1、分子的空间结构的判断1.(2020厦门高二检测)合成某种滴眼液的原料为4-二甲氨基吡啶。下列叙述错误的是()A.该分子中C原子的杂化类型有sp2、sp3B.该分子中N原子的杂化类型有sp2、sp3C.1 mol该分子所含的键为15 NAD.该分子中含有大键【解析】选C。由结构简式得出,甲基(CH3)上的碳为sp3杂化,双键C原子的杂化为sp2杂化,该分子中C原子的杂化类型有sp2、sp3,故A正确;单键N原子杂化为sp3杂化,双键N原子杂化类型为sp2杂化,该分子中N原子的杂化类型有sp2、sp3,故B正确;1个分子中有3+3+3+6+4=19个键,1 mol该分子所含的键为19NA,故C错误
2、;该分子中有6个原子各提供1个电子构成大键,故D正确。2.二氟甲烷是性能优异的环保产品,它可替代某些会破坏臭氧层的“氟利昂”产品,用作空调、冰箱和冷冻库等中的致冷剂。下列关于二氟甲烷的说法正确的是()A.二氟甲烷是正四面体结构B.二氟甲烷中两个氢原子性质相同C.二氟甲烷溶于水得F-D.二氟甲烷极易与O3反应【解析】选B。甲烷是正四面体结构,当甲烷分子上的2个氢原子被氟原子取代后,原子之间的相互影响,键长、键角都发生了变化,不是正四面体结构,故A错误;二氟甲烷分子中2个氢原子是等效的,故B正确;二氟甲烷是分子晶体,是非电解质,难溶于水,不电离,故C错误;二氟甲烷属于卤代烃,与O3不反应,不能燃烧
3、,也不支持燃烧,故D错误。3.(2020郑州高二检测)根据杂化轨道理论和价电子对互斥模型,判断下列分子或者离子的空间构型正确的是()选项分子式中心原子杂化方式价电子对互斥模型分子或离子的立体构型ASO2sp直线形直线形BHCHOsp2平面三角形三角锥形CH3O+sp2四面体形平面三角形DNsp3正四面体形正四面体形【解析】选D。SO2中心原子杂化方式sp2,价电子对互斥模型为平面三角形,分子或离子的立体构型为角型结构,故A错误;HCHO分子中心原子杂化方式sp2,价电子对互斥模型为平面三角形,分子或离子的立体构型为平面三角形,故B错误;H3O+分子中心原子杂化方式sp3,价电子对互斥模型为四面
4、体形,分子或离子的立体构型为三角锥形,故C错误;N分子中心原子杂化方式sp3,价电子对互斥模型为正四面体形,分子或离子的立体构型为正四面体形,故D正确。4.(双选)通常状况下,NCl3是一种油状液体,下列对NCl3的有关叙述正确的是()A.CCl4中CCl键键长比NCl3中NCl键键长短B.分子中的N原子有一对孤电子对C.NCl3分子的空间构型为三角锥形D.NCl3稳定性弱于NF3,因为NCl的键能比NF的键能大【解析】选B、C。CCl4中CCl键键长比NC13中NCl键键长长,故A错误;N原子最外层有5个电子,NCl3分子中N原子的价层电子对数为4,孤电子对数为1,故B正确;NCl3分子中N
5、原子的价层电子对数为4,孤电子对数为1,空间构型为三角锥形,故C正确;因为NCl的键能比NF的键能小,NCl3稳定性弱于NF3,故D错误。5.(2020宿州高一检测)关于CH4、C、C三种粒子的说法,正确的是()A.C原子的杂化类型都相同B.C是三角锥形C.C与BCl3构型相同D.CH4与N互为等电子体【解析】选D。甲烷中的C原子价电子对个数=4+(4-41)/2=4,所以其中心碳原子采用sp3杂化,碳正离子中的C原子价电子对个数=3+(4-1-31)/2=3,所以其中心碳原子采用sp2杂化,碳负离子中的C原子价电子对个数=3+(4+1-31)/2=4,所以其中心碳原子采用sp3杂化,三种微粒
6、中碳原子的杂化方式不同,A错误;碳正离子其中心碳原子采用sp2杂化,不含孤电子对,空间构型为平面三角形结构,B错误;碳负离子其中心碳原子采用sp3杂化,含有一对孤电子对为三角锥形,BCl3中B原子价电子对个数=3+(3-31)/2=3,不含孤电子对,空间构型为平面三角形结构,C错误;原子数和价电子数分别都相等的互为等电子体,则CH4与N互为等电子体,D正确。6.如图是O3分子的空间结构示意图。请回答:(1) O3分子中非极性共价键是_键,特殊的化学键是_键。(2)臭氧与氧气的关系是_-_。(3)下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是_。A.H2O B.CO2 C.SO2 D.BeCl2(4)
7、分子中某一原子有一对没有跟其他原子共用的电子对叫孤电子对。那么,O3分子中有_对孤电子对。(5)指出下列原子的杂化轨道类型及分子的空间构型。SiF4中的Si_杂化,空间构型_;N中的N_杂化,空间构型_。【解析】 (1) 根据图示O3分子中非极性共价键是键,特殊的化学键是键;(2)臭氧与氧气都是氧元素的单质,互为同素异形体;(3)根据O3分子的结构,在臭氧O3中,中心的氧原子以sp2杂化,与两旁的配位氧原子键合生成两个键,使O3分子呈角形。A.H2O中含有2对键,2对孤电子对,O原子sp3杂化,空间结构为角形,故A错误;B.CO2为含有4个键,没有孤电子对,为sp杂化,空间结构为直线形,故B错
8、误;C.SO2 中S原子sp2杂化,S原子和两侧的氧原子除以键结合以外,还形成一个三中心四电子的大键,分子呈“角”形结构,其成键方式与O3类似,故C正确;D.BeCl2含有2个键,没有孤电子对,为sp杂化,空间结构为直线形;(4)每个O原子最外层有6个电子,由臭氧的结构图可知中心O原子有4个电子成键,则还有1对孤电子对,两端的O原子各有2个电子成键,则两端的O原子各含有2对孤电子对,所以臭氧分子中总共5对孤电子对;(5)SiF4分子中Si原子和F原子形成四个键,其价层电子对个数是4,所以Si原子杂化类型是sp3,空间构型为正四面体,N中N原子价层电子对个数=2+(5+1-22)=3,且含有一个
9、孤电子对,其空间构型为角形,N原子杂化方式为sp2。答案:(1)(2)同素异形体(3)C(4)5(5)sp3正四面体sp2角形【补偿训练】 (2020南京高二检测)生物质能是一种洁净、可再生的能源。生物质气(主要成分为CO、CO2、H2等)与H2混合,催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。(1)上述反应的催化剂含有Cu、Zn、Al等元素。写出基态Zn原子的核外电子排布式_。(2)根据等电子原理,写出CO分子的结构式_。(3)甲醇催化氧化可得到甲醛,甲醛与新制Cu(OH)2的碱性溶液反应生成Cu2O沉淀。甲醇的沸点比甲醛的高,其主要原因是_;甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为_。甲醛分子的空间构型是_;1 mol甲醛分子中键的数目为_。【解析】(1)基态Zn原子的核外电子排布式为Ar3d104s2。(2)根据等电子原理,与CO分子等电子的分子可以是N2,CO的结构式与N2相似,为CO。(3)甲醇的沸点比甲醛的高,其主要原因是甲醇分子之间存在氢键;甲醛分子中碳原子价电子对是3,其轨道的杂化类型为sp2。甲醛分子的空间构型是平面三角形;1 mol甲醛分子中键的数目为3NA。答案: (1)Ar3d104s2(2)CO(3)甲醇分子间含有氢键sp2平面三角形3NA- 4 -