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2.2 第2课时 价层电子对互斥模型和杂化轨道理论 同步练习题
一、选择题(本题共有15小题,每小题4分,共60分,每小题只有一个正确选项)
1. 下列说法中不正确的是( )
A.分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对)之间存在相互排斥作用
B.分子中的价电子对之间趋向于彼此远离
C.分子在很多情况下并不是尽可能采取对称的空间构型
D.当价电子对数目分别是2、3、4时,价电子对分布的几何构型分别为直线形、平面三角形、正四面体形
2. 以下关于杂化轨道的说法中,错误的是( )
A.ⅠA族元素成键时不可能有杂化轨道
B.杂化轨道既可能形成σ键,也可能形成π键
C.孤电子对有可能参加杂化
D.s轨道和p轨道杂化不可能有sp4出现
3. 用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构,其中不正确的是( )
A.NH为正四面体 B.CS2为直线形
C.HCN为V形 D.PCl3为三角锥形
4. 若ABn型分子的中心原子A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,下列说法中正确的是( )
A.若n=2,则分子的立体构型为V形
B.若n=3,则分子的立体构型为三角锥形
C.若n=4,则分子的立体构型为正四面体形
D.以上说法都不正确
5. 用价层电子对互斥模型(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间结构,有时也能用来推测键角大小,下列判断正确的是( )
A.SO2、CS2、HI都是直线形的分子
B.BF3键角为120°,SnBr2键角大于120°
C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子
D.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子
6. CH、—CH3、CH都是重要的有机反应中间体,下列有关它们的说法不正确的是( )
A.碳原子均采取sp2杂化
B.CH与NH3、H3O+空间结构均为三角锥形
C.CH中碳原子采取sp2杂化,所有原子均共面
D.CH与OH-形成的化合物中不含有离子键
7. 下列说法中正确的是( )
A.NO2、SO2、BF3、NCl3中没有一个分子中的原子最外层电子都满足了8电子稳定结构
B.CH4与Cl2发生取代反应的有机产物都是正四面体结构
C.呈平面正方形结构
D.NH3分子中有一对未成键的电子(孤对电子),它对成键电子的排斥作用较强
8. 下面是某学生利用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构,其中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
9. 据报道,大气中存在一种潜在的温室气体SF5—CF3,虽然其数量有限,但它是已知气体中吸热最高的气体。关于SF5—CF3的说法正确的是( )
A.分子中有σ键也有π键
B.所有原子在同一平面内
C.CF4与CH4都是正四面体结构
D.0.1molSF5—CF3分子中电子数为8mol
10.有关苯分子中的化学键描述正确的是( )
A.每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大π键
B.每个碳原子的未参加杂化的3p轨道形成大π键
C.碳原子的三个sp2杂化轨道分别与其他两个碳原子和一个氢原子形成三个σ键
D.碳原子的未参加杂化的2p轨道与其他碳原子形成σ键
11.氨气分子的空间构型是三角锥形,而甲烷是正四面体形,这是因为( )
A.两种分子的中心原子杂化轨道类型不同,NH3为sp2型杂化,而CH4是sp3型杂化
B.NH3分子中N原子形成三个杂化轨道,CH4分子中C原子形成4个杂化轨道
C.NH3分子中有一对未成键的孤对电子,它对成键电子的排斥作用较强
D.氨气分子是极性分子,而甲烷是非极性分子
12.在乙烯分子中有5个σ键,1个π键,它们分别是( )
A.sp2杂化轨道形成σ键;未杂化的2p轨道形成π键
B.sp2杂化轨道形成π键;未杂化的2p轨道形成σ键
C.C—H之间是sp2形成的σ键,C—C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键
D.C—C之间是sp2形成的σ键,C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键
13.氮的最高价氧化物为无色晶体,它由两种离子构成,已知其阴离子的空间结构为平面三角形,则其阳离子的空间结构和阳离子中氮的杂化方式为( )
A.直线形 sp杂化 B.V形 sp2杂化
C.三角锥形 sp3杂化 D.平面三角形 sp2杂化
14.了解有机物分子中化学键特征以及成键方式是研究有机物性质的基础。下列关于有机物分子的成键方式的描述不正确的是( )
A.烷烃分子中碳原子均采用sp3杂化轨道成键
B.炔烃分子中碳碳叁键由1个σ键、2个π键组成
C.甲苯分子中所有碳原子均采用sp2杂化轨道成键
D.苯环中存在6个碳原子共有的大π键
15.短周期元素X、 Y、Z、M原子序数依次增大,Z的基态原子2p轨道半充满,M的最高正价与最低负价绝对值之差为4,它们组成的一种分子结构如图。下列说法正确的是( )
A.电负性:X>Y>Z
B.原子半径:Y>Z>X
C.分子中Z原子的杂化方式均为sp2
D.Y、Z、M的最高价氧化物的水化物均为强酸
二、填空题(本题包括4个小题,共40分)
16.(10分) (1)利用VSEPR推断分子或离子的空间构型。
PO______________;CS2_______________;AlBr3(共价分子)________ ___。
(2)有两种活性反应中间体微粒,它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种微粒的球棍模型,写出相应的化学式:
(3)按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式。
平面三角形分子________,三角锥形分子________,四面体形分子________。
17.(10分) (1)(2020·全国卷Ⅰ)磷酸根离子的空间构型为________,其中P的价层电子对数为_______、杂化轨道类型为______。
(2)(2020·全国卷Ⅱ)有机碱CH3NH中,N原子的杂化轨道类型是________。
(3)(2020·全国卷Ⅲ)氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:3NH3BH3+6H2O===3NH+B3O+9H2
B3O的结构为。在该反应中,B原子的杂化轨道类型由________变为________。
18.(10分)在人类文明的历程中,许多物质发挥过重要作用,如铁、硝酸钾、青霉素、聚乙烯、二氧化硅、富勒烯、含铬物质等。
(1)Fe3+在基态时,价电子排布式为 。
(2)KNO3中NO的空间结构为________,写出与NO互为等电子体的另一种阴离子的化学式:___________。
(3)6 氨基青霉烷酸的结构如图所示。结构中S原子的杂化方式是________;组成中C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是____________________。
(4)富勒烯(C60)的结构如图所示,该物质能与氯气反应形成C60Cl10分子,1 mol C60Cl10分子中含有碳碳单键的数目为________。
19.(10分) (1)已知基态铂原子的价层电子排布式为5d96s1,则基态铂原子O能层的电子的运动状态共有________种;化学反应中铂原子优先失去________(填能级符号)上的电子。在铂以原子级分散的过程中需要克服____________(填作用力类型)。
(2)反应CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)中,含有极性键的非极性分子是________(填化学式);CH3OH中碳、氧原子的杂化轨道类型分别是__________、________;水分子的空间结构是________。已知常温常压下H2O的沸点是100 ℃,CH3OH的沸点是64.7 ℃,导致这种差异的主要原因是_______________________________。
(3)CH3NH的电子式为________,C、N原子的杂化轨道类型分别为_______、_______;CH3NH中,存在______(填字母)。
a.σ键 b.π键 c.配位键 d.氢键
已知甲基的供电子能力强于氢原子,则CH3NH2、(CH3)2NH中接受质子能力较强的是________。
(4)锂离子电池的电解液有LiBF4等,碳酸亚乙酯()用作该电解液的添加剂。
①LiBF4中阴离子的空间结构为_____________。
②碳酸亚乙酯分子中碳原子的杂化方式为______;碳酸亚乙酯能溶于水的原因是___________。
1.答案:C
解析:分子在很多情况下是尽可能采用对称空间构型,以使体系能量最低。
2.答案:B
解析:ⅠA族元素如是碱金属,易失电子,如是H,一个电子在1s能级上不可能杂化。杂化轨道只能形成σ键,不可能形成π键。p能级只有3个轨道,不可能有sp4杂化。
3.答案:C
解析:NH、CS2、HCN中心原子上的价电子都用于形成共价键,没有孤对电子对,所以其构型分别为正四面体形、直线形、直线形;PCl3中心P原子上有一对孤电子对,未用于形成共价键,其空间构型为三角锥形。
4.答案:C
解析:若中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对,则不存在σ键电子对与孤电子对之间的相互排斥。当n=2时,立体构型为直线形;n=3时,立体构型为平面三角形;n=4时,立体构型为正四面体形。
5.答案:C
解析:A.SO2是V形分子,CS2、HI是直线形的分子,错误;B.BF3键角为120°,是平面三角形结构;而Sn原子价电子数是4,在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键,还有一个孤电子对,对成键电子对有排斥作用,使键角小于120°,错误;C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子,正确;D.PCl3、NH3都是三角锥形的分子,而PCl5是三角双锥形分子,错误。
6.答案:A
解析:A项,CH中C原子采取sp2杂化,—CH3中C原子采取sp3杂化,CH中C原子采取sp3杂化,错误;B项,三者均为三角锥形结构,正确;C项,CH中C的价层电子对数为3,为sp2杂化,微粒空间结构为平面三角形,正确;D项,CH3OH中不含离子键,正确。
7.答案:D
解析:A项错误,NCl3中原子均满足8电子结构。B项错误,取代产物中只有CCl4为正四面体,其他取代产物为四面体。C项错误,NH4+为类似CH4的正四面体结构。
8.答案:D
解析:由于H2S分子的中心原子S有未用于形成共价键的孤电子对,占据中心原子周围的空间,并参与互相排斥使H2S分子呈V形;而BF3分子中的中心原子价电子都用于形成共价键,根据价层电子互斥理论,BF3应为平面三角形。
9.答案:C
解析:A项,分子中都是σ键,无π键,错误;B项,碳原子与其相连的四个原子形成四面体结构,不可能所有原子共平面;D项,一个分子中有94个电子,错误。
10.答案:C
解析:苯分子中每个碳原子中的三个sp2杂化轨道分别与两个碳原子和一个氢原子形成σ键。同时每个碳原子还有一个未参加杂化的2p轨道,它们均有一个未成对电子。这些2p轨道相互平行,以"肩并肩"的方式相互重叠,形成一个多电子的大π键。
11.答案:D
解析:根据价层电子对互斥理论、杂化轨道理论可知,NH3、CH4都采用sp3杂化形式,二者的不同在于NH3杂化后的四个轨道中有3个成键,而有1个容纳孤对电子,CH4杂化后的四个轨道全部用于成键,这样会导致二者的空间构型有所不同。
12.答案:C
解析:乙烯的结构简式为CH2=CH2,π键只能存在于C=C中,由于乙烯的空间结构为平面结构,所以为sp2杂化,杂化轨道只能用于形成σ键。
13.答案:A
解析:氮的最高价氧化物为N2O5,根据N元素的化合价为+5和原子组成可知,阴离子为NO、阳离子为NO,NO中N原子形成了2个σ键,孤电子对数目为0,所以杂化类型为sp,空间结构为直线形,故A项正确。
14.答案:C
解析:烷烃分子中碳原子均形成4个键,杂化轨道数为4,均采用sp3杂化轨道成键。碳碳叁键由1个σ键、2个π键组成;苯环中碳原子采用sp2杂化轨道成键,6个碳原子上未参与成键的p电子形成一个大π键;甲苯分子中—CH3中的C采用sp3杂化。
15.答案:B
解析:已知X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期元素,Z的基态原子2p轨道半充满,则Z为N元素,M的最高正价与最低负价绝对值之差为4,则M为S元素,4种元素组成的一种分子结构如题图,根据共价键数目可推知,则X为H元素,Y为C元素。电负性:N>C>H,A错误;H原子核外有1个电子层,而C、N原子核外均有2个电子层,电子层数越多,半径越大,电子层数相同,核电荷数越大,半径越小,则原子半径:C>N>H,B正确;分子中N原子均形成共价单键,为sp3杂化,C错误;C元素的最高价氧化物的水化物为H2CO3,H2CO3为弱酸,D错误。
16.答案:(1)四面体形 直线形 平面形 (2)CH CH (3)BF3 NF3 CF4
解析:PO是AB4型,成键电子对是4,为四面体。CS2是AB2型,成键电子对是2,是直线形。AlBr3是AB3型,成键电子对是3,是平面形。AB3型,中心原子无孤电子对的呈平面三角形,有一对孤电子对的呈三角锥形,所以分别是CH、CH。第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式,呈三角锥形的是NF3,呈平面三角形的是BF3,呈四面体形的是CF4。
17.答案:(1)正四面体 4 sp3 (2)sp3 (3)sp3 sp2
解析:(1)PO的中心原子P的价层电子对数为4,孤电子对数为0,中心原子P为sp3杂化,故PO的空间构型为正四面体。(2)CH3NH中N形成4个σ键,N杂化类型为sp3。(3)NH3BH3中B形成四个σ键,为sp3杂化,B3O中B形成3个σ键,为sp2杂化。
18.答案: (1)3d5 (2)平面三角形 CO (3)sp3 N>O>C (4)65NA
19.答案:(1)17 6s 金属键
(2)CO2 sp3 sp3 V形 等物质的量的水、甲醇,前者分子间形成的氢键数目比后者多
(3) sp3 sp3 ac (CH3)2NH
(4)①正四面体形 ②sp3、sp2 碳酸亚乙酯分子与水分子间能形成氢键
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