，离子键被破坏。综上，④⑥符合题意，A项正确。
命题角度3.电子式的书写
【典例3】(2021·南京模拟)下列表达正确的是( )
A．HClO的电子式为H
B．H2S的电子式可表示为H＋[]2－H＋
C．用电子式表示Na2O的形成过程：2Na×＋· ·→2Na＋[]2－
D．BaCl2的电子式为[]－Ba2＋[]－
【解析】选D。因HClO为共价化合物，根据共价键成键的特点，氢原子形成一对共用电子对，氧原子形成两对共用电子对，氯原子形成一对共用电子对，HClO的电子式为HC，故A错误；H2S为共价化合物，硫原子中最外层有8个电子达到稳定结构，分子中存在两个H—S键，其正确的电子式为HH，故B错误；Na2O为离子化合物，用电子式表示Na2O的形成过程为，故C错误；BaCl2为离子化合物，只含离子键，电子式为[]－Ba2＋[]－，故D正确。
1．离子键与共价键的比较：
离子键
共价键
概念
带相反电荷的离子之间的相互作用
原子之间通过共用电子对所形成的相互作用
成键方式
通过得失电子达到稳定结构
通过形成共用电子对达到稳定结构
成键粒子
阴、阳离子
原子
形成条件
活泼金属元素与活泼非金属元素作用
同种或不同种非金属元素作用
存在
离子化合物中
绝大多数非金属单质、共价化合物、某些离子化合物中
形成过程
(举例)
H×＋· ·＋×H→HH
2.离子化合物和共价化合物的判断方法：
(1)根据构成物质粒子间的成键类型判断。
一般来说，活泼的金属原子和活泼的非金属原子间易形成离子键，同种或不同种非金属原子间形成共价键。
①含有离子键的化合物一定是离子化合物，但离子化合物中也可能含有共价键，如NH4Cl、Na2SO4、NaOH、Na2O2等。
②只含共价键的化合物是共价化合物，共价化合物中一定没有离子键。
③离子化合物中一般既含金属元素又含非金属元素(铵盐除外)；共价化合物中一般只含非金属元素(有些共价化合物中也含金属元素，如AlCl3等)。
(2)根据化合物的类型判断。
大多数碱性氧化物、强碱和绝大多数盐都属于离子化合物；非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸、绝大多数有机化合物属于共价化合物。
(3)根据化合物的性质判断。
①熔融状态下导电的化合物是离子化合物，不导电的化合物为共价化合物。
②熔、沸点较低的化合物(SiO2、SiC除外)一般为共价化合物。
3．判断2电子、8电子稳定结构的方法：
(1)分子中若含氢原子，则氢原子满足的是2电子稳定结构。
(2)判断8电子结构的方法有以下两种。
方法一：原子最外层电子数＋共用电子对数＝8，如在HCl中，对氯原子来说，最外层有7个电子，共用电子对数为1，则氯原子能满足8电子结构，对氢原子则不能满足8电子结构。
方法二：分子中各原子的最外层电子数之和＝8×分子中原子总数－2×共用电子数，如PCl3最外层电子数为26＝8×(1＋3)－2×3，即磷和氯都能满足8电子结构。
命题点1.化学键与物质类型的关系(基础性考点)
1．(2021·徐州模拟)下列关于化学键和化合物的说法正确的是( )
A．完全由非金属元素形成的化合物一定是共价化合物
B．含有共价键的化合物一定是共价化合物
C．化学键是直接相邻的原子或离子之间存在的强烈的相互作用
D．由金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物
【解析】选C。完全由非金属元素形成的化合物，可能为离子化合物，如铵盐为离子化合物，故A错误；含有共价键的化合物可能是离子化合物，如Na2O2等，故B错误；化学键通常指的是相邻的两个或多个原子之间的强烈的相互作用，这种相互作用既包括吸引力也包括排斥力，故C正确；由金属元素和非金属元素形成的化合物不一定为离子化合物，如AlCl3为共价化合物，故D错误。
2．(2021·哈尔滨模拟)下列物质中，从化学键的角度看，有一种与其他三种明显不同，这种物质是( )
A．Na2O2 B．CH4 C．SO2 D．H2O2
【解析】选A。Na2O2是离子化合物，电子式为Na+]2-Na+，即含有钠离子和过氧根离子形成的离子键，又含有氧氧原子形成的共价键；CH4是共价化合物，电子式为H，只含有碳氢原子形成的共价键；SO2是共价化合物，只含有氧、硫形成的共价键；过氧化氢为共价化合物，电子式为H，过氧化氢中O、O之间形成一对共用电子对，只含有共价键；从化学键的角度看，与其他三种明显不同的为Na2O2。
命题点2.物质变化与作用力的关系(综合性考点)
3．(2021·大连模拟)下列变化中离子键和共价键均被破坏的是( )
A．干冰气化 B．硝酸溶于水
C．过氧化钠熔化 D．KHSO4溶于水
【解析】选D。干冰气化无化学键的破坏，故A错误；硝酸为共价化合物，只含有共价键，溶于水共价键破坏，故B错误；过氧化钠熔化只破坏离子键，故C错误；KHSO4溶于水电离产生钾离子、氢离子和硫酸根离子，所以离子键和共价键均被破坏，故D正确。
4．下列变化过程中，既有共价键断裂，又有离子键形成的是( )
A．盐酸与氢氧化钠溶液反应
B．氯化氢与氨气反应生成氯化铵固体
C．氯化氢溶于水
D．氯化钠溶于水
【解析】选B。反应生成NaCl和水，在溶液中为氢离子与氢氧根离子结合生成水，不存在共价键断裂和离子键形成，故A错误；发生化学变化生成氯化铵(离子化合物)，H—Cl共价键断裂，同时存在离子键形成，故B正确；只发生H—Cl的断裂，为电离过程，故C错误；存在离子键的断裂，不存在共价键，故D错误。
命题点3.电子式的书写(应用性考点)
5．(2021·大连模拟)下列物质的电子式书写正确的是( )
A.Na+]- B.H
C D.Cl
【解析】选A。氯化钠是离子化合物，由钠离子和氯离子构成，故电子式为Na+]-，故A正确；N原子的最外层有5个电子，故其电子式为H，故B错误；二氧化碳中碳原子和氧原子之间以双键结合，故其电子式为，故C错误；氯原子的最外层有7个电子，故其电子式为，故D错误。
6．下列有关化学用语表示正确的是( )
A．Na2O的电子式为Na[]2－
B．MgCl2的电子式为[]－Mg2＋[]－
C．Na2S的电子式为NaNa
D．用电子式表示H2S的形成过程为
2H×＋·―→H＋[]2－H＋
【解析】选B。相同离子不能合并，故其电子式为Na＋[]2－Na＋，故A错误；氯化镁由1个镁离子和2个氯离子构成，故其电子式为[]－Mg2＋
[]－，故B正确；硫化钠是离子化合物，故其电子式为Na＋[]2－Na＋，故C错误；H2S是共价化合物，故其形成过程为H×＋· ·＋×H―→HH，故D错误。
【加固训练—拔高】
1．如图所示化合物的电子式书写错误的是( )
A．Ca2＋[]
B．Na＋[]2－Na＋
C．Mg2＋[]2－
D．Na＋[]－
【解析】选A。氯化钙中钙元素为＋2价，化学式为CaCl2，氯化钙电子式为[]－Ca2＋[]－，故A错误；硫化钠为离子化合物，电子式为
Na＋[]2－Na＋，书写正确，故B正确；氧化镁的电子式为Mg2＋[]2－，书写正确，故C正确；氟化钠为离子化合物，电子式为Na＋[]－，书写正确，故D正确。
2．(2021·西安模拟)关于化学键与化合物的叙述中，不正确的是( )
A．离子化合物中一定含有金属离子
B．共价化合物一定不含离子键
C．氯化钙含有离子键，不含共价键
D．离子化合物中可能含共价键
【解析】选A。离子化合物中不一定含有金属离子，如氯化铵，故A错误；只含共价键的化合物是共价化合物，所以共价化合物只含共价键，不含离子键，故B正确；CaCl2是钙离子与氯离子之间形成的离子键，所以只有离子键，而不含共价键，故C正确；含有离子键的化合物是离子化合物，可能含有共价键，如氢氧化钠和过氧化钠，故D正确。
考点二 共价键及其参数(命题指数★★★★)
1．共价键的概念、本质和特征：
(1)概念：原子之间形成共用电子对。
(2)本质：电子云(或原子轨道)的重叠。
(3)特征：①饱和性：决定分子的组成。
②方向性：决定分子的立体构型。
2．共价键的类型：
(1)σ键。
(2)π键。
形成
由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成
p－p型
特征
①π键的电子云具有镜像对称性，即每个π键的电子云由两块组成，分别位于由原子核构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像。
②π键不能旋转，不如σ键牢固，较易断裂
3.键参数的概念和特点：
(1)键能。
①概念：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。
②特点：键能越大，键越稳定，越不易断裂。
(2)键长。
①概念：形成共价键的两个原子之间的核间距。
②特点：键长越短，键能越大，键越稳定。
(3)键角。
①概念：两个共价键之间的夹角。
②特点：表明共价键有方向性，决定分子的立体结构。
4．配位键和配合物：
(1)配位键的概念：孤电子对由一个原子单方面提供而另一个原子接受孤电子对形成的共价键，即“电子对给予—接受键”，是一类特殊的共价键。
(2)表示方法：配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤电子对的原子，B是接受孤电子对的原子。如在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供孤电子对给铜离子，铜离子接受水分子的孤电子对形成的。
(3)配位化合物。
①概念：金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物，简称配合物。
②形成条件。
A．配体有孤电子对。
B．中心原子有空轨道。
③组成。
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)氯气的化学式是Cl2而不是Cl3，是由共价键的饱和性决定的。( )
提示：√。Cl只有一个未成对电子，因而只能形成Cl2，分子中只有一个共价键。
(2)共价键只能是非金属原子之间成键。( )
提示：×。某些金属原子与非金属原子间也可形成共价键，如AlCl3中有共价键。
(3)N2分子中σ键与π键的个数比是2∶1。( )
提示：×。氮氮三键中有一个σ键两个π键，个数比为1∶2。
(4)σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成。( )
提示：√。先形成σ键再形成π键。
(5)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，1 mol该配合物中含有σ键的数目为14NA。( )
提示：×。[Zn(NH3)4]2＋中Zn2＋与NH3之间以配位键相连，共4个σ键，加上4个NH3的12个σ键，共16个σ键。
(6)碳碳双键的键能是碳碳单键键能的2倍。( )
提示：×。碳碳双键中含有1个σ键和1个π键，能量小于碳碳单键中1个σ键键能的2倍。
(7)实验测得H2S为共价化合物，H—S—H的夹角为92°，键长相同，则H2S是V形分子。( )
提示：√。根据键长和键角可知H2S是V形分子。
2．结合表中数据简要分析和解释有关事实。
化学键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
键能/
(kJ·mol－1)
347.7
413
351
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_______________________________________________________________。
(2)SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是_____________________。
提示：(1)硅烷中的Si—Si键和Si—H键的键能小于烷烃分子中C—C键和C—H键的键能，稳定性差，易断裂，导致长链硅烷难以形成，所以硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多。
(2)由于键能越大，物质越稳定，C—H键的键能大于C—O 键的键能，故C—H键比C—O键稳定；而Si—H键的键能却远小于Si—O键的键能，所以Si—H键不稳定，而倾向于形成稳定性更强的Si—O键，即更易生成氧化物。
命题角度1.共价键的类型
【典例1】(1)(2020·江苏高考节选)以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵[(NH4)3Fe(C6H5O7)2]。柠檬酸的结构简式如图所示。1 mol柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的σ键的数目为__________mol。
(2)(2018·全国卷Ⅱ节选)硫及其化合物有许多用途。
气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为________形，其中共价键的类型有________种。
【解析】(1)—COOH中，C与O形成双键以及C与O形成单键，1 mol—COOH中含有2 mol σ键，C与羟基相连为单键，为一个σ键，所以1 mol柠檬酸中碳与氧共有7 mol σ键。
(2)根据价层电子对互斥理论，SO3中心原子价层电子对数为3，孤电子对数为0，因此分子为平面三角形。分子中存在σ键和π键，其中π键为大π键。
答案：(1)7 (2)平面三角 2
命题角度2.共价键的键参数
【典例2】下列说法正确的是( )
A．键角：BF3＞CH4＞H2O＞NH3
B．分子或离子中键角：H2O＜H3O＋，NH3＜NH
C．键能(作用能)：氢键＜范德华力＜共价键
D．键长：C—H＜N—H＜O—H
【解析】选B。A.BF3是平面三角形，键角120°，CH4、H2O、NH3的VSEPR模型为四面体，CH4无孤电子对、NH3有1对孤电子对、H2O有2对孤电子对，由于孤电子对间排斥力＞孤电子对和成对电子对间的排斥力＞成对电子对间的排斥力，所以键角：BF3＞CH4＞NH3＞H2O，故A错误；B.H2O、H3O＋的VSEPR模型为四面体，但H2O有2对孤电子对、H3O＋有1对孤电子对，NH3、NH的VSEPR模型为四面体，NH3有1对孤电子对，NH无孤电子对，由于孤电子对间排斥力＞孤电子对和成对电子对间的排斥力＞成对电子对间的排斥力，所以键角：H2O＜H3O＋，NH3＜NH，故B正确；C.氢键是特殊的分子间作用力，作用力强弱介于范德华力和共价键之间，故C错误；D.原子半径：C＞N＞O，原子半径越大，键长越大，所以键长：C—H＞N—H＞O—H，故D错误。
命题角度3.配位键和配位化合物
【典例3】(1)(2020·全国Ⅲ卷节选) 氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。NH3BH3分子中，N—B化学键称为____________键，其电子对由____________提供。
(2)(2019·江苏高考节选)Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料，可制备Cu2O。
SO的空间构型为____________(用文字描述)；Cu2＋与OH－反应能生成 [Cu(OH)4]2－，[Cu(OH)4]2－中的配位原子为____________(填元素符号)。
【解析】(1)NH3BH3分子是由NH3与BH3结合而成的，其中NH3分子中N原子具有孤电子对，而BH3分子中B原子具有空轨道，所以二者通过N与B原子之间形成配位键而结合生成NH3BH3。
(2)SO中S没有孤电子对，价层电子对数为0＋4＝4，S为sp3杂化， SO为正四面体形。氧原子有孤电子对，O与Cu2＋之间为配位键。
答案：(1)配位 N (2)正四面体 O
【备选例题】
(2021·青岛模拟)下列分子或离子中，能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键的是( )
①H2O ②NH3 ③Cl－ ④CN－ ⑤CO
A．①② B．①②③
C．①②④ D．①②③④⑤
【解析】选D。①H2O、②NH3、③Cl-、④CN-、⑤CO的路易斯结构式分别为、、]-、C≡]-、C≡，根据其路易斯结构式知，这几种微粒都能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键，所以都能与某些金属离子形成配位键。
1．σ键与π键的比较：
共价键类型
σ键
π键
电子云重叠方式
沿键轴方向相对重叠
沿键轴方向平行重叠
电子云重叠部位
两原子核之间，在键轴处
键轴上方和下方，键轴处为零
电子云重叠程度
大
小
键的强度
较大
较小
化学活泼性
不活泼
活泼
成键规律
共价单键是σ键；双键中一个是σ键，一个是π键；三键中一个是σ键，两个是π键
2.键参数与分子性质的关系：
(1)一般来讲，形成共价键的共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。
(2)形成共价键的原子半径越小，键长越短，共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。
如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同(1对)，因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大，故共价键牢固程度H—F>H—Cl>H—Br>H—I，因此，稳定性HF>HCl>HBr>HI。
(3)键能与键长是衡量共价键稳定性的参数，键长和键角是描述分子立体构型的参数。一般来说，如果知道分子中的键长和键角，这个分子的立体构型就确定了。如氨分子的H—N—H键角是107°，N—H键的键长是101 pm，就可以断定氨分子是三角锥形分子，如图：
(4)关于F—F键键长短，但键能小的解释。
氟原子的半径很小，因此其键长短，而由于键长短，两个氟原子形成共价键时，原子核之间的距离很近，排斥力很大，因此键能不大，F2的稳定性差，很容易与其他物质反应。
3．键参数的应用：
(1)由键能可推断物质的稳定性，键能越大，物质的稳定性越强。
(2)由键能数据可推断反应放热或吸热。因为化学反应过程是断旧键成新键的过程，根据断键过程吸收的总能量和成键过程放出的总能量的差值即可判断。
(3)由键长和键角判断分子的立体结构。
4．等电子体的判断方法：
(1)将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n和减少n(n＝1，2等)的原子，如N2与CO、N和CNO－均互为等电子体。
(2)将粒子中一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素的带n个单位电荷的阳离子(或阴离子)，如N2O和N互为等电子体。
(3)同主族元素最外层电子数相等，故可将粒子中原子换成同主族元素原子，如O3和SO2互为等电子体。
命题点1.共价键的类型(基础性考点)
1．(2021·武汉模拟)一定含有σ键，又有π键的分子是( )
①N2O ②H2O2 ③N2 ④C3H6 ⑤HCHO ⑥Na2O2
A．①②③ B．①③④ C．①③⑤ D．③④⑥
【解析】选C。②中均为单键，④可能为环丙烷时均为单键，⑥为离子化合物且含O—O单键，均不符合，只有①③⑤为含有σ键，又有π键的分子。
2．下列说法中不正确的是( )
A．σ键比π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σ键
C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键
D．N2分子中有一个σ键，两个π键
【解析】选C。单键均为σ键，双键和三键中各存在一个σ键，其余均为π键。稀有气体单质中，不存在化学键。
命题点2.共价键的键参数(基础性考点)
3．(2021·石家庄模拟)已知各共价键的键能如表所示，下列说法正确的是( )
共价键
H—H
F—F
H—F
H—Cl
H—I
键能E(kJ·mol－1)
436
157
568
432
299
A．稳定性：H—I＞H—Cl＞H—F
B．表中看出F2能量最低
C．432 kJ·mol－1＞E(H—Br)＞299 kJ·mol－1
D．H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝＋25 kJ·mol－1
【解析】选C。键能越大，共价键越稳定，根据数据，H—F最稳定，故A错误；键能越大，形成的分子越稳定，能量越低。根据数据，H—F最稳定，HF能量最低，F—F最不稳定，F2能量最高，故B错误；同主族从上往下半径逐渐增大，即Br的半径介于Cl和I之间，因此，H—Br的键能介于H—Cl和H—I之间，故C正确；根据ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝(436＋157－2×568)kJ·mol－1＝－543 kJ·mol－1，故D错误。
4．下列有关共价键的键参数的说法不正确的是( )
A．CH4、C2H4、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．分子中共价键的键能越大，分子的熔、沸点越高
【解析】选D。CH4、C2H4、CO2分别为正四面体形(109°28′)、平面三角形
(120°)、直线形(180°)，所以分子中的键角依次增大，故A正确；原子半径越大，形成的共价键的键长越长，O、S、Se的原子半径依次增大，所以与H形成的共价键的键长依次增大，故B正确；非金属性越强，形成的共价键越稳定，共价键的键能越大，则H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小，故C正确；影响分子晶体熔、沸点高低的因素是分子间作用力，分子间作用力越大，熔、沸点越高，与共价键的键能无关，故D错误。
命题点3.配位键和配位化合物(综合性考点)
5．如图是卟啉配合物叶绿素的结构示意图(部分)，下列叙述正确的是( )
A．该叶绿素只含有H、Mg、C、N元素
B．该叶绿素是配合物，中心离子是镁离子
C．该叶绿素是配合物，其配体是氮元素
D．该叶绿素不是配合物，而是高分子化合物
【解析】选B。该叶绿素只含有H、Mg、C、N、O元素，故A错误；Mg的最高化合价为＋2价，而由图可知与4个N原子作用，Mg提供空轨道，N提供孤电子对，形成配位键，该物质是配位化合物，中心离子为镁离子，故B正确；该化合物中配位原子为N原子，但不能称为配体，同样也不能称配体是N元素，配体一般可以是离子或分子，故C错误；由B中分析，该物质是配位化合物，故D错误。
6．用过量的AgNO3溶液处理含0.01 mol氯化铬的水溶液(CrCl3·6H2O)，生成0.02 mol AgCl沉淀，此配合物的组成最可能是( )
A．[Cr(H2O)6]Cl3
B．[CrCl(H2O)5]Cl2·H2O
C．[CrCl2(H2O)4]Cl·2H2O
D．[CrCl3(H2O)3]·3H2O
【解析】选B。0.01 mol氯化铬(CrCl3·6H2O)在水溶液中用过量硝酸银溶液处理，产生0.02 mol AgCl沉淀，氯化铬(CrCl3·6H2O)和氯化银的物质的量之比是1∶2，根据氯离子守恒知，一个氯化铬(CrCl3·6H2O)化学式中含有2个氯离子，剩余的1个氯离子是配原子，所以氯化铬(CrCl3·6H2O)的化学式可能为[CrCl(H2O)5]Cl2·H2O。
【加固训练—拔高】
1．(2021·石家庄模拟)下列物质中，含非极性共价键的化合物是( )
A．MgCl2 B．Na2O2 C．O2 D．NaOH
【解析】选B。MgCl2是离子化合物，电子式为[]－Mg2＋[]－，只含有离子键，故A错误；过氧化钠为离子化合物，其电子式为
Na＋[]2－Na＋，钠离子和过氧根离子形成离子键，过氧根离子中O原子和O原子形成非极性共价键，故B正确；O2是单质，不是化合物，故C错误；NaOH是离子化合物，电子式为Na＋[H]－，Na＋和OH－形成离子键，OH－中O原子和H原子形成极性共价键，故D错误。
2．能说明CH4分子的5个原子不在同一平面而为正四面体构型的是( )
A．两个键之间夹角为109°28′
B．C—H键为极性共价键
C．4个C—H键的键能、键长相同
D．碳的价层电子都形成共价键
【解析】选A。键长是衡量共价键稳定性的主要参数，键长相同，两个键之间夹角为109°28′能说明该微粒的空间结构为正四面体，故A正确；C—H键为极性共价键，与分子的空间构型无关，故B错误；键能是衡量共价键稳定性的主要参数，CH4的C—H键的键能、键长相同，不能判断分子的空间构型，故C错误；碳的价层电子都形成共价键，只能说明原子间的成键方式，不能说明分子的空间构型为正四面体，故D错误。
考点三 分子的立体构型(命题指数★★★★★)
1．价层电子对互斥理论：
(1)价层电子对互斥理论(VSEPR)：对于ABx型分子，分子中的价层电子对包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对，由于电子对的相互排斥作用，而趋向尽可能彼此远离，分子尽可能采取对称的立体构型，以减小斥力。
(2)价层电子对的确定方法。
价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数其中，σ键电子对数＝B原子的个数
孤电子对数＝(a－xb)。
①a表示中心原子的价电子数。
对主族元素：a＝最外层电子数；
对于阳离子：a＝价电子数－离子电荷数；
对于阴离子：a＝价电子数＋|离子电荷数|。
②x表示与中心原子结合的原子数。
③b表示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－该原子的价电子数。
(3)VSEPR模型预测分子或离子的立体构型。
①中心原子上的价电子都用于形成共价键的分子。
ABn
n＝2
n＝3
n＝4
价层电子
对数
2
3
4
电子对
排布
方式
立体构
型名称
直线形
平面三角形
正四面体
键角
180°
120°
109°28′
实例
CO2
BF3
CH4
②中心原子上有孤电子对的分子：对于中心原子上有孤电子对(未用于形成共价键的电子对)的分子，中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间，并互相排斥使分子呈现不同的立体构型。
化学式
含孤电子对的
VSEPR模型
分子或离子
的立体构型
分子或离子的
立体构型名称
H2O
V形
NH3
三角锥形
HCN
直线形
H3O＋
三角锥形
SO2
V形
2.轨道的杂化与杂化轨道：
(1)轨道的杂化：原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成与原轨道数相等的一组新轨道的过程。
(2)杂化轨道：杂化后形成的新的能量相同的一组原子轨道。
(3)杂化轨道类型和分子立体构型。
杂化类型
sp
sp2
sp3
参与杂化的原子轨道及数目
1个s轨道和1个p轨道
1个s轨道和2个p轨道
1个s轨道和3个p轨道
杂化轨道的数目
2
3
4
杂化轨道间的夹角
180°
120°
109°28′
立体构型名称
直线形
平面三角形
正四面体形
实例
CO2、C2H2
BF3、HCHO
CH4、CCl4
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道。( )
提示：×。参与杂化的轨道能量相近。
(2)中心原子采取sp3杂化的分子，其立体构型可能是四面体形、三角锥形或V形。( )
提示：√。sp3杂化轨道中孤电子对数目为0、1、2时分别对应立体构型为四面体形、三角锥形、V形。
(3)H2S与H2O杂化方式和分子构型相同，键角也相同。( )
提示：×。H2S与H2O中心原子都是sp3杂化，分子构型均为V形，键角H2O＞H2S。
(4)杂化轨道只用于形成σ键和容纳未参与成键的孤电子对。( )
提示：√。杂化轨道可用于形成σ键和容纳孤电子对。
(5)只要分子构型为平面三角形，中心原子均为sp2杂化。( )
提示：√。分子构型为平面三角形即分子同时为AB3型，且分子中只有3个σ键，没有孤电子对，因此中心原子均为sp2杂化。
(6)中心原子是sp杂化的，其分子构型不一定为直线形。( )
提示：×。中心原子是sp杂化的，其分子构型一定为直线形。
2．烯烃中与双键相连的C原子为sp2杂化，乙烯分子的成键情况如图：
(1)试分析乙烯分子中碳碳双键的成键方式。
(2)甲烷、乙炔分子中的碳原子杂化方式分别是什么？两种分子中的C—C键和C—H键成键方式分别是什么？
提示：(1)乙烯分子中碳原子采取sp2杂化，C===C是成键碳原子的sp2杂化轨道“头碰头”形成σ键，同时其余的p轨道垂直于平面，“肩并肩”形成π键。
(2)CH4中的C是sp3杂化，C—C键是sp3sp3 σ键，C—H 键是sp3s σ键；C2H2中的C是sp杂化，C—C键是spsp σ键和pp π键，C—H键是sps σ键。
3．将下列VSEPR模型、分子或离子和立体构型用短线连起来：
VSEPR模型 分子或离子 立体构型
A．正四面体 ①BF3 a．直线形
B．直线形 ②NH b．平面三角形
C．平面三角形 ③SO c．正四面体
D．四面体 ④BeCl2 d．三角锥形
提示：A—②—c，B—④—a，C—①—b，D—③—d
命题角度1.粒子构型的判断
【典例1】(1)(2020·全国Ⅰ卷节选)Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。
磷酸根离子的空间构型为________________，其中P的价层电子对数为________、杂化轨道类型为________。
(2)(2020·山东等级考节选)CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料。
NH3、PH3、AsH3的键角由大到小的顺序为____________________。
(3)(2018·全国卷Ⅰ节选)Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。
LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4中的阴离子空间构型是__________________、中心原子的杂化形式为____________________。 LiAlH4中，存在__________(填标号)。
A．离子键 B．σ键 C．π键 D．氢键
【解析】(1)经过计算，PO中不含孤电子对，成键电子对数目为4，价层电子对数为4，因此其构型为正四面体形，P原子是采用sp3杂化方式形成的4个sp3杂化轨道；
(2)NH3、PH3、AsH3中心原子都是sp3杂化，都有1对孤电子对，中心原子的电负性越小，成键电子对之间的斥力越小，键角越小，所以这三种物质键角由大到小的顺序为NH3>PH3>AsH3；
(3)LiAlH4中的阴离子是AlH，中心原子铝原子含有的价层电子对数是4，且不存在孤电子对，所以空间构型是正四面体，中心原子的杂化轨道类型是sp3杂化；阴、阳离子间存在离子键，Al与H之间还有共价单键，不存在双键和氢键，答案选A、B。
答案：(1)正四面体形 4 sp3
(2)NH3、PH3、AsH3
(3)正四面体 sp3 A、B
命题角度2.杂化轨道类型的判断
【典例2】(1)(2020·全国Ⅲ卷节选) 氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：3NH3BH3＋6H2O===3NH＋B3O＋9H2，B3O的结构为。在该反应中，B原子的杂化轨道类型由______________变为______________。
(2)(2020·山东等级考节选)CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料。
含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2＋配合物的结构如图所示，1 mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有________mol，该螯合物中N的杂化方式有________种。
(3)(2019·全国卷Ⅰ节选)在普通铝中加入少量Cu和Mg后，形成一种称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒，其分散在Al中可使得铝材的硬度增加、延展性减小，形成所谓“坚铝”，是制造飞机的主要材料。
乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是__________、__________。乙二胺能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子，其原因是______________________________________，其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是__________(填“Mg2＋”或“Cu2＋”)。
(1)
(2)
如图，①－⑥为通过螯合作用形成的配位键，形成两个五元环和一个四元环。
(3)乙二胺结构式：
【解析】(1)NH3BH3中B原子的价层电子对数为4，发生sp3杂化，而中B的价层电子对数为3，发生sp2杂化。
(2)由该物质的结构简式和分析，根据题意“含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物”，故该配合物中通过螯合作用形成的配位键有6 mol，Cd—NO2不算；该螯合物中N的杂化方式都是sp2杂化，故该物质中N的杂化方式有1种；
(3)乙二胺中N形成3个单键，含有1对孤电子对，属于sp3杂化；C形成4个单键，不存在孤电子对，也是sp3杂化；由于乙二胺的两个N可提供孤电子对给金属离子形成配位键，因此乙二胺能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子；由于铜离子的半径较大且含有的空轨道多于镁离子，因此与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是Cu2＋。
答案：(1)sp3 sp2 (2)6 1
(3)sp3 sp3 乙二胺的两个N提供孤电子对给金属离子形成配位键 Cu2＋
1．价层电子对互斥理论与分子构型：
σ键
电子
对数
孤电
子对
数
价层
电子
对数
电子对的
排列方式
VSEPR
模型
分子或
离子的
立体
构型
实例
2
0
2
直线形
直线形
HgCl2、
BeCl2、
CO2
3
0
3
三角形
平面
三角形
BF3、
BCl3
2
1
V形
SnBr2、
PbCl2
4
0
4
四面
体形
正四面
体形
CH4、
CCl4
3
1
三角
锥形
NH3、
NF3
2
2
V形
H2O
2.用价层电子对理论判断共价分子或离子立体构型：
(1)确定中心原子的价层电子对数。
①对于ABx型分子，σ键电子对＝B原子的个数，如H2O的中心原子是O，有2对σ键电子对。若A与B之间通过两对或三对结合而成，也只有1个σ键。
②中心原子上的孤电子对＝(a－xb)，其中a为中心原子的价电子数，x为B原子的个数，b为B最多能接受的电子数。
③对于阳(或阴)离子来说，a为中心原子的价电子数减去(或加上)离子的电荷数。
④中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数。
(2)根据中心原子价层电子对数确定VSEPR模型。
(3)略去孤电子对，确定分子构型。
3．杂化类型与分子构型：
(1)当杂化轨道全部用于形成σ键时：
杂化类型
sp
sp2
sp3
轨道组成
一个ns轨道和
一个np轨道
一个ns轨道和
两个np轨道
一个ns轨道和
三个np轨道
轨道夹角
180°
120°
109°28′
杂化轨道
示意图
实例
BeCl2
BF3
CH4
分子结构
示意图
分子构型
直线形
平面三角形
正四面体形
(2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时。
由于孤电子对参与互相排斥，会使分子的构型与杂化轨道的形状有所区别。在杂化轨道的基础上，略去孤电子对，即为分子的立体构型。
4．用杂化轨道理论判断共价分子或离子立体构型：
分子组
成(A为
中心原子)
中心原子
的孤电子
对数
中心原子
的杂化
方式
分子立
体构型
示例
AB2
0
sp
直线形
BeCl2
1
sp2
V形
SO2
2
sp3
V形
H2O
AB3
0
sp2
平面三角形
BF3
1
sp3
三角锥形
NH3
AB4
0
sp3
正四
面体形
CH4
命题点1.粒子构型的判断(综合性考点)
1．下列各组微粒的立体构型相同的是( )
①N2O和SCN－ ②NO和ClO
③O3和SO2 ④SiO和SO
A．全部 B．①②④ C．①③④ D．②④
【解析】选C。①N2O中O原子价层电子对数＝2＋＝2，且不含孤电子对，为直线形结构；SCN－中C原子价层电子对数＝2＋＝2，且不含孤电子对，为直线形结构，所以这两个微粒空间构型相同，故正确；②NO中N原子价层电子对数＝2＋＝2，且不含孤电子对，为直线形结构；ClO中Cl原子价层电子对数＝2＋＝4，且含有2个孤电子对，为V形结构，所以二者空间构型不同，故错误；③O3空间构型为V形，SO2中S原子价层电子对数＝2＋＝3，且含有1个孤电子对，为V形结构，所以二者空间构型相同，故正确；④SiO中Si原子价层电子对数＝4＋＝4，且不含孤电子对，为正四面体结构；SO中S原子价层电子对数＝4＋＝4，且不含孤电子对，为正四面体结构，所以二者空间构型相同，故正确。
2．(2021·合肥模拟)用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是( )
A．H2S、CS2、HI都是直线形的分子
B．COCl2、BF3、SO2都是平面三角形的分子
C．BF3键角为120°，SnBr2键角小于120°
D．PCl3、NH3、PCl5的VSEPR构型相同
【解析】选C。硫化氢分子呈V形，CS2、HI都是直线形的分子，故A错误；二氧化硫为V形结构，COCl2、BF3中中心原子价层电子对数都是3且不含孤电子对，所以这两种分子都是平面三角形结构，故B错误；BF3中价层电子对数＝3＋×(3－3×1)＝3，为平面三角形结构；SnBr2中价层电子对数＝2＋×(4－2×1)＝3且含有一个孤电子对，为V形结构，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，所以BF3键角为120°，SnBr2键角小于120°，故C正确；NH3、PCl3中价层电子对数＝3＋×(5－3×1)＝4且含有一个孤电子对，所以NH3、PCl3为三角锥形结构；PCl5中价层电子对数＝5＋×(5－5×1)＝5且不含孤电子对，为三角双锥结构，故D错误。
命题点2.杂化轨道类型的判断(综合性考点)
3．(2021·济南模拟)下列中心原子的杂化轨道类型和分子几何构型不正确的是( )
A．PCl3中P原子是sp3杂化，为三角锥形
B．NH中N原子是sp3杂化，为正四面体形
C．H2S中S原子是sp杂化，为直线形
D．SO2中S原子是sp2杂化，为V形
【解析】选C。该分子中P原子价层电子对数＝3＋＝4且含有一个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断其中心原子杂化类型是sp3，实际空间构型为三角锥形，故A正确；该离子中N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理论判断N原子为sp3杂化，为正四面体形，故B正确；该分子中S原子价层电子对数＝2＋＝4且含有两个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断S原子采用sp3杂化，为V形结构，故C错误；该分子中S原子价层电子对数＝2＋＝3且含有一个孤电子对，根据价层电子对判断S原子是sp2杂化，为V形，故D正确。
4．(2021·沈阳模拟)下列各组微粒的空间构型和中心原子杂化方式均相同的是( )
①NH3和H2O ②NH和H3O＋ ③NH3和H3O＋ ④O3和SO2 ⑤CO2和BeCl2 ⑥CO和SO
⑦BF3和Al2Cl6
A．全部 B．④⑥⑦ C．③④⑤ D．②⑤⑥
【解析】选C。①NH3中N原子杂化轨道数为×(5＋3)＝4，采取sp3杂化方式，分子构型为三角锥形，H2O中心原子的价层电子对数＝2＋(6－2×1)＝4，杂化方式为sp3，含有两个孤电子对，分子的空间构型为V形，杂化方式相同，空间构型不相同；②NH中N原子杂化轨道数为×(5＋4－1)＝4，采取sp3杂化方式，分子构型为正四面体，H3O＋中O原子杂化轨道数为×(6＋3－1)＝4，采取sp3杂化方式，分子构型为三角锥形，杂化方式相同，空间构型不相同；③NH3中N原子杂化轨道数为×(5＋3)＝4，采取sp3杂化方式，分子构型为三角锥形，H3O＋中O原子杂化轨道数为×(6＋3－1)＝4，采取sp3杂化方式，分子构型为三角锥形，杂化方式相同，空间构型相同；④O3中O原子杂化轨道数为×(6＋0)＝3，采取sp2杂化方式，分子构型为平面三角形，SO2中S原子杂化轨道数为×(6＋0)＝3，采取sp2杂化方式，分子构型为平面三角形，杂化方式相同，空间构型相同；⑤CO2中C原子杂化轨道数为×(4＋0)＝2，采取sp杂化方式，分子构型为直线形，BeCl2分子中Be原子的价层电子对数＝σ键数＋孤电子对数＝2＋(2－2×1)＝2，因此Be采取sp杂化，其空间构型为直线形，杂化方式相同，空间构型相同；⑥CO 中心原子的价层电子对数＝3＋(4＋2－3×2)＝3，杂化方式为sp2，分子的空间构型为平面三角形，SO中S原子的价层电子对数＝(6＋2)＝4，中心原子的杂化方式为sp3杂化，空间构型为正四面体形，杂化方式不相同，空间构型不相同；⑦BF3中B原子杂化轨道数为×(3＋3)＝3，采取sp2杂化方式，分子构型为平面三角形，Al2Cl6中Al原子杂化轨道数为4，采取sp3杂化方式，分子构型为正四面体，杂化方式不相同，空间构型不相同；正确的有③④⑤。
【加固训练—拔高】
1．(2021·深圳模拟)下列物质的分子中，键角最小的是( )
A．H2O B．NF3
C．CH4 D．NH3
【解析】选A。在分子中，中心原子上孤电子对之间的排斥力＞孤电子对和成键电子之间的排斥力＞成键电子之间的排斥力，则含有孤电子对越多，分子中的键角越小，H2O中O原子含有2对孤电子对，NH3和NF3中N原子含有1对孤电子对，CH4分子中C原子不含孤电子对，所以键角最小的是H2O。
2．(2021·厦门模拟)下列微粒的空间构型与BF3相同的是( )
A．PCl3 B．H3O＋
C．CO D．SO
【解析】选C。三氯化磷分子中，价层电子对数＝3＋(5－3×1)＝4，采取sp3杂化，构型为正四面体，因为含有一个孤电子对，所以微粒的空间构型是三角锥形，故A错误；H3O＋中O原子孤电子对数＝＝1、价层电子对数＝1＋3＝4，空间构型为三角锥形，故B错误；CO中σ键数＝配原子数＝3，孤电子对数＝(4＋2－3×2)＝0，碳原子的价层电子数＝3＋(4＋2－3×2)＝3，不含孤电子对，所以C采取sp2杂化，空间构型为平面正三角形，故C正确；SO中S原子形成3个σ键，孤电子对数＝＝1，为sp3杂化，空间构型为三角锥形，故D错误。
考点四 分子间作用力与分子的性质(命题指数★★★★)
1．键的极性和分子的极性：
(1)键的极性。
(2)分子的极性。
(3)键的极性、分子空间构型与分子极性的关系。
类型
实例
键的极性
空间构型
分子极性
X2
H2、N2
非极性键
直线形
非极性分子
XY
HCl、NO
极性键
直线形
极性分子
XY2(X2Y)
CO2、CS2
极性键
直线形
非极性分子
SO2
极性键
V形
极性分子
H2O、H2S
极性键
V形
极性分子
XY3
BF3
极性键
平面正
三角形
非极性
分子
NH3
极性键
三角
锥形
极性
分子
XY4
CH4、CCl4
极性键
正四面体形
非极性分子
2．分子间作用力：
(1)范德华力及其对物质性质的影响。
①概念：范德华力是分子之间普遍存在的相互作用力，它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。
②特征：很弱(约比化学键的键能小1～2个数量级)，无方向性和饱和性。
③影响因素：A.结构和组成相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大；
B．分子的极性越大，范德华力越大。
④对物质性质的影响：范德华力主要影响物质的物理性质，如熔点、沸点，范德华力越大，熔沸点越高。
(2)氢键及其对物质性质的影响。
①概念：已经与电负性很大的原子(如N、F、O)形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力。
②表示方法：氢键通常用A—H…B—表示，其中A、B为N、O、F，“—”表示共价键，“…”表示形成的氢键。
③分类：氢键可分为分子间氢键和分子内氢键两类。存在分子内氢键，存在分子间氢键。前者的沸点低于后者。
④特征：氢键不属于化学键，属于一种较弱的作用力，比化学键的键能小1～2个数量级。
⑤氢键对物质性质的影响：氢键主要影响物质的熔、沸点，分子间氢键使物质熔、沸点升高。
3．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。萘和碘易溶于四氯化碳，难溶于水。
(2)影响物质溶解性的因素。
①外界因素：主要有温度、压强等。
②氢键：溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好(填“好”或“差”)。
③分子结构的相似性：溶质和溶剂的分子结构相似程度越大，其溶解性越好。如乙醇与水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显较小。
④溶质是否与水反应：溶质与水发生反应，溶质的溶解度会增大。如SO2与水反应生成的H2SO3可溶于水，故SO2的溶解度增大。
4．分子的手性：
(1)手性异构体：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手和右手一样互为镜像，却在三维空间里不能重叠，互称手性异构体。
(2)手性分子：有手性异构体的分子。
(3)手性碳原子：连接四个互不相同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子。用*C来标记。具有手性的有机物，是因为其含有手性碳原子。如， R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或基团。
判断一种有机物是否具有手性异构体，就看其含有的碳原子是否连有四个互不相同的原子或基团。
5．无机含氧酸分子的酸性：
对于同一种元素的无机含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。如果把含氧酸的通式写成(HO)mROn，R相同时，n值越大，R的正电性越强，R—O—H中的氧原子的电子就会越向R偏移，在水分子的作用下，就越容易电离出H＋，酸性也就越强。如H2SO3可写成(HO)2SO，n＝1；H2SO4可写成(HO)2SO2，n＝2。所以H2SO4的酸性强于H2SO3。同理，酸性：HNO3＞HNO2，HClO4＞HClO3＞HClO2＞HClO。
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)极性分子中一定含有极性键，不可能含有非极性键。( )
提示：×。极性分子O3中只含有非极性键，极性分子H2O2中含有非极性键。
(2)非极性分子中不可能含有极性键。( )
提示：×。以极性键结合形成的分子，若分子空间结构对称，则为非极性分子，如CH4、CO2等。
(3)氢键是一种特殊的化学键，它广泛存在于自然界中。( )
提示：×。氢键属于分子间作用力，不是化学键。
(4)萃取碘水中的I2可用CCl4、苯等非极性溶剂，原理是相似相溶。( )
提示：√。因为相似相溶，I2在有机溶剂中的溶解度较大，在水中的溶解度较小。
(5)卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物(即CX4)的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而增大。( )
提示：×。卤素氢化物(如HF)中可能含有氢键，会使熔、沸点升高。
(6)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键。( )
提示：×。H2O比H2S稳定是因为O—H键键能大于S—H键键能，而与氢键无关。
2．氢键不属于化学键，属于分子间作用力。与范德华力不同，氢键既有饱和性，又有方向性。每个氢原子只形成一个氢键，每个H2O分子能形成4个氢键，分别为水分子中两个氢原子吸引其余水分子中心原子上的孤电子对，以及水分子中氧原子上的孤电子对被其余水分子中的氢原子所吸引。
(1)1 mol 冰中的氢键数目是多少？
(2)生命体中许多大分子内也存在氢键，而且对生命物质的高级结构和生物活性具有重要的意义。例如，氢键是蛋白质具有生物活性的高级结构的重要原因(如图)，DNA双螺旋的两个螺旋链也正是用氢键相互结合的。DNA双螺旋链如何依靠氢键相互连接？
提示：(1)每个水分子能形成4个氢键，每个氢键对该水分子的贡献为1/2，则1 mol 冰中的氢键数目为2NA。
(2)DNA分子中的碱基靠氢键形成碱基对，从而将两条链连接在一起。
3．下列各组物质中，都是由极性键构成极性分子的一组是( )
A．CH4和Br2 B．NH3和H2O
C．H2S和CCl4 D．CO2和HCl
【解析】选B。CH4、CCl4、CO2都是由极性键形成的非极性分子，NH3、H2O、H2S、HCl都是由极性键形成的极性分子。
命题角度1.键的极性和分子的极性
【典例1】(2021·成都模拟)在下列物质中：含非极性键的极性分子有( )
①H2O ②NH3 ③NH3·H2O ④乙醇 ⑤乙烯 ⑥CO2 ⑦CuSO4·5H2O ⑧甲烷 ⑨H2O2
A．①②⑥ B．③④⑦
C．④⑨ D．③④⑧⑨
【解析】选C。①H2O是共价化合物，正负电荷中心不重合，由极性键构成的极性分子；②NH3是共价化合物，结构不对称，正负电荷中心不重合，由极性键构成的极性分子；③NH3和H2O都是极性键构成的极性分子，则NH3·H2O中正负电荷中心不重合，属于只含极性键的极性分子；④乙醇分子中含有碳碳单键，是非极性键，结构不对称且正负电荷中心无法重叠，故乙醇是含非极性键的极性分子；⑤乙烯中含有碳碳双键，是非极性键，碳氢键是极性键，其结构对称，正负电荷中心重合，属于含非极性键和极性键的非极性分子；⑥CO2含有碳氧极性键，其结构对称，正负电荷中心重合，属于只含有极性键的非极性分子；⑦CuSO4·5H2O中铜离子和硫酸根离子之间存在离子键，硫原子和氧原子间存在极性共价键，铜原子和氧原子间存在配位键，氧原子和氢原子间存在氢键，结构中不存在非极性键；⑧甲烷中碳氢键为极性键，其结构对称，正负电荷中心重合，属于只含有极性键的非极性分子；⑨H2O2含有氧氢键和氧氧键，氧氧键是非极性键，氧氢键是极性键，H2O2不是直线形分子，是半开书页形的，两个氧原子在书脊，两个氢原子分别在两个书页上，正负电荷中心不重合，是含有极性键和非极性键的极性分子；符合题目要求的为④⑨。
命题角度2.分子间作用力对物质性质的影响
【典例2】(1)(2020·山东等级考节选)CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料。NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为____________________(填化学式，下同)，还原性由强到弱的顺序为____________________。
(2)(2019·江苏高考节选)Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料，可制备Cu2O。
抗坏血酸的分子结构如图所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为______________；推测抗坏血酸在水中的溶解性：__________________(填“难溶于水”或“易溶于水”)。
【解析】(1)NH3、PH3、AsH3的结构相似，结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越强，物质的沸点越高，但是NH3分子间能形成氢键，故这三种物质的沸点NH3>AsH3>PH3；N、P、As这三种元素位于元素周期表中ⅤA族，原子序数依次增大，同一主族从上到下，随着核电荷数的增加，原子半径逐渐增大，非金属性逐渐减弱，氢化物的还原性逐渐增强，故这三种物质的还原性由强到弱的顺序为AsH3>PH3>NH3。
(2)形成四个单键的碳原子为sp3杂化，形成双键的碳原子为sp2杂化。1个抗坏血酸分子中含有4个羟基，可以与H2O分子间形成氢键，所以其易溶于水。
答案：(1)NH3、AsH3、PH3 AsH3、PH3、NH3
(2)sp3、sp2 易溶于水
(1)(宏观辨识与微观探析)HF、H2O的沸点比HCl、H2S的沸点高很多，H2O的沸点比HF的沸点高，如何用分子间作用力解释？
提示：HF、H2O的沸点比HCl、H2S的沸点高很多，是因为HF、H2O含有氢键，比范德华力强；水分子间形成的氢键数目比HF多，所以H2O的沸点比HF的沸点高。
(2)(证据推理与模型认知)正戊烷的沸点比新戊烷的沸点高，有机同分异构体的结构与沸点有什么关系？
提示：同分异构体中支链越多沸点越低。
(3)(宏观辨识与微观探析)HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱，与分子间作用力有什么关系？
提示：非金属性越强，则氢化物越稳定，HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱，是因为F、Cl、Br、I的非金属性逐渐减弱，与分子间作用力无关，所以不能通过分子间作用力解释。
命题角度3.手性分子与无机含氧酸的酸性
【典例3】(2021·济南模拟)通过氢键作用自组装是合成手性材料的有效途径。研究发现，BBIB和TBIB能与L－TA自组装形成手性材料。下列说法正确的是( )
A．通过氢键作用自组装形成的手性材料一般热稳定性较差
B．BBIB分子中所有原子一定位于同一平面内
C．TBIB分子中氮原子的杂化方式均为sp3
D．LTA分子内有1个手性碳原子
【解析】选A。氢键是分子间作用力，通过氢键作用自组装形成的手性材料一般热稳定性较差，故A正确；分子结构中的碳碳单键可以旋转，BBIB分子中所有原子不一定位于同一平面内，故B错误；分子结构中形成三个单键的氮原子是sp3杂化，形成碳氮双键的氮原子是sp2杂化，故C错误；LTA分子内，中间含羟基的两个碳原子为手性碳原子，分子中有两个手性碳原子，故D错误。
1．化学键极性和分子极性的关系：
2．分子极性的判断方法：
(1)定义法。
若正负电荷中心重合，则为非极性分子；若不重合，则为极性分子。
(2)向量法。
ABn型化学键的极性的向量和为0时，是非极性分子。
(3)化合价法。
对于ABx型分子，中心原子的化合价的绝对值等于该元素的价电子数时，此时分子的空间结构对称，该分子为非极性分子；若中心原子的化合价的绝对值不等于其价电子数，则分子的空间结构不对称，该分子为极性分子。实例如下：
化学式
BF3
CO2
PCl3
SO3
H2O
NH3
SO2
中心原子化合价绝对值
3
4
3
6
2
3
4
中心原子价电子数
3
4
5
6
6
5
6
价层电子是否全部成键
是
是
否
是
否
否
否
分子极性
非极
性
非极
性
极性
非极
性
极性
极性
极性
3．范德华力、氢键与共价键的比较：
范德华力
氢键
共价键
概念
分子之间普遍存在的一种相互作用力
已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力
原子间通过共用电子对所形成的相互作用
分类
分子内氢键、分子间氢键
极性共价键、非极性共价键
强度
比较
共价键>氢键>范德华力
影响
强度
的因
素
①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大
②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大
对于A—H…B，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，氢键的强度越大
成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定
对物
质性
质的
影响
①影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质
②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高。如F2
①影响分子的稳定性
②共价键键能越大，分子稳定性越强
4.物质溶解性的影响因素：
(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NH3、蔗糖易溶于水，难溶于CCl4。
(2)氢键：溶质与溶剂之间存在氢键，可增大溶解性。如NH3、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶。
(3)分子结构的相似性：溶质和溶剂分子结构越相似，溶解性越大。如乙醇分子中的—OH与水分子中的—OH相近，溶解性较好。
(4)化学反应：若溶质能与水发生化学反应，也会增大溶质的溶解度。如SO2可与水反应，溶解度较大。
5．手性分子：
判断一种有机物是否具有手性异构体，就看其含有的碳原子是否连有四个互不相同的原子或基团。如，R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或基团，中心C原子即为手性C。
6．无机含氧酸分子的酸性判断及比较的思维方法：
(1)无机含氧酸分子之所以能显示酸性，是因为其分子中含有—OH，而—OH上的H原子在水分子的作用下能够变成H＋而显示一定的酸性。
(2)同一种元素的含氧酸酸性规律。
H2SO4与HNO3是强酸，其—OH上的H原子能够完全电离成为H＋。而同样是含氧酸的H2SO3和HNO2却是弱酸。即酸性强弱为H2SO3＜H2SO4，HNO2＜HNO3。
命题点1.键的极性和分子的极性(基础性考点)
1．(2021·泉州模拟)S2Cl2的分子结构与H2O2相似，如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．S2Cl2是极性分子
B．S2Cl2分子中所有原子均满足8电子稳定结构
C．S2Cl2分子中既含有极性键又含有非极性键
D．S2Cl2的相对分子质量比H2O2大，熔、沸点高
【解析】选D。该分子中，电荷的分布是不均匀的，不对称的，正负电荷中心不重合，所以是极性分子，故A正确；硫原子形成了2对共用电子对，最外层有6个电子，故硫原子满足8电子稳定结构，氯原子形成了一个共用电子对，氯原子最外层有7个电子，所以氯原子满足8电子稳定结构，故B正确；S2Cl2分子中S—S键为非极性键，S—Cl 键为极性键，故C正确；H2O2分子间可以形成氢键，其熔、沸点高于S2Cl2，故D错误。
2．(2021·泉州模拟)下列物质中既有极性键又有非极性键的极性分子的是( )
A．CS2 B．CH4
C．H2O2 D．CH2===CH2
【解析】选C。CS2分子结构式为S===C===S，分子中共价键为碳硫极性键，不存在非极性键，故A错误；CH4分子中共价键为碳氢极性键，不存在非极性键，故B错误；H2O2分子结构式为H—O—O—H，分子中含有氢氧极性共价键和氧氧非极性共价键，但是分子结构不对称，属于极性分子，故C正确；CH2===CH2中含有碳氢极性键和碳碳非极性键，由于CH2===CH2分子结构对称，CH2===CH2 分子为非极性分子，故D错误。
命题点2.分子间作用力对物质性质的影响(综合性考点)
3．(2021·合肥模拟)下列现象不能用“相似相溶”解释的是( )
A．氯化氢易溶于水
B．用CCl4 萃取碘水中的碘
C．氯气易溶于NaOH溶液
D．苯与水混合静置后分层
【解析】选C。氯化氢和水分子均是极性分子，根据“相似相溶”原理：极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂可以判断，故A不选；碘和四氯化碳都是非极性分子，根据“相似相溶”原理知，碘易溶于四氯化碳，故B不选；氯气和氢氧化钠之间发生反应生成可溶性的盐溶液，不符合“相似相溶”原理，故C选；溶液分层，说明苯不溶于水，故D不选。
4．(2021·长沙模拟)下列现象与氢键有关的是( )
①乙醇、乙酸可以和水以任意比互溶
②NH3的熔沸点比PH3的熔、沸点高
③稳定性：HF＞HCl
④冰的密度比液态水的密度小
⑤水分子高温下也很稳定
A．①②③④⑤ B．①②⑤
C．①②④ D．①③④⑤
【解析】选C。①乙醇、乙酸与水分子之间能形成氢键，则可以和水以任意比互溶，故①选；②氨气和磷化氢的结构相似，但氨气分子中存在氢键，磷化氢中只含分子间作用力，氢键的存在导致物质的熔、沸点升高，故②选；③HF、HCl的热稳定性依次减弱，是因为H—X共价键稳定性依次减弱，与氢键无关，故③不选；④冰中存在氢键，其体积变大，则相同质量时冰的密度比液态水的密度小，故④选；⑤水分子高温下也很稳定，其稳定性与化学键有关，而与氢键无关，故⑤不选。
命题点3.手性分子与无机含氧酸的酸性(综合性考点)
5．(2021·南京模拟)维生素C的结构简式是，它能防治坏血病，该分子中有几个手性碳原子( )
A．1 B．2
C．3 D．4
【解析】选B。该分子中属于手性碳原子的是左边第二、三号碳，它们均是连接四个不同原子或原子团的碳原子，所以含有2个手性碳原子。
6．(1)下表列出了含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系。
由此可得出的判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是
_________________________________________________________________。
(2)磷有三种含氧酸H3PO2、H3PO3、H3PO4，其中磷元素均以sp3杂化与相邻原子形成四个σ键，则H3PO3的结构式是________，写出H3PO2与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式：______________________________________________。
(3)磷的三种含氧酸H3PO2、H3PO3、H3PO4的酸性强弱顺序为H3PO2
【解析】4个sp3杂化轨道全部参与成键，说明有4个原子直接与P相连，结构为，同理可知H3PO2为，只有1个羟基氢显酸性，可被NaOH中和。
答案：(1)含氧酸分子结构中非羟基氧原子数越多，该含氧酸的酸性越强 (2) NaOH+H3PO2===NaH2PO2+H2O
(3)H3PO2、H3PO3、H3PO4中磷元素的化合价依次为+1、+3和+5价，中心磷原子的正电荷依次升高，导致P—O—H中氧原子的电子更易向P原子偏移，因而H3PO2→H3PO3→H3PO4越来越易电离出氢离子，酸性越来越强
【加固训练—拔高】
1．下列叙述正确的是( )
A．以非极性键结合的双原子分子一定是非极性分子
B．以极性键结合的分子一定是极性分子
C．非极性分子只能是双原子单质分子
D．既含极性键又含非极性键的分子一定是极性分子
【解析】选A。以非极性键结合的双原子分子，结构对称，正负电荷的中心重合，一定是非极性分子，如氧气、氮气、氯气等，故A正确；以极性键结合的分子可能为非极性分子，如甲烷、二氧化碳等，故B错误；非极性分子可能为多原子分子，如甲烷、二氧化碳等，故C错误；既含极性键又含非极性键的分子不一定是极性分子，如乙烯，含有C—H极性键、C===C非极性键，属于非极性分子，故D错误。
2．(2021·武汉模拟)下列现象不能用氢键解释的是( )
A．氨易液化
B．HF比HCl分子更稳定
C．水在常温下呈液态
D．HI的沸点小于HF
【解析】选B。氨气分子之间能形成氢键，沸点高，因此易液化，与氢键有关，故A不选；分子的稳定性与共价键的强弱有关，HF的共价键比HCl的共价键强，所以HF比HCl分子更稳定，与氢键无关，故B选；水分子之间能形成氢键，会使水的沸点升高，所以水常温下呈液态，与氢键有关，故C不选；HF分子间存在氢键，氢键的作用力大于范德华力，所以HI的沸点小于HF，与氢键有关，故D不选。
3.(2021·滨州模拟)下列化合物中含有手性碳原子的是 ( )
A.CCl2F2 B.
C.CH3CH2OH D.
【解析】选D。碳原子连接2个相同的原子，所以该碳原子不是手性碳原子，故A错误；分子中每个碳原子都连接2个相同的原子或原子团，所以该碳原子不是手性碳原子，故B错误；CH3CH2OH分子中每个碳原子都连有相同的原子，所以不含手性碳原子，故C错误；该分子中连接羟基和羧基的碳原子上连接4个不同的原子或原子团，所以该碳原子属于手性碳原子，故D正确。
1．(2020·山东等级考)下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是( )
A．键能C—C>Si—Si 、C—H>Si—H ，因此C2H6稳定性大于Si2H6
B．立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度
C．SiH4中Si的化合价为＋4，CH4中C的化合价为－4，因此SiH4还原性小于CH4
D．Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成ppπ 键
【解析】选C。因键能C—C＞Si—Si、C—H＞Si—H，故C2H6的键能总和大于Si2H6，键能越大越稳定，故C2H6的稳定性大于Si2H6，A正确；SiC的成键和结构与金刚石类似均为共价晶体，金刚石的硬度很大，类比可推测SiC的硬度会很大，B正确；SiH4中Si的化合价为－4价，C的非金属性强于Si，则C的氧化性强于Si，则Si的阴离子的还原性强于C的阴离子，则SiH4的还原性较强，C错误；Si原子的半径大于C原子，在形成化学键时p轨道很难相互重叠形成π键，故Si原子间难形成双键，D正确。
2．(2020·山东等级考)B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似，也有大π键。下列关于B3N3H6的说法错误的是( )
A．其熔点主要取决于所含化学键的键能
B．形成大π键的电子全部由N提供
C．分子中B和N的杂化方式相同
D．分子中所有原子共平面
【解析】选A。无机苯是分子晶体，其熔点主要取决于分子间的作用力，A错误；B原子最外层3个电子，与其他原子形成3个σ键，N原子最外层5个电子，与其他原子形成3个σ键，还剩余2个电子，故形成大π键的电子全部由N原子提供，B正确；无机苯与苯为等电子体，分子中含有大π键，故分子中B、N原子的杂化方式为sp2杂化，C正确；无机苯与苯为等电子体，分子中含有大π键，故分子中B、N原子的杂化方式为sp2杂化，所以分子中所有原子共平面，D正确。
3．(2020·江苏高考节选)以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵[(NH4)3Fe(C6H5O7)2]。
(1)[Fe(H2O)6]2＋中与Fe2＋配位的原子是________(填元素符号)。
(2)NH3分子中氮原子的轨道杂化类型是____________；C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为__________。
(3)与NH互为等电子体的一种分子为____________________(填化学式)。
【解析】(1)[Fe(H2O)6]2＋中O原子有孤电子对，可以填入Fe2＋的空轨道中，即O为配位原子。(2)NH3中，N有一对孤电子对，价层电子对为1＋3＝4，则N为sp3杂化。N的最外层电子排布为2s22p3，p轨道中的电子为半满的稳定状态，很难失去电子，故N的第一电离能比相邻的O元素要大，C的半径大，相对于O原子而言，C易失去电子，则C的第一电离能小于O。(3)NH中，N失去一个电子为C，则CH4与NH互为等电子体。
答案：(1)O (2)sp3 N>O>C (3)CH4或SiH4
4．(2019·全国卷Ⅲ节选)磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点，文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。回答下列问题：
(1)FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为________，其中Fe的配位数为__________。
(2)NH4H2PO4中，电负性最高的元素是________；P的________杂化轨道与O的2p轨道形成________键。
【解析】(1)FeCl3的化学键与AlCl3 相同，中间存在配位键，配位数为4。
(2)不同元素的电负性分别是：N为3.0，H为2.1，P为2.1，O为3.5。电负性最高的元素是O。P的杂化轨道计算公式为4＋(5＋3－8)＝4，所以P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成σ键。
答案： (1) 4 (2)O sp3 σ
5．(2018·全国卷Ⅱ节选)硫及其化合物有许多用途。
(1)根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是____________。
(2)固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为______________________。
【解析】(1)根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3的σ键电子对数分别为2、2、3，其中心原子上的孤电子对数分别为×(6－2×1)＝2，×(6－2×2)＝1，×(6－3×2)＝0，故三者中心原子价层电子对数分别为2＋2＝4，2＋1＝3，3＋0＝3，因此中心原子价层电子数不同于其他分子的是H2S。
(2)根据题图可以得出固体三氧化硫中SO4原子团为四面体构型，因此硫原子的杂化轨道类型为sp3。
答案：(1)H2S (2)sp3
6．(2018·全国卷Ⅲ节选)锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：
(1)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃)，其化学键类型是________；ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中，阴离子空间构型为__________，C原子的杂化形式为__________。
【解析】(1)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃)，ZnF2为离子晶体，故含有离子键；根据ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，可推知ZnCl2、ZnBr2、ZnI2为分子晶体，含有共价键，分子极性较小。
(2)ZnCO3中，阴离子CO中σ键＝3，孤电子对数＝(4＋2－3×2)＝0，所以价电子对数＝3＋0＝3，CO空间构型为平面三角形，碳原子的杂化形式为sp2。
答案：(1)离子键 ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小
(2)平面三角形 sp2
1．熟记化合物的两种类型：
(1)离子化合物：含有离子键的化合物。
(2)共价化合物：只含有共价键的化合物。
2．牢记共价键的三种分类：
(1)极性键和非极性键。
(2)π键和σ键。
(3)单键、双键、三键。
3．掌握极性分子和非极性分子的区别。
4．理解原子轨道杂化的三种常见方式：
sp杂化、sp2杂化、sp3杂化。
5．掌握判断微粒构型的一种方法：
价层电子对互斥理论。
6．熟悉常见的分子间作用力：
氢键和范德华力。
第三讲 化学键与物质构成 分子结构与性质
考点一 化学键与物质构成(命题指数★★★)
1．离子键和离子化合物：
(1)离子键的形成和存在。
离子键的含义
带相反电荷离子之间的相互作用
成键粒子
阴、阳离子
成键实质
静电作用
成键元素
通常是活泼的金属元素和活泼的非金属元素间易形成离子键
离子键的存在
存在于离子化合物中
(2)离子化合物。
①概念：由离子键构成的化合物。
②常见物质：
A．强碱：如NaOH、KOH、Ba(OH)2等。
B．绝大多数盐：如NaCl、NH4Cl、KNO3等。
C．金属氧化物：如Na2O、MgO、CaO等。
(3)表示方法。
①电子式：在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子(价电子)的式子。
A．原子，如Na的电子式为Na×；S的电子式为·__·。
B．离子，如Na＋的电子式为Na＋；S2－的电子式为[]2－。
C．化合物，如NaCl的电子式为Na＋[]－；MgCl2的电子式为[]－Mg2＋[]－。
②用电子式表示离子化合物的形成过程：
2．共价键和共价化合物：
(1)共价键的形成和存在。
共价键
的概念
原子间通过共用电子对所形成的相互作用。
成键粒子
原子
成键元素
同种或不同种非金属元素
分类
①极性键：共用电子对发生偏移
②非极性键：共用电子对不发生偏移
存在
①非金属元素的多原子单质，如O2、N2等。
②共价化合物，如H2O、CO2等。
③某些离子化合物，如NaOH、NH4Cl等。
(2)共价化合物。
①概念：以共用电子对形成分子的化合物。
②常见物质：
A．酸，如HNO3、H2SO4等。
B．非金属氢化物，如NH3、CH4等。
C．非金属氧化物，如CO2、SO2等。
(3)表示方法。
用电子式表示HCl的形成过程：
H×＋·C―→HC。
3．化学键：
(1)概念：使离子相结合或原子相结合的作用力。
(2)化学键的分类与成因。
化学键
(3)化学反应的本质：一个化学反应的过程，本质上就是旧化学键的断裂和新化学键的形成的过程。
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)形成离子键的阴、阳离子间只存在静电吸引力。( )
提示：×。除了静电吸引之外，还有静电排斥作用。
(2)非金属元素组成的化合物中只含共价键。( )
提示：×。某些铵盐全部由非金属元素组成，就含有离子键。
(3)CO2的电子式为O∶∶C∶∶O。( )
提示：×。CO2的电子式为。
(4)所有物质中均存在化学键。( )
提示：×。稀有气体是单原子分子，不含化学键。
(5)由金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物。( )
提示：×。由金属元素和非金属元素形成的AlCl3是共价化合物。
(6)Na2O2是含有非极性键的离子化合物。( )
提示：√。离子化合物Na2O2中两个氧原子之间是非极性共价键。
2．化学键是纯净物分子内或晶体内相邻两个或多个原子(或离子)间强烈的相互作用力的统称。使离子相结合或原子相结合的作用力通称为化学键。
(1)含有离子键的化合物一定是离子化合物吗？
提示：由离子键构成的化合物叫作离子化合物。含离子键的化合物一定是离子化合物。
(2)共价键只存在于共价化合物中吗？熔融状态的共价化合物能否导电？
提示：有些单质(如H2、Cl2)、离子化合物(如NaOH)中也含有共价键。熔融状态的共价化合物中不存在自由离子，因此不能导电。
命题角度1.化学键与物质类别的关系
【典例1】(2021·日照模拟)下列物质：①MgCl2②NH4Cl③HCl④NaOH所含化学键类型完全相同的是( )
A．①② B．②③ C．①④ D．②④
【解析】选D。①氯化镁电子式为]-Mg2+]-，只含氯离子和镁离子形成的离子键；②氯化铵的电子式为[H]+]-含有铵根离子和氯离子形成的离子键和氮氢原子形成的共价键；③氯化氢的电子式为，含氢氯原子间形成的共价键；④NaOH的电子式：Na+H]-，含有钠离子和氢氧根离子形成的离子键和氢、氧形成的共价键；综上所含化学键类型完全相同的是②④。
【备选例题】
(2021·合肥模拟)下列有关化学键和化合物的叙述正确的是( )
①化学键是可以使离子相结合，也可以使原子相结合的作用力
②只含共价键的物质一定是共价化合物
③Na2O2中含有离子键和非极性键
④离子化合物与共价化合物的区别可以看是否有金属元素
A．①② B．①③ C．②③ D．①②③
【解析】选B。形成化学键的微粒可能是离子也可能是原子但不能是分子，故①正确；只含共价键的物质可能是单质，如O2等，故②错误；Na2O2中钠离子和过氧根离子之间存在离子键，氧原子和氧原子之间存在非极性共价键，故③正确；氯化铝中含有金属元素，但氯化铝是共价化合物，氯化铵中全部是非金属元素，但氯化铵为离子化合物，故④错误。
命题角度2.物质变化与作用力的关系
【典例2】下列过程中，共价键被破坏的是( )
①碘升华 ②溴蒸气被木炭吸附 ③乙醇溶于水
④HCl气体溶于水 ⑤冰融化 ⑥NH4Cl受热分解
⑦氢氧化钠熔化 ⑧(NH4)2SO4溶于水
A．④⑥ B．④⑥⑧
C．①②④⑤ D．①④⑥⑦
【解析】选A。①碘升华，破坏的是分子间作用力；②溴蒸气被木炭吸附，破坏的是分子间作用力；③乙醇是非电解质，溶于水不发生电离，破坏的是分子间作用力；④HCl气体溶于水，发生电离，HCl共价键被破坏；⑤冰融化，破坏的是分子间作用力；⑥NH4Cl受热分解，发生化学变化，生成氨气和HCl，共价键被破坏；⑦氢氧化钠熔化，只有离子键被破坏；⑧(NH4)2SO4溶于水，发生电离，离子键被破坏。综上，④⑥符合题意，A项正确。
命题角度3.电子式的书写
【典例3】(2021·南京模拟)下列表达正确的是( )
A．HClO的电子式为H
B．H2S的电子式可表示为H＋[]2－H＋
C．用电子式表示Na2O的形成过程：2Na×＋· ·→2Na＋[]2－
D．BaCl2的电子式为[]－Ba2＋[]－
【解析】选D。因HClO为共价化合物，根据共价键成键的特点，氢原子形成一对共用电子对，氧原子形成两对共用电子对，氯原子形成一对共用电子对，HClO的电子式为HC，故A错误；H2S为共价化合物，硫原子中最外层有8个电子达到稳定结构，分子中存在两个H—S键，其正确的电子式为HH，故B错误；Na2O为离子化合物，用电子式表示Na2O的形成过程为，故C错误；BaCl2为离子化合物，只含离子键，电子式为[]－Ba2＋[]－，故D正确。
1．离子键与共价键的比较：
离子键
共价键
概念
带相反电荷的离子之间的相互作用
原子之间通过共用电子对所形成的相互作用
成键方式
通过得失电子达到稳定结构
通过形成共用电子对达到稳定结构
成键粒子
阴、阳离子
原子
形成条件
活泼金属元素与活泼非金属元素作用
同种或不同种非金属元素作用
存在
离子化合物中
绝大多数非金属单质、共价化合物、某些离子化合物中
形成过程
(举例)
H×＋· ·＋×H→HH
2.离子化合物和共价化合物的判断方法：
(1)根据构成物质粒子间的成键类型判断。
一般来说，活泼的金属原子和活泼的非金属原子间易形成离子键，同种或不同种非金属原子间形成共价键。
①含有离子键的化合物一定是离子化合物，但离子化合物中也可能含有共价键，如NH4Cl、Na2SO4、NaOH、Na2O2等。
②只含共价键的化合物是共价化合物，共价化合物中一定没有离子键。
③离子化合物中一般既含金属元素又含非金属元素(铵盐除外)；共价化合物中一般只含非金属元素(有些共价化合物中也含金属元素，如AlCl3等)。
(2)根据化合物的类型判断。
大多数碱性氧化物、强碱和绝大多数盐都属于离子化合物；非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸、绝大多数有机化合物属于共价化合物。
(3)根据化合物的性质判断。
①熔融状态下导电的化合物是离子化合物，不导电的化合物为共价化合物。
②熔、沸点较低的化合物(SiO2、SiC除外)一般为共价化合物。
3．判断2电子、8电子稳定结构的方法：
(1)分子中若含氢原子，则氢原子满足的是2电子稳定结构。
(2)判断8电子结构的方法有以下两种。
方法一：原子最外层电子数＋共用电子对数＝8，如在HCl中，对氯原子来说，最外层有7个电子，共用电子对数为1，则氯原子能满足8电子结构，对氢原子则不能满足8电子结构。
方法二：分子中各原子的最外层电子数之和＝8×分子中原子总数－2×共用电子数，如PCl3最外层电子数为26＝8×(1＋3)－2×3，即磷和氯都能满足8电子结构。
命题点1.化学键与物质类型的关系(基础性考点)
1．(2021·徐州模拟)下列关于化学键和化合物的说法正确的是( )
A．完全由非金属元素形成的化合物一定是共价化合物
B．含有共价键的化合物一定是共价化合物
C．化学键是直接相邻的原子或离子之间存在的强烈的相互作用
D．由金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物
【解析】选C。完全由非金属元素形成的化合物，可能为离子化合物，如铵盐为离子化合物，故A错误；含有共价键的化合物可能是离子化合物，如Na2O2等，故B错误；化学键通常指的是相邻的两个或多个原子之间的强烈的相互作用，这种相互作用既包括吸引力也包括排斥力，故C正确；由金属元素和非金属元素形成的化合物不一定为离子化合物，如AlCl3为共价化合物，故D错误。
2．(2021·哈尔滨模拟)下列物质中，从化学键的角度看，有一种与其他三种明显不同，这种物质是( )
A．Na2O2 B．CH4 C．SO2 D．H2O2
【解析】选A。Na2O2是离子化合物，电子式为Na+]2-Na+，即含有钠离子和过氧根离子形成的离子键，又含有氧氧原子形成的共价键；CH4是共价化合物，电子式为H，只含有碳氢原子形成的共价键；SO2是共价化合物，只含有氧、硫形成的共价键；过氧化氢为共价化合物，电子式为H，过氧化氢中O、O之间形成一对共用电子对，只含有共价键；从化学键的角度看，与其他三种明显不同的为Na2O2。
命题点2.物质变化与作用力的关系(综合性考点)
3．(2021·大连模拟)下列变化中离子键和共价键均被破坏的是( )
A．干冰气化 B．硝酸溶于水
C．过氧化钠熔化 D．KHSO4溶于水
【解析】选D。干冰气化无化学键的破坏，故A错误；硝酸为共价化合物，只含有共价键，溶于水共价键破坏，故B错误；过氧化钠熔化只破坏离子键，故C错误；KHSO4溶于水电离产生钾离子、氢离子和硫酸根离子，所以离子键和共价键均被破坏，故D正确。
4．下列变化过程中，既有共价键断裂，又有离子键形成的是( )
A．盐酸与氢氧化钠溶液反应
B．氯化氢与氨气反应生成氯化铵固体
C．氯化氢溶于水
D．氯化钠溶于水
【解析】选B。反应生成NaCl和水，在溶液中为氢离子与氢氧根离子结合生成水，不存在共价键断裂和离子键形成，故A错误；发生化学变化生成氯化铵(离子化合物)，H—Cl共价键断裂，同时存在离子键形成，故B正确；只发生H—Cl的断裂，为电离过程，故C错误；存在离子键的断裂，不存在共价键，故D错误。
命题点3.电子式的书写(应用性考点)
5．(2021·大连模拟)下列物质的电子式书写正确的是( )
A.Na+]- B.H
C D.Cl
【解析】选A。氯化钠是离子化合物，由钠离子和氯离子构成，故电子式为Na+]-，故A正确；N原子的最外层有5个电子，故其电子式为H，故B错误；二氧化碳中碳原子和氧原子之间以双键结合，故其电子式为，故C错误；氯原子的最外层有7个电子，故其电子式为，故D错误。
6．下列有关化学用语表示正确的是( )
A．Na2O的电子式为Na[]2－
B．MgCl2的电子式为[]－Mg2＋[]－
C．Na2S的电子式为NaNa
D．用电子式表示H2S的形成过程为
2H×＋·―→H＋[]2－H＋
【解析】选B。相同离子不能合并，故其电子式为Na＋[]2－Na＋，故A错误；氯化镁由1个镁离子和2个氯离子构成，故其电子式为[]－Mg2＋
[]－，故B正确；硫化钠是离子化合物，故其电子式为Na＋[]2－Na＋，故C错误；H2S是共价化合物，故其形成过程为H×＋· ·＋×H―→HH，故D错误。
【加固训练—拔高】
1．如图所示化合物的电子式书写错误的是( )
A．Ca2＋[]
B．Na＋[]2－Na＋
C．Mg2＋[]2－
D．Na＋[]－
【解析】选A。氯化钙中钙元素为＋2价，化学式为CaCl2，氯化钙电子式为[]－Ca2＋[]－，故A错误；硫化钠为离子化合物，电子式为
Na＋[]2－Na＋，书写正确，故B正确；氧化镁的电子式为Mg2＋[]2－，书写正确，故C正确；氟化钠为离子化合物，电子式为Na＋[]－，书写正确，故D正确。
2．(2021·西安模拟)关于化学键与化合物的叙述中，不正确的是( )
A．离子化合物中一定含有金属离子
B．共价化合物一定不含离子键
C．氯化钙含有离子键，不含共价键
D．离子化合物中可能含共价键
【解析】选A。离子化合物中不一定含有金属离子，如氯化铵，故A错误；只含共价键的化合物是共价化合物，所以共价化合物只含共价键，不含离子键，故B正确；CaCl2是钙离子与氯离子之间形成的离子键，所以只有离子键，而不含共价键，故C正确；含有离子键的化合物是离子化合物，可能含有共价键，如氢氧化钠和过氧化钠，故D正确。
考点二 共价键及其参数(命题指数★★★★)
1．共价键的概念、本质和特征：
(1)概念：原子之间形成共用电子对。
(2)本质：电子云(或原子轨道)的重叠。
(3)特征：①饱和性：决定分子的组成。
②方向性：决定分子的立体构型。
2．共价键的类型：
(1)σ键。
(2)π键。
形成
由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成
p－p型
特征
①π键的电子云具有镜像对称性，即每个π键的电子云由两块组成，分别位于由原子核构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像。
②π键不能旋转，不如σ键牢固，较易断裂
3.键参数的概念和特点：
(1)键能。
①概念：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。
②特点：键能越大，键越稳定，越不易断裂。
(2)键长。
①概念：形成共价键的两个原子之间的核间距。
②特点：键长越短，键能越大，键越稳定。
(3)键角。
①概念：两个共价键之间的夹角。
②特点：表明共价键有方向性，决定分子的立体结构。
4．配位键和配合物：
(1)配位键的概念：孤电子对由一个原子单方面提供而另一个原子接受孤电子对形成的共价键，即“电子对给予—接受键”，是一类特殊的共价键。
(2)表示方法：配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤电子对的原子，B是接受孤电子对的原子。如在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供孤电子对给铜离子，铜离子接受水分子的孤电子对形成的。
(3)配位化合物。
①概念：金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物，简称配合物。
②形成条件。
A．配体有孤电子对。
B．中心原子有空轨道。
③组成。
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)氯气的化学式是Cl2而不是Cl3，是由共价键的饱和性决定的。( )
提示：√。Cl只有一个未成对电子，因而只能形成Cl2，分子中只有一个共价键。
(2)共价键只能是非金属原子之间成键。( )
提示：×。某些金属原子与非金属原子间也可形成共价键，如AlCl3中有共价键。
(3)N2分子中σ键与π键的个数比是2∶1。( )
提示：×。氮氮三键中有一个σ键两个π键，个数比为1∶2。
(4)σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成。( )
提示：√。先形成σ键再形成π键。
(5)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，1 mol该配合物中含有σ键的数目为14NA。( )
提示：×。[Zn(NH3)4]2＋中Zn2＋与NH3之间以配位键相连，共4个σ键，加上4个NH3的12个σ键，共16个σ键。
(6)碳碳双键的键能是碳碳单键键能的2倍。( )
提示：×。碳碳双键中含有1个σ键和1个π键，能量小于碳碳单键中1个σ键键能的2倍。
(7)实验测得H2S为共价化合物，H—S—H的夹角为92°，键长相同，则H2S是V形分子。( )
提示：√。根据键长和键角可知H2S是V形分子。
2．结合表中数据简要分析和解释有关事实。
化学键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
键能/
(kJ·mol－1)
347.7
413
351
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_______________________________________________________________。
(2)SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是_____________________。
提示：(1)硅烷中的Si—Si键和Si—H键的键能小于烷烃分子中C—C键和C—H键的键能，稳定性差，易断裂，导致长链硅烷难以形成，所以硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多。
(2)由于键能越大，物质越稳定，C—H键的键能大于C—O 键的键能，故C—H键比C—O键稳定；而Si—H键的键能却远小于Si—O键的键能，所以Si—H键不稳定，而倾向于形成稳定性更强的Si—O键，即更易生成氧化物。
命题角度1.共价键的类型
【典例1】(1)(2020·江苏高考节选)以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵[(NH4)3Fe(C6H5O7)2]。柠檬酸的结构简式如图所示。1 mol柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的σ键的数目为__________mol。
(2)(2018·全国卷Ⅱ节选)硫及其化合物有许多用途。
气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为________形，其中共价键的类型有________种。
【解析】(1)—COOH中，C与O形成双键以及C与O形成单键，1 mol—COOH中含有2 mol σ键，C与羟基相连为单键，为一个σ键，所以1 mol柠檬酸中碳与氧共有7 mol σ键。
(2)根据价层电子对互斥理论，SO3中心原子价层电子对数为3，孤电子对数为0，因此分子为平面三角形。分子中存在σ键和π键，其中π键为大π键。
答案：(1)7 (2)平面三角 2
命题角度2.共价键的键参数
【典例2】下列说法正确的是( )
A．键角：BF3＞CH4＞H2O＞NH3
B．分子或离子中键角：H2O＜H3O＋，NH3＜NH
C．键能(作用能)：氢键＜范德华力＜共价键
D．键长：C—H＜N—H＜O—H
【解析】选B。A.BF3是平面三角形，键角120°，CH4、H2O、NH3的VSEPR模型为四面体，CH4无孤电子对、NH3有1对孤电子对、H2O有2对孤电子对，由于孤电子对间排斥力＞孤电子对和成对电子对间的排斥力＞成对电子对间的排斥力，所以键角：BF3＞CH4＞NH3＞H2O，故A错误；B.H2O、H3O＋的VSEPR模型为四面体，但H2O有2对孤电子对、H3O＋有1对孤电子对，NH3、NH的VSEPR模型为四面体，NH3有1对孤电子对，NH无孤电子对，由于孤电子对间排斥力＞孤电子对和成对电子对间的排斥力＞成对电子对间的排斥力，所以键角：H2O＜H3O＋，NH3＜NH，故B正确；C.氢键是特殊的分子间作用力，作用力强弱介于范德华力和共价键之间，故C错误；D.原子半径：C＞N＞O，原子半径越大，键长越大，所以键长：C—H＞N—H＞O—H，故D错误。
命题角度3.配位键和配位化合物
【典例3】(1)(2020·全国Ⅲ卷节选) 氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。NH3BH3分子中，N—B化学键称为____________键，其电子对由____________提供。
(2)(2019·江苏高考节选)Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料，可制备Cu2O。
SO的空间构型为____________(用文字描述)；Cu2＋与OH－反应能生成 [Cu(OH)4]2－，[Cu(OH)4]2－中的配位原子为____________(填元素符号)。
【解析】(1)NH3BH3分子是由NH3与BH3结合而成的，其中NH3分子中N原子具有孤电子对，而BH3分子中B原子具有空轨道，所以二者通过N与B原子之间形成配位键而结合生成NH3BH3。
(2)SO中S没有孤电子对，价层电子对数为0＋4＝4，S为sp3杂化， SO为正四面体形。氧原子有孤电子对，O与Cu2＋之间为配位键。
答案：(1)配位 N (2)正四面体 O
【备选例题】
(2021·青岛模拟)下列分子或离子中，能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键的是( )
①H2O ②NH3 ③Cl－ ④CN－ ⑤CO
A．①② B．①②③
C．①②④ D．①②③④⑤
【解析】选D。①H2O、②NH3、③Cl-、④CN-、⑤CO的路易斯结构式分别为、、]-、C≡]-、C≡，根据其路易斯结构式知，这几种微粒都能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键，所以都能与某些金属离子形成配位键。
1．σ键与π键的比较：
共价键类型
σ键
π键
电子云重叠方式
沿键轴方向相对重叠
沿键轴方向平行重叠
电子云重叠部位
两原子核之间，在键轴处
键轴上方和下方，键轴处为零
电子云重叠程度
大
小
键的强度
较大
较小
化学活泼性
不活泼
活泼
成键规律
共价单键是σ键；双键中一个是σ键，一个是π键；三键中一个是σ键，两个是π键
2.键参数与分子性质的关系：
(1)一般来讲，形成共价键的共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。
(2)形成共价键的原子半径越小，键长越短，共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。
如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同(1对)，因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大，故共价键牢固程度H—F>H—Cl>H—Br>H—I，因此，稳定性HF>HCl>HBr>HI。
(3)键能与键长是衡量共价键稳定性的参数，键长和键角是描述分子立体构型的参数。一般来说，如果知道分子中的键长和键角，这个分子的立体构型就确定了。如氨分子的H—N—H键角是107°，N—H键的键长是101 pm，就可以断定氨分子是三角锥形分子，如图：
(4)关于F—F键键长短，但键能小的解释。
氟原子的半径很小，因此其键长短，而由于键长短，两个氟原子形成共价键时，原子核之间的距离很近，排斥力很大，因此键能不大，F2的稳定性差，很容易与其他物质反应。
3．键参数的应用：
(1)由键能可推断物质的稳定性，键能越大，物质的稳定性越强。
(2)由键能数据可推断反应放热或吸热。因为化学反应过程是断旧键成新键的过程，根据断键过程吸收的总能量和成键过程放出的总能量的差值即可判断。
(3)由键长和键角判断分子的立体结构。
4．等电子体的判断方法：
(1)将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n和减少n(n＝1，2等)的原子，如N2与CO、N和CNO－均互为等电子体。
(2)将粒子中一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素的带n个单位电荷的阳离子(或阴离子)，如N2O和N互为等电子体。
(3)同主族元素最外层电子数相等，故可将粒子中原子换成同主族元素原子，如O3和SO2互为等电子体。
命题点1.共价键的类型(基础性考点)
1．(2021·武汉模拟)一定含有σ键，又有π键的分子是( )
①N2O ②H2O2 ③N2 ④C3H6 ⑤HCHO ⑥Na2O2
A．①②③ B．①③④ C．①③⑤ D．③④⑥
【解析】选C。②中均为单键，④可能为环丙烷时均为单键，⑥为离子化合物且含O—O单键，均不符合，只有①③⑤为含有σ键，又有π键的分子。
2．下列说法中不正确的是( )
A．σ键比π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σ键
C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键
D．N2分子中有一个σ键，两个π键
【解析】选C。单键均为σ键，双键和三键中各存在一个σ键，其余均为π键。稀有气体单质中，不存在化学键。
命题点2.共价键的键参数(基础性考点)
3．(2021·石家庄模拟)已知各共价键的键能如表所示，下列说法正确的是( )
共价键
H—H
F—F
H—F
H—Cl
H—I
键能E(kJ·mol－1)
436
157
568
432
299
A．稳定性：H—I＞H—Cl＞H—F
B．表中看出F2能量最低
C．432 kJ·mol－1＞E(H—Br)＞299 kJ·mol－1
D．H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝＋25 kJ·mol－1
【解析】选C。键能越大，共价键越稳定，根据数据，H—F最稳定，故A错误；键能越大，形成的分子越稳定，能量越低。根据数据，H—F最稳定，HF能量最低，F—F最不稳定，F2能量最高，故B错误；同主族从上往下半径逐渐增大，即Br的半径介于Cl和I之间，因此，H—Br的键能介于H—Cl和H—I之间，故C正确；根据ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝(436＋157－2×568)kJ·mol－1＝－543 kJ·mol－1，故D错误。
4．下列有关共价键的键参数的说法不正确的是( )
A．CH4、C2H4、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．分子中共价键的键能越大，分子的熔、沸点越高
【解析】选D。CH4、C2H4、CO2分别为正四面体形(109°28′)、平面三角形
(120°)、直线形(180°)，所以分子中的键角依次增大，故A正确；原子半径越大，形成的共价键的键长越长，O、S、Se的原子半径依次增大，所以与H形成的共价键的键长依次增大，故B正确；非金属性越强，形成的共价键越稳定，共价键的键能越大，则H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小，故C正确；影响分子晶体熔、沸点高低的因素是分子间作用力，分子间作用力越大，熔、沸点越高，与共价键的键能无关，故D错误。
命题点3.配位键和配位化合物(综合性考点)
5．如图是卟啉配合物叶绿素的结构示意图(部分)，下列叙述正确的是( )
A．该叶绿素只含有H、Mg、C、N元素
B．该叶绿素是配合物，中心离子是镁离子
C．该叶绿素是配合物，其配体是氮元素
D．该叶绿素不是配合物，而是高分子化合物
【解析】选B。该叶绿素只含有H、Mg、C、N、O元素，故A错误；Mg的最高化合价为＋2价，而由图可知与4个N原子作用，Mg提供空轨道，N提供孤电子对，形成配位键，该物质是配位化合物，中心离子为镁离子，故B正确；该化合物中配位原子为N原子，但不能称为配体，同样也不能称配体是N元素，配体一般可以是离子或分子，故C错误；由B中分析，该物质是配位化合物，故D错误。
6．用过量的AgNO3溶液处理含0.01 mol氯化铬的水溶液(CrCl3·6H2O)，生成0.02 mol AgCl沉淀，此配合物的组成最可能是( )
A．[Cr(H2O)6]Cl3
B．[CrCl(H2O)5]Cl2·H2O
C．[CrCl2(H2O)4]Cl·2H2O
D．[CrCl3(H2O)3]·3H2O
【解析】选B。0.01 mol氯化铬(CrCl3·6H2O)在水溶液中用过量硝酸银溶液处理，产生0.02 mol AgCl沉淀，氯化铬(CrCl3·6H2O)和氯化银的物质的量之比是1∶2，根据氯离子守恒知，一个氯化铬(CrCl3·6H2O)化学式中含有2个氯离子，剩余的1个氯离子是配原子，所以氯化铬(CrCl3·6H2O)的化学式可能为[CrCl(H2O)5]Cl2·H2O。
【加固训练—拔高】
1．(2021·石家庄模拟)下列物质中，含非极性共价键的化合物是( )
A．MgCl2 B．Na2O2 C．O2 D．NaOH
【解析】选B。MgCl2是离子化合物，电子式为[]－Mg2＋[]－，只含有离子键，故A错误；过氧化钠为离子化合物，其电子式为
Na＋[]2－Na＋，钠离子和过氧根离子形成离子键，过氧根离子中O原子和O原子形成非极性共价键，故B正确；O2是单质，不是化合物，故C错误；NaOH是离子化合物，电子式为Na＋[H]－，Na＋和OH－形成离子键，OH－中O原子和H原子形成极性共价键，故D错误。
2．能说明CH4分子的5个原子不在同一平面而为正四面体构型的是( )
A．两个键之间夹角为109°28′
B．C—H键为极性共价键
C．4个C—H键的键能、键长相同
D．碳的价层电子都形成共价键
【解析】选A。键长是衡量共价键稳定性的主要参数，键长相同，两个键之间夹角为109°28′能说明该微粒的空间结构为正四面体，故A正确；C—H键为极性共价键，与分子的空间构型无关，故B错误；键能是衡量共价键稳定性的主要参数，CH4的C—H键的键能、键长相同，不能判断分子的空间构型，故C错误；碳的价层电子都形成共价键，只能说明原子间的成键方式，不能说明分子的空间构型为正四面体，故D错误。
考点三 分子的立体构型(命题指数★★★★★)
1．价层电子对互斥理论：
(1)价层电子对互斥理论(VSEPR)：对于ABx型分子，分子中的价层电子对包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对，由于电子对的相互排斥作用，而趋向尽可能彼此远离，分子尽可能采取对称的立体构型，以减小斥力。
(2)价层电子对的确定方法。
价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数其中，σ键电子对数＝B原子的个数
孤电子对数＝(a－xb)。
①a表示中心原子的价电子数。
对主族元素：a＝最外层电子数；
对于阳离子：a＝价电子数－离子电荷数；
对于阴离子：a＝价电子数＋|离子电荷数|。
②x表示与中心原子结合的原子数。
③b表示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－该原子的价电子数。
(3)VSEPR模型预测分子或离子的立体构型。
①中心原子上的价电子都用于形成共价键的分子。
ABn
n＝2
n＝3
n＝4
价层电子
对数
2
3
4
电子对
排布
方式
立体构
型名称
直线形
平面三角形
正四面体
键角
180°
120°
109°28′
实例
CO2
BF3
CH4
②中心原子上有孤电子对的分子：对于中心原子上有孤电子对(未用于形成共价键的电子对)的分子，中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间，并互相排斥使分子呈现不同的立体构型。
化学式
含孤电子对的
VSEPR模型
分子或离子
的立体构型
分子或离子的
立体构型名称
H2O
V形
NH3
三角锥形
HCN
直线形
H3O＋
三角锥形
SO2
V形
2.轨道的杂化与杂化轨道：
(1)轨道的杂化：原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成与原轨道数相等的一组新轨道的过程。
(2)杂化轨道：杂化后形成的新的能量相同的一组原子轨道。
(3)杂化轨道类型和分子立体构型。
杂化类型
sp
sp2
sp3
参与杂化的原子轨道及数目
1个s轨道和1个p轨道
1个s轨道和2个p轨道
1个s轨道和3个p轨道
杂化轨道的数目
2
3
4
杂化轨道间的夹角
180°
120°
109°28′
立体构型名称
直线形
平面三角形
正四面体形
实例
CO2、C2H2
BF3、HCHO
CH4、CCl4
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道。( )
提示：×。参与杂化的轨道能量相近。
(2)中心原子采取sp3杂化的分子，其立体构型可能是四面体形、三角锥形或V形。( )
提示：√。sp3杂化轨道中孤电子对数目为0、1、2时分别对应立体构型为四面体形、三角锥形、V形。
(3)H2S与H2O杂化方式和分子构型相同，键角也相同。( )
提示：×。H2S与H2O中心原子都是sp3杂化，分子构型均为V形，键角H2O＞H2S。
(4)杂化轨道只用于形成σ键和容纳未参与成键的孤电子对。( )
提示：√。杂化轨道可用于形成σ键和容纳孤电子对。
(5)只要分子构型为平面三角形，中心原子均为sp2杂化。( )
提示：√。分子构型为平面三角形即分子同时为AB3型，且分子中只有3个σ键，没有孤电子对，因此中心原子均为sp2杂化。
(6)中心原子是sp杂化的，其分子构型不一定为直线形。( )
提示：×。中心原子是sp杂化的，其分子构型一定为直线形。
2．烯烃中与双键相连的C原子为sp2杂化，乙烯分子的成键情况如图：
(1)试分析乙烯分子中碳碳双键的成键方式。
(2)甲烷、乙炔分子中的碳原子杂化方式分别是什么？两种分子中的C—C键和C—H键成键方式分别是什么？
提示：(1)乙烯分子中碳原子采取sp2杂化，C===C是成键碳原子的sp2杂化轨道“头碰头”形成σ键，同时其余的p轨道垂直于平面，“肩并肩”形成π键。
(2)CH4中的C是sp3杂化，C—C键是sp3sp3 σ键，C—H 键是sp3s σ键；C2H2中的C是sp杂化，C—C键是spsp σ键和pp π键，C—H键是sps σ键。
3．将下列VSEPR模型、分子或离子和立体构型用短线连起来：
VSEPR模型 分子或离子 立体构型
A．正四面体 ①BF3 a．直线形
B．直线形 ②NH b．平面三角形
C．平面三角形 ③SO c．正四面体
D．四面体 ④BeCl2 d．三角锥形
提示：A—②—c，B—④—a，C—①—b，D—③—d
命题角度1.粒子构型的判断
【典例1】(1)(2020·全国Ⅰ卷节选)Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。
磷酸根离子的空间构型为________________，其中P的价层电子对数为________、杂化轨道类型为________。
(2)(2020·山东等级考节选)CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料。
NH3、PH3、AsH3的键角由大到小的顺序为____________________。
(3)(2018·全国卷Ⅰ节选)Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。
LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4中的阴离子空间构型是__________________、中心原子的杂化形式为____________________。 LiAlH4中，存在__________(填标号)。
A．离子键 B．σ键 C．π键 D．氢键
【解析】(1)经过计算，PO中不含孤电子对，成键电子对数目为4，价层电子对数为4，因此其构型为正四面体形，P原子是采用sp3杂化方式形成的4个sp3杂化轨道；
(2)NH3、PH3、AsH3中心原子都是sp3杂化，都有1对孤电子对，中心原子的电负性越小，成键电子对之间的斥力越小，键角越小，所以这三种物质键角由大到小的顺序为NH3>PH3>AsH3；
(3)LiAlH4中的阴离子是AlH，中心原子铝原子含有的价层电子对数是4，且不存在孤电子对，所以空间构型是正四面体，中心原子的杂化轨道类型是sp3杂化；阴、阳离子间存在离子键，Al与H之间还有共价单键，不存在双键和氢键，答案选A、B。
答案：(1)正四面体形 4 sp3
(2)NH3、PH3、AsH3
(3)正四面体 sp3 A、B
命题角度2.杂化轨道类型的判断
【典例2】(1)(2020·全国Ⅲ卷节选) 氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：3NH3BH3＋6H2O===3NH＋B3O＋9H2，B3O的结构为。在该反应中，B原子的杂化轨道类型由______________变为______________。
(2)(2020·山东等级考节选)CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料。
含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2＋配合物的结构如图所示，1 mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有________mol，该螯合物中N的杂化方式有________种。
(3)(2019·全国卷Ⅰ节选)在普通铝中加入少量Cu和Mg后，形成一种称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒，其分散在Al中可使得铝材的硬度增加、延展性减小，形成所谓“坚铝”，是制造飞机的主要材料。
乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是__________、__________。乙二胺能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子，其原因是______________________________________，其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是__________(填“Mg2＋”或“Cu2＋”)。
(1)
(2)
如图，①－⑥为通过螯合作用形成的配位键，形成两个五元环和一个四元环。
(3)乙二胺结构式：
【解析】(1)NH3BH3中B原子的价层电子对数为4，发生sp3杂化，而中B的价层电子对数为3，发生sp2杂化。
(2)由该物质的结构简式和分析，根据题意“含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物”，故该配合物中通过螯合作用形成的配位键有6 mol，Cd—NO2不算；该螯合物中N的杂化方式都是sp2杂化，故该物质中N的杂化方式有1种；
(3)乙二胺中N形成3个单键，含有1对孤电子对，属于sp3杂化；C形成4个单键，不存在孤电子对，也是sp3杂化；由于乙二胺的两个N可提供孤电子对给金属离子形成配位键，因此乙二胺能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子；由于铜离子的半径较大且含有的空轨道多于镁离子，因此与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是Cu2＋。
答案：(1)sp3 sp2 (2)6 1
(3)sp3 sp3 乙二胺的两个N提供孤电子对给金属离子形成配位键 Cu2＋
1．价层电子对互斥理论与分子构型：
σ键
电子
对数
孤电
子对
数
价层
电子
对数
电子对的
排列方式
VSEPR
模型
分子或
离子的
立体
构型
实例
2
0
2
直线形
直线形
HgCl2、
BeCl2、
CO2
3
0
3
三角形
平面
三角形
BF3、
BCl3
2
1
V形
SnBr2、
PbCl2
4
0
4
四面
体形
正四面
体形
CH4、
CCl4
3
1
三角
锥形
NH3、
NF3
2
2
V形
H2O
2.用价层电子对理论判断共价分子或离子立体构型：
(1)确定中心原子的价层电子对数。
①对于ABx型分子，σ键电子对＝B原子的个数，如H2O的中心原子是O，有2对σ键电子对。若A与B之间通过两对或三对结合而成，也只有1个σ键。
②中心原子上的孤电子对＝(a－xb)，其中a为中心原子的价电子数，x为B原子的个数，b为B最多能接受的电子数。
③对于阳(或阴)离子来说，a为中心原子的价电子数减去(或加上)离子的电荷数。
④中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数。
(2)根据中心原子价层电子对数确定VSEPR模型。
(3)略去孤电子对，确定分子构型。
3．杂化类型与分子构型：
(1)当杂化轨道全部用于形成σ键时：
杂化类型
sp
sp2
sp3
轨道组成
一个ns轨道和
一个np轨道
一个ns轨道和
两个np轨道
一个ns轨道和
三个np轨道
轨道夹角
180°
120°
109°28′
杂化轨道
示意图
实例
BeCl2
BF3
CH4
分子结构
示意图
分子构型
直线形
平面三角形
正四面体形
(2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时。
由于孤电子对参与互相排斥，会使分子的构型与杂化轨道的形状有所区别。在杂化轨道的基础上，略去孤电子对，即为分子的立体构型。
4．用杂化轨道理论判断共价分子或离子立体构型：
分子组
成(A为
中心原子)
中心原子
的孤电子
对数
中心原子
的杂化
方式
分子立
体构型
示例
AB2
0
sp
直线形
BeCl2
1
sp2
V形
SO2
2
sp3
V形
H2O
AB3
0
sp2
平面三角形
BF3
1
sp3
三角锥形
NH3
AB4
0
sp3
正四
面体形
CH4
命题点1.粒子构型的判断(综合性考点)
1．下列各组微粒的立体构型相同的是( )
①N2O和SCN－ ②NO和ClO
③O3和SO2 ④SiO和SO
A．全部 B．①②④ C．①③④ D．②④
【解析】选C。①N2O中O原子价层电子对数＝2＋＝2，且不含孤电子对，为直线形结构；SCN－中C原子价层电子对数＝2＋＝2，且不含孤电子对，为直线形结构，所以这两个微粒空间构型相同，故正确；②NO中N原子价层电子对数＝2＋＝2，且不含孤电子对，为直线形结构；ClO中Cl原子价层电子对数＝2＋＝4，且含有2个孤电子对，为V形结构，所以二者空间构型不同，故错误；③O3空间构型为V形，SO2中S原子价层电子对数＝2＋＝3，且含有1个孤电子对，为V形结构，所以二者空间构型相同，故正确；④SiO中Si原子价层电子对数＝4＋＝4，且不含孤电子对，为正四面体结构；SO中S原子价层电子对数＝4＋＝4，且不含孤电子对，为正四面体结构，所以二者空间构型相同，故正确。
2．(2021·合肥模拟)用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是( )
A．H2S、CS2、HI都是直线形的分子
B．COCl2、BF3、SO2都是平面三角形的分子
C．BF3键角为120°，SnBr2键角小于120°
D．PCl3、NH3、PCl5的VSEPR构型相同
【解析】选C。硫化氢分子呈V形，CS2、HI都是直线形的分子，故A错误；二氧化硫为V形结构，COCl2、BF3中中心原子价层电子对数都是3且不含孤电子对，所以这两种分子都是平面三角形结构，故B错误；BF3中价层电子对数＝3＋×(3－3×1)＝3，为平面三角形结构；SnBr2中价层电子对数＝2＋×(4－2×1)＝3且含有一个孤电子对，为V形结构，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，所以BF3键角为120°，SnBr2键角小于120°，故C正确；NH3、PCl3中价层电子对数＝3＋×(5－3×1)＝4且含有一个孤电子对，所以NH3、PCl3为三角锥形结构；PCl5中价层电子对数＝5＋×(5－5×1)＝5且不含孤电子对，为三角双锥结构，故D错误。
命题点2.杂化轨道类型的判断(综合性考点)
3．(2021·济南模拟)下列中心原子的杂化轨道类型和分子几何构型不正确的是( )
A．PCl3中P原子是sp3杂化，为三角锥形
B．NH中N原子是sp3杂化，为正四面体形
C．H2S中S原子是sp杂化，为直线形
D．SO2中S原子是sp2杂化，为V形
【解析】选C。该分子中P原子价层电子对数＝3＋＝4且含有一个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断其中心原子杂化类型是sp3，实际空间构型为三角锥形，故A正确；该离子中N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理论判断N原子为sp3杂化，为正四面体形，故B正确；该分子中S原子价层电子对数＝2＋＝4且含有两个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断S原子采用sp3杂化，为V形结构，故C错误；该分子中S原子价层电子对数＝2＋＝3且含有一个孤电子对，根据价层电子对判断S原子是sp2杂化，为V形，故D正确。
4．(2021·沈阳模拟)下列各组微粒的空间构型和中心原子杂化方式均相同的是( )
①NH3和H2O ②NH和H3O＋ ③NH3和H3O＋ ④O3和SO2 ⑤CO2和BeCl2 ⑥CO和SO
⑦BF3和Al2Cl6
A．全部 B．④⑥⑦ C．③④⑤ D．②⑤⑥
【解析】选C。①NH3中N原子杂化轨道数为×(5＋3)＝4，采取sp3杂化方式，分子构型为三角锥形，H2O中心原子的价层电子对数＝2＋(6－2×1)＝4，杂化方式为sp3，含有两个孤电子对，分子的空间构型为V形，杂化方式相同，空间构型不相同；②NH中N原子杂化轨道数为×(5＋4－1)＝4，采取sp3杂化方式，分子构型为正四面体，H3O＋中O原子杂化轨道数为×(6＋3－1)＝4，采取sp3杂化方式，分子构型为三角锥形，杂化方式相同，空间构型不相同；③NH3中N原子杂化轨道数为×(5＋3)＝4，采取sp3杂化方式，分子构型为三角锥形，H3O＋中O原子杂化轨道数为×(6＋3－1)＝4，采取sp3杂化方式，分子构型为三角锥形，杂化方式相同，空间构型相同；④O3中O原子杂化轨道数为×(6＋0)＝3，采取sp2杂化方式，分子构型为平面三角形，SO2中S原子杂化轨道数为×(6＋0)＝3，采取sp2杂化方式，分子构型为平面三角形，杂化方式相同，空间构型相同；⑤CO2中C原子杂化轨道数为×(4＋0)＝2，采取sp杂化方式，分子构型为直线形，BeCl2分子中Be原子的价层电子对数＝σ键数＋孤电子对数＝2＋(2－2×1)＝2，因此Be采取sp杂化，其空间构型为直线形，杂化方式相同，空间构型相同；⑥CO 中心原子的价层电子对数＝3＋(4＋2－3×2)＝3，杂化方式为sp2，分子的空间构型为平面三角形，SO中S原子的价层电子对数＝(6＋2)＝4，中心原子的杂化方式为sp3杂化，空间构型为正四面体形，杂化方式不相同，空间构型不相同；⑦BF3中B原子杂化轨道数为×(3＋3)＝3，采取sp2杂化方式，分子构型为平面三角形，Al2Cl6中Al原子杂化轨道数为4，采取sp3杂化方式，分子构型为正四面体，杂化方式不相同，空间构型不相同；正确的有③④⑤。
【加固训练—拔高】
1．(2021·深圳模拟)下列物质的分子中，键角最小的是( )
A．H2O B．NF3
C．CH4 D．NH3
【解析】选A。在分子中，中心原子上孤电子对之间的排斥力＞孤电子对和成键电子之间的排斥力＞成键电子之间的排斥力，则含有孤电子对越多，分子中的键角越小，H2O中O原子含有2对孤电子对，NH3和NF3中N原子含有1对孤电子对，CH4分子中C原子不含孤电子对，所以键角最小的是H2O。
2．(2021·厦门模拟)下列微粒的空间构型与BF3相同的是( )
A．PCl3 B．H3O＋
C．CO D．SO
【解析】选C。三氯化磷分子中，价层电子对数＝3＋(5－3×1)＝4，采取sp3杂化，构型为正四面体，因为含有一个孤电子对，所以微粒的空间构型是三角锥形，故A错误；H3O＋中O原子孤电子对数＝＝1、价层电子对数＝1＋3＝4，空间构型为三角锥形，故B错误；CO中σ键数＝配原子数＝3，孤电子对数＝(4＋2－3×2)＝0，碳原子的价层电子数＝3＋(4＋2－3×2)＝3，不含孤电子对，所以C采取sp2杂化，空间构型为平面正三角形，故C正确；SO中S原子形成3个σ键，孤电子对数＝＝1，为sp3杂化，空间构型为三角锥形，故D错误。
考点四 分子间作用力与分子的性质(命题指数★★★★)
1．键的极性和分子的极性：
(1)键的极性。
(2)分子的极性。
(3)键的极性、分子空间构型与分子极性的关系。
类型
实例
键的极性
空间构型
分子极性
X2
H2、N2
非极性键
直线形
非极性分子
XY
HCl、NO
极性键
直线形
极性分子
XY2(X2Y)
CO2、CS2
极性键
直线形
非极性分子
SO2
极性键
V形
极性分子
H2O、H2S
极性键
V形
极性分子
XY3
BF3
极性键
平面正
三角形
非极性
分子
NH3
极性键
三角
锥形
极性
分子
XY4
CH4、CCl4
极性键
正四面体形
非极性分子
2．分子间作用力：
(1)范德华力及其对物质性质的影响。
①概念：范德华力是分子之间普遍存在的相互作用力，它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。
②特征：很弱(约比化学键的键能小1～2个数量级)，无方向性和饱和性。
③影响因素：A.结构和组成相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大；
B．分子的极性越大，范德华力越大。
④对物质性质的影响：范德华力主要影响物质的物理性质，如熔点、沸点，范德华力越大，熔沸点越高。
(2)氢键及其对物质性质的影响。
①概念：已经与电负性很大的原子(如N、F、O)形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力。
②表示方法：氢键通常用A—H…B—表示，其中A、B为N、O、F，“—”表示共价键，“…”表示形成的氢键。
③分类：氢键可分为分子间氢键和分子内氢键两类。存在分子内氢键，存在分子间氢键。前者的沸点低于后者。
④特征：氢键不属于化学键，属于一种较弱的作用力，比化学键的键能小1～2个数量级。
⑤氢键对物质性质的影响：氢键主要影响物质的熔、沸点，分子间氢键使物质熔、沸点升高。
3．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。萘和碘易溶于四氯化碳，难溶于水。
(2)影响物质溶解性的因素。
①外界因素：主要有温度、压强等。
②氢键：溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好(填“好”或“差”)。
③分子结构的相似性：溶质和溶剂的分子结构相似程度越大，其溶解性越好。如乙醇与水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显较小。
④溶质是否与水反应：溶质与水发生反应，溶质的溶解度会增大。如SO2与水反应生成的H2SO3可溶于水，故SO2的溶解度增大。
4．分子的手性：
(1)手性异构体：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手和右手一样互为镜像，却在三维空间里不能重叠，互称手性异构体。
(2)手性分子：有手性异构体的分子。
(3)手性碳原子：连接四个互不相同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子。用*C来标记。具有手性的有机物，是因为其含有手性碳原子。如， R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或基团。
判断一种有机物是否具有手性异构体，就看其含有的碳原子是否连有四个互不相同的原子或基团。
5．无机含氧酸分子的酸性：
对于同一种元素的无机含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。如果把含氧酸的通式写成(HO)mROn，R相同时，n值越大，R的正电性越强，R—O—H中的氧原子的电子就会越向R偏移，在水分子的作用下，就越容易电离出H＋，酸性也就越强。如H2SO3可写成(HO)2SO，n＝1；H2SO4可写成(HO)2SO2，n＝2。所以H2SO4的酸性强于H2SO3。同理，酸性：HNO3＞HNO2，HClO4＞HClO3＞HClO2＞HClO。
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)极性分子中一定含有极性键，不可能含有非极性键。( )
提示：×。极性分子O3中只含有非极性键，极性分子H2O2中含有非极性键。
(2)非极性分子中不可能含有极性键。( )
提示：×。以极性键结合形成的分子，若分子空间结构对称，则为非极性分子，如CH4、CO2等。
(3)氢键是一种特殊的化学键，它广泛存在于自然界中。( )
提示：×。氢键属于分子间作用力，不是化学键。
(4)萃取碘水中的I2可用CCl4、苯等非极性溶剂，原理是相似相溶。( )
提示：√。因为相似相溶，I2在有机溶剂中的溶解度较大，在水中的溶解度较小。
(5)卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物(即CX4)的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而增大。( )
提示：×。卤素氢化物(如HF)中可能含有氢键，会使熔、沸点升高。
(6)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键。( )
提示：×。H2O比H2S稳定是因为O—H键键能大于S—H键键能，而与氢键无关。
2．氢键不属于化学键，属于分子间作用力。与范德华力不同，氢键既有饱和性，又有方向性。每个氢原子只形成一个氢键，每个H2O分子能形成4个氢键，分别为水分子中两个氢原子吸引其余水分子中心原子上的孤电子对，以及水分子中氧原子上的孤电子对被其余水分子中的氢原子所吸引。
(1)1 mol 冰中的氢键数目是多少？
(2)生命体中许多大分子内也存在氢键，而且对生命物质的高级结构和生物活性具有重要的意义。例如，氢键是蛋白质具有生物活性的高级结构的重要原因(如图)，DNA双螺旋的两个螺旋链也正是用氢键相互结合的。DNA双螺旋链如何依靠氢键相互连接？
提示：(1)每个水分子能形成4个氢键，每个氢键对该水分子的贡献为1/2，则1 mol 冰中的氢键数目为2NA。
(2)DNA分子中的碱基靠氢键形成碱基对，从而将两条链连接在一起。
3．下列各组物质中，都是由极性键构成极性分子的一组是( )
A．CH4和Br2 B．NH3和H2O
C．H2S和CCl4 D．CO2和HCl
【解析】选B。CH4、CCl4、CO2都是由极性键形成的非极性分子，NH3、H2O、H2S、HCl都是由极性键形成的极性分子。
命题角度1.键的极性和分子的极性
【典例1】(2021·成都模拟)在下列物质中：含非极性键的极性分子有( )
①H2O ②NH3 ③NH3·H2O ④乙醇 ⑤乙烯 ⑥CO2 ⑦CuSO4·5H2O ⑧甲烷 ⑨H2O2
A．①②⑥ B．③④⑦
C．④⑨ D．③④⑧⑨
【解析】选C。①H2O是共价化合物，正负电荷中心不重合，由极性键构成的极性分子；②NH3是共价化合物，结构不对称，正负电荷中心不重合，由极性键构成的极性分子；③NH3和H2O都是极性键构成的极性分子，则NH3·H2O中正负电荷中心不重合，属于只含极性键的极性分子；④乙醇分子中含有碳碳单键，是非极性键，结构不对称且正负电荷中心无法重叠，故乙醇是含非极性键的极性分子；⑤乙烯中含有碳碳双键，是非极性键，碳氢键是极性键，其结构对称，正负电荷中心重合，属于含非极性键和极性键的非极性分子；⑥CO2含有碳氧极性键，其结构对称，正负电荷中心重合，属于只含有极性键的非极性分子；⑦CuSO4·5H2O中铜离子和硫酸根离子之间存在离子键，硫原子和氧原子间存在极性共价键，铜原子和氧原子间存在配位键，氧原子和氢原子间存在氢键，结构中不存在非极性键；⑧甲烷中碳氢键为极性键，其结构对称，正负电荷中心重合，属于只含有极性键的非极性分子；⑨H2O2含有氧氢键和氧氧键，氧氧键是非极性键，氧氢键是极性键，H2O2不是直线形分子，是半开书页形的，两个氧原子在书脊，两个氢原子分别在两个书页上，正负电荷中心不重合，是含有极性键和非极性键的极性分子；符合题目要求的为④⑨。
命题角度2.分子间作用力对物质性质的影响
【典例2】(1)(2020·山东等级考节选)CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料。NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为____________________(填化学式，下同)，还原性由强到弱的顺序为____________________。
(2)(2019·江苏高考节选)Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料，可制备Cu2O。
抗坏血酸的分子结构如图所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为______________；推测抗坏血酸在水中的溶解性：__________________(填“难溶于水”或“易溶于水”)。
【解析】(1)NH3、PH3、AsH3的结构相似，结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越强，物质的沸点越高，但是NH3分子间能形成氢键，故这三种物质的沸点NH3>AsH3>PH3；N、P、As这三种元素位于元素周期表中ⅤA族，原子序数依次增大，同一主族从上到下，随着核电荷数的增加，原子半径逐渐增大，非金属性逐渐减弱，氢化物的还原性逐渐增强，故这三种物质的还原性由强到弱的顺序为AsH3>PH3>NH3。
(2)形成四个单键的碳原子为sp3杂化，形成双键的碳原子为sp2杂化。1个抗坏血酸分子中含有4个羟基，可以与H2O分子间形成氢键，所以其易溶于水。
答案：(1)NH3、AsH3、PH3 AsH3、PH3、NH3
(2)sp3、sp2 易溶于水
(1)(宏观辨识与微观探析)HF、H2O的沸点比HCl、H2S的沸点高很多，H2O的沸点比HF的沸点高，如何用分子间作用力解释？
提示：HF、H2O的沸点比HCl、H2S的沸点高很多，是因为HF、H2O含有氢键，比范德华力强；水分子间形成的氢键数目比HF多，所以H2O的沸点比HF的沸点高。
(2)(证据推理与模型认知)正戊烷的沸点比新戊烷的沸点高，有机同分异构体的结构与沸点有什么关系？
提示：同分异构体中支链越多沸点越低。
(3)(宏观辨识与微观探析)HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱，与分子间作用力有什么关系？
提示：非金属性越强，则氢化物越稳定，HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱，是因为F、Cl、Br、I的非金属性逐渐减弱，与分子间作用力无关，所以不能通过分子间作用力解释。
命题角度3.手性分子与无机含氧酸的酸性
【典例3】(2021·济南模拟)通过氢键作用自组装是合成手性材料的有效途径。研究发现，BBIB和TBIB能与L－TA自组装形成手性材料。下列说法正确的是( )
A．通过氢键作用自组装形成的手性材料一般热稳定性较差
B．BBIB分子中所有原子一定位于同一平面内
C．TBIB分子中氮原子的杂化方式均为sp3
D．LTA分子内有1个手性碳原子
【解析】选A。氢键是分子间作用力，通过氢键作用自组装形成的手性材料一般热稳定性较差，故A正确；分子结构中的碳碳单键可以旋转，BBIB分子中所有原子不一定位于同一平面内，故B错误；分子结构中形成三个单键的氮原子是sp3杂化，形成碳氮双键的氮原子是sp2杂化，故C错误；LTA分子内，中间含羟基的两个碳原子为手性碳原子，分子中有两个手性碳原子，故D错误。
1．化学键极性和分子极性的关系：
2．分子极性的判断方法：
(1)定义法。
若正负电荷中心重合，则为非极性分子；若不重合，则为极性分子。
(2)向量法。
ABn型化学键的极性的向量和为0时，是非极性分子。
(3)化合价法。
对于ABx型分子，中心原子的化合价的绝对值等于该元素的价电子数时，此时分子的空间结构对称，该分子为非极性分子；若中心原子的化合价的绝对值不等于其价电子数，则分子的空间结构不对称，该分子为极性分子。实例如下：
化学式
BF3
CO2
PCl3
SO3
H2O
NH3
SO2
中心原子化合价绝对值
3
4
3
6
2
3
4
中心原子价电子数
3
4
5
6
6
5
6
价层电子是否全部成键
是
是
否
是
否
否
否
分子极性
非极
性
非极
性
极性
非极
性
极性
极性
极性
3．范德华力、氢键与共价键的比较：
范德华力
氢键
共价键
概念
分子之间普遍存在的一种相互作用力
已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力
原子间通过共用电子对所形成的相互作用
分类
分子内氢键、分子间氢键
极性共价键、非极性共价键
强度
比较
共价键>氢键>范德华力
影响
强度
的因
素
①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大
②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大
对于A—H…B，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，氢键的强度越大
成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定
对物
质性
质的
影响
①影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质
②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高。如F2
①影响分子的稳定性
②共价键键能越大，分子稳定性越强
4.物质溶解性的影响因素：
(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NH3、蔗糖易溶于水，难溶于CCl4。
(2)氢键：溶质与溶剂之间存在氢键，可增大溶解性。如NH3、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶。
(3)分子结构的相似性：溶质和溶剂分子结构越相似，溶解性越大。如乙醇分子中的—OH与水分子中的—OH相近，溶解性较好。
(4)化学反应：若溶质能与水发生化学反应，也会增大溶质的溶解度。如SO2可与水反应，溶解度较大。
5．手性分子：
判断一种有机物是否具有手性异构体，就看其含有的碳原子是否连有四个互不相同的原子或基团。如，R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或基团，中心C原子即为手性C。
6．无机含氧酸分子的酸性判断及比较的思维方法：
(1)无机含氧酸分子之所以能显示酸性，是因为其分子中含有—OH，而—OH上的H原子在水分子的作用下能够变成H＋而显示一定的酸性。
(2)同一种元素的含氧酸酸性规律。
H2SO4与HNO3是强酸，其—OH上的H原子能够完全电离成为H＋。而同样是含氧酸的H2SO3和HNO2却是弱酸。即酸性强弱为H2SO3＜H2SO4，HNO2＜HNO3。
命题点1.键的极性和分子的极性(基础性考点)
1．(2021·泉州模拟)S2Cl2的分子结构与H2O2相似，如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．S2Cl2是极性分子
B．S2Cl2分子中所有原子均满足8电子稳定结构
C．S2Cl2分子中既含有极性键又含有非极性键
D．S2Cl2的相对分子质量比H2O2大，熔、沸点高
【解析】选D。该分子中，电荷的分布是不均匀的，不对称的，正负电荷中心不重合，所以是极性分子，故A正确；硫原子形成了2对共用电子对，最外层有6个电子，故硫原子满足8电子稳定结构，氯原子形成了一个共用电子对，氯原子最外层有7个电子，所以氯原子满足8电子稳定结构，故B正确；S2Cl2分子中S—S键为非极性键，S—Cl 键为极性键，故C正确；H2O2分子间可以形成氢键，其熔、沸点高于S2Cl2，故D错误。
2．(2021·泉州模拟)下列物质中既有极性键又有非极性键的极性分子的是( )
A．CS2 B．CH4
C．H2O2 D．CH2===CH2
【解析】选C。CS2分子结构式为S===C===S，分子中共价键为碳硫极性键，不存在非极性键，故A错误；CH4分子中共价键为碳氢极性键，不存在非极性键，故B错误；H2O2分子结构式为H—O—O—H，分子中含有氢氧极性共价键和氧氧非极性共价键，但是分子结构不对称，属于极性分子，故C正确；CH2===CH2中含有碳氢极性键和碳碳非极性键，由于CH2===CH2分子结构对称，CH2===CH2 分子为非极性分子，故D错误。
命题点2.分子间作用力对物质性质的影响(综合性考点)
3．(2021·合肥模拟)下列现象不能用“相似相溶”解释的是( )
A．氯化氢易溶于水
B．用CCl4 萃取碘水中的碘
C．氯气易溶于NaOH溶液
D．苯与水混合静置后分层
【解析】选C。氯化氢和水分子均是极性分子，根据“相似相溶”原理：极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂可以判断，故A不选；碘和四氯化碳都是非极性分子，根据“相似相溶”原理知，碘易溶于四氯化碳，故B不选；氯气和氢氧化钠之间发生反应生成可溶性的盐溶液，不符合“相似相溶”原理，故C选；溶液分层，说明苯不溶于水，故D不选。
4．(2021·长沙模拟)下列现象与氢键有关的是( )
①乙醇、乙酸可以和水以任意比互溶
②NH3的熔沸点比PH3的熔、沸点高
③稳定性：HF＞HCl
④冰的密度比液态水的密度小
⑤水分子高温下也很稳定
A．①②③④⑤ B．①②⑤
C．①②④ D．①③④⑤
【解析】选C。①乙醇、乙酸与水分子之间能形成氢键，则可以和水以任意比互溶，故①选；②氨气和磷化氢的结构相似，但氨气分子中存在氢键，磷化氢中只含分子间作用力，氢键的存在导致物质的熔、沸点升高，故②选；③HF、HCl的热稳定性依次减弱，是因为H—X共价键稳定性依次减弱，与氢键无关，故③不选；④冰中存在氢键，其体积变大，则相同质量时冰的密度比液态水的密度小，故④选；⑤水分子高温下也很稳定，其稳定性与化学键有关，而与氢键无关，故⑤不选。
命题点3.手性分子与无机含氧酸的酸性(综合性考点)
5．(2021·南京模拟)维生素C的结构简式是，它能防治坏血病，该分子中有几个手性碳原子( )
A．1 B．2
C．3 D．4
【解析】选B。该分子中属于手性碳原子的是左边第二、三号碳，它们均是连接四个不同原子或原子团的碳原子，所以含有2个手性碳原子。
6．(1)下表列出了含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系。
由此可得出的判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是
_________________________________________________________________。
(2)磷有三种含氧酸H3PO2、H3PO3、H3PO4，其中磷元素均以sp3杂化与相邻原子形成四个σ键，则H3PO3的结构式是________，写出H3PO2与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式：______________________________________________。
(3)磷的三种含氧酸H3PO2、H3PO3、H3PO4的酸性强弱顺序为H3PO2
【解析】4个sp3杂化轨道全部参与成键，说明有4个原子直接与P相连，结构为，同理可知H3PO2为，只有1个羟基氢显酸性，可被NaOH中和。
答案：(1)含氧酸分子结构中非羟基氧原子数越多，该含氧酸的酸性越强 (2) NaOH+H3PO2===NaH2PO2+H2O
(3)H3PO2、H3PO3、H3PO4中磷元素的化合价依次为+1、+3和+5价，中心磷原子的正电荷依次升高，导致P—O—H中氧原子的电子更易向P原子偏移，因而H3PO2→H3PO3→H3PO4越来越易电离出氢离子，酸性越来越强
【加固训练—拔高】
1．下列叙述正确的是( )
A．以非极性键结合的双原子分子一定是非极性分子
B．以极性键结合的分子一定是极性分子
C．非极性分子只能是双原子单质分子
D．既含极性键又含非极性键的分子一定是极性分子
【解析】选A。以非极性键结合的双原子分子，结构对称，正负电荷的中心重合，一定是非极性分子，如氧气、氮气、氯气等，故A正确；以极性键结合的分子可能为非极性分子，如甲烷、二氧化碳等，故B错误；非极性分子可能为多原子分子，如甲烷、二氧化碳等，故C错误；既含极性键又含非极性键的分子不一定是极性分子，如乙烯，含有C—H极性键、C===C非极性键，属于非极性分子，故D错误。
2．(2021·武汉模拟)下列现象不能用氢键解释的是( )
A．氨易液化
B．HF比HCl分子更稳定
C．水在常温下呈液态
D．HI的沸点小于HF
【解析】选B。氨气分子之间能形成氢键，沸点高，因此易液化，与氢键有关，故A不选；分子的稳定性与共价键的强弱有关，HF的共价键比HCl的共价键强，所以HF比HCl分子更稳定，与氢键无关，故B选；水分子之间能形成氢键，会使水的沸点升高，所以水常温下呈液态，与氢键有关，故C不选；HF分子间存在氢键，氢键的作用力大于范德华力，所以HI的沸点小于HF，与氢键有关，故D不选。
3.(2021·滨州模拟)下列化合物中含有手性碳原子的是 ( )
A.CCl2F2 B.
C.CH3CH2OH D.
【解析】选D。碳原子连接2个相同的原子，所以该碳原子不是手性碳原子，故A错误；分子中每个碳原子都连接2个相同的原子或原子团，所以该碳原子不是手性碳原子，故B错误；CH3CH2OH分子中每个碳原子都连有相同的原子，所以不含手性碳原子，故C错误；该分子中连接羟基和羧基的碳原子上连接4个不同的原子或原子团，所以该碳原子属于手性碳原子，故D正确。
1．(2020·山东等级考)下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是( )
A．键能C—C>Si—Si 、C—H>Si—H ，因此C2H6稳定性大于Si2H6
B．立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度
C．SiH4中Si的化合价为＋4，CH4中C的化合价为－4，因此SiH4还原性小于CH4
D．Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成ppπ 键
【解析】选C。因键能C—C＞Si—Si、C—H＞Si—H，故C2H6的键能总和大于Si2H6，键能越大越稳定，故C2H6的稳定性大于Si2H6，A正确；SiC的成键和结构与金刚石类似均为共价晶体，金刚石的硬度很大，类比可推测SiC的硬度会很大，B正确；SiH4中Si的化合价为－4价，C的非金属性强于Si，则C的氧化性强于Si，则Si的阴离子的还原性强于C的阴离子，则SiH4的还原性较强，C错误；Si原子的半径大于C原子，在形成化学键时p轨道很难相互重叠形成π键，故Si原子间难形成双键，D正确。
2．(2020·山东等级考)B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似，也有大π键。下列关于B3N3H6的说法错误的是( )
A．其熔点主要取决于所含化学键的键能
B．形成大π键的电子全部由N提供
C．分子中B和N的杂化方式相同
D．分子中所有原子共平面
【解析】选A。无机苯是分子晶体，其熔点主要取决于分子间的作用力，A错误；B原子最外层3个电子，与其他原子形成3个σ键，N原子最外层5个电子，与其他原子形成3个σ键，还剩余2个电子，故形成大π键的电子全部由N原子提供，B正确；无机苯与苯为等电子体，分子中含有大π键，故分子中B、N原子的杂化方式为sp2杂化，C正确；无机苯与苯为等电子体，分子中含有大π键，故分子中B、N原子的杂化方式为sp2杂化，所以分子中所有原子共平面，D正确。
3．(2020·江苏高考节选)以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵[(NH4)3Fe(C6H5O7)2]。
(1)[Fe(H2O)6]2＋中与Fe2＋配位的原子是________(填元素符号)。
(2)NH3分子中氮原子的轨道杂化类型是____________；C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为__________。
(3)与NH互为等电子体的一种分子为____________________(填化学式)。
【解析】(1)[Fe(H2O)6]2＋中O原子有孤电子对，可以填入Fe2＋的空轨道中，即O为配位原子。(2)NH3中，N有一对孤电子对，价层电子对为1＋3＝4，则N为sp3杂化。N的最外层电子排布为2s22p3，p轨道中的电子为半满的稳定状态，很难失去电子，故N的第一电离能比相邻的O元素要大，C的半径大，相对于O原子而言，C易失去电子，则C的第一电离能小于O。(3)NH中，N失去一个电子为C，则CH4与NH互为等电子体。
答案：(1)O (2)sp3 N>O>C (3)CH4或SiH4
4．(2019·全国卷Ⅲ节选)磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点，文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。回答下列问题：
(1)FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为________，其中Fe的配位数为__________。
(2)NH4H2PO4中，电负性最高的元素是________；P的________杂化轨道与O的2p轨道形成________键。
【解析】(1)FeCl3的化学键与AlCl3 相同，中间存在配位键，配位数为4。
(2)不同元素的电负性分别是：N为3.0，H为2.1，P为2.1，O为3.5。电负性最高的元素是O。P的杂化轨道计算公式为4＋(5＋3－8)＝4，所以P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成σ键。
答案： (1) 4 (2)O sp3 σ
5．(2018·全国卷Ⅱ节选)硫及其化合物有许多用途。
(1)根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是____________。
(2)固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为______________________。
【解析】(1)根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3的σ键电子对数分别为2、2、3，其中心原子上的孤电子对数分别为×(6－2×1)＝2，×(6－2×2)＝1，×(6－3×2)＝0，故三者中心原子价层电子对数分别为2＋2＝4，2＋1＝3，3＋0＝3，因此中心原子价层电子数不同于其他分子的是H2S。
(2)根据题图可以得出固体三氧化硫中SO4原子团为四面体构型，因此硫原子的杂化轨道类型为sp3。
答案：(1)H2S (2)sp3
6．(2018·全国卷Ⅲ节选)锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：
(1)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃)，其化学键类型是________；ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中，阴离子空间构型为__________，C原子的杂化形式为__________。
【解析】(1)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃)，ZnF2为离子晶体，故含有离子键；根据ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，可推知ZnCl2、ZnBr2、ZnI2为分子晶体，含有共价键，分子极性较小。
(2)ZnCO3中，阴离子CO中σ键＝3，孤电子对数＝(4＋2－3×2)＝0，所以价电子对数＝3＋0＝3，CO空间构型为平面三角形，碳原子的杂化形式为sp2。
答案：(1)离子键 ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小
(2)平面三角形 sp2
1．熟记化合物的两种类型：
(1)离子化合物：含有离子键的化合物。
(2)共价化合物：只含有共价键的化合物。
2．牢记共价键的三种分类：
(1)极性键和非极性键。
(2)π键和σ键。
(3)单键、双键、三键。
3．掌握极性分子和非极性分子的区别。
4．理解原子轨道杂化的三种常见方式：
sp杂化、sp2杂化、sp3杂化。
5．掌握判断微粒构型的一种方法：
价层电子对互斥理论。
6．熟悉常见的分子间作用力：
氢键和范德华力。
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