苏教版高考化学一轮复习专题练12物质结构与性质第38讲分子结构与性质含答案

第38讲 分子结构与性质

1．配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl3·6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)、CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1 mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生氯化银，沉淀的量分别为3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。

(1)请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。

CoCl3·6NH3： ______________________________________________，

CoCl3·5NH3： ________________________________________________，

CoCl3·4NH3(绿色或紫色)： ___________________________________。

(2)CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)的组成相同而颜色不同的原因是_____________________________________________________________

_____________________________________________________________。

(3)上述配合物中，中心离子的配位数都是________。

解析：沉淀量分别为3 mol、2 mol、1 mol和1 mol，可知四种配合物中能电离出来的Cl－即外界Cl－分别有3、2、1、1个，故它们的化学式分别为[Co(NH3)6]Cl3，[Co(NH3)5Cl]Cl2，[Co(NH3)4Cl2]Cl、[Co(NH3)4Cl2]Cl。

答案：(1)[Co(NH3)6]Cl3　[Co(NH3)5Cl]Cl2

[Co(NH3)4Cl2]Cl

(2)它们互为同分异构体　(3)6

2．请回答下列问题：

(1)维生素B1可作为辅酶参与糖的代谢，并有保护神经系统的作用，该物质的结构简式如图所示。以下关于维生素B1的说法正确的是______(填字母，下同)。

a．只含σ键和π键

b．既有共价键又有离子键

c．该物质的熔点可能高于NaCl

d．既含有极性键又含有非极性键

(2)维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间的作用力有________。

a．离子键、共价键

b．离子键、氢键、共价键

c．氢键、范德华力

d．离子键、氢键、范德华力

(3)维生素B1燃烧可生成N2、NH3、CO2、SO2、H2O、HCl等物质，这些物质中属于非极性分子的化合物有________。氨气极易溶于水，其原因是_____________________________________________________________

_____________________________________________________________。

(4)液氨常被用作制冷剂，若不断地升高温度，实现“液氨氨气氮气和氢气氮原子和氢原子”的变化，在变化的各阶段被破坏的粒子间的相互作用是①____________；②极性键；③__________。

解析：(1)由结构简式知，维生素B1中含有Cl－及另一种有机离子，存在离子键，其他原子之间形成共价键，故a错误、b正确；与氯化钠晶体相比，维生素B1中的阳离子比Na＋半径大，晶格能小，熔点不可能高于NaCl，故c错误；维生素B1中碳碳键为非极性键，氮氢键、氧氢键、碳氢键为极性键，故d正确。

(2)晶体溶于水的过程会电离出Cl－等，故需要克服离子键，维生素B1分子间存在氢键、范德华力，故d正确。

(3)N2为单质，另外五种化合物中属于非极性分子的是CO2。NH3极易溶于水，是因为NH3和水均为极性分子，NH3溶于水后，NH3与水之间可形成氢键，NH3可与水反应。

(4)液氨汽化破坏了分子间作用力，包括氢键和范德华力；氨气分解生成N2和H2，破坏了氮氢极性键；N2、H2生成氮原子和氢原子，破坏了非极性键。

答案：(1)bd　(2)d　(3)CO2　氨气分子为极性分子，易溶于极性溶剂水中，氨气分子与水分子间易形成氢键，氨气可与水反应　(4)氢键、范德华力　非极性键

3．氮是一种典型的非金属元素，其单质及化合物在生活和生产中具有广泛的用途。回答下列问题：

(1)磷元素与氮元素同主族，基态磷原子有________个未成对电子，白磷的分子式为P4，其结构如图甲所示。科学家目前合成了N4分子，N4分子中氮原子的杂化轨道类型是________，N—N—N键角为________；N4分解后能产生N2并释放出大量能量，推测其用途可为_____________________________________________________________

_____________________________________________________________。

(2)NH3与Zn2＋可形成[Zn(NH3)6]2＋，其部分结构如图乙所示。

①NH3的立体构型为________。

②[Zn(NH3)6]2＋中存在的化学键类型有________；NH3分子中H—N—H键角为107°，判断[Zn(NH3)6]2＋离子中H—N—H键角________(填“>”“<”或“＝”)107°。

③肼(N2H4)可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2取代形成的另一种氮的氢化物。与N2H4互为等电子体的分子有________(写出一种即可)。

答案：(1)3　sp3　60°　用于制造火箭推进剂或炸药(其他合理答案也可)　(2)①三角锥形　②配位键、共价键　>　③CH3OH(或CH3SH等)

4．为了解释和预测分子的立体构型，科学家提出了价层电子对互斥(VSEPR)模型。

(1)利用VSEPR理论推断PO的VSEPR模型是________。

(2)有两种活性反应中间体粒子，它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：

甲：_______________________________________________________；

乙：________________________________________________________。

(3)按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式：平面三角形分子：________，三角锥形分子：________，四面体形分子：________。

(4)写出SO3常见的等电子体的化学式，一价阴离子：________________(写出一种，下同)；二价阴离子：______________，它们的中心原子采用的杂化方式都是______________。

解析：(1)根据价层电子对互斥理论知PO立体构型为正四面体形。

(2)甲的立体构型为平面三角形，则碳原子为sp2杂化，中心碳原子无孤电子对，因此价层电子对数为3，化学式为CH，乙的立体结构为三角锥形，则碳原子为sp3杂化，中心碳原子有1个孤电子对，因此价层电子对数为4，化学式为CH。

(3)由第2周期非金属元素构成的中性分子，第2周期元素为中心原子，通过sp2杂化形成中性分子，是平面形分子，该类型分子有BF3；第2周期元素为中心原子，通过sp3杂化形成中性分子，如果是三角锥形分子，则该分子中价层电子对数是4且含有一个孤电子对，该类型分子有NF3；如果该分子为正四面体结构，则该分子的价层电子对数是4且不含孤电子对，该类型分子有CF4。

(4)SO3的原子数为4，价电子数为24，分子中S价层电子对数为＝3，杂化类型为sp2，分子构型为平面三角形。与SO3互为等电子体的为NO、CO或BF3等，NO、CO、BF3中中心原子价层电子对数分别为(5＋1)、(4＋2)、(3＋3)，均为3对，所以中心原子杂化方式都是sp2。

答案：(1)正四面体形　(2)CH　CH

(3)BF3　NF3　CF4　(4)NO　CO　sp2

5．臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2＋催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO和NO，NOx也可在其他条件下被还原为N2。

(1)SO中心原子轨道的杂化类型为________；NO的立体构型为________________(用文字描述)。

(2)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为________(填化学式)。

(3)N2分子中σ键与π键的数目比N(σ)∶N(π)＝________。

(4)[Fe(H2O)6]2＋与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2＋中，NO以N原子与Fe2＋形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2＋结构示意图的相应位置补填缺少的配体。

[Fe(NO)(H2O)5]2＋结构示意图

解析：本题考查原子轨道杂化类型、微粒的空间构型、核外电子排布式、等电子体、σ键与π键、配位键等知识。

(1)SO中中心原子的价层电子对数为4，则中心原子的杂化类型为sp3；NO的中心原子杂化类型为sp2，且配位原子数与杂化轨道数相等，故NO的空间构型为平面三角形。

(2)等电子体具有相同的原子数和价电子数，与O3分子互为等电子体的一种阴离子为NO。

(3)N2的结构式为N≡N，故N(σ)∶N(π)＝1∶2。

(4)H2O中的O原子、NO中的N原子与Fe2＋形成配位键，故结构示意图为。

答案：(1)sp3　平面三角形　(2)NO

(3)1∶2　(4)

6．(2021·郑州模拟)黄铜矿(主要成分为CuFeS2)是生产铜、铁和硫酸的原料。回答下列问题：

(1)血红素是吡咯(C4H5N)的重要衍生物，血红素(含Fe2＋)可用于治疗缺铁性贫血。吡咯和血红素的结构如下图：

①已知吡咯中的各个原子均在同一平面内，则吡咯分子中N原子的杂化类型为________。

②1 mol吡咯分子中所含的σ键总数为________个。分子中的大π键可用表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数，则吡咯环中的大π键应表示为________。

③C、N、O三种元素的简单氢化物中，沸点由低到高的顺序为________________(填化学式)。

④血液中的O2是由血红素在人体内形成的血红蛋白来输送的，则血红蛋白中的Fe2＋与O2是通过________键相结合的。

(2)黄铜矿冶炼铜时产生的SO2可经过SO2→SO3→H2SO4途径形成酸雨。SO2的立体构型为________。H2SO4的酸性强于H2SO3的原因是________________

_____________________________________________________________。

解析：(1)①已知吡咯中的氮原子及与其相连的原子均在同一平面内且为平面三角形，则吡咯分子中N原子的杂化类型为sp2。

②根据分子结构可知1 mol吡咯分子中有8 mol单键、2 mol双键，所以所含的σ键总数为10NA；吡咯环分子中形成大π键的原子数为5个；氮原子中未参与成键的电子为1对，碳碳原子间除了形成σ键外，还有4个碳分别提供1个电子形成π键，共有电子数为6，所以吡咯环中的大π键应表示为。

③CH4分子间无氢键，沸点最低，而NH3、H2O分子间均含氢键，由于氧原子的电负性大于氮原子的电负性，所以H2O分子间氢键较强，水的沸点最高；因此，三种氢化物的沸点由低到高的顺序为CH4<NH3<H2O。

④Fe2＋提供空轨道，O2提供孤电子对，通过配位键相结合。

(2)SO2中S原子的价层电子对数＝2＋(6—2×2)＝3，孤电子对数为1，则SO2的立体构型为V形；SO2(OH)2(或H2SO4)中S的化合价为＋6，S的正电性强于SO(OH)2(或H2SO3)中的S，使羟基中O、H间的共用电子对更易偏向O原子，羟基更容易电离出H＋，故酸性H2SO4强于H2SO3。

答案：(1)①sp2　②10NA　　③CH4＜NH3＜H2O　④配位　(2)V形　SO2(OH)2(或H2SO4)中S的化合价为＋6，S的正电性强于SO(OH)2(或H2SO3)中的S，使羟基中O、H间的共用电子对更易偏向O原子，羟基更容易电离出H＋