高中化学选修3专题4第一单元分子构型与物质的性质作业

[基础达标]1．在分子中，四个原子处在同一平面上，C原子采用的杂化轨道是()A．sp B．sp2C．sp3 D．其他形式杂化解析：选B。根据题给信息，分子的四个原子处在同一平面上，推导出C原子采用的杂化轨道是sp2。C原子采用sp杂化轨道，将得到直线形分子，采用sp2杂化轨道，将得到平面三角形分子，采用sp3杂化轨道，将得到正四面体构型的分子。2．下列分子中：(1)CCl4、(2)NH3、(3)CH4、(4)CO2、(5)N2、(6)H2S、(7)SO2、(8)CS2、(9)H2O、(10)HF，含有极性键的非极性分子是()A．(2)(3)(4)(5)(8) B．(1)(3)(4)(5)(8)C．(1)(3)(4)(8) D．以上均不对解析：选C。(1)CCl4、(3)CH4、(4)CO2、(8)CS2四种分子中均含有极性键，但因它们的正、负电荷重心重合，所以均为非极性分子。3．下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()A．CO2与SO2 B．CH4与NH3C．BeCl2与BF3 D．C2H2与C2H4解析：选B。A项中CO2为sp杂化，SO2为sp2杂化，A项错；B项中均为sp3杂化，B项正确；C项中BeCl2为sp杂化，BF3为sp2杂化，C项错；D项中C2H2为sp杂化，C2H4为sp2杂化，D项错。4．用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的空间结构，两个结论都正确的是()A．直线形；三角锥形 B．V形；三角锥形C．直线形；平面三角形 D．V形；平面三角形解析：选D。H2O的价层电子对数为4，孤电子对数为2，故分子构型为V形；BF3的价层电子对数为3，无孤电子对，故分子构型为平面三角形。5．NH3、H2O、CH4三分子中键角的大小顺序正确的是()A．NH3>H2O>CH4 B．CH4>NH3>H2OC．H2O>CH4>NH3 D．H2O>NH3>CH4解析：选B。NH3、H2O、CH4分子的价电子对排布均为正四面体型，价电子对间的夹角按理应为109.5°，由于NH3分子有一对孤电子对，H2O分子有两对孤电子对，孤电子对对成键电子对有较大的斥力，使成键电子对之间的夹角减小。所以三个分子的键角从大到小的顺序是CH4>NH3>H2O。6．根据等电子原理判断，下列说法中错误的是()A．B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上B．B3N3H6分子中存在双键，可发生加成反应C．H3O＋和NH3是等电子体，均为三角锥形D．CH4和NHeq\o\al(＋,4)是等电子体，均为正四面体结构解析：选B。等电子原理是指具有相同价电子数(指全部电子总数或价电子总数)和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征。苯是B3N3H6的等电子体，因此，它们的结构相同。苯分子中所有的原子均在同一平面上，苯分子中不存在双键，存在大π键，因此，B错误。H3O＋和NH3是等电子体，NH3是三角锥形，则H3O＋也是三角锥形。CH4和NHeq\o\al(＋,4)是等电子体，CH4是正四面体结构，所以NHeq\o\al(＋,4)也是正四面体结构。7．下列叙述正确的是()A．NH3是极性分子，分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心B．CCl4是非极性分子，分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心C．H2O是极性分子，分子中O原子不处在2个H原子所连成的直线的中央D．CO2是非极性分子，分子中C原子不处在2个O原子所连成的直线的中央解析：选C。本题主要考查常见物质的结构和空间构型。NH3是三角锥形的立体极性分子，A错；CCl4是以C原子为中心的正四面体形结构，B错；CO2是C原子在2个O原子中央的直线形分子，D错；而水分子是O在两个H中间的“V”形分子，即，故选C。8．下列说法中正确的是()A．PCl3分子是三角锥形，这是因为磷原子是以sp2杂化的结果B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道C．凡中心原子采取sp3杂化的分子，其价层电子对互斥模型都是正四面体形D．AB3型的分子空间构型必为平面三角形解析：选C。PCl3分子的价电子对数(5＋3×1)/2＝4，因此PCl3分子中磷原子采用sp3杂化，sp3杂化轨道是原子最外电子层上的1个s轨道和3个p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的4个轨道。sp3杂化所得到的空间构型应为正四面体形，如甲烷分子。但是如果杂化轨道被孤电子对占据，则构型将发生变化，如NH3分子是三角锥形，H2O分子是V形。AB3型分子如果中心原子呈sp2杂化，就是平面三角形分子；如果中心原子呈sp3杂化，就是三角锥形分子。9．有一种AB2C2型分子，在该分子中A为中心原子。下列关于该分子的空间结构和极性的说法中，正确的是()A．假设为平面四边形，则该分子一定为非极性分子B．假设为四面体形，则该分子一定为非极性分子C．假设为平面四边形，则该分子可能为非极性分子D．假设为四面体形，则该分子可能为非极性分子解析：选C。本题考查了分子极性与分子的空间结构的关系。10．1919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、电子数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。(1)根据上述原理，仅由第2周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是________和________；________和________。(2)此后，等电子原理又有所发展。例如：由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NOeq\o\al(－,2)互为等电子体的分子有________、________；这些等电子体的微粒构型为________形。(3)CS2、BeCl2(g)、NOeq\o\al(＋,2)具有相同的通式：AX2，它们的价电子总数都是16，因此，它们的结构与由第2周期两元素组成的________分子的结构相同，微粒呈________形，中心原子采取________杂化轨道。(4)COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)等微粒具有相同的通式：________，它们的总价电子数都等于________，因此，它们与由第ⅥA族两元素组成的________分子结构有相同，呈________形，中心原子都采取________杂化。解析：根据等电子原理分析。答案：(1)N2COCO2N2O(2)O3SO2V(3)CO2直线sp(4)AX324SO3平面三角sp211．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的质量分数分别为50%和60%。(1)在X和Y两种元素形成的化合物中：①X的质量分数为50%的化合物的化学式为________；该分子的中心原子发生________杂化，分子构型为________。②X的质量分数为60%的化合物的化学式为________；该分子的中心原子发生________杂化，分子构型为________。(2)由元素X、Y和氢三种元素形成的化合物常见的有两种，其水溶液均呈酸性，试分别写出其分子式：________、________，两种酸的阴离子分别为________和________，其立体构型分别为________和________。(3)在由氢元素与X元素形成的化合物中，含有非极性键的是________(写分子式)，分子构型为V形的是________(写分子式)。解析：本题综合考查元素推断、轨道杂化以及分子构型和物质性质。根据氢化物化学式H2X，知eq\f(MX,MX＋2)×100%＝88.9%。可推知，X的相对原子质量为16，则X为O，Y为S，则其氧化物为SO2、SO3，形成的酸分别为H2SO3和H2SO4，对应的酸根阴离子分别为SOeq\o\al(2－,3)和SOeq\o\al(2－,4)。对于各种微粒的空间构型，如SO2、SO3、SOeq\o\al(2－,3)和SOeq\o\al(2－,4)，可依据步骤依次判断如下：SO2SO3SOeq\o\al(2－,3)SOeq\o\al(2－,4)价层电子对数3344σ键数2334孤电子对数1010杂化轨道3344立体构型V形平面三角形三角锥形正四面体形氧元素与氢元素形成的化合物可能为H2O或H2O2，其中H2O分子为V形，H2O2分子中存在非极性键“—O—O—”。答案：(1)①SO2sp2V形②SO3sp2平面三角形(2)H2SO3H2SO4SOeq\o\al(2－,3)SOeq\o\al(2－,4)三角锥形正四面体形(3)H2O2H2O[能力提升]12．有A、B、C、D、E五种元素，它们的原子序数依次增大，且都小于20。其中D、E是金属元素；A与E属同一主族，且最外层只有1个电子，其中A的原子核内没有中子，E单质与水剧烈反应并伴有一定的燃烧现象；D原子的电子层数与最外层电子数相同，且次外层具有8个电子；C原子最外层电子数是次外层电子数的3倍；B原子的最外层电子数是奇数，其单质在常温下为难以液化的气体。请推断并回答：(1)A～E的元素符号分别为A________、B________、C________、D________、E________。(2)B单质的电子式为________。(3)在这五种元素之中，A与C组成的具有共价键的三原子分子是________，A与B形成的具有极性键的四原子分子是________，这两种分子组成的物质互相________(填“溶解”或“不溶解”)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：A最外层有1个电子且核内没有中子，知为氢元素；E与A同主族，且原子序数小于20，知为钠、钾中的一种，又因E单质与水剧烈反应并伴有燃烧现象，知为钾元素；D原子次外层有8个电子，即D核外至少有3个电子层。又因电子层数等于最外层电子数，加之原子序数又小于20，故D为铝元素；C最外层电子数是次外层电子数的3倍，C只能是氧元素；B的原子序数小于C的，最外层电子数是奇数且形成气体，故为氮元素，氮气难液化符合题意。答案：(1)HNOAlK(2)(3)H2ONH3溶解二者都是极性分子组成的物质，相似相溶13．(2014·苏州高二检测)氮可以形成多种离子，如N3－、NHeq\o\al(－,2)、Neq\o\al(－,3)、NHeq\o\al(＋,4)、N2Heq\o\al(＋,5)、N2Heq\o\al(2＋,6)等，已知N2Heq\o\al(＋,5)与N2Heq\o\al(2＋,6)是由中性分子结合质子形成的，类似于NHeq\o\al(＋,4)，因此有类似于NHeq\o\al(＋,4)的性质。(1)写出N2Heq\o\al(2＋,6)在碱性溶液中反应的离子方程式：____________________。(2)NHeq\o\al(－,2)的电子式为________。(3)Neq\o\al(－,3)有________个电子。(4)写出两种由多个原子组成的含有电子数与Neq\o\al(－,3)相等的物质的化学式：____________。(5)等电子体的微粒往往具有相似的结构，试预测N－3的构型为________。(6)据报道，美国科学家卡尔·克里斯特于1998年11月合成了一种名为“N5”的物质，由于其具有极强的爆炸性，又称为“盐粒炸弹”。迄今为止，人们对它的结构尚不清楚，只知道“N5”实际上是带正电荷的分子碎片，其结构是对称的，5个N排成V形。如果5个N结合后都达到8电子结构，且含有2个N≡N键。则“N5”分子碎片所带电荷是________。解析：(1)联想NHeq\o\al(＋,4)与碱溶液反应的离子方程式，可写出该反应的离子方程式：N2Heq\o\al(2＋,6