备考2024届高考化学一轮复习分层练习第五章物质结构与性质元素周期律第4讲化学键分子的空间结构
展开1.[浙江高考]有共价键的离子化合物是( A )
A.Na2O2B.H2SO4
C.CH2Cl2D.SiC
解析 Na2O2中含有离子键(Na+和O22-之间)和非极性共价键(O22-内部),是含有共价键的离子化合物,A项正确;H2SO4、CH2Cl2、SiC均为只含共价键的共价化合物,B、C、D项错误。
2.[2024模拟组合]下列说法错误的是( B )
A.[北京丰台区模拟]NH4Cl中含有离子键、共价键和配位键
B.[北京丰台区模拟]NH3和HCl中的共价键均是s-s σ键
C.[湖北宜昌联考]CH3COOH分子中σ键和π键的数目之比为7∶1
D.[吉林模拟]NaClO中既含有离子键又含有共价键
解析 氯化铵中铵根离子和氯离子之间形成离子键,铵根离子中含有共价键和配位键,A项正确;NH3和HCl中的共价键均是s-p σ键,B项错误;1个CH3COOH分子中含有3个C—H键、1个C—C键、1个CO键、1个C—O键、1个O—H键,其中1个单键中含有1个σ键,1个双键中含有1个σ键和1个π键,因此CH3COOH分子中σ键和π键的数目之比为7∶1,C项正确;NaClO是离子化合物,Cl和O之间为共价键,Na与ClO-之间形成离子键,因此NaClO中既含有离子键又含有共价键,D项正确。
3.[2024贵阳等模拟改编]下列有关化学用语表达正确的是( C )
A.氨的电子式:
B.醛基的电子式:
C.NH5的电子式:
D.溴化钠的电子式:Na∶Br····∶
解析 氨气为共价化合物,分子中N原子与每个H原子共用1对电子,N原子有1个孤电子对,其电子式为,A错误。醛基可以看成是甲醛分子失去1个H后剩余的部分,所以碳原子上还有1个单电子,故醛基的电子式为,B错误。NH5是NH4H,属于离子化合物,其电子式为,C正确。溴化钠为离子化合物,电子式为Na+[∶Br····∶]-,D错误。
4.[2024模拟组合]下列化学用语错误的是( C )
A.[江西联考]SO32-和PO43-的VSEPR模型分别为四面体形和正四面体形
B.[贵阳摸底]H2O的VSEPR模型:
C.[浙江名校联考]OF2分子的空间结构为直线形
D.[山东淄博模拟]SeO42-的空间结构为正四面体形
解析 SO32-中S的价层电子对数为3+6+2-2×32=4,SO32-的VSEPR模型为四面体形,PO43-中P的价层电子对数为4+5+3-2×42=4,PO43-的VSEPR模型为正四面体形,A项正确;H2O中O的价层电子对数为2+12×(6-2×1)=4,故H2O的VSEPR模型为四面体形,B项正确;OF2分子中O的孤电子对数为6-1×22=2,OF2的空间结构为V形,C项错误;SeO42-的中心原子的价层电子对数为4+6+2-2×42=4,所以Se原子的杂化方式为sp3,故SeO42-的空间结构是正四面体形,D项正确。
5.[2024南京六校联考]下列说法正确的是( A )
A.14N、15N都属于氮元素
B.NH3和H2O的中心原子轨道杂化类型均为sp2
C.N2H4分子中的化学键均为极性共价键
D.CaCl2晶体中存在Ca与Cl2之间强烈的相互作用
解析 14N和15N是氮元素的不同核素,A正确;NH3和H2O的中心原子轨道杂化类型均为sp3,B错误;N2H4分子中存在N—N非极性键,C错误;CaCl2由Ca2+和Cl-组成,其晶体中存在的是Ca2+与Cl-之间的强烈相互作用,D错误。
6.[2023广东六校联考改编]由徐光宪院士发起院士学子同创的《分子共和国》科普读物生动形象地戏说了BF3、NH3、O3、SOCl2等众多“分子共和国”中的明星。下列说法正确的是( A )
A.BF3中心原子为sp2杂化
B.BF3和NH3都属于非极性分子
C.所有分子都只存在σ键,不存在π键
D.O3分子的空间结构为直线形
解析 BF3分子的中心原子B的价层电子对数为3+3-3×12=3,杂化方式为sp2杂化,A项正确;BF3分子为平面正三角形结构,结构对称,为非极性分子,NH3分子为三角锥形结构,属于极性分子,B项错误;单键是σ键,双键中有一个σ键和一个π键,三键中有一个σ键和两个π键,SOCl2中含有硫氧双键,C项错误;O3分子的中心原子O的价层电子对数=2+6-2×22=3,有1个孤电子对,所以O3的空间结构是V形,D项错误。
7.[2023鄂东南省级示范高中联考]下列有关说法错误的是( A )
A.Fe(CO)5中O提供孤电子对与Fe的空轨道形成配位键
B.O的电负性大于S,可推断H2O的键角大于H2S的键角
C.因为存在分子间氢键,可以形成缔合分子(H2O)n、(HF)n
D.向Fe(SCN)3溶液中滴加NaF溶液,红色褪去,说明F-与Fe3+的结合能力更强
解析 O的电负性大于C,C 对孤电子对的吸引力更小,CO中由C提供孤电子对与 Fe 的空轨道形成配位键,A项错误;电负性O>S,使得H2O中成键电子对间的斥力更大,键角更大,B项正确;分子间依靠氢键结合,不引起化学性质变化的现象叫氢键缔合,H2O、HF分子间均存在氢键,可分别形成缔合分子(H2O)n、(HF)n,C项正确;向Fe(SCN)3溶液中滴加NaF溶液,红色褪去,说明F-与 Fe3+的结合能力更强,D项正确。
8.(1)CO2分子中的C原子采取 sp 杂化,分子的结构式为 ,空间结构呈 直线形 。
(2)HCHO中的C原子采取 sp2 杂化,分子的结构式为 ,空间结构呈 平面三角形 。
(3)H2S分子中的S原子采取 sp3 杂化,分子的结构式为 ,空间结构呈 V形 。
解析 (1)CO2分子中C原子的价层电子对数为2+4-2×22=2,C原子采取sp杂化,分子的空间结构为直线形。(2)HCHO中C原子与2个H原子形成2个σ键,与O原子形成1个σ键和1个π键,无孤电子对,故中心原子的杂化轨道数为3,采取sp2杂化,分子的空间结构为平面三角形。(3)H2S分子中S原子的价层电子对数为2+6-2×12=4,S原子采取sp3杂化,VSEPR模型为四面体形,S原子上的孤电子对数为2,故H2S分子的空间结构为V形。
9.(1)[2024浙江名校联考]C、Si为同一主族的元素,CO2和SiO2化学式相似,但结构和性质有很大不同。从原子半径和共价键成键的角度分析,C、O原子间易形成CO键,而Si、O原子间不易形成SiO键的原因是 Si原子比C原子半径大,Si、O原子间距离较大,p-p轨道肩并肩重叠程度较小,不能形成稳定的π键 。
(2)[2023昆明模拟]键长越短,往往键能越大,表明共价键越稳定。卤素单质的键能数据如表。
请解释其中Br—Br键键能介于F—F键和Cl—Cl键键能之间的原因 F—F键之间由于F原子的半径小,成键时外层电子之间的斥力增加,使其键能下降,而Cl—Cl键键长小于Br—Br键键长,故键能更大 。
(3)[2023湖南六校模拟]已知:[C(CN)6]4-是强还原剂,与水反应能生成[C(CN)6]3-。CN-中含有σ键与π键的数目之比为 1∶2 ,该离子中C的杂化方式为 sp 。
解析 (3)CN-中C、N以三键连接,三键中含有1个σ键、2个π键,故σ键与π键的数目之比为1∶2;CN-中C的杂化方式为sp。
10.(1)[2023长春三联]NH3和PH3均为三角锥形分子,H—N—H的键角为107°,H—P—H的键角为93.6°,PH3的键角小于NH3的原因是 N的电负性较大,成键电子对更靠近氮,N—H键键长较小,3个N—H键之间排斥力较大(从P的角度分析亦可) 。
(2)BF3的键角大于NF3的键角,解释其原因: 根据价层电子对互斥理论,BF3的中心原子B采用sp2杂化,BF3的空间结构为平面三角形,键角为120°,NF3的中心原子N采用sp3杂化,NF3的空间结构为三角锥形,键角小于120° 。
(3)[2023河南适应性考试]雌黄()中As—S—As的键角 小于 (填“大于”“小于”或“等于”)S—As—S的键角。
(4)陶瓷材料氮化硅中N、Si的成键方式为,键角N—Si—N > (填“>”“=”或“<”)Si—N—Si,理由是 根据题给氮化硅的成键方式可知,N、Si原子均为sp3杂化,但N原子上有1个孤电子对,孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对间的斥力,故键角N—Si—N>Si—N—Si 。
解析 (3)孤电子对之间的排斥力>孤电子对和成键电子对之间的排斥力>成键电子对间的排斥力,雌黄中As原子含有1个孤电子对,S原子含有2个孤电子对,所以雌黄中As—S—As的键角小于S—As—S的键角。
11.[2023湖南雅礼中学等模拟组合]根据要求回答下列问题:
(1)药物法匹拉韦的主要成分中氮原子的杂化轨道类型为 sp3、sp2 。
(2)HClO的VSEPR模型为 四面体形 ,其中氧原子的杂化方式为 sp3 ,其分子的空间结构为V形。
(3)N2O与CO2互为等电子体,且N2O中O只与一个N相连,则N2O的空间结构为 直线形 。
解析 (1)由物质的结构可知,分子中有2个氮原子均形成3个单键,且各有1个孤电子对,故其价层电子对数均为4,这2个氮原子均采取sp3杂化;有1个氮原子形成1个双键和1个单键,其价层电子对数为3,采取sp2杂化。(2)HClO的中心原子O的价层电子对数为2+6-1×22=4,O采取sp3杂化,则HClO的VSEPR模型为四面体形,O含有2个孤电子对,则HClO分子的空间结构为V形。(3)等电子体具有相似的空间结构和化学键类型,CO2的中心原子C的价层电子对数为2+4-2×22=2,其空间结构为直线形,故 N2O的空间结构为直线形。
12.[大π键]在多原子分子中如有相互平行的p轨道,它们连贯地重叠在一起构成一个整体,p电子在多个原子间运动形成π型化学键,这种不局限在两个原子之间的π键称为离域π键,简称大π键。大π键可用符号Πmn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(如苯分子中的大π键可表示为Π66)。
(1)[2023济南模拟改编]氮杂氟硼二吡咯具有作为光动力学治疗(PDT)光敏剂的潜能,结构如图所示,分子内含有一个大π键,该大π键的表示形式为 Π56 。
(2)[2023江西五校联考]NO3-中的大π键为 Π46 。
(3)[2023贵阳模拟改编]已知阿伏加德罗常数的值为NA,1 ml C2O42-中含有σ键的数目为 5NA ,C2O42-的大π键可表示为 Π68 。
解析 (1)由题干中氮杂氟硼二吡咯的结构简式可知,分子内含有一个大π键,该大π键由4个C和1个N构成,每个C给出1个电子参与形成大π键,每个N给出2个电子参与形成大π键,则该大π键的表示形式为Π56。(2)NO3-中4个原子的6个电子形成大π键,可表示为Π46。(3)C2O42-的结构式为[]2-,其中碳氧双键中含1个σ键和1个π键,碳氧单键、碳碳单键均为σ键,故1 ml C2O42-中存在5NA个σ键;C2O42-中每个碳氧双键有2个离域电子,碳氧单键中的氧原子各提供2个离域电子,故C2O42-的大π键可表示为Π68。
13.[新情境][2024武汉调研]我国科学家利用黑磷实现了高速场效应晶体管的应用尝试,黑磷的结构如图所示。下列说法错误的是( B )
A.黑磷与白磷互为同素异形体
B.1 ml黑磷含有3 ml P—P键
C.黑磷中P的杂化方式为sp3
D.黑磷层间作用力为范德华力
解析 黑磷与白磷为磷元素的不同单质,互为同素异形体,A项正确;黑磷中1个P形成3个P—P键,每个P—P键被2个P共有,则1 ml黑磷中含有1.5 ml P—P键,B项错误;黑磷中每个P形成3个P—P键,还有一个孤电子对,则P的价层电子对数为4,杂化方式为sp3,C项正确;黑磷层间作用力为范德华力,D项正确。化学键
键能/(kJ·ml-1)
F—F
157
Cl—Cl
242.7
Br—Br
193.7
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