Question

【題目】水是自然界中普遍存在的一種物質(zhì)，也是維持生命活動(dòng)所必需的一種物質(zhì)。

信息一：水的性質(zhì)存在許多反常現(xiàn)象，如固態(tài)密度小于液態(tài)密度使冰浮在水面上，沸點(diǎn)相對(duì)較高使水在常溫常壓下呈液態(tài)等。

信息二：在20 ℃、1個(gè)大氣壓下，水可以結(jié)成冰，稱為“熱冰”（如下圖）：

試根據(jù)以上信息回答下列問(wèn)題：

（1）s軌道與s軌道重疊形成的共價(jià)鍵可用符號(hào)表示為ds－s，p軌道以“頭碰頭”方式重疊形成的共價(jià)鍵可用符號(hào)表示為dp－p，則H2O分子中含有的共價(jià)鍵用符號(hào)表示為________。

（2）下列物質(zhì)熔化時(shí)，所克服的微粒間的作用與“熱冰”熔化時(shí)所克服的作用類型完全相同的是________。

A 金剛石 B 干冰 C 食鹽 D 固態(tài)氨

（3）已知：2H2O=H3O＋＋OH－，H3O＋的立體構(gòu)型是________，H3O＋中含有一種特殊的共價(jià)鍵是________。

（4）根據(jù)等電子原理，寫(xiě)出短周期元素原子形成的與H3O＋互為等電子體的分子或離子________。

（5）水的分解溫度遠(yuǎn)高于其沸點(diǎn)的原因是________________。

（6）從結(jié)構(gòu)的角度分析固態(tài)水（冰）的密度小于液態(tài)水的密度的原因是_______。

Answer 1

【答案】ds－sp3 D 三角錐形 配位鍵 NH3 水分解需要破壞分子內(nèi)部的極性鍵，水的汽化只需破壞分子間的范德華力與氫鍵即可，而極性鍵遠(yuǎn)比分子間的范德華力與氫鍵強(qiáng)得多 水分子之間除了范德華力外還存在較強(qiáng)的氫鍵，氫鍵是有方向性和飽和性的，水由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)，氫鍵的這種方向性和飽和性表現(xiàn)得更為突出，每個(gè)水分子都處于與直接相鄰的4個(gè)水分子構(gòu)成的四面體中心，分子之間的空隙較大，密度較小

【解析】

本題考察軌道雜化類型、晶體所含的作用力、離子的空間構(gòu)型、等電子體、氫鍵和化學(xué)鍵的比較。

（1）H原子只有一個(gè)電子，且占據(jù)s軌道，O原子通過(guò)雜化形成4個(gè)sp3雜化軌道，雜化軌道上有2個(gè)不成對(duì)電子，H原子的s軌道與O原子的sp3雜化軌道頭碰頭形成共價(jià)鍵，則H2O分子中含有的共價(jià)鍵用符號(hào)表示為ds－sp3；

（2）熱冰屬于分子晶體，其熔化時(shí)所克服的作用有分子間作用力和氫鍵；

A. 金剛石屬于原子晶體，熔化需要克服共價(jià)鍵，A錯(cuò)誤；

B. 干冰屬于分子晶體，熔化需要克服分子間作用力，B錯(cuò)誤；

C. 食鹽屬于離子晶體，熔化需要克服離子鍵，C錯(cuò)誤；

D. 固態(tài)氨屬于分子晶體，熔化需要克服分子間作用力和氫鍵，D正確；

故合理選項(xiàng)為D；

（3）H2O的結(jié)構(gòu)本為V形，O含有兩對(duì)孤電子，H+具有空軌道，可以以配位鍵的形式，結(jié)合其中一對(duì)孤電子形成H3O＋，則該離子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形；

（4）等電子體的要求是原子總數(shù)相同，價(jià)電子總數(shù)相同，所以短周期元素原子形成的與H3O＋互為等電子體的分子或離子有NH3；

（5）水的分解溫度遠(yuǎn)高于其沸點(diǎn)的原因是水分解需要破壞分子內(nèi)部的極性鍵，水的汽化只需破壞分子間的范德華力與氫鍵即可，而極性鍵遠(yuǎn)比分子間的范德華力與氫鍵強(qiáng)得多；

（6）水分子之間除了范德華力外還存在較強(qiáng)的氫鍵，氫鍵是有方向性和飽和性的，水由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)，氫鍵的這種方向性和飽和性表現(xiàn)得更為突出，每個(gè)水分子都處于與直接相鄰的4個(gè)水分子構(gòu)成的四面體中心，分子之間的空隙較大，密度較小。