水是地球表面上普遍存在的化合物,我們可以用我們學(xué)習(xí)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的有關(guān)知識去認(rèn)識它.
(1)水的組成元素為氫和氧.氧的基態(tài)原子的價(jià)電子排布圖為
,氧的第一電離能在同周期元素中由大到小排第
位.
(2)根據(jù)雜化軌道理論,水分子中的氧原子采取的雜化形式是
;根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論,水分子的VSEPR模型名稱為
;根據(jù)等電子體原理,寫出水合氫離子的一個(gè)等電子體(寫結(jié)構(gòu)式)
.
(3)水分子可以形成許多水合物.
①水分子可以作配體和銅離子形成水合銅離子[Cu(H
2O)
4]
2+,1mol水合銅離子中含有σ鍵數(shù)目為
.
②圖1是水合鹽酸晶體H
5O
2+?Cl
-中H
5O
2+離子的結(jié)構(gòu).
在該離子中,存在的作用力有
.
a.配位鍵 b.極性鍵 c.非極性鍵 d.離子鍵
e.金屬鍵 f.氫鍵 g.范德華力 h.π鍵 i.σ鍵
(4)韓國首爾大學(xué)科學(xué)家將水置于一個(gè)足夠強(qiáng)的電場中,在20℃時(shí),水分子瞬間凝固形成了“暖冰”.請從結(jié)構(gòu)上解釋生成暖冰的原因
.
(5)最新研究發(fā)現(xiàn),水能凝結(jié)成13種類型的結(jié)晶體,除普通冰以外其余各自的冰都有自己奇特的性質(zhì):有在-30℃才凝固的超低溫冰,它的堅(jiān)硬程度可和鋼相媲美,能抵擋炮彈轟擊;有在180℃高溫下依然不變的熱冰;還有的冰密度比水大,號稱重冰.圖2為冰的一種骨架形式,依此為單位向空間延伸.
①該冰中的每個(gè)水分子有
個(gè)氫鍵;
②冰融化后,在液態(tài)水中,水分子之間仍保留有大量氫鍵將水分子聯(lián)系在一起,分子間除了無規(guī)則的分布及冰結(jié)構(gòu)碎片以外,一般認(rèn)為還會有大量呈動態(tài)平衡的、不完整的多面體的連接方式.右圖的五角十二面體是冰熔化形成的理想多面體結(jié)構(gòu).假設(shè)圖3中的冰熔化后的液態(tài)水全部形成如圖3的五角十二面體,且該多面體之間無氫鍵,則該冰熔化過程中氫鍵被破壞的百分比為
.
③如果不考慮晶體和鍵的類型,哪一物質(zhì)的空間連接方式與這種冰連接類似?
;
④已知O-H…O距離為295pm,列式計(jì)算此種冰晶體的密度
g/cm
3.(已知295
2=8.70×10
4,295
3=2.57×10
7,
=1.41,
=1.73)