2024-2025學年新教材高中化學第2章微粒間相互作用與物質(zhì)性質(zhì)第2節(jié)第1課時分子空間結(jié)構(gòu)的理論分析課時分層作業(yè)含解析魯科版選擇性必修2

PAGE7-分子空間結(jié)構(gòu)的理論分析(建議用時：40分鐘)[合格過關(guān)練]1．下列對sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角的比較，得出結(jié)論正確的是()A．sp雜化軌道的夾角最大B．sp2雜化軌道的夾角最大C．sp3雜化軌道的夾角最大D．sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角相等[答案]A2．在中，中間的碳原子和兩邊的碳原子分別采納的雜化方式是()A．sp2sp2 B．sp3sp3C．sp2sp3 D．spsp3C[中碳原子形成了3個σ鍵，無孤電子對，須要形成3個雜化軌道，采納的雜化方式是sp2。兩邊的碳原子各自形成了4個σ鍵，無孤電子對，須要形成4個雜化軌道，采納的是sp3雜化。]3．下列分子的空間結(jié)構(gòu)模型正確的是()A．CO2B．NH3C．H2SD．CH4D[CO2的空間結(jié)構(gòu)為直線形，A項錯誤；NH3的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，B項錯誤；H2S與H2O的空間結(jié)構(gòu)相像，均為角形，C項錯誤；CH4的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，D項正確。]4．PCl3分子的空間結(jié)構(gòu)是()A．平面三角形，鍵角小于120°B．平面三角形，鍵角為120°C．三角錐形，鍵角小于109.5°D．三角錐形，鍵角為109.5°C[PCl3中P原子實行sp3雜化，P原子含有1對孤電子對，PCl3的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，鍵角小于109.5°。]5．乙炔分子中的碳原子實行的雜化方式是()A．sp雜化 B．sp2雜化C．sp3雜化 D．無法確定A[乙炔的結(jié)構(gòu)式為H—C≡C—H，其空間結(jié)構(gòu)為直線形，碳原子實行sp雜化。]6．下列關(guān)于苯分子的性質(zhì)描述錯誤的是()A．苯分子呈平面正六邊形，六個碳碳鍵完全相同，鍵角皆為120°B．苯分子中的碳原子實行sp2雜化，6個碳原子中未參加雜化的2p軌道以“肩并肩”形式形成一個大π鍵C．苯分子中的碳碳鍵是介于單鍵和雙鍵之間的一種特別類型的鍵D．苯能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色D[苯分子中的碳原子實行sp2雜化，六個碳碳鍵完全相同，呈平面正六邊形結(jié)構(gòu)，鍵角皆為120°；在苯分子中形成一個較穩(wěn)定的六電子大π鍵，因此苯分子中的碳碳鍵并不是單、雙鍵交替結(jié)構(gòu)，不能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。]7．下列關(guān)于價電子對互斥模型(VSEPR模型)的敘述中不正確的是()A．VSEPR模型可用來預料分子的空間結(jié)構(gòu)B．分子中價電子對相互排斥確定了分子的空間結(jié)構(gòu)C．中心原子上的孤電子對也要占據(jù)中心原子四周的空間并參加相互排斥D．分子中鍵角越大，價電子對相互排斥力越大，分子越穩(wěn)定D[VSEPR模型可用來預料分子的空間結(jié)構(gòu)，A正確；空間結(jié)構(gòu)與價電子對相互排斥有關(guān)，所以分子中價電子對相互排斥確定了分子的空間結(jié)構(gòu)，B正確；中心原子上的孤電子對也要占據(jù)中心原子四周的空間并參加相互排斥，且孤電子對間的排斥力>孤電子對和成鍵電子對間的排斥力，C正確；分子的穩(wěn)定性與鍵角沒有關(guān)系，D錯誤。]8．下列常見分子的空間結(jié)構(gòu)最相近的是()A．CO2和SO2 B．CH4和NH3C．CH2O和BBr3 D．H2O和BeCl2C[CO2和SO2的空間結(jié)構(gòu)分別為直線形和角形，A項錯誤；CH4和NH3的空間結(jié)構(gòu)分別為正四面體形和三角錐形，B項錯誤；CH2O和BBr3的空間結(jié)構(gòu)均為平面三角形，其中后者為正三角形，C項正確；H2O和BeCl2的空間結(jié)構(gòu)分別為角形和直線形，D項錯誤。]9．下列分子或離子之間互為等電子體的是()A．CH4和H3O＋ B．NOeq\o\al(－,3)和SO2C．O3和CO2 D．N2和Ceq\o\al(2－,2)D[由短周期元素組成的微粒，其原子總數(shù)相同，價電子總數(shù)相同，即互為等電子體。CH4和H3O＋的原子總數(shù)不同，A錯誤；NOeq\o\al(－,3)和SO2的原子總數(shù)不同，B錯誤；O3和CO2的價電子總數(shù)不同，C錯誤；N2和Ceq\o\al(2－,2)的原子總數(shù)相同，價電子總數(shù)也相同，D正確。]10．下列微粒的中心原子的價電子對數(shù)正確的是()A．CH44 B．CO21C．BF32 D．SO32A[依據(jù)價電子對互斥理論可知，分子中的中心原子的價電子對數(shù)＝與中心原子結(jié)合的原子數(shù)＋中心原子孤電子對數(shù)。CH4中中心原子的價電子對數(shù)＝4＋eq\f(1,2)×(4－4×1)＝4；CO2中中心原子的價電子對數(shù)＝2＋eq\f(1,2)×(4－2×2)＝2；BF3中中心原子的價電子對數(shù)＝3＋eq\f(1,2)×(3－3×1)＝3；SO3中中心原子的價電子對數(shù)＝3＋eq\f(1,2)×(6－3×2)＝3。]11．若ABn的中心A原子上沒有未用于形成共價鍵的孤電子對，運用價層電子對互斥理論，下列說法正確的是()A．若n＝2，則分子的空間結(jié)構(gòu)為角形B．若n＝3，則分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形C．若n＝4，則分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形D．以上說法都不正確C[若ABn中中心A原子上沒有未用于成鍵的孤電子對，則依據(jù)斥力最小的原則，當n＝2時，分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形，A錯誤；n＝3時，分子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，B錯誤；n＝4時，分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，C正確，D錯誤。]12．B3N3H6與苯是等電子體，則下列說法不正確的是()A．B3N3H6能發(fā)生加成反應和取代反應B．B3N3H6具有堿性C．B3N3H6各原子在同一平面上D．B3N3H6不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色B[苯分子中全部原子都在同一平面上，能發(fā)生加成反應和取代反應，不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，不具有堿性，而B3N3H6與苯是等電子體，具有與苯相像的結(jié)構(gòu)，則B3N3H6分子中含有大π鍵，無雙鍵結(jié)構(gòu)，不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，全部原子均在同一平面上，能發(fā)生加成反應和取代反應，B項錯誤。]13．(素養(yǎng)題)2001年是宏大的化學家、1954年諾貝爾化學獎得主、聞名的化學結(jié)構(gòu)大師、20世紀的科學怪杰鮑林(L.Pauling)教授的100周年誕辰。這位老人謝世后，人們打開他的辦公室，發(fā)覺里面有一塊黑板，畫得滿滿的，其中一個結(jié)構(gòu)式如圖所示。老人為什么畫這個結(jié)構(gòu)式？它能合成嗎？它有什么性質(zhì)？不得而知。這是鮑林留給世人的一個謎，或許這是恒久無法解開的謎，或許有朝一日你就能解開它。不管結(jié)果如何，讓我們先對這個結(jié)構(gòu)做一番了解：(1)它的分子式是______________________________________________。(2)它的全部原子是否可能處于同一個平面上？______(填“可能”或“不行能”)。(3)它是否帶有電荷？________________。(4)該分子中sp雜化的氮原子有________個；sp2雜化的氮原子有______個；sp3雜化的氮原子有______個。(5)為什么人們推想它是炸藥？______________________________________________________________________________________________________。[解析](1)依據(jù)有機物分子結(jié)構(gòu)簡式的書寫規(guī)則，不難確定，每個環(huán)上除3個氮原子外還有3個碳原子，由此可以確定其分子式。(2)碳原子和氮原子均相當于有3個價電子對，依據(jù)價電子對互斥理論，可知它們?yōu)槠矫嫒切谓Y(jié)構(gòu)，由此推出由碳原子和氮原子構(gòu)成的環(huán)為平面結(jié)構(gòu)，氧原子有4對電子對，它們的排列方式為四面體形結(jié)構(gòu)，故與氧原子連接的氫原子可能在平面內(nèi)，與環(huán)不干脆連接的2個氮原子也在平面內(nèi)。(3)由電子數(shù)可以確定，該分子不帶電荷。(4)依據(jù)氮原子的成鍵特征和結(jié)構(gòu)(或價電子對互斥理論)可以確定，采納sp2雜化方式的氮原子數(shù)為9個，采納sp雜化方式的氮原子數(shù)為1個，無sp3雜化方式。(5)物質(zhì)越穩(wěn)定，能量越低，反應放出的能量越多。[答案](1)C6H2O2N10(2)可能(3)否(4)190(5)它分解能放出大量的熱并生成大量穩(wěn)定氣體——N214．(1)在形成氨氣分子時，氮原子中的原子軌道發(fā)生sp3雜化形成4個________________，形成的4個雜化軌道中，只有________個含有未成對電子，所以只能與________個氫原子形成共價鍵，又因為4個sp3雜化軌道有一對________，所以氨氣分子中的鍵角與甲烷不同。(2)H＋可與H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采納______________雜化。H3O＋中H—O—H鍵角比H2O中H—O—H鍵角大，緣由為____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)在形成NH3分子時，氮原子的2p軌道和2s軌道發(fā)生sp3雜化，形成4個雜化軌道：，含有一對孤電子對，3個未成鍵的單電子，可以與3個氫原子形成3個σ鍵。(2)H3O＋中雜化方式為sp3雜化；H3O＋中只有一對孤電子對，H2O中有兩對孤電子對，對所成共價鍵的排斥力H2O大于H3O＋，使得H3O＋中H—O—H鍵角比H2O中H—O—H鍵角大。[答案](1)sp3雜化軌道33孤電子對(2)sp3H3O＋分子中有一對孤電子對，H2O分子中有兩對孤電子對，對形成的H—O的排斥力H2O大于H3O＋，造成H3O＋中H—O—H鍵角比H2O中H—O—H鍵角大15．X、Y、Z均為短周期元素，可形成X2Z和YZ2兩種化合物。X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，X原子的K層的電子數(shù)目只有一個，Y位于X的下一周期，它的最外層電子數(shù)比K層多2個，而Z原子核外的最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)少2個。(1)它們的元素符號分別為X________；Y________；Z________。(2)用價電子對互斥理論推斷：物質(zhì)價電子對數(shù)軌道雜化形式分子的形態(tài)成鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)X2ZYZ2[解析]X原子的K層的電子數(shù)只有一個，可知X為氫原子；Y位于X的下一周期，即為第2周期元素，它的最外層電子數(shù)比K層多2個，則其原子結(jié)構(gòu)示意圖為，故Y為C元素；Z原子核外的最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)少2個，且原子序數(shù)：Z>Y，則Z為S元素。從而推知X2Z為H2S，YZ2為CS2。[答案](1)HCS(2)物質(zhì)價電子對數(shù)軌道雜化形式分子的形態(tài)成鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)X2Z22sp3角形YZ220sp直線形[素養(yǎng)培優(yōu)練]16．氯化亞砜(SOCl2)是一種很重要的化學試劑，可以作為氯化劑和脫水劑。下列關(guān)于氯化亞砜分子的空間結(jié)構(gòu)和中心原子(S)實行雜化方式的說法正確的是()A．三角錐形、sp3 B．角形、sp2C．平面三角形、sp2 D．三角錐形、sp2A[依據(jù)價電子對互斥理論確定微粒的空間結(jié)構(gòu)，價電子對數(shù)＝成鍵電子對數(shù)＋孤電子對數(shù)，成鍵電子對數(shù)＝與中心原子成鍵的原子數(shù)，孤電子對數(shù)＝eq\f(1,2)(中心原子的價電子數(shù)－其他原子的未成對電子數(shù)之和)，SOCl2中與S原子成鍵的原子數(shù)為3，孤電子對數(shù)＝eq\f(1,2)×(6－1×2－2×1)＝1，所以S原子實行sp3雜化，分子空間結(jié)構(gòu)為三角錐形。]17．據(jù)報道，大氣中存在一種潛在的溫室氣體SF5—CF3，下列關(guān)于SF5—CF3的說法正確的是()A．分子中既有σ鍵又有π鍵B．全部原子在同一平面內(nèi)C．C的雜化方式為sp3雜化D．0.1molSF5—CF3分子中含8mol電子C[分子中只有σ鍵，沒有π鍵，A錯；碳原子為sp3雜化，則全部原子不行能在同一平面，B錯，C對；1molSF5－CF3中含94mol電子，故0.1molSF5－CF3分子中含9.4mol電子，D錯。]18．據(jù)報道，近來發(fā)覺了一種新的星際分子氰基辛炔，其結(jié)構(gòu)簡式為。對該物質(zhì)的推斷不正確的是()A．其分子中的原子都在一條直線上B．能使酸性高錳酸鉀溶液褪色C．能發(fā)生加成反應D．分子中碳原子采納sp2雜化方式D[分子中C原子全部以sp雜化，所以分子中的原子全部在同始終線上，A正確；依據(jù)碳碳三鍵的性質(zhì)可知，B、C正確。]19．下列幾組微?；榈入娮芋w的是()①N2和CO②NO＋和CN－③CO2和CS2④N2O和CO2⑤BF3和SO3A．①②③ B．④⑤C．①③④ D．①②③④⑤D[①N2和CO中，原子總數(shù)都為2，價電子總數(shù)都為10，二者互為等電子體；②NO＋和CN－中，原子總數(shù)都為2，價電子總數(shù)分別為5＋6－1＝10和4＋5＋1＝10，二者互為等電子體；③CO2和CS2中均含3個原子，O和S同主族，價電子數(shù)相等，二者互為等電子體；④N2O和CO2均含3個原子，價電子總數(shù)分別為5×2＋6＝16和4＋6×2＝16，二者互為等電子體；⑤BF3和SO3均含4個原子，價電子總數(shù)分別為3＋7×3＝24和6×4＝24，二者互為等電子體。故①②③④⑤都符合題意，D正確。]20．元素X和Y屬于同一主族。負二價的元素X和氫的化合物在通常狀況下是一種液體，其中X的質(zhì)量分數(shù)為88.9%；元素X和元素Y可以形成兩種化合物，在這兩種化合物中，X的質(zhì)量分數(shù)分別為50%和60%。(1)確定X、Y兩種元素在周期表中的位置分別為________________、________________。(2)在元素X和元素Y兩種元素形成的化合物中，①寫出X質(zhì)量分數(shù)為50%的化合物的化學式_______；該分子的中心原子以_______雜化，分子結(jié)構(gòu)為_______。②寫出X的質(zhì)量分數(shù)為60%的化合物的化學式________________；該分子的中心原子以________雜化，分子結(jié)構(gòu)為________。(3)