2020-2021鲁科化学性2课时2.2.1分子空间结构的理论分析含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2020-2021学年新教材鲁科化学选修性必修2课时分层作业：2.2.1分子空间结构的理论分析含解析课时分层作业（七)分子空间结构的理论分析（建议用时:40分钟）［合格过关练］1．下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是()A．sp杂化轨道的夹角最大B．sp2杂化轨道的夹角最大C．sp3杂化轨道的夹角最大D．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等[答案]A2．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．sp2sp2 B．sp3sp3C．sp2sp3 D．spsp3C［中碳原子形成了3个σ键，无孤电子对，需要形成3个杂化轨道，采用的杂化方式是sp2。两边的碳原子各自形成了4个σ键，无孤电子对，需要形成4个杂化轨道，采用的是sp3杂化.]3．下列分子的空间结构模型正确的是（)A．CO2B．NH3C．H2SD．CH4D[CO2的空间结构为直线形，A项错误；NH3的空间结构为三角锥形，B项错误；H2S与H2O的空间结构相似，均为角形，C项错误；CH4的空间结构为正四面体形,D项正确。]4．PCl3分子的空间结构是（)A．平面三角形，键角小于120°B．平面三角形，键角为120°C．三角锥形，键角小于109.5°D．三角锥形，键角为109。5°C[PCl3中P原子采取sp3杂化，P原子含有1对孤电子对,PCl3的空间结构为三角锥形,键角小于109。5°。］5．乙炔分子中的碳原子采取的杂化方式是(）A．sp杂化 B．sp2杂化C．sp3杂化 D．无法确定A[乙炔的结构式为H—C≡C-H，其空间结构为直线形，碳原子采取sp杂化.］6．下列关于苯分子的性质描述错误的是(）A．苯分子呈平面正六边形,六个碳碳键完全相同,键角皆为120°B．苯分子中的碳原子采取sp2杂化，6个碳原子中未参与杂化的2p轨道以“肩并肩”形式形成一个大π键C．苯分子中的碳碳键是介于单键和双键之间的一种特殊类型的键D．苯能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色D［苯分子中的碳原子采取sp2杂化,六个碳碳键完全相同，呈平面正六边形结构，键角皆为120°；在苯分子中形成一个较稳定的六电子大π键，因此苯分子中的碳碳键并不是单、双键交替结构，不能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。]7．下列关于价电子对互斥模型（VSEPR模型）的叙述中不正确的是（)A．VSEPR模型可用来预测分子的空间结构B．分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构C．中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥D．分子中键角越大，价电子对相互排斥力越大,分子越稳定D［VSEPR模型可用来预测分子的空间结构，A正确；空间结构与价电子对相互排斥有关，所以分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构，B正确；中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥，且孤电子对间的排斥力〉孤电子对和成键电子对间的排斥力,C正确；分子的稳定性与键角没有关系,D错误。]8．下列常见分子的空间结构最相近的是（）A．CO2和SO2 B．CH4和NH3C．CH2O和BBr3 D．H2O和BeCl2C[CO2和SO2的空间结构分别为直线形和角形,A项错误；CH4和NH3的空间结构分别为正四面体形和三角锥形，B项错误;CH2O和BBr3的空间结构均为平面三角形，其中后者为正三角形，C项正确;H2O和BeCl2的空间结构分别为角形和直线形,D项错误。］9．下列分子或离子之间互为等电子体的是（）A．CH4和H3O＋ B．NOeq\o\al(－，3)和SO2C．O3和CO2 D．N2和Ceq\o\al（2－，2)D［由短周期元素组成的微粒，其原子总数相同,价电子总数相同，即互为等电子体。CH4和H3O＋的原子总数不同，A错误；NOeq\o\al（－，3）和SO2的原子总数不同，B错误;O3和CO2的价电子总数不同，C错误;N2和Ceq\o\al（2－,2)的原子总数相同,价电子总数也相同,D正确。］10．下列微粒的中心原子的价电子对数正确的是(）A．CH44 B．CO21C．BF32 D．SO32A[根据价电子对互斥理论可知，分子中的中心原子的价电子对数＝与中心原子结合的原子数＋中心原子孤电子对数。CH4中中心原子的价电子对数＝4＋eq\f（1,2）×（4－4×1）＝4；CO2中中心原子的价电子对数＝2＋eq\f（1，2)×(4－2×2）＝2；BF3中中心原子的价电子对数＝3＋eq\f（1，2)×（3－3×1)＝3;SO3中中心原子的价电子对数＝3＋eq\f（1，2)×（6－3×2）＝3。］11．若ABn的中心A原子上没有未用于形成共价键的孤电子对，运用价层电子对互斥理论，下列说法正确的是（)A．若n＝2，则分子的空间结构为角形B．若n＝3，则分子的空间结构为三角锥形C．若n＝4，则分子的空间结构为正四面体形D．以上说法都不正确C[若ABn中中心A原子上没有未用于成键的孤电子对,则根据斥力最小的原则，当n＝2时，分子的空间结构为直线形,A错误;n＝3时,分子的空间结构为平面三角形，B错误;n＝4时，分子的空间结构为正四面体形，C正确，D错误。］12．B3N3H6与苯是等电子体，则下列说法不正确的是（)A．B3N3H6能发生加成反应和取代反应B．B3N3H6具有碱性C．B3N3H6各原子在同一平面上D．B3N3H6不能使酸性高锰酸钾溶液褪色B[苯分子中所有原子都在同一平面上，能发生加成反应和取代反应，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，不具有碱性，而B3N3H6与苯是等电子体，具有与苯相似的结构，则B3N3H6分子中含有大π键，无双键结构，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所有原子均在同一平面上，能发生加成反应和取代反应,B项错误.］13．(素养题)2001年是伟大的化学家、1954年诺贝尔化学奖得主、著名的化学结构大师、20世纪的科学怪杰鲍林(L.Pauling)教授的100周年诞辰。这位老人谢世后，人们打开他的办公室，发现里面有一块黑板,画得满满的，其中一个结构式如图所示。老人为什么画这个结构式？它能合成吗？它有什么性质？不得而知。这是鲍林留给世人的一个谜，也许这是永远无法解开的谜，也许有朝一日你就能解开它.不管结果如何，让我们先对这个结构做一番了解：(1)它的分子式是______________________________________________.(2）它的所有原子是否可能处于同一个平面上？______（填“可能”或“不可能”).(3)它是否带有电荷？________________.(4）该分子中sp杂化的氮原子有________个;sp2杂化的氮原子有______个；sp3杂化的氮原子有______个。(5）为什么人们推测它是炸药？______________________________________________________________________________________________________。[解析](1)根据有机物分子结构简式的书写规则,不难确定，每个环上除3个氮原子外还有3个碳原子，由此可以确定其分子式。(2）碳原子和氮原子均相当于有3个价电子对，根据价电子对互斥理论，可知它们为平面三角形结构，由此推出由碳原子和氮原子构成的环为平面结构,氧原子有4对电子对,它们的排列方式为四面体形结构，故与氧原子连接的氢原子可能在平面内,与环不直接连接的2个氮原子也在平面内。（3）由电子数可以确定，该分子不带电荷。（4）根据氮原子的成键特征和结构(或价电子对互斥理论)可以确定，采用sp2杂化方式的氮原子数为9个,采用sp杂化方式的氮原子数为1个，无sp3杂化方式。（5）物质越稳定，能量越低，反应放出的能量越多。［答案]（1）C6H2O2N10(2）可能(3）否（4)190（5)它分解能放出大量的热并生成大量稳定气体—-N214．（1)在形成氨气分子时，氮原子中的原子轨道发生sp3杂化形成4个________________，形成的4个杂化轨道中，只有________个含有未成对电子，所以只能与________个氢原子形成共价键，又因为4个sp3杂化轨道有一对________,所以氨气分子中的键角与甲烷不同.（2)H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采用______________杂化.H3O＋中H-O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析]（1)在形成NH3分子时，氮原子的2p轨道和2s轨道发生sp3杂化，形成4个杂化轨道:，含有一对孤电子对，3个未成键的单电子，可以与3个氢原子形成3个σ键.(2）H3O＋中杂化方式为sp3杂化；H3O＋中只有一对孤电子对，H2O中有两对孤电子对，对所成共价键的排斥力H2O大于H3O＋，使得H3O＋中H—O-H键角比H2O中H—O-H键角大。[答案](1)sp3杂化轨道33孤电子对（2）sp3H3O＋分子中有一对孤电子对，H2O分子中有两对孤电子对，对形成的H—O的排斥力H2O大于H3O＋，造成H3O＋中H-O-H键角比H2O中H—O—H键角大15．X、Y、Z均为短周期元素，可形成X2Z和YZ2两种化合物。X、Y、Z的原子序数依次增大，X原子的K层的电子数目只有一个，Y位于X的下一周期,它的最外层电子数比K层多2个，而Z原子核外的最外层电子数比次外层电子数少2个。(1)它们的元素符号分别为X________；Y________；Z________。（2）用价电子对互斥理论判断:物质价电子对数轨道杂化形式分子的形状成键电子对数孤电子对数X2ZYZ2［解析]X原子的K层的电子数只有一个,可知X为氢原子；Y位于X的下一周期,即为第2周期元素，它的最外层电子数比K层多2个，则其原子结构示意图为，故Y为C元素；Z原子核外的最外层电子数比次外层电子数少2个，且原子序数:Z>Y,则Z为S元素.从而推知X2Z为H2S，YZ2为CS2。[答案](1）HCS（2）物质价电子对数轨道杂化形式分子的形状成键电子对数孤电子对数X2Z22sp3角形YZ220sp直线形［素养培优练]16．氯化亚砜（SOCl2）是一种很重要的化学试剂，可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的空间结构和中心原子(S）采取杂化方式的说法正确的是()A．三角锥形、sp3 B．角形、sp2C．平面三角形、sp2 D．三角锥形、sp2A[根据价电子对互斥理论确定微粒的空间结构,价电子对数＝成键电子对数＋孤电子对数，成键电子对数＝与中心原子成键的原子数，孤电子对数＝eq\f（1，2)（中心原子的价电子数－其他原子的未成对电子数之和），SOCl2中与S原子成键的原子数为3，孤电子对数＝eq\f（1,2）×(6－1×2－2×1）＝1,所以S原子采取sp3杂化,分子空间结构为三角锥形.］17．据报道,大气中存在一种潜在的温室气体SF5—CF3，下列关于SF5—CF3的说法正确的是（)A．分子中既有σ键又有π键B．所有原子在同一平面内C．C的杂化方式为sp3杂化D．0。1molSF5-CF3分子中含8mol电子C［分子中只有σ键,没有π键，A错;碳原子为sp3杂化，则所有原子不可能在同一平面，B错,C对；1molSF5－CF3中含94mol电子,故0.1molSF5－CF3分子中含9。4mol电子,D错.］18．据报道，近来发现了一种新的星际分子氰基辛炔,其结构简式为。对该物质的判断不正确的是(）A．其分子中的原子都在一条直线上B．能使酸性高锰酸钾溶液褪色C．能发生加成反应D．分子中碳原子采用sp2杂化方式D［分子中C原子全部以sp杂化，所以分子中的原子全部在同一直线上，A正确；根据碳碳三键的性质可知,B、C正确。］19．下列几组微粒互为等电子体的是()①N2和CO②NO＋和CN－③CO2和CS2④N2O和CO2⑤BF3和SO3A．①②③ B．④⑤C．①③④ D．①②③④⑤D[①N2和CO中，原子总数都为2，价电子总数都为10，二者互为等电子体；②NO＋和CN－中,原子总数都为2,价电子总数分别为5＋6－1＝10和4＋5＋1＝10,二者互为等电子体；③CO2和CS2中均含3个原子,O和S同主族，价电子数相等，二者互为等电子体;④N2O和CO2均含3个原子，价电子总数分别为5×2＋6＝16和4＋6×2＝16，二者互为等电子体；⑤BF3和SO3均含4个原子，价电子总数分别为3＋7×3＝24和6×4＝24，二者互为等电子体。故①②③④⑤都符合题意，D正确.]20．元素X和Y属于同一主族。负二价的元素X和氢的化合物在通常状况下是一种液体，其中X的质量分数为88.9%；元素X和元素Y可以形成两种化合物，在这两种化合物中，X的质量分