高中化学 专题4 分子空间结构与物质性质 4.1 分子构型与物质的性质练习 苏教版选修3

1、4.1分子构型与物质的性质一、选择题1.下列关于杂化轨道的说法错误的是()a.所有原子轨道都参与杂化b.同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化c.杂化轨道能量集中,有利于牢固成键d.杂化轨道中不一定有电子【解析】选a。参与杂化的原子轨道,其能量不能相差太大,如1s与2s、2p能量相差太大,不能形成杂化轨道,即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化,故a项错误,b项正确;杂化轨道的电子云一头大一头小,成键时利用大的一头,可使电子云重叠程度更大,形成牢固的化学键,故c项正确;并不是所有的杂化轨道中都会有电子,也可以是空轨道,也可以有一对孤电子对(如nh3、h2o的形成),故d项正确。2.(2015

2、83;淮阴高二检测)下列关于杂化轨道的叙述正确的是()a.杂化轨道可用于形成键,也可用于形成键b.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对c.nh3中氮原子的sp3杂化轨道是由氮原子的3个p轨道与氢原子的s轨道杂化而成的d.在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个ch键【解析】选b。杂化轨道只用于形成键,或用来容纳未参与成键的孤电子对,不能用来形成键,故b正确,a不正确;nh3中氮原子的sp3杂化轨道是由氮原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成的,c不正确;在乙烯分子中,1个碳原子的3个sp2杂化轨道中的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的s轨道重叠形成2个ch键,剩

3、下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个cc键,d不正确。【补偿训练】在中,中间的碳原子和两边的碳原子分别采用的杂化方式是()a.sp2sp2b.sp3sp3c.sp2sp3d.spsp3【解析】选c。ch3中c的杂化轨道数为4,采用sp3杂化;中间c的杂化轨道数为3,采用sp2杂化。3.用价层电子对互斥理论判断so3的分子构型为()a.正四面体型 b.v形c.三角锥型 d.平面三角形【解析】选d。so3分子中s的价电子对数=3,由于结合3个o,故成键电子对数为3,孤电子对数是0,其分子为平面三角形构型。【补偿训练】下列分子或离子的空间构型为平面三角形的是()a.no3

4、- b.nh3c.h3o+ d.co2【解析】选a。no3-中n的孤电子对数=(5+1-32)/2=0,所以no3-中无孤电子对,n通过三对电子与o成键,空间构型为平面三角形;nh3中n的孤电子对数为(5-3)/2=1,h3o+中o的孤电子对数为(6-3-1)/2=1,在nh3和h3o+中都有1对孤电子对,还有3对电子成键,所以nh3、h3o+的空间构型都为三角锥型;在co2中c的孤电子对数为(4-22)/2=0,没有孤电子对,只有2对键电子对,故co2分子为直线形。4.(2015·梅州高二检测)下列关于nh3和co2的说法中正确的是()a.都是直线形结构b.中心原子都采取sp杂化c

5、.nh3为三角锥型结构,co2为直线形结构d.氮原子和碳原子上都没有孤电子对【解析】选c。nh3和co2分子的中心原子分别采取sp3杂化和sp杂化的方式成键,但nh3分子中氮原子上有1对孤电子对未参与成键,根据价电子对互斥理论,nh3的分子构型应为三角锥型,co2的分子构型为直线形。5.下列叙述中正确的是()a.以非极性键结合的双原子分子一定是非极性分子b.以极性键结合的分子一定是极性分子c.非极性分子只能是双原子单质分子d.非极性分子中一定含有非极性键【解析】选a。a项是正确的,如o2、h2、n2等;b项错误,以极性键结合的分子不一定是极性分子,若分子构型对称,正、负电荷重心重合,就是非极性

6、分子,如ch4、co2、ccl4、cs2等;c项错误,非极性键也存在于某些共价化合物中,如h2o2、c2h4、c2h5oh,某些离子化合物中也存在非极性键,如na2o2;d项错误,非极性分子中不一定含有非极性键,如ch4、co2等。【方法规律】分子的极性是分子中化学键的极性向量和。只含有非极性键的分子一定是非极性分子;而含极性键的分子,如果分子的空间结构是对称的,则键的极性相互抵消,各个键的极性的向量和为零,整个分子就是非极性分子;反之,则是极性分子。6.下列化合物中含有手性碳原子的是()a.ccl2f2 b.c.ch3ch2oh d.【解析】选d。根据手性碳原子的定义可知,手性碳原子是一个碳

7、原子上连接4个不同的原子或基团,只有d中物质的分子含有连接了4个不同原子和基团的碳原子。7.下列叙述中不正确的是()a.卤化氢分子中,卤素的非金属性越强,共价键的极性越强,稳定性也越强b.以极性键结合的分子,一定是极性分子c.判断a2b或ab2型分子为极性分子必须具有极性键且空间构型不对称d.非极性分子中,各原子间可能既有极性键又有非极性键【解析】选b。在hf、hcl、hbr、hi分子中,卤素的非金属性越强,hx键的极性越强;以极性键结合的双原子分子一定是极性分子,但以极性键结合的多原子分子也可能是非极性分子,如co2是非极性分子;a2b型分子如h2o、h2s等,ab2型分子如so2等,判断其

8、是极性分子的根据是必有极性键,且空间构型不对称。【易错提醒】co2、cs2等多原子分子,其空间构型对称,这样的非极性分子中可以含有极性键。8.(双选)下列分子中,属于非极性分子的是()a.so2 b.becl2 c.bbr3 d.cocl2【解析】选b、c。a、b、c三项利用“化合价法”判断:so2中s的化合价为+4,价电子数为6,so2为极性分子;becl2中be的化合价为+2,价电子数为2,该分子为非极性分子;bbr3中b的化合价为+3,价电子数为3,该分子为非极性分子;d项结构为,此结构为非对称结构,故为极性分子。9.(2015·杭州高二检测)氯化硼的熔点为-107,沸点为12

9、.5,在其分子中键与键之间的夹角为120°,它能水解,下列有关叙述正确的是()a.氯化硼分子间含有氢键b.氯化硼中心原子采用sp杂化c.氯化硼分子呈正三角形,属非极性分子d.其分子空间结构类似h2o【解析】选c。根据氢键含义氯化硼分子间不含氢键,由于氯化硼分子中键与键之间的夹角为120°,说明氯化硼分子是平面三角形,中心原子采用sp2杂化,为极性键形成的非极性分子。10.(2015·天津高二检测)2015年韩国首尔大学的科学家将水置于一个足够强的电场中,在20时,水分子瞬间凝固形成“暖冰”。下列关于“暖冰”的说法正确的是()a.暖冰中水分子是直线形分子b.水凝固形

10、成20时的“暖冰”所发生的变化是化学变化c.暖冰中水分子的各原子均满足8电子稳定结构d.在电场作用下,水分子间更易形成氢键,因而可以制得“暖冰”【解析】选d。暖冰中水分子的组成不会改变,所发生的变化是物理变化,水分子的氧原子满足8电子稳定结构,而氢原子是2电子稳定结构。11.(双选)(2015·浙江高考节选)下列说法正确的是()a.hoch2ch(oh)ch2oh与ch3chclch2ch3都是手性分子b.nh4+和ch4的空间构型相似c.bf3与都是平面形分子d.co2和h2o都是直线形分子【解析】选b、c。手性分子是化学中结构上镜像对称而又不能完全重合的分子,连有四个不同原子或基

11、团的碳原子称为手性碳原子,hoch2ch(oh)ch2oh不是手性分子,a项错误,nh4+和ch4的空间构型都是正四面体,b项正确;bf3是平面三角形,苯是平面结构,c项正确;co2是直线形分子,而h2o是v形分子,d项错误。二、非选择题12.有下列微粒:ch4ch2ch2chchnh3nh4+bf3p4h2oh2o2填写下列空白(填序号):(1)呈正四面体的是。(2)中心原子轨道为sp3杂化的是,为sp2杂化的是,为sp杂化的是。(3)所有原子共平面的是,共线的是。(4)含有极性键的极性分子是。【解析】ch4、nh3、nh4+、p4、h2o、h2o2中心原子各有四对价层电子对,为sp3杂化,

12、这些微粒空间构型分别为正四面体型、三角锥型、正四面体型、正四面体型、v形、二面角形。bf3、ch2ch2的中心原子为sp2杂化,分别为平面三角形、平面形。chch中心原子为sp杂化,为直线形。答案:(1)(2)(3)(4)【补偿训练】(2015·台州高二检测)若abn的中心原子上有一对孤电子对未能成键,当n=2时,其分子结构为;当n=3时,其分子结构为。【解析】若中心原子上有未成键的孤电子对,根据价层电子对互斥模型,其与成键电子对之间存在斥力,ab2型分子为v形(如so2)。ab3型分子为三角锥型(如nh3)。答案:v形三角锥型【方法规律】若中心原子上有孤电子对,则它对成键电子对的排

13、斥作用较强,导致键角减小。13.(2015·苏州高二检测)已知a、b、c三种分子所含原子的数目依次为1、3、6,且都含有18个电子,c是一种有毒的有机物。(1)组成a分子的原子的元素符号是;(2)从b分子的立体结构判断,该分子属于分子(填“极性”或“非极性”);(3)c的熔、沸点比ch4的熔、沸点高,其主要原因是(须指明c是何物质)_。【解析】含有18个电子的微粒中,由单个原子组成的分子为氩,元素符号是ar;b分子中含有3个原子,应该是h2s,空间构型为v形,属于极性分子;在分析由6个原子组成的c分子时,应该注意从三种9电子基(ch3、nh2、oh)入手,结合c是一种有毒的有机物即可

14、判断c为ch3oh,ch3oh的熔、沸点比ch4的熔、沸点高,其主要原因是ch3oh分子之间能形成氢键。答案:(1)ar(2)极性(3)c是ch3oh,分子之间能形成氢键14.(2015·南京高二检测)(1)bcl3和ncl3中心原子的杂化方式分别为和。(2)元素y基态原子的3p轨道上有4个电子。在y的氢化物(h2y)分子中,y原子轨道的杂化类型是。【解析】(1)杂化轨道用于形成键和容纳孤电子对。bcl3分子中硼原子形成3个键,无孤电子对,则硼原子采取sp2杂化。ncl3中氮原子形成3个键,且有1对孤电子对,则氮原子采取sp3杂化。(2)h2s中s采取sp3杂化。答案:(1)sp2s

15、p3(2)sp315.(2015·南京高二检测)s与o可形成so42-。(1)so42-的空间构型为(用文字描述)。(2)写出一种与so42-互为等电子体的分子的化学式:_。【解析】(1)so42-中硫原子采用sp3杂化,so42-为正四面体型结构。(2)与so42-互为等电子体的分子可以是ccl4或sicl4等。答案:(1)正四面体(2)ccl4或sicl4等【方法规律】推断分子或离子空间构型的三个步骤确定中心原子的价电子对数目:中心原子a的价电子数与配位原子x提供共用的电子数之和的一半,即为中心原子a的价电子对数目。计算时注意:(1)氧族元素原子作为配位原子时,可认为不提供电子,

16、但作为中心原子时可认为它提供所有的6个价电子。(2)如果讨论的是离子,则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如po43-中磷原子价电子数应加上3,而nh4+中氮原子的价电子数应减去1。(3)如果价电子数出现奇数,可把这个单电子当作电子对看待。16.指出下列分子或离子中的杂化轨道类型及分子或离子的空间构型。(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,碳原子价电子对数为2,发生sp杂化,空间构型为直线形。so3中的硫原子价电子对数为3,发生sp2杂化,空间构型为平面三角形;clo4-中的氯原子价电子对数为4,发生sp3杂

17、化,空间构型为正四面体型;nh3中的氮原子价电子对数为4,发生sp3杂化,氮原子上有1对孤电子对,空间构型为三角锥型。答案:(1)sp直线形(2)sp2平面三角形(3)sp3正四面体型(4)sp3三角锥型17.氧元素与多种元素具有亲和力,所形成化合物的种类很多。(1)氮、氧、氟元素的第一电离能从大到小的顺序为_。氧元素与氟元素能形成of2分子,该分子的空间构型为。(2)根据等电子原理,在1 molo22+中含有的键数目为。(3)氧元素和过渡元素可形成多种价态的金属氧化物,如和铬可生成cr2o3、cro3、cro5等。cr3+基态核外电子排布式为。(4)钙在氧气中燃烧时得到一种钙的氧化物晶体,其晶体结构如图所示,则该钙的氧化物的化学式为_。【解析】(1)氮原子中2p轨道半充满,因此第一电离能大于氧;of2分子中心原子价电子数为n=6+22=4,采用sp3杂化,孤电子对对成键电子对产生排斥,故其空间构型为v形。(2)o22+与n2互为等电子体,结构相似,为,故1 molo22+中含有2 mol键。(3)cr基态原子有24个电子,失去3个电子后变为ar3d3。(4)根据晶体结构可知,黑球表示钙离子,其个数=8+6=4,阴离子是由2个氧原子构成的,o22-