高中化學選修3專題4第一單元分子構型與物質的性質作業(yè)

[基礎達標]1．在分子中，四個原子處在同一平面上，C原子采用的雜化軌道是()A．sp B．sp2C．sp3 D．其他形式雜化解析：選B。根據(jù)題給信息，分子的四個原子處在同一平面上，推導出C原子采用的雜化軌道是sp2。C原子采用sp雜化軌道，將得到直線形分子，采用sp2雜化軌道，將得到平面三角形分子，采用sp3雜化軌道，將得到正四面體構型的分子。2．下列分子中：(1)CCl4、(2)NH3、(3)CH4、(4)CO2、(5)N2、(6)H2S、(7)SO2、(8)CS2、(9)H2O、(10)HF，含有極性鍵的非極性分子是()A．(2)(3)(4)(5)(8) B．(1)(3)(4)(5)(8)C．(1)(3)(4)(8) D．以上均不對解析：選C。(1)CCl4、(3)CH4、(4)CO2、(8)CS2四種分子中均含有極性鍵，但因它們的正、負電荷重心重合，所以均為非極性分子。3．下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是()A．CO2與SO2 B．CH4與NH3C．BeCl2與BF3 D．C2H2與C2H4解析：選B。A項中CO2為sp雜化，SO2為sp2雜化，A項錯；B項中均為sp3雜化，B項正確；C項中BeCl2為sp雜化，BF3為sp2雜化，C項錯；D項中C2H2為sp雜化，C2H4為sp2雜化，D項錯。4．用價層電子對互斥理論預測H2S和BF3的空間結構，兩個結論都正確的是()A．直線形；三角錐形 B．V形；三角錐形C．直線形；平面三角形 D．V形；平面三角形解析：選D。H2O的價層電子對數(shù)為4，孤電子對數(shù)為2，故分子構型為V形；BF3的價層電子對數(shù)為3，無孤電子對，故分子構型為平面三角形。5．NH3、H2O、CH4三分子中鍵角的大小順序正確的是()A．NH3>H2O>CH4 B．CH4>NH3>H2OC．H2O>CH4>NH3 D．H2O>NH3>CH4解析：選B。NH3、H2O、CH4分子的價電子對排布均為正四面體型，價電子對間的夾角按理應為109.5°，由于NH3分子有一對孤電子對，H2O分子有兩對孤電子對，孤電子對對成鍵電子對有較大的斥力，使成鍵電子對之間的夾角減小。所以三個分子的鍵角從大到小的順序是CH4>NH3>H2O。6．根據(jù)等電子原理判斷，下列說法中錯誤的是()A．B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上B．B3N3H6分子中存在雙鍵，可發(fā)生加成反應C．H3O＋和NH3是等電子體，均為三角錐形D．CH4和NHeq\o\al(＋,4)是等電子體，均為正四面體結構解析：選B。等電子原理是指具有相同價電子數(shù)(指全部電子總數(shù)或價電子總數(shù))和相同原子數(shù)的分子或離子具有相同的結構特征。苯是B3N3H6的等電子體，因此，它們的結構相同。苯分子中所有的原子均在同一平面上，苯分子中不存在雙鍵，存在大π鍵，因此，B錯誤。H3O＋和NH3是等電子體，NH3是三角錐形，則H3O＋也是三角錐形。CH4和NHeq\o\al(＋,4)是等電子體，CH4是正四面體結構，所以NHeq\o\al(＋,4)也是正四面體結構。7．下列敘述正確的是()A．NH3是極性分子，分子中N原子處在3個H原子所組成的三角形的中心B．CCl4是非極性分子，分子中C原子處在4個Cl原子所組成的正方形的中心C．H2O是極性分子，分子中O原子不處在2個H原子所連成的直線的中央D．CO2是非極性分子，分子中C原子不處在2個O原子所連成的直線的中央解析：選C。本題主要考查常見物質的結構和空間構型。NH3是三角錐形的立體極性分子，A錯；CCl4是以C原子為中心的正四面體形結構，B錯；CO2是C原子在2個O原子中央的直線形分子，D錯；而水分子是O在兩個H中間的“V”形分子，即，故選C。8．下列說法中正確的是()A．PCl3分子是三角錐形，這是因為磷原子是以sp2雜化的結果B．sp3雜化軌道是由任意的1個s軌道和3個p軌道混合形成的4個sp3雜化軌道C．凡中心原子采取sp3雜化的分子，其價層電子對互斥模型都是正四面體形D．AB3型的分子空間構型必為平面三角形解析：選C。PCl3分子的價電子對數(shù)(5＋3×1)/2＝4，因此PCl3分子中磷原子采用sp3雜化，sp3雜化軌道是原子最外電子層上的1個s軌道和3個p軌道“混合”起來，形成能量相等、成分相同的4個軌道。sp3雜化所得到的空間構型應為正四面體形，如甲烷分子。但是如果雜化軌道被孤電子對占據(jù)，則構型將發(fā)生變化，如NH3分子是三角錐形，H2O分子是V形。AB3型分子如果中心原子呈sp2雜化，就是平面三角形分子；如果中心原子呈sp3雜化，就是三角錐形分子。9．有一種AB2C2型分子，在該分子中A為中心原子。下列關于該分子的空間結構和極性的說法中，正確的是()A．假設為平面四邊形，則該分子一定為非極性分子B．假設為四面體形，則該分子一定為非極性分子C．假設為平面四邊形，則該分子可能為非極性分子D．假設為四面體形，則該分子可能為非極性分子解析：選C。本題考查了分子極性與分子的空間結構的關系。10．1919年，Langmuir提出等電子原理：原子數(shù)相同、電子數(shù)相同的分子，互稱為等電子體。等電子體的結構相似、物理性質相近。(1)根據(jù)上述原理，僅由第2周期元素組成的共價分子中，互為等電子體的是________和________；________和________。(2)此后，等電子原理又有所發(fā)展。例如：由短周期元素組成的微粒，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，也可互稱為等電子體，它們也具有相似的結構特征。在短周期元素組成的物質中，與NOeq\o\al(－,2)互為等電子體的分子有________、________；這些等電子體的微粒構型為________形。(3)CS2、BeCl2(g)、NOeq\o\al(＋,2)具有相同的通式：AX2，它們的價電子總數(shù)都是16，因此，它們的結構與由第2周期兩元素組成的________分子的結構相同，微粒呈________形，中心原子采取________雜化軌道。(4)COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)等微粒具有相同的通式：________，它們的總價電子數(shù)都等于________，因此，它們與由第ⅥA族兩元素組成的________分子結構有相同，呈________形，中心原子都采取________雜化。解析：根據(jù)等電子原理分析。答案：(1)N2COCO2N2O(2)O3SO2V(3)CO2直線sp(4)AX324SO3平面三角sp211．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的質量分數(shù)分別為50%和60%。(1)在X和Y兩種元素形成的化合物中：①X的質量分數(shù)為50%的化合物的化學式為________；該分子的中心原子發(fā)生________雜化，分子構型為________。②X的質量分數(shù)為60%的化合物的化學式為________；該分子的中心原子發(fā)生________雜化，分子構型為________。(2)由元素X、Y和氫三種元素形成的化合物常見的有兩種，其水溶液均呈酸性，試分別寫出其分子式：________、________，兩種酸的陰離子分別為________和________，其立體構型分別為________和________。(3)在由氫元素與X元素形成的化合物中，含有非極性鍵的是________(寫分子式)，分子構型為V形的是________(寫分子式)。解析：本題綜合考查元素推斷、軌道雜化以及分子構型和物質性質。根據(jù)氫化物化學式H2X，知eq\f(MX,MX＋2)×100%＝88.9%?？赏浦琗的相對原子質量為16，則X為O，Y為S，則其氧化物為SO2、SO3，形成的酸分別為H2SO3和H2SO4，對應的酸根陰離子分別為SOeq\o\al(2－,3)和SOeq\o\al(2－,4)。對于各種微粒的空間構型，如SO2、SO3、SOeq\o\al(2－,3)和SOeq\o\al(2－,4)，可依據(jù)步驟依次判斷如下：SO2SO3SOeq\o\al(2－,3)SOeq\o\al(2－,4)價層電子對數(shù)3344σ鍵數(shù)2334孤電子對數(shù)1010雜化軌道3344立體構型V形平面三角形三角錐形正四面體形氧元素與氫元素形成的化合物可能為H2O或H2O2，其中H2O分子為V形，H2O2分子中存在非極性鍵“—O—O—”。答案：(1)①SO2sp2V形②SO3sp2平面三角形(2)H2SO3H2SO4SOeq\o\al(2－,3)SOeq\o\al(2－,4)三角錐形正四面體形(3)H2O2H2O[能力提升]12．有A、B、C、D、E五種元素，它們的原子序數(shù)依次增大，且都小于20。其中D、E是金屬元素；A與E屬同一主族，且最外層只有1個電子，其中A的原子核內沒有中子，E單質與水劇烈反應并伴有一定的燃燒現(xiàn)象；D原子的電子層數(shù)與最外層電子數(shù)相同，且次外層具有8個電子；C原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍；B原子的最外層電子數(shù)是奇數(shù)，其單質在常溫下為難以液化的氣體。請推斷并回答：(1)A～E的元素符號分別為A________、B________、C________、D________、E________。(2)B單質的電子式為________。(3)在這五種元素之中，A與C組成的具有共價鍵的三原子分子是________，A與B形成的具有極性鍵的四原子分子是________，這兩種分子組成的物質互相________(填“溶解”或“不溶解”)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：A最外層有1個電子且核內沒有中子，知為氫元素；E與A同主族，且原子序數(shù)小于20，知為鈉、鉀中的一種，又因E單質與水劇烈反應并伴有燃燒現(xiàn)象，知為鉀元素；D原子次外層有8個電子，即D核外至少有3個電子層。又因電子層數(shù)等于最外層電子數(shù)，加之原子序數(shù)又小于20，故D為鋁元素；C最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍，C只能是氧元素；B的原子序數(shù)小于C的，最外層電子數(shù)是奇數(shù)且形成氣體，故為氮元素，氮氣難液化符合題意。答案：(1)HNOAlK(2)(3)H2ONH3溶解二者都是極性分子組成的物質，相似相溶13．(2014·蘇州高二檢測)氮可以形成多種離子，如N3－、NHeq\o\al(－,2)、Neq\o\al(－,3)、NHeq\o\al(＋,4)、N2Heq\o\al(＋,5)、N2Heq\o\al(2＋,6)等，已知N2Heq\o\al(＋,5)與N2Heq\o\al(2＋,6)是由中性分子結合質子形成的，類似于NHeq\o\al(＋,4)，因此有類似于NHeq\o\al(＋,4)的性質。(1)寫出N2Heq\o\al(2＋,6)在堿性溶液中反應的離子方程式：____________________。(2)NHeq\o\al(－,2)的電子式為________。(3)Neq\o\al(－,3)有________個電子。(4)寫出兩種由多個原子組成的含有電子數(shù)與Neq\o\al(－,3)相等的物質的化學式：____________。(5)等電子體的微粒往往具有相似的結構，試預測N－3的構型為________。(6)據(jù)報道，美國科學家卡爾·克里斯特于1998年11月合成了一種名為“N5”的物質，由于其具有極強的爆炸性，又稱為“鹽粒炸彈”。迄今為止，人們對它的結構尚不清楚，只知道“N5”實際上是帶正電荷的分子碎片，其結構是對稱的，5個N排成V形。如果5個N結合后都達到8電子結構，且含有2個N≡N鍵。則“N5”分子碎片所帶電荷是________。解析：(1)聯(lián)想NHeq\o\al(＋,4)與堿溶液反應的離子方程式，可寫出該反應的離子方程式：N2Heq\o\al(2＋,6