Question

水是生命之源，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)H₂O水分子的VSEPR模型为_______形，氧原子的杂化方式为_____

(2)水分子在特定条件下容易得到一个H^＋，形成水合氢离子(H₃O^＋)，用电子式表示它的形成过程为___________________________，

(3)对于(2)中涉及的变化过程的描述不合理的是________。

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

(4)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51 kJ/mol，除氢键外，水分子间还存在范德华力(11 kJ/mol)，则冰晶体中氢键的“键能”是_________kJ/mol(设气态水中无氢键)。

Answer

四面体 sp3 a 20

【解析】

计算O原子价层电子对数，确定水分子VSEPR模型及杂化类型；根据形成配位键，用电子式写出形成过程；根据水中氧的杂化为sp3，H3O+中氧的杂化为sp3，据此判断不合理选项；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。

(1)H2O中价层电子对个数=2+=4，且含有2个孤电子对，所以H2O的VSEPR模型为四面体，分子空间构型为V型，中心原子杂化方式为sp3；答案为四面体，sp3。

(2)H2O中O原子存在孤对电子，H+有空轨道，以配位键的形式结合成水合氢离子(H3O＋)，用电子式表示它的形成过程为；答案为。

(3)a．水分子中O原子价层电子对个数=2+=4，所以采用sp3杂化，H3O+中氧原子价层电子对个数=3+=4，所以采用sp3杂化，则氧原子的杂化类型没有改变，故a错误；

b．水分子中O原子采用sp3杂化，且O原子含有2个孤电子对，所以其空间构型为V形结构；H3O+中O原子采用sp3杂化，且O原子含有1个孤电子对，所以其空间构型为三角锥型，则微粒的形状发生了改变，故b正确；

c．H2O为中性分子，H3O+为酸性的阳离子，微粒的化学性质发生了改变，故c正确；

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正确；

答案为a。

(4) 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，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键，每根氢键属于2个水分子，则1mol水中含有2mol氢键，升华热=范德华力+氢键，所以氢键=升华热-范德华力，冰晶体中氢键的“键能”= =20kJ/mol；答案为20。