专题4 分子空间结构与物质性质 单元测试
一、选择题（每小题只有一个选项符合题意）
1．下列分子的立体构型可用sp2杂化轨道来解释的是( )
①CO ②CH2=CH2 ③苯 ④CH≡CH ⑤NH3 ⑥CH4
A．①②③ B．①⑤⑥ C．②③④ D．③⑤⑥
2．有机物CH3CH=CH—C≡CH中标有“·”的碳原子的杂化方式依次为( )
A．sp、sp2、sp3 B．sp3、sp2、sp
C．sp2、sp、sp3 D．sp3、sp、sp2
3．下列说法正确的是( )
A．CH2Cl2分子的空间结构为正四面体型
B．H2O分子中氧原子的杂化轨道类型为sp2，分子的立体构型为V形
C．CO2分子中碳原子的杂化轨道类型为sp，分子的立体构型为直线形
D．SO的空间结构为平面三角形
4．在BrCH＝CHBr分子中，C—Br键采用的成键轨道是( )
A．sp-p B．sp2-s C．sp2-p D．sp3-p
5．下列描述中正确的是( )
A．CS2的中心原子均为sp2杂化
B．NF3的立体构型为平面三角形
C．SF6中有4对完全相同的成键电子对
D．SiF4和H2O的中心原子均为sp3杂化
6．氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)用于有机产品的合成、工业洗涤剂中间体以及生化研究。下列说法正确的是( )
A．碳、氮原子的杂化类型相同
B．氨基乙酸钠中心原子N原子的价层电子对数为4
C．1 mol氨基乙酸钠分子中所含σ键为10 mol
D．氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内
7．下列分子中，不含手性碳原子的是( )
A． B．
C． D．CH3CHClCH2CHO
8．下列说法正确的是( )
A．分子中只有极性键
B．CH4分子中含有极性共价键，是极性分子
C．CO2分子中的化学键为非极性键
9．六氟化硫在高电压下仍有良好的绝缘性，性质稳定，分子结构如图所示。下列有关六氟化硫的推测正确的是( )
A．六氟化硫分子中各原子均为8电子稳定结构
B．六氟化硫易溶于水
C．六氟化硫分子中含极性键、非极性键
D．六氟化硫分子中6个S—F键键长、键能都相等
10．现有Ti3＋的配合物 [TiCl(H2O)5]Cl2·H2O ，其中[TiCl(H2O)5]2＋中含有的化学键类型分别是( )
A．离子键、配位键 B．非极性共价键、配位键
C．极性共价键、非极性共价键 D．极性共价键、配位键
11．邻二氮菲(phen)与Fe2＋生成稳定的橙红色邻二氮菲亚铁离子[Fe(phen)3]2＋，可用于Fe2＋浓度的测定，邻二氮菲的结构简式如图所示。下列说法正确的是( )
A．邻二氮菲的一氯代物有3种
B．[Fe(phen)3]2＋中Fe2＋的配位数为3
C．邻二氮菲的熔点主要取决于所含化学键的键能
D．溶液酸性太强时无法用邻二氮菲测定Fe2＋的浓度，其原因可能是邻二氮菲中的N优先与H＋形成配位键而减弱与Fe2＋的配位能力
12．下列现象与形成配合物无关的是( )
A．向FeCl3中滴入KSCN，出现红色
B．向Cu与Cl2反应后的集气瓶中加少量H2O，呈绿色，再加水，呈蓝色
C．Cu与浓硝酸反应后，溶液呈绿色；Cu与稀硝酸反应后，溶液呈蓝色
D．Fe在O2中燃烧产物为黑色
13．一种叠氮桥基配位化合物C的合成方法如图，下列叙述正确的是( )
A．基态Br外围电子排布式为3d104s24p5
B．NaN3中N立体构型为V形
C．物质C中氮原子杂化形式有sp、sp2、sp3
D．CH3OH是手性分子
14．有X、Z、Q、T四种元素，X元素原子的M能层的p轨道上有两个未成对电子且无空轨道，Z元素原子的L能层的p轨道有一个空轨道；Q元素原子的L能层的p轨道上只有一对成对电子；T元素原子M能层上p轨道有3个未成对电子。下列说法中不正确的是( )
A．T元素有一种单质的立体构型为正四面体型
B．ZQ分子中含有1个σ键和2个π键
C．X和Q元素能形成两种只含极性键的极性分子
D．Z与X、Q元素均能形成直线形非极性分子
15．过渡金属配合物的一些特有性质的研究正受到许多研究人员的关注，因为这方面的研究无论是理论上还是工业应用上都有重要意义。氯化铁溶液用于检验食用香精乙酰乙酸乙酯时，会生成紫色配合物，其配离子结构如图所示。有关该配离子的说法正确的是( )
A．1 mol配离子中含有的π键的个数是4×6.02×1023个
B．该配离子中碳原子的杂化类型均为sp2杂化
C．该配离子含有的非金属元素中电负性最大的是氧
D．该配离子中含有的化学键有离子键、共价键、配位键
16．已知[Co(H2O)6]2＋呈粉红色，[CoCl4]2－呈蓝色，[ZnCl4]2－为无色。现将CoCl2溶于水，加入浓盐酸后，溶液由粉红色变为蓝色，存在以下平衡：[Co(H2O)6]2＋＋4Cl－??[CoCl4]2－＋6H2O ΔH
用该溶液做实验，溶液的颜色变化如下：
以下结论和解释正确的是( )
A．由实验①可推知ΔH < 0
B．等物质的量的[Co(H2O)6]2＋和[CoCl4]2－ 中σ键数之比为7∶2
C．实验②是由于c(H2O)增大，导致平衡逆向移动
D．由实验③可知稳定性：[ZnCl4]2－ > [CoCl4]2－
二、填空题
17．根据杂化轨道理论可以判断分子的空间结构，试根据相关知识填空：
(1)AsCl3分子的空间结构为________________，其中As的杂化轨道类型为________。
(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为____________。
(3)一种有机化合物的结构简式如下：
①该分子中有__________个sp2杂化碳原子；______个sp3杂化碳原子。
②该分子中有________个sp2-sp3 σ键；____________个sp3-sp3 σ键。
(4)SCN－与NO的结构相同，微粒呈__________形，中心原子都采取__________杂化。
(5)CO、NO等微粒具有相同的原子个数，它们的价电子总数都是___________，空间结构呈___________形，中心原子都采取___________杂化。
18．A、B、C、D、E、F、G、W是原子序数依次增大的8种元素，A元素原子的2p原子轨道上有2个未成对的电子，B元素在同周期中原子半径最大，与A可形成原子个数比为1∶1和2∶1的两种化合物，C单质是一种常见的半导体材料，F有9个原子轨道，且只有一个未成对电子，没有空轨道，G的单质是一种常见金属，其＋2价离子G2＋有4个未成对电子，W能形成红色(或砖红色)的W2A和黑色的WA两种化合物。
(1)C元素在元素周期表中的位置______________________，W位于元素周期表________区，W的简化电子排布式为________________。
(2)EF2中心原子杂化轨道类型________，EA的价层电子对互斥模型________，EA的空间构型_____________________。
(3)D、E、F三元素第一电离能从大到小的顺序是________(用元素符号及“>”表示)。
(4)A、B、C、D四元素电负性由大到小顺序________________(用元素符号及“>”表示)。
(5)G3＋比G2＋稳定，原因是__________________________________________________。
19．我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为“液态阳光”计划。该项目通过太阳能发电电解水制氢，再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成甲醇。回答下列问题：
(1)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的价电子层的电子排布式为________________；单晶硅的晶体类型为________________。SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为__________。SiCl4可发生水解反应，机理如下：
含s、p、d轨道的杂化类型有①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为________(填标号)。
(2)CO2分子中存在________个σ键和________个π键。
(3)甲醇的沸点(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CH3SH，7.6 ℃)之间，其原因是
_______________________________________________________________。
20．生产生活中处处有化学，结合物质与结构的相关知识，回答下列问题：
(1)维生素B1可作为辅酶参与糖的代谢，并有保护神经系统的作用，该物质的结构简式如图所示：
①维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间的作用力有__________。
a．离子键、共价键 b．离子键、氢键、共价键
c．氢键、范德华力 d．离子键、氢键、范德华力
②维生素B1燃烧可生成N2、NH3、CO2、SO2、H2O、HCl等物质，这些物质中属于非极性分子的化合物有_____________________________________________。
(2)液氨常被用作制冷剂，若不断升高温度，实现“液氨氨气氮气和氢气氮原子和氢原子”的变化，在变化的各阶段被破坏的粒子间的相互作用是①____________；②极性键；③__________________。
(3)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g) ΔH＝－313 kJ·mol－1，F—F键的键能为159 kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为242 kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F键的平均键能为__________kJ·mol－1。ClF3的熔、沸点比BrF3的__________(填“高”或“低”)。
(4)TiCl4稳定性比CCl4差，极易水解，试从结构分析其原因__________________________________________。
(5)氯丙烯分子(CH2ClCHH2C)中碳原子轨道杂化类型是_____________。
(6)酞菁钴分子的结构简式如图所示，氮原子的杂化轨道类型为________________。
(7)铁能与三氮唑(Bipy，结构如图)形成多种化合物。
1 mol Bipy中含有σ键________mol，Bipy中碳原子杂化方式为______。专题4 分子空间结构与物质性质 单元测试
一、选择题（每小题只有一个选项符合题意）
1．下列分子的立体构型可用sp2杂化轨道来解释的是( )
①CO ②CH2=CH2 ③苯 ④CH≡CH ⑤NH3 ⑥CH4
A．①②③ B．①⑤⑥ C．②③④ D．③⑤⑥
答案：A
解析：①②③中的中心原子是sp2杂化，④中的中心原子是sp杂化，⑤⑥中的中心原子是sp3杂化。
2．有机物CH3CH=CH—C≡CH中标有“·”的碳原子的杂化方式依次为( )
A．sp、sp2、sp3 B．sp3、sp2、sp
C．sp2、sp、sp3 D．sp3、sp、sp2
答案：B
解析：甲基上C原子采取sp3杂化；碳碳双键上碳原子采取sp2杂化；碳碳三键的C原子采取sp杂化。
3．下列说法正确的是( )
A．CH2Cl2分子的空间结构为正四面体型
B．H2O分子中氧原子的杂化轨道类型为sp2，分子的立体构型为V形
C．CO2分子中碳原子的杂化轨道类型为sp，分子的立体构型为直线形
D．SO的空间结构为平面三角形
答案：C
解析：CH4中4个共价键完全相同，为正四面体型，CH2Cl2分子的4个共价键不完全相同，所以分子的空间结构不是正四面体型，A错误；H2O分子中O原子为sp3杂化，分子的空间结构为V形，B错误；CO2中C原子为sp杂化，分子的空间结构为直线形，C正确；SO中S原子的价层电子对数＝＝4，为sp3杂化，含1对孤电子对，分子的空间结构为三角锥型，D错误。
4．在BrCH＝CHBr分子中，C—Br键采用的成键轨道是( )
A．sp-p B．sp2-s C．sp2-p D．sp3-p
答案：C
解析：分子中的两个碳原子都是采用sp2杂化，溴原子的外围电子排布式为4s24p5，4p轨道上有一个单电子，与碳原子的一个sp2杂化轨道成键。
5．下列描述中正确的是( )
A．CS2的中心原子均为sp2杂化
B．NF3的立体构型为平面三角形
C．SF6中有4对完全相同的成键电子对
D．SiF4和H2O的中心原子均为sp3杂化
答案：D
解析：CS2与CO2类似为直线形分子，中心原子均为sp杂化，A错误；NF3分子中氮原子存在1对孤电子对，其立体构型为三角锥型，B错误；SF6中有6对完全相同的成键电子对，C错误；SiF4和H2O的中心原子含有的价层电子对数均是4，所以均为sp3杂化，D正确。
6．氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)用于有机产品的合成、工业洗涤剂中间体以及生化研究。下列说法正确的是( )
A．碳、氮原子的杂化类型相同
B．氨基乙酸钠中心原子N原子的价层电子对数为4
C．1 mol氨基乙酸钠分子中所含σ键为10 mol
D．氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内
答案：D
解析：氨基乙酸钠分子中氮原子是sp3杂化，而碳原子是sp3、sp2杂化，A错误；氨基乙酸钠中存在2个N—H键、1个C—N键，N原子上含有1对孤电子对，价层电子对数=共价键单键数+孤电子对个数，则N原子的价层电子对数为4，B正确；1 mol氨基乙酸钠分子中有1 mol碳氧双键，有8 mol σ键，C错误；由于氮原子为sp3杂化，故相应的四个原子形成的是三角锥型结构，不可能共平面，D错误。
7．下列分子中，不含手性碳原子的是( )
A． B．
C． D．CH3CHClCH2CHO
答案：B
解析：如果一个碳原子连接四个不同的原子或原子团，这样的碳原子叫手性碳原子，B选项中的物质不含这样的碳原子。
8．下列说法正确的是( )
A．分子中只有极性键
B．CH4分子中含有极性共价键，是极性分子
C．CO2分子中的化学键为非极性键
D．CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp
答案：D
解析：同种原子形成的共价键是非极性键，即C===C键是非极性键，A错误；CH4是非极性分子，B错误；二氧化碳结构为O===C===O，为极性键，C错误；CH4分子中碳原子的杂化类型是sp3杂化，而CO2分子中碳原子是sp杂化，D正确。
9．六氟化硫在高电压下仍有良好的绝缘性，性质稳定，分子结构如图所示。下列有关六氟化硫的推测正确的是( )
A．六氟化硫分子中各原子均为8电子稳定结构
B．六氟化硫易溶于水
C．六氟化硫分子中含极性键、非极性键
D．六氟化硫分子中6个S—F键键长、键能都相等
答案：D
解析：S原子最外层有6个电子，F原子最外层有7个电子，S与6个F原子形成6个共价键，使SF6分子中F原子为8电子稳定结构，而S原子最外层为12个电子，不是8电子稳定结构，A错误；SF6分子高度对称，属于非极性分子，而H2O分子是极性分子，根据相似相溶原理可知：由非极性分子构成的物质易溶于由非极性分子构成的物质中，由极性分子构成的物质易溶于由极性分子构成的物质中，因此六氟化硫难溶于水，B错误；同种元素的原子形成的共价键是非极性键，不同种元素的原子形成的共价键是极性键。在六氟化硫分子中含有的化学键是S—F键都是极性键，不存在非极性键，C错误；六氟化硫分子中含有的6个S—F键都是σ键，物质为正八面体结构，因此S—F键的键长、键能都相等，D正确。
10．现有Ti3＋的配合物 [TiCl(H2O)5]Cl2·H2O ，其中[TiCl(H2O)5]2＋中含有的化学键类型分别是( )
A．离子键、配位键 B．非极性共价键、配位键
C．极性共价键、非极性共价键 D．极性共价键、配位键
答案：D
解析：[TiCl(H2O)5]2＋中含有非金属原子之间的极性共价键以及配位键。
11．邻二氮菲(phen)与Fe2＋生成稳定的橙红色邻二氮菲亚铁离子[Fe(phen)3]2＋，可用于Fe2＋浓度的测定，邻二氮菲的结构简式如图所示。下列说法正确的是( )
A．邻二氮菲的一氯代物有3种
B．[Fe(phen)3]2＋中Fe2＋的配位数为3
C．邻二氮菲的熔点主要取决于所含化学键的键能
D．溶液酸性太强时无法用邻二氮菲测定Fe2＋的浓度，其原因可能是邻二氮菲中的N优先与H＋形成配位键而减弱与Fe2＋的配位能力
答案：D
解析：邻二氮菲分子中含有4种不同位置的H原子，故其一氯代物有4种，A错误；N原子上有孤电子对，易形成配位键，在邻二氮菲分子内有2个N原子，则Fe2＋和3个邻二氮菲形成配合物时，Fe2＋的配位数为6，B错误；邻二氮菲是由分子构成的分子晶体，物质熔沸点高低取决于分子间作用力的大小，与分子内所含化学键的键能无关，C错误；用邻二氮菲测定Fe2＋浓度时应控制pH在2 ～ 9的适宜范围，这是因为：当H＋浓度高时，邻二氮菲中的N优先与H＋形成配位键，导致与Fe2＋配位能力减弱；若OH－浓度较高时，OH－与Fe2＋反应，也影响与邻二氮菲配位，D正确。
12．下列现象与形成配合物无关的是( )
A．向FeCl3中滴入KSCN，出现红色
B．向Cu与Cl2反应后的集气瓶中加少量H2O，呈绿色，再加水，呈蓝色
C．Cu与浓硝酸反应后，溶液呈绿色；Cu与稀硝酸反应后，溶液呈蓝色
D．Fe在O2中燃烧产物为黑色
答案：D
解析：Fe3＋与SCN－形成一系列配离子，都显红色；Cu2＋在水溶液中形成配离子[CuCl4]－显绿色；[Cu(H2O)4]2＋显蓝色，故A、B、C项均与配合物有关。D项与配合物无关。
13．一种叠氮桥基配位化合物C的合成方法如图，下列叙述正确的是( )
A．基态Br外围电子排布式为3d104s24p5
B．NaN3中N立体构型为V形
C．物质C中氮原子杂化形式有sp、sp2、sp3
D．CH3OH是手性分子
答案：C
解析：Br价电子为7，为N层电子，Br外围电子排布式为4s24p5，故A错误；B． N与CO2为等电子体，价电子数都为16，为直线形分子，故B错误；物质C中氮原子成键方式有N形成2个σ键，形成三个σ键，形成4个σ键，氮原子杂化形式为sp、sp2、sp3，故C正确；手性分子应连接4个不同的原子或原子团，CH3OH不是手性分子，故D错误。
14．有X、Z、Q、T四种元素，X元素原子的M能层的p轨道上有两个未成对电子且无空轨道，Z元素原子的L能层的p轨道有一个空轨道；Q元素原子的L能层的p轨道上只有一对成对电子；T元素原子M能层上p轨道有3个未成对电子。下列说法中不正确的是( )
A．T元素有一种单质的立体构型为正四面体型
B．ZQ分子中含有1个σ键和2个π键
C．X和Q元素能形成两种只含极性键的极性分子
D．Z与X、Q元素均能形成直线形非极性分子
答案：C
解析：X元素原子的M能层的p轨道上有两个未成对电子且无空轨道，X为S；Z元素原子的L能层的p轨道有一个空轨道，Z为碳元素；Q元素原子的L能层的p轨道上只有一对成对电子，Q为氧元素；T元素原子M能层上p轨道有3个未成对电子，T为P。白磷的立体构型为正四面体型，A正确；CO分子的结构式为C≡O，其中含有1个σ键和2个π键，B正确；SO2为V形分子，属于极性分子，SO3为平面三角形结构，属于非极性分子，C错误；CS2与CO2的结构相似，为直线形分子，属于非极性分子，D正确。
15．过渡金属配合物的一些特有性质的研究正受到许多研究人员的关注，因为这方面的研究无论是理论上还是工业应用上都有重要意义。氯化铁溶液用于检验食用香精乙酰乙酸乙酯时，会生成紫色配合物，其配离子结构如图所示。有关该配离子的说法正确的是( )
A．1 mol配离子中含有的π键的个数是4×6.02×1023个
B．该配离子中碳原子的杂化类型均为sp2杂化
C．该配离子含有的非金属元素中电负性最大的是氧
D．该配离子中含有的化学键有离子键、共价键、配位键
答案：C
解析：根据配离子结构示意图可知：1 mol配离子中含有6 mol π键，即6×6.02×1023个，故A错误；该配离子中碳原子的杂化类型有sp2、sp3杂化，故B错误；该配离子含有的非金属元素有C、O、H，根据它们非金属性可知，电负性最大的是氧，故C正确；该配离子中含有的化学键有共价键、配位键、σ键、π键，但是不含有离子键，故D错误。
16．已知[Co(H2O)6]2＋呈粉红色，[CoCl4]2－呈蓝色，[ZnCl4]2－为无色。现将CoCl2溶于水，加入浓盐酸后，溶液由粉红色变为蓝色，存在以下平衡：[Co(H2O)6]2＋＋4Cl－??[CoCl4]2－＋6H2O ΔH
用该溶液做实验，溶液的颜色变化如下：
以下结论和解释正确的是( )
A．由实验①可推知ΔH < 0
B．等物质的量的[Co(H2O)6]2＋和[CoCl4]2－ 中σ键数之比为7∶2
C．实验②是由于c(H2O)增大，导致平衡逆向移动
D．由实验③可知稳定性：[ZnCl4]2－ > [CoCl4]2－
答案：D
解析：①置于冰水浴中由蓝色溶液变为粉红色溶液，说明[Co(H2O)6]2＋＋4Cl－??[CoCl4]2－ ＋ 6H2O的平衡向逆反应方向移动，即降温，平衡逆向移动，说明逆反应为放热反应，则[Co(H2O)6]2＋＋4Cl－??[CoCl4]2－ ＋ 6H2O的正反应为吸热反应，所以ΔH＞0，故A错误；1 mol H2O分子中有2 mol σ键，1 mol [Co(H2O)6]2＋的σ键为2×6＋6＝18 mol；1 mol [CoCl4]2－ 的σ键为4 mol，所以等物质的量的[Co(H2O)6]2＋和[CoCl4]2－ 中σ键数之比为18∶4 ＝ 9∶2，故B错误；c(H2O)是常数，不会改变，平衡逆向移动应是离子浓度减小引起的，故C错误；加入ZnCl2后，生成难电离的稳定的粉红色的[Co(H2O)6]2＋；Zn2＋浓度增大，与Co2＋结合的Cl－ 更易与Zn2＋形成配位键，生成[ZnCl4]2－，说明[ZnCl4]2－的稳定性强于[CoCl4]2－的稳定性，故D正确。
二、填空题
17．根据杂化轨道理论可以判断分子的空间结构，试根据相关知识填空：
(1)AsCl3分子的空间结构为________________，其中As的杂化轨道类型为________。
(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为____________。
(3)一种有机化合物的结构简式如下：
①该分子中有__________个sp2杂化碳原子；______个sp3杂化碳原子。
②该分子中有________个sp2-sp3 σ键；____________个sp3-sp3 σ键。
(4)SCN－与NO的结构相同，微粒呈__________形，中心原子都采取__________杂化。
(5)CO、NO等微粒具有相同的原子个数，它们的价电子总数都是___________，空间结构呈___________形，中心原子都采取___________杂化。
答案：(1)三角锥型 sp3 (2)sp3、sp2
(3)①2 6 ②3 3 (4)直线 sp
(5)24 平面三角 sp2
解析：(1)AsCl3中As元素的价电子对数为4，As的杂化方式为sp3杂化，AsCl3分子的空间结构为三角锥型。(2)CH3COOH的结构式为，分子中甲基上的碳原子采用sp3杂化，羧基中碳原子采用sp2杂化。
(3)有机物中饱和碳原子是sp3杂化，双键上的碳原子是sp2杂化，三键上的碳原子是sp杂化。
①该分子中有2个sp2杂化碳原子；6个sp3杂化碳原子。
②该分子中有3个sp2-sp3 σ键；3个sp3-sp3 σ键。
(4)中SCN－与NO采用sp杂化，形成直线形分子。
(5)中CO、NO与SO3为等电子体，SO3中S采取sp2杂化形成平面三角形分子。
18．A、B、C、D、E、F、G、W是原子序数依次增大的8种元素，A元素原子的2p原子轨道上有2个未成对的电子，B元素在同周期中原子半径最大，与A可形成原子个数比为1∶1和2∶1的两种化合物，C单质是一种常见的半导体材料，F有9个原子轨道，且只有一个未成对电子，没有空轨道，G的单质是一种常见金属，其＋2价离子G2＋有4个未成对电子，W能形成红色(或砖红色)的W2A和黑色的WA两种化合物。
(1)C元素在元素周期表中的位置______________________，W位于元素周期表________区，W的简化电子排布式为________________。
(2)EF2中心原子杂化轨道类型________，EA的价层电子对互斥模型________，EA的空间构型_____________________。
(3)D、E、F三元素第一电离能从大到小的顺序是________(用元素符号及“>”表示)。
(4)A、B、C、D四元素电负性由大到小顺序________________(用元素符号及“>”表示)。
(5)G3＋比G2＋稳定，原因是__________________________________________________。
答案：(1)第三周期第ⅣA族 ds [Ar]3d104s1
(2)sp3 四面体型 正四面体型
(3)Cl＞P＞S (4)O＞P＞Si＞Na (5)Fe3＋的3d能层处于半充满状态
解析：A元素2p轨道上有2个未成对电子，则A的电子排布式为1s22s22p2或1s22s22p4，A可能为C元素也可能为O元素；B在同周期中原子半径最大，且可以与A形成1∶1和2∶1的化合物，则B为Na元素，A为O元素；C是一种常见的半导体材料，C为Si元素；F有9个原子轨道，且只有1个未成对电子，则F的电子排布式为1s22s22p63s23p5，F为Cl元素，因为A到W原子序数依次增大，则D为P元素，E为S元素；G2＋中有4个未成对电子，则G的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或1s22s22p63s23p63d64s2，G可能为Cr或Fe，但Cr并不是一种常见的金属，则G为Fe元素；W能形成红色(或砖红色)的W2A和黑色的WA两种化合物，则W为Cu元素。
(1)Si在元素周期表中的位置为第三周期第ⅣA族；Cu位于元素周期表的ds区；Cu的简化电子排布式为[Ar]3d104s1；
(2)EF2为SCl2，根据价层电子对互斥理论计算中心原子S的孤电子对数＝×(6－2×1)＝2，说明S存在2对孤电子对，S又存在两个共价键，则S原子的杂化轨道类型为sp3杂化；SO中中心原子S的孤电子对数＝×(6＋2－3×2)＝1，说明S存在一对孤电子对，其还有3个用于成键的共价键，因此SO的价层电子对互斥模型为四面体型；SO中中心原子S的孤电子对数＝×(6＋2－4×2)＝0，说明S不存在孤电子对，S存在有4个用于成键的共价键，因此SO的空间构型为正四面体型；
(3) 同一周期从左向右第一电离能的趋势是逐渐增大的，但由于第ⅡA、ⅤA族电子排布的特殊性，其第一电离能较相邻两个族的电离能大，因此P、S、Cl三种元素的第一电离能从大到小为Cl＞P＞S；
(4)同一周期原子的电负性从左向右依次增大，同一主族原子的电负性从上到下依次减小，因此，O、Na、Si、P的电负性从大到小为O＞P＞Si＞Na；
(5)Fe3＋的外围电子排布式为[Ar]3d5，Fe2＋的外围电子排布式为[Ar]3d6，Fe3＋的3d能层处于半充满状态，因此Fe3＋比Fe2＋稳定。
19．我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为“液态阳光”计划。该项目通过太阳能发电电解水制氢，再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成甲醇。回答下列问题：
(1)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的价电子层的电子排布式为________________；单晶硅的晶体类型为________________。SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为__________。SiCl4可发生水解反应，机理如下：
含s、p、d轨道的杂化类型有①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为________(填标号)。
(2)CO2分子中存在________个σ键和________个π键。
(3)甲醇的沸点(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CH3SH，7.6 ℃)之间，其原因是
_______________________________________________________________。
答案：(1)3s23p2 原子晶体(共价晶体) sp3 ②
(2)2 2
(3)甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇均能，且水比甲醇的氢键多
解析：(1)基态Si原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，因此Si的价电子层的电子排布式为3s23p2；晶体硅中Si原子与Si原子之间通过共价键相互结合，整块晶体是一个三维的共价键网状结构，因此晶体硅为原子晶体；SiCl4中Si原子价层电子对数为4+=4，因此Si原子采取sp3杂化；由图可知，SiCl4(H2O)中Si原子的σ键数为5，说明Si原子的杂化轨道数为5，由此可知Si原子的杂化类型为sp3d。(2)CO2的结构式为O＝C＝O，1个双键中含有1个σ键和1个π键，因此1个CO2分子中含有2个σ键和2个π键。(3)甲醇分子之间和水分子之间都存在氢键，因此沸点高于不含分子间氢键的甲硫醇，水分子之间氢键的数目较多，因此甲醇的沸点介于水和甲硫醇之间。
20．生产生活中处处有化学，结合物质与结构的相关知识，回答下列问题：
(1)维生素B1可作为辅酶参与糖的代谢，并有保护神经系统的作用，该物质的结构简式如图所示：
①维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间的作用力有__________。
a．离子键、共价键 b．离子键、氢键、共价键
c．氢键、范德华力 d．离子键、氢键、范德华力
②维生素B1燃烧可生成N2、NH3、CO2、SO2、H2O、HCl等物质，这些物质中属于非极性分子的化合物有_____________________________________________。
(2)液氨常被用作制冷剂，若不断升高温度，实现“液氨氨气氮气和氢气氮原子和氢原子”的变化，在变化的各阶段被破坏的粒子间的相互作用是①____________；②极性键；③__________________。
(3)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g) ΔH＝－313 kJ·mol－1，F—F键的键能为159 kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为242 kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F键的平均键能为__________kJ·mol－1。ClF3的熔、沸点比BrF3的__________(填“高”或“低”)。
(4)TiCl4稳定性比CCl4差，极易水解，试从结构分析其原因__________________________________________。
(5)氯丙烯分子(CH2ClCHH2C)中碳原子轨道杂化类型是_____________。
(6)酞菁钴分子的结构简式如图所示，氮原子的杂化轨道类型为________________。
(7)铁能与三氮唑(Bipy，结构如图)形成多种化合物。
1 mol Bipy中含有σ键________mol，Bipy中碳原子杂化方式为______。
答案：(1)①d ②CO2
(2)①氢键、范德华力 ③非极性键 (3)172 低
(4)Ti—Cl键比C—Cl键的键长大、键能低，易断裂
(5)sp3和sp2 (6)sp2、sp3 (7)8 sp2
解析：(1)①维生素B1晶体溶于水的过程会电离出Cl－等，故需要克服离子键，维生素B1分子间存在氢键、范德华力，d正确。
②N2为单质，另外五种化合物中属于非极性分子的是CO2。
(2)液氨汽化破坏了分子间作用力，包括氢键和范德华力；氨气分解生成N2和H2，破坏了氮氢极性键；N2、H2生成氮原子和氢原子，破坏了非极性键。
(3)破坏化学键吸收的键能为242 kJ·mol－1＋3×159 kJ·mol－1＝719 kJ·mol－1，设Cl—F的键能为x，形成化学键时所放出的键能为6x，则有719 kJ·mol－1－6x＝－313 kJ·mol－1，所以x＝172 kJ·mol－1；ClF3和BrF3的熔、沸点与相对分子质量有关，相对分子质量越大，熔、沸点越高，所以ClF3的熔、沸点比BrF3低。
(4)Ti—Cl键比C—Cl键的键长大、键能低，易断裂。
(5) 中的碳为sp2杂化，—CH2Cl中的碳为sp3杂化。
(6)分子中氮原子与碳原子形成C===N，含一个σ键和一个π键，氮原子的杂化轨道类型为sp2杂化，1号氮原子形成三个σ键，氮原子的杂化轨道类型为sp3杂化。
(7)1 mol Bipy中含有σ键8 mol，Bipy中碳原子杂化方式为sp2。
