Question

【題目】水是地球上最常見的物質之一，是所有生命生存的重要資源。

(1)鍵和鍵是共價鍵的兩種基本類型，則H2O分子中含有的共價鍵數目和類型為________；水溶液中存在H3O+離子，寫出該微粒的結構式________（標出配位鍵）。

(2)科學家發現在特殊條件下，水能表現出許多種有趣的結構和性質

①一定條件下給水施加一個弱電場，常溫常壓下水結成冰，俗稱“熱冰”，其計算機模擬圖如下：

使水結成“熱冰”采用“弱電場”的條件，說明水分子是______分子。下列物質熔化時，所克服的微粒間的作用與“熱冰”熔化時所克服的作用力類型完全相同的是______。

A.固態氨 B.食鹽 C.干冰 D.金剛石

②用高能射線照射液態水時，一個水分子能釋放出一個電子，同時產生一種陽離子。產生的陽離子具有較強的氧化性，試寫出該陽離子與SO2的水溶液反應的離子方程式__________；該陽離子還能與水作用生成羥基，經測定此時的水具有酸性，寫出該過程的離子方程式____________________。

(3)水的性質中的一些特殊現象對于生命的存在意義非凡，請解釋水的分解溫度遠高于其沸點的原因______________________；試從結構的角度分析固態水(冰)的密度小于液態水的密度的原因是___________________________。

(4)甲烷的氣體水合物晶體稱為可燃冰，存在于海底和冰川底部，是巨大的潛在能源。在可燃冰晶體中，甲烷分子裝在水分子構成的籠內，假設可燃冰晶體中的水籠里裝的都是甲烷，理想的可燃冰晶胞組成為8CH4·46H2O，X-射線衍射分析表明，可燃冰晶體屬于立方晶體，晶胞參數a=1200pm。則該晶體的密度為________g/cm3(計算結果保留兩位有效數字)

Answer 1

【答案】2個σ鍵 極性 A 2H2O++SO2=4H++SO42- H2O++H2O=H3O++-OH 水分解需要破壞分子內部的極性鍵，水的氣化只需破壞分子間的范德華力與氫鍵即可，而極性鍵遠比分子間的范德華了與氫鍵強得多 在冰的晶體中，每個水分子周圍有4個緊鄰的水分子，使冰晶體中水分子的空間利用率不高，分子之間的空隙較大，密度較小 0.92

【解析】

(1)根據H、O原子結構及形成的化學鍵判斷；根據O原子具有孤對電子，而H+具有空軌道分析H3O+的形成；

(2)①極性分子能在磁場作用下凝結；然后根據題目給出物質判斷是否為極性分子分析；

②由水分子釋放出電子時產生的一種陽離子可以表示成H2O+，根據題中信息判斷生成物，進而書寫反應的離子方程式；

(3)根據水的晶體類型、熔化與分解時破壞的作用力類型的不同及強弱大小分析；并從分子排列的是否有序、分子間距離大小分析密度的變化；

(4)根據ρ=進行計算。

(1)在H2O中O原子與2個H原子分別形成1對共用電子對，共價單鍵都是σ鍵，因此H2O中含有2個σ鍵；在H2O的O原子上具有孤對電子，而H+只有原子核，所以當H+與H2O接近時，H2O中O原子與H+形成配位鍵，從而結合形成H3O+，該微粒的結構式為；

(2)①水在磁場作用下發生凝結，說明水分子為極性分子；

在給出的四種物質中，食鹽是離子晶體，金剛石是原子晶體，氨、干冰為分子晶體，由分子構成，其中干冰是固體CO2，CO2分子是非極性分子，氨分子是極性分子，因此只有固態氨熔化時，所克服的微粒間的作用與熱冰相同，合理選項是A；

②由水分子釋放出電子時產生的一種陽離子，可以表示成H2O+，由于H2O+氧化性很強，可以氧化具有強的還原性SO2生成硫酸，2H2O++SO2=4H++SO42-，根據信息：該陽離子還能與水作用生成羥基，經測定此時的水具有酸性，可知該過程的離子方程式為H2O++H2O=H3O++-OH；

(3)水是由分子構成的分子晶體，熔化、氣化破壞的是分子間作用力和氫鍵，而水分解破壞的是極性共價鍵，極性共價鍵遠比分子間作用力和氫鍵強得多，所以水的沸點比水分解的溫度低很多；

在液體水中水分子排列無序，相對來說分子間的距離較小，單位體積內分子數較多，液態水的密度較大，而在固態水——冰的晶體中，每個水分子周圍有4個緊鄰的水分子，使冰晶體中水分子的空間利用率不高，分子之間的空隙較大，從而導致冰的密度比液態水的密度小；

(4)根據晶體密度計算公式可得ρ==0.92g/cm3。