高二化学2-2 分子的立体结构 优化训练（人教版选修3）

高二化学2-2 分子的立体结构 优化训练（人教版选修3）

‎1．用价层电子对互斥理论预测H2O和CH4的立体构型，两个结论都正确的是(　　)‎ A．直线形，三角锥形　　　　 B．V形，三角锥形 C．直线形，正四面体形 D．V形，正四面体形 解析：选D。在H2O中，价层电子对数为4，若无孤电子对存在，则其应为正四面体形。但中心原子O上有两对孤电子对，而且孤电子对也要占据中心原子周围的空间，它们相互排斥，因此H2O为V形结构；在CH4分子中，价层电子对数为4，无孤电子对，所以CH4为正四面体形。‎ ‎2．下列分子或离子中，不含有孤电子对的是(　　)‎ A．H2O　　　　　　　　　　 B．H3O＋‎ C．NH3 D．NH ‎3．(2011年合肥高二检测)关于原子轨道的说法正确的是(　　)‎ A．凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其立体构型都是正四面体形 B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的 C．sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道 D．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键 解析：选C。H2O、NH3中的O、N均为sp3杂化，但立体构型却为V形和三角锥形，故A项错误；sp3杂化是由同一个原子的1个s轨道和3个p轨道形成的一组能量相近的杂化轨道，故B项错误，C项正确。BF3中的B为sp2杂化，故D项错误。‎ ‎4．向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液不能生成AgCl沉淀的是(　　)‎ A．[Co(NH3)4Cl2]Cl B．[Co(NH3)3Cl3]‎ C．[Co(NH3)6]Cl3 D．[Co(NH3)5Cl]Cl2‎ 解析：选B。配合物的内界与外界由离子键结合，只要外界存在Cl－，加入AgNO3溶液即有AgCl沉淀生成。对于B项配合物分子[Co(NH3)3Cl3]，Co3＋、NH3、Cl－全处于内界，很难电离，不存在Cl－，所以不生成AgCl沉淀。‎ ‎5．指出下列原子的杂化轨道类型及分子的结构式、立体构型。‎ ‎(1)CO2‎ 分子中的C采取________杂化，分子的结构式________________，立体构型________；‎ ‎(2)CH2O中的C采取________杂化，分子的结构式________________，立体构型 ‎________；‎ ‎(3)CH4分子中的C采取________杂化，分子的结构式________________，立体构型 ‎________；‎ ‎(4)H2S分子中的S采取________杂化，分子的结构式________________，立体构型 ‎________。‎ 解析：杂化轨道所用原子轨道的能量相近，且杂化轨道只能用于形成σ键，剩余的p轨道还可以形成π键。杂化轨道类型决定了分子(或离子)的立体构型，如sp2杂化轨道的键角为120°，立体构型为平面三角形。因此，也可根据分子的立体构型确定分子(或离子)中杂化轨道的类型，如CO2为直线形分子，因此分子中杂化轨道类型为sp杂化。‎ 答案：(1)sp　O===C===O　直线形 ‎1．(2011年洛阳市第八中学高二检测)下列说法中正确的是(　　)‎ A．NO2、SO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构 B．P4和CH4都是正四面体分子且键角都为109°28′‎ C．NH的电子式为，离子呈平面正方形结构 D. NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强 解析：选D。NCl3分子的电子式为，分子中各原子都满足8电子稳定结构，A错误；P4为正四面体分子，但其键角为60°，B错误；NH为正四面体结构而非平面正方形结构，C错误；NH3分子电子式为，有一对未成键电子，由于未成键电子对成键电子的排斥作用，使其键角为107°，呈三角锥形，D正确。‎ ‎2．(2011年太原高二调研)最近媒体报道了一些化学物质，如爆炸力极强的N5、结构类似白磷的N4、比黄金还贵的18O2、太空中的甲醇气团等。下列说法中正确的是(　　)‎ A．18O2和16O2是两种不同的核素 B．将a g铜丝灼烧成黑色后趁热插入甲醇中，铜丝变红，质量小于a g C．N4为正四面体结构，每个分子中含有6个共价键，键角为109°28′‎ D．2N5===5N2是化学变化 解析：选D。核素是指具有一定质子数和中子数的原子，而18O2和16O2是单质，A错；将a g铜丝灼烧成黑色后趁热插入甲醇中，发生反应2Cu＋O2 2CuO和CuO＋CH3OHCu＋HCHO＋H2O，在反应前后铜的质量没变，B错；N4和白磷分子一样，为正四面体构型，含有6个共价键，键角应为60°，C错；N5和N2互为同素异形体，相互转化为化学变化，D正确。‎ ‎3．下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是(　　)‎ A．CO2与SO2 B．CH4与NH3‎ C．BeCl2与BF3 D．C2H2与C2H4‎ 解析：选B。A项中CO2为sp杂化，SO2为sp2杂化，A项错；B项中均为sp3杂化，B项正确；C项中BeCl2为sp杂化，BF3为sp2杂化，C项错；D项中C2H2为sp杂化，C2H4为sp2杂化，D项错。‎ ‎4．下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是(　　)‎ A．CO2 B．H2S C．PCl3 D．SiCl4‎ 解析：选B。H2O分子为V形，A项CO2为直线形，B项H2S为V形，C项PCl3为三角锥形，D项SiCl4为正四面体形。‎ ‎5．下列过程与配合物的形成无关的是(　　)‎ A．除去Fe粉中的SiO2可用强碱溶液 B．向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失 C．向FeCl3溶液中加入KSCN溶液 D．向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失 解析：选A。对于A项，除去Fe粉中的SiO2是利用SiO2可与强碱反应的化学性质，与配合物的形成无关；对于选项B，AgNO3与氨水反应生成了AgOH沉淀，继续反应生成了配合物离子[Ag(NH3)2]＋；对于C项，Fe3＋与KSCN反应生成了配合物离子[Fe(SCN)n]3－n；对于D项，CuSO4与氨水反应生成了配合物离子[Cu(NH3)4]2＋。‎ ‎6．(2011年黑龙江省大庆四中高二检测)在乙烯分子中有5个σ键、一个π键，它们分别是(　　)‎ A．sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键 B．sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键 C．C—H之间是sp2形成的σ键，C—C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键 D．C—C之间是sp2形成的σ键，C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键 解析：选A。乙烯分子中C原子发生sp2杂化，杂化轨道共形成4个C—H σ键，1个C—C σ键，未杂化的2p轨道形成π键，A项说法正确。‎ ‎7．为了解释和预测分子的立体构型，科学家在归纳了许多已知的分子立体构型的基础上，提出了一种十分简单的理论模型——价层电子对互斥理论。这种模型把分子分成两类：一类是________________________________；另一类是________________________________。BF3和NF3都是四个原子的分子，BF3的中心原子是________，NF3的中心原子是________；BF3分子的立体构型是平面三角形，而NF3分子的立体构型是三角锥形的原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：多原子分子的中心原子的价层电子均是未成对电子时，和其他原子全部形成化学键，若有成对电子，则以孤电子对的形式存在，故价层电子对互斥理论把分子按中心原子的成键情况分成两类。‎ BF3的中心原子是B原子，共有三个价电子，全部用于成键，根据价层电子对互斥理论，应为平面三角形最稳定；NF3分子的中心原子是N原子，有五个价电子；只用了三个成键，还有一对孤电子对，根据价层电子对互斥理论，孤电子对参与价键的排斥，使三个共价键偏离平面三角形而形成三角锥形。‎ 答案：中心原子上的价电子都用于形成共价键　中心原子上有孤电子对　B　N　BF3分子中B原子的3个价电子都与F原子形成共价键而呈平面三角形，而NF3分子中N原子的3个价电子与F原子形成共价键，还有一对未成键的电子对，占据了N原子周围的空间，参与相互排斥，形成三角锥形 ‎8．已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数A＜B＜C＜D＜E。其中A、B、C是同一周期的非金属元素。化合物DC为离子化合物，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构。AC2为产生温室效应的主要气体。B、C的氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点高。E的原子序数为24，ECl3能与B、C的氢化物形成六配位的配合物，且两种配体的物质的量之比为2∶1，三个氯离子位于外界。请根据以上情况，回答下列问题：(答题时，A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示)‎ ‎(1)A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)B的氢化物分子的立体构型是________，其中心原子采取________杂化。‎ ‎(3)写出化合物AC2的电子式________；一种由B、C组成的化合物与AC2互为等电子体，其化学式为________。‎ ‎(4)E的核外电子排布式是________，ECl3形成的配合物的化学式为________。‎ ‎(5)B的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液与D的单质反应时，B被还原到最低价，该反应的化学方程式是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：本题是元素推断和考查物质结构、性质的一道综合题。根据D、C形成DC离子化合物，且D、C都为二价离子，A、B、C为同周期的非金属，所以D可能为Mg或Ca，C可能为O或S，又因为B、C的氢化物比同族相邻周期元素氢化物沸点高，所以B、C的氢化物一定能形成氢键，且核电荷数A＜B＜C＜D＜E，所以B为N，C为O，D为Mg，E原子序数为24，所以E为Cr，AC2为产生温室效应的主要气体，所以A为C。‎ ‎(1)非金属性越强，越难失去电子，第一电离能越大，但N是p轨道半充满，所以I1：C＜O＜N；(2)B的氢化物为NH3，立体构型为三角锥形，中心原子是sp3杂化；(3)AC2为CO2，其电子式为，N与O形成与CO2互为等电子体的物质应为N2O；(4)Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1，根据信息，ECl3形成配位化合物的化学式为[Cr(NH3)4(H2O)2]Cl3；(5)反应式为：4Mg＋10HNO3===4Mg(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O。‎ 答案：(1)C＜O＜N　(2)三角锥形　sp3‎ ‎(3) 　N2O ‎(4)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)‎ ‎[Cr(NH3)4(H2O)2]Cl3‎ ‎(5)4Mg＋10HNO3===4Mg(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O ‎9．(思维拓展题)配位键是一种特殊的共价键，即共用电子对由某原子单方面提供和另一提供空轨道的粒子结合。如NH就是由NH3(氮原子提供电子对)和H＋(提供空轨道)通过配位键形成的。据此，回答下列问题：‎ ‎(1)下列粒子中可能存在配位键的是________。‎ A．CO2 B．H3O＋‎ C．CH4 D．NH ‎(2)硼酸(H3BO3)溶液呈酸性，试写出其电离方程式：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)科学家对H2O2结构的认识经历了较为漫长的过程，最初科学家提出了两种观点：‎ 甲： (式中O→O表示配位键，在化学反应中O→O键遇到还原剂时易断裂)‎ 乙：HOOH 化学家Baeyer和Villiyer为研究H2O2的结构，设计并完成了下列实验：‎ a．将C2H5OH与浓H2SO4反应生成(C2H5)2SO4和水；‎ b．将制得的(C2H5)2SO4与H2O2反应，只生成A和H2SO4；‎ c．将生成的A与H2反应(已知该反应中H2作还原剂)。‎ ‎①如果H2O2的结构如甲所示，实验c中化学反应方程式为(A写结构简式)________________________________________________________________________。‎ ‎②为了进一步确定H2O2的结构，还需要在实验c后添加一步实验d，请设计d的实验方案：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：本题综合考查配位键的形成和配合物的性质。解题时要注意配位键形成条件中的一方提供电子对，另一方提供空轨道。‎ ‎(1)由题中信息可导出结论：凡能给出H＋的物质中一般含有配位键。‎ ‎(2)硼原子为提供空轨道的原子，H3BO3的电离是硼原子和水中的OH－形成配位键，水产生的H＋表现出酸性。‎ ‎(3)由题中所含配位键的物质的反应特点分析。‎ 答案：(1)BD ‎(2)H3BO3＋H2OH＋＋[B(OH)4]－‎ ‎②用无水硫酸铜检验c的反应产物中有没有水生成