Question

【題目】水是自然界中普遍存在的一種物質，也是維持生命活動所必需的一種物質。

信息一：水的性質存在許多反常現象，如固態密度小于液態密度使冰浮在水面上，沸點相對較高使水在常溫常壓下呈液態等。

信息二：在20 ℃、1個大氣壓下，水可以結成冰，稱為“熱冰”（如下圖）：

試根據以上信息回答下列問題：

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

（2）下列物質熔化時，所克服的微粒間的作用與“熱冰”熔化時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 固態氨

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

（4）根據等電子原理，寫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）水的分解溫度遠高于其沸點的原因是________________。

（6）從結構的角度分析固態水（冰）的密度小于液態水的密度的原因是_______。

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，而極性鍵遠比分子間的范德華力與氫鍵強得多 水分子之間除了范德華力外還存在較強的氫鍵，氫鍵是有方向性和飽和性的，水由液態變為固態時，氫鍵的這種方向性和飽和性表現得更為突出，每個水分子都處于與直接相鄰的4個水分子構成的四面體中心，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、離子的空間構型、等電子體、氫鍵和化學鍵的比較。

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

（2）熱冰屬于分子晶體，其熔化時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，熔化需要克服共價鍵，A錯誤；

B. 干冰屬于分子晶體，熔化需要克服分子間作用力，B錯誤；

C. 食鹽屬于離子晶體，熔化需要克服離子鍵，C錯誤；

D. 固態氨屬于分子晶體，熔化需要克服分子間作用力和氫鍵，D正確；

故合理選項為D；

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

（4）等電子體的要求是原子總數相同，價電子總數相同，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）水的分解溫度遠高于其沸點的原因是水分解需要破壞分子內部的極性鍵，水的汽化只需破壞分子間的范德華力與氫鍵即可，而極性鍵遠比分子間的范德華力與氫鍵強得多；

（6）水分子之間除了范德華力外還存在較強的氫鍵，氫鍵是有方向性和飽和性的，水由液態變為固態時，氫鍵的這種方向性和飽和性表現得更為突出，每個水分子都處于與直接相鄰的4個水分子構成的四面體中心，分子之間的空隙較大，密度較小。