1、1第 2节 分子结构与性质一、选择题1下列说法中不正确的是( )A 键比 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 键C气体单质中，一定有 键，可能有 键DN 2分子中有一个 键，两个 键解析：选 C。单键均为 键，双键和三键中各存在一个 键，其余均为 键。稀有气体单质中，不存在化学键。2下列说法中正确的是( )A在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长B若分子中含有共价键，则至少含有一个 键C含有非极性键的分子一定是非极性分子D键能越大，键长越长，则分子越稳定解析：选 B。键长是形成共价键的两个原子之间的核间距，A 错；单键一定是 键，双键由 1个 键和 1个 键构成
2、，三键由 1个 键和 2个 键构成，故若分子中含有共价键，则至少含 1个 键，B 正确；含有非极性键的分子不一定是非极性分子，如H2O2，C 错；键能越大，键长越短，则分子越稳定，D 错。3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( )Asp，范德华力 Bsp 2，范德华力Csp 2，氢键 Dsp 3，氢键解析：选 C。由石墨的晶体结构知 C原子为 sp2杂化，故 B原子也为 sp2杂化，由于B(OH)3中 B原子与 3个羟基相连，羟基间能形成氢键，故同层分子间的主要作用力为氢键。4N 2
3、的结构可以表示为 ，CO 的结构可以表示为 ，其中椭圆框表示 键，下列说法中不正确的是( )AN 2分子与 CO分子中都含有三键BCO 分子中有一个 键是配位键CN 2与 CO互为等电子体DN 2与 CO的化学性质相同解析：选 D。N 2化学性质相对稳定，CO 具有比较强的还原性，两者化学性质不同。25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( )ACH 4和 NH 是等电子体，键角均为 604BNO 和 CO 是等电子体，均为平面三角形结构3 23CH 3O 和 PCl3是等电子体，均为三角锥形结构DB 3N3H6和苯是
4、等电子体，B 3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道解析：选 B。甲烷是正四面体形结构，键角是 10928，A 错；NO 和 CO 是等电3 23子体，均为平面三角形结构，B 对；H 3O 和 PCl3的价电子总数不相等，不互为等电子体，C错；苯分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道，故 B3N3H6分子中也存在，D 错。6用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是( )ASO 2、CS 2、HI 都是直线形的分子BBF 3键角为 120，SnBr 2键角大于 120CCH 2O、BF 3、SO 3都是平面三角形的分子DPCl
5、 3、NH 3、PCl 5都是三角锥形的分子解析：选 C。A.SO 2是 V形分子，CS 2、HI 是直线形的分子，错误；B.BF 3键角为 120，是平面三角形结构；而 Sn原子价电子数是 4，在 SnBr2中两个价电子与 Br形成共价键，还有一对孤电子对，对成键电子有排斥作用，使键角小于 120，错误；C.CH 2O、BF 3、SO 3都是平面三角形的分子，正确；D.PCl 3、NH 3都是三角锥形的分子，而 PCl5是三角双锥形分子，错误。7某化合物的分子式为 AB2，A 属A 族元素，B 属A 族元素，A 和 B在同一周期，它们的电负性值分别为 3.44和 3.98，已知 AB2分子的
6、键角为 103.3。下列推断不正确的是( )AAB 2分子的立体构型为 V形BAB 键为极性共价键，AB 2分子为非极性分子CAB 2与 H2O相比，AB 2的熔点、沸点比 H2O的低DAB 2分子中无氢原子，分子间不能形成氢键，而 H2O分子间能形成氢键解析：选 B。根据 A、B 的电负性值及所处位置关系，可判断 A元素为 O，B 元素为 F，该分子为 OF2。OF 键为极性共价键。因为 OF2分子的键角为 103.3，OF 2分子中键的极性不能抵消，所以为极性分子。8通常状况下，NCl 3是一种油状液体，其分子立体构型与氨分子相似，下列对 NCl3的有关叙述正确的是( )ANCl 3分子中
7、 NCl键的键长比 CCl4分子中 CCl键的键长长BNCl 3分子是非极性分子3CNCl 3分子中的所有原子均达到 8电子稳定结构DNBr 3比 NCl3易挥发解析：选 C。因碳原子半径比氮原子的大，故 NCl键的键长比 CCl键的键长短；NCl3分子立体构型类似 NH3，故 NCl3是极性分子；NBr 3与 NCl3二者结构相似，由于 NBr3的相对分子质量较大，分子间作用力较大，所以 NBr3的沸点比 NCl3高，因此 NBr3比 NCl3难挥发。二、非选择题9(1)CS 2分子中 C原子的杂化轨道类型是 。(2)OF2分子中氧原子的杂化方式为 。(3) 中阳离子的立体构型为 ，阴离子的
8、中心原子轨道采用 杂化。(4)BCl3和 NCl3中心原子的杂化方式分别为 和 。(5)已知元素 Y基态原子的 3p轨道上有 4个电子，元素 Z的原子最外层电子数是其内层的 3倍。则在 Y的氢化物(H 2Y)分子中，Y 原子轨道的杂化类型是 ，YZ 的立体构24型为 。答案：(1)sp (2)sp 3 (3)三角锥形 sp 3(4)sp2 sp 3 (5)sp 3 正四面体10(1)肼(N 2H4)分子可视为 NH3分子中的一个氢原子被NH 2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。NH 3分子的立体构型是 ；N 2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是 。肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是N2O4(
9、l)2N 2H4(l)=3N2(g)4H 2O(g) H1 038.7 kJmol 1若该反应中有 4 mol NH键断裂，则形成的 键有 mol。肼能与硫酸反应生成 N2H6SO4。N 2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则 N2H6SO4晶体内不存在 (填标号)。a离子键 b共价键c配位键 d范德华力(2)A 族元素氧、硫、硒(Se)的化合物在研究和生产中有许多重要用途。回答下列问题：H 2Se的酸性比 H2S (填“强”或“弱”)。气态 SeO3分子的立体构型为 ，SO离子的立体构型为 。234H 2SeO3的 K1和 K2分别为 2.7103 和 2.5108 ，H 2SeO4第一步几乎
10、完全电离， K2为 1.2103 ，请根据结构与性质的关系解释 H2SeO4比 H2SeO3酸性强的原因： 。解析：(1)NH 3分子中氮原子的杂化方式为 sp3杂化，其分子的立体构型为三角锥形；氨基(NH 2)中氮原子的杂化方式也为 sp3杂化，其分子的立体构型为 V形。N 2H4的结构为H2NNH2，相当于 2个氨基，所以氮原子的杂化方式也为 sp3杂化。1 个 N2H4分子含有 4个 NH键，即 4 mol NH键断裂同时生成 1.5 mol N2，N 2的结构式为 NN，含 1个 键和 2个 键，所以会形成 3 mol 键。N 2H6SO4和(NH 4)2SO4都是离子晶体，N 2H和
11、 SO 之间存在离子键，N 2H 中 N和 H之间形成 6个共价键(其中 2个配位键)，N26 24 26和 N之间形成共价键，SO 中 S和 O之间形成共价键，不含范德华力。24(2)Se 的原子半径大于 S的原子半径，H 2Se与 H2S相比，H 2Se中 Se原子对 H原子的作用力较弱，H 2Se在水中更容易电离出 H ，所以其酸性较强；SeO 3中 Se原子采取 sp2杂化，故其立体构型为平面三角形；SO 中 S原子采取 sp3杂化，含有一对孤电子对，故其23立体构型为三角锥形。H 2SeO3中 Se为4 价，而 H2SeO4中 Se为6 价，Se 的正电性更高，导致 SeOH中 O原
12、子的电子更易向 Se原子偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易电离出 H ，即酸性越强。答案：(1)三角锥形 sp 3 3 d(2)强 平面三角形 三角锥形 H 2SeO3和 H2SeO4可表示为(HO) 2SeO和(HO) 2SeO2，H 2SeO3中的 Se为4 价，而 H2SeO4中的 Se为6 价，正电性更高，导致 SeOH中 O的电子更易向 Se偏移，越易电离出H11X、Y、Z、Q、E 五种元素中，X 原子核外的 M层中只有两对成对电子，Y 原子核外的 L层电子数是 K层的两倍，Z 是地壳内含量(质量分数)最高的元素，Q 的核电荷数是 X与 Z的核电荷数之和，E 在元素周期表的各元素
13、中电负性最大。请回答下列问题：(1)X、Y 的元素符号依次为 、 。(2)XZ2与 YZ2分子的立体构型分别是 和 ，相同条件下两者在水中的溶解度较大的是 (填分子式)，理由是 。(3)Q的元素符号是 ，它的基态原子的核外电子排布式为 ，在形成化合物时它的最高化合价为 。(4)用氢键表示式写出 E的氢化物溶液中存在的所有氢键： 。解析：(1)X 原子核外的 M层中只有两对成对电子，则 M层的电子排布图为5，故 X为 S，Y 原子核外的 L层电子数是 K层的两倍，则 Y原子的核外电子排布式为 1s22s22p2，故 Y为 C。(2)Z 是地壳内含量(质量分数)最高的元素，则 Z为O，SO 2、C
14、O 2的立体构型分别为 V形、直线形。(3)Q 的核电荷数为 24，为 Cr，其核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1或Ar3d 54s1，其外围电子排布式为 3d54s1，则最高化合价为6。(4)元素周期表中 F的电负性最强，HF 溶液中，HF 与 HF、H 2O与 H2O、HF 与 H2O之间存在氢键。答案：(1)S C(2)V形 直线形 SO 2 CO 2是非极性分子，SO 2和 H2O都是极性分子，根据“相似相溶”原理，SO 2在 H2O中的溶解度较大 (3)Cr 1s 22s22p63s23p63d54s1(或Ar3d 54s1) 6(4)FHF、FHO、OHF
15、、OHO12科学家正在研究温室气体 CH4和 CO2的转化和利用。(1)下列关于 CH4和 CO2的说法正确的是 (填序号)。a固态 CO2属于分子晶体bCH 4分子中含有极性共价键，是极性分子c因为碳氢键键能小于碳氧键，所以 CH4熔点低于 CO2dCH 4和 CO2分子中碳原子的杂化类型分别是 sp3和 sp(2)在 Ni基催化剂作用下，CH 4和 CO2反应可获得化工原料 CO和 H2。Ni能与 CO形成正四面体形的配合物 Ni(CO)4，1 mol Ni(CO) 4中含有 mol 键。(3)一定条件下，CH 4、CO 2都能与 H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体，其相关参数见下
16、表。CH 4与 H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰” 。参数分子 分子直径/nm分子与 H2O的结合能 E/kJmol1CH4 0.436 16.40CO2 0.512 29.91“可燃冰”中分子间存在的两种作用力是 。为开采深海海底的“可燃冰” ，有科学家提出用 CO2置换 CH4的设想。已知图中笼状结构的空腔直径为 0.586 nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依6据是 。解析：(1)CO 2是由非金属元素形成的分子晶体，a 选项正确；CH 4分子是正四面体结构，其为非极性分子，b 选项错误；CH 4和 CO2都是分子晶体，分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点越高，c
17、 选项错误；CH 4为正四面体结构，故碳原子的杂化类型是 sp3，CO 2为直线形分子，故碳原子的杂化类型是 sp，d 选项正确。(2)1个 CO分子中存在 1个 键，而 Ni(CO)4中 Ni与 CO之间还存在 4个 键，故 1 mol Ni(CO)4中含有 8 mol 键。(3)“可燃冰”中存在范德华力，另外水分子间还存在氢键。分子与 H2O的结合能越大表明越容易与 H2O结合，且 CO2的分子直径小于笼状结构的空腔直径。答案：(1)ad (2)8(3)氢键、范德华力 CO 2的分子直径小于笼状结构空腔直径，且与 H2O的结合能大于 CH413周期表前四周期的元素 a、b、c、d、e，原子
18、序数依次增大。a 的核外电子总数与其周期数相同，b 的价电子层中的未成对电子有 3个，c 的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d 与 c同族；e 的最外层只有 1个电子，但次外层有 18个电子。回答下列问题：(1)a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为 ；分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是 (填化学式，写出两种)。(2)这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为 3的酸是 ；酸根呈三角锥结构的酸是 。(填化学式)(3)这五种元素形成的一种 11 型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图所示)。
19、该化合物中，阴离子为 ，阳离子中存在的化学键类型有 ；该化合物加热时首先失去的组分是 ，判断理由是 。解析：a、b、c、d、e 为前四周期元素，a 的核外电子总数与其周期数相同，且原子序数最小，a 为 H；c 的最外层电子数为其内层电子数的 3倍，内层电子数为 2，即，为 O元素；b 的价电子层中的未成对电子有 3个，且原子序数小于氧元素，则 b为 N元素；e 的原子序数最大，且最外层只有 1个电子，次外层有 18个电子，位于第四周期，共有 29个电子，推知 e为 Cu元素；d 与 c同族，且原子序数比 O大比铜小，推7知 d为 S元素。(1)a为 H，与 N、O、S 可形成二元共价化合物，分
20、别为 NH3(三角锥形)、H 2O(V形)、H2S(V形)，其中呈三角锥形的分子的中心原子的杂化方式，可利用价层电子对互斥理论先求价层电子对数为 3 (53)4，故为 sp3杂化；还能形成既含极性共价键，又含非极12性共价键的化合物 H2O2(HOOH)、 ，HO、HN 为极性键，OO、NN 为非极性键。(2)这些元素可形成含氧酸 HNO2、HNO 3、H 2SO3、H 2SO4，分子的中心原子的价层电子对数为 3的酸是 HNO2、HNO 3；酸根呈三角锥结构的为 H2SO3，SO 价层电子对数为233 (626)314。12(3)含有 H、N、O、S、Cu 五种元素的化合物，结合络合物有关知
21、识以及题目所给信息，观察阳离子中心为 1个 Cu2 ，周围为 4个 NH3分子和 2个 H2O分子，得到该化合物的化学式为Cu(NH 3)4(H2O)2SO4，加热时，由于 H2O和 Cu2 作用力较弱会先失去。答案：(1)sp 3 H 2O2、N 2H4(合理即可) (2)HNO2、HNO 3 H 2SO3(3)SO 共价键和配位键 H 2O H 2O与 Cu2 的配位键比 NH3与 Cu2 的弱2414在人类文明的历程中，许多物质发挥过重要作用，如铁、硝酸钾、青霉素、聚乙烯、二氧化硅、富勒烯、含铬物质等。(1)Fe3 在基态时，价电子排布式为 。(2)KNO3中 NO 的立体构型为 ，写出
22、与 NO 互为等电子体的另一种阴离子的化学3 3式： 。(3)6氨基青霉烷酸的结构如图所示。结构中 S原子的杂化方式是 ；组成中 C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是 。(4)富勒烯(C 60)的结构如图所示，该物质能与氯气反应形成 C60Cl10分子，1 mol C60Cl10分子中含有碳碳单键的数目为 。8(5)已知配合物 CrCl36H2O中心离子 Cr3 配位数为 6，向含 0.1 mol CrCl36H2O的溶液中滴加 2 molL1 AgNO3溶液，反应完全后共消耗 AgNO3溶液 50 mL，则该配离子的化学式为 。答案：(1)3d 5 (2)平面三角形 CO (3)sp 3 NOC (4)65 NA (5)CrCl 2(H2O)423
