Question

【題目】水是生命之源，與我們的生活密切相關。在化學實驗和科學研究中，水也是一種常用的試劑。

(1)H2O水分子的VSEPR模型為_______形，氧原子的雜化方式為_____

(2)水分子在特定條件下容易得到一個H＋，形成水合氫離子(H3O＋)，用電子式表示它的形成過程為___________________________，

(3)對于(2)中涉及的變化過程的描述不合理的是________。

a．氧原子的雜化類型發生了改變 b．微粒的形狀發生了改變

c．微粒的化學性質發生了改變 d．微粒中的鍵角發生了改變

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

Answer 1

【答案】四面體 sp3 a 20

【解析】

計算O原子價層電子對數，確定水分子VSEPR模型及雜化類型；根據形成配位鍵，用電子式寫出形成過程；根據水中氧的雜化為sp3，H3O+中氧的雜化為sp3，據此判斷不合理選項；利用均攤法計算水分子與氫鍵的關系，結合升華熱、范德華力計算氫鍵鍵能。

(1)H2O中價層電子對個數=2+=4，且含有2個孤電子對，所以H2O的VSEPR模型為四面體，分子空間構型為V型，中心原子雜化方式為sp3；答案為四面體，sp3。

(2)H2O中O原子存在孤對電子，H+有空軌道，以配位鍵的形式結合成水合氫離子(H3O＋)，用電子式表示它的形成過程為；答案為。

(3)a．水分子中O原子價層電子對個數=2+=4，所以采用sp3雜化，H3O+中氧原子價層電子對個數=3+=4，所以采用sp3雜化，則氧原子的雜化類型沒有改變，故a錯誤；

b．水分子中O原子采用sp3雜化，且O原子含有2個孤電子對，所以其空間構型為V形結構；H3O+中O原子采用sp3雜化，且O原子含有1個孤電子對，所以其空間構型為三角錐型，則微粒的形狀發生了改變，故b正確；

c．H2O為中性分子，H3O+為酸性的陽離子，微粒的化學性質發生了改變，故c正確；

d．水分子為V型，H3O+為三角錐型，微粒中的鍵角發生了改變，故d正確；

答案為a。

(4) 冰的升華熱是51kJ/mol，水分子間還存在范德華力（11kJ/mol），根據圖象知，每個水分子與相鄰的4個水分子形成氫鍵，每根氫鍵屬于2個水分子，則1mol水中含有2mol氫鍵，升華熱=范德華力+氫鍵，所以氫鍵=升華熱-范德華力，冰晶體中氫鍵的“鍵能”= =20kJ/mol；答案為20。