高中化學 專題4 分子空間結構與物質性質 4.1 分子構型與物質的性質練習 蘇教版選修3

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1、 4.1分子構型與物質的性質 一、選擇題 1.下列關于雜化軌道的說法錯誤的是　(　　) A.所有原子軌道都參與雜化 B.同一原子中能量相近的原子軌道參與雜化 C.雜化軌道能量集中,有利于牢固成鍵 D.雜化軌道中不一定有電子 【解析】選A。參與雜化的原子軌道,其能量不能相差太大,如1s與2s、2p能量相差太大,不能形成雜化軌道,即只有能量相近的原子軌道才能參與雜化,故A項錯誤,B項正確;雜化軌道的電子云一頭大一頭小,成鍵時利用大的一頭,可使電子云重疊程度更大,形成牢固的化學鍵,故C項正確;并不是所有的雜化軌道中都會有電子,也可以是空軌道,也可以有一對孤電子對(如NH3、H2O的形

2、成),故D項正確。 2.(2015淮陰高二檢測)下列關于雜化軌道的敘述正確的是　(　　) A.雜化軌道可用于形成σ鍵,也可用于形成π鍵 B.雜化軌道可用來容納未參與成鍵的孤電子對 C.NH3中氮原子的sp3雜化軌道是由氮原子的3個p軌道與氫原子的s軌道雜化而成的 D.在乙烯分子中1個碳原子的3個sp2雜化軌道與3個氫原子的s軌道重疊形成3個C—Hσ鍵 【解析】選B。雜化軌道只用于形成σ鍵,或用來容納未參與成鍵的孤電子對,不能用來形成π鍵,故B正確,A不正確;NH3中氮原子的sp3雜化軌道是由氮原子的1個s軌道和3個p軌道雜化而成的,C不正確;在乙烯分子中,1個碳原子的3個sp2雜化

3、軌道中的2個sp2雜化軌道與2個氫原子的s軌道重疊形成2個C—Hσ鍵,剩下的1個sp2雜化軌道與另一個碳原子的sp2雜化軌道重疊形成1個 C—Cσ鍵,D不正確。 【補償訓練】在中,中間的碳原子和兩邊的碳原子分別采用的雜化方式是　(　　) A.sp2　sp2　　B.sp3　sp3　　C.sp2　sp3　　D.sp　sp3 【解析】選C?！狢H3中C的雜化軌道數(shù)為4,采用sp3雜化;中間C的雜化軌道數(shù)為3,采用sp2雜化。 3.用價層電子對互斥理論判斷SO3的分子構型為　(　　) A.正四面體型 B.V形 C.三角錐型 D.平面三角形 【解析】

4、選D。SO3分子中S的價電子對數(shù)==3,由于結合3個O,故成鍵電子對數(shù)為3,孤電子對數(shù)是0,其分子為平面三角形構型。 【補償訓練】下列分子或離子的空間構型為平面三角形的是　(　　) A.NO3- B.NH3 C.H3O+ D.CO2 【解析】選A。NO3-中N的孤電子對數(shù)=(5+1-32)/2=0,所以NO3-中無孤電子對,N通過三對電子與O成鍵,空間構型為平面三角形;NH3中N的孤電子對數(shù)為(5-3)/2=1,H3O+中O的孤電子對數(shù)為(6-3-1)/2=1,在NH3和H3O+中都有1對孤電子對,還有3對電子成鍵,所以NH3、H3O

5、+的空間構型都為三角錐型;在CO2中C的孤電子對數(shù)為(4-22)/2=0,沒有孤電子對,只有2對σ鍵電子對,故CO2分子為直線形。 4.(2015梅州高二檢測)下列關于NH3和CO2的說法中正確的是　(　　) A.都是直線形結構 B.中心原子都采取sp雜化 C.NH3為三角錐型結構,CO2為直線形結構 D.氮原子和碳原子上都沒有孤電子對 【解析】選C。NH3和CO2分子的中心原子分別采取sp3雜化和sp雜化的方式成鍵,但NH3分子中氮原子上有1對孤電子對未參與成鍵,根據(jù)價電子對互斥理論,NH3的分子構型應為三角錐型,CO2的分子構型為直線形。 5.下列敘述中正確的是　(　　)

6、A.以非極性鍵結合的雙原子分子一定是非極性分子 B.以極性鍵結合的分子一定是極性分子 C.非極性分子只能是雙原子單質分子 D.非極性分子中一定含有非極性鍵 【解析】選A。A項是正確的,如O2、H2、N2等;B項錯誤,以極性鍵結合的分子不一定是極性分子,若分子構型對稱,正、負電荷重心重合,就是非極性分子,如CH4、CO2、CCl4、CS2等;C項錯誤,非極性鍵也存在于某些共價化合物中,如H2O2、C2H4、C2H5OH,某些離子化合物中也存在非極性鍵,如Na2O2;D項錯誤,非極性分子中不一定含有非極性鍵,如CH4、CO2等。 【方法規(guī)律】分子的極性是分子中化學鍵的極性向量和。只含有非

7、極性鍵的分子一定是非極性分子;而含極性鍵的分子,如果分子的空間結構是對稱的,則鍵的極性相互抵消,各個鍵的極性的向量和為零,整個分子就是非極性分子;反之,則是極性分子。 6.下列化合物中含有手性碳原子的是　(　　) A.CCl2F2 B. C.CH3CH2OH D. 【解析】選D。根據(jù)手性碳原子的定義可知,手性碳原子是一個碳原子上連接4個不同的原子或基團,只有D中物質的分子含有連接了4個不同原子和基團的碳原子。 7.下列敘述中不正確的是　(　　) A.鹵化氫分子中,鹵素的非金屬性越強,共價鍵的極性越強,穩(wěn)定性也越強 B.以極性鍵結合的分子,

8、一定是極性分子 C.判斷A2B或AB2型分子為極性分子必須具有極性鍵且空間構型不對稱 D.非極性分子中,各原子間可能既有極性鍵又有非極性鍵 【解析】選B。在HF、HCl、HBr、HI分子中,鹵素的非金屬性越強,H—X鍵的極性越強;以極性鍵結合的雙原子分子一定是極性分子,但以極性鍵結合的多原子分子也可能是非極性分子,如CO2是非極性分子;A2B型分子如H2O、H2S等,AB2型分子如SO2等,判斷其是極性分子的根據(jù)是必有極性鍵,且空間構型不對稱。 【易錯提醒】CO2、CS2等多原子分子,其空間構型對稱,這樣的非極性分子中可以含有極性鍵。 8.(雙選)下列分子中,屬于非極性分子的是　(　

9、　) A.SO2 B.BeCl2 C.BBr3 D.COCl2 【解析】選B、C。A、B、C三項利用“化合價法”判斷:SO2中S的化合價為+4,價電子數(shù)為6,SO2為極性分子;BeCl2中Be的化合價為+2,價電子數(shù)為2,該分子為非極性分子;BBr3中B的化合價為+3,價電子數(shù)為3,該分子為非極性分子;D項結構為,此結構為非對稱結構,故為極性分子。 9.(2015杭州高二檢測)氯化硼的熔點為-107℃,沸點為12.5℃,在其分子中鍵與鍵之間的夾角為120,它能水解,下列有關敘述正確的是　(　　) A.氯化硼分子間含有氫鍵 B.氯化硼中心原子采用sp雜

10、化 C.氯化硼分子呈正三角形,屬非極性分子 D.其分子空間結構類似H2O 【解析】選C。根據(jù)氫鍵含義氯化硼分子間不含氫鍵,由于氯化硼分子中鍵與鍵之間的夾角為120,說明氯化硼分子是平面三角形,中心原子采用sp2雜化,為極性鍵形成的非極性分子。 10.(2015天津高二檢測)2015年韓國首爾大學的科學家將水置于一個足夠強的電場中,在20℃時,水分子瞬間凝固形成“暖冰”。下列關于“暖冰”的說法正確的是　(　　) A.暖冰中水分子是直線形分子 B.水凝固形成20℃時的“暖冰”所發(fā)生的變化是化學變化 C.暖冰中水分子的各原子均滿足8電子穩(wěn)定結構 D.在電場作用下,水分子間更易形成氫鍵

11、,因而可以制得“暖冰” 【解析】選D。暖冰中水分子的組成不會改變,所發(fā)生的變化是物理變化,水分子的氧原子滿足8電子穩(wěn)定結構,而氫原子是2電子穩(wěn)定結構。 11.(雙選)(2015浙江高考節(jié)選)下列說法正確的是　(　　) A.HOCH2CH(OH)CH2OH與CH3CHClCH2CH3都是手性分子 B.NH4+和CH4的空間構型相似 C.BF3與都是平面形分子 D.CO2和H2O都是直線形分子 【解析】選B、C。手性分子是化學中結構上鏡像對稱而又不能完全重合的分子,連有四個不同原子或基團的碳原子稱為手性碳原子,HOCH2CH(OH)CH2OH不是手性分子,A項錯誤,NH4+和CH4的

12、空間構型都是正四面體,B項正確;BF3是平面三角形,苯是平面結構,C項正確;CO2是直線形分子,而H2O是V形分子,D項錯誤。 二、非選擇題 12.有下列微粒: ①CH4?、贑H2CH2?、跜H≡CH?、躈H3?、軳H4+ ⑥BF3?、逷4?、郒2O?、酘2O2 填寫下列空白(填序號): (1)呈正四面體的是　　　　。 (2)中心原子軌道為sp3雜化的是　　　　,為sp2雜化的是　　　　,為sp雜化的是　　　　。 (3)所有原子共平面的是　　　　,共線的是　　　　。 (4)含有極性鍵的極性分子是　　　　。 【解析】CH4、NH3、NH4+、P4、H2O、H2O2中心原子各有

13、四對價層電子對,為sp3雜化,這些微?？臻g構型分別為正四面體型、三角錐型、正四面體型、正四面體型、V形、二面角形。BF3、CH2CH2的中心原子為sp2雜化,分別為平面三角形、平面形。CH≡CH中心原子為sp雜化,為直線形。 答案:(1)①⑤⑦　(2)①④⑤⑦⑧⑨?、冖蕖、? (3)②③⑥⑧?、邸?4)④⑧⑨ 【補償訓練】(2015臺州高二檢測)若ABn的中心原子上有一對孤電子對未能成鍵,當n=2時,其分子結構為　　　　;當n=3時,其分子結構為　　　　。 【解析】若中心原子上有未成鍵的孤電子對,根據(jù)價層電子對互斥模型,其與成鍵電子對之間存在斥力,AB2型分子為V形(如SO2)。AB3型

14、分子為三角錐型(如NH3)。 答案:V形　三角錐型 【方法規(guī)律】若中心原子上有孤電子對,則它對成鍵電子對的排斥作用較強,導致鍵角減小。 13.(2015蘇州高二檢測)已知A、B、C三種分子所含原子的數(shù)目依次為1、3、6,且都含有18個電子,C是一種有毒的有機物。 (1)組成A分子的原子的元素符號是　　　　; (2)從B分子的立體結構判斷,該分子屬于　　　　分子(填“極性”或“非極性”); (3)C的熔、沸點比CH4的熔、沸點高,其主要原因是(須指明C是何物質)___ _________________________________________________________

15、______。 【解析】含有18個電子的微粒中,由單個原子組成的分子為氬,元素符號是Ar;B分子中含有3個原子,應該是H2S,空間構型為V形,屬于極性分子;在分析由6個原子組成的C分子時,應該注意從三種9電子基(—CH3、—NH2、—OH)入手,結合C是一種有毒的有機物即可判斷C為CH3OH,CH3OH的熔、沸點比CH4的熔、沸點高,其主要原因是CH3OH分子之間能形成氫鍵。 答案:(1)Ar　(2)極性 (3)C是CH3OH,分子之間能形成氫鍵 14.(2015南京高二檢測)(1)BCl3和NCl3中心原子的雜化方式分別為 　　　　和　　　　。 (2)元素Y基態(tài)原子的3p軌道上有

16、4個電子。在Y的氫化物(H2Y)分子中,Y原子軌道的雜化類型是　　　　。 【解析】(1)雜化軌道用于形成σ鍵和容納孤電子對。BCl3分子中硼原子形成3個σ鍵,無孤電子對,則硼原子采取sp2雜化。NCl3中氮原子形成3個σ鍵,且有1對孤電子對,則氮原子采取sp3雜化。 (2)H2S中S采取sp3雜化。 答案:(1)sp2　sp3　(2)sp3 15.(2015南京高二檢測)S與O可形成SO42-。 (1)SO42-的空間構型為　　　　(用文字描述)。 (2)寫出一種與SO42-互為等電子體的分子的化學式:____________________。 【解析】(1)SO42-中硫原子采

17、用sp3雜化,SO42-為正四面體型結構。(2)與SO42-互為等電子體的分子可以是CCl4或SiCl4等。 答案:(1)正四面體　(2)CCl4或SiCl4等 【方法規(guī)律】推斷分子或離子空間構型的三個步驟 確定中心原子的價電子對數(shù)目:中心原子A的價電子數(shù)與配位原子X提供共用的電子數(shù)之和的一半,即為中心原子A的價電子對數(shù)目。計算時注意: (1)氧族元素原子作為配位原子時,可認為不提供電子,但作為中心原子時可認為它提供所有的6個價電子。 (2)如果討論的是離子,則應加上或減去與離子電荷相應的電子數(shù)。如PO43-中磷原子價電子數(shù)應加上3,而NH4+中氮原子的價電子數(shù)應減去1。 (3)如

18、果價電子數(shù)出現(xiàn)奇數(shù),可把這個單電子當作電子對看待。 16.指出下列分子或離子中的雜化軌道類型及分子或離子的空間構型。 (1)HCN中的C:　　　　,　　　　。 (2)SO3中的S:　　　　,　　　　。 (3)ClO4-中的Cl:　　　　,　　　　。 (4)NH3中的N:　　　　,　　　　。 【解析】在HCN中,碳原子價電子對數(shù)為2,發(fā)生sp雜化,空間構型為直線形。SO3中的硫原子價電子對數(shù)為3,發(fā)生sp2雜化,空間構型為平面三角形;ClO4-中的氯原子價電子對數(shù)為4,發(fā)生sp3雜化,空間構型為正四面體型;NH3中的氮原子價電子對數(shù)為4,發(fā)生sp3雜化,氮原子上有1對孤電子對,空間構

19、型為三角錐型。 答案:(1)sp　直線形　(2)sp2　平面三角形 (3)sp3　正四面體型　(4)sp3　三角錐型 17.氧元素與多種元素具有親和力,所形成化合物的種類很多。 (1)氮、氧、氟元素的第一電離能從大到小的順序為______________________ _______________________________________________________________。 氧元素與氟元素能形成OF2分子,該分子的空間構型為　　　　。 (2)根據(jù)等電子原理,在1 molO22+中含有的π鍵數(shù)目為　　　　。 (3)氧元素和過渡元素可形成多種價態(tài)的金屬氧化物

20、,如和鉻可生成Cr2O3、CrO3、CrO5等。Cr3+基態(tài)核外電子排布式為　　　　。 (4)鈣在氧氣中燃燒時得到一種鈣的氧化物晶體,其晶體結構如圖所示,則該鈣的氧化物的化學式為_______________________。 【解析】(1)氮原子中2p軌道半充滿,因此第一電離能大于氧;OF2分子中心原子價電子數(shù)為n=6+22=4,采用sp3雜化,孤電子對對成鍵電子對產生排斥,故其空間構型為V形。 (2)O22+與N2互為等電子體,結構相似,為,故1 molO22+中含有 2 molπ鍵。 (3)Cr基態(tài)原子有24個電子,失去3個電子后變?yōu)閇Ar]3d3。 (4)根據(jù)晶體結構可

21、知,黑球表示鈣離子,其個數(shù)=8+6=4,陰離子是由2個氧原子構成的,O22-個數(shù)是12+1=4,所以鈣氧化物的化學式是CaO2。 答案:(1)F>N>O　V形　(2)2NA (3)1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3) (4)CaO2 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375