Question

水是生命之源，它与我们的生活密切相关．在化学实验和科学研究中，水也是一种常用的试剂．
（1）在酸性溶液中，水分子容易得到一个H⁺，形成水合氢离子（H₃O⁺）．对于这一过程，下列描述不合理的是

 

．
A．氧原子的杂化类型发生了改变B．微粒的形状发生了改变
C．微粒的化学性质发生了改变D．微粒中的键角发生了改变
根据价层电子对互斥理论推测H₃O⁺的形状为

 

．
（2）水分子和硫化氢分子的键角及中心原子的杂化方式如下表：

分子	H2O	H2S
中心原子杂化方式	sp3
键角	104.5°	92.1°
键长	95.7pm	133.6pm

根据表格中的数据判断O-H键键能

 

（填“＞”、“=”或“＜”）S-H键键能．用电负性知识解释H₂O的键角大于H₂S的键角的原因：

 

（3）在冰晶体中，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键（如图所示），已知冰的升华热是51kJ/mol，除氢键外，水分子间还存在范德华力（11kJ/mol），则冰晶体中氢键的“键能”是

 

kJ/mol．

Answer 1

考点：原子轨道杂化方式及杂化类型判断,键能、键长、键角及其应用

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）H₂O、H₃O⁺中O原子都采用sp³杂化，但H₂O、H₃O⁺的空间构型分别是V形和三角锥形；
（2）共价键键长越短，键能越大；O的电负性大于S，O与H的两对成键电子更靠近中心原子，排斥力大，键角大；
（3）升华热=范德华力+氢键，利用均摊法计算水分子与氢键的关系，结合升华热、范德华力计算氢键键能．

解答： 解：（1）A、水中氧的杂化为sp³，H₃O⁺中氧的杂化为sp³，则氧原子的杂化类型没有改变，故A不合理；
B、水分子为V型，H₃O⁺为三角锥型，则微粒的形状发生了改变，故B合理；
C、因结构不同，则性质不同，微粒的化学性质发生了改变，故C合理；
D、水分子为V型，H₃O⁺为三角锥型，微粒中的键角发生了改变，故D合理；
根据价层电子对互斥理论，H₃O⁺中氧的杂化为sp³，VSEPR模型为四面体形，含有1个孤电子对，H₃O⁺的形状为三角锥形，
故答案为：A；三角锥形；
（2）共价键键长越短，键能越大；O的电负性大于S，O与H之间的两对成键电子比S与H之间的两对成键电子更靠近中心原子，因此O与H之间的两对成键电子距离近，排斥力大，键角大，
故答案为：＞；O的电负性大于S，O与H之间的两对成键电子比S与H之间的两对成键电子更靠近中心原子，因此O与H之间的两对成键电子距离近，排斥力大，键角大；
（3）冰的升华热是51kJ/mol，水分子间还存在范德华力（11kJ/mol），根据图象知，1mol水中含有2mol氢键，升华热=范德华力+氢键，所以冰晶体中氢键的“键能”是20kJ/mol，
故答案为：20．

点评：本题考查了晶胞的计算、杂化理论等知识点，难点是计算氢键的键能，会运用均摊法计算晶胞是解本题的关键，题目难度较大．