Question

水是地球表面上普遍存在的化合物，我们可以用我们学习的物质结构与性质的有关知识去认识它。
（1）水的组成元素为氢和氧。氧的基态原子的价电子排布图为______________，氧的第一电离能在同周期元素中由大到小排第______位。
（2）根据杂化轨道理论，水分子中的氧原子采取的杂化形式是_______；根据价层电子对互斥理论，水分子的VSEPR模型名称为______________；根据等电子体原理，写出水合氢离子的一个等电子体(写结构式)_____________。
（3）水分子可以形成许多水合物。
①水分子可以作配体和铜离子形成水合铜离子[Cu(H₂O)₄]²⁺，1mol水合铜离子中含有σ键数目为_________。
②图1是水合盐酸晶体H₅O₂⁺·Cl^-中H₅O₂⁺离子的结构。

在该离子中，存在的作用力有______________。
a．配位键 b．极性键 c．非极性键 d．离子键
e．金属键 f．氢键 g．范德华力 h．π键 i．σ键
（4）韩国首尔大学科学家将水置于一个足够强的电场中，在20℃时，水分子瞬间凝固形成了“暖冰”。请从结构上解释生成暖冰的原因_________________________________。
（5）最新研究发现，水能凝结成13种类型的结晶体，除普通冰以外其余各自的冰都有自己奇特的性质：有在-30℃才凝固的超低温冰，它的坚硬程度可和钢相媲美，能抵挡炮弹轰击；有在180℃高温下依然不变的热冰；还有的冰密度比水大，号称重冰。图2为冰的一种骨架形式，依此为单位向空间延伸。

①该冰中的每个水分子有_________个氢键；
②冰融化后，在液态水中，水分子之间仍保留有大量氢键将水分子联系在一起，分子间除了无规则的分布及冰结构碎片以外，一般认为还会有大量呈动态平衡的、不完整的多面体的连接方式。右图的五角十二面体是冰熔化形成的理想多面体结构。假设图3中的冰熔化后的液态水全部形成右图的五角十二面体，且该多面体之间无氢键，则该冰熔化过程中氢键被破坏的百分比为________。

③如果不考虑晶体和键的类型，哪一物质的空间连接方式与这种冰连接类似?____________；

④已知O－H…O距离为295pm，列式计算此种冰晶体的密度 g/cm³。(已知295²=8.70×10⁴，295³=2.57×10⁷，=1.41，=1.73)

Answer 1

（1） （1分）        4（1分）

（2）sp³（1分）    四面体形（1分）      等（1分）

（3） ①12N_A（1分）         ②a b f i（2分）

（4）水分子是极性分子，在电场作用下定向有规则的排列，分子间通过氢键结合而成固体（1分）

（5）①2（1分） ②25%（2分）③SiO₂（1分）  ④=1.51    （列式1分，结果1分）