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(H
2O)
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H
5O
2+?Cl
-中H
5O
2+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如图3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/cm
3.(已知295
2=8.70×10
4,295
3=2.57×10
7,
=1.41,
=1.73)