1、分子的空间结构与分子性质(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.偶极矩是电荷量与正、负电荷重心间的距离的乘积。用偶极矩可判断分子的极性:一般来说极性分子的偶极矩不为零;非极性分子的偶极矩是零。下列分子中偶极矩不为零的是()A.BeCl2B.BF3C.PCl3D.CH4【解析】选C。由题意可知,非极性分子的偶极矩为零,极性分子的偶极矩不为零。在题给四种分子中,只有PCl3 (结构与NH3相似)是极性分子。2.(双选)下列叙述正确的是()A.NH3、CO、CO2都是极性分子B.CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱D
2、.CS2、H2O、C2H2都是直线形分子【解析】选BC。A项中CO2属于非极性分子;C项中HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱;D项中H2O是角形结构。3.手性碳原子存在于许多有机化合物中特别是和生命现象有关的有机化合物中。例如:葡萄糖、果糖、乳酸等。下列有机化合物分子中含有两个手性碳原子的是()A.B.C.D.【解析】选B。根据手性碳原子的概念判断,A项中有一个手性碳原子,B项中有两个手性碳原子,C项中有三个手性碳原子,D项中没有手性碳原子。4.(2020福州高二检测)意大利科学家制造出了由4个氧原子构成的氧分子,并用质谱仪探测到了它的存在。若该氧分子具有空间对称结构,下列关于该氧分子
3、的说法正确的是()A.是一种新的氧化物B.不可能含有极性键C.是极性分子D.是臭氧的同分异构体【解析】选B。由题目信息可知,该氧分子为O4,是氧元素的一种新的单质,A、D项错误;O4分子具有空间对称结构,则其为非极性分子,C项错误。5.膦(PH3)又称为磷化氢,用于半导体器件和集成电路生产的外延、离子注入和掺杂。在常温下是一种无色有大蒜臭味的有毒气体,它的分子呈三角锥形。下列关于PH3的叙述正确的是()A.PH3是非极性分子B.PH3分子中有未成键的电子对C.PH3是一种强氧化剂D.PH3分子中的PH键是非极性键【解析】选B。PH3的电子式为,分子中含孤电子对,故为极性分子;-3价P还原性较强
4、,是一种强还原剂;PH键是极性键。6.三氟化氮在半导体加工、太阳能电池制造和液晶显示器制造中得到广泛应用。NF3分子中的中心原子采取sp3杂化,下列有关叙述正确的是()A.NF3分子的空间构型为三角锥形B.NF3易溶于有机溶剂C.NF3分子的NF键的夹角与CH4分子中的CH键的夹角相等D.NF3分子是非极性分子【解析】选A。N原子以sp3杂化形成四个杂化轨道,其中一个轨道已填入孤电子对,另外三个则与F原子的p轨道电子形成共价键,所以NF3为三角锥形,由于孤电子对对成键电子的排斥作用导致NF键的键角小于CH4分子中的CH键的键角,它是极性分子,不易溶于有机溶剂。7.(2020盐城高二检测)PF3
5、、PCl5、SF4、SF6分子中,属于极性分子的是()A.PF3和PCl5B.SF4和SF6C.PF3和SF4 D.PCl5和SF6【解析】选C。本题分析如下表:化学式PF3PCl5SF4SF6中心原子对应元素的化合价绝对值3546中心原子价电子数5566分子极性极性非极性极性非极性8.(双选)下列说法正确的是()A.CO2、BF3、CCl4等是极性键形成的非极性分子B.含非极性键的分子一定是非极性分子C.极性分子一定含有极性键,非极性分子一定含有非极性键D.以极性键结合的双原子分子,一定是极性分子【解析】选A、D。由极性键构成的分子若空间构型对称,则分子是非极性分子,A项说法正确;含非极性键
6、的分子也可能含有极性键,也可能是极性分子,如CH3CH2OH等,B项说法错误;CO2是由极性键形成的非极性分子,C项说法错误;以极性键结合的双原子分子都是极性分子,D项说法正确。二、非选择题(本题包括3小题,共30分)9.(10分)(2020日照高二检测)双氧水(H2O2)是一种医用消毒杀菌剂,已知H2O2分子的结构如图所示:H2O2分子不是直线形的,两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上,书面角为9352,而两个OH键与OO键的夹角均为9652。试回答:(1)H2O2分子的电子式为_,结构式为_。(2)H2O2分子中存在_键和_键,为_(填“极性”或“非极性”)分子。(3)H2O2难溶于CS2
7、,其原因是_。(4)H2O2分子中氧元素的化合价为_,原因是_。【解析】(1)(2)H2O2分子的立体构型为不对称结构,应为极性分子,含有OO非极性键和OH极性键。(3)根据“相似相溶”原理可知,H2O2难溶于非极性溶剂CS2。(4)共用电子对的偏移决定了元素在化合物中的化合价答案:(1) HOOH(2)极性非极性极性(3)因为H2O2为极性分子,CS2为非极性分子,根据“相似相溶”原理可知H2O2难溶于CS2(4)-1因为OO键为非极性键,OH键为极性键,1个共用电子对偏向于氧,故氧元素显-1价10.(10分)(2020台州高二检测)下列物质结构图中,代表原子序数从1到10的元素的原子实(原
8、子实是原子除去最外层电子后剩余的部分),小黑点代表除形成共价键外的其他最外层电子,短线代表共价键,如F2:。(1)试写出四种图示所代表的分子式:A_,B_,C_,D_。(2)将上述四种物质的液体呈细流流下,用带静电的玻璃棒靠近细流,细流发生偏转的是_(填分子式)。(3)写出B分子中极性共价键的类型和个数:_。(4)A、C分子中,中心原子以何种类型杂化轨道成键?其分子空间构型是什么形状?_。【解析】根据题给条件,很容易判断出A、B、C、D四种物质分别为NH3、HCN、BF3、CO(NH2)2;其中,NH3、HCN、CO(NH2)2为极性分子,易被静电吸引或排斥而偏移,BF3为非极性分子;HCN中
9、,含1个CH 键,1个CN 键,2个键。答案:(1)NH3HCNBF3CO(NH2)2(2)NH3、HCN、CO(NH2)2(3)2个键、2个键(4)NH3分子中N原子以sp3杂化轨道成键,呈三角锥形;BF3分子中,B原子以sp2杂化轨道成键,呈平面正三角形11.(10分)(2020青岛高二检测)A、B、C、D、E为五种由短周期元素构成的微粒,它们都有10个电子,其结构特点如下:微粒ABCDE原子核数双核多核单核多核多核电荷数1-02+1+0其中:B是由极性键构成的4原子分子,A和D可以形成B和E。(1)A、C、E的化学式是A_,C_,E_。(2)B分子是_分子(填“极性”或“非极性”),室温
10、下,等物质的量的B与盐酸反应后,溶液pH_7(填“”或“=”)。(3)B、E两种分子的空间构型分别为B_,E_。【解析】常见的10电子微粒有分子:CH4、NH3、H2O、HF、Ne;离子:Na+、Mg2+、Al3+、F-、O2-、N3-、OH-、N、H3O+等。据题给信息可知A为OH-、C为Mg2+、B为NH3、D为N、E为H2O。答案:(1)OH-Mg2+H2O(2)极性0,淡黄色化合物的=0。试写出两种同分异构体的结构简式:_、_,在水中溶解度较大的是_(填结构简式)。【解析】(1)HCl是由极性键形成的双原子极性分子;根据价电子对互斥理论可知,CS2是直线形分子,正、负电荷重心重合,为非
11、极性分子,其偶极矩为0;H2S、SO2都是角形结构,是极性分子,其0。(2)(PF3)=1.03说明PF3是极性分子,则PF3是三角锥形结构。(BCl3)=0说明BCl3是非极性分子,其正、负电荷重心重合,应该是平面正三角形结构;中心原子B与3个Cl原子形成3个共价键(没有孤电子对),即B的杂化方式是sp2杂化。(3)根据题意,Pt(NH3)2Cl2具有平面四边形结构,若=0,则为非极性分子,NH3和Cl分别对称分布在四边形的4个顶点上,即正、负电荷重心重合,故淡黄色化合物是;若0,则为极性分子,NH3和Cl在四边形的4个顶点上的分布是不对称的,即正、负电荷重心不重合,故棕黄色化合物是。根据“
12、相似相溶”规律,水是极性分子,因此属于极性分子的溶质易溶解在水中,即在水中溶解度较大的是棕黄色化合物,其结构简式为。答案:(1)CS2(2)三角锥形平面正三角形sp2杂化(3)14.(15分)(2020济宁高二检测)W、X、Y、Z四种短周期元素的原子序数依次增大。其中X原子的价电子排布式为2s22p2,Y原子的L电子层中有三个未成对电子,且无空轨道;W、Z的原子序数相差10,且Z原子的第一电离能在同周期中最低。回答下列问题:(1)写出Y元素基态原子的最外层电子轨道表示式:_;(2)WXY分子中的三个原子除W原子外均为8电子结构,写出该分子的结构式:_,根据电子云重叠方式的不同,该分子里共价键的
13、主要类型有_;(3)YW3分子是一种常见气体,分子中Y原子的杂化方式是_,为_性分子,空间构型为_形;(4)液态的YW3也是一种重要的溶剂,其性质与H2O相似,Z的单质与液态YW3反应的化学方程式为_。【解析】(1)X原子的核外电子排布式为1s22s22p2,则X为碳元素。Y原子的核外电子排布式为1s22s22p3,则Y为氮元素。W、Z原子序数相差10,且Z原子的第一电离能在同周期中最低,则在短周期中只能为第1、3周期,则W为氢元素,Z为钠元素。(2)WXY为HCN,结构式为HCN,三键中有一个键和两个键。(3)YW3为NH3,N的杂化方式为sp3杂化,NH3分子的空间构型为三角锥形。(4)Na与液态NH3反应置换出其中的氢。答案:(1)(2)HCN键、键(3)sp3杂化极三角锥(4)2Na+2NH3(l)2NaNH2+H2
