高二化学 选修3 第二章分子结构与性质 练习3
一、单选题
1.已知[ZnCl4]2﹣中Zn2+的4s轨道和4p轨道形成sp3型杂化轨道,则[ZnCl4]2﹣的空间构型为( )
A. 直线形 B. 平面三角形 C. 平面正方形 D. 正四面体形
2.硫化氢(H2S)分子中两个共价键的夹角接近90°,其原因是( )
①共价键的饱和性????②S原子的电子排布????③共价键的方向性????④S原子中p轨道的形状
A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ③④
3.O3能吸收有害紫外线,保护人类赖以生存的空间。O3的分子结构如图,呈V形,两个键的夹角为116.5°,三个原子以一个O原子为中心,与另外两个O原子分别构成一个共价键;中间O原子提供两个电子,旁边两个O原子各提供一个电子,构成一个特殊的化学键——三个O原子均等地享有这些电子。请回答:
(1)臭氧与氧气互为________________。
(2)下列分子与O3分子的结构最相似的是________。
A. H2O B. CO2 C. SO2 D. BeCl2
(3)分子中某原子有一对或几对没有跟其他原子共用的价电子叫孤对电子,那么O3分子有____对孤对电子。(4)O3中“特殊的化学键”是_____键(填“σ”或“π”)。
4.对SO3的说法正确的是( )
A. 结构与NH3相似 B. 结构与SO2相似 C. 结构与BF3相似D. 结构与P4相似
5.下列分子中,键角最大的是( )
A. CH4 B. NH3 C. H2O D. CO2
6.下列分子中存在的共价键类型完全相同的是( )
A. CH4与NH3 B. C2H6与C2H4 C. H2与Cl2 D. Cl2与N2
7.根据等电子原理,由短周期元素组成的粒子,只要其电子总数相同,均可互称为等电子体.等电子体之间结构相似、物理性质也相近.以下各组粒子不能互称为等电子体的是( )
A. O22+和N2 B. O3和SO2 C. CO2和N2O D. N2H4和C2H4
8.根据价层电子对互斥模型及原子的杂化理论判断NF3分子的空间构型和中心原子的杂化方式为 ( )
A. 直线形 sp杂化 B. 三角形 sp2杂化 C. 三角锥型 sp2杂化D. 三角锥型 sp3杂化
9.在下列化学反应中,所断裂的共价键中,仅仅断裂s键的是 ( )
A. N2+3H2 2NH3 B. 2C2H2+5O22H2O+4CO2↑
C. Cl2+H2HCl D. C2H4+H2C2H6
10.从实验测得不同物质中氧氧之间的键长和键能的数据:
其中x、y的键能数据尚未测定,但可根据规律推导键能的大小顺序为w>z>y>x;该规律是( )
A. 成键的电子数越多,键能越大 B. 键长越长,键能越小
C. 成键所用的电子数越少,键能越小 D. 成键时电子对越偏移,键能越大
11.关于CS2,SO2,NH3三种物质的说法中正确的是 ( )
A. CS2在水中的溶解度很小,是由于其属于极性分子
B. SO2和NH3均易溶于水,原因之一是它们都是极性分子
C. CS2为非极性分子,所以在四种物质中熔沸点最低
D. NH3在水中溶解度很大只是由于NH3分子有极性
12.下列说法中正确的是( )
A. NO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构
B. P4和CH4都是正四面体型分子且键角都为109.5°
C. NH的电子式为,离子呈平面正方形结构
D. NH3分子中有一对未成键的孤电子对,它对成键电子的排斥作用较强
13.在硼酸[B(OH)3]分子中,B原子与3个羟基相连,其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是( )
A. sp,范德华力 B. sp2,范德华力 C. sp2,氢键 D. sp3,氢键
14.下列描述中正确的是( )
A.CS2为V形的极性分子 B.的空间构型为平面三角形
C.SF6中有4对完全相同的成键电子对D.SiF4和的中心原子均为sp3杂化
15.下列说法中不正确的是( )
A.σ键比π键重叠程度大,形成的共价键强
B.两个原子之间形成共价键时,最多有一个σ键
C.气体单质中,一定有σ键,可能有π键 D.N2分子中有一个σ键,两个π键
16.氨分子立体构型是三角锥形,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3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电子对,它对成键电子的排斥作用较强
D.氨分子是极性分子而甲烷是非极性分子
二、填空题
17.写出乙烯的电子式和结构式,并回答下列问题。
(1)电子式 ; 结构式 。
(2)从原子轨道重叠方式上看,乙烯中含有个 σ键, 个 π键;
(3)从共用电子对个数上看,乙烯中含 个双键, 个单键;
(4)从共用电子对是否偏移上看,乙烯中含有 和 。
18.生物质能是一种洁净、可再生能源。生物质气(主要成分为CO、CO2、H2等)与H2混合,催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。
(1)上述反应的催化剂含有Cu、Zn、Al等元素。写出基态Zn原子的核外电子排布式______________________________。
(2)根据等电子原理,写出CO分子的结构式________。
(3)甲醇催化氧化可得到甲醛,甲醛与新制Cu(OH)2的碱性溶液反应生成Cu2O沉淀。
①甲醇的沸点比甲醛的高,其主要原因是________;甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为________。
②甲醛分子的空间构型是________;1mol甲醛分子中σ键的数目为________。
19.等电子体的结构相似、物理性质相近,称为等电子原理。如N2和CO为等电子体。下表为部分元素等电子体分类、空间构型表。
试回答:(1)下面物质分子或离子的空间构型:
BrO__________,CO________,ClO________。
(2)由第2周期元素组成,与F2互为等电子体的离子有__________。
(3)SF6的空间构型如图1所示,请再按照图1的表示方法在图2中表示OSF4分子中O、S、F原子的空间位置。已知OSF4分子中O、S间为共价双键,S、F间为共价单键。
20.在HF、H2O、NH3,CS2,CH4,N2,BF3分子中:
(1)以非极性键结合的非极性分子是________;
(2)以极性键结合的具有直线形结构的非极性分子是________;
(3)以极性键结合的具有正四面体形结构的非极性分子是________;
(4)以极性键结合的具有三角锥形结构的极性分子是________;
(5)以极性键结合的具有sp3杂化轨道结构的分子是________;
(6)以极性键结合的具有sp2杂化轨道结构的分子是________。
答案解析
1.【答案】D
【解析】此配离子的中心原子采取sp3杂化,配位数为4,故空间构型为正四面体型
2.【答案】D
【解析】S原子的价电子排布式是3s23p4,有2个未成对电子,并且分布在相互垂直的3px和3py轨道中,当与两个H原子配对成键时,形成的两个共价键间夹角接近90°,这体现了共价键的方向性,这是由轨道的伸展方向决定的。
3.【答案】(1)同素异形体 (2)C (3)5 (4)
【解析】臭氧与氧气是氧元素形成的两种不同单质,两者互为同素异形体;互为等电子体的分子在结构上是相似的,O3分子和SO2分子的原子总数相同、价电子总数相同,满足等电子体条件;分析题目中所给信息并结合O原子的结构可知,三个原子以一个O原子为中心,与另外两个O原子分别构成一个共价键,中间O原子提供2个电子后,旁边两个O原子各提供一个电子,各还有两对孤对电子,所以O3分子共有5对孤对电子。两原子间只能有一个σ键,其他的键应该是π键,故“特殊的化学键”是π键。
4.【答案】C
【解析】根据价层电子对互斥理论可知,在SO3中,S原子没有孤电子对,但与S原子相连的原子个数为3,因此SO3分子结构呈平面三角形,NH3分子空间结构为三角锥形,SO2分子空间构结构为V形,P4分子空间结构为正四面体形,BF3分子空间结构为平面三角形,答案为C。
5.【答案】D
【解析】CH4为正四面体形,键角为109°28′,NH3分子为三角锥形,键角为107°;H2O为V
形分子,两个H—O键的键角为105°;CO2为直线形分子,键角为180°。
6.【答案】A
【解析】A项中全是s-p σ键;B项中C2H6只存在σ键,而C2H4存在σ键和π键;C项中H2中的键为s-s σ键,Cl2中的键为p-p σ键;D项与B项类似。
7.【答案】D
【解析】A,O22+和N2的原子个数都为2,氧原子和氮原子的价电子数分别为6和5,O22+价电子数共为10,N2的价电子数共为10,属于等电子体,故A正确;
B,O3和SO2的原子个数都为3;氧和硫的价电子数都为6,O3价电子数共为18,SO2的价电子数共为18,属于等电子体,故B正确;
B,CO2和N2O的原子个数都为3;氧原子、氮原子、碳原子的价电子数分别为6、5、4,CO2价电子数共为16,N2O的价电子数共为16,属于等电子体,故C正确;
D,N2H4和C2H4的原子个数都为6;氧原子、氮原子、碳原子、氢原子的价电子数分别为6、5、4、1,N2H4价电子数共为14,C2H4的价电子数共为12,价电子数不等,不属于等电子体,故D错误;
8.【答案】D
【解析】判断分子的杂化方式要根据中心原子的孤电子对数以及与中心原子相连的原子个数。在NF3分子中N原子的孤电子对数为1,与其相连的原子数为3,所以可推知中心原子的杂化方式为sp3杂化,空间构型为三角锥型,与NH3相似。
9.【答案】C
【解析】原子轨道沿核间连线方向以“头碰头”的方式重叠形成的共价键叫做s键;原子轨道在核间连线两侧以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键叫做p键。两个原子间形成共价单键时,即形成s键;两个原子间形成一个以上的共价键时,除了形成s键,还会形成p键。在化学反应中原有的化学键会断裂。N2分子中共有三个共价键,其中有一个s键和两个p键在选项A化学反应中断裂;O2,Cl2和H2 分子中都只有一个共价键是s键分别在化学反应A,B,C,D中断裂;C2H2分子中两个碳原子之间有一个s键和两个p键在化学反应B中断裂;C2H4分子中两个碳原子间有一个s键和一个p键在化学反应D中断裂。
10.【答案】B
【解析】研究表中数据发现,键能大者键长短。按此规律,O中O—O键长比O中的长,所以键能要小。按键长由短到长的顺序为(O—O)Oz>y>x。故B正确,A不正确。这些微粒都是由相同的原子组成,电子对无偏移,D不正确;对于这些微粒,在成键时所用电子情况,题中无信息,已有的知识中也没有,说明这不是本题考查的知识点, C不正确。
11.【答案】B
【解析】根据“相似相溶”原理,与溶剂极性相似的溶质的溶解度相对极性不同的溶质要大,CS2是非极性分子,水是极性分子,A项正确;SO2和NH3都是极性分子,B项正确;结构分子晶体熔沸点比较:(1)氢键使熔沸点升高(2)结构组成相似的分子晶体相对分子质量越大,熔沸点就越高;虽然NH3和H2O的分子量是四种物质中最小的,但它们分子间的氢键比较牢固,使得熔沸点升高的较多而大于CS2和SO2熔沸点,CS2常温下是液体,SO2常温下是气体,C项错误;NH3在水中溶解度很大除了由于NH3分子有极性,还因为NH3和H2O分子间可以形成氢键,D项错误。
12.【答案】D
【解析】NCl3分子的电子式为,分子中各原子都满足8电子稳定结构,A错误;P4为正四面体型分子,但其键角为60°,B错误;NH4+为正四面体型结构而非平面正方形结构,C错误;NH3分子电子式为,有一对未成键电子,由于未成键电子对成键电子的排斥作用,使其键角为107.3°,呈三角锥型,D正确。
13.【答案】C
【解析】硼酸晶体与石墨结构相似,即每层为平面结构,故中心原子采取sp2杂化且存在氢键。
14.【答案】D
【解析】根据价电子对互斥理论:CS2为直线形的非极性分子(与CO2的结构相似);SF6分子中S原子的价电子全部成键与F形成6对共用电子对。根据杂化轨道理论:VSEPR模型、中心原子杂化和分子几何形状的关系判断,的空间构型为三角锥形,SiF4和的中心原子均为sp3杂化。
15.【答案】C
【解析】从原子轨道的重叠程度看,π键轨道重叠程度比σ键重叠程度小,故π键稳定性低于σ键;根据电子云的形状和成键时的重叠原则,两个原子形成的共价键最多只有一个σ键,可能没有π键,也可能有1个或2个π键;稀有气体为单原子分子,不存在化学键。
16.【答案】C
【解析】根据杂化轨道理论可知,NH3、CH4分子中的中心原子都采取sp3杂化形式,二者不同在于NH3分子中N原子杂化后的四个轨道中有3个形成σ键,而有1个容纳孤电子对,CH4分子中C原子杂化后的四个轨道全部用于形成σ键,这样会导致二者的立体构型有所不同。
17.【答案】(1)????(2)5????1(3)1????4(4)极性键????非极性键
【解析】乙烯的电子式和结构式分别为和。4个碳氢单键都为σ键或极性键;1个碳碳双键为非极性键,由1个σ键和1个π键构成。
18.【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s2
(2)C≡O
(3)①甲醇分子之间形成氢键 sp2杂化 ②平面三角形 3NA
【解析】(1)Zn的原子序数为30,则电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2。
(2)依据等电子原理,可知CO与N2为等电子体,N2分子的结构式为N≡N,互为等电子体分子的结构相似,可写出CO的结构式。
(3)甲醇分子之间形成分子间氢键,甲醛分子间只是分子间作用力,而没有形成氢键,故甲醇的沸点高;甲醛分子中含有碳氧双键,故碳原子轨道的杂化类型为sp2杂化,分子的空间构型为平面三角形;1mol甲醛分子中含有2mol碳氢σ键,1mol碳氧σ键,故σ键的数目为3NA(还含有1molπ键)。
19.【答案】 (1)三角锥型 平面三角形 四面体型
(2)O
(3)
【解析】 解决本题的关键是互为等电子体的物质结构相似、物理性质相似。
(1)BrO为四原子26电子体,所以其结构与SO一样为三角锥型;CO为四原子24电子体,与SO3的结构相同,为平面三角形;同理可知ClO为四面体型。
(2)F2为双原子14电子体,所以由第2周期元素组成,与F2互为等电子体的离子有O。
(3)SF6为七原子48电子体,空间构型为八面体型,如图1;OSF4为六原子40电子体,其空间构型为三角双锥型。
20.【答案】(1)N2 (2)CS2 (3)CH4 (4)NH3 (5)NH3、H2O,CH4 (6)BF3
【解析】根据键的极性和分子极性的判断标准进行推导。