1、第2讲分子结构与性质一、单项选择题1.CH3+、CH3、CH3-都是重要的有机反应中间体,有关它们的说法正确的是()A.它们互为等电子体,碳原子均采取sp2杂化B.CH3-与NH3、H3O+互为等电子体,几何构型均为正四面体C.CH3+中的碳原子采取sp2杂化,所有原子均共面D.CH3+与OH-形成的化合物中含有离子键答案CCH3+与CH3-及CH3分子中所含电子总数不相等,故它们不是等电子体,A项错误;CH3-、NH3、H3O+互为等电子体,几何构型均为三角锥形,B项错误;CH3+中C的价电子对数为3,碳原子采用sp2杂化,几何构型为平面三角形,C项正确;CH3+与OH-形成的化合物为有机物
2、甲醇,分子中只含共价键,D项错误。2.下列说法中正确的是()A.卤化氢中,HF沸点最高,是由于HF分子间存在氢键B.邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点高C.H2O的沸点比HF的沸点高,是由于水中氢键键能大D.氢键XHY的三个原子总在一条直线上答案A邻羟基苯甲醛的分子内羟基与醛基之间存在氢键,而对羟基苯甲醛的氢键存在于分子间,所以对羟基苯甲醛的熔、沸点高,B项错误;据F原子半径小于O原子半径,可知HF中氢键键长比水中氢键键长短,键能大,C项错误;氢键有方向性,但氢键的形成不像共价键对方向的要求那么高,故XHY不一定总在一条直线上,D项错误。3.(2019盐城模拟)下列中心原子的杂化轨
3、道类型和分子几何构型不正确的是()A.PCl3中P原子为sp3杂化,为三角锥形B.BCl3中B原子为sp2杂化,为平面三角形C.CS2中C原子为sp杂化,为直线形D.H2S中S原子为sp杂化,为直线形答案DPCl3分子中P原子形成3个键,孤对电子数为5+312-3=1,为sp3杂化,为三角锥形,A项正确;BCl3分子中B原子形成3个键,孤对电子数为3+312-3=0,为sp2杂化,为平面三角形,B项正确;CS2分子中C原子形成2个键,孤对电子数为42-2=0,为sp杂化,为直线形,C项正确;H2S分子中,S原子形成2个键,孤对电子数为6+212-2=2,为sp3杂化,为V形,D项错误。4.关于
4、化学式TiCl(H2O)5Cl2H2O的配合物的下列说法中正确的是()A.配位体是Cl-和H2O,配位数是9B.中心离子是Ti4+,配离子是TiCl(H2O)52+C.内界和外界中的Cl-的数目比是12D.加入足量AgNO3溶液,所有Cl-均被完全沉淀答案C配合物TiCl(H2O)5Cl2H2O,配位体是Cl-和H2O,配位数是6,A项错误;中心离子是Ti3+,配离子(内界)是TiCl(H2O)52+,外界是Cl-,B项错误;内界TiCl(H2O)52+和外界Cl-的数目比是12,C项正确;加入足量AgNO3溶液,外界离子Cl-与Ag+反应,内界中的Cl-不与Ag+反应,D项错误。二、非选择题
5、5.(2018扬州高邮中学阶段检测)2016年9月南开大学学者首次测试了一种新型锌离子电池,该电池以Zn(CF3SO3)2为电解质,以有阳离子型缺陷的ZnMn2O4为电极,成功获得了稳定的大功率电流。(1)写出基态Mn原子核外电子排布式: 。(2)CF3SO3H是一种有机强酸,结构式如图所示,通常以CS2、IF5、H2O2等为主要原料制取。1 mol CF3SO3H分子中含有的键的数目为mol。H2O2分子中O原子的轨道杂化方式为;与CS2互为等电子体的分子为。IF5遇水完全水解生成两种酸,写出相关反应的化学方程式:。答案(1)Ar3d54s2(2)8sp3CO2或N2O或COS或BeCl2I
6、F5+3H2O HIO3+5HF解析(1)Mn是第25号元素,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2或Ar3d54s2。(2)根据“共价单键都是键,共价双键含1个键,1个键”,可知1 mol CF3SO3H分子中含有8 mol 键。H2O2的结构式为HOOH,由于O原子有2对孤电子对,故O的杂化方式为sp3杂化。与CS2互为等电子体的分子有CO2、N2O、BeCl2等。IF5与水反应生成两种酸,各元素化合价不变,化学方程式为IF5+3H2O HIO3+5HF。6.(2018泰州中学高三上学期期中)合成氨工业中,原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合
7、成塔前常用醋酸二氨合亚铜(由Cu(NH3)2+和CH3COO-构成)溶液来吸收原料气中的CO气体,其反应的离子方程式为Cu(NH3)2+CO+NH3Cu(NH3)3CO+。(1)Cu+基态核外电子排布式为 。(2)醋酸二氨合亚铜所含元素原子中第一电离能最大的是 。(3)写出一种与NH3分子互为等电子体的阳离子 。(4)CH3COO-中C的杂化类型为 。(5)1 mol Cu(NH3)3CO+中键的数目为。(6)N4H4(SO4)2遇碱可生成一种形似白磷的N4分子。画出N4H44+的结构式。答案(1)1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10(2)N(3)H3O+(4)sp3、sp2(
8、5)14 mol或146.021023(6)解析(1)Cu原子核外电子数为29,Cu+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10。(2)第一电离能由小到大的顺序为CuHCOOC(3)CDEGHsp2、sp3(4)TiCl(H2O)52+解析(1)第4周期中最外层未成对价电子数最多的元素具有3d54s1的结构。(2)CO的等电子体有N2 、CN-;N原子最外层处于半充满状态,第一电离能比C、O都大。(3)配体内部无离子键、金属键、氢键。饱和碳原子为sp3杂化、双键碳原子为sp2杂化。(4)两种物质的外界Cl-数目之比是23,则原绿色物质外界Cl-数目为2,化学式是T
9、iCl(H2O)5Cl2H2O,紫色物质外界Cl-数目为3,化学式是Ti(H2O)6Cl3,原绿色配合物的内界的化学式为TiCl(H2O)52+。8.原子序数依次增大的X、Y、Z、Q四种元素中,X元素原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同,Z是地壳内含量(质量分数)最高的元素,Q原子核外的M层中只有两对成对电子。请用元素符号或化学式回答下列问题:(1)X、Y、Z的第一电离能由小到大的顺序为。(2)已知YZ2+与XQ2互为等电子体,则1 mol YZ2+中含有键数目为。(3)Z的气态氢化物沸点比Q的气态氢化物的沸点高得多,其原因是。(4)X、Z与氢元素可形成化合物H2X2Z4,常用
10、作工业除锈剂。H2X2Z4分子中X的杂化方式为杂化。答案(1)CON(2)2 mol(3)H2O分子间存在氢键(4)sp2解析X元素原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同,其电子排布式是1s22s22p2,X为碳元素;Z是地壳内含量(质量分数)最高的元素,Z为氧元素;因为X、Y、Z原子序数依次增大,所以Y是氮元素;Q原子核外的M层中只有两对成对电子,其电子排布式是1s22s22p63s23p4,Q为硫元素。(1)由于N原子结构中p轨道为半充满结构,比较稳定,所以第一电离能大小为CO”或“”)Na。(2)NO3-的空间构型为。(3)固态硫易溶于CS2,熔点为112 ,沸点为444.
11、8 ,其分子结构为,S8中硫原子的杂化轨道类型是,S8分子中至多有个硫原子处于同一平面。(4)N2分子中键与键的个数比为,N2的沸点比CO的沸点(填“高”或“低”)。答案(1)1s22s22p63s23p64s1或Ar4s1(2)平面三角形(3)sp3杂化4(4)12低解析(1)K位于元素周期表中第四周期第A族。基态钾原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1或Ar4s1。因同主族元素第一电离能由上往下依次减小,所以第一电离能:KNa。(2)根据中心原子的价层电子对互斥理论,NO3-的价层电子对数为3,且无孤电子对,则空间构型为平面三角形。(3)根据S8的分子结构可知,每个S原
12、子的价电子对数为4,所以硫原子的杂化轨道类型是sp3杂化;S8分子中至多有4个硫原子处于同一平面。(4)N2分子中有氮氮叁键,键与键的个数比为12。N2和CO的相对分子质量都为28,但N2为非极性分子,CO为极性分子,所以N2的沸点比CO的沸点低。10.亚硝酸盐与钴()形成的一种配合物Co(NH3)5NO2Cl2的制备流程如下:CoCl26H2O Co(NH3)5ClCl2 Co(NH3)5NO2Cl2。(1)Co2+基态核外电子排布式为。(2)配合物Co(NH3)5ClCl2中与Co3+形成配位键的原子为(填元素符号);配离子Co(NH3)5NO22+的配体中氮原子的杂化轨道类型为杂化。(3
13、)与NO2-互为等电子体的单质分子为(写化学式)。(4)H2O2与H2O可以任意比例互溶,除因为它们都是极性分子外,还因为。(5)亚硝酸盐在水体中可转化为强致癌物亚硝胺(NDMA),亚硝胺的结构简式如图所示。1 mol NDMA分子中含有键的数目为mol。答案(1)Ar3d7或1s22s22p63s23p63d7(2)N和Clsp2和sp3(3)O3(4)H2O2与H2O之间可以形成氢键(5)10解析(1)Co为27号元素, Co2+基态核外电子排布式为Ar3d7或1s22s22p63s23p63d7。(2)氨气分子中N原子含有孤电子对,配离子氯离子上也有孤电子对,配合物Co(NH3)5ClC
14、l2中与Co3+形成配位键的原子为N和Cl。氨气分子中N原子的价层电子对数=3+12(5-31)=4,采用sp3杂化;配离子NO2-中N原子的价层电子对数=2+12(5+1-22)=3,采用sp2杂化。(3)与NO2-互为等电子体的单质分子为O3。(4)H2O2与H2O之间可以形成氢键,使得H2O2与H2O可以任意比例互溶。(5)1个NDMA分子中含有6个CH键,2个CN键,1个NN键,1个N O键,1 mol NDMA分子中含有键的数目为6 mol+2 mol+1 mol+1 mol=10 mol。11.原子序数小于36的X、Y、Z、W、J五种元素,原子序数依次增大,其中X是除碳元素外形成化
15、合物种类最多的元素,Y元素原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同,W元素原子外层电子数是内层电子数的3倍,J是第四周期中未成对电子数最多的元素。(1)Y、Z、W的电负性由小到大的顺序为(填元素符号)。(2)J原子的外围电子排布式为。(3)Y2X4分子中Y原子轨道的杂化类型为。1 mol Y2X4分子中含有键与键的数目之比为。(4)X与W形成的一种X2W分子,与该分子互为等电子体的阴离子为(填化学式,一种即可)。答案(1)CNO(2)3d54s1 (3)sp251(4)NH2- (其他合理答案也可)解析根据“X是除碳元素外形成化合物种类最多的元素”确定X为H,根据“Y元素原子核外有
16、三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同”确定Y为C,根据“W元素原子外层电子数是内层电子数的3倍”确定W为O,最后根据“J是第四周期中未成对电子数最多的元素”确定J为Cr,由于这五种元素的原子序数依次增大,由此可确定Z为N;据此能回答(1)(4)小题。12.三草酸合铁酸钾可用氯化铁与草酸钾混合直接合成:FeCl3+3K2C2O4 K3Fe(C2O4)3+3KCl(1)FeCl3中铁离子基态核外电子排布式为。(2)上述反应涉及的主族元素中,第一电离能最小的是(填元素符号)。(3)K3Fe(C2O4)3中化学键的类型有。(4)草酸(H2C2O4)中C原子的杂化类型为杂化,1 mol草酸(H2C
17、2O4)中含有键的数目为。(5)与C2O42-互为等电子体的一种分子为(填化学式)。答案(1)Ar3d5或1s22s22p63s23p63d5(2)K(3)离子键、共价键、配位键(4)sp27 mol (5)N2O4解析(1)铁的原子序数为26,其基态原子的电子排布式为Ar3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2,则Fe3+基态核外电子排布式为Ar3d5或1s22s22p63s23p63d5。(2)题述反应涉及的主族元素有Cl、K、C、O,第一电离能最小(金属性最强)的为K。(3)配合物K3Fe(C2O4)3中化学键有离子键、共价键、配位键。(4)草酸(H2C2O4)的结构简式为,草酸分子中碳原子的杂化方式为sp2杂化;1个草酸分子中含有7个键,则1 mol草酸(H2C2O4)中含有键的数目为7 mol或76.021023。(5)根据“等价找邻”的方法确定与C2O42-互为等电子体的一种分子为N2O4。
