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专题突破卷 06 物质结构与性质 元素周期律(二)
——化学键 分子结构与性质 晶体结构与性质
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一项是符合题目要求的)
1.玻璃是常见的非晶体,在生产、生活中有着广泛的应用。有关玻璃的说法错误的是( )
A.玻璃内部微粒排列是长程无序和短程有序的
B.玻璃熔化时吸热,温度不断上升
C.水晶和玻璃都是非晶体
D.利用X射线衍射实验可以鉴别玻璃和水晶
【答案】C
【解析】根据玻璃是非晶体知,构成玻璃的粒子在空间的排列是长程无序和短程有序的,A正确;玻璃是
非晶体,没有固定的熔点,玻璃熔化时吸热,温度不断上升,B正确;水晶的主要成分是二氧化硅,是共
价晶体,玻璃是非晶体,C错误;区分晶体与非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验,D正确。
2.维生素C的结构简式是 ,它能防治坏血病,该分子中有几个手性碳原子
( )
A.1 B.2
C.3 D.4
【答案】B
【解析】该分子中属于手性碳原子的是左边第二、三号碳,它们均是连接四个不同原子或原子团的碳原子,
所以含有2个手性碳原子。
3.(2024·河北石家庄检测)我国科学家研制出一种催化剂,能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化,其反
应为HCHO+O――→CO+HO。下列有关说法正确的是( )
2 2 2
A.CO 只含有非极性共价键
2
B.0.5 mol HCHO含有1 mol σ键
C.HCHO、CO 分子中只含有σ键
2
1
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学学学科科科网网网(((北北北京京京)))股股股份份份有有有限限限公公公司司司D.HO中含有极性共价键
2
【答案】D
【解析】CO 中只含有极性共价键,A错误;根据结构式 可知,0.5 mol HCHO含有1.5 mol σ
2
键,B错误;HCHO、CO 分子中既含有σ键又含有π键,C错误;HO中含有极性共价键,D正确。
2 2
4.已知几种共价键的键能如下:
化学键 H—N N≡N Cl—Cl H—Cl
键能/(kJ·mol-1) 390.8 946 242.7 431.8
下列说法错误的是( )
A.键能:N≡N>N===N>N—N
B.H(g)+Cl(g)===HCl(g) ΔH=-431.8 kJ·mol-1
C.H—N键能小于H—Cl键能,所以NH 的沸点高于HCl
3
D.2NH (g)+3Cl(g)===N (g)+6HCl(g) ΔH=-463.9 kJ·mol-1
3 2 2
【答案】C
【解析】A项,氮氮三键键长<氮氮双键键长<氮氮单键键长,键长越短,键能越大,所以键能:N≡N>
N===N>N—N,正确;B 项,H(g)+Cl(g)===HCl(g)的焓变为 H—Cl 键能的相反数,则 ΔH=-431.8
kJ·mol-1,正确;C项,NH 的沸点高于HCl是由于NH 形成分子间氢键,而HCl不能,错误;D项,根
3 3
据ΔH=E(反应物)-E(生成物),则2NH (g)+3Cl(g)===N (g)+6HCl(g) ΔH=6E(H—N)+3E(Cl—Cl)-
3 2 2
E(N≡N)-6E(H—Cl)=-463.9 kJ·mol-1,正确。
5.关于σ键和π键的形成过程,下列说法不正确的是( )
A.HCl分子中的σ键是由两个s轨道“头碰头”重叠形成的
B.N 分子中的π键为p-p π键,π键不能绕键轴旋转
2
C.CH 中的碳原子为sp3杂化,4个sp3杂化轨道分别与氢原子的s轨道形成σ键
4
D.乙烯(CH===CH )中的碳碳之间形成了1个σ键和1个π键
2 2
【答案】A
【解析】HCl分子中的σ键是由氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道和氯原子提供的未成对电子的3p
原子轨道“头碰头”重叠形成的,故A错误;N 分子中p轨道与p轨道通过“肩并肩”重叠形成p-p π键,
2
π键为镜面对称,不能绕键轴旋转,故B正确;CH 中的碳原子为sp3杂化,碳原子的4个sp3杂化轨道分别
4
与氢原子的s轨道重叠,形成C—H σ键,故C正确;CH===CH 中的碳碳之间形成双键,双键中有1个σ
2 2
键和1个π键,故D正确。
6.(2024·广东清远期中)下列有关共价键和键参数的说法不正确的是( )
A. 1个乙烯 分子中含有5个 键和1个 键
(C H ) σ π
2 4
2
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学学学科科科网网网(((北北北京京京)))股股股份份份有有有限限限公公公司司司B. C—H的键长比Si—H短,故CH 比SiH 稳定
4 4
C. BF 、H O、CO 三种分子的键角依次增大
3 2 2
D. 1个N原子与3个H原子结合形成1个NH 分子,体现了共价键的饱和性
3
【答案】C
【解析】1个C H 分子中含有4个C—H 和1个C=C,1个C=C 中含有1个σ 键和1个π 键,即1
2 4
个C H 分子中含有5个σ 键和1个π 键,故A 正确;碳原子的半径小于硅原子的半径,所以C—H
2 4
的键长比Si—H 的键长短,键长越短共价键的强度越大,故CH 比SiH 稳定,故B 正确;BF 的空间
4 4 3
结构为平面正三角形,键角为120∘ ,H O的空间结构为V 形,键角为105∘ ,CO 的空间结构为直线形,
2 2
键角为180∘ ,H O、BF 、CO 三种分子的键角依次增大,故C 错误;氮原子的最外层有5个电子,因
2 3 2
此1个N 原子与3个H 原子结合形成1个NH ,N原子最外层达到8电子稳定结构,体现了共价键的饱
3
和性,故D 正确。
7.SCl 的分子结构与HO 相似,如图所示。下列有关说法错误的是( )
2 2 2 2
A.SCl 是极性分子
2 2
B.S Cl 分子中所有原子均满足8电子稳定结构
2 2
C.S Cl 分子中既含有极性键又含有非极性键
2 2
D.SCl 的相对分子质量比HO 大,熔、沸点高
2 2 2 2
【答案】D
【解析】该分子中,电荷的分布是不均匀的,不对称的,正负电荷中心不重合,所以是极性分子,故 A正
确;硫原子形成了2对共用电子对,最外层有6个电子,故硫原子满足8电子稳定结构,氯原子形成了一
个共用电子对,氯原子最外层有7个电子,所以氯原子满足8电子稳定结构,故B正确;SCl 分子中S—S
2 2
键为非极性键,S—Cl 键为极性键,故C正确;HO 分子间可以形成氢键,其熔、沸点高于SCl ,故D
2 2 2 2
错误。
8.[2023·湖南长沙期中]下列关于各微粒的描述完全正确的一项是( )
选项 A B C D
分子或离子的化学 H F+ PCl NO− BH−
2 3 2 4
式
3
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学学学科科科网网网(((北北北京京京)))股股股份份份有有有限限限公公公司司司中心原子的杂化轨 sp sp3 sp2 sp3
道类型
VSEPR模型名称 直线形 平面三角形 平面三角形 正四面体形
分子或离子的空间 直线形 平面三角形 V形 三角锥形
结构
【答案】C
1
【解析】H F+ 的中心原子氟原子的价层电子对数为2+ ×(7−1−2×1)=4,孤电子对数为2,则氟原
2 2
子的杂化方式为 , 的 模型为正四面体形,空间结构为 形,故 错误; 的中心原
sp3 H F+ VSEPR V A PCl
2 3
1
子磷原子的价层电子对数为3+ ×(5−3×1)=4,孤电子对数为1,则磷原子的杂化方式为sp3,PCl 的
2 3
模型为正四面体形,空间结构为三角锥形,故 错误; 的中心原子氮原子的价层电子对数为
VSEPR B NO−
2
1
2+ ×(5+1−2×2)=3,孤电子对数为1,则N 原子的杂化方式为sp2,NO−的VSEPR 模型为平面三角
2 2
1
形,空间结构为V 形,故C 正确;BH−的中心原子硼原子的价层电子对数为4+ ×(3+1−4×1)=4,
4 2
孤电子对数为0,则硼原子的杂化方式为 , 的 模型和空间结构均为正四面体形,故 错
sp3 BH− VSEPR D
4
误。
9.下列事实与氢键无关的是( )
A. 相同压强下H O的沸点高于HF的沸点
2
B. 一定条件下,NH 与BF 可以形成NH ⋅BF
3 3 3 3
C. 羊毛制品水洗再晒干后变形
D. H O和CH COCH 的结构和极性并不相似,但两者能互溶
2 3 3
【答案】B
【解析】1个水分子能与周围的水分子形成4个氢键,1个HF 分子只能与周围的HF 分子形成2个氢键,
所以相同压强下H O 的沸点高于HF 的沸点,故A 不符合题意;NH 与BF 可以形成配位键从而形成
2 3 3
NH ⋅BF ,与氢键无关,故B 符合题意;羊毛的主要成分是蛋白质,蛋白质分子与水分子之间形成氢键,
3 3
4
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学学学科科科网网网(((北北北京京京)))股股股份份份有有有限限限公公公司司司破坏了蛋白质的结构,所以羊毛制品水洗再晒干后变形,故C 不符合题意;CH COCH 中O 原子的电
3 3
负性很大且含孤电子对,与水分子中氢原子形成氢键,所以两者可以互溶,故D 不符合题意。
10.二茂铁[(C H)Fe]分子是一种金属有机配合物,是燃油的添加剂,用以提高燃烧的效率和去烟,可作
5 5 2
为导弹和卫星的涂料等。它的结构如图所示,下列说法正确的是( )
A.二茂铁中Fe2+与环戊二烯离子(C H)之间为离子键
5
B.1 mol环戊二烯( )中含有σ键的数目为5N (N 表示阿伏加德罗常数的值)
A A
C.分子中存在π键
D.Fe2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2
【答案】C
【解析】含有孤电子对和空轨道的原子之间存在配位键,所以二茂铁中Fe2+与环戊二烯离子(C H)之间为配
5
位键,故A错误;一个环戊二烯( )分子中含有σ键的数目为11个,故1 mol环戊二烯( )中含有σ键
的数目为11N ,故B错误;碳碳双键中有1个π键,所以该分子中存在π键,故C正确;铁原子核外有26
A
个电子,失去最外层两个电子变为亚铁离子,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,故D错误。
11.关于CHOH、NH 和(CH)NNH 的结构与性质,下列说法错误的是( )
3 2 4 3 2 2
A.CHOH为极性分子
3
B.N H 空间结构为平面形
2 4
C.N H 的沸点高于(CH)NNH
2 4 3 2 2
D.CHOH和(CH)NNH 中C、O、N杂化方式均相同
3 3 2 2
【答案】B
【解析】A.甲醇可看成是甲烷中的一个氢原子被羟基取代得到的,为四面体结构,是由极性键组成的极性
分子,A正确;B.N H 中N原子的杂化方式为 sp3,不是平面形,B错误;C.N H 分子中连接N原子的H
2 4 2 4
原子数多,存在氢键的数目多,而偏二甲肼[(CH )NNH]只有一端可以形成氢键,另一端的两个甲基基团
3 2 2
比较大,影响了分子的排列,沸点较NH 的低,C正确;D.CHOH为四面体结构,—OH结构类似于水的
2 4 3
结构,(CH)NNH 的结构简式为 ,两者分子中C、O、N杂化方式均为 sp3,D正确;
3 2 2
5
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12.(2024·山东聊城三模)A、B为原子序数依次增大的短周期主族元素,基态原子的最外层均有 2个未成
对电子,A、B形成的二元化合物在自然界中普遍存在,并有多种结构,如图是其中一种结构的晶胞示意
图。下列说法正确的是( )
A.该二元化合物是分子晶体
B.每个晶胞拥有A原子的数目为6个
C.该二元化合物A、B两原子的杂化方式不同
D.该二元化合物中只有B原子满足8电子稳定结构
【答案】B
【解析】周期表中基态原子的最外层均有2个未成对电子的元素在第ⅣA族和第ⅥA族,短周期中符合此
条件的有碳、硅、氧、硫四种元素,由图中看出,一个A原子周围有2个B,一个B原子周围有4个A,
A、B原子个数比应该是2∶1,可以形成CO 、CS 、SiO 等物质,又知A、B原子序数依次增大,只有A是
2 2 2
O元素,B是Si元素符合,形成的化合物是SiO 。SiO 是原子晶体,故A错误;由图可知晶胞中B原子
2 2
(即Si原子)所在位置有4个在棱上,2个在面上,1个在晶胞内,该晶胞中含有Si原子个数为4×+2×+1=
3,按照Si与O原子1∶2,所以含有6个氧原子,故B正确;SiO 中Si原子和O原子都是sp3杂化,杂化方
2
式相同,故C错误;硅最外层有4个电子,一个硅与周围4个氧原子形成共价键,O原子最外层有6个电
子,与2个硅形成共价键,因此Si原子和O原子都满足8电子稳定结构,故D错误。
13.(CH)SiCl可作为下列有机合成反应的催化剂。下列说法正确的是( )
3 3
A.CHCN中σ键与π键的个数相等
3
B.甲分子中采取sp2杂化的碳原子有6个
C.有机物乙的沸点低于对羟基苯甲醛( )的沸点
D.常温下,(CH)SiCl中Si—Cl键比(CH)SiI中Si—I键易断裂
3 3 3 3
【答案】C
【解析】CHCN分子中单键为σ键,三键中含有1个σ键和2个π键,则由结构简式可知,CHCN分子中
3 3
含有5个σ键,2个π键,σ键与π键的个数不相等,故A错误;由结构简式可知,甲分子中苯环中的碳原
6
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学学学科科科网网网(((北北北京京京)))股股股份份份有有有限限限公公公司司司子和羰基中碳原子的杂化方式为sp2,共有7个,故B错误;氯元素的电负性大于碘元素,所以(CH)SiCl
3 3
中Si—Cl键比(CH)SiI中Si—I键难断裂,故D错误。
3 3
14.(2023·浙江金华一模)某种化学品的结构如图所示,已知W、X、Y、Z、M均为短周期主族元素,其中
W、X、Y在同一周期,Z、M同处另一周期,M的简单阳离子半径是同周期中最小的,则下列说法中正确
的是( )
A.元素电负性大小的顺序:X>W>Y>Z
B.W的某种单质的分子,是极性分子且分子中含有极性键
C.同一周期中,元素第一电离能处在Z和M之间的有2种
D.该分子中Y原子的杂化方式为sp2
【答案】B
【解析】W、X、Y、Z、M均为短周期主族元素,其中W、X、Y在同一周期,Z、M同处另一周期,M
的简单阳离子半径是同周期中最小的,可知M为Al元素,化合物中Z形成6个共价键,Z为S元素;X形
成1个共价键、Y形成4个共价键、W形成2个共价键,则X为F元素、Y为C元素、W为O元素。同周
期,从左到右,元素的电负性逐渐增大,同主族从上到下,元素的电负性逐渐变小,则电负性:
F>O>S>C,故A错误;O 的空间结构为V形,分子中正电中心和负电中心不重合,O 是极性分子,分子
3 3
中含有极性键,故B正确;同一周期中,随着核电荷数的增加,元素的第一电离能呈现增大趋势,ⅡA族、
ⅤA族反常,则元素第一电离能处在Al和S之间的有Si 1种,故C错误;Y为C原子,价层电子对数是
4,杂化方式为sp3,故D错误。
15.氮化铬的晶胞结构如图所示,A点分数坐标为(0,0,0)。氮化铬的晶体密度为d g·cm-3,摩尔质量为M
g·mol-1,晶胞参数为a nm,N 代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A
A.铬原子的价电子排布图为
B.B点的分数坐标为(1,1,1)
C.距离Cr原子最近的Cr原子有8个
D.a=×107 nm
7
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【解析】Cr原子的价层电子排布式为3d54s1,其价电子排布图为 ,A错误;
A点分数坐标为(0,0,0),根据坐标系,B点位于棱心上,则B点分数坐标为,B错误;以位于体心的Cr原
子为例,距离Cr原子最近的Cr原子位于棱心,共有12个,C错误;该晶胞中,位于顶点和面心的N原子
个数为8×+6×=4,位于体心和棱心的Cr原子个数为12×+1=4,则ρ== g·cm-3=d g·cm-3,解得a=
×107nm,D正确。
二、非选择题(本题包括4小题,共55分)
16.(12分)(2024·河南部分重点中学联考)(1)Ni(CO) 中CO称为配体,其配位原子是碳原子而不是氧原
4
子,理由是____________________________________。
(2)Mn的一种配合物化学式为[Mn(CO) (CHCN)]Br,下列说法正确的是__________(填字母标号)。
5 3
A.CHCN与Mn原子配位时,提供孤电子对的是C原子
3
B.Mn原子的配位数为6
C.CHCN中C原子的杂化类型为sp2、sp3
3
D.CHCN中σ键与π键数目之比为5∶2
3
(3)光谱证实单质铝与强碱性溶液反应有[Al(OH) ]-生成,则[Al(OH) ]-中存在__________。
4 4
A.共价键 B.非极性键 C.配位键
D.σ键 E.π键
(4)Co(NH )BrSO 可形成两种钴的配合物,已知Co3+的配位数是6,为确定钴的配合物的结构,现对两种
3 5 4
配合物进行了如下实验:在第一种配合物的溶液中加 BaCl 溶液时,产生白色沉淀,在第二种配合物的溶
2
液中加BaCl 溶液时,无明显现象。则第一种配合物可表示为____________________,第二种配合物可表
2
示为__________________。若在第二种配合物的溶液中滴加 AgNO 溶液,则产生的现象是
3
_________________________。
【答案】(1)C的电负性小于O,供电子能力强于O(2分)
(2)BD(2分) (3)ACD(2分)
(4)[CoBr(NH )]SO (2分) [Co(SO )(NH )]Br(2分) 生成淡黄色沉淀(2分)
3 5 4 4 3 5
【解析】(2)CH CN中N有孤电子对,C没有孤电子对,因此CHCN与Mn原子配位时,提供孤电子对的
3 3
是N原子,A错误;该配合物中配体为5个CO和1个CHCN,故Mn原子的配位数为6,B正确;CHCN
3 3
中的甲基C为sp3杂化,—CN中的C为sp杂化,C错误;CHCN即CHCN,其中单键全是σ键,三键中
3 3
含一个σ键、两个π键,故CHCN中σ键与π键数目之比为5∶2,D正确。(3)[Al(OH)]-中OH-和Al3+之
3 4
间存在配位键,属于共价键,H、O之间形成共价键,也是极性键、σ键。(4)由题意知,在第一种配合物
的溶液中加BaCl 溶液时,产生白色沉淀,配合物中外界离子能电离出来,而内界离子不能电离出来,说
2
明SO在外界;在第二种配合物的溶液中加BaCl 溶液时,无明显现象,说明SO在内界,则第一种配合物
2
可表示为[CoBr(NH )]SO ,第二种配合物可表示为[Co(SO )(NH )]Br。第二种配合物中Br-在外界,若向
3 5 4 4 3 5
8
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3
17.(9分)钙钛矿类杂化材料(CHNH )PbI 在太阳能电池领域具有重要的应用价值。(CHNH )PbI
3 3 3 3 3 3
的晶胞结构如图所示,其中B代表Pb2+。
(1)代表I-的为 。
(2)原子分数坐标可用于表示晶胞内部各原子的相对位置。其中,原子分数坐标A为(0,0,0),B为
(1 1 1)
, , ,则C的原子分数坐标为 。
2 2 2
(3)已知(CHNH )PbI 的摩尔质量为M g·mol-1,则该晶体的密度为ρ= g·cm-3(设N 为
3 3 3 A
阿伏加德罗常数的值)。
(4)该晶胞沿体对角线方向的投影图为 (填字母)。
( 1 1)
M×1030
【答案】(1)C(2分) (2) 1, , (2分)(3) (3分) (4)a(2分)
2 2 a3N
A
1
【解析】(1)B代表Pb2+;晶胞中A原子位于顶角,一个晶胞中A原子数目为8× =1,C原子位于晶胞
8
1
面心,一个晶胞中C原子数目为6× =3,结合化学式(CHNH )PbI 可知,代表I-的为C。(2)原子分
2 3 3 3
(1 1 1)
数坐标可用于表示晶胞内部各原子的相对位置。其中,原子分数坐标 A为(0,0,0),B为 , , ,
2 2 2
( 1 1)
与图可知,C原子为右侧面心,则C的原子分数坐标为 1, , 。(3)(CHNH )PbI 的摩尔质量为M
2 2 3 3 3
M m
g·mol-1,晶胞质量为 g;晶胞边长为a pm,则晶胞体积为(a pm)3=a3×10-30 cm3,所以密度为
N V
A
M
g M×1030
= N = g·cm-3。(4)该晶胞沿体对角线方向的投影,体对角线方向的2个顶角A
A a3N
a3×10-30cm3 A
原子和体心B原子投到1个点,另外6个顶角A原子在平面上投出1个六边形,面心6个C原子在A投出
六边形内部组成1个小六边形,故选a。
18.(18分)已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大,其中A原子所处的周期数、族序数都
9
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学学学科科科网网网(((北北北京京京)))股股股份份份有有有限限限公公公司司司与其原子序数相等;B原子核外电子有6种不同的运动状态,s轨道电子数是p轨道电子数的两倍;D原子
L层上有2对成对电子;E+原子核外有3个电子层且M层3d轨道电子全充满。请回答下列问题:
(1)E元素在元素周期表中的位置是__________________,属于________区。
(2)B、C、D三种元素的第一电离能由小到大的顺序为____________(填元素符号),第一电离能最大的原因
是______________________________________________。
(3)D元素与氟元素相比,电负性:D________F (填“>”“=”或“<”),下列表述中能证明这一事实的是
________(填字母)。
A.常温下氟气的颜色比D单质的颜色深
B.氟气与D的氢化物剧烈反应,生成D的单质
C.氟与D形成的化合物中D元素呈正价态
D.比较两元素的单质与氢气化合时得电子的数目
(4)只含C、A两种元素的离子化合物CA ,它的所有原子的最外层都符合相应的稀有气体原子电子层结构,
5
其电子式为________________________________,它的晶体中含有多种化学键,但一定不含的化学键是
__________(填字母)。
A.极性键 B.非极性键
C.配位键 D.金属键
(5)B A 是重要的基本石油化工原料。1 mol B A 分子中含________mol σ键。
2 4 2 4
【答案】(1)第四周期第ⅠB族(2分) ds(2分)
(2)CSiH >CH (2分)
4 4 4
【解析】由A、B、C、D、E为短周期的非金属元素及s轨道最多可容纳2个电子可得,即A为H,B为
C(碳),C为O;由D与B同主族可知,D为Si;由E位于C的下一周期,且E是同周期元素中电负性最大
的可知,E为Cl。(1)①、②、③、④分别为CO 、SiCl 、HO、CHCl,其中HO、CHCl为极性分子,其
2 4 2 3 2 3
他均为非极性分子;CO 中C原子上的价层电子对数为2+=2,则CO 分子中C原子采取sp杂化,SiCl
2 2 4
中Si原子上的价层电子对数为4+=4,则SiCl 分子中Si原子采取sp3杂化,HO分子中O原子上的孤电
4 2
子对数为2,σ键电子对数为2,故HO中O原子采取sp3杂化,CHCl中C原子上的价层电子对数为4+
2 3
=4,则CHCl中C原子采取sp3杂化。(2)该溶剂为苯(C H),CCl 为非极性分子,苯易溶于非极性溶剂
3 6 6 4
CCl 中,相同条件下,该物质在CCl 中的溶解度大于其在HO中的溶解度。(3)SiO中Si原子的价层电子
4 4 2
对数为3+=3,VSEPR模型名称为平面三角形,ClO中Cl原子的价层电子对数为3+=4,VSEPR模型名
称为四面体形;SiO中Si原子上无孤电子对,ClO中Cl原子上有孤电子对,则ClO的VSEPR模型与空间
结构不一致。(4) BA 、DA 、DE 分别为CH、SiH、SiCl ,三者结构相似,相对分子质量越大,范德华力
4 4 4 4 4 4
越大,故它们的沸点由高到低的顺序为SiCl >SiH >CH 。
4 4 4
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