Question

水是生命之源，它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）在酸性溶液中，水分子容易得到一個H⁺，形成水合氫離子（H₃O⁺）．對于這一過程，下列描述不合理的是

 

．
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
根據價層電子對互斥理論推測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

根據表格中的數據判斷O-H鍵鍵能

 

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

 

（3）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：原子軌道雜化方式及雜化類型判斷,鍵能、鍵長、鍵角及其應用

專題：化學鍵與晶體結構

分析：（1）H₂O、H₃O⁺中O原子都采用sp³雜化，但H₂O、H₃O⁺的空間構型分別是V形和三角錐形；
（2）共價鍵鍵長越短，鍵能越大；O的電負性大于S，O與H的兩對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．

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，則微粒的形狀發生了改變，故B合理；
C、因結構不同，則性質不同，微粒的化學性質發生了改變，故C合理；
D、水分子為V型，H₃O⁺為三角錐型，微粒中的鍵角發生了改變，故D合理；
根據價層電子對互斥理論，H₃O⁺中氧的雜化為sp³，VSEPR模型為四面體形，含有1個孤電子對，H₃O⁺的形狀為三角錐形，
故答案為：A；三角錐形；
（2）共價鍵鍵長越短，鍵能越大；O的電負性大于S，O與H之間的兩對成鍵電子比S與H之間的兩對成鍵電子更靠近中心原子，因此O與H之間的兩對成鍵電子距離近，排斥力大，鍵角大，
故答案為：＞；O的電負性大于S，O與H之間的兩對成鍵電子比S與H之間的兩對成鍵電子更靠近中心原子，因此O與H之間的兩對成鍵電子距離近，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．

點評：本題考查了晶胞的計算、雜化理論等知識點，難點是計算氫鍵的鍵能，會運用均攤法計算晶胞是解本題的關鍵，題目難度較大．