2.2分子的空间结构
一、单选题(本大题共14小题)
1. 下列描述中正确的是( )
A. 为形的极性分子 B. 的空间构型为平面三角形
C. 中没有对完全相同的成键电子对 D. 和的中心原子均为杂化
2. 甲醛分子式为,有强烈刺激性气味的气体,甲醛在常温下是气态,被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。下列关于其结构及性质的分析正确的是( )
A. 原子采取杂化,原子采取杂化
B. 甲醛分子中心原子价层电子对数为,含有一对孤电子对,是三角锥形结构
C. 一个甲醛分子中含有个键和个键
D. 甲醛分子为非极性分子
3. 我国科学家最近成功合成了世界首个五氮阴离子盐,其化学式为。从结构角度分析,中两种阳离子的不同之处为( )
A. 中心原子的杂化轨道类型 B. 中心原子的价层电子对数
C. 空间结构 D. 共价键类型
4. 通常状况下,是一种油状液体,下列对的有关叙述正确的是 ( )
A. 中键键长比中键键长短
B. 分子中的原子无孤电子对
C. 分子的空间构型为三角锥型
D. 稳定性弱于,因为的键能比的键能大
5. 下列说法中正确的是( )
A. 和都是正四面体形分子,且键角都为
B. 乙烯分子中,碳原子的杂化轨道形成键,未杂化的轨道形成键
C. 键长,因此稳定性
D. 分子中孤电子对与成键电子对的排斥作用比成键电子对之间的排斥作用弱
6. 下列有关过氧化氢的叙述中不正确的是( )
A. 氧原子采取的是杂化 B. 分子中有个键
C. 过氧化氢是极性分子 D. 每个氧原子上有两个孤对电子对
7. 下列叙述正确的是( )
A. 该配合物中配体是,配位数是。
B. 离子的空间构型为形,中心原子的杂化形式为
C. 、等与互为等电子体,则和的结构式分别为、
D. 分子的中心原子的价层电子对数为,该分子的模型是正四面体形
阅读下列材料,完成下列小题:氯及其化合物应用广泛,可用于制次氯酸、消毒液、漂白粉,在碱性条件下与反应可制取水处理剂高铁酸钾,能与水反应生成气体和胶体;硫酰氯是生产医药、农药的重要原料,在催化剂作用下合成反应为 。可用作火箭推进剂。
在给定条件下,下列选项所示的物质间转化能实现的是( )
A. B.
C. D.
9. 下列说法正确的是( )
A. 分子的键角为
B. 与能形成分子间氢键
C. 与的空间构型不同
D. 分子中原子的轨道杂化方式为杂化
10. 对于反应 ,下列说法正确的是( )
A. 该反应在任意条件下均能自发进行
B. 反应的焓变
C. 其他条件一定,增加压强,反应平衡常数增大
D. 恒容条件下,当容器内气体密度不变时反应达到平衡
11. 下列关于、、三种微粒的说法不正确的是( )
A. 三种微粒所含有的电子数相等
B. 三种微粒中氮原子的杂化方式相同
C. 三种微粒的空间构型相同
D. 键角大小关系:
12. 根据价层电子对互斥模型,下列分子的空间结构和极性均正确的是 ( )
选项 分子式 价层电子对互斥模型 分子的空间结构 分子极性
平面三角形 角形 极性
平面三角形 三角锥形 极性
四面体形 正三角形 非极性
正四面体形 正四面体形 极性
A. B. C. D.
13. 硫的化合物很多,如、、、、三聚的等,三聚的的结构如图所示。下列说法正确的是( )
A. 为正四面体结构
B. 、分子的模型不一样
C. 、中原子都是杂化
D. 分子中含有键
14. 磷酸氯喹在细胞水平上能有效抑制新型冠状病毒的感染,其结构简式如图所示。下列说法正确的是( )
A. 第一电离能:
B. 该有机物中碳原子采取、杂化
C. 基态氢原子电子云轮廓图为哑铃形
D. 的空间结构与模型相同
二、填空题(本大题共4小题)
15. 完成下表中的空白:
原子总数 粒子 中心原子孤电子对数 中心原子的杂化轨道类型 空间结构
16. 试用理论判断下列分子或离子的空间结构,并判断中心原子的杂化类型:
: 形,杂化类型: 。
: 形,杂化类型: 。
: 形,杂化类型: ,模型: 。
: 形,杂化类型: 。
17. 黑磷是磷的一种稳定的同素异形体,黑磷具有正交晶系的晶体结构图,晶胞参数,,。黑磷烯是二维的单层黑磷图,黑磷烯与石墨烯结构相似,的配位数为。与石墨烯相比,黑磷烯具有半导体性质,更适合于制作电子器件。已知黑磷结构中只有一种等效的三配位,所有原子的成键环境一样,图中编号为的原子的晶胞内坐标为。请回答下列问题:
写出原子的基态价电子排布图____________________。
和的电负性大小顺序是______填“”、“”或“”。和形成的分子和,它们的几何构型分别为__________、__________。
黑磷中原子杂化类型是__________。黑磷中不存在__________选填字母序号。
A.共价键 键 键 范德华力
红磷、白磷与黑磷熔点从高到低的顺序为_______________,原因是_________________________。
图中编号为的原子的晶胞内坐标为_________________,黑磷的晶胞中含有_______原子。
18. 已知砷元素原子的最外层电子排布是 在元素周期表里,砷元素位于第 ______ 周期第 ______ 族, ______ 区元素,最高价氧化物的化学式是 ______ ,写出砷原子最外层电子排布图 ______ ,分子的模型名称 ______ ,立体构型名称为 ______ ,含有的共价键为 ______ 填极性键或“非极性键”,属于 ______ 填“极性分子”或“非极性分子”,砷原子采取 ______ 杂化。
答案和解析
1.【答案】
【解答】
A.中价层电子对个数键个数孤电子对个数,且不含孤电子对,所以为直线形结构,为非极性分子,故 A错误;
B.中价层电子对个数键个数孤电子对个数,且含有一个孤电子对,所以为三角锥形结构,故B错误;
C.中价层电子对个数键个数孤电子对个数,且不含孤电子对,所以硫原子最外层有个电子,和氟原子之间有对完全相同的成键电子对,故C错误;
D.和 的空间构型分别为正四面体和三角锥形,但中心原子均采用的是杂化,故D正确。
2.【答案】
【解答】
A.中原子成个键、个双键,杂化轨道数为,原子采取杂化,原子成个双键,含有对孤电子对,杂化轨道数为,原子采取杂化,故A错误;
B.甲醛分子中成个键、个双键,价层电子对数为,不含孤电子对,为平面三角形结构,故B错误;
C.甲醛的结构简式为,结构式为,含有个键,个键,故C正确;
D.甲醛分子是平面三角形结构,碳原子位于三角形内部,正负电荷中心不重合,所以是极性分子,故D错误;
故选:。
3.【答案】
【解答】
A.阳离子为和,中心原子含有个键,孤电子对数为,价层电子对数为,杂化类型为,中心原子是,含有个键,孤电子对数为,价层电子对数为,为杂化,杂化类型相同,故A错误;
B.由以上分析可知和中心原子的价层电子对数都为,故B错误;
C.空间构型为正四面体,空间构型为三角锥形,所以空间结构不同,故C正确;
D.和中都为极性键、键,所以共价键类型相同,故D错误。
4.【答案】
【解答】
A.中键键长比中键键长长,故A错误;
B.原子最外层有个电子,分子中原子的价层电子对数为,孤对电子数为,故B错误;
C.分子中原子的价层电子对数为,孤对电子数为,空间构型为三角锥型,故C正确;
D.因为的键能比的键能小,稳定性弱于,故D错误。
故选C。
5.【答案】
【解答】
A.的键角为,故A错误;
B.乙烯分子中,碳原子的价层电子对数为,碳原子的杂化轨道形成键,之间未参加杂化的轨道“肩并肩”形成键,故B正确;
C.键长越长,键能越小,分子的稳定性越差,则稳定性,故C错误;
D.分子中孤电子对与成键电子对的排斥作用比成键电子对之间的排斥作用大,所以分子为三角锥形,键角小于,故D错误。
6.【答案】
【解答】
A.原子形成个键、个键,含有对孤对电子,杂化轨道数为,杂化方式为,故A错误;
B.分子中含有个键、个键,则分子中有个键,故B正确;
C.分子结构不对称,正负电荷重心不重叠,为极性分子,故C正确;
D.过氧化氢的电子式为,可知每个氧原子上有两个孤对电子对,故D正确。
故选A。
7.【答案】
【解答】
A. 该配合物中配体是,配位数是,故A错误;
B. 离子的键数目为,孤电子对数为,故其空间构型为形,中心原子的杂化形式为,故B正确;
C. 的结构式应该写作,故C错误;
D. 分子中原子键为,孤电子对数为,即中心原子的价层电子对数为,模型是平面三角形,故D错误。
8~10.【答案】C 、B 、B
1.【解答】
二氧化锰与浓盐酸加热才能生成氯气,故A错误;
B.氯化铁溶液蒸干会水解生成氢氧化铁,不能得到无水氯化铁,故B错误;
C.能与水反应生成气体和胶体,铁元素化合价降低,则生成的气体为氧化产物,为氧气,故C正确;
D.次氯酸见光分解生成盐酸,放出氧气,不能生成氯气,故D错误。
【解答】
A.的中心原子形成个键和对孤电子对,根据价层电子对互斥理论,键角小于,故A错误;
B.结构式为,含有,能与能形成分子间氢键,故B正确;
C.与的中心原子均形成个键无孤电子对,空间构型相同,均为正四面体,故C错误;
D.分子中原子形成个键,孤电子对数为,轨道杂化方式为杂化,故D错误。
【解答】
A.该反应为放热反应,有熵减的特点,根据反应自发性的复合判据,在较低温度下能自发进行,温度过高,不能自发进行,故A错误;
B.液体的能量更低,气态变为液态会放出热量,则反应放热更明显,则焓变,故B正确;
C.增大压强,平衡向右移动,但是化学平衡常数不变,故C错误;
D.恒容条件下,气体总质量守恒,密度为恒量,则当容器内气体密度不变时不能说明反应达到平衡,故D错误。
11.【答案】
【解答】
A.每个、、所含有的电子数都为,故A正确;
B.铵根离子中氮原子价层电子对数,所以其采用杂化,氨气分子中价层电子对数,所以氮原子杂化方式是,中氮原子价层电子对数,所以其采用杂化,故B正确;
C.铵根离子中氮原子形成个键,孤电子对数为,所以为正四面体结构;氨气分子中氮原子形成个键,孤电子对数为,所以空间构型为三角锥形;中氮原子形成个键,孤电子对数为,所以空间构型为形,故C错误;
D.由于孤对电子对成键电子的排斥力大,导致的键角减小,孤电子对越多,斥力越大,键角越小,所以键角大小关系为:,故D正确。
故选C。
12.【答案】
【解答】
根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型及中心原子杂化方式,价层电子对个数配原子个数孤电子对个数。
A.分子中,中心原子杂化类型是杂化,其价层电子对数是,所以价层电子对互斥模型是平面三角形,由于原子上有对孤电子对,则分子的空间结构为形或角形;分子中正负电荷重心不重合,因此该分子是极性分子,故A正确;
B.分子中心原子杂化方式杂化,其价层电子对数是,价层电子对互斥模型为平面三角形,由于中心原子上没有孤电子对,所以分子的立体构型为平面三角形;分子中正负电荷重心不重合,因此该分子是极性分子,故B错误;
C.在分子中,中心价层电子对数是,原子采用杂化;价层电子对互斥模型为四面体形;由于原子上有对孤电子对,所以其空间构型为三角锥形;分子中正负电荷重心不重合,因此该分子是极性分子,故C错误;
D.在分子中,中心价层电子对数是,原子采用杂化;价层电子对互斥模型为四面体形;由于原子上没有孤电子对,所以其空间构型为正四面体形;分子中正负电荷重心重合,因此该分子是非极性分子,故D错误。
13.【答案】
【解答】
A.分子中与中心原子形成共价键的、原子半径不同,因此该分子呈四面体结构,但不是正四面体结构,A错误;
B.中原子的价层电子对数,分子原子的价层电子对数,故、分子的模型均为平面三角形,B错误;
C.的中心原子的价层电子对数,的中心原子的价层电子对数,原子都是杂化, C正确;
D.分子中的键为,D错误。
14.【答案】
【解析】
A.原子层为半满结构,比较稳定,第一电离能:,项错误;
B.该有机物分子中苯环上碳原子采取杂化,侧链上碳原子采取杂化,项错误;
C.基态氢原子电子排布式为,电子云轮廓图为球形,项错误;
D.中价层有个电子对,没有孤电子对,空间结构和模型都是正四面体形,项正确。
15.【答案】
直线形
形
形
直线形
平面三角形
三角锥形
三角锥形
平面三角形
正四面体
正四面体
【解答】
二氧化碳分子中的碳原子价层电子对个数为,且不含孤电子对,根据杂化轨道理论,碳原子采用杂化,根据价层电子对互斥理论可知,二氧化碳分子为直线形分子。
二氧化硫分子中的硫原子价层电子对个数为,且含对孤电子对,根据杂化轨道理论,硫原子采用杂化,根据价层电子对互斥理论可知,二氧化硫分子为形。
水中的氧原子价层电子对个数为,且含对孤电子对,根据杂化轨道理论,氧原子采用杂化,根据价层电子对互斥理论可知,水分子为形。
分子的结构中,存在一个碳氢键和一个碳氮三键,即含有个键和个键,根据杂化轨道理论,碳原子不含孤电子对,碳原子采用杂化,根据价层电子对互斥理论可知,分子为直线形分子。
的原子价层电子对个数为,无孤电子对,根据杂化轨道理论,原子采用杂化,根据价层电子对互斥理论可知,为平面三角形。
氨气分子中的氮原子价层电子对个数为,且含对孤电子对,氮原子采用杂化,根据价层电子对互斥理论可知,氨气为三角锥形。
中的氧原子价层电子对个数为,且含对孤电子对,根据杂化轨道理论,氧原子采用杂化,根据价层电子对互斥理论可知,为三角锥形。
分子中的碳原子形成两个碳氢键,一个碳氧双键,故价层电子对数为,且不含孤电子对,根据杂化轨道理论,碳原子采用杂化,根据价层电子对互斥理论可知,分子为平面三角形。
甲烷分子中的碳原子价层电子对个数为,且不含孤电子对,根据杂化轨道理论,碳原子采用杂化,根据价层电子对互斥理论可知,甲烷为正四面体形。
硫酸根离子中的硫原子价层电子对个数为,且不含孤电子对,根据杂化轨道理论,硫原子采用杂化,根据价层电子对互斥理论可知,硫酸根离子为正四面体形。
16.【答案】角
平面三角
三角锥
四面体形
角
【解析】中原子价电子对数为,孤电子对数为,中心原子采用杂化,所以该分子为角形。
中原子价电子对数为,孤电子对数为,中心原子采用杂化,所以该分子为平面三角形。
中原子价电子对数为,孤电子对数为,中心原子采用杂化,所以该分子为三角锥形,模型为四面体形。
中原子价电子对数为,孤电子对数为,中心原子采用杂化,所以该分子为角形。
17.【答案】
;三角锥;三角双锥;
;;黑磷红磷白磷;黑磷类似于石墨,属于混合晶体;红磷和白磷都是分子晶体,红磷是大分子,白磷是小分子,分子量越大,范德华力越大,熔沸点越高;所以熔点高低顺序为黑磷红磷白磷。
;
【解答】
磷原子最外层五个电子,上个,上个,其基态电子排布:;故答案为:。
根据电负性的递变规律,同周期从左到右电负性增强,同主族从上到下电负性减弱,可知的电负性大于,而的电负性大于,故电负性大于;中的价层电子对数,有一对孤电子对,空间构型为三角锥形,中的的价层电子对数,外层电子均成键,空间构型为三角双锥。故答案为:;三角锥;三角双锥;
原子以单键形式与其他原子相连,采用杂化,磷原子之间形成共价键,且为单键键,层与层之间存在范德华力,不存在键;黑磷类似于石墨,属于混合晶体;红磷和白磷都是分子晶体,红磷是大分子,白磷是小分子,分子量越大,范德华力越大,熔沸点越高;所以熔点高低顺序为黑磷红磷白磷。故答案为:;;黑磷红磷白磷;黑磷相当于石墨,属于混合晶体;红磷和白磷都是分子晶体,红磷是大分子,白磷是小分子,分子量越大,范德华力越大,熔沸点越高;所以熔点高低顺序为黑磷红磷白磷。
黑磷具有正交晶系的晶体结构,的原子的晶胞内坐标为结合位置关系可知的原子的晶胞内坐标为;第一层:;第二层:;第三层:,共个,故答案为:;。
18.【答案】四;Ⅴ;;;;四面体结构;三角锥形;极性键;极性分子;
【解析】解:砷元素原子的最外层电子排布是,原子电子层数为、最外层电子数为,故处于第四周期第Ⅴ族,区元素,最高正化合价为,最高价氧化物的化学式是,砷原子最外层电子排布图为,模型名称是四面体结构;立体构型名称为三角锥形,含有的共价键为极性键,属于极性分子,砷原子采取杂化,故答案为:四;Ⅴ;;;;四面体结构;三角锥形;极性键;极性分子;。
主族元素周期数电子层数、主族族序数最外层电子数;最高正化合价最外层电子数,据此判断最高正化合价,书写氧化物化学式,核外电子排布为:,砷原子最外层电子排布图为,因是杂化,所以分子的模型名称是四面体结构;立体构型名称为三角锥形,不同原子间形成的共价键是极性键,正负电荷中心不重合属于极性分子,由此分析解答。
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