下表为周期表的一部分,表中所列的字母分别代表一种化学元素。
用化学用语回答下列问题:
(1)写出元素f的基态原子核外电子排布式______________ ;
(2)在C6a6分子中,元素c为______________ 杂化,该分子是___________ 分子(填“极性”或“非极性”)。
(3)ci2分子的电子式为_____________ ,ci2与ce2比较,沸点较高的是______________ (写分子式);
(4)第一电离能:h_________ i;电负性:g___________ b(填“>”、“<”或“=”)。
(5)下列关于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的外围电子排布特点的有关叙述正确的是___________ ;
(6)将氨水滴入到j的硫酸盐溶液中,先产生蓝色沉淀,然后沉淀逐渐溶解并得到深蓝色溶液,显深蓝色的离子是_____________ ,写出蓝色沉淀溶解在氨水中的离子方程式______________ ;
用化学用语回答下列问题:
(1)写出元素f的基态原子核外电子排布式
(2)在C6a6分子中,元素c为
(3)ci2分子的电子式为
(4)第一电离能:h
(5)下列关于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的外围电子排布特点的有关叙述正确的是
A.j位于元素周期表中第四周期、IB族,属于ds区元素 |
B.d的基态原子中,2p能级为半充满,属于p区元素 |
C.最外层电子排布式为4s1,一定属于IA族 |
D.最外层电子排布式为ns2np1,该元素可能是ⅢA族或ⅢB族 |
更新时间:2016-12-09 14:38:44
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(0.15)
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【推荐1】I.如图所示为晶体A的结构,已知晶体A仅由一种元素X组成。X的一种单质可由金属镁与XY2气体加热反应获得。请回答下列问题:
(1)晶体A的名称为__________ 。
(2)晶体A中X原子的杂化方式为________ 。
(3)每个A原子参与形成______ 个6元环。
(4)将每个X原子视为一个球,若X原子的半径为R,1个晶胞中X原子的总体积为V,设一个晶胞的体积为V0,定义堆体积系数α=,则该晶体的堆积系数α=_____ (保留1位有效数字,取,π≈3)
(提示:图中箭头标记的两个原子是相切的,两个原子球心分别位于立方体晶胞顶点和立方体晶胞体对角线四等分点)
II.由分子光谱测得的断裂1个化学键所需的能量称为光谱解离能(D0),1个化学键包含的原子相互作用能称为平衡解离能(D1),两者的关系为
实验测得X-X键振动频率γ=2×1014Hz;
普朗克常数h=6×10-34J·s
阿伏伽德罗常数NA=6×1023mol-1
X为光谱常数。平衡解离能的计算式为;
由实验测得D1=6×10-19J;
用阿伏伽德罗常数NA乘D0得到断裂1mol化学键所需的能量E,E称为键能:E=NAD0。
请回答下列问题:
(1)X-X键的键能为______ kJ/mol。
(2)1mol晶体A中有_____ molX-X键。
(3)原子化热的定义为:断裂lmol晶体中所有化学键需要吸收的热量。原子晶体的原子化热类似于离子晶体的晶格能,那么晶体A的原子化热为______ kJ/mol。
(1)晶体A的名称为
(2)晶体A中X原子的杂化方式为
(3)每个A原子参与形成
(4)将每个X原子视为一个球,若X原子的半径为R,1个晶胞中X原子的总体积为V,设一个晶胞的体积为V0,定义堆体积系数α=,则该晶体的堆积系数α=
(提示:图中箭头标记的两个原子是相切的,两个原子球心分别位于立方体晶胞顶点和立方体晶胞体对角线四等分点)
II.由分子光谱测得的断裂1个化学键所需的能量称为光谱解离能(D0),1个化学键包含的原子相互作用能称为平衡解离能(D1),两者的关系为
实验测得X-X键振动频率γ=2×1014Hz;
普朗克常数h=6×10-34J·s
阿伏伽德罗常数NA=6×1023mol-1
X为光谱常数。平衡解离能的计算式为;
由实验测得D1=6×10-19J;
用阿伏伽德罗常数NA乘D0得到断裂1mol化学键所需的能量E,E称为键能:E=NAD0。
请回答下列问题:
(1)X-X键的键能为
(2)1mol晶体A中有
(3)原子化热的定义为:断裂lmol晶体中所有化学键需要吸收的热量。原子晶体的原子化热类似于离子晶体的晶格能,那么晶体A的原子化热为
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【推荐2】【化学——物质结构与性质】
离子液体是一类具有很高应用价值的绿色溶剂和催化剂,其中的EMIM+离子由H、C、N三种元素组成,结构如图所示。回答下列问题:
碳原子价层电子的轨道表达式为_____ ;基态碳原子中,核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为_____ 形。
(2)根据价层电子对互斥理论,NH3、NO3-、NO2-中,中心原子价层电子对数不同于其他两种粒子的是_____ 。NH3比PH3的沸点高,原因是______ .
(3)氮元素的第一电离能比同周期相邻元素都大的原因是_____ 。
(4)已知分子中的大键可用符号表示,其中n代表参与形成大键的原子数,m代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为)。EMIM+离子中的五元环跟苯分子相似为平面结构,则EMIM+离子中碳原子杂化方式有:_____ ,其中的大键应表示为_____ .
(5)立方氮化硼硬度仅次于金刚石,但热稳定性远高于金刚石,其晶胞结构如图所示。立方氮化硼属于晶体,其中硼原子的配位数为_____ 。已知:立方氮化硼密度为dg/cm3, B原子半径为xpm,N原子半径为xpm,阿伏加 德罗常数的值为NA,则该晶胞中原子的空间利用率为______ (列出化简后的计算式)。
离子液体是一类具有很高应用价值的绿色溶剂和催化剂,其中的EMIM+离子由H、C、N三种元素组成,结构如图所示。回答下列问题:
碳原子价层电子的轨道表达式为
(2)根据价层电子对互斥理论,NH3、NO3-、NO2-中,中心原子价层电子对数不同于其他两种粒子的是
(3)氮元素的第一电离能比同周期相邻元素都大的原因是
(4)已知分子中的大键可用符号表示,其中n代表参与形成大键的原子数,m代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为)。EMIM+离子中的五元环跟苯分子相似为平面结构,则EMIM+离子中碳原子杂化方式有:
(5)立方氮化硼硬度仅次于金刚石,但热稳定性远高于金刚石,其晶胞结构如图所示。立方氮化硼属于晶体,其中硼原子的配位数为
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真题
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【推荐3】元素X 位于第四周期,其基态原子的内层轨道全部排满电子,且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p 轨道上有4个电子。元素Z 的原子最外层电子数是其内层的3倍。
(1)X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
①在1个晶胞中,X离子的数目为_____ 。
②该化合物的化学式为_________ 。
(2)在Y的氢化物(H2Y)分子中,Y原子轨道的杂化类型是_______ 。
(3)Z的氢化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y,其原因是______________ 。
(4)Y 与Z 可形成
①的空间构型为__________ (用文字描述)。
②写出一种与互为等电子体的分子的化学式:_________ 。
(5)X的氯化物与氨水反应可形成配合物[X(NH3)4]Cl2,1mol该配合物中含有σ键的数目为___ 。
(1)X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
①在1个晶胞中,X离子的数目为
②该化合物的化学式为
(2)在Y的氢化物(H2Y)分子中,Y原子轨道的杂化类型是
(3)Z的氢化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y,其原因是
(4)Y 与Z 可形成
①的空间构型为
②写出一种与互为等电子体的分子的化学式:
(5)X的氯化物与氨水反应可形成配合物[X(NH3)4]Cl2,1mol该配合物中含有σ键的数目为
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解题方法
【推荐1】
(1)中国古代四大发明之一——黑火药,它的爆炸反应为
2KNO3+3C+S A+N2↑+3CO2↑(已配平)
①在生成物中,A的晶体类型为____ ,含极性共价键的分子的中心原子轨道杂化类型为_____ 。
②除S外,上列元素的电负性从大到小依次为________ 。
(2)①已知CN-与N2结构相似,推算HCN分子中键与键数目之比为_______ 。
②原子序数小于36的元素Q和T,在周期表中既处于同一周期又位于同一族且原子序数T比Q多2。T的基态原子外围电子(价电子)排布为_______ ,Q2+的未成对电子数是_________ 。
③在CrCl3的水溶液中,一定条件下存在组成为[CrCln(H2O)6-n]x+(n和x均为正整数)的配离子,将其通过氢离子交换树脂(R-H),可发生离子交换反应:[CrCln(H2O)6-n]x++xR—H→Rx[CrCln(H2O)6-n]+xH+;交换出来的H+经中和滴定,即可求出x和n,确定配离子的组成。将含0.0015 mol [CrCln(H2O)6-n]x+的溶液,与R-H完全交换后,中和生成的H+需浓度为0.1200 mol·L-1NaOH溶液25.00 ml,该配离子的化学式为______ 。
(1)中国古代四大发明之一——黑火药,它的爆炸反应为
2KNO3+3C+S A+N2↑+3CO2↑(已配平)
①在生成物中,A的晶体类型为
②除S外,上列元素的电负性从大到小依次为
(2)①已知CN-与N2结构相似,推算HCN分子中键与键数目之比为
②原子序数小于36的元素Q和T,在周期表中既处于同一周期又位于同一族且原子序数T比Q多2。T的基态原子外围电子(价电子)排布为
③在CrCl3的水溶液中,一定条件下存在组成为[CrCln(H2O)6-n]x+(n和x均为正整数)的配离子,将其通过氢离子交换树脂(R-H),可发生离子交换反应:[CrCln(H2O)6-n]x++xR—H→Rx[CrCln(H2O)6-n]+xH+;交换出来的H+经中和滴定,即可求出x和n,确定配离子的组成。将含0.0015 mol [CrCln(H2O)6-n]x+的溶液,与R-H完全交换后,中和生成的H+需浓度为0.1200 mol·L-1NaOH溶液25.00 ml,该配离子的化学式为
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【推荐2】铝是常见金属,其合金、化合物在生产生活中有重要应用。请回答:
(1)能量最低的激发态的核外电子排布式是___________ 。
(2)铝能与H、C、N、F、Cl 等元素形成多种化合物
①下列说法不正确 的是___________ 。
A.中Al原子的杂化方式是sp2
B.化学键中离子键成分的百分数:
C.分子中有6对共用电子对
D.中所有原子或离子满足8 电子稳定结构
②常温下 AlCl3在四氯化碳中的溶解度大于MgCl2,理由是___________ 。
③三乙基铝是一种金属有机物,结构简式为Al(C2H5)3,可做高能火箭燃料,原因是___________ 。
(3)AlP 晶胞结构如下图所示:
①磷化铝晶胞沿着 y轴的投影图为_________ (填选项字母)。
A. B. C. D.
②若磷化铝的晶胞边长为 apm,NA表示阿伏加德罗常数的值,则 AlP晶体的密度为_________ g∙cm−3(用含 NA、a 的最简代数式表示)。
(1)能量最低的激发态的核外电子排布式是
(2)铝能与H、C、N、F、Cl 等元素形成多种化合物
①下列说法
A.中Al原子的杂化方式是sp2
B.化学键中离子键成分的百分数:
C.分子中有6对共用电子对
D.中所有原子或离子满足8 电子稳定结构
②常温下 AlCl3在四氯化碳中的溶解度大于MgCl2,理由是
③三乙基铝是一种金属有机物,结构简式为Al(C2H5)3,可做高能火箭燃料,原因是
(3)AlP 晶胞结构如下图所示:
①磷化铝晶胞沿着 y轴的投影图为
A. B. C. D.
②若磷化铝的晶胞边长为 apm,NA表示阿伏加德罗常数的值,则 AlP晶体的密度为
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解题方法
【推荐3】在初中,我们曾经接触过这样一个模型:
我们称其为“洋葱模型”,因为这个原子模型看起来像一个洋葱,一层一层的……awa
每一层都被称作“能层”,而每个能层能够容纳的电子数都不一样:2,8,18,32……
但是,你是否有过这样的疑惑:
为什么每个能层能够容纳的电子的数目只能是那么多呢……?
这时,我们就要提到另外一个模型了:玻尔模型。
玻尔在提出的模型中规定:电子在一些特定的可能轨道上绕核做圆周运动,离核愈远能量愈高,这如同太阳系中的各大行星,围绕着太阳在不停的运动。
他以这个模型为基础,提出了构造原理,即从氢开始,随核电子数的增加,新增电子填入原子核外“壳层”的顺序,由此开启了用原子结构解释元素周期表的篇章。
我们之前学的“能层”,其前身就是玻尔所提出的“壳层”。
自此之后的5年,原本的“壳层”落实为了所谓的“能层”和“能级”。
在后人的不断努力下,到1936年,德国科学家马德隆以原子光谱事实为依据,最终提出了完整的构造原理。
构造原理是化学中的一种定理,决定了原子、分子和离子中电子在各能级的排布。随核电荷数递增,大多数元素的电中性基态原子的电子按顺序填入核外电子运动轨道,即为构造原理。
下图中,每个小圆圈表示一个能级。每一行对应一个能层,各圆圈连线的顺序表示随核电荷数递增而增加的电子填入能级的顺序;而另一张图(下)为碳原子的电子排布图:
一、已知以下有关电子排布的定义:
•电子排布式:是表示原子核外电子排布的图式之一、有七个电子层,分别用1、2、3、4、5、6、7等数字表示K、L、M、N、O、P、Q等电子层,用s、p、d、f等符号分别表示各电子亚层,并在这些符号右上角用数字表示各亚层上电子的数目。迄今为止,只发现了7个电子层。
•能量最低原理: 自然界一个普遍的规律是"能量越低越稳定"。原子中的电子也是如此。在不违反泡利原理、和洪特规则的条件下,电子优先占据能量较低的原子轨道,使整个原子体系能量处于最低,这样的状态是原子的基态。
•洪特规则:电子尽可能的占据不同轨道,自旋方向相同。
•泡利不相容原理:在一个能量最低的体系中,没有两个电子的四个量子数是完全相同的。
•能级交错:电子层数较大的某些轨道的能量反低于电子层数较小的某些轨道能量的现象。
•电子自旋:电子不仅在核外空间不停地运动,而且还作自旋运动。电子自旋有两种状态,相当于顺时针和逆时针两种方向。每个轨道最多容纳2个自旋方向相反的电子。同一轨道中的2个电子称成对电子,若一个轨道中只有1个电子,该电子被称为单电子。
•价层电子:指原子核外电子中能与其他原子相互作用形成化学键,跟元素化合价有关的电子,又称价电子。
•价层:就是显现化合价的电子层,通常指原子的最外层电子层。
•电负性:周期表中各元素的原子吸引电子能力的一种相对标度 。又称负电性。元素的电负性愈大,吸引电子的倾向愈大,非金属性也愈强。一般认为,电负性大于1.8的是非金属元素,小于1.8的是金属元素,在1.8左右的元素既有金属性又有非金属性。而一般构成元素的电负性差值在0.6~1.7左右的化合物都是共价化合物。
且已知原子中的每一个电子都具有一个不同的运动状态,Re原子共有14个能级,价层共有7个运动状态不同的电子:
(1)写出基态Re原子的价层电子排布图:_______ 。
(2)写出与Re同族的原子序数最小的+2价离子基态核外电子排布式:___ 。
(3)Re的电负性是1.9,Cl的电负性是3.0,ReCl3的熔点为723℃,沸点800~850℃,500℃真空升华。据此判断ReCl3是_______ (选填“共价”,“离子”)化合物。
(4)试推测N能层最多只能容纳32个电子的原因:_____ 。
二、解决了第一个问题之后,我们就成功的来到了第二个问题:
很多同学都知道,CO2和H2O明明都是3个原子,为什么CO2的空间结构是直线形,而H2O的空间结构却是V形呢?
对于下面的问题,这里我们要介绍3个知识点:价层电子对互斥模型、杂化轨道理论和大π键。
价层电子对互斥模型,又称VSEPR模型,是将共用电子对与孤对电子的概念,与原子轨道的概念相结合,且电子斥力达到最小。在这个模型中电子对相互排斥,成键电子与孤对电子距离越远越好。VSEPR模型以最简单的方法形象化了化学变化,也很容易判断物质的空间构型,并且去除孤电子对的VSEPR模型就是实际情况下的空间结构。
而孤电子对(英语:lone pair,或称孤对电子)是不与其他原子结合或共享的成对价电子。存在于原子的最外围电子壳层。 孤对电子在分子中的存在和分配影响分子的形状等,对轻原子组成的分子影响尤为显著。指分子中未成键的价电子对。
对于孤对电子,有以下计算公式:值得注意的是,中心原子为多个相同原子时,该公式的计算结果为每一个原子上的孤对电子数,而不是中心原子孤对电子数的总和。
(5)试计算H2O中孤电子对的对数:_______ 对。
杂化轨道理论:
杂化轨道理论是一种科学理论。在形成多原子分子的过程中,中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合,形成一组新的轨道,这个过程叫做轨道的杂化,产生的新轨道叫做杂化轨道。只有最外电子层中不同能级中的电子可以进行轨道杂化,且在第一层的两个电子不参与反应。不同能级中的电子在进行轨道杂化时,电子会从能量低的层跃迁到能量高的层,并且杂化以后的各电子轨道能量相等(等性杂化),同时又高于原来能量较低的能级的能量,低于原来能量较高的能级的能量。当然的,有几个原子轨道参加杂化,杂化后就生成几个杂化轨道。
那么,我们该如何计算杂化轨道的数量呢?
计算公式在这里哦(中心原子的轨道数):
比如,PO中P原子的杂化情况为个轨道参与杂化,也就是sp3杂化。
很多同学看到公式就有些懵了:π键数该如何计算呢?
这里我们要讲第三个知识点:大π键。
你可能觉得CO2分子中有两个C=O,但事实上,那真的是碳氧双键吗?
事实上,CO2中的那两个π键看成普通π键只是为了方便我们的理解,而那两个π键应该属于大π键,而他的孤对电子也因此被拿去。
我们先来看一下轨道的电子云模型(一种用来描述电子在原子核外空间某处出现机会(几率)的大小的模型,毕竟根据量子力学相关的定义,我们无法同时获得电子的位置和此时的时刻):
细心的同学可以发现,2p轨道其实是由3个相同结构构造成的,我们根据其朝向分别命名为2px、2py和2pz。
我们常见的π键,就是2p轨道的电子云通过侧面“肩碰肩”的方式形成的。
只是,大π键(离域π键)的形成和π键要求不同:
1. 一般情况下,所有参与形成离域π键的原子必须在同一直线或同一平面上。
2. 一般情况下,参与离域π键的原子都必须提供一个或两个互相平行的p轨道。
3. 一般情况下,形成离域π键的p电子的总数小于p轨道数的两倍。
大π键的常见表示方法:,其中n为原子个数,m为共用电子个数,m≤2n。
那么,m的值应该如何计算呢?
计算公式如下:
(6)试计算CO2分子中大π键的数量和对应的大π键表示:_______ 。
(7)写出CO2分子中C原子的杂化情况:_______ 。
到了这里,相信你已经能够解决题干刚开始给出的那个问题了:为什么CO2的空间结构是直线形,而H2O的空间结构却是V形呢?
已知电子对的数量和其对应的VSEPR模型如下表所示:
(8)写出N2O4一个中心原子的杂化情况和其对应的空间结构:_______ ;_______ 。
我们称其为“洋葱模型”,因为这个原子模型看起来像一个洋葱,一层一层的……awa
每一层都被称作“能层”,而每个能层能够容纳的电子数都不一样:2,8,18,32……
但是,你是否有过这样的疑惑:
为什么每个能层能够容纳的电子的数目只能是那么多呢……?
这时,我们就要提到另外一个模型了:玻尔模型。
玻尔在提出的模型中规定:电子在一些特定的可能轨道上绕核做圆周运动,离核愈远能量愈高,这如同太阳系中的各大行星,围绕着太阳在不停的运动。
他以这个模型为基础,提出了构造原理,即从氢开始,随核电子数的增加,新增电子填入原子核外“壳层”的顺序,由此开启了用原子结构解释元素周期表的篇章。
我们之前学的“能层”,其前身就是玻尔所提出的“壳层”。
自此之后的5年,原本的“壳层”落实为了所谓的“能层”和“能级”。
在后人的不断努力下,到1936年,德国科学家马德隆以原子光谱事实为依据,最终提出了完整的构造原理。
构造原理是化学中的一种定理,决定了原子、分子和离子中电子在各能级的排布。随核电荷数递增,大多数元素的电中性基态原子的电子按顺序填入核外电子运动轨道,即为构造原理。
下图中,每个小圆圈表示一个能级。每一行对应一个能层,各圆圈连线的顺序表示随核电荷数递增而增加的电子填入能级的顺序;而另一张图(下)为碳原子的电子排布图:
一、已知以下有关电子排布的定义:
•电子排布式:是表示原子核外电子排布的图式之一、有七个电子层,分别用1、2、3、4、5、6、7等数字表示K、L、M、N、O、P、Q等电子层,用s、p、d、f等符号分别表示各电子亚层,并在这些符号右上角用数字表示各亚层上电子的数目。迄今为止,只发现了7个电子层。
•能量最低原理: 自然界一个普遍的规律是"能量越低越稳定"。原子中的电子也是如此。在不违反泡利原理、和洪特规则的条件下,电子优先占据能量较低的原子轨道,使整个原子体系能量处于最低,这样的状态是原子的基态。
•洪特规则:电子尽可能的占据不同轨道,自旋方向相同。
•泡利不相容原理:在一个能量最低的体系中,没有两个电子的四个量子数是完全相同的。
•能级交错:电子层数较大的某些轨道的能量反低于电子层数较小的某些轨道能量的现象。
•电子自旋:电子不仅在核外空间不停地运动,而且还作自旋运动。电子自旋有两种状态,相当于顺时针和逆时针两种方向。每个轨道最多容纳2个自旋方向相反的电子。同一轨道中的2个电子称成对电子,若一个轨道中只有1个电子,该电子被称为单电子。
•价层电子:指原子核外电子中能与其他原子相互作用形成化学键,跟元素化合价有关的电子,又称价电子。
•价层:就是显现化合价的电子层,通常指原子的最外层电子层。
•电负性:周期表中各元素的原子吸引电子能力的一种相对标度 。又称负电性。元素的电负性愈大,吸引电子的倾向愈大,非金属性也愈强。一般认为,电负性大于1.8的是非金属元素,小于1.8的是金属元素,在1.8左右的元素既有金属性又有非金属性。而一般构成元素的电负性差值在0.6~1.7左右的化合物都是共价化合物。
且已知原子中的每一个电子都具有一个不同的运动状态,Re原子共有14个能级,价层共有7个运动状态不同的电子:
(1)写出基态Re原子的价层电子排布图:
(2)写出与Re同族的原子序数最小的+2价离子基态核外电子排布式:
(3)Re的电负性是1.9,Cl的电负性是3.0,ReCl3的熔点为723℃,沸点800~850℃,500℃真空升华。据此判断ReCl3是
(4)试推测N能层最多只能容纳32个电子的原因:
二、解决了第一个问题之后,我们就成功的来到了第二个问题:
很多同学都知道,CO2和H2O明明都是3个原子,为什么CO2的空间结构是直线形,而H2O的空间结构却是V形呢?
对于下面的问题,这里我们要介绍3个知识点:价层电子对互斥模型、杂化轨道理论和大π键。
价层电子对互斥模型,又称VSEPR模型,是将共用电子对与孤对电子的概念,与原子轨道的概念相结合,且电子斥力达到最小。在这个模型中电子对相互排斥,成键电子与孤对电子距离越远越好。VSEPR模型以最简单的方法形象化了化学变化,也很容易判断物质的空间构型,并且去除孤电子对的VSEPR模型就是实际情况下的空间结构。
而孤电子对(英语:lone pair,或称孤对电子)是不与其他原子结合或共享的成对价电子。存在于原子的最外围电子壳层。 孤对电子在分子中的存在和分配影响分子的形状等,对轻原子组成的分子影响尤为显著。指分子中未成键的价电子对。
对于孤对电子,有以下计算公式:值得注意的是,中心原子为多个相同原子时,该公式的计算结果为每一个原子上的孤对电子数,而不是中心原子孤对电子数的总和。
(5)试计算H2O中孤电子对的对数:
杂化轨道理论:
杂化轨道理论是一种科学理论。在形成多原子分子的过程中,中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合,形成一组新的轨道,这个过程叫做轨道的杂化,产生的新轨道叫做杂化轨道。只有最外电子层中不同能级中的电子可以进行轨道杂化,且在第一层的两个电子不参与反应。不同能级中的电子在进行轨道杂化时,电子会从能量低的层跃迁到能量高的层,并且杂化以后的各电子轨道能量相等(等性杂化),同时又高于原来能量较低的能级的能量,低于原来能量较高的能级的能量。当然的,有几个原子轨道参加杂化,杂化后就生成几个杂化轨道。
那么,我们该如何计算杂化轨道的数量呢?
计算公式在这里哦(中心原子的轨道数):
比如,PO中P原子的杂化情况为个轨道参与杂化,也就是sp3杂化。
很多同学看到公式就有些懵了:π键数该如何计算呢?
这里我们要讲第三个知识点:大π键。
你可能觉得CO2分子中有两个C=O,但事实上,那真的是碳氧双键吗?
事实上,CO2中的那两个π键看成普通π键只是为了方便我们的理解,而那两个π键应该属于大π键,而他的孤对电子也因此被拿去。
我们先来看一下轨道的电子云模型(一种用来描述电子在原子核外空间某处出现机会(几率)的大小的模型,毕竟根据量子力学相关的定义,我们无法同时获得电子的位置和此时的时刻):
细心的同学可以发现,2p轨道其实是由3个相同结构构造成的,我们根据其朝向分别命名为2px、2py和2pz。
我们常见的π键,就是2p轨道的电子云通过侧面“肩碰肩”的方式形成的。
只是,大π键(离域π键)的形成和π键要求不同:
1. 一般情况下,所有参与形成离域π键的原子必须在同一直线或同一平面上。
2. 一般情况下,参与离域π键的原子都必须提供一个或两个互相平行的p轨道。
3. 一般情况下,形成离域π键的p电子的总数小于p轨道数的两倍。
大π键的常见表示方法:,其中n为原子个数,m为共用电子个数,m≤2n。
那么,m的值应该如何计算呢?
计算公式如下:
(6)试计算CO2分子中大π键的数量和对应的大π键表示:
(7)写出CO2分子中C原子的杂化情况:
到了这里,相信你已经能够解决题干刚开始给出的那个问题了:为什么CO2的空间结构是直线形,而H2O的空间结构却是V形呢?
已知电子对的数量和其对应的VSEPR模型如下表所示:
电子对数 | VSEPR模型 |
2 | 直线型 |
3 | 平面三角形(sp2杂化) 三角锥形(sp3杂化) |
4 | 四面体(正四面体) |
5 | 三角双锥型 |
6 | 正八面体 |
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【推荐1】氟元素可形成多种有工业价值和科研价值的化合物,如、、、HF、、等。
(1)通入稀NaOH溶液中可生成,分子的构型为_______ 。
(2)的熔点为1090℃,远高于的熔点(192℃),,其原因是_______ 。
(3)石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB方式堆积而成,如图a所示,图中用虚线标出了石墨的一个六方晶胞。若按ABCABC方式堆积而成,则如图b所示,图中用虚线标出了石墨的一个三方晶胞。石墨与在450℃反应,石墨层间插入F得到层状结构化合物,该物质仍具有润滑性,其单层局部结构如图c所示。回答下列问题:
①E原子的分数坐标为_______ (以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子的分数坐标)。
②与石墨相比,的导电性_______ (填“增强”或“减弱”),中C—C键的键长比石墨中C—C键的_______ (填“长”或“短”)。
③1个三方石墨晶胞中碳原子的个数为_______ 。
④阿伏加德罗常数的值为NA,六方石墨晶体的密度为_____ (写出计算表达式,要求化简)。
(1)通入稀NaOH溶液中可生成,分子的构型为
(2)的熔点为1090℃,远高于的熔点(192℃),,其原因是
(3)石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB方式堆积而成,如图a所示,图中用虚线标出了石墨的一个六方晶胞。若按ABCABC方式堆积而成,则如图b所示,图中用虚线标出了石墨的一个三方晶胞。石墨与在450℃反应,石墨层间插入F得到层状结构化合物,该物质仍具有润滑性,其单层局部结构如图c所示。回答下列问题:
①E原子的分数坐标为
②与石墨相比,的导电性
③1个三方石墨晶胞中碳原子的个数为
④阿伏加德罗常数的值为NA,六方石墨晶体的密度为
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【推荐2】稀有气体的性质与应用
稀有气体在大功率激光、特殊的光学玻璃等领域具有重大应用前景。Xe的氟化物中XeF2是最有前途的氟化剂,其与氟磺酸(FSO3H)反应产生游离基A(反应一),A双聚成含有非极性键的极性分子B;XeF2水溶液作为强氧化剂可以用来测定I-的含量,在弱酸性介质中氧化I-为IO(反应二);计算表明,Xe的电离能(12.13eV)比O2的电离能(12.2eV)更低,据此,研究者试图通过O2BF4与Xe反应来制备XeBF4,然而得到的白色固体C中氟含量为28.63%,低于目标产物中氟含量(反应三);XeOBF4同路易斯酸SbF5以1∶2反应生成离子化合物D(反应四)。
(1)写出反应一、二、三的方程式_____ 、_____ 、_____ 。
(2)画出B的立体结构_____ 。
(3)画出C的立体结构,在结构中标出中心原子的杂化方式_____ 。
(4)画出D的立体结构_____ 。
稀有气体在大功率激光、特殊的光学玻璃等领域具有重大应用前景。Xe的氟化物中XeF2是最有前途的氟化剂,其与氟磺酸(FSO3H)反应产生游离基A(反应一),A双聚成含有非极性键的极性分子B;XeF2水溶液作为强氧化剂可以用来测定I-的含量,在弱酸性介质中氧化I-为IO(反应二);计算表明,Xe的电离能(12.13eV)比O2的电离能(12.2eV)更低,据此,研究者试图通过O2BF4与Xe反应来制备XeBF4,然而得到的白色固体C中氟含量为28.63%,低于目标产物中氟含量(反应三);XeOBF4同路易斯酸SbF5以1∶2反应生成离子化合物D(反应四)。
(1)写出反应一、二、三的方程式
(2)画出B的立体结构
(3)画出C的立体结构,在结构中标出中心原子的杂化方式
(4)画出D的立体结构
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【推荐3】早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Ca、Cu、Fe 四种金属元素组成,回答下列问题:
(1)基态Fe原子有_______ 个未成对电子,Fe3+的价电子排布式为__________ 。
(2)新制的Cu(OH)2可将乙醛氧化成乙酸,而自身还原成Cu2O。乙醛分子中含有的σ键与π键的比例为___ 。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为_____ ,配合物[Cu(NH3)4](OH)2中含有的化学键类型有_________ ,1 mol该物质中有______ 个σ键。
(3)Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有______ 个铜原子。
(4)CaCl2熔点高于AlCl3的原因__________________________________ 。
(5)CaF2晶胞如图所示,已知:氟化钙晶体密度为ρg·cm-3,NA代表阿伏伽德罗常数的值。氟化钙晶体中Ca2+和F-之间最近核间距(d)为______________ pm(只要求列出计算式即可)。
(1)基态Fe原子有
(2)新制的Cu(OH)2可将乙醛氧化成乙酸,而自身还原成Cu2O。乙醛分子中含有的σ键与π键的比例为
(3)Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有
(4)CaCl2熔点高于AlCl3的原因
(5)CaF2晶胞如图所示,已知:氟化钙晶体密度为ρg·cm-3,NA代表阿伏伽德罗常数的值。氟化钙晶体中Ca2+和F-之间最近核间距(d)为
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