Question

3．水是自然界中普遍存在的一种物质，根据下列信息回答问题：
（1）氧原子基态时价层电子的电子排布图为．
（2）已知2H₂O=H₃O⁺+OH^-，H₃O⁺的立体构型是三角锥形，中心原子的杂化类型是sp³．
（3）s轨道与s轨道重叠形成的共价键可用符号表示为：δs-s，p轨道与p轨道以“头碰头”方式重叠形成的共价键可用符号δp-p，则H₂O分子含有的共价键用符号表示为δ_s-p．
（4）试比较同主族元素的氢化物H₂O、H₂S和H₂Se的稳定性和沸点高低，并说明理由．
稳定性：H₂O＞H₂S＞H₂Se理由：非金属性越强，元素的氢化物越稳定．沸点：H₂O＞H₂Se＞H₂S理由：H₂O可形成分子间氢键，沸点最高，H₂Se相对分子质量比H₂S大，分子间作用力大，因而H₂Se比H₂S沸点高．

Answer 1

分析 （1）根据原子核外电子排布原则：电子优先单独占据1个轨道，且自旋方向相同是，能量最低，根据此原则进行书写；
（2）先计算其价层电子对，再确定中心原子的杂化方式和离子构型；
（3）根据H₂O分子中氢原子的s轨道和氧原子的p轨道以头对头重叠；
（4）根据元素的非金属性越强，元素的氢化物越稳定；H₂O分子之间存在氢键，沸点最高，H₂Se与H₂S大结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力大，沸点越高．

解答 解：（1）由于简并轨道（能级相同的轨道）中电子优先单独占据1个轨道，且自旋方向相同，原子的能量最低，O原子能量最低排布图为：，价电子排布图为：，故答案为：；
（2）H₃O⁺中价层电子对$\frac{6+1×3-1}{2}$=4，氧原子采取sp³杂化，H₃O⁺的分子立体结构为三角锥型，故答案为：三角锥形；sp³；
（3）H₂O分子中氢原子的s轨道和氧原子的p轨道以头对头重叠，所以含有的共价键用符号表示为δ_s-p，故答案为：δ_s-p；
（3）非金属性越强，元素的氢化物越稳定，非金属性：O＞S＞Se，所以稳定性：H₂O＞H₂S＞H₂Se；
H₂O可形成分子间氢键，沸点最高，H₂Se相对分子质量比H₂S大，分子间作用力大，因而H₂Se比H₂S沸点高，所以沸点：H₂O＞H₂Se＞H₂S，
故答案为：H₂O＞H₂S＞H₂Se；非金属性越强，元素的氢化物越稳定；H₂O＞H₂Se＞H₂S；H₂O可形成分子间氢键，沸点最高，H₂Se相对分子质量比H₂S大，分子间作用力大，因而H₂Se比H₂S沸点高．

点评 本题主要考查价层电子对互斥理论、共价键的成键方式、氢键、同主族元素性质递变规律等，综合性较大，难度中等，是对知识的直接运用，需要学生具有扎实的基础．