第2讲-分子结构与性质(作业).doc

课时跟踪检测(五十六)　分子结构与性质(基础课)

1．(2021·赣州模拟)Ⅰ.有下列微粒：
①CH4；②CH2===CH2；③；④NH3；⑤NH；⑥BF3；⑦P4；⑧H2O；⑨H2O2
填写下列空白(填序号)：
(1)呈正四面体的是________。
(2)中心原子轨道为sp3杂化的是________，为sp2杂化的是________，为sp杂化的是________。
(3)互为等电子体的一组是________________。
Ⅱ.(4)为减少温室效应，科学家设计反应：CO2＋4H2―→CH4＋2H2O以减小空气中CO2。若有1 mol CH4生成，则有________ mol σ键和________mol π键断裂。
解析：Ⅰ.(1)①CH4是正四面体结构；②C2H4是平面形分子；③C2H2是直线形分子；④NH3是三角锥形分子；⑤NH是正四面体结构；⑥BF3是平面三角形分子；⑦P4是正四面体结构；⑧H2O是V形分子；⑨H2O2的空间构型是二面角结构，两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上并有一定夹角。(2)①CH4中C原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝4＋0＝4，所以采取sp3杂化；②C2H4中C原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，所以采取sp2杂化；③C2H2中C原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝2＋0＝2，所以采取sp杂化；④NH3中氮原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋1＝4，所以采取sp3杂化；⑤NH中氮原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝4＋0＝4，所以采取sp3杂化；⑥BF3中B原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，所以采取sp2杂化；⑦P4中P原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋1＝4，所以采取sp3杂化；⑧H2O中O原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝2＋2＝4，所以采取sp3杂化；⑨H2O2中O原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝2＋2＝4，所以采取sp3杂化。(3)①CH4、⑤NH的原子数都为5，核外电子数分别为10、10，属于等电子体。Ⅱ.(4)1个CO2和4个H2分子中共含有6个σ键和2个π键，若有1 mol CH4生成，则有6 mol σ键和2 mol π键断裂。
答案：(1)①⑤⑦　(2)①④⑤⑦⑧⑨　②⑥　③
(3)①⑤　(4)6　2
2．(2021·孝感模拟)回答下列问题：
(1)BCl3和NCl3中心原子的杂化类型分别为________杂化和________杂化。
(2)在BF3分子中，F—B—F的键角是________，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF的立体构型为______________。
(3)CS2、N2O等与CO2互为等电子体，则CS2的结构式为________________，空间构型为____________。
(4)乙炔与氢氰酸(HCN)反应可得丙烯腈(CHH2CCN)。丙烯腈分子中σ键和π键的个数之比为________，分子中处于同一直线上的原子数目最多为________。
(5)已知在水中存在平衡2H2OH3O＋＋OH－，H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为____________________________________。
解析：(1)BCl3和NCl3中心原子价层电子对个数分别是3、4，根据价层电子对互斥理论判断中心原子杂化类型，前者为sp2，后者为sp3。(2)BF3分子为平面正三角形结构，所以F—B—F键角为120°；BF中B原子价层电子对个数＝4＋＝4，且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断该微粒空间构型为正四面体形。(3)等电子体结构相似，根据二氧化碳结构式书写二硫化碳结构式为S===C===S，为直线形。(4)共价单键为σ键，共价双键中含有一个σ键、一个π键，所以丙烯腈分子中σ键和π键的个数之比＝6∶3＝2∶1；CN位于同一条直线上，H2C===CH—中所有原子共平面，共价单键可以旋转，所以该分子中最多有3个原子共直线。(5)孤电子对和成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，H2O分子中O原子有两对孤电子对，H3O＋中O原子只有一对孤电子对，排斥作用较小，所以H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大。
答案：(1)sp2　sp3　(2)120°　正四面体形　(3)S===C===S　直线形　(4)2∶1　3　(5)H2O分子中O原子有两对孤电子对，H3O＋中O原子只有一对孤电子对，排斥作用较小
3．(2018·江苏高考)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2＋催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO和NO，NOx也可在其他条件下被还原为N2。
(1)SO中心原子轨道的杂化类型为________；NO的空间构型为________________(用文字描述)。
(2)Fe2＋基态核外电子排布式为_______________________________________________。
(3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为________(填化学式)。
(4)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)＝________。
(5)[Fe(H2O)6]2＋与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2＋中，NO以N原子与Fe2＋形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2＋结构示意图的相应位置补填缺少的配体。

解析：(1)SO中S原子的价层电子对数＝＝4，因此S原子为sp3杂化。NO中N原子的价层电子对数＝＝3，因此N原子为sp2杂化，无孤电子对，因此空间构型为平面(正)三角形。(2)Fe原子核外有26个电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去两个电子后，Fe2＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。(3)因为是阴离子，因此在周期表中可将一个O原子左移一个位置变为N原子，即NO为O3的等电子体。(4)N与N可形成三键，因此有1个σ键和2个π键，即两者数目比为1∶2。(5)[Fe(NO)(H2O)5]2＋中有5个H2O和1个NO，题给图示中缺少1个H2O和1个NO，O和N提供孤电子对，根据题给图示结构可补填缺少的H2O和NO配体。
答案：(1)sp3　平面(正)三角形
(2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6
(3)NO　(4)1∶2

4．微量元素硼对植物生长及人体健康有着十分重要的作用，也广泛应用于新型材料的制备。
(1)基态硼原子的价电子轨道表达式是______________。
(2)B的简单氢化物BH3不能游离存在，常倾向于形成较稳定的B2H6或与其他分子结合。
①B2H6分子结构如图，则B原子的杂化方式为________。

②氨硼烷(NH3BH3)被认为是最具潜力的新型储氢材料之一，分子中存在配位键，提供孤电子对的成键原子是________，写出一种与氨硼烷互为等电子体的分子：________(填化学式)。
(3)以硼酸(H3BO3)为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂。BH的键角是________，立体构型为__________。
解析：(1)硼为第5号元素，其价电子轨道表达式为 (2)①由题图可以看出，每个B结合4个H，B上不存在孤电子对，所以B的价层电子对数为4，采用sp3杂化。②NH3BH3中N提供孤电子对，B提供空轨道，从而形成配位键；利用价电子转移的方法，将N上的价电子转移给B原子，可以得出与NH3BH3互为等电子体的分子有C2H6等。(3)BH的成键电子对数为4，孤电子对数为0，故其空间构型为正四面体形，键角为109°28′。
答案：(1) 　(2)①sp3杂化　②N　C2H6(其他合理答案也可)　(3)109°28′　正四面体形
5．(2021·晋江模拟)(1)Cu2＋处于[Cu(NH3)4]2＋的中心，若将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，则有2种结构，则Cu2＋是否为sp3杂化________(填“是”或“否”)，理由为____________________________________。
(2)用价电子对互斥理论推断甲醛中H—C—H的键角________120°(填“>”“<”或“＝”)
(3)SO2Cl2和SO2F2都属于AX4E0型分子，S===O之间以双键结合，S—Cl、S—F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的立体构型____________。SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl________(填“<”“>”或“＝”)SO2F2分子中∠F—S—F。
(4)抗坏血酸的分子结构如图所示，该分子中碳原子的轨道杂化类型为______________。

解析：(1)Cu2＋处于[Cu(NH3)4]2＋的中心，若将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，则有2种结构，说明[Cu(NH3)4]2＋应为平面正方形，产生顺反异构体，由此判断Cu2＋不为sp3杂化，理由：若是sp3杂化，[Cu(NH3)4]2＋的空间构型为正四面体形，将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，则只有1种结构。(2)甲醛碳氧之间为双键，根据价层电子对互斥理论可知双键与单键之间的斥力大于单键与单键之间的斥力，所以H—C—H的键角小于120°。(3)当中心原子的价层电子对数为4时，VSEPR模型为四面体形，硫原子无孤电子对，所以分子构型为四面体；因为X原子得电子能力越弱，A—X形成的共用电子对之间的斥力越强，F原子的得电子能力大于氯原子，所以SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl>SO2F2分子中∠F—S—F。(4)由图可知，碳原子杂化类型分别为sp2和sp3。
答案：(1)否　若是sp3杂化，[Cu(NH3)4]2＋的空间构型为正四面体形，将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，则只有1种结构
(2)<　(3)四面体　>　(4)sp2、sp3
6．(2021·南阳模拟)(1)光气(COCl2)是一种重要的有机中间体，其分子的立体构型为____________，其三种元素的电负性由小到大的顺序为____________，写出与COCl2互为等电子体的分子和离子：______________________(各写一种)。
(2)下图为DNA结构局部图。双链通过氢键使它们的碱基(A…T和C…G)相互配对形成双螺旋结构，请写出图中存在的两种氢键的表示式____________、____________。

解析：(1)光气分子中C原子价层电子对个数＝3＋＝3，且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断其空间构型为平面三角形；同一周期从左到右元素的电负性逐渐增大，元素的非金属性越强电负性越大，所以C、O、Cl三种元素的电负性由小到大的顺序为C<Cl<O；与COCl2互为等电子体的分子和离子中含有4个原子、价电子数是24，则与光气互为等电子体的分子有SO3、BF3、N2Cl2等，与光气互为等电子体的离子有NOCl、NO等。
(2)N、O或者F元素的电负性都很强，不同分子中的N原子、O原子或者F原子与和N、O、F相连的H原子之间都可以形成氢键，如O—H…N、N—H…O、O—H…O、N—H…N，所以图中存在的两种氢键的表示式为N—H…O，N—H…N。
答案： (1)平面三角形　C<Cl<O　N2Cl2、NO
(2)N—H…O　N—H…N
7．元素周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。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1∶1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)。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元素；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，c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，分别为NH3(三角锥形)、H2O(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为sp3杂化；H与N、O、S形成既含极性共价键，又含非极性共价键的化合物有H2O2(H—O—O—H)、N2H4H—O、H—N为极性键，O—O、N—N为非极性键。(2)这些元素可形成含氧酸HNO2、HNO3、H2SO3、H2SO4，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是HNO2、HNO3；酸根呈三角锥形结构的酸为H2SO3，SO的S原子的价层电子对数为3＋×(6＋2－2×3)＝3＋1＝4。(3)含有H、N、O、S、Cu五种元素的化合物，联系配合物有关知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(NH3)4(H2O)2]SO4，加热时，由于H2O和Cu2＋作用力较弱会先失去。
答案：(1)sp3　H2O2、N2H4(合理即可)
(2)HNO2、HNO3　H2SO3
(3)SO　共价键和配位键　H2O　H2O与Cu2＋的配位键比NH3与Cu2＋的弱
8．(2021·滨州模拟)(1)配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl3·6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)、CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1 mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生氯化银，沉淀的量分别为3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。
①请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。
CoCl3·6NH3(黄色)________，CoCl3·4NH3(紫色)________；
②后两种物质组成相同而颜色不同的原因是________________________；
③上述配合物中，中心离子的配位数都是________，写出中心离子的电子排布式________。
(2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成血红色。该反应在有的教材中用方程式FeCl3＋3KSCN===Fe(SCN)3＋3KCl表示。经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3＋与SCN－不仅能以1∶3的个数比配合，还可以其他个数比配合。请按要求填空：①Fe3＋与SCN－反应时，Fe3＋提供____________，SCN－提供____________，二者通过配位键结合；
②所得Fe3＋与SCN－的配合物中，主要是Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合所得离子显血红色。含该离子的配合物的化学式是________________；
③若Fe3＋与SCN－以个数比1∶5配合，则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为________________。
解析：(1)①1 mol CoCl3·6NH3只生成3 mol AgCl，则1 mol CoCl3·6NH3中有3 mol Cl－为外界离子，钴的配位数为6，则配体为NH3，所以其化学式为[Co(NH3)6]Cl3；1 mol CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)只生成1 mol AgCl，则1 mol CoCl3·4NH3中有1 mol Cl为外界离子，钴的配位数为6，则配体为NH3和Cl－，所以其化学式为[Co(NH3)4Cl2]Cl；②CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)的化学式都是[Co(NH3)4Cl2]Cl，但因其空间构型不同，导致颜色不同；③这几种配合物的化学式分别是[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl，其配位数都是6；中心离子为Co3＋，Co3＋核外有24个电子，其基态钴离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。(2)①Fe3＋与SCN－反应生成的配合物中，Fe3＋提供空轨道，SCN－提供孤电子对；②Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合所得离子为[Fe(SCN)]2＋，故FeCl3与KSCN在水溶液中反应生成[Fe(SCN)]Cl2与KCl；③Fe3＋与SCN－以个数比1∶5配合所得离子为[Fe(SCN)5]2－，故FeCl3与KSCN在水溶液中反应生成K2[Fe(SCN)5]与KCl，所以反应方程式为FeCl3＋5KSCN===K2[Fe(SCN)5]＋3KCl。
答案：(1)①[Co(NH3)6]Cl3　[Co(NH3)4Cl2]Cl　②空间构型不同　③6　1s22s22p63s23p63d6
(2)①空轨道　孤电子对　②[Fe(SCN)]Cl2　③FeCl3＋5KSCN===K2[Fe(SCN)5]＋3KCl