Question

【题目】水是地球上最常见的物质之一，是所有生命生存的重要资源。

(1)键和键是共价键的两种基本类型，则H2O分子中含有的共价键数目和类型为________；水溶液中存在H3O+离子，写出该微粒的结构式________（标出配位键）。

(2)科学家发现在特殊条件下，水能表现出许多种有趣的结构和性质

①一定条件下给水施加一个弱电场，常温常压下水结成冰，俗称“热冰”，其计算机模拟图如下：

使水结成“热冰”采用“弱电场”的条件，说明水分子是______分子。下列物质熔化时，所克服的微粒间的作用与“热冰”熔化时所克服的作用力类型完全相同的是______。

A.固态氨 B.食盐 C.干冰 D.金刚石

②用高能射线照射液态水时，一个水分子能释放出一个电子，同时产生一种阳离子。产生的阳离子具有较强的氧化性，试写出该阳离子与SO2的水溶液反应的离子方程式__________；该阳离子还能与水作用生成羟基，经测定此时的水具有酸性，写出该过程的离子方程式____________________。

(3)水的性质中的一些特殊现象对于生命的存在意义非凡，请解释水的分解温度远高于其沸点的原因______________________；试从结构的角度分析固态水(冰)的密度小于液态水的密度的原因是___________________________。

(4)甲烷的气体水合物晶体称为可燃冰，存在于海底和冰川底部，是巨大的潜在能源。在可燃冰晶体中，甲烷分子装在水分子构成的笼内，假设可燃冰晶体中的水笼里装的都是甲烷，理想的可燃冰晶胞组成为8CH4·46H2O，X-射线衍射分析表明，可燃冰晶体属于立方晶体，晶胞参数a=1200pm。则该晶体的密度为________g/cm3(计算结果保留两位有效数字)

Answer 1

【答案】2个σ键 极性 A 2H2O++SO2=4H++SO42- H2O++H2O=H3O++-OH 水分解需要破坏分子内部的极性键，水的气化只需破坏分子间的范德华力与氢键即可，而极性键远比分子间的范德华了与氢键强得多 在冰的晶体中，每个水分子周围有4个紧邻的水分子，使冰晶体中水分子的空间利用率不高，分子之间的空隙较大，密度较小 0.92

【解析】

(1)根据H、O原子结构及形成的化学键判断；根据O原子具有孤对电子，而H+具有空轨道分析H3O+的形成；

(2)①极性分子能在磁场作用下凝结；然后根据题目给出物质判断是否为极性分子分析；

②由水分子释放出电子时产生的一种阳离子可以表示成H2O+，根据题中信息判断生成物，进而书写反应的离子方程式；

(3)根据水的晶体类型、熔化与分解时破坏的作用力类型的不同及强弱大小分析；并从分子排列的是否有序、分子间距离大小分析密度的变化；

(4)根据ρ=进行计算。

(1)在H2O中O原子与2个H原子分别形成1对共用电子对，共价单键都是σ键，因此H2O中含有2个σ键；在H2O的O原子上具有孤对电子，而H+只有原子核，所以当H+与H2O接近时，H2O中O原子与H+形成配位键，从而结合形成H3O+，该微粒的结构式为；

(2)①水在磁场作用下发生凝结，说明水分子为极性分子；

在给出的四种物质中，食盐是离子晶体，金刚石是原子晶体，氨、干冰为分子晶体，由分子构成，其中干冰是固体CO2，CO2分子是非极性分子，氨分子是极性分子，因此只有固态氨熔化时，所克服的微粒间的作用与热冰相同，合理选项是A；

②由水分子释放出电子时产生的一种阳离子，可以表示成H2O+，由于H2O+氧化性很强，可以氧化具有强的还原性SO2生成硫酸，2H2O++SO2=4H++SO42-，根据信息：该阳离子还能与水作用生成羟基，经测定此时的水具有酸性，可知该过程的离子方程式为H2O++H2O=H3O++-OH；

(3)水是由分子构成的分子晶体，熔化、气化破坏的是分子间作用力和氢键，而水分解破坏的是极性共价键，极性共价键远比分子间作用力和氢键强得多，所以水的沸点比水分解的温度低很多；

在液体水中水分子排列无序，相对来说分子间的距离较小，单位体积内分子数较多，液态水的密度较大，而在固态水——冰的晶体中，每个水分子周围有4个紧邻的水分子，使冰晶体中水分子的空间利用率不高，分子之间的空隙较大，从而导致冰的密度比液态水的密度小；

(4)根据晶体密度计算公式可得ρ==0.92g/cm3。