第2章 微粒间相互作用于物质性质复习提升

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易混易错练
易错点1　对键参数的理解不透彻导致判断错误
1.下列说法中错误的是(　　)
A.一般情况下,键长越短,键能越大,分子越稳定
B.分子的性质与键角无关
C.分子具有一定的键角,表明共价键具有方向性,由键角可知分子的空间结构
D.π键的电子云形状的特征为镜面对称,σ键的电子云形状的特征为轴对称
2.键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数,下列有关说法中错误的是(　　)
A.键长:Si—H>P—H>S—H>Cl—H
B.键能:H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小
C.键角:CO2>CH4>H2O>NH3
D.乙烯分子中碳碳键的键能:σ键>π键
易错点2　不能正确理解价电子对之间相互排
斥作用导致比较键角时出错
3.下列有关键角大小比较不正确的是(　　)
A.NH3中H—N—H的键角大于[Cu(NH3)4]SO4中H—N—H的键角
B.NH3分子中H—N—H的键角大于PH3分子中H—P—H的键角
C.气态SeO3分子中O—Se—O的键角大于Se中O—Se—O的键角
D.分子中的键角大于Cl—C—Cl的键角
4.用价电子对互斥理论可以判断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.NH3、PH3、AsH3的键角由大到小的顺序为AsH3>PH3>NH3
B.BF3的键角为120°,SnBr2的键角大于120°
C.PCl3分子中三个共价键的键能、键长、键角都相等
D.SO2分子的键角为120°
易错点3　不能正确理解配合物的构成
5.某化合物的结构示意图如图,下列关于该化合物的叙述中不正确的是(　　)
A.该化合物含有5种元素
B.该化合物属于配合物,中心离子的配位数是4,配位原子是氮原子
C.1 mol该化合物中含有σ键的数目为18NA(NA为阿伏加德罗常数的值)
D.该化合物中含有极性键、非极性键、配位键和氢键
6.请回答下列问题:
(1)在浓的TiCl3的HCl溶液中加入乙醚,并通入HCl至饱和,可得到配位数为6、组成为TiCl3·6H2O的绿色晶体,该晶体中两种配体的
物质的量之比为1∶5,则该配合物中配离子的化学式为　　　　　　
　　。
(2)铁强化酱油中加有NaFeEDTA,其配离子结构如图所示,则Fe3+的配位数为　　　。
思想方法练
抽象问题具体化思想在分子空间结构与杂化轨道类型中的应用
方法概述
　　价电子对互斥理论和杂化轨道理论可用于预测大多数分子或离子的空间结构,也可判断中心原子的杂化轨道类型,二者皆为理论,如果利用“抽象问题具体化”思想将二者与真实存在的粒子相结合进行分析,可以达到事半功倍的效果,既可以充分理解理论又可以快速解决实际问题。
1.下列各组分子空间构型和极性均相同的是(　　)
A.CO2和SO2 B.SO3和NF3
C.P4和CH4 D.S2Cl2和C2H2
2.硫酰氟SO2F2是一种低温高效杀虫剂,分子呈四面体形,结构如图所示。下列有关说法错误的是(　　)
A.硫原子的杂化方式是sp3
B.SO2F2是极性分子
C.键角大小:∠α>∠β
D.SO2F2分子结构对称,不是手性分子
3.美国化学家鲍林教授具有独特的化学想象力,只要给他物质的分子式,他就能大体上想象出这种物质的分子结构模型。多核离子所带电荷可以认为是中心原子得失电子所致,根据VSEPR理论,下列各组离子中所有原子都在同一平面上的是(　　)
A.N和N B.H3O+和Cl
C.N和C D.P和S
4.下列说法正确的是(　　)
A.吡啶()中所有原子都共平面,N原子是sp2杂化
B.三甲基胺[(CH3)3N]是非极性分子,N原子是sp3杂化
C.NF3和BF3的中心原子杂化方式均为sp3杂化
D.SO3有单分子气体和三聚分子固体()两种存在形式,两种形式中S原子的杂化轨道类型相同
5.化合物A的结构式为,下列说法正确的是(　　)
A.碳、氮原子的杂化类型相同
B.氮原子与碳原子分别为sp3杂化与sp2杂化
C.1 mol A分子中所含σ键为10 mol
D.编号为a的氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内
6.AlCl3在气态或非极性溶剂中均可通过氯桥键二聚成Al2Cl6,熔融AlCl3和KCl可形成KAl2Cl7。下列说法正确的是(　　)
A.AlCl3为极性分子
B.Al2Cl6中Al原子的杂化方式为sp2
C.KAl2Cl7的熔点高于Al2Cl6的熔点
D.1 mol Al2Cl6中含有7 mol Al—Cl单键
7.(不定项)某含Ru(Ⅱ)的催化剂(用[L—Ru—NH3]+表示)高效电催化氧化NH3合成N2H4的反应机理如图。下列说法错误的是(　　)
A.反应过程中没有非极性键的断裂
B.反应过程中所有N的杂化方式相同
C.M与[L—Ru—NH2]+中Ru的化合价相同
D.Ru(Ⅱ)被氧化为Ru(Ⅲ)后,N—H键的极性减弱
8.氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)材料是最成熟的第三代半导体的代表,GaN通常以GaCl3为镓源、NH3为氮源制备,具有出色的抗击穿能力,能耐受更高的电子密度。
(1)Ga、N和O的电负性由大到小的顺序为　　　　;N2O5由N和N构成,N的空间结构为　　　　;N、N、N的键角由大到小的顺序是　　　　　　。
(2)GaCl3·xNH3(x=3,4,5,6)是一系列化合物,向含1 mol GaCl3·xNH3的溶液中加入足量AgNO3溶液,有难溶于硝酸的白色沉淀生成;过滤后,充分加热滤液,有4 mol氨气逸出,且又有上述沉淀生成,两次沉淀的物质的量之比为1∶2。
①NH3的VSEPR模型名称为　　　　。
②能准确表示GaCl3·xNH3结构的化学式为　　　　。
(3)与镓同主族的B具有缺电子性,硼砂(四硼酸钠,化学式为Na2B4O7·10H2O)中B4是由两个H3BO3和两个[B(OH)4]-缩合而成的双六元环,应写成[B4O5(OH)4]2-的形式,结构如图所示,则该离子中存在的作用力有　　　　(填字母),B原子的杂化方式为　　　　。
A.离子键　　　B.极性键　　C.氢键
D.范德华力　　E.配位键
(4)GaN也可采用MOCVD(金属有机物化学气相淀积)技术制得,以合成的Ga(CH3)3为原料,使其与NH3发生系列反应得到GaN和另一种气态产物,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　。
9.X、Y、Z、M、R五种元素的原子序数依次增大,只有X、Y、Z为短周期元素,相关信息如表:
元素 相关信息
X 基态原子核外有3个能级,且各能级电子数目相等
Y 常见化合价只有0、-1、-2
Z 单质为黄绿色有毒气体
M 第4周期d区元素,基态原子的核外有6个未成对电子
R 第5周期元素,与X处于同一主族
(1)元素X、Y电负性的大小顺序是　　　　　　　(用元素符号表示)。
(2)XYZ2分子中所有原子最外层均满足8电子结构,分子中σ键与π键的数目比为　　　。
元素Y可形成一种氢化物的空间结构如图所示,中心原子Y的杂化方式是　　　,该分子为　　　　(填“极性”或“非极性”)分子。
(4)元素M基态原子的价电子排布式为　　　　　,MO5中M的化合价为+6,则该分子中含有过氧键的数目为　　　。
(5)元素R与Z可形成化合物RZ2,用价电子对互斥理论推断该分子的空间结构:　　　　　　　,分子中Z—R—Z的键角　　　(填“>”“=”或“<”)120°。
答案与分层梯度式解析
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易混易错练
1.B　分子的极性与键角有关,溶解性与极性有关,因此分子的性质与键角有关,B错误。
易错分析　键角反映分子的空间构型,影响由极性键构成的分子的极性。
2.C　原子半径:Si>P>S>Cl,键长:Si—H>P—H>S—H>Cl—H,A项正确;原子半径:OCH4>NH3>H2O,C项错误;乙烯分子的碳碳双键中有1个σ键和1个π键,键能:σ键>π键,D项正确。
3.A　[Cu(NH3)4]SO4、NH3中的N原子均采取sp3杂化,但[Cu(NH3)4]SO4中N原子的孤电子对形成配位键,孤电子对与成键电子对之间的斥力>成键电子对之间的斥力,所以[Cu(NH3)4]SO4中H—N—H的键角大于NH3中H—N—H的键角,A错误;中心原子不同的同种类型分子,中心原子电负性越大,成键电子对距离中心原子越近,成键电子对间排斥力越大,键角越大,B正确;气态SeO3分子的中心原子Se的杂化轨道类型为sp2,空间构型为平面三角形,键角为120°,Se的中心原子Se的杂化轨道类型为sp3,空间构型为三角锥形,键角小于109°28',C正确;双键与单键之间的斥力大于单键与单键之间的斥力,所以COCl2分子中的键角大于Cl—C—Cl的键角,D正确。
4.C　NH3、PH3、AsH3分子中中心原子都是sp3杂化,均含一对孤电子对,N、P、As的电负性依次减小,所以键角:NH3>PH3>AsH3,故A错误;
BF3和SnBr2中中心原子的价电子对数都为3,孤电子对数分别为0、1,分子的空间构型分别为平面三角形、V形,孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力,所以BF3的键角为120°,
SnBr2的键角小于120°,故B错误;PCl3分子中P的价电子对数为4,孤电子对数为1,分子的空间构型为三角锥形,分子中三个共价键的键能、键长、键角都相等,故C正确;SO2中中心原子S的价电子对数为2+=3,S含有1对孤电子对,则SO2分子的空间构型为V形,键角小于120°,故D错误。
5.C　由该化合物的结构可知,该化合物含有C、H、N、O、Ni五种元素,故A正确;该化合物中,Ni提供空轨道,N提供孤电子对,从而形成配位键,所以该化合物属于配合物,中心离子的配位数是4,配位原子是氮原子,故B正确;该配合物中C—H、C—C、N—O、O—H键为σ键,1个CN键中有一个σ键,配位键也是σ键,则1 mol该化合物中含有σ键的数目为34NA,故C不正确;由该化合物的结构可知,该化合物中含有极性键、非极性键、配位键和氢键,故D正确。
易错分析　该化合物中N—O、O—H、C—C、C—H、N→Ni键为σ键,1个CN键中含有1个σ键和1个π键,其中4个配位键和12个—CH3中的σ键容易遗漏。
6.答案　(1)[Ti(H2O)5Cl]2+　(2)6
解析　(1)由题意知,该配合物的配体只能为1个Cl-与5个H2O,又Ti为+3价,而Cl为-1价,则该配合物的配离子为[Ti(H2O)5Cl]2+。
(2)与铁相连的原子有N和O,其中N已形成三个共价键,故N与Fe之间为配位键,O与Fe相连,只能为配位键,故Fe3+的配位数为6。
思想方法练
1.C　CO2的空间构型为直线形,是非极性分子,SO2的空间构型为V形,是极性分子,A不符合题意;SO3的空间构型为平面三角形,是非极性分子,NF3的空间构型为三角锥形,是极性分子,B不符合题意;P4和CH4的空间构型均为正四面体形,都是非极性分子,C符合题意;S2Cl2中S原子采取sp3杂化,空间构型为半开书页形,为极性分子,C2H2中C原子采取sp杂化,空间构型为直线形,为非极性分子,D不符合题意。
方法指导　熟记常见微粒的空间构型可以快速解答这类题目,如CO2、C2H2是直线形的非极性分子,P4和CH4都是正四面体形的非极性分子,NH3是三角锥形的极性分子。
D　中心原子S形成4个σ键,无孤电子对,杂化方式是sp3,A正确;电负性:F>O,分子的正、负电荷重心不重合,结构不对称,SO2F2是极性分子,与中心原子S相连的原子只有两种,不是手性分子,B正确,D错误;双键与双键间的排斥力大于单键与单键间的排斥力,则键角:∠α
>∠β,C正确。
3.C　
选 项 离子 孤电子 对数 中心原子的 价电子对数 空间 结构 是否在同 一平面上
A N 1 2+1=3 V形 是
N 0 4 正四面体形 否
B H3O+ 1 3+1=4 三角锥形 否
Cl 1 3+1=4 三角锥形 否
C N 0 3 平面三角形 是
C 0 3 平面三角形 是
D P 0 4 正四面体形 否
S 0 4 正四面体形 否
4.A　中的N原子形成2个σ键,有一对孤电子对,是sp2杂化,吡啶中所有原子都共平面,A正确;(CH3)3N的中心原子N的价电子对数为3+×(5-3×1)=4,为sp3杂化,空间结构是三角锥形,为极性分子,B错误;NF3分子的中心原子N的价电子对数为4,是sp3杂化,BF3的中心原子B采取sp2杂化,C错误;SO3的空间结构是平面三角形,硫原子采取sp2杂化,而三聚分子固体中硫原子是sp3杂化,D错误。
5.B　化合物A中氮原子采取sp3杂化而碳原子采取sp2杂化,A项错误,B项正确;每个A分子中含有11个σ键,则1 mol A分子中所含σ键为11 mol,C项错误;编号为a的氮原子采取sp3杂化,该氮原子和与其成键的另外三个原子不可能共平面,D项错误。
6.C　AlCl3分子中正、负电荷重心重合,为非极性分子,A错误;Al2Cl6
的结构为,Al原子形成4个共价键,杂化方式为sp3,B错误;KAl2Cl7为离子化合物,熔化时克服离子键,Al2Cl6为共价化合物,由分子构成,熔化时克服分子间作用力,则KAl2Cl7熔点高于Al2Cl6,C正确;1 mol Al2Cl6中含有8 mol Al—Cl单键,D错误。
CD　由反应机理可知,反应过程中没有非极性键的断裂,A正确;反应过程中所有N的杂化方式相同,均为sp3杂化,B正确;
[L—Ru—NH2]+转化为M时,N原子的孤电子对转移给Ru 1个电子,Ru的化合价变为+2价,因此M与[L—Ru—NH2]+中Ru的化合价不同,C错误;Ru(Ⅲ)吸引电子的能力比Ru(Ⅱ)强,Ru(Ⅱ)被氧化为Ru(Ⅲ)后,N—H键的极性变强,D错误。
8.答案　(1)O>N>Ga　直线形　N>N>N　(2)①四面体形　②[Ga(NH3)4Cl2]Cl　(3)BE　sp2、sp3　(4)Ga(CH3)3+NH3 3CH4+GaN
解析　(1)同周期主族元素从左到右,电负性逐渐增大,O的电负性大于N,同主族元素从上到下,电负性逐渐减小,N的电负性大于Ga,所以电负性O>N>Ga;N中N原子的价电子对数是2,N原子采用sp杂化,空间结构为直线形;N中N的价电子对数为3,无孤电子对,空间结构为平面三角形,键角为120°,N中N的价电子对数为3,有1对孤电子对,空间结构为V形,键角小于120°,N的空间结构为直线形,键角为180°,则键角由大到小的顺序是N>N>N。(2)①NH3中中心原子N的价电子对数为3+=4,所以NH3的VSEPR模型名称为四面体形;②向含1 mol GaCl3·xNH3的溶液中加入足量AgNO3溶液,有白色沉淀生成,说明外界含有氯离子;过滤后,充分加热滤液,使配位键断裂,产生NH3和Cl-,有4 mol氨气逸出,则x=4,Cl-与Ag+反应生成沉淀,两次沉淀的物质的量之比为1∶2,所以形成配位键的Cl-与没有形成配位键的Cl-的个数比为2∶1,故GaCl3·xNH3的化学式为[Ga(NH3)4Cl2]Cl。(3)根据[B4O5(OH)4]2-的结构可知,该离子中存在的作用力有极性共价键和配位键,故选B、E;B原子的杂化方式为sp2、sp3。(4)Ga(CH3)3与NH3发生反应得到GaN和另一种气态产物,根据原子守恒可知会生成甲烷,该反应的化学方程式为Ga(CH3)3+NH3 3CH4+GaN。
9.答案　(1)O>C　(2)3∶1　(3)sp3　极性　(4)3d54s1　2　(5)V形　<
解析　X的基态原子核外有3个能级,且各能级电子数目相等,则其核外电子排布式为1s22s22p2,X为C元素;Y的常见化合价只有0、
-1、-2,则Y为O元素;Z的单质为黄绿色有毒气体,则Z为Cl元素;M为第4周期d区元素,其基态原子的核外有6个未成对电子,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,M为Cr元素;R位于第5周期,与X处于同一主族,则R为Sn元素。
(1)同一周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,所以电负性:O>C。
(2)XYZ2为COCl2,COCl2分子中所有原子最外层均满足8电子结构,每个COCl2分子中含有1个CO键和两个C—Cl键,每个碳氧双键中含有1个σ键和1个π键,则COCl2分子中σ键与π键数目之比为(1+2)∶1=3∶1。
(3)Y为O元素,根据图示可知该氢化物为H2O2,该分子空间结构不对称,正、负电荷重心不重合,属于极性分子;H2O2中O原子采取sp3杂化。
(4)基态Cr原子的价电子排布式为3d54s1;CrO5中Cr元素的化合价为+6,设过氧键的数目为x,由化合物中元素的正、负化合价代数和为0可知,x×(-2)+(5-2x)×(-2)+6=0,解得x=2。
(5)SnCl2分子中Sn原子的价电子对数为2+=3,且含有一对孤电子对,则Sn原子采取sp2杂化,SnCl2分子的空间结构为V形;由于孤电子对之间的排斥力>孤电子对和成键电子对之间的排斥力>成键电子对之间的排斥力,所以Cl—Sn—Cl的键角<120°。
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