高中化学微项目 青蒿素分子的结构测定——晶体在分子结构测定中的应用课后复习题

基础课时落实(八)　分子的空间结构与分子性质

(建议用时：40分钟)

[基础过关练]

1．下列分子中，属于含极性键的非极性分子的是(　　)

A．SO2　　　B．H2　　　C．BBr3　　　D．NH3

C　[SO2、NH3属于含极性键的极性分子；H2属于含非极性键的非极性分子。]

2．下列关于极性键的叙述不正确的是(　　)

A．由不同种元素原子形成的共价键

B．共价化合物中必定存在极性键

C．含有极性键的物质必带电

D．共用电子对必然偏向吸引电子能力强的一方

C　[极性键的实质是共用电子对偏向吸引电子能力强的一方，从而出现了一个原子呈负电性，而另一个原子呈正电性，但物质整体不带电，故C错误。]

3．已知H2O2分子的空间结构可在二面角中表示，如图所示，则有关H2O2结构的说法中不正确的是(　　)

A．分子的正、负电荷重心不重合

B．H2O2分子内既含极性键又含非极性键

C．H2O2是极性分子

D．H2O2是非极性分子

D　[由题图知，H2O2分子的空间结构是二面角形，所以正、负电荷重心不重合，A正确；H2O2是共价化合物，氢原子与氧原子之间形成极性共价键，氧原子和氧原子之间形成非极性共价键，B正确；H2O2分子正、负电荷重心不重合，为极性分子，C正确，D错误。]

4．下列电子式表示的物质中，属于极性分子的是(　　)

C　[A项为离子化合物，不存在分子；B项为非极性分子；D项为阳离子。]

5．(2021·福建厦门外国语学校高二检测)下列物质中不存在对映异构体的是(　　)

D　[若同一个碳原子上连接四个不同的原子或基团，则该碳原子称为不对称碳原子，含有不对称碳原子的物质存在对映异构体，D项分子中不存在不对称碳原子，因此该分子不存在对映异构体。]

6．两种非金属元素A、B所形成的下列分子中，属于极性分子的是(　　)

D　[对于多原子分子是否是极性分子，取决于分子的结构是否对称，即正、负电荷的重心是否重合。A项中分子为正四面体形，结构对称，正、负电荷的重心重合，是非极性分子；B项中分子为直线形，结构对称，正、负电荷的重心重合，是非极性分子；C项中分子为平面正三角形，结构对称，正、负电荷的重心重合，是非极性分子；D项中分子为三角锥形，结构不对称，正、负电荷的重心不重合，是极性分子。]

7．常温下三氯化氮(NCl3)是一种淡黄色液体，其分子结构呈三角锥形，以下关于NCl3的说法正确的是(　　)

A．分子中N—Cl键是极性键

B．分子中不存在孤电子对

C．NCl3分子是非极性分子

D．因N—Cl键的键能大，它的沸点高

A　[NCl3分子中N原子上还有一对孤电子对，结构不对称，为三角锥形，为极性分子。N—Cl键为极性键，键能大说明分子稳定，而物质熔、沸点的高低与共价键的强弱无关。]

8．(2021·福建福州八县一中高二适应性考试)①PH3的分子空间结构为三角锥形，②BeCl2的分子空间结构为直线形，③CH4的分子空间结构为正四面体形，④CO2为直线形分子，⑤BF3的分子空间结构为平面正三角形，⑥NF3的分子空间结构为三角锥形。下面对分子极性的判断正确的是(　　)

A．①⑥为极性分子，②③④⑤为非极性分子

B．只有④为非极性分子，其余为极性分子

C．只有②⑤是极性分子，其余为非极性分子

D．只有①③是非极性分子，其余是极性分子

A　[①PH3中由于P原子的孤电子对与成键电子对间的排斥作用，使电子不能均匀分布，故PH3为极性分子；②BeCl2的分子空间结构为直线形，键的极性相互抵消，为非极性分子；③CH4的分子空间结构为正四面体形，键的极性相互抵消，为非极性分子；④CO2分子为直线形，键的极性相互抵消，为非极性分子；⑤BF3的分子空间结构为平面正三角形，键的极性相互抵消，为非极性分子；⑥NF3中由于N原子的孤电子对与成键电子对间的排斥作用，使电子不能均匀分布，故NF3为极性分子；结合以上分析可知，①⑥为极性分子，②③④⑤为非极性分子，A正确。]

9．下列现象不能用“相似相溶”原理解释的是(　　)

A．氯气易溶于NaOH溶液

B．用CCl4萃取碘水中的碘

C．二氧化硫易溶于水

D．苯与水混合静置后分层

A　[氯气易溶于NaOH溶液是因为氯气与氢氧化钠反应生成水、氯化钠和次氯酸钠，不能用“相似相溶”原理解释，故A项符合题意；碘和四氯化碳都是非极性分子，根据“相似相溶”原理，碘易溶于四氯化碳，用CCl4萃取碘水中的碘，能用“相似相溶”原理解释，故B项不符合题意；二氧化硫和水都是极性分子，所以二氧化硫易溶于水，能用“相似相溶”原理解释，故C项不符合题意；苯是非极性分子、水是极性分子，所以苯与水不互溶，混合静置后分层，能用“相似相溶”原理解释，故D项不符合题意。]

10．意大利科学家制造出了由4个氧原子构成的氧分子，并用质谱仪探测到了它的存在。若该氧分子具有空间对称结构，下列关于该氧分子的说法正确的是(　　)

A．是一种新的氧化物   B．不可能含有极性键

C．是极性分子   D．是臭氧的同分异构体

B　[由题目信息可知，该氧分子为O4，是氧元素的一种新的单质，A、D项错误；O4分子具有空间对称结构，则其为非极性分子，C项错误。]

11．使用微波炉加热，具有使物质受热均匀、表里一致、速度快、热效率高等优点。其工作原理是炉内的微波场以几亿次的高频改变外电场的方向，水分子因而能高频振动，产生热效应，这是因为(　　)

A．水分子具有极性共价键

B．水分子中有共用电子对

C．水由氢、氧两元素组成

D．水分子是极性分子

D　[只有极性分子才能在电场中定向移动，非极性分子几乎不发生定向移动。水分子是由极性键构成的极性分子，故选D。]

12．CO2、CH4、BF3都是非极性分子，SO2、H2O、NH3都是极性分子，由此推测ABn型分子是非极性分子的经验规律是(　　)

A．所有原子在同一平面上

B．分子中每个键的键长应相等

C．A的相对原子质量小于B

D．在ABn中A原子没有孤电子对

D　[CO2、CH4、BF3的中心原子的所有价电子都参与成键，没有孤电子对，都是对称结构，而SO2、H2O、NH3的中心原子上都有未参与成键的孤电子对，都不是对称结构。]

13．二氯化二硫(S2Cl2)是广泛用于橡胶工业的硫化剂，常温下是一种橙黄色有恶臭的液体，它的分子结构如图所示。

(1)S2Cl2的结构式为________，其化学键类型有________(填“极性键”“非极性键”或“极性键和非极性键”)。

(2)电负性：S________(填“>”或“<”)Cl，S2Cl2中硫元素的化合价为________。

(3)S2Cl2分子中S原子的杂化轨道类型为________，每个S原子有________个孤电子对。

[解析]　(1)根据S2Cl2的结构图可知，其结构式为Cl—S—S—Cl，含有Cl—S极性键和S—S非极性键。

(2)元素的非金属性越强，电负性越大，非金属性：S<Cl，故电负性：S<Cl；由于电负性：S<Cl，故S与Cl形成的化合物中Cl显－1价，S显＋1价。

(3)价电子对数＝σ键数＋孤电子对数，S2Cl2分子中S原子的价电子对数为2＋×(6－1×2)＝4，所以采取sp3杂化，含有2个孤电子对。

[答案]　(1)Cl—S—S—Cl　极性键和非极性键　(2)<　＋1价　(3)sp3　2

14．下列物质结构图中，•代表原子序数从1到10的元素的原子实(原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分)，小黑点代表形成共价键的最外层电子，短线代表共价键，如F2

(1)试写出四种图示所代表的分子式：

A________，B________，C________，D________。

(2)将上述四种物质的液体呈细流流下，用带静电的玻璃棒靠近细流，细流发生偏转的是________________(填分子式)。

(3)写出1个B分子中极性共价键的类型和个数________________________。

(4)A、C分子中，中心原子以何种类型杂化轨道成键？其分子空间结构是什么形状？___________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________。

[解析]　根据题给条件，很容易判断出A、B、C、D四种物质分别为NH3、HCN、BF3、CO(NH2)2；其中，NH3、HCN、CO(NH2)2为极性分子，易被静电吸引或排斥而偏移，BF3为非极性分子；1个H—C≡N分子中含有一个C—H σ键、一个C—N σ键和两个π键。

[答案]　(1)NH3　HCN　BF3　CO(NH2)2

(2)NH3、HCN、CO(NH2)2　

(3)2个σ键，2个π键

(4)NH3分子中N原子以sp3杂化轨道成键，呈三角锥形；BF3分子中，B原子以sp2杂化轨道成键，呈平面正三角形

15．主族元素A、B、C、D的原子序数都小于18，A与D同主族，B与C在同一周期，A、D原子的价电子数都是1，C原子最外层电子数比B原子少2个，且最外层电子数是次外层电子数的2倍。A、B的单质在常温下均为气体，它们在高温下以体积比2∶1完全反应，生成物在常温下为液体。此液体与D单质能剧烈反应生成A的单质。所得溶液滴入酚酞显红色，同时溶液中含有与氖原子的电子层结构相同的阳离子。

试回答下列问题：

(1)写出元素符号：B________，D________。

(2)写出元素原子的价电子排布式：A____________，C____________。

(3)B与C在高温下完全反应后的生成物的化学式为________，它是由________(填“极性”或“非极性”)键形成的________分子，分子的空间结构呈________。

(4)A与B的单质以体积比2∶1形成的化合物的中心原子的杂化方式为____________，分子的空间结构呈____________。

[解析]　由题意知A、B、C、D四种元素分别为H、O、C、Na，C与O2完全反应的生成物为CO2，它是由极性键构成的非极性分子，为直线形结构。H2O中氧原子采取sp3杂化，为角形分子。

[答案]　(1)O　Na　(2)1s1　2s22p2　(3)CO2　极性　非极性　直线形　(4)sp3　角形

[拓展培优练]

16．(2021·湖北宜昌二中月考)氯化硼的熔点为－107 ℃，沸点为12.5 ℃，在其分子中键与键之间的夹角为120°。下列有关氯化硼的叙述正确的是(　　)

A．氯化硼在液态时能导电而在固态时不导电

B．氯化硼的中心原子采用sp杂化

C．氯化硼分子呈正三角形，属于非极性分子

D．氯化硼分子的空间结构类似于CH4的空间结构

C　[BCl3在液态时不能电离出离子，在液态和固态时均不能导电，A项错误；BCl3的中心原子B原子上的价电子对数为3＋＝3，采用sp2杂化，B项错误；BCl3分子为正三角形结构，正电荷重心与负电荷重心重合，是非极性分子，C项正确，D错误。]

17．下列温室气体中，和CO2一样，既是非极性分子，所有原子的最外层电子又都达到8电子稳定结构的是(　　)

A．N2O  B．CF2===CF2   C．CCl2F2  D．SF6

B　[N2O中不是所有原子都达到8电子稳定结构，A错误；CF2===CF2是非极性分子，所有原子的最外层电子都达到8电子稳定结构，B正确；CCl2F2中正、负电荷重心不重合，是极性分子，C错误；SF6中S原子不是8电子稳定结构，D错误。]

18．科学家最近研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如图所示)。

已知该分子中N—N—N键角都是108.1°，下列有关N(NO2)3的说法正确的是(　　)

A．分子中N、O间形成的共价键是非极性键

B．分子中四个氮原子共平面

C．该物质既有氧化性又有还原性

D．该分子为非极性分子

C　[由于N、O为不同原子，其电负性不同，所以N、O间形成极性键，A错；如图四个氮原子形成三角锥形结构，所以B错；该分子结构不对称，所以它是极性分子，D错。]

19．(2021·青海西宁高二调研)丙氨酸(C3H7NO2)分子为手性分子，存在手性异构体，其结构如图所示：

Ⅰ　　　　　　Ⅱ

下列关于丙氨酸的两种手性异构体(Ⅰ和Ⅱ)的说法正确的是(　　)

A．Ⅰ和Ⅱ分子中均存在2个手性碳原子

B．Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称，都是非极性分子

C．Ⅰ和Ⅱ分子都是极性分子，只含有极性键，不含非极性键

D．Ⅰ和Ⅱ所含的化学键相同

D　[Ⅰ和Ⅱ分子中都只含有1个手性碳原子，A项错误；Ⅰ和Ⅱ分子结构不对称，都是极性分子，B项错误；Ⅰ和Ⅱ分子中既含有极性键又含有非极性键，C项错误；Ⅰ和Ⅱ互为手性异构体，所含化学键相同，D项正确。]

20．在极性分子中，正电荷重心与负电荷重心间的距离称为偶极长，通常用r表示。极性分子的极性强弱与偶极长和电荷量(q)有关，一般用偶极矩(μ)来衡量。分子的偶极矩是偶极长和电荷量的乘积，即μ＝rq。在非极性分子中，其正、负电荷重心重合，故μ为0。试回答下列问题：

(1)HCl、CS2、H2S、SO2四种分子中μ＝0的有________。　

(2)实验测得：μ(PF3)＝1.03、μ(BCl3)＝0。

①由此可知，PF3分子的空间结构为______________________________。

②BCl3分子的空间结构为________________，中心原子的杂化方式为________________。

(3)治癌药物Pt(NH3)2Cl2具有平面四边形结构，Pt处在四边形中心，NH3和Cl分别处在四边形的4个顶点。已知该化合物有两种同分异构体，棕黄色化合物的μ>0，淡黄色化合物的μ＝0。试写出两种同分异构体的结构简式：________________________(棕黄色)、________________(淡黄色)，在水中溶解度较大的是________________(填结构简式)。

[解析]　(1)HCl是由极性键形成的双原子极性分子；根据价电子对互斥理论可知，CS2是直线形分子，正、负电荷重心重合，为非极性分子，其偶极矩为0；H2S、SO2都是角形结构，是极性分子，其μ＞0。(2)①μ(PF3)＝1.03说明PF3是极性分子，则PF3是三角锥形结构。②μ(BCl3)＝0说明BCl3是非极性分子，其正、负电荷重心重合，应是平面正三角形结构；中心原子B与3个Cl原子形成3个共价键(没有孤电子对)，即B原子的杂化方式是sp2杂化。(3)根据题意，Pt(NH3)2Cl2具有平面四边形结构，若μ＝0，则为非极性分子，NH3和Cl分别对称分布在四边形的4个顶点上，即正、负电荷重心重合，故淡黄色化合物是；若μ＞0，则为极性分子，NH3和Cl在四边形的4个顶点上的分布是不对称的，即正、负电荷重心不重合，故棕黄色化合物是。根据相似相溶规律，水是极性分子，因此属于极性分子的溶质易溶解在水中，即在水中溶解度较大的是棕黄色化合物，其结构简式为。

[答案]　(1)CS2　(2)①三角锥形　②平面正三角形　sp2　

(3)