鲁科版（2019）化学选择性必修2 2.2 共价键与分子的空间结构 同步作业（含解析）

第2节　共价键与分子的空间结构
基础过关练
题组一　杂化轨道理论和杂化轨道类型
1.(2020四川雅安高二上期末)下列关于杂化轨道的说法错误的是(　　)
A.并不是所有的原子轨道都参与杂化
B.同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化
C.杂化轨道能量集中,有利于牢固成键
D.杂化轨道中一定有电子
2.(2019福建厦门一中高二上期中)有关杂化轨道的说法不正确的是(　　)
A.杂化轨道全部形成化学键
B.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28'、120°、180°
C.部分四面体形、三角锥形、Ⅴ形分子的结构可以用sp3杂化轨道理论解释
D.杂化前后的轨道数不变,但轨道的形状发生了改变
3.(2019四川资阳中学高二上月考)CH3COOH分子中碳原子的杂化类型是(　　)
A.sp3、sp2 B.sp3、sp
C.sp2、sp D.sp3、sp3
4.(2019四川雅安中学高二上月考)下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是(　　)
①BF3　②　③④C2H2　⑤N2H4　⑥
A.①②③ B.①②⑥
C.②③⑤ D.③④⑥
题组二　价电子对互斥理论及其应用
5.(2019四川绵阳南山中学高二上月考)下列微粒的立体构型为平面三角形的是(　　)
A.NH3 B.SO32- C.PCl3 D.BF3
6.(2019福建厦门一中高二上期中)下列分子或离子中,VSEPR模型名称与分子或离子的立体构型名称不一致的是(　　)
A.CO2 B.CO32-
C.H2O D.CCl4
7.(2020山东潍坊青州二中高二上月考)下列物质空间构型和中心原子杂化类型都正确的是(　　)
A.CCl4　平面四边形　sp3
B.H2O　V形　sp2
C.BCl3　平面三角形　sp2
D.NH4+　正四面体　sp
8.(2020山西运城高二下月考)20世纪50年代科学家提出价电子对互斥模型(简称VSEPR模型),用于预测简单分子立体结构。用价电子对互斥(VSEPR)理论判断下列分子或离子的空间构型。
分子或离子
BeCl2
H3O+
ClO4-
空间构型
题组三　等电子原理及其应用
9.(2020山西太原高二下月考)下列微粒属于等电子体的是(　　)
A.12CO2和14CO B.H2O和NH3
C.N2和13CO D.NO和CO
10.(2020山东济南外国语学校高二下月考)化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子叫等电子体,下列粒子不属于等电子体的是(　　)
A.SO42-和PO43- B.H2O2和C2H2
C.N2和CO D.SO2和NO2-
11.(双选)(2020江苏徐州一中高二下第一次月考)根据等电子原理,由短周期元素组成的粒子,只要其价电子总数相同,所含原子数相等,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。以下各组微粒能互称为等电子体的是(　　)
A.O3和SO2 B.CO和N2
C.CO和NO D.N2H4和C2H4
题组四　手性分子及其判断
12.(2018江苏无锡高二上期末)有机物分子中,当某个碳原子连接着四个不同的原子或原子团时,这种碳原子称为“手性碳原子”。例如,如图有机物分子中带“*”碳原子就是手性碳原子。该有机物分别发生下列反应,生成的有机物分子中仍含有手性碳原子的是(　　)
A.发生银镜反应
B.与NaOH水溶液反应
C.在催化剂作用下与H2反应
D.与乙酸发生酯化反应
题组五　分子极性的判断和应用
13.(2020四川雅安高二上期末)下列物质是由极性键和非极性键构成的非极性分子的是(　　)
A.NaCl　　　B.CH4　　　C.C2H5OH　　　D.C2H4
14.(2020江苏徐州一中高二下第一次月考)已知带静电的有机玻璃棒靠近纯水的细流,水流方向发生改变,则用带静电的有机玻璃棒靠近下列物质的细流时,细流也发生偏转的是(　　)
A.苯 B.二硫化碳
C.双氧水 D.四氯化碳
15.(2020黑龙江哈尔滨三中高二上期末)实验测得BeCl2为共价化合物,则BeCl2属于(　　)
A.由极性键构成的极性分子
B.由极性键构成的非极性分子
C.由非极性键构成的极性分子
D.由非极性键构成的非极性分子
16.(双选)(2020山东济南外国语学校高二下月考)PH3在常温下是一种无色有大蒜味的有毒气体,电石气中常含有该杂质。它的分子呈三角锥形。以下关于PH3的叙述中,正确的是(　　)
A.PH3是非极性分子
B.PH3分子中有未成键的电子对
C.PH3中的P—H键的极性比NH3中N—H键的极性弱
D.PH3分子中的P—H键是非极性键
17.(2020黑龙江哈尔滨三中高二上期末)下列叙述中正确的是(　　)
A.NH3、CO、CO2都是极性分子
B.CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子
C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强
D.CS2、H2O、C2H2都是直线形分子
题组六　综合考查
18.(2020山东枣庄三中高二下月考)下列中心原子采取sp2杂化且为非极性分子的是(　　)
A.CS2 B.H2S
C.SO2 D.SO3
19.(2020山西吕梁孝义高二下月考)下列叙述正确的是(　　)
A.SO32-中硫原子的杂化方式为sp2
B.C2H2分子中含有3个σ键和2个π键
C.H2O分子中氧原子的杂化方式为sp2
D.BF3分子空间构型是三角锥形
20.(2020山西吕梁孝义高二下月考)下列说法正确的是(　　)
A.第二周期元素的第一电离能随原子序数递增依次增大
B.氟元素的电负性最大
C.CO2、SO2都是直线形的非极性分子
D.CH2CH2分子中共有四个σ键和一个π键
21.(双选)(2020山东枣庄三中高二下月考)第ⅤA族元素的原子R与A原子结合形成RA3气态分子,其立体结构呈三角锥形。RCl5在气态和液态时,分子结构如图所示。下列关于RCl5分子的说法中不正确的是(　　)
A.每个原子都达到8电子稳定结构
B.键角(Cl—R—Cl)有90°、120°、180°几种
C.RCl5受热后会分解生成分子RCl3,RCl5和RCl3都是极性分子
D.分子中5个R—Cl键键能不都相同
22.(2019四川资阳中学高二上月考)按要求回答下列问题:
(1)若某原子在处于能量最低状态时,外围电子排布为4d15s2,则该元素位于第　　　周期　　　族,最外层共有　　　个电子,核外第N层上共有　　　个运动状态不同的电子。?
(2)BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,BF4-的立体结构为　　　　　　。?
(3)AsO43-的立体构型为　　　　　。?
(4)通过X射线衍射实验测定发现,存在一种离子I3+,其几何构型为　　　,中心原子的杂化方式为　　　。?
(5)写出铍与氢氧化钠溶液反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　。?
23.(2019山东潍坊高二下月考)氰化钾(KCN)是一种有剧毒的物质,贮存和使用时必须注意安全。
已知:KCN+H2O2 KOCN+H2O。
回答下列问题:
(1)OCN-中所含三种元素的第一电离能从大到小的顺序为　　　　　(用元素符号表示),基态氮原子价电子排布式为　　　　　　　　。?
(2)H2O2中的共价键类型为　　　　(填“σ键”或“π键”),其中氧原子的杂化轨道类型为　　　　　;分子中4个原子　　　　(填“在”或“不在”)同一条直线上。?
(3)与OCN-键合方式相同且互为等电子体的分子为　　　　　　(任举一例);在与OCN-互为等电子体的微粒中,由一种元素组成的阴离子是　　　　。?
能力提升练
题组一　杂化轨道理论和杂化轨道类型
1.(双选)(2020山东枣庄三中高二下月考,)乙烯分子中含有4个C—H键和1个CC键,6个原子在同一平面上。下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是(　　)
A.每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化,形成两个sp杂化轨道
B.每个C原子的2s轨道与2个2p轨道杂化,形成3个sp2杂化轨道
C.每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化,形成4个sp3杂化轨道
D.每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道,1个价电子占据1个2p轨道
2.(2019山东济宁高二下期末,)短周期主族元素A、B形成AB3型分子,下列有关叙述正确的是(　　)
A.若A、B为同一周期元素,则AB3分子一定为平面正三角形
B.若AB3分子中的价电子总数为24个,则AB3分子为平面正三角形
C.若A、B为同一主族元素,则AB3分子一定为三角锥形
D.若AB3分子为三角锥形,则AB3分子一定为NH3
3.(2020山东潍坊高二上月考,)氨气分子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杂化,而CH4是sp3杂化
B.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
C.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
D.氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子
题组二　价电子对互斥理论及其应用
4.(2019四川资阳中学高二上月考,)下列描述中正确的是(　　)
A.BeCl2的空间构型为V形
B.SF6的中心原子有6对成键电子对,无孤对电子
C.BF3和PCl3的中心原子均为sp2杂化
D.BeCl2和SnCl2的空间构型均为直线形
5.(2019吉林长春外国语学校高二下月考,)下列关于价电子对互斥理论(VSEPR理论)的叙述中不正确的是(　　)
A.VSEPR理论可用来预测分子的立体构型
B.分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构
C.分子中键角越大,价电子对相互排斥力越小,分子越稳定
D.中心原子上的孤对电子不参与互相排斥
题组三　等电子原理及其应用
6.(2020山东枣庄三中高二下月考,)已知化学通式相同且价电子总数相同的离子或分子结构相似,如SO3、NO3-都呈平面三角形。那么下列分子或离子中与SO42-有相似结构的是(　　)
A.PCl5 B.CCl4 C.NF3 D.N3-
7.(双选)(2020江苏徐州一中高二下第一次月考,)通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同,则下列有关说法中正确的是(　　)
A.B3N3H6分子中存在双键,可发生加成反应
B.B3N3H6和苯是等电子体
C.NH3和PCl3是等电子体,均为三角锥形结构
D.BF3和CO32-是等电子体,均为平面三角形结构
题组四　手性分子及其判断
8.(双选)(2020江苏徐州一中高二下月考,)关于丙氨酸的下列说法中正确的是(　　)
A.Ⅰ和Ⅱ的结构和性质完全不相同
B.Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称,具有不同的分子极性
C.Ⅰ和Ⅱ互为同分异构体
D.Ⅰ和Ⅱ中化学键的种类与数目完全相同
题组五　分子极性的判断和应用
9.(双选)(2020江苏徐州一中高二下第一次月考,)下列物质在CCl4中比在水中更易溶的是(深度解析)
A.NH3 B.HF C.I2 D.Br2
10.(2019吉林长春外国语学校高二下月考,)NH3、H2S等是极性分子,CO2、BF3、CCl4等是含极性键的非极性分子。根据上述实例可推出ABn型分子是非极性分子的经验规律是(　　)
A.分子中不能含有氢原子
B.在ABn分子中A的相对原子质量应小于B的相对原子质量
C.在ABn分子中A原子没有孤对电子
D.分子中每个共价键的键长应相等
题组六　综合考查
11.(2020山东青岛高三上期末,)X、Y、Z、W、Q为原子序数依次增大的位于不同主族的5种短周期元素。Y的氢化物与其最高价氧化物对应水化物反应生成盐甲,Z、W、Q的最高价氧化物对应水化物之间两两反应均可生成盐和水,Z的某种氧化物(Z2O2)与X的某种氧化物(XO)在一定条件下发生反应,生成一种正盐乙。下列说法错误的是(　　)
A.Z是所在周期中原子半径最大的主族元素
B.甲的水溶液呈酸性,乙的水溶液呈中性
C.X、Q组成的分子可能为直线形非极性分子
D.简单离子半径:Q>Z>W
答案全解全析
基础过关练
1.D
2.A
3.A
4.B
5.D
6.C
7.C
9.C
10.B
11.AB
12.A
13.D
14.C
15.B
16.BC
17.B
18.D
19.B
20.B
21.AC
1.D　参与杂化的原子轨道,其能量不能相差太大,即并不是所有的原子轨道都参与杂化,故A正确;原子中能量相近的某些轨道,在成键时能重新组合成能量相等的新轨道,所以同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化,故B正确;杂化轨道能量集中,有利于牢固成键,故C正确;并不是所有的杂化轨道中都会有电子,故D错误。
2.A　杂化轨道可以部分参加形成化学键,例如NH3中N发生了sp3杂化,形成了4个sp3杂化轨道,但是只有3个参与形成化学键,故A错误;sp3、sp2、sp杂化轨道其空间构型分别是正四面体形、平面三角形、直线形,夹角分别为109°28'、120°、180°,故B正确;部分四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道理论解释,如甲烷分子、氨气分子、水分子,故C正确;杂化前后的轨道数不变,杂化后,各个轨道尽可能分散、对称分布,导致轨道的形状发生了改变,故D正确。
3.A　甲基(—CH3)中碳原子形成4个单键,杂化轨道数目为4,采用的是sp3杂化;羧基(—COOH)中碳原子形成3个σ键,杂化轨道数目为3,采用的是sp2杂化,故选A。
4.B　①BF3分子中硼原子杂化轨道数为3,所以采取sp2杂化,正确;②中心原子C形成3个σ键且中心原子C无孤电子对,所以采取sp2杂化,正确;③中心原子S形成3个σ键和1对孤对电子,所以采取sp3杂化,错误;④C2H2中心原子C形成2个σ键且无孤电子对,所以采取sp杂化,错误;⑤N2H4中心原子N形成3个σ键和1对孤对电子,所以采取sp3杂化,错误;⑥苯分子中碳原子采取sp2杂化,正确;故选B。
5.D　A项,氨气分子中氮原子价电子对数=3+5-3×12=4,为sp3杂化,且含有一对孤对电子,其立体构型是三角锥形;B项,SO32-中S原子与3个O原子形成3个σ键,且含有一对孤对电子,为sp3杂化,立体构型为三角锥形;C项,PCl3分子中磷原子价电子对数=3+5-3×12=4,为sp3杂化,且含有一对孤对电子,所以其立体构型是三角锥形;D项,BF3中B原子价电子对数为3,无孤对电子,为sp2杂化,其空间构型是平面三角形;故选D。
6.C　A项,CO2分子中每个O原子和C原子形成两个共用电子对,VSEPR模型为直线形,且中心原子不含孤电子对,分子构型为直线形,VSEPR模型与分子立体构型一致;B项,CO32-的中心原子C原子上含有3个σ键,中心原子孤电子对数=12×(4+2-2×3)=0,所以C原子价电子对数是3,VSEPR模型为平面三角形,且不含孤对电子,CO32-的立体构型为平面三角形,VSEPR模型与立体构型一致;C项,水分子中O的价电子对数=2+12×(6-2×1)=4,VSEPR模型为四面体形,含有2对孤电子对,实际空间构型是V形,VSEPR模型与分子立体构型不一致;D项,CCl4分子中,中心原子C原子价电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=4+12×(4-1×4)=4,VSEPR模型为四面体形,中心原子不含孤电子对,分子构型为正四面体形,VSEPR模型与分子立体构型一致;故选C。
7.C　CCl4中心原子的价电子对数=4+12×(4-4×1)=4,杂化方式为sp3,不含孤电子对,分子的立体构型为正四面体形,故A错误;H2O中心原子的价电子对数=2+12×(6-2×1)=4,杂化方式为sp3,含有两对孤对电子,分子的立体构型为V形,故B错误;BCl3中心原子的价电子对数=3+12×(3-3×1)=3,杂化方式为sp2,没有孤对电子,分子的立体构型为平面三角形,故C正确;NH4+中心原子的价电子对数=4+12×(5-1-4×1)=4,杂化方式为sp3,不含孤对电子,分子的立体构型为正四面体形,故D错误。
8.答案　
分子或离子
BeCl2
H3O+
ClO4-
空间构型
直线形
三角锥形
正四面体形
解析　BeCl2中中心原子的价电子对数=2+2-2×12=2,且不含孤电子对,为直线形;H3O+中中心原子的价电子对数=3+6-1-3×12=4,VSEPR模型为四面体形,含有1对孤对电子,所以离子空间构型为三角锥形;高氯酸根离子中中心原子的价电子对个数=4+12×(7+1-4×2)=4,且不含孤对电子,为正四面体形。
9.C　A项,12CO2和14CO分子中原子数不同,所以不是等电子体;B项,H2O和NH3分子中原子数不同,不是等电子体;C项,N2和13CO分子中都含有2个原子,价电子总数都是10,是等电子体;D项,NO和CO分子中都含有2个原子,价电子总数分别为11、10,不是等电子体;故选C。
10.B　A项,SO42-和PO43-的价电子数相等,两者的原子数相等,属于等电子体;B项,H2O2的价电子数为14,C2H2的价电子数为10,不是等电子体;C项,N2和CO两者的价电子数相等,原子个数相等,是等电子体;D项,SO2和NO2-价电子数相等,原子个数相等,是等电子体;故选B。
11.AB　A项,O3和SO2的原子个数都为3,价电子数都为18,原子数和价电子数都相等,属于等电子体;B项,CO和N2的原子个数都为2,价电子数都为10,属于等电子体;C项,CO和NO的原子个数都为2,前者价电子数为10,后者为11,不属于等电子体;D项,N2H4和C2H4的原子个数都为6,价电子数前者为14,后者为12,不属于等电子体,故选AB。
12.A　该有机物与银氨溶液反应后生成的有机物中,原来的手性碳原子现在连接的原子或原子团是一个溴原子、一个—CH2OH、一个CH3COOCH2—、一个—COONH4,所以该原子仍然是手性碳原子,A正确;该有机物与氢氧化钠溶液发生水解反应,原来的手性碳原子现在连接两个—CH2OH,生成的有机物中不再含有手性碳原子,故B错误;该有机物在催化剂作用下与氢气反应,原来的手性碳原子现在连接两个—CH2OH,生成的有机物中不再含有手性碳原子,故C错误;该有机物与乙酸反应生成的有机物中,原来的手性碳原子现在连接两个CH3COOCH2—,不再含有手性碳原子,故D错误。
13.D　A项,NaCl是由钠离子和氯离子构成的离子化合物,不含分子;B项,CH4只含有C—H极性键;C项,C2H5OH属于极性分子;D项,C2H4含有C—H极性键和CC非极性键,正、负电荷重心重合,属于非极性分子,符合题意。
14.C　H2O为极性分子,带静电的有机玻璃棒靠近纯水的细流,水流方向会发生改变。A项,苯为非极性分子,带静电的有机玻璃棒靠近细流,细流方向不发生改变;B项,二硫化碳为非极性分子,带静电的有机玻璃棒靠近细流,细流方向不发生改变;C项,双氧水中H2O与H2O2均为极性分子,用带静电的有机玻璃棒靠近时,细流方向会发生改变;D项,四氯化碳为非极性分子,带静电的有机玻璃棒靠近细流,细流方向不发生改变;故选C。
15.B　BeCl2中Be—Cl键是不同元素原子间的共价键,为极性键,其中心原子采用sp杂化,两个Be—Cl键间的夹角为180°,BeCl2属于非极性分子,故选B。
16.BC　PH3为三角锥形结构,正、负电荷重心不重合,所以为极性分子,A错误;PH3分子中P原子最外层有5个电子,其中3个电子和3个H原子形成共用电子对,所以PH3分子中有1对孤对电子,B正确;电负性相差越大,共价键的极性越强,则PH3中的P—H键的极性比NH3中N—H键的极性弱,故C正确;P—H键为极性键,故D错误。
17.B　CO2正、负电荷重心重合,为非极性分子,而NH3、CO都是极性分子,故A错误;CH4、CCl4都为正四面体结构,CH4、CCl4都为非极性分子,故B正确;元素的非金属性越强,其简单氢化物越稳定,F、Cl、Br、I的非金属性依次减弱,所以HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱,C错误;CS2以极性键相结合,碳原子杂化轨道数为2,采取sp杂化,CS2为具有直线形结构的分子,乙炔的结构式为,每个碳原子价电子对个数是2且不含孤对电子,所以C原子采用sp杂化,乙炔分子为直线形结构;H2O中O原子的价电子对个数=2+12(6-2×1)=4,含有2对孤电子对,所以O原子采用sp3杂化,其空间构型为V形,故D错误。
18.D　A项,CS2分子中C原子价电子对数为2+12×(4-2×2)=2,所以采用sp杂化,该分子为直线形分子,正、负电荷重心重合,为非极性分子;B项,H2S分子中S原子价电子对数为2+12×(6-1×2)=4,所以采用sp3杂化,该分子为V形结构,正、负电荷重心不重合,为极性分子;C项,SO2分子中S原子价电子对数为2+12×(6-2×2)=3,所以采用sp2杂化,含有一个孤电子对,该分子为V形结构,正、负电荷重心不重合,为极性分子;D项,SO3分子中S原子价电子对数为3+12×(6-3×2)=3,所以采用sp2杂化,该分子为平面正三角形结构,正、负电荷重心重合,为非极性分子;故选D。
19.B　SO32-中硫原子的价电子对数=3+12×(6+2-2×3)=4,杂化方式为sp3,故A错误;C2H2分子的结构式为,C原子与H原子间形成σ键,C原子之间形成一个σ键和两个π键,所以C2H2分子中含有3个σ键和2个π键,B正确;H2O分子中O原子的价电子对数=2+12×(6-2×1)=4,杂化方式为sp3,故C错误;BF3分子中B原子的价电子对数=3+12×(3-3×1)=3,杂化方式为sp2,而且没有孤电子对,所以分子构型为平面三角形,D错误。
20.B　Be的2s轨道为全充满状态,N原子的2p轨道为半充满状态,较稳定,第一电离能Be>B、N>O,故A错误;F元素非金属性最强,电负性最大,故B正确;CO2是直线形的非极性分子,SO2的空间构型为V形,故C错误;每个CH2CH2分子含五个σ键,一个π键,故D错误。
21.AC　R原子最外层有5个电子,在RCl5中,形成5对共用电子对,R的最外层电子数为10,不满足8电子稳定结构,故A不正确;图中上、下两个顶点Cl原子与中心R原子形成的键角为180°,中间3个Cl原子构成的为平面正三角形,在此三角形平面内Cl—R—Cl的键角为120°,顶点上的Cl与R形成的键垂直于该平面,所以键角(Cl—R—Cl)有90°、120°、180°几种,B正确;由图可知RCl5分子空间构型是对称的,是非极性分子,而RCl3是三角锥形,是极性分子,故C不正确;RCl5分子中5个R—Cl键键长不都相同,键长不同,所以键能不同,D正确。
22.答案　(1)五　ⅢB　2　9　(2)正四面体形　(3)正四面体形　(4)V形　sp3　(5)Be+2OH-+2H2O [Be(OH)4]2-+H2↑
解析　(1)该元素原子外围电子排布式为4d15s2,最外层有2个电子,为Y元素,位于第五周期第ⅢB族,第N层的电子排布为4s24p64d1,有9个运动状态不同的电子。
(2)依据价电子对互斥理论,BF4-中心原子的孤电子对数=12×(a-xb)=12×(3+1-4×1)=0,其价电子对数为4,所以其结构为正四面体形。
(3)AsO43-中As原子的杂化方式为sp3,所以该离子的空间构型为正四面体形。
(4)I3+中心原子的价电子对数为2+12×(7-1-2×1)=4,则为sp3杂化,中心原子I的孤电子对数为2,I3+为V形。
(5)Be与Al的性质相似,则Be与NaOH溶液反应的离子方程式为Be+2OH-+2H2O [Be(OH)4]2-+H2↑。
23.答案　(1)N>O>C　2s22p3　(2)σ键　sp3　不在　(3)CO2(合理即可)　N3-
解析　(1)N原子的2p能级处于半充满状态,第一电离能比O原子大,所以第一电离能从大到小的顺序是N>O>C;基态氮原子价电子排布式为2s22p3。
(2)H2O2为共价化合物,分子中存在两个氧氢σ键和一个氧氧σ键;由H2O2的结构可知,1个O原子与H原子形成1个氢氧键,氧原子间形成1个氧氧键,每个氧原子含有2对孤电子对,杂化轨道数为4,杂化方式为sp3,H2O2分子中4个原子不在同一条直线上。
(3)OCN-中含有3个原子,价电子总数为6+4+5+1=16,与其互为等电子体的分子有CO2、N2O等,与其互为等电子体的微粒中,由一种元素组成的阴离子有N3-。
能力提升练
1.BD
2.B
3.B
4.B
5.D
6.B
7.BD
8.CD
9.CD
10.C
11.B
1.BD　乙烯分子中存在4个C—H键和1个CC双键,C原子上没有孤对电子,成键数为3,所以C原子采取sp2杂化,C—H键为σ键,CC键中有1个σ键,还有1个是未参加杂化的2p轨道形成的π键,故选BD。
2.B　若A、B为同一周期的P和Cl元素,二者形成PCl3,中心原子P是sp3杂化,PCl3呈三角锥形,故A错误;若AB3分子中的价电子数为24,可以推出A为硼或铝,B为氟或氯,无论为哪种组合,中心原子都是sp2杂化,无孤对电子,分子都为平面正三角形,故B正确;若A、B为同一主族元素,硫和氧形成的三氧化硫,S是sp2杂化,SO3呈平面正三角形,故C错误;若AB3分子为三角锥形,则AB3分子可能为NH3,也可能是PH3,故D错误。
3.B　NH3中N原子形成3个σ键,有一对未成键的孤对电子,杂化轨道数为4,采取sp3杂化,孤对电子对成键电子的排斥作用较强,N—H键之间的夹角小于109°28',氨气分子空间构型是三角锥形,为极性分子;CH4分子中C原子采取sp3杂化,杂化轨道全部用于成键,碳原子连接4个相同的原子,C—H键之间的夹角相等为109°28',所以CH4为正四面体构型,为非极性分子,选B。
4.B　BeCl2中Be原子价电子对数=2+2-2×12=2且不含孤对电子,空间构型为直线形,故A错误;SF6的中心原子价电子对数=6+6-6×12=6且不含孤对电子,故B正确;BF3中B原子价电子对数=3+3-3×12=3且不含孤对电子,PCl3中P原子价电子对数=3+5-3×12=4且含有一对孤电子对,根据价电子对互斥理论判断中心原子杂化类型,前者是sp2杂化,后者是sp3杂化,故C错误;BeCl2中Be原子价电子对数=2+2-2×12=2且不含孤对电子,Sn原子价电子对数=2+4-2×12=3且含有1对孤对电子,根据价电子对互斥理论判断其空间构型,前者是直线形,后者呈V形,故D错误。
5.D　VSEPR理论可用来预测分子的立体构型,故A正确;分子的空间结构与价电子对相互排斥有关,故B正确;在多原子分子中,两个共价键的键角越大,价电子对相互排斥力越小,分子越稳定,故C正确;中心原子上的孤对电子参与互相排斥,故D不正确。
6.B　一个SO42-中含有5个原子,32个价电子。PCl5、NF3、N3-中所含原子数分别为6、4、3,与SO42-都不是等电子体;一个CCl4中含有5个原子,32个价电子,CCl4和SO42-互为等电子体,根据等电子原理,二者具有相似的结构,故选B。
7.BD　B3N3H6和苯所含原子总数均为12,价电子总数都为30,二者互为等电子体,故B正确;由苯的分子结构可推知B3N3H6的结构为,该分子结构中没有双键,故A错误;NH3的原子总数为4,价电子总数为8,PCl3的原子总数为4,价电子总数为26,二者不互为等电子体,故C错误;BF3和CO32-原子总数都为4,价电子总数都为24,是等电子体,均为平面三角形结构,故D正确。
8.CD　Ⅰ与Ⅱ互为手性异构体,具有相同的官能团,故A错误;Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称,均为极性分子,分子极性相同,故B错误;二者分子式相同、结构不同,Ⅰ和Ⅱ互为同分异构体,故C正确;Ⅰ和Ⅱ中化学键、官能团均相同,化学键的种类与数目完全相同,故D正确。
9.CD　CCl4是非极性溶剂,水是极性溶剂,而I2、Br2是非极性分子,在水中溶解度很小,但在CCl4中溶解度很大;NH3、HF是极性分子,在水中溶解度很大,但在CCl4中溶解度很小;故选CD。
方法技巧
根据相似相溶原理:极性溶质易溶于极性溶剂,难溶于非极性溶剂;非极性溶质易溶于非极性溶剂,难溶于极性溶剂。
10.C　A项,分子中含有H原子的分子也可能为非极性分子,如CH4为非极性分子;B项,C的相对原子质量大于H的相对原子质量,但CH4为非极性分子;C项,ABn分子中A原子的所有价电子都构成共价键,结构对称,正、负电荷重心重合,为非极性分子;D项,H2S分子中两个S—H键的键长都相等,但硫化氢分子是极性分子;故选C。
11.B　Y的氢化物与其最高价氧化物对应水化物反应生成盐甲,甲为硝酸铵,则Y为N元素;Z、W、Q的最高价氧化物对应水化物之间两两反应均可生成盐和水,X、Y、Z、W、Q为原子序数依次增大的位于不同主族的5种短周期元素,则Z为Na元素,W为Al元素,Q为S或Cl元素;Z的某种氧化物(Z2O2)与X的某种氧化物(XO)在一定条件下发生反应,生成一种正盐乙,X的原子序数小于N,则X为C元素,乙为碳酸钠。Na位于ⅠA族,同一周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小,Na在第三周期主族元素中原子半径最大,A正确;硝酸铵溶液呈酸性,碳酸钠溶液呈碱性,故B错误;Q为S时,C与S形成的二硫化碳为直线形非极性分子,故C正确;电子层数越多离子半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大离子半径越小,所以简单离子半径:Q>Z>W,D正确。