资料中包含下列文件,点击文件名可预览资料内容






还剩3页未读,
继续阅读
成套系列资料,整套一键下载
- 2.1.1 共价键的类型——σ键和π键(基础过关A练)-2022-2023学年高二化学课时过关提优AB练(人教版2019选择性必修2) 试卷 2 次下载
- 2.1.2 键参数——键能、键长和键角(基础过关A练)-2022-2023学年高二化学课时过关提优AB练(人教版2019选择性必修2) 试卷 1 次下载
- 2.2.1 分子的空间结构 价层电子对互斥模型(基础过关A练)-2022-2023学年高二化学课时过关提优AB练(人教版2019选择性必修2) 试卷 4 次下载
- 2.2.2 杂化轨道理论(基础过关A练)-2022-2023学年高二化学课时过关提优AB练(人教版2019选择性必修2) 试卷 2 次下载
- 2.3 分子结构与物质的性质(素养提优B练)-2022-2023学年高二化学课时过关提优AB练(人教版2019选择性必修2) 试卷 4 次下载
高中化学第二节 分子的空间结构优秀综合训练题
展开
这是一份高中化学第二节 分子的空间结构优秀综合训练题,文件包含22分子的空间结构素养提优B练-2022-2023学年高二化学课时过关提优AB练人教版2019选择性必修2解析版docx、22分子的空间结构素养提优B练-2022-2023学年高二化学课时过关提优AB练人教版2019选择性必修2原卷版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共20页, 欢迎下载使用。
B练——素养提优
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构
(建议时间:35分钟)
1.关于CO2和SO2的说法中,正确的是
A.C和S上都没有孤电子对
B.C和S都是sp2杂化
C.都是AB2型,所以空间结构都是直线形
D.CO2的空间结构是直线形,SO2的空间结构是V形
【答案】D
【详解】
A.CO2中C的孤电子对数为,SO2中S的孤电子对数为,故A错误;
B.C的价层电子对数为,S的价层电子对数为,则C和S分别是sp杂化,sp2杂化,故B错误;
C.C的价层电子对数为2,孤电子对数为0,S的价层电子对数为3,S的孤电子对数为1,则CO2的空间结构是直线型,SO2的空间结构是V型,故C错误;
D.由C分析可知,CO2的空间结构是直线型,SO2的空间结构是V型,故D正确;
故选D。
2.下列关于杂化轨道的叙述中不正确的是( )
A.分子中的杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混杂形成
B.杂化轨道用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对
C.和分子中的中心原子S和C都是通过杂化轨道成键
D.苯分子中所有碳原子均采取杂化成键,苯环中存在6个碳原子共有的大键
【答案】A
【详解】
A.分子中的杂化轨道是由碳原子的1个轨道和3个轨道混杂形成,故A错误;
B.杂化轨道用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对,故B正确;
C.分子中中心S原子的价层电子对数为,所以中心原子的杂化轨道类型为杂化;分子中中心C原子的价层电子对数为,所以中心原子的杂化轨道类型为杂化,故C正确;
D.苯分子中的6个碳原子全部以方式杂化,每个碳原子形成3个杂化轨道,其中1个与氢原子形成键,另外2个与相邻碳原子形成键,每个碳原子剩余1个未杂化的轨道,6个碳原子未杂化的轨道共同形成1个大键,故D正确;
故选A。
3.下列说法中,正确的是
A.杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对
B.凡是中心原子采取杂化的分子,其空间结构都是正四面体形
C.凡是型的共价化合物,其中心原子A均采用杂化轨道成键
D.属于型共价化合物,中心原子S采取杂化轨道成键
【答案】A
【详解】
A.杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对,故A正确;
B.中心原子采取杂化的分子,其空间结构不一定是正四面体形,如果四个杂化轨道的成键情况不一样,就不是正四面体,例如CH3Cl,故B错误;
C.型的共价化合物,其中心原子A不一定采用杂化轨道成键,其中心原子还可能采用杂化轨道成键,例如BF3,故C错误;
D.中心原子S采取杂化轨道成键,存在两对孤对电子,分子空间构型为V形,故D错误。
故选A。
4.已知Zn2+的4s轨道和4p轨道可以形成sp3型杂化轨道,那么[ZnCl4]2-的立体构型为
A.正四面体形 B.平面正方形
C.可能为正四面体也可能为平面正方形 D.正六面体形
【答案】A
【详解】
Zn2+的4s轨道和4p轨道可以形成sp3型杂化轨道,VSEPR模型为正四面体,无孤电子对,[ZnCl4]2-的立体构型为正四面体形,故选A。
5.用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型,有时也能用来推测键角大小,下列判断正确的是
A.SO2、CS2、HCN都是直线形的分子
B.BF3键角为120°,SnBr2键角大于120°
C.CH2O、CO、SO3都是平面三角形的粒子
D.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子
【答案】C
【详解】
A.二氧化硫分子中S原子价层电子对个数=2+=2+1=3,含有1个孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断二氧化硫空间结构为V形;二硫化碳结构式为S=C=S,CS2中C原子价层电子对个数=2+=2+0=2,无孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断CS2为直线形;HCN结构式为,HCN中C原子价层电子对个数=2+=2+0=2,无孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断HCN为直线形,故A错误;
B.BF3中心原子价层电子对个数=3+=3+0=3,无孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断BF3为平面三角形结构,键角为120°;SnBr2中价层电子对个数=2+=2+1=3,含有一个孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断SnBr2为V型结构,孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力,所以BF3键角为120°,SnBr2键角小于120°,故B错误;
C.CH2O中碳形成3个σ键,所以是sp2杂化为平面三角形结构;中C原子价层电子对个数=3+=3+0=3,无孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断为平面三角形结构;SO3中S原子价层电子对个数=3+=3+0=3,无孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断SO3为平面三角形结构,故C正确;
D.PCl3中P原子价层电子对个数=3+=3+1=4,含有一个孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断PCl3为三角锥形结构;NH3中N原子价层电子对个数=3+=3+1=4,含有一个孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断NH3为三角锥形结构;PCl5中P原子价层电子对个数=5+=5+0=5,不含孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断PCl5为三角双锥结构,故D错误;
答案为C。
6.短周期主族元素A、B可形成AB3分子,下列有关叙述正确的是
A.若A、B为同一周期元素,则AB3分子一定为平面正三角形
B.若AB3分子中的价电子个数为24个,则AB3分子可能为平面正三角形
C.若为A、B为同一主族元素,则AB3分子一定为三角锥形
D.若AB3分子为三角形锥形,则AB3分子一定为NH3
【答案】B
【详解】
A.若为PCl3,含有3个键和一对孤电子对,P采取sp3杂化,则分子为三角锥形,故A错误;
B.BCl3满足要求,根据价层电子对互斥理论可知BCl3价层电子对为3,B采取sp2杂化,其分子为平面正三角形,故B正确;
C.若分子为SO3,根据价层电子对互斥理论可知BCl3价层电子对为3,S采取sp2杂化,则为平面正三角形,故C错误;
D.分子不一定为NH3,也可能为NF3等,故D错误;
故答案为B。
7.噻吩()的芳香性略弱于苯,其中S原子与所有C原子间可形成大π键。下列关于噻吩的说法正确的是
A.1mol噻吩中含9molσ键
B.碳原子与硫原子的杂化方式相同
C.一氯代物有4种(不含立体异构)
D.所有共价键的键长相同
【答案】AB
【详解】
A. 1mol噻吩中含3molC-Cσ键,2molC-Sσ键,4molC-Hσ键,共9molσ键,故A正确;
B.噻吩中S原子与所有C原子间可形成大π键,故碳原子与硫原子均采取sp2杂化,每个C原子有一个未杂化的p轨道,每个轨道上各有一个电子,S原子有一个未杂化的p轨道,该轨道上有2个电子,这5个未杂化的p轨道垂直于分子平面,互相平行,“肩并肩”重叠形成大π键,故B正确;
C.该分子有2种氢原子,故一氯代物有2种,故C错误;
D.共价键的键长与原子半径的大小有关,S原子与C原子的半径不一样,故所有共价键的键长不都相同,故D错误;
故选AB。
8.X、Y、Z、Q、E、M六种元素中,X的原子的基态价电子排布式为2s2,Y的基态原子核外有5种运动状态不同的电子,Z元素的两种同位素原子通常作为示踪原子研究生物化学反应和测定文物的年代,Q是元素周期表中电负性最大的元素,E的阳离子通常存在于硝石、明矾和草木灰中,M的原子序数比E大1。下列说法正确的是
A.EYQ4中阴离子中心原子的杂化方式为sp3杂化
B.X、Y元素的第一电离能大小关系:X
C.ZO的空间构型为三角锥形
D.MZ2含离子键和非极性共价键,阴阳离子之比为1∶2
【答案】A
【分析】
X的原子的基态价电子排布式为2s2,则X为1s22s2,为Be;Y的基态原子核外有5种运动状态不同的电子,每个电子为一种运动状态,则Y为5电子,Y为B;Z元素的两种同位素原子通常作为示踪原子研究生物化学反应和测定文物的年代,Z为C;Q是元素周期表中电负性最大的元素,Q为F;E的阳离子通常存在于硝石、明矾和草木灰中,E为K;M的原子序数比E大1,则M为Ca;据以上分析解答。
【详解】
A.EYQ4为KBF4,KBF4中阴离子中心原子价层电子个数为:4+=4,且不含孤电子对,所以阴离子中心原子杂化方式为sp3杂化,故A正确;
B.Be的最外层电子数全满为稳定结构,第一电离能较大,则X、Y元素的第一电离能大小关系:X>Y,故B错误;
C.碳酸根离子中中心原子价层电子对个数为3+=3,且不含孤电子对,中心原子的杂化方式为sp2杂化,ZO的空间构型为平面三角形,故C错误;
D.CaC2属于离子化合物,含有离子键、非极性共价键,阴阳离子个数比为1∶1,故D错误;
故选A。
9.原子形成化合物时,电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。请回答下列问题:
(1)分子的空间结构为___________,分子的空间结构为___________。
(2)碳原子有4个价电子,在形成化合物时价电子均参与成键,但杂化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子中,碳原子采取sp杂化的分子是___________(写结构简式,下同),采取杂化的分子是___________,采取杂化的分子是___________。
(3)已知、、三种分子中,键角由大到小的顺序是,请分析可能的原因是___________。
【答案】平面三角形 三角锥形 、 分子中的C原子上没有孤电子对,分子中N原子上有1个孤电子对,分子中O原子上有2个孤电子对,中心原子上孤电子对数越多,对成键电子对的排斥作用越大,则键角越小
【详解】
(1)分子中的B原子采取杂化,所以其分子的空间结构为平面三角形;分子中的N原子采取杂化,存在一个孤电子对,所以其分子的空间结构为三角锥形,故填平面三角形、三角锥形;
(2)乙烷分子中的碳原子采取杂化,乙烯和苯分子中的碳原子均采取杂化,乙炔分子中的碳原子采取杂化,故填、和、;
(3)、、分子中的O、N、C原子均采取杂化,而在O原子上有2个孤电子对,对成键电子对的排斥作用最大,键角最小;N原子上有1个孤电子对,对成键电子对的排斥作用没有水分子的大;C原子上无孤电子对,键角最大,故填分子中的C原子上没有孤电子对,分子中N原子上有1个孤电子对,分子中O原子上有2个孤电子对,中心原子上孤电子对数越多,对成键电子对的排斥作用越大,则键角越小。
10.(1)是有机合成中常用的还原剂,中的阴离子空间结构是_______、中心原子的杂化形式为_______。
(2)①根据价层电子对互斥模型,、、的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是_______。
②气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的空间结构为_______形,其中共价键的类型有_______种;固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为_______。
(3)中心原子轨道的杂化类型为_______;的空间结构为_______(用文字描述)
【答案】正四面体形 平面三角 2 平面三角形
【详解】
(1)的中心原子Al的价层电子对数为,故Al采取p杂化,呈正四面体形。
(2)①价层电子对数包括σ键电子对数和孤电子对数,中S的σ健电子对数为2,孤电子对数为,故价层电子对数为4,同理,中S的价层电子对数为,中S的价层电子2对数为,中S的价层电子对数不同于、中S的价层电子对数。②气态为单分子,分子中S无孤电子对,其分子的空间结构为平面三角形,S和O之间形成3个σ键和1个4中心6电子的大π键。固态为三聚分子,分子中每个S与4个O成键,S无孤电子对,故S原子的杂化轨道类型为。
(3)中S原子的价层电子对数为,所以S采取杂化。中氮原子上无孤电子对,σ键电子对数为3,即N采取杂化,的空间结构为平面三角形。
11.氯吡苯脲是一种常用的膨大剂,其结构简式为,它是经国家批准使用的植物生长调节剂。
(1)氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为______。
(2)氯吡苯脲晶体中,氮原子的杂化轨道类型有______,羰基碳原子的杂化轨道类型为______。
(3)已知,可用异氰酸苯酯与2-氯-4-氨基吡啶反应生成氯吡苯脲:,反应过程中,每生成氯吡苯脲,断裂______键,断裂______键。
(4)膨大剂能在动物体内代谢,其产物较为复杂,其中有、、等。
①请用共价键的相关知识解释分子比分子稳定的原因:______。
②、、分子的空间结构分别是______,中心原子的杂化类型分别是______。
【答案】1 、 1 1 键的键能大于键的键能 V形、三角锥形直线形 、、
【详解】
(1)氯元素基态原子核外电子排布式是,所以未成对电子数为1.
(2)根据氯吡苯脲的结构简式可知,有2个氮原子均形成3个单键,孤电子对数为1,取杂化,剩余1个氮原子形成1个双键和1个单键,孤电子对数为1,采取杂化;羰基碳原子形成2个单键和1个双键,采取杂化。
(3)由于键比键稳定,根据反应方程式可知,断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的键中的键和2-氯-4-氨基吡啶分子中的键。
(4)①O、N属于同周期元素,O的原子半径小于N,键的键能大于键的键能,所以分子比分子稳定。
②分子中O原子的价层电子对数,孤电子对数为2,所以其空间结构为V形,O原子采取杂化;分子中N原子的价层电子对数,孤电子对数为1,所以其空间结构为三角锥形,N原子采取杂化;分子中C原子的价层电子对数,不含孤电子对,所以其空间结构为直线形,C原子采取杂化。
12.完成下列问题。
(1)已知氯与硫均有多种含氧微粒,S有:SO2、、SO3、;Cl有:HClO、、、,其中立体构型为V形的微粒有___________;为三角锥形的有___________;为平面正三角形的有___________;为正四面体形的有___________。
(2)已知:孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力,而且孤电子对越多,对成键电子对的斥力越大,所以含有孤电子对的分子其键角要小于VSEPR模型中的键角;不含孤电子对的分子中,原子间形成化学键越多,斥力越大:双键与双键之间的斥力>双键与单键之间的斥力>单键与单键之间的斥力。
①SiH4、PH3、H2S分子中H-Si-H、H-P-H、H-S-H的键角大小顺序为:___________。
②SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角___________120°;
③PCl3分子中,Cl—P—Cl的键角___________109.5°。
④俗称光气的氯代甲酰氯分子(COCl2)形状为:___________,其分子中有两种键角:124.3°、111.4°,其中Cl—C—Cl的键角为___________。
【答案】(1) SO2、HClO、 、 SO3 、
(2) H-Si-H>H-P-H>H-S-H < < 平面三角形 111.4°
【解析】
(1)SO2中心原子孤电子对数×(6-2×2)=1,立体构型为V形;中心原子孤电子对数×(6+2-3×2)=1,立体构型为三角锥形;SO3中心原子孤电子对数×(6-3×2)=0,立体构型为平面正三角形;中心原子孤电子对数×(6+2-4×2)=0,立体构型为正四面体形;HClO中心原子孤电子对数×(6-2×2)=1,立体构型为V形;中心原子孤电子对数×(7+1-2×2)=2,立体构型为V形;中心原子孤电子对数×(7+1-3×2)=1,立体构型为三角锥形;中心原子孤电子对数×(7+1-4×2)=0,立体构型为正四面体形;故答案为V形的微粒有:SO2、HClO、;三角锥形的有:、;平面正三角形的有:SO3;正四面体形的有:、;
(2)①SiH4中心原子孤电子对数×(4-4×1)=0,立体构型为正四面体形,键角为109º28´;PH3中心原子孤电子对数×(5-3×1)=1,VSEPR模型为四面体形,立体构型为三角锥形;H2S中心原子孤电子对数×(6-2×1)=2,VSEPR模型为四面体形,立体构型为V形,由于孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力,而且孤电子对越多,对成键电子对的斥力越大,所以含有孤电子对的分子其键角要小于VSEPR模型中的键角;因此SiH4、PH3、H2S分子中H-Si-H、H-P-H、H-S-H的键角大小顺序为:H-Si-H>H-P-H>H-S-H;
②SnBr2中心原子孤电子对数×(4-2×1)=1,中心原子一共3对电子,VSEPR模型为平面三角形,但由于其中一对为孤对电子,因此Br—Sn—Br的键角小于120°;
③PCl3中心原子孤电子对数×(5-3×1)=1,中心原子一共4对电子,VSEPR模型为正四面体形,但由于其中一对为孤对电子,因此Cl—P—Cl的键角小于109.5°;
④COCl2中心原子孤电子对数×(4-2×1-1×2)=0,形状为平面三角形,其中C=O为双键,Cl—C—Cl为单键,因此Cl—C—Cl的键角为较小的111.4°;故答案为:H-Si-H>H-P-H>H-S-H;<;<;平面三角形;111.4°。
13.I.有以下物质:①HF、②Cl2、③H2O、④N2、⑤C2H4、⑥C2H6、⑦H2、⑧H2O2和⑨HCN。
(1)只含有σ键的是______(填序号,下同);既含有σ键又含有π键的是______。
(2)含有由两个原子的s轨道重叠形成σ键的是______。
(3)写出以下分子或离子的空间构型:NH3:______,H2O:______, SO2:______,BeCl2:______,CO2:______。
II.钴的一种配位聚合物的化学式为{[Co(bte)2(H2O)2](NO3)2}n。
(1)Co2+基态核外电子排布式为______;NO的空间结构为______。
(2)bte的分子式为C6H8N6,其结构简式如图所示。
①[Co(bte)2(H2O)2]2+中,与Co2+形成配位键的原子是______和______(填元素符号)。
②C、H、N的电负性从大到小顺序为______。
③bte分子中碳原子轨道杂化类型为______和______。
④1mol bte分子中含键的数目为______mol。
【答案】①②③⑥⑦⑧ ④⑤⑨ ⑦ 三角锥形 V形 V形 直线形 直线形 [Ar]3d7或1s22s22p63s23p63d7 平面三角形 N O N、C、H sp2 sp3 21
【详解】
I.(1)键是头碰头的方式形成的,而键是以肩并肩的方式形成的;单键都是键,而双键或三键中才含有键,所以只含有σ键的是①②③⑥⑦⑧;既含有σ键又含有π键的是④⑤⑨,故填①②③⑥⑦⑧、④⑤⑨;
(2)原子成键时最外层电子的电子云发生交叠,H原子只有1s电子,形成H2时两个H原子的s轨道重叠形成σ键,故填⑦;
(3)根据价层电子对互斥理论,
NH3的价层电子对数为3+×(5-3×1)=4,孤电子对数为1,为三角锥形;
H2O的价层电子对数为2+×(6-2×1)=4,孤电子对数为2,为V形;
SO2的价层电子对数为2+×(6-2×2)=3,孤电子对数为1,为V形;
BeCl2的价层电子对数为2+×(2-2×1)=2,孤电子对数为0,为直线形;
CO2的价层电子对数为2+×(4-2×2)=2,孤电子对数为0,为直线形,故填三角锥形、V形、V形、直线形、直线形;
II.(1)Co2+核外25个电子,基态核外电子排布式为[Ar]3d7或1s22s22p63s23p63d7,故填[Ar]3d7或1s22s22p63s23p63d7;
NO中N作为中心原子提供5个电子,第VIA族的元素O作为周围原子时,不提供电子,NO有一个负电荷,多1个电子,所以价电子一共6个,即3对,没有孤对电子,N元素属于sp2杂化,离子构型是平面三角形,故填平面三角形;
(2)①Co2+离子含有空轨道,bte中N原子、水中O原子均有提供孤电子对,形成配位键,故填N、O;
②同周期自左而右电负性增大,C、N的氢化物中它们均表现负化合价,说明它们的电负性都大于氢元素的,故电负性由大到小顺序为:N>C>H,故填N、C、H;
③bte分子中环上碳原子形成3个σ键,亚甲基中碳原子形成4个σ键,杂化轨道数目分别为3、4,碳原子分别采取sp2、sp3杂化,故填sp2、sp3;
④单键为σ键,双键中含有1个σ键,bte的分子含有21个σ键,1mol bte分子中含σ键的数目为21mol,故填21。
14.现有部分短周期元素的性质或原子结构如表:
元素
元素性质或原子结构
T
2p轨道上有5个电子
X
L层p能级电子数比s能级电子数多2个
Y
第三周期元素的简单离子中半径最小
Z
L层有3个未成对电子
回答下列问题:
(1)X的离子结构示意图为____________________。
(2)Z的简单气态氢化物的VSEPR模型为_______________,分子中的中心原子的杂化轨道类型为_________,分子的空间结构为____________________。
(3)1个Z的单质分子中,含有________个σ键和________个π键。
(4)Y的最高价氧化物对应的水化物与KOH反应的化学方程式为________________________________。
(5)元素T与氯元素相比,非金属性较强的是______________ (填元素符号),下列表述中能证明这事实的是______________(填标号)。
a.常温下氯气的颜色比T单质的颜色深
b.T的单质通入氯化钠水溶液中不能置换出氯气
c.氯与T形成的化合物中,氯元素呈正价
【答案】(1)
(2)四面体形 sp3 三角锥形
(3) 1 2
(4)Al(OH)3+KOH=KAlO2+2H2O
(5) F c
【分析】
由题干信息可知,T原子的2p轨道上有5个电子,则T为F,X的L层p能级电子数比s能级电子数多2个,则X为O,Y元素形成的简单离子半径是第三周期元素的简单离子中半径最小,则Y为Al,Z 原子的L层有3个未成对电子,则Z为N,据此分析解题。
(1)由分析可知,X为O,则X的离子结构示意图为:,故答案为:;
(2)由分析可知,Z为N,则Z的简单气态氢化物即NH3,N原子周围的价层电子对数为:3+=4,故其VSEPR模型为正四面体形,分子中的中心原子的杂化轨道类型为sp3,由于有一对孤电子对,则分子的空间结构为三角锥形,故答案为:正四面体形;sp3;三角锥形;
(3)由分析可知,Z为N,故Z的单质分子为N2,其结构简式为N≡N,故1个Z的单质分子中,含有1个σ键和2个π键,故答案为:1;2;
(4)由分析可知,Y为Al,Y的最高价氧化物对应的水化物即Al(OH)3与KOH反应的化学方程式为:Al(OH)3+KOH=KAlO2+2H2O,故答案为:Al(OH)3+KOH=KAlO2+2H2O;
(5)由分析可知,T为F,同一主族从上往下,元素的非金属减弱,故元素T与氯元素相比,非金属性较强的是F, a.颜色是物理性质,非金属性是化学性质,二者没有必然的联系,故常温下氯气的颜色比T单质的颜色深不能说明其非金属性的强弱,a不合题意;b.F2通入NaCl溶液中,发生的反应为:2F2+2H2O=4HF+O2,故T的单质通入氯化钠水溶液中不能置换出氯气不能说明F的非金属弱于Cl的,b不合题意;c.氯与T形成的化合物中,氯元素呈正价,说明F的吸电子的能力强于Cl,则说明F的非金属性强于Cl,c符合题意;故答案为:F;c。
B练——素养提优
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构
(建议时间:35分钟)
1.关于CO2和SO2的说法中,正确的是
A.C和S上都没有孤电子对
B.C和S都是sp2杂化
C.都是AB2型,所以空间结构都是直线形
D.CO2的空间结构是直线形,SO2的空间结构是V形
【答案】D
【详解】
A.CO2中C的孤电子对数为,SO2中S的孤电子对数为,故A错误;
B.C的价层电子对数为,S的价层电子对数为,则C和S分别是sp杂化,sp2杂化,故B错误;
C.C的价层电子对数为2,孤电子对数为0,S的价层电子对数为3,S的孤电子对数为1,则CO2的空间结构是直线型,SO2的空间结构是V型,故C错误;
D.由C分析可知,CO2的空间结构是直线型,SO2的空间结构是V型,故D正确;
故选D。
2.下列关于杂化轨道的叙述中不正确的是( )
A.分子中的杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混杂形成
B.杂化轨道用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对
C.和分子中的中心原子S和C都是通过杂化轨道成键
D.苯分子中所有碳原子均采取杂化成键,苯环中存在6个碳原子共有的大键
【答案】A
【详解】
A.分子中的杂化轨道是由碳原子的1个轨道和3个轨道混杂形成,故A错误;
B.杂化轨道用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对,故B正确;
C.分子中中心S原子的价层电子对数为,所以中心原子的杂化轨道类型为杂化;分子中中心C原子的价层电子对数为,所以中心原子的杂化轨道类型为杂化,故C正确;
D.苯分子中的6个碳原子全部以方式杂化,每个碳原子形成3个杂化轨道,其中1个与氢原子形成键,另外2个与相邻碳原子形成键,每个碳原子剩余1个未杂化的轨道,6个碳原子未杂化的轨道共同形成1个大键,故D正确;
故选A。
3.下列说法中,正确的是
A.杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对
B.凡是中心原子采取杂化的分子,其空间结构都是正四面体形
C.凡是型的共价化合物,其中心原子A均采用杂化轨道成键
D.属于型共价化合物,中心原子S采取杂化轨道成键
【答案】A
【详解】
A.杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对,故A正确;
B.中心原子采取杂化的分子,其空间结构不一定是正四面体形,如果四个杂化轨道的成键情况不一样,就不是正四面体,例如CH3Cl,故B错误;
C.型的共价化合物,其中心原子A不一定采用杂化轨道成键,其中心原子还可能采用杂化轨道成键,例如BF3,故C错误;
D.中心原子S采取杂化轨道成键,存在两对孤对电子,分子空间构型为V形,故D错误。
故选A。
4.已知Zn2+的4s轨道和4p轨道可以形成sp3型杂化轨道,那么[ZnCl4]2-的立体构型为
A.正四面体形 B.平面正方形
C.可能为正四面体也可能为平面正方形 D.正六面体形
【答案】A
【详解】
Zn2+的4s轨道和4p轨道可以形成sp3型杂化轨道,VSEPR模型为正四面体,无孤电子对,[ZnCl4]2-的立体构型为正四面体形,故选A。
5.用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型,有时也能用来推测键角大小,下列判断正确的是
A.SO2、CS2、HCN都是直线形的分子
B.BF3键角为120°,SnBr2键角大于120°
C.CH2O、CO、SO3都是平面三角形的粒子
D.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子
【答案】C
【详解】
A.二氧化硫分子中S原子价层电子对个数=2+=2+1=3,含有1个孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断二氧化硫空间结构为V形;二硫化碳结构式为S=C=S,CS2中C原子价层电子对个数=2+=2+0=2,无孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断CS2为直线形;HCN结构式为,HCN中C原子价层电子对个数=2+=2+0=2,无孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断HCN为直线形,故A错误;
B.BF3中心原子价层电子对个数=3+=3+0=3,无孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断BF3为平面三角形结构,键角为120°;SnBr2中价层电子对个数=2+=2+1=3,含有一个孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断SnBr2为V型结构,孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力,所以BF3键角为120°,SnBr2键角小于120°,故B错误;
C.CH2O中碳形成3个σ键,所以是sp2杂化为平面三角形结构;中C原子价层电子对个数=3+=3+0=3,无孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断为平面三角形结构;SO3中S原子价层电子对个数=3+=3+0=3,无孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断SO3为平面三角形结构,故C正确;
D.PCl3中P原子价层电子对个数=3+=3+1=4,含有一个孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断PCl3为三角锥形结构;NH3中N原子价层电子对个数=3+=3+1=4,含有一个孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断NH3为三角锥形结构;PCl5中P原子价层电子对个数=5+=5+0=5,不含孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断PCl5为三角双锥结构,故D错误;
答案为C。
6.短周期主族元素A、B可形成AB3分子,下列有关叙述正确的是
A.若A、B为同一周期元素,则AB3分子一定为平面正三角形
B.若AB3分子中的价电子个数为24个,则AB3分子可能为平面正三角形
C.若为A、B为同一主族元素,则AB3分子一定为三角锥形
D.若AB3分子为三角形锥形,则AB3分子一定为NH3
【答案】B
【详解】
A.若为PCl3,含有3个键和一对孤电子对,P采取sp3杂化,则分子为三角锥形,故A错误;
B.BCl3满足要求,根据价层电子对互斥理论可知BCl3价层电子对为3,B采取sp2杂化,其分子为平面正三角形,故B正确;
C.若分子为SO3,根据价层电子对互斥理论可知BCl3价层电子对为3,S采取sp2杂化,则为平面正三角形,故C错误;
D.分子不一定为NH3,也可能为NF3等,故D错误;
故答案为B。
7.噻吩()的芳香性略弱于苯,其中S原子与所有C原子间可形成大π键。下列关于噻吩的说法正确的是
A.1mol噻吩中含9molσ键
B.碳原子与硫原子的杂化方式相同
C.一氯代物有4种(不含立体异构)
D.所有共价键的键长相同
【答案】AB
【详解】
A. 1mol噻吩中含3molC-Cσ键,2molC-Sσ键,4molC-Hσ键,共9molσ键,故A正确;
B.噻吩中S原子与所有C原子间可形成大π键,故碳原子与硫原子均采取sp2杂化,每个C原子有一个未杂化的p轨道,每个轨道上各有一个电子,S原子有一个未杂化的p轨道,该轨道上有2个电子,这5个未杂化的p轨道垂直于分子平面,互相平行,“肩并肩”重叠形成大π键,故B正确;
C.该分子有2种氢原子,故一氯代物有2种,故C错误;
D.共价键的键长与原子半径的大小有关,S原子与C原子的半径不一样,故所有共价键的键长不都相同,故D错误;
故选AB。
8.X、Y、Z、Q、E、M六种元素中,X的原子的基态价电子排布式为2s2,Y的基态原子核外有5种运动状态不同的电子,Z元素的两种同位素原子通常作为示踪原子研究生物化学反应和测定文物的年代,Q是元素周期表中电负性最大的元素,E的阳离子通常存在于硝石、明矾和草木灰中,M的原子序数比E大1。下列说法正确的是
A.EYQ4中阴离子中心原子的杂化方式为sp3杂化
B.X、Y元素的第一电离能大小关系:X
D.MZ2含离子键和非极性共价键,阴阳离子之比为1∶2
【答案】A
【分析】
X的原子的基态价电子排布式为2s2,则X为1s22s2,为Be;Y的基态原子核外有5种运动状态不同的电子,每个电子为一种运动状态,则Y为5电子,Y为B;Z元素的两种同位素原子通常作为示踪原子研究生物化学反应和测定文物的年代,Z为C;Q是元素周期表中电负性最大的元素,Q为F;E的阳离子通常存在于硝石、明矾和草木灰中,E为K;M的原子序数比E大1,则M为Ca;据以上分析解答。
【详解】
A.EYQ4为KBF4,KBF4中阴离子中心原子价层电子个数为:4+=4,且不含孤电子对,所以阴离子中心原子杂化方式为sp3杂化,故A正确;
B.Be的最外层电子数全满为稳定结构,第一电离能较大,则X、Y元素的第一电离能大小关系:X>Y,故B错误;
C.碳酸根离子中中心原子价层电子对个数为3+=3,且不含孤电子对,中心原子的杂化方式为sp2杂化,ZO的空间构型为平面三角形,故C错误;
D.CaC2属于离子化合物,含有离子键、非极性共价键,阴阳离子个数比为1∶1,故D错误;
故选A。
9.原子形成化合物时,电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。请回答下列问题:
(1)分子的空间结构为___________,分子的空间结构为___________。
(2)碳原子有4个价电子,在形成化合物时价电子均参与成键,但杂化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子中,碳原子采取sp杂化的分子是___________(写结构简式,下同),采取杂化的分子是___________,采取杂化的分子是___________。
(3)已知、、三种分子中,键角由大到小的顺序是,请分析可能的原因是___________。
【答案】平面三角形 三角锥形 、 分子中的C原子上没有孤电子对,分子中N原子上有1个孤电子对,分子中O原子上有2个孤电子对,中心原子上孤电子对数越多,对成键电子对的排斥作用越大,则键角越小
【详解】
(1)分子中的B原子采取杂化,所以其分子的空间结构为平面三角形;分子中的N原子采取杂化,存在一个孤电子对,所以其分子的空间结构为三角锥形,故填平面三角形、三角锥形;
(2)乙烷分子中的碳原子采取杂化,乙烯和苯分子中的碳原子均采取杂化,乙炔分子中的碳原子采取杂化,故填、和、;
(3)、、分子中的O、N、C原子均采取杂化,而在O原子上有2个孤电子对,对成键电子对的排斥作用最大,键角最小;N原子上有1个孤电子对,对成键电子对的排斥作用没有水分子的大;C原子上无孤电子对,键角最大,故填分子中的C原子上没有孤电子对,分子中N原子上有1个孤电子对,分子中O原子上有2个孤电子对,中心原子上孤电子对数越多,对成键电子对的排斥作用越大,则键角越小。
10.(1)是有机合成中常用的还原剂,中的阴离子空间结构是_______、中心原子的杂化形式为_______。
(2)①根据价层电子对互斥模型,、、的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是_______。
②气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的空间结构为_______形,其中共价键的类型有_______种;固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为_______。
(3)中心原子轨道的杂化类型为_______;的空间结构为_______(用文字描述)
【答案】正四面体形 平面三角 2 平面三角形
【详解】
(1)的中心原子Al的价层电子对数为,故Al采取p杂化,呈正四面体形。
(2)①价层电子对数包括σ键电子对数和孤电子对数,中S的σ健电子对数为2,孤电子对数为,故价层电子对数为4,同理,中S的价层电子对数为,中S的价层电子2对数为,中S的价层电子对数不同于、中S的价层电子对数。②气态为单分子,分子中S无孤电子对,其分子的空间结构为平面三角形,S和O之间形成3个σ键和1个4中心6电子的大π键。固态为三聚分子,分子中每个S与4个O成键,S无孤电子对,故S原子的杂化轨道类型为。
(3)中S原子的价层电子对数为,所以S采取杂化。中氮原子上无孤电子对,σ键电子对数为3,即N采取杂化,的空间结构为平面三角形。
11.氯吡苯脲是一种常用的膨大剂,其结构简式为,它是经国家批准使用的植物生长调节剂。
(1)氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为______。
(2)氯吡苯脲晶体中,氮原子的杂化轨道类型有______,羰基碳原子的杂化轨道类型为______。
(3)已知,可用异氰酸苯酯与2-氯-4-氨基吡啶反应生成氯吡苯脲:,反应过程中,每生成氯吡苯脲,断裂______键,断裂______键。
(4)膨大剂能在动物体内代谢,其产物较为复杂,其中有、、等。
①请用共价键的相关知识解释分子比分子稳定的原因:______。
②、、分子的空间结构分别是______,中心原子的杂化类型分别是______。
【答案】1 、 1 1 键的键能大于键的键能 V形、三角锥形直线形 、、
【详解】
(1)氯元素基态原子核外电子排布式是,所以未成对电子数为1.
(2)根据氯吡苯脲的结构简式可知,有2个氮原子均形成3个单键,孤电子对数为1,取杂化,剩余1个氮原子形成1个双键和1个单键,孤电子对数为1,采取杂化;羰基碳原子形成2个单键和1个双键,采取杂化。
(3)由于键比键稳定,根据反应方程式可知,断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的键中的键和2-氯-4-氨基吡啶分子中的键。
(4)①O、N属于同周期元素,O的原子半径小于N,键的键能大于键的键能,所以分子比分子稳定。
②分子中O原子的价层电子对数,孤电子对数为2,所以其空间结构为V形,O原子采取杂化;分子中N原子的价层电子对数,孤电子对数为1,所以其空间结构为三角锥形,N原子采取杂化;分子中C原子的价层电子对数,不含孤电子对,所以其空间结构为直线形,C原子采取杂化。
12.完成下列问题。
(1)已知氯与硫均有多种含氧微粒,S有:SO2、、SO3、;Cl有:HClO、、、,其中立体构型为V形的微粒有___________;为三角锥形的有___________;为平面正三角形的有___________;为正四面体形的有___________。
(2)已知:孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力,而且孤电子对越多,对成键电子对的斥力越大,所以含有孤电子对的分子其键角要小于VSEPR模型中的键角;不含孤电子对的分子中,原子间形成化学键越多,斥力越大:双键与双键之间的斥力>双键与单键之间的斥力>单键与单键之间的斥力。
①SiH4、PH3、H2S分子中H-Si-H、H-P-H、H-S-H的键角大小顺序为:___________。
②SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角___________120°;
③PCl3分子中,Cl—P—Cl的键角___________109.5°。
④俗称光气的氯代甲酰氯分子(COCl2)形状为:___________,其分子中有两种键角:124.3°、111.4°,其中Cl—C—Cl的键角为___________。
【答案】(1) SO2、HClO、 、 SO3 、
(2) H-Si-H>H-P-H>H-S-H < < 平面三角形 111.4°
【解析】
(1)SO2中心原子孤电子对数×(6-2×2)=1,立体构型为V形;中心原子孤电子对数×(6+2-3×2)=1,立体构型为三角锥形;SO3中心原子孤电子对数×(6-3×2)=0,立体构型为平面正三角形;中心原子孤电子对数×(6+2-4×2)=0,立体构型为正四面体形;HClO中心原子孤电子对数×(6-2×2)=1,立体构型为V形;中心原子孤电子对数×(7+1-2×2)=2,立体构型为V形;中心原子孤电子对数×(7+1-3×2)=1,立体构型为三角锥形;中心原子孤电子对数×(7+1-4×2)=0,立体构型为正四面体形;故答案为V形的微粒有:SO2、HClO、;三角锥形的有:、;平面正三角形的有:SO3;正四面体形的有:、;
(2)①SiH4中心原子孤电子对数×(4-4×1)=0,立体构型为正四面体形,键角为109º28´;PH3中心原子孤电子对数×(5-3×1)=1,VSEPR模型为四面体形,立体构型为三角锥形;H2S中心原子孤电子对数×(6-2×1)=2,VSEPR模型为四面体形,立体构型为V形,由于孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力,而且孤电子对越多,对成键电子对的斥力越大,所以含有孤电子对的分子其键角要小于VSEPR模型中的键角;因此SiH4、PH3、H2S分子中H-Si-H、H-P-H、H-S-H的键角大小顺序为:H-Si-H>H-P-H>H-S-H;
②SnBr2中心原子孤电子对数×(4-2×1)=1,中心原子一共3对电子,VSEPR模型为平面三角形,但由于其中一对为孤对电子,因此Br—Sn—Br的键角小于120°;
③PCl3中心原子孤电子对数×(5-3×1)=1,中心原子一共4对电子,VSEPR模型为正四面体形,但由于其中一对为孤对电子,因此Cl—P—Cl的键角小于109.5°;
④COCl2中心原子孤电子对数×(4-2×1-1×2)=0,形状为平面三角形,其中C=O为双键,Cl—C—Cl为单键,因此Cl—C—Cl的键角为较小的111.4°;故答案为:H-Si-H>H-P-H>H-S-H;<;<;平面三角形;111.4°。
13.I.有以下物质:①HF、②Cl2、③H2O、④N2、⑤C2H4、⑥C2H6、⑦H2、⑧H2O2和⑨HCN。
(1)只含有σ键的是______(填序号,下同);既含有σ键又含有π键的是______。
(2)含有由两个原子的s轨道重叠形成σ键的是______。
(3)写出以下分子或离子的空间构型:NH3:______,H2O:______, SO2:______,BeCl2:______,CO2:______。
II.钴的一种配位聚合物的化学式为{[Co(bte)2(H2O)2](NO3)2}n。
(1)Co2+基态核外电子排布式为______;NO的空间结构为______。
(2)bte的分子式为C6H8N6,其结构简式如图所示。
①[Co(bte)2(H2O)2]2+中,与Co2+形成配位键的原子是______和______(填元素符号)。
②C、H、N的电负性从大到小顺序为______。
③bte分子中碳原子轨道杂化类型为______和______。
④1mol bte分子中含键的数目为______mol。
【答案】①②③⑥⑦⑧ ④⑤⑨ ⑦ 三角锥形 V形 V形 直线形 直线形 [Ar]3d7或1s22s22p63s23p63d7 平面三角形 N O N、C、H sp2 sp3 21
【详解】
I.(1)键是头碰头的方式形成的,而键是以肩并肩的方式形成的;单键都是键,而双键或三键中才含有键,所以只含有σ键的是①②③⑥⑦⑧;既含有σ键又含有π键的是④⑤⑨,故填①②③⑥⑦⑧、④⑤⑨;
(2)原子成键时最外层电子的电子云发生交叠,H原子只有1s电子,形成H2时两个H原子的s轨道重叠形成σ键,故填⑦;
(3)根据价层电子对互斥理论,
NH3的价层电子对数为3+×(5-3×1)=4,孤电子对数为1,为三角锥形;
H2O的价层电子对数为2+×(6-2×1)=4,孤电子对数为2,为V形;
SO2的价层电子对数为2+×(6-2×2)=3,孤电子对数为1,为V形;
BeCl2的价层电子对数为2+×(2-2×1)=2,孤电子对数为0,为直线形;
CO2的价层电子对数为2+×(4-2×2)=2,孤电子对数为0,为直线形,故填三角锥形、V形、V形、直线形、直线形;
II.(1)Co2+核外25个电子,基态核外电子排布式为[Ar]3d7或1s22s22p63s23p63d7,故填[Ar]3d7或1s22s22p63s23p63d7;
NO中N作为中心原子提供5个电子,第VIA族的元素O作为周围原子时,不提供电子,NO有一个负电荷,多1个电子,所以价电子一共6个,即3对,没有孤对电子,N元素属于sp2杂化,离子构型是平面三角形,故填平面三角形;
(2)①Co2+离子含有空轨道,bte中N原子、水中O原子均有提供孤电子对,形成配位键,故填N、O;
②同周期自左而右电负性增大,C、N的氢化物中它们均表现负化合价,说明它们的电负性都大于氢元素的,故电负性由大到小顺序为:N>C>H,故填N、C、H;
③bte分子中环上碳原子形成3个σ键,亚甲基中碳原子形成4个σ键,杂化轨道数目分别为3、4,碳原子分别采取sp2、sp3杂化,故填sp2、sp3;
④单键为σ键,双键中含有1个σ键,bte的分子含有21个σ键,1mol bte分子中含σ键的数目为21mol,故填21。
14.现有部分短周期元素的性质或原子结构如表:
元素
元素性质或原子结构
T
2p轨道上有5个电子
X
L层p能级电子数比s能级电子数多2个
Y
第三周期元素的简单离子中半径最小
Z
L层有3个未成对电子
回答下列问题:
(1)X的离子结构示意图为____________________。
(2)Z的简单气态氢化物的VSEPR模型为_______________,分子中的中心原子的杂化轨道类型为_________,分子的空间结构为____________________。
(3)1个Z的单质分子中,含有________个σ键和________个π键。
(4)Y的最高价氧化物对应的水化物与KOH反应的化学方程式为________________________________。
(5)元素T与氯元素相比,非金属性较强的是______________ (填元素符号),下列表述中能证明这事实的是______________(填标号)。
a.常温下氯气的颜色比T单质的颜色深
b.T的单质通入氯化钠水溶液中不能置换出氯气
c.氯与T形成的化合物中,氯元素呈正价
【答案】(1)
(2)四面体形 sp3 三角锥形
(3) 1 2
(4)Al(OH)3+KOH=KAlO2+2H2O
(5) F c
【分析】
由题干信息可知,T原子的2p轨道上有5个电子,则T为F,X的L层p能级电子数比s能级电子数多2个,则X为O,Y元素形成的简单离子半径是第三周期元素的简单离子中半径最小,则Y为Al,Z 原子的L层有3个未成对电子,则Z为N,据此分析解题。
(1)由分析可知,X为O,则X的离子结构示意图为:,故答案为:;
(2)由分析可知,Z为N,则Z的简单气态氢化物即NH3,N原子周围的价层电子对数为:3+=4,故其VSEPR模型为正四面体形,分子中的中心原子的杂化轨道类型为sp3,由于有一对孤电子对,则分子的空间结构为三角锥形,故答案为:正四面体形;sp3;三角锥形;
(3)由分析可知,Z为N,故Z的单质分子为N2,其结构简式为N≡N,故1个Z的单质分子中,含有1个σ键和2个π键,故答案为:1;2;
(4)由分析可知,Y为Al,Y的最高价氧化物对应的水化物即Al(OH)3与KOH反应的化学方程式为:Al(OH)3+KOH=KAlO2+2H2O,故答案为:Al(OH)3+KOH=KAlO2+2H2O;
(5)由分析可知,T为F,同一主族从上往下,元素的非金属减弱,故元素T与氯元素相比,非金属性较强的是F, a.颜色是物理性质,非金属性是化学性质,二者没有必然的联系,故常温下氯气的颜色比T单质的颜色深不能说明其非金属性的强弱,a不合题意;b.F2通入NaCl溶液中,发生的反应为:2F2+2H2O=4HF+O2,故T的单质通入氯化钠水溶液中不能置换出氯气不能说明F的非金属弱于Cl的,b不合题意;c.氯与T形成的化合物中,氯元素呈正价,说明F的吸电子的能力强于Cl,则说明F的非金属性强于Cl,c符合题意;故答案为:F;c。