Question

水是生命之源，它與我們的生活密切相關(guān)．在化學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究中，水也是一種常用的試劑．
（1）在酸性溶液中，水分子容易得到一個(gè)H⁺，形成水合氫離子（H₃O⁺）．對(duì)于這一過程，下列描述不合理的是

 

．
A．氧原子的雜化類型發(fā)生了改變B．微粒的形狀發(fā)生了改變
C．微粒的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變D．微粒中的鍵角發(fā)生了改變
根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論推測(cè)H₃O⁺的形狀為

 

．
（2）水分子和硫化氫分子的鍵角及中心原子的雜化方式如下表：

分子	H2O	H2S
中心原子雜化方式	sp3
鍵角	104.5°	92.1°
鍵長	95.7pm	133.6pm

根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)判斷O-H鍵鍵能

 

（填“＞”、“=”或“＜”）S-H鍵鍵能．用電負(fù)性知識(shí)解釋H₂O的鍵角大于H₂S的鍵角的原因：

 

（3）在冰晶體中，每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子形成氫鍵（如圖所示），已知冰的升華熱是51kJ/mol，除氫鍵外，水分子間還存在范德華力（11kJ/mol），則冰晶體中氫鍵的“鍵能”是

 

kJ/mol．

Answer 1

考點(diǎn)：原子軌道雜化方式及雜化類型判斷,鍵能、鍵長、鍵角及其應(yīng)用

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）H₂O、H₃O⁺中O原子都采用sp³雜化，但H₂O、H₃O⁺的空間構(gòu)型分別是V形和三角錐形；
（2）共價(jià)鍵鍵長越短，鍵能越大；O的電負(fù)性大于S，O與H的兩對(duì)成鍵電子更靠近中心原子，排斥力大，鍵角大；
（3）升華熱=范德華力+氫鍵，利用均攤法計(jì)算水分子與氫鍵的關(guān)系，結(jié)合升華熱、范德華力計(jì)算氫鍵鍵能．

解答： 解：（1）A、水中氧的雜化為sp³，H₃O⁺中氧的雜化為sp³，則氧原子的雜化類型沒有改變，故A不合理；
B、水分子為V型，H₃O⁺為三角錐型，則微粒的形狀發(fā)生了改變，故B合理；
C、因結(jié)構(gòu)不同，則性質(zhì)不同，微粒的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變，故C合理；
D、水分子為V型，H₃O⁺為三角錐型，微粒中的鍵角發(fā)生了改變，故D合理；
根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，H₃O⁺中氧的雜化為sp³，VSEPR模型為四面體形，含有1個(gè)孤電子對(duì)，H₃O⁺的形狀為三角錐形，
故答案為：A；三角錐形；
（2）共價(jià)鍵鍵長越短，鍵能越大；O的電負(fù)性大于S，O與H之間的兩對(duì)成鍵電子比S與H之間的兩對(duì)成鍵電子更靠近中心原子，因此O與H之間的兩對(duì)成鍵電子距離近，排斥力大，鍵角大，
故答案為：＞；O的電負(fù)性大于S，O與H之間的兩對(duì)成鍵電子比S與H之間的兩對(duì)成鍵電子更靠近中心原子，因此O與H之間的兩對(duì)成鍵電子距離近，排斥力大，鍵角大；
（3）冰的升華熱是51kJ/mol，水分子間還存在范德華力（11kJ/mol），根據(jù)圖象知，1mol水中含有2mol氫鍵，升華熱=范德華力+氫鍵，所以冰晶體中氫鍵的“鍵能”是20kJ/mol，
故答案為：20．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了晶胞的計(jì)算、雜化理論等知識(shí)點(diǎn)，難點(diǎn)是計(jì)算氫鍵的鍵能，會(huì)運(yùn)用均攤法計(jì)算晶胞是解本題的關(guān)鍵，題目難度較大．