2.電離能、電負(fù)性、化學(xué)鍵、雜化方式與空間結(jié)構(gòu)類原因解釋題1．元素第一電離能的周期性變化隨著原子序數(shù)的遞增，元素的第一電離能呈周期性變化：同周期元素從左到右，第一電離能有逐漸增大的趨勢，稀有氣體的第一電離能最大，氫和堿金屬的第一電離能最小。同族元素從上到下，第一電離能逐漸減小。說明同周期元素，從左到右第一電離能呈增大趨勢。同能級的軌道為全充滿、半充滿時，元素的第一電離能較相鄰元素要大，即第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一電離能均大于同周期相鄰元素。例如，Be、N、Mg、P。2．元素電負(fù)性的周期性變化元素的電負(fù)性：不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。隨著原子序數(shù)的遞增，元素的電負(fù)性呈周期性變化：同周期元素從左到右，元素的電負(fù)性逐漸增大；同族元素從上到下，元素的電負(fù)性逐漸減小。3．離子鍵離子鍵存在于離子化合物中。一般陰、陽離子的電荷越多、離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)。4．共價鍵(1)σ鍵、π鍵(以碳原子之間成鍵為例)共價鍵舉例說明單鍵(σ鍵)①相同原子之間形成的共價鍵是非極性鍵，如Cl2；不同原子之間形成的共價鍵是極性鍵，如HCl；②分子中的大π鍵可用符號Πeq\o\al(n,m)表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)(如苯分子中的大π鍵可表示為Πeq\o\al(6,6))，Neq\o\al(－,5)：Πeq\o\al(6,5)，NOeq\o\al(－,3)：Πeq\o\al(6,4)，SO2：Πeq\o\al(4,3)，O3：Πeq\o\al(4,3)，COeq\o\al(2－,3)：Πeq\o\al(6,4)雙鍵(1個σ鍵、1個π鍵)三鍵(1個σ鍵、2個π鍵)—C≡C—大π鍵(2)配位鍵①配合物的組成：以[Cu(NH3)4]SO4為例，如圖1所示。②一般來說，配合物內(nèi)界與外界之間為離子鍵，電荷相互抵消。③配體有多個配位原子，與中心原子形成螯合物，如銅離子與乙二胺形成配離子(圖2)。5．中心原子雜化類型和分子空間結(jié)構(gòu)的相互判斷中心原子的雜化類型和分子的空間結(jié)構(gòu)有關(guān)，二者之間可以相互判斷。分子組成(A為中心原子)中心原子的孤電子對數(shù)中心原子的雜化方式分子的空間結(jié)構(gòu)實例AB20sp直線形BeCl21sp2V形SO22sp3V形H2OAB30sp2平面三角形BF31sp3三角錐形NH3AB40sp3正四面體形CH4特別提醒(1)用價層電子對互斥模型判斷分子的空間結(jié)構(gòu)，不僅要考慮中心原子的孤電子對所占據(jù)的空間，還要考慮孤電子對對成鍵電子對的排斥力大小。排斥力大小順序為LP—LP>LP—BP>BP—BP(LP代表孤電子對，BP代表成鍵電子對)。(2)鍵角大小的判斷方法①不同雜化類型如鍵角：CH4<BF3<CO2。②單鍵、雙鍵、三鍵的影響(較少考查，了解)三鍵、雙鍵、單鍵之間的排斥力大小順序：三鍵—三鍵>三鍵—雙鍵>雙鍵—雙鍵>雙鍵—單鍵>單鍵—單鍵。如乙烯分子中H—C=C的鍵角是121.3°；H—C—H的鍵角是117.4°，均接近120°。③雜化類型相同，中心原子的孤電子對數(shù)越多，鍵角越小如鍵角：CH4>NH3>H2O；NHeq\o\al(＋,4)>NH3；H3O＋>H2O。④雜化類型和孤電子對數(shù)均相同，中心原子的電負(fù)性越大，鍵角越大鍵角：NH3>PH3>AsH3。解釋：N、P、As的電負(fù)性逐漸減小，中心原子的電負(fù)性越大，成鍵電子對越靠近中心原子，成鍵電子對排斥力增大，鍵角增大。⑤雜化類型和孤電子對數(shù)均相同，配位原子的電負(fù)性越大，鍵角越小鍵角：NF3<NH3。解釋：F的電負(fù)性比H大，NF3中成鍵電子對偏向F，成鍵電子對排斥力比NH3小，且NF3的孤電子對偏向N，孤電子對對成鍵電子對的排斥力較大。對于第④、⑤種類型，可以歸納為判斷中心原子的電子云密度，中心原子的電子云密度越大，則該分子的成鍵電子對排斥力越大，則鍵角越大。1．[2021·山東，16(2)節(jié)選]O、F、Cl電負(fù)性由大到小的順序為____________。答案F>O>Cl2．[2020·全國卷Ⅰ，35(1)(2)]Goodenough等人因在鋰離子電池及鈷酸鋰、磷酸鐵鋰等正極材料研究方面的卓越貢獻(xiàn)而獲得2019年諾貝爾化學(xué)獎?；卮鹣铝袉栴}：(1)基態(tài)Fe2＋與Fe3＋離子中未成對的電子數(shù)之比為__________________。(2)Li及其周期表中相鄰元素的第一電離能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________。I1/(kJ·mol－1)Li520Be900B801Na496Mg738Al578答案(1)4∶5(2)Na與Li同主族，Na的電子層數(shù)更多，原子半徑更大，更易失電子，故第一電離能更小Li、Be和B為同周期元素，同周期元素從左至右，第一電離能呈現(xiàn)增大的趨勢；但由于基態(tài)Be原子的s能級軌道處于全充滿狀態(tài)，能量更低更穩(wěn)定，故其第一電離能大于B的解析(1)基態(tài)Fe2＋的價層電子排布式為3d6，未成對電子數(shù)為4，基態(tài)Fe3＋的價層電子排布式為3d5，未成對電子數(shù)為5，所以兩者之比為4∶5。3．[2023·湖南，17(1)(7)]物質(zhì)Ga(CH3)3Et2OCH3INR3沸點/℃55.734.642.4365.8回答下列問題：(1)晶體Ga(CH3)3的晶體類型是___________________________________________________。(7)比較分子中的C—Ga—C鍵角大?。篏a(CH3)3______________Ga(CH3)3(Et2O)(填“>”“<”或“＝”)，其原因是___________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)分子晶體(7)>Ga(CH3)3中Ga為sp2雜化，而Ga(CH3)3(Et2O)中Ga為sp3雜化，故Ga(CH3)3(Et2O)中C—Ga—C的鍵角較小解析(1)晶體Ga(CH3)3的沸點較低，晶體類型是分子晶體。1．比較O、C電負(fù)性大小，并從原子結(jié)構(gòu)角度解釋兩元素電負(fù)性差異的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案O原子的原子半徑小于C原子的原子半徑，對電子的吸引能力更強(qiáng)，電負(fù)性：O>C2．尿素[CO(NH2)2]分子中N、O元素的第一電離能：N>O，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案N元素的2p能級為半充滿狀態(tài)，是較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，失去1個電子需要的能量更多3．Na＋和Ne互為等電子體，電離能：I2(Na)>I1(Ne)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案Na＋和Ne電子排布結(jié)構(gòu)相同，而Na＋比Ne的核電荷數(shù)大，因此Na＋原子核對核外電子的吸引力大于Ne原子核對核外電子的吸引力，所以Na＋更難失去電子，電離能更大4．已知電負(fù)性：H2.1；C2.5；F4.0；P2.1；I2.5。CH3I是一種甲基化試劑，CF3I可用作制冷劑，CH3I和CF3I發(fā)生水解時的主要反應(yīng)分別是CH3I＋H2O→CH3OH＋HI和CF3I＋H2O→CF3H＋HIO。CF3I的水解產(chǎn)物是HIO，結(jié)合電負(fù)性解釋原因：__________________________________________________________________________________________________________________________________。答案因為電負(fù)性：F>I＝C，所以在CF3I中，受3個F原子吸引電子能力強(qiáng)的影響，I與C之間的共用電子對偏向于C，I顯＋1價，則CF3I發(fā)生水解時，生成CF3H和HIO5．下表是兩者的鍵能(單位：kJ·mol－1)數(shù)據(jù)：A—BA=BA≡BCO3517451071.9N2139418946結(jié)合數(shù)據(jù)說明CO比N2活潑的原因：_______________________________________________________________________________________________________________________。答案CO中第一個π鍵的鍵能是326.9kJ·mol－1，N2中第一個π鍵的鍵能是528kJ·mol－1，所以CO的第一個π鍵比N2中第一個π鍵更容易斷裂，所以CO比N2活潑6．兩種三角錐形氣態(tài)氫化物PH3和NH3的鍵角分別為93°6′和107°，試分析PH3的鍵角小于NH3的原因：______________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案電負(fù)性：N＞P，中心原子的電負(fù)性越大，成鍵電子對離中心原子越近，成鍵電子對之間的距離越小，成鍵電子對之間的排斥力增大，鍵角變大7．NF3的鍵角______NH3的鍵角(填“>”“<”或“＝”)，理由是__________________________________________________________________________________________________。答案<F的電負(fù)性比H大，NF3中N原子周圍電子云的密度減小，成鍵電子對之間的排斥力較小，因而鍵角較小8．H3O＋中H—O—H的鍵角比H2O中H—O—H的鍵角大，原因是___________________________________________________________________________________________________。答案H2O中的氧原子有2個孤電子對，H3O＋中的氧原子有1個孤電子對，排斥力較小9．CH4、NH3、H2O的VSEPR模型都是________，鍵角分別是________、________、__________；分析它們鍵角差異的原因：_______________________________________________________________________________________________________________________________________。答案四面體形109°28′107°105°CH4中鍵與鍵之間的排斥力一樣，是正四面體形，鍵角為109°28′；而其他兩個分子均有未成鍵的孤電子對，孤電子對間的排斥力>孤電子對與σ鍵電子對間的排斥力>σ鍵電子對間的排斥力。由于孤電子對對成鍵電子的排斥作用，使得成鍵電子間夾角變小，H2O中有兩個孤電子對，NH3中有一個孤電子對，故H2O中鍵角比NH3更小10．SOeq\o\al(2－,3)的鍵角小于SOeq\o\al(2－,4)的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。答案SOeq\o\al(2－,4)中無孤電子對，SOeq\o\al(2－,3)中有一個孤電子對，孤電子對與成鍵電子對間的斥力更大，導(dǎo)致SOeq\o\al(2－,3)的鍵角小于SOeq\o\al(2－,4)11．CH3NHeq\o\al(＋,3)中H—N—H的鍵角比NH3中H—N—H的鍵角________(填“大”或“小”)，理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案大CH3NHeq\o\al(＋,3)中N形成4個σ鍵，而NH3分子中N有1個孤電子對，孤電子對對H—N的排斥力更大，H—N—H的鍵角變小12．順鉑有抗癌作用。機(jī)理：在銅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的作用下，順鉑進(jìn)入人體細(xì)胞發(fā)生水解，生成的Pt(NH3)2(OH)Cl與DNA結(jié)合，破壞DNA的結(jié)構(gòu)，阻止癌細(xì)胞增殖。如：(1)鳥嘌呤與Pt(NH3)2(OH)Cl反應(yīng)的產(chǎn)物中包含的化學(xué)鍵有__________(填字母)。A氫鍵 B．離子鍵C．共價鍵 D．配位鍵(2)在Pt(NH3)2Cl2，配體與鉑(Ⅱ)的結(jié)合能力：Cl－__________NH3(填“>”或“＜”)。答案(1)BCD(2)＜解析(1)根據(jù)題中產(chǎn)物結(jié)構(gòu)可知化學(xué)鍵包括離子鍵、共價鍵和配位鍵，故選B、C、D。(2)與Cl相比，N給出孤電子對的能力更強(qiáng)。13．Cu2O與NH3·H2O反應(yīng)能形成較穩(wěn)定的[Cu(NH3)2]＋的原因是________________________________________________________________________________________________。答案NH3·H2O中的N原子提供孤電子對，與Cu＋形成配位鍵14．Co3＋在水中易被還原成Co2＋，而在氨水中可穩(wěn)定存在，其原因為________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案Co3＋可與NH3形成較穩(wěn)定的配合物15．TiCl4可以與胺形成配合物，如[TiCl4(CH3NH2)2]、[TiCl4(H2NCH2CH2NH2)]等。(1)[TiCl4(H2NCH2CH2NH2)]中Ti的配位數(shù)是________________。(2)1molH2NCH2CH2NH2中含有的σ鍵數(shù)目為________。(3)配合物[TiCl4(H2NCH2CH2NH2)]與游離的H2NCH2CH2NH2分子相比，其H—N—H的鍵角______(填“較大”“較小”或“相同”)，原因是_________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)6(2)11NA(3)較大H2NCH2CH2NH2通過配位鍵與Ti結(jié)合后，原來的孤電子對變?yōu)槌涉I電子對，對N—H成鍵電子對的排斥力減小，N—H之間的鍵角增大16．鄰二氮菲()中N原子可與Fe2＋通過配位鍵形成橙紅色鄰二氮菲亞鐵離子，利用該反應(yīng)可測定Fe2＋濃度，該反應(yīng)的適宜pH范圍為2～9，試解釋選擇該pH范圍的原因：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案當(dāng)H＋濃度較高時，鄰二氮菲中的N優(yōu)先與H＋形成配位鍵，導(dǎo)致與Fe2＋配位的能力減弱；若OH－濃度較高時，OH－與Fe2＋反應(yīng)，也會影響與鄰二氮菲配位17．一種具有光催化作用的配合物A結(jié)構(gòu)簡式如圖所示：(1)配離子ClOeq\o\al(－,3)的空間結(jié)構(gòu)為________________，鈷元素的價態(tài)為______________，通過螯合作用形成的配位鍵有____________個。(2)配合物A無順磁性，則中心離子的雜化方式為______________(填字母)。(若中心離子具有單電子，則配合物為順磁性物質(zhì))A．sp3 B．sp3d8C．d2sp3 D．sp3d(3)咪唑()具有類似苯環(huán)的芳香性，①號N比②號N更易與鈷形成配位鍵的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)三角錐形＋35(2)C(3)②號氮原子孤電子對參與形成大π鍵，使電子云密度降低，與鈷配位能力減弱18．苯分子中6個C原子，每個C原子有一個2p軌道參與形成大π鍵，可記為Πeq\o\al(6,6)(右下角“6”表示6個原子，右上角“6”表示6個共用電子)。(1)已知某化合物的結(jié)