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1、2022年高中化学专题4分子空间结构与物质性质4.1分子构型与物质的性质练习苏教版选修一、选择题1.下列关于杂化轨道的说法错误的是()A.所有原子轨道都参与杂化B.同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化C.杂化轨道能量集中,有利于牢固成键D.杂化轨道中不一定有电子【解析】选A。参与杂化的原子轨道,其能量不能相差太大,如1s与2s、2p能量相差太大,不能形成杂化轨道,即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化,故A项错误,B项正确;杂化轨道的电子云一头大一头小,成键时利用大的一头,可使电子云重叠程度更大,形成牢固的化学键,故C项正确;并不是所有的杂化轨道中都会有电子,也可以是空轨道,也可以有一对孤电子对
2、(如NH3、H2O的形成),故D项正确。2.(xx淮阴高二检测)下列关于杂化轨道的叙述正确的是()A.杂化轨道可用于形成键,也可用于形成键B.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对C.NH3中氮原子的sp3杂化轨道是由氮原子的3个p轨道与氢原子的s轨道杂化而成的D.在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个CH键【解析】选B。杂化轨道只用于形成键,或用来容纳未参与成键的孤电子对,不能用来形成键,故B正确,A不正确;NH3中氮原子的sp3杂化轨道是由氮原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成的,C不正确;在乙烯分子中,1个碳原子的3个sp2杂化轨道中的2个sp2杂化轨
3、道与2个氢原子的s轨道重叠形成2个CH键,剩下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个CC键,D不正确。【补偿训练】在中,中间的碳原子和两边的碳原子分别采用的杂化方式是()A.sp2sp2B.sp3sp3C.sp2sp3D.spsp3【解析】选C。CH3中C的杂化轨道数为4,采用sp3杂化;中间C的杂化轨道数为3,采用sp2杂化。3.用价层电子对互斥理论判断SO3的分子构型为()A.正四面体型 B.V形C.三角锥型 D.平面三角形【解析】选D。SO3分子中S的价电子对数=3,由于结合3个O,故成键电子对数为3,孤电子对数是0,其分子为平面三角形构型。【补偿训练】下列分子或
4、离子的空间构型为平面三角形的是()A.N B.NH3C.H3O+ D.CO2【解析】选A。N中N的孤电子对数=(5+1-32)/2=0,所以N中无孤电子对,N通过三对电子与O成键,空间构型为平面三角形;NH3中N的孤电子对数为(5-3)/2=1,H3O+中O的孤电子对数为(6-3-1)/2=1,在NH3和H3O+中都有1对孤电子对,还有3对电子成键,所以NH3、H3O+的空间构型都为三角锥型;在CO2中C的孤电子对数为(4-22)/2=0,没有孤电子对,只有2对键电子对,故CO2分子为直线形。4.(xx梅州高二检测)下列关于NH3和CO2的说法中正确的是()A.都是直线形结构B.中心原子都采取
5、sp杂化C.NH3为三角锥型结构,CO2为直线形结构D.氮原子和碳原子上都没有孤电子对【解析】选C。NH3和CO2分子的中心原子分别采取sp3杂化和sp杂化的方式成键,但NH3分子中氮原子上有1对孤电子对未参与成键,根据价电子对互斥理论,NH3的分子构型应为三角锥型,CO2的分子构型为直线形。5.下列叙述中正确的是()A.以非极性键结合的双原子分子一定是非极性分子B.以极性键结合的分子一定是极性分子C.非极性分子只能是双原子单质分子D.非极性分子中一定含有非极性键【解析】选A。A项是正确的,如O2、H2、N2等;B项错误,以极性键结合的分子不一定是极性分子,若分子构型对称,正、负电荷重心重合,
6、就是非极性分子,如CH4、CO2、CCl4、CS2等;C项错误,非极性键也存在于某些共价化合物中,如H2O2、C2H4、C2H5OH,某些离子化合物中也存在非极性键,如Na2O2;D项错误,非极性分子中不一定含有非极性键,如CH4、CO2等。【方法规律】分子的极性是分子中化学键的极性向量和。只含有非极性键的分子一定是非极性分子;而含极性键的分子,如果分子的空间结构是对称的,则键的极性相互抵消,各个键的极性的向量和为零,整个分子就是非极性分子;反之,则是极性分子。6.下列化合物中含有手性碳原子的是()A.CCl2F2 B.C.CH3CH2OH D.【解析】选D。根据手性碳原子的定义可知,手性碳原
7、子是一个碳原子上连接4个不同的原子或基团,只有D中物质的分子含有连接了4个不同原子和基团的碳原子。7.下列叙述中不正确的是()A.卤化氢分子中,卤素的非金属性越强,共价键的极性越强,稳定性也越强B.以极性键结合的分子,一定是极性分子C.判断A2B或AB2型分子为极性分子必须具有极性键且空间构型不对称D.非极性分子中,各原子间可能既有极性键又有非极性键【解析】选B。在HF、HCl、HBr、HI分子中,卤素的非金属性越强,HX键的极性越强;以极性键结合的双原子分子一定是极性分子,但以极性键结合的多原子分子也可能是非极性分子,如CO2是非极性分子;A2B型分子如H2O、H2S等,AB2型分子如SO2
8、等,判断其是极性分子的根据是必有极性键,且空间构型不对称。【易错提醒】CO2、CS2等多原子分子,其空间构型对称,这样的非极性分子中可以含有极性键。8.(双选)下列分子中,属于非极性分子的是()A.SO2 B.BeCl2 C.BBr3 D.COCl2【解析】选B、C。A、B、C三项利用“化合价法”判断:SO2中S的化合价为+4,价电子数为6,SO2为极性分子;BeCl2中Be的化合价为+2,价电子数为2,该分子为非极性分子;BBr3中B的化合价为+3,价电子数为3,该分子为非极性分子;D项结构为,此结构为非对称结构,故为极性分子。9.(xx杭州高二检测)氯化硼的熔点为-107,沸点为12.5,
9、在其分子中键与键之间的夹角为120,它能水解,下列有关叙述正确的是()A.氯化硼分子间含有氢键B.氯化硼中心原子采用sp杂化C.氯化硼分子呈正三角形,属非极性分子D.其分子空间结构类似H2O【解析】选C。根据氢键含义氯化硼分子间不含氢键,由于氯化硼分子中键与键之间的夹角为120,说明氯化硼分子是平面三角形,中心原子采用sp2杂化,为极性键形成的非极性分子。10.(xx天津高二检测)xx年韩国首尔大学的科学家将水置于一个足够强的电场中,在20时,水分子瞬间凝固形成“暖冰”。下列关于“暖冰”的说法正确的是()A.暖冰中水分子是直线形分子B.水凝固形成20时的“暖冰”所发生的变化是化学变化C.暖冰中
10、水分子的各原子均满足8电子稳定结构D.在电场作用下,水分子间更易形成氢键,因而可以制得“暖冰”【解析】选D。暖冰中水分子的组成不会改变,所发生的变化是物理变化,水分子的氧原子满足8电子稳定结构,而氢原子是2电子稳定结构。11.(双选)(xx浙江高考节选)下列说法正确的是()A.HOCH2CH(OH)CH2OH与CH3CHClCH2CH3都是手性分子B.N和CH4的空间构型相似C.BF3与都是平面形分子D.CO2和H2O都是直线形分子【解析】选B、C。手性分子是化学中结构上镜像对称而又不能完全重合的分子,连有四个不同原子或基团的碳原子称为手性碳原子,HOCH2CH(OH)CH2OH不是手性分子,
11、A项错误,N和CH4的空间构型都是正四面体,B项正确;BF3是平面三角形,苯是平面结构,C项正确;CO2是直线形分子,而H2O是V形分子,D项错误。二、非选择题12.有下列微粒:CH4CH2CH2CHCHNH3NBF3P4H2OH2O2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)所有原子共平面的是,共线的是。(4)含有极性键的极性分子是。【解析】CH4、NH3、N、P4、H2O、H2O2中心原子各有四对价层电子对,为sp3杂化,这些微粒空间构型分别为正四面体型、三角锥型、正四面体型、正四面体型、V形、二面角形。BF3
12、、CH2CH2的中心原子为sp2杂化,分别为平面三角形、平面形。CHCH中心原子为sp杂化,为直线形。答案:(1)(2)(3)(4)【补偿训练】(xx台州高二检测)若ABn的中心原子上有一对孤电子对未能成键,当n=2时,其分子结构为;当n=3时,其分子结构为。【解析】若中心原子上有未成键的孤电子对,根据价层电子对互斥模型,其与成键电子对之间存在斥力,AB2型分子为V形(如SO2)。AB3型分子为三角锥型(如NH3)。答案:V形三角锥型【方法规律】若中心原子上有孤电子对,则它对成键电子对的排斥作用较强,导致键角减小。13.(xx苏州高二检测)已知A、B、C三种分子所含原子的数目依次为1、3、6,
13、且都含有18个电子,C是一种有毒的有机物。(1)组成A分子的原子的元素符号是;(2)从B分子的立体结构判断,该分子属于分子(填“极性”或“非极性”);(3)C的熔、沸点比CH4的熔、沸点高,其主要原因是(须指明C是何物质)_。【解析】含有18个电子的微粒中,由单个原子组成的分子为氩,元素符号是Ar;B分子中含有3个原子,应该是H2S,空间构型为V形,属于极性分子;在分析由6个原子组成的C分子时,应该注意从三种9电子基(CH3、NH2、OH)入手,结合C是一种有毒的有机物即可判断C为CH3OH,CH3OH的熔、沸点比CH4的熔、沸点高,其主要原因是CH3OH分子之间能形成氢键。答案:(1)Ar(
14、2)极性(3)C是CH3OH,分子之间能形成氢键14.(xx南京高二检测)(1)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为和。(2)元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。在Y的氢化物(H2Y)分子中,Y原子轨道的杂化类型是。【解析】(1)杂化轨道用于形成键和容纳孤电子对。BCl3分子中硼原子形成3个键,无孤电子对,则硼原子采取sp2杂化。NCl3中氮原子形成3个键,且有1对孤电子对,则氮原子采取sp3杂化。(2)H2S中S采取sp3杂化。答案:(1)sp2sp3(2)sp315.(xx南京高二检测)S与O可形成S。(1)S的空间构型为(用文字描述)。(2)写出一种与S互为等电子体的分子的化学式:_。【解析】(1)S中硫原子采用sp3杂化,S为正四面体型结构。(2)与S互为等电子体的分子可以是CCl4或SiCl4等。答案:(1)正四面体(2)CCl4或SiCl4等【方法规律】推断分子或离子空间构型的三个步骤确定中心原子的价电子对数目:中心原子A的价电子数与配位原子X提供共用的电子数之和的一半,即为中心原子A的价电子对数目。计算时注意:(1)氧族元素原子作为配位原子时,可认为不提供电子,但作为中心原子时可认为它提供所有的6个价电子。(
