1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。六分子空间结构的理论分析(40分钟70分)一、选择题(本题包括8小题,每小题5分,共40分)1.(2021菏泽高二检测)下列分子价电子对互斥模型与分子空间结构不一致的是()A.SO3B.BF3C.NH3D.CH4【解析】选C。SO3的孤电子对数为(a-xb)=(6-32)=0,=3,价电子对数=3+0=3;分子价电子对互斥模型:平面三角形;孤电子对数为0,即分子的空间结构为平面三角形,分子价电子对互斥模型与分子空间结构一致,故A错误;BF3的孤电子对数为(a-xb)=(3
2、-31)=0,=3,价电子对数=3+0=3;分子价电子对互斥模型:平面三角形,孤电子对数为0,去掉孤电子对即为分子的空间结构,为平面三角形,分子价电子对互斥模型与分子空间结构一致,故B错误;NH3的孤电子对数为(a-xb)=(5-31)= 1,=3,价电子对数=3+1=4;分子价电子对互斥模型:四面体形;孤电子对数为1,去掉孤电子对即为分子的空间结构,为三角锥形,分子价电子对互斥模型与分子空间结构不一致,故C正确;CH4的孤电子对数为(a-xb)=(4-41)=0,=4,价电子对数=4+0=4;分子价电子对互斥模型:正四面体形,孤电子对数为0,去掉孤电子对即为分子的空间结构,为正四面体形,分子
3、价电子对互斥模型与分子空间结构一致,故D错误。2.(2020威海高二检测)下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是()BF3CH2CH2CHCHNH3CH4A.B.C.D.【解析】选A。BF3为平面三角形结构且BF键夹角为120,B原子为sp2杂化;C2H4中C原子采取sp2杂化,且未杂化的2p轨道形成键;苯中C原子采取sp2杂化;乙炔中的C原子采取sp杂化;NH3中N原子采取sp3杂化;CH4中的C原子采取sp3杂化。3.丙酮是重要的有机合成原料,其结构简式为,中间的碳原子和两边的碳原子分别采用的杂化方式是()A.sp2、sp2B.sp3、sp3C.sp2、sp3D.sp、sp3【解析
4、】选C。两边的碳原子分别形成4个键,应采用sp3杂化,中间的碳原子形成3个键,1个键,应采用sp2杂化。4.(2021年辽宁适应性测试)短周期元素X、Y、Z、M原子序数依次增大,Z的基态原子2p轨道半充满,M的最高正价与最低负价绝对值之差为4,它们组成的一种分子结构如图。下列说法正确的是()A.电负性:XYZB.原子半径:YZXC.分子中Z原子的杂化方式均为sp2D.Y、Z、M的最高价氧化物的水化物均为强酸【解析】选B。根据Z的基态原子2p轨道半充满,推断Z是氮元素;M的最高正价与最低负价绝对值之差为4,则M是硫元素;根据分子结构图推断X是氢元素;Y是碳元素。电负性NC,A错误;原子半径CNH
5、,B正确;分子结构图中氮是sp3杂化,C错误;碳酸是弱酸,D错误。5.三氯化砷为腐蚀物品,毒性分级是高毒。据价电子对互斥理论及杂化轨道理论可判断出AsCl3分子的空间构型和中心原子的杂化方式分别为()A.直线形、sp杂化B.三角形、sp2杂化C.三角锥形、sp2杂化 D.三角锥形、sp3杂化【解析】选D。AsCl3分子的中心原子含有的孤电子对数是(5-13)2=1,所以AsCl3分子是三角锥形结构,氮原子采取sp3杂化。6.(双选)对二氧化硫和二氧化碳的说法中正确的是()A.中心原子杂化方式不同,分别是sp2和sp杂化B.中心原子都采取sp杂化C.硫原子和碳原子上都没有孤电子对D.SO2为角形
6、结构,CO2为直线形结构【解析】选A、D。根据价电子对互斥理论可知,SO2分子中S原子价电子对数为3,孤电子对对数为1,采取sp2杂化,空间构型为角形;CO2分子中C原子价电子对数为2,孤电子对对数为0,采取sp杂化,空间构型为直线形。7.(2021龙岩高二检测)用价电子对互斥(VSEPR)理论可以预测许多分子或离子的空间结构,也可推测键角大小,下列判断正确的是()A.CS2键角等于120B.BeCl2是角形分子C.COCl2(光气)是平面三角形分子D.N键角小于10928【解析】选C。CS2中价电子对个数=2+(4-22)=2,为直线形结构,故A错误;BeCl2中价电子对个数=2+(2-21
7、)=2,为直线形结构,故B错误;COCl2中价电子对个数=2+1+(4-21-12)=3,无孤电子对,为平面三角形结构,故C正确;N中价电子对个数=4+(5-1-14)=4,无孤电子对,为正四面体形结构,所以N键角等于10928,故D错误。8.下列微粒中,中心原子价电子对的空间构型为四面体且微粒空间构型为角形的是()A.NB.PH3C.H3O+D.OF2【解析】选D。A项中,中心原子价电子对数=(5+4-1)=4,成键电子对数也为4,故离子空间构型为四面体形。B项中,PH3的空间构型为三角锥形。C项中,中心原子价电子对数=(6+3-1)=4,成键电子对数为3,孤电子对对数为1,离子的空间构型为
8、三角锥形结构。D项中,中心原子价电子对数=(6+2)=4,空间构型为四面体形,因成键电子对数为2,分子的空间构型为角形。二、非选择题(本题包括3小题,共30分)9.(10分)磷不仅在地壳中分布广泛,也存在于动植物体内,是动植物不可缺少的元素之一。请回答下列问题:(1)次磷酸H3PO2分子中只有一个羟基,只有羟基才能电离。H3PO2与足量烧碱中和的产物的化学式为_。(2)磷的氢化物(PH3)是一种无色、剧毒、有鱼腥臭味的气体,该分子的空间构型为_。(3)磷的含氧酸根有P、P、P,它们的空间构型分别是_、_、_。【解析】(1)H3PO2是一元酸,生成的正盐是NaH2PO2。(2)PH3的结构与NH
9、3类似,为三角锥形。(3)P、P、P中,P的价电子对数均为=4,孤电子对数分别为2、1、0,则P为角形,P为三角锥形,P为正四面体形。答案:(1)NaH2PO2(2)三角锥形(3)角形三角锥形正四面体形10.(10分)(2020青岛高二检测)臭氧(O3)能吸收有害紫外线,保护人类赖以生存的环境。O3分子的结构如图所示:呈角形,键角为116.5,三个氧原子以一个氧原子为中心,与另外两个氧原子分别构成一个非极性共价键;中间氧原子提供2个电子,旁边两个氧原子提供一个电子,构成一个特殊的化学键(虚线内部分),分子中三个氧原子均等地享有这4个电子。请回答:(1)题中非极性共价键是_键,特殊的化学键是_键
10、。(2)臭氧与氧气的关系是互为_。(3)下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是_。A.H2OB.CO2C.SO2D.BeCl2(4)分子中某一原子有一对没有跟其他原子共用的电子叫孤电子对。那么,O3分子中有_对孤电子对。【解析】(1)由题意可知,中心氧原子以2个键和1个键与周围2个氧原子连接。(2)O2和O3互为同素异形体。(3)H2O分子中氧原子采用sp3杂化方式;CO2中碳原子采用sp杂化方式;BeCl2中Be原子采用sp杂化方式;SO2中S元素和O元素为同族元素,所以SO2和O3结构最相似。(4)中心氧原子有一对孤电子对,其余二个氧原子各有二对孤电子对。答案:(1)(2)同素异形体(3
11、)C(4)511.(10分)1919年,Langmuir提出等电子原理:原子数相同、价电子总数相同的分子,互称为等电子体。有些等电子体化学键和构型类似。可用以推测某些物质的构型和预测新化合物的合成和结构。(1)根据上述原理,仅由第2周期非金属主族元素原子构成的共价分子中,互为等电子体的是_和_;_和_。(2)此后,等电子原理又有所发展。例如:由短周期元素原子构成的微粒,只要其原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,也可互称为等电子体,它们也具有相似的结构特征。在短周期元素原子构成的微粒中,与N互为等电子体的分子有_、_。(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中表示出OS
12、F4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。【解析】(1)仅由第2周期非金属主族元素原子构成的共价分子,即B、C、N、O、F组成的共价分子,其中N2与CO价电子总数均为10,N2O与CO2价电子总数均为16,且原子数相同分别互为等电子体。(2)依题意可知,只要原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,即可互称为等电子体,N为三原子微粒,最外层电子数之和为5+62+1=18,SO2、O3也为三原子微粒,各原子最外层电子数之和为63=18。(3)OSF4与PCl5互为等电子体,为三角双锥形结构,分子中只含有1个氧原子,结合“已知OSF4分子中O、S间
13、为共价双键,S、F间为共价单键”分析O、S、F原子的空间位置。答案:(1)N2CON2OCO2(2)SO2O3(3)(20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题,每小题5分,共10分)12.(2021临沂高二检测)已知Zn2+的4s轨道和4p轨道可以形成sp3型杂化轨道,那么ZnCl42-的空间构型为()A.直线形 B.平面正方形C.正四面体形 D.正八面体形【解析】选C。根据杂化轨道理论知,Zn2+的4s轨道和4p轨道形成的sp3杂化轨道为正四面体形,Zn2+再结合4个Cl-形成ZnCl42-,其中Zn2+的孤电子对数为0,所以ZnCl42-的空间构型为正四面体形。13.(双选)下列说法正确
14、的是()A.H2SO4分子中三种原子均以杂化轨道成键B.N的电子式为,该离子呈正四面体形C.CH4分子中的4个CH键都是由氢原子的1s轨道与碳原子的2p轨道重叠形成的D.CH4分子中碳原子的sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠,形成4个CH键【解析】选B、D。H2SO4分子中H、O原子没有发生轨道杂化,A项错误;N呈正四面体形,B项正确;CH4分子中碳原子的2s轨道与2p轨道进行杂化形成4个sp3杂化轨道,然后碳原子的sp3杂化轨道与氢原子的1s轨道重叠形成CH 键,C项错误,D项正确。二、非选择题(本题包括2小题,共20分)14.(10分)A、B、C、D为四种短周期元素,A元素的原子
15、最外层电子排布式为ms1,B元素的原子价电子排布式为ns2np2,C元素位于第2周期且原子中p轨道与s轨道电子总数相等,D元素原子的M电子层的p轨道中有3个未成对电子。(1)若A为非金属元素,则A与D形成的简单化合物的分子式为_,中心原子的杂化类型为_,分子空间构型是_。(2)若n=2,则B的氢化物B2H4的结构式为_,B的杂化类型为_,B2H4分子中含有的键是_(填“键”“键”或“键和键”)。(3)C和氢形成的一种阳离子,含有10个电子,该离子的价电子对互斥模型为_,离子的空间构型为_,其离子中心原子的孤电子对数为_。【解析】根据已知信息可知,A为第A族元素,B为第A族元素,C为O元素,D为
16、P元素。(1)若A为非金属元素,则A为H元素,H与P形成的简单化合物的分子式为PH3,中心原子P的价电子对数为=4,为sp3杂化,分子空间构型为三角锥形。(2)由n=2可确定B为C元素,C2H4的结构式为,C原子的杂化类型为sp2杂化,分子中含有键和键。(3)O与H形成的含有10个电子的阳离子为H3O+,价电子对数为4,该离子的价电子对互斥模型为四面体形,离子的空间构型为三角锥形,中心原子有1个孤电子对。答案:(1)PH3sp3杂化三角锥形(2)sp2杂化键和键(3)四面体形三角锥形115.(10分)(2020潍坊高二检测)伟大的化学家、1954年诺贝尔化学奖得主、著名的化学结构大师、20世纪
17、的科学怪杰鲍林教授谢世后,人们打开他的办公室,发现里面有一块黑板,画得满满的,其中一个结构式如图所示。老人为什么画这个结构式?它能合成吗?它有什么性质?这是鲍林留给世人的谜题,也许这是永远无法解开的谜,也许有朝一日你就能解开它。不管结果如何,让我们先对这个结构作一番了解:(1)写出它的分子式_。 (2)它的所有原子是否可能处于同一个平面上?_(填“可能”或“不可能”)。 (3)它是否带有电荷?_。 (4)该分子中sp杂化的氮原子有_个;sp2杂化的氮原子有_个;sp3杂化的氮原子有_个。 (5)为什么人们推测它是炸药?_。 (6)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳
18、的杂化类型分别是_杂化、_杂化。【解析】(1)根据有机物分子结构简式的书写规则,不难确定,每个环上除3个氮原子外还有3个碳原子,由此可以确定其分子式;(2)碳原子和氮原子均相当于有3个价电子对,根据价电子对互斥理论,可知它们为平面三角形结构,由此推出由碳原子和氮原子构成的环为平面结构,氧原子有4对电子对,它们的排列方式为四面体结构,故与氧原子连接的氢原子可能在平面内,与环不直接连接的2个氮原子也在平面内;(3)由电子数可以确定,该分子不带电荷;(4)根据氮原子的成键特征和结构(或价电子对互斥理论)可以确定,采用sp2杂化方式的氮原子数为8个,采用sp3杂化方式的氮原子数为2个,无sp杂化方式;(5)物质越稳定,能量越低,反应放出的能量越多;(6)氮和碳的杂化轨道数目都是4,故都是sp3杂化。答案:(1)C6H2O2N10(2)可能(3)否(4)082(5)它分解能放出大量的热生成大量稳定气体N2(6)sp3sp3关闭Word文档返回原板块
