高中化学专题46 分子结构与性质教师版.docx
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高中化学专题46分子结构与性质教师版
专题46分子结构与性质
1.三硫化磷(P4S3)是黄绿色针状晶体,易燃、有毒,分子结构之一如下图所示,已知其燃烧热△H=-3677kJ/mol(P被氧化为P4O10),下列有关P4S3的说法中不正确的是
A.分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构
B.P4S3中硫元素为-2价,磷元素为+3价
C.热化学方程式为P4S3(s)+8O2(g)=P4O10(s)+3SO2(g);△H=-3677kJ/mol
D.一个P4S3分子中含有三个非极性共价键
【答案】B
【解析】A、P原子最外层有5个电子,含3个未成键电子,S原子最外层有6个电子,含2个未成键电子,由P4S3的分子结构可知,每个P形成3个共价键,每个S形成2个共价键,分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构,A正确;B、由P4S3的分子结构可知,1个P为+3价,其它3个P都是+1价,正价总数为+6,而S为-2价,B错误;C、根据燃烧热的概念:
1mol可燃物燃烧生成稳定氧化物放出的热量为燃烧热,则P4S3(s)+8O2(g)=P4O10(s)+3SO2(g);△H=-3677kJ/mol,C正确;D、由P4S3的分子结构可知,P-P之间的键为非极性键,P-S之间的键为极性键,一个P4S3分子中含有三个非极性共价键,D正确.
2.常温下三氯化氮(NCl3)是一种淡黄色的液体,其分子结构呈三角锥形,以下关于NCl3说法正确的是()
A.该物质中N-C1键是非极性键
B.NCl3中N原子采用sp2杂化
C.该物质是极性分子
D.因N-C1键的键能大,所以NCl3的沸点高
【答案】C
【解析】A、N和Cl是不同的非金属,则N-Cl键属于极性键,故A错误;B、NCl3中N有3个σ键,孤电子对数
=1,价层电子对数为4,价层电子对数等于杂化轨道数,即NCl3中N的杂化类型为sp3,故B错误;C、根据B选项分析,NCl3为三角锥形,属于极性分子,故C正确;D、NCl3是分子晶体,NCl3沸点高低与N-Cl键能大小无关,故D错误.
3.二氯化二硫(S2Cl2),非平面结构,常温下是一种黄红色液体,有刺激性恶臭,熔点80℃,沸点135.6℃,对干二氯化二硫叙述正确的是
A.二氯化二硫的电子式为
B.分子中既有极性键又有非极性键
C.二氯化二硫属于非极性分子
D.分子中S-Cl键能小于S-S键的键能
【答案】B
【解析】A.S2Cl2分子中S原子之间形成1对共用电子对,Cl原子与S原子之间形成1对共用电子对,结合分子结构可知S2Cl2的结构式为Cl-S-S-Cl,电子式为
故A错误;B.S2Cl2中Cl-S属于极性键,S-S键属于非极性键,不对称的结构,为极性分子,故B正确;C.分子的结构不对称,为极性分子,而不是非极性分子,故C错误;D.同周期从左往右原子半径逐渐减小,所以氯原子半径小于硫原子半径,键长越短键能越大,所以分子中S-Cl键能大于S-S键的键能,故D错误.
4.下列说法正确的是( )
A.P4和CH4都是正四面体分子且键角都为109º28´
B.H2O的熔点、沸点大于H2S的是由于H2O分子之间存在氢键
C.乙醇分子与水分子之间只存在范德华力
D.氯的各种含氧酸的酸性由强到弱排列为HClO>HClO2>HClO3>HClO4
【答案】B
【解析】A项、P4是正四面体分子,键角为60°;CH4是正四面体分子,键角为109°28′,故A错误;B项、H2O分子之间能形成氢键,H2S分子之间不能形成氢键,H2O分子之间分子间作用力大于H2S,则H2O的熔点、沸点大于H2S,故B正确;C项、乙醇分子与水分子之间存在氢键和范德华力,故C错误;D项、含氧酸的非羟基氧原子个数越多,酸性越强,则氯的各种含氧酸的酸性由强到弱排列为HClO4>HClO3>HClO2>HClO,故D错误.
5.氮化硼(BN)晶体有多种结构,六方相氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有层状结构,有白色石墨之称,具有电绝缘性,可作高温润滑剂.立方相氮化硼是超硬材料,硬度可媲美钻石,常被用作磨料和刀具材料.它们的晶体结构如图所示,关于两种晶体的说法,错误的是
A.六方相氮化硼属于混合晶体,其层间是靠范德华力维系,所以质地软
B.立方相氮化硼含有σ键和π键,所以硬度大
C.六方氮化硼不能导电是因为其层结构中没有自由电子
D.相同质量的六方相氮化硼和立方相氮化硼所含共价键数不相同
【答案】B
【解析】A.六方相氮化硼与石墨晶体相同,属于混合晶体,其层间是靠范德华力维系,所以质地软,A正确;B.立方相氮化硼含有共价键和配位键,为σ键,所以硬度大,B错误;C.石墨层内导电是由于层内碳原子形成大
键,有自由移动的电子,而六方氮化硼不能导电是因为其层结构中没有自由电子,C正确;D.六方相氮化硼中每个原子合1.5条键,而立方相氮化硼中每个原子合2条键,则相同质量的六方相氮化硼和立方相氮化硼所含共价键数不相同,D正确.
6.过氧化氢(
)俗称双氧水,其分子结构如图所示.医疗上常用3%的双氧水进行伤口或中耳炎消毒.过氧化氢能与
反应生成
.下列有关过氧化氢的说法中错误的是( )
A.
的结构式为
B.过氧化氢与
的化合反应,不是氧化还原反应
C.
为既含有极性键又含有非极性键的共价化合物
D.过氧化氢与
反应的离子方程式为
【答案】B
【解析】A.
的结构式为
故A正确;B.
中S为+4价,
中的S是+6价,
中,O为-1价,产物
中O为-2价,
被
氧化,化合价发生了变化,是氧化还原反应,故B错误;C.
是共价化合物,其中
是极性键,
是非极性键,故C正确;
D.
是强电解质,所以离子方程式:
故D正确.
7.下列说法正确的是()
A.由于分子间作用力依次增大,所以热稳定性:
NH3<H2O<HF
B.离子晶体中可能存在共价键,分子晶体中不一定存在共价键
C.BeCl2熔点较低,易升华,可溶于醇和醚,由此可推测BeCl2晶体属于原子晶体
D.NH3和CCl4中每个原子的最外层都具有8电子稳定结构
【答案】B
【解析】A.由于N、O、F的非金属性逐渐增强,所以气态氢化物稳定性NH3<H2O<HF,热稳定性与分子间作用力无关,故A错误;B.离子晶体中可能存在共价键,如NaOH等,分子晶体中不一定存在共价键;如稀有气体单质,属于分子晶体,没有共价键,故B正确;C.原子晶体的熔沸点高,硬度较大,分子晶体熔沸点较低,BeCl2熔点较低,易升华,可溶于醇和醚,由此可推测BeCl2晶体属于分子晶体,故C错误;
D.NH3中的H原子最外层有两个电子,不符合每个原子的最外层都具有8电子稳定结构,故D错误.
8.下列有关微粒间作用力的说法正确的是
A.硼酸[B(OH)3]晶体具有与石墨相似的层状结构,则分子中B原子发生的是sp3杂化,不同层分子间主要作用力是范德华力
B.金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用,所以与共价键类似也有方向性和饱和性
C.干冰气化和冰融化克服的分子间作用力相同
D.离子晶体熔融状态电离过程中,只有离子键被破坏
【答案】D
【解析】A.硼酸[B(OH)3]晶体具有与石墨相似的层状结构,则分子中心原子B原子只形成3个σ键,没有孤电子对,故其杂化方式为sp2杂化,不同层分子间主要作用力是范德华力,A错误;B.在金属晶体中,自由电子是由金属原子提供的,并且在整个金属内部的三维空间内运动,为整个金属的所有阳离子所共有,故金属键无方向性和饱和性,B错误;C.干冰和冰都属于分子晶体,但是冰中含有氢键,所以干冰气化只需要克服分子间作用力,冰融化要克服分子间作用力和氢键,C错误;D.离子晶体熔融状态电离过程中,只有离子键被破坏,比如NaHSO4在熔融状态下的电离方程式为:
D正确.
9.下列说法中错误的是
A.从CH4、NH4+、SO42-为正四面体结构,可推测PH4+、PO43-也为正四面体结构
B.1mol金刚石晶体中,平均含有2molC—C键
C.水的沸点比硫化氢的高,是因为H2O分子间存在氢键,H2S分子间不能形成氢键
D.某气态团簇分子结构如图所示,该气态团簇分子的分子式为EF或FE
【答案】D
【解析】A.PH4+、PO43-中都形成4个σ键,且孤电子对数分别为0,则应为正四面体结构,选项A正确;B.金刚石晶体中,每个C原子与其它4个C原子形成共价键,且每2个C原子形成1个共价键,则1mol金刚石晶体中,平均含有4mol×
=2molC-C键,选项B正确;C.氢键的作用力大于分子间作用力,H2O分子间存在氢键,H2S分子间不能形成氢键,导致水的沸点比硫化氢的高,选项C正确;D.团簇分子中含有4个E、4个F原子,分子式应为E4F4或F4E4,选项D错误.
10.下列中心原子的杂化轨道类型和分子几何构型不正确的是
A.CCl4中C原子sp3杂化,为正四面体形
B.H2S分子中,S为sp2杂化,为直线形
C.CS2中C原子sp杂化,为直线形
D.BF3中B原子sp2杂化,为平面三角形
【答案】B
【解析】A.CCl4中C原子形成4个σ键,孤对电子数为0,则为sp3杂化,为正四面体形,故A正确;
B.H2S分子中,S原子形成2个σ键,孤对电子数为
=2,则为sp3杂化,为V形,故B错误;
C.CS2中C原子形成2个σ键,孤对电子数为
=0,则为sp杂化,为直线形,故C正确;D.BF3中B原子形成3个σ键,孤对电子数为
=0,则为sp2杂化,为平面三角形,故D正确.
11.根据价层电子对互斥理论填空:
(1)OF2分子中,中心原子上的σ键电子对数为___,孤电子对数为___,价层电子对数为___,中心原子的杂化方式为___杂化,VSEPR构型为____________,分子的立体构型为___________.
(2)BF3分子中,中心原子上的σ键电子对数为___,孤电子对数为___,价层电子对数为___,中心原子的杂化方式为___杂化,VSEPR构型为____________,分子的立体构型为___________.
(3)SO42-分子中,中心原子上的σ键电子对数为___,孤电子对数为___,价层电子对数为___,中心原子的杂化方式为___杂化,VSEPR构型为____________,分子的立体构型为___________.
【答案】224sp3正四面体V形303sp2平面正三角形平面正三角形404sp3正四面体正四面体
【解析】
(1)O原子最外层有6个电子,F原子最外层有7个电子.OF2分子中,O和F之间形成单键,中心原子为O原子,其与2个F原子形成σ键,故σ键电子对数为2,孤电子对数为[(6+2)-2⨯2]÷2=2,价层电子对数为σ键电子对数与孤电子对数之和,即2+2=4,中心原子的杂化方式为sp3杂化,VSEPR构型为正四面体,分子的立体构型为V形.
(2)B的最外层有3个电子,F的最外层有7个电子.BF3分子中,中心原子上的σ键电子对数为3,孤电子对数为0,价层电子对数为3,中心原子的杂化方式为sp2杂化,VSEPR构型为平面正三角形,分子的立体构型为平面正三角形.
(3)SO42-分子中,中心原子为S原子,其与4个O原子形成σ键,故σ键电子对数为4,孤电子对数为(6+2)-4⨯2=0,价层电子对数为(6+2)÷2=4,中心原子的杂化方式为sp3杂化,VSEPR构型为正四面体,分子的立体构型为正四面体.
12.
(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1mol,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3mol、2mol、1mol和1mol.
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______,CoCl3•4NH3(绿色和紫色)______.
②上述配合物中,中心离子的配位数都是______.
(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______.
【答案】[Co(NH3)6]Cl3[Co(NH3)4Cl2]Cl6空轨道孤电子对[Fe(SCN)]Cl2
【解析】
(1)CoCl3•6NH3中有3个Cl-为外界离子,配体为6个NH3,化学式为[Co(NH3)6]Cl3;CoCl3•4NH3(绿色和紫色)中有1个Cl-为外界离子,配体为4个NH3和2个Cl-,化学式均为[Co(NH3)4(Cl)2]Cl,故答案为:
[Co(NH3)6]Cl3;[Co(NH3)4Cl2]Cl;
②这几种配合物的化学式分别是[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5(Cl)]Cl2、[Co(NH3)4(Cl)2]Cl,其配位数都是6,故答案为:
6;
(2)①Fe3+与SCN-反应生成的配合物中,Fe3+提供空轨道,SCN-提供孤对电子,二者通过配位键结合,故答案为:
空轨道,孤对电子;
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,故答案为:
[Fe(SCN)]Cl2.
13.请用C、H、O、N、S 五种元素回答下列问题
(1)除H 外,其它四种元素中,第一电离能最大的元素基态原子电子排布图为______________,电负性最大的元素基态原子核外电子运动状态共有_________种.
(2)五种元素中,由其中两种元素构成甲、乙、丙、丁四种分子,所含原子的数目依次为3、4、6、8,都含有18 个电子.甲和乙的主要物理性质比较如下:
熔点/K
沸点/ K
标准状况时在水中的溶解度
甲
187
202
2.6
乙
272
423
以任意比互溶
①1mol 乙分子含有_________个σ键;
②丁分子的中心原子采取_________杂化方式;甲分子的VSEPR模型为_________,丙分子为_________ (“极性”或“非极性”) 分子.
【答案】
83NAsp3四面体极性
【解析】
(1)同一周期,从左到右,元素的第一电离能逐渐增大,但第IIA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素,同一主族,从上到下,元素的第一电离能减小,除H 外,其它四种元素中,第一电离能最大的元素是N元素,N元素基态原子核外有7个电子,分别位于1s、2s、2p轨道,该基态原子核外电子排布图为
;元素的非金属性越强,电负性数值越大,电负性最大的元素是O元素,元素的原子核外有几个电子,其基态原子核外电子运动状态就有几种,O原子核外有8个电子,则O原子核外电子有8种运动状态,故答案为:
;8;
(2)五种元素中,由其中两种元素构成甲、乙、丙、丁四种分子,所含原子的数目依次为3、4、6、8,都含有18 个电子,其中甲在水中的溶解度不大,乙易溶于水,二者熔沸点均较低,固态时构成分子晶体,则甲、乙、丙、丁分别是H2S、H2O2、N2H4、C2H6.
①乙分子的结构式为H-O-O-H,共价单键为σ键,每个双氧水分子中含有3个σ键,则1mol双氧水中含有3NA σ键,故答案为:
3NA;
②丁的结构简式为CH3CH3,丁分子的中心原子C原子价层电子对个数是4,且不含孤电子对,C原子杂化方式为sp3杂化;甲分子为H2S,分子中S原子价层电子对个数=2+
=,VSEPR模型为四面体结构;丙分子为N2H4,分子中正负电荷重心不重合,为极性分子,故答案为:
sp3;四面体;极性.
14.A~F六种元素具有下表所示的信息特征,其中A、B、C、D为短周期主族元素,E、F为第四周期元素,它们的原子序数依次增大.请根据相关信息,回答问题:
①A元素原子的核外p电子总数比s电子总数少1;
②B元素原子核外s电子总数与p电子总数相等,且不与A元素在同一周期;
③C原子核外所有p轨道全满或半满;
④D元素的主族序数与周期数的差为4;
⑤E是前四周期中电负性最小的元素;
⑥F在周期表的第六列;
(1)A、C两种元素氢化物的稳定性比较:
A____C(填“>”、“<”或“=”).
(2)B元素和D元素生成的化合物化学式为__________.
(3)F元素基态原子的电子排布式为_________________________________.
(4)化合物CD3中心原子的杂化方式为________,用价层电子对互斥理论推测其分子空间构型为____________.
(5)X是原子序数比B大1的元素的最高价氧化物,Y是元素E的最高价氧化物对应的水化物,则X与Y发生反应的离子方程式为(用相关元素符号表示)_____________.
【答案】>MgCl21s22s22p63s23p63d54s1sp3三角锥形Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
【解析】A、B、C、D、E、F分别为N、Mg、P、Cl、K、Cr.
(1)A,C两种元素氢化物分别是NH3和PH3,N的非金属性强于P,故稳定性NH3>PH3.
(2)B元素和D元素生成的化合物为MgCl2.
(3)F元素为24号元素Cr,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1.
(4)化合物CD3为三氯化磷,其中心原子P原子的价层电子对数为(5+1⨯3)÷2=4,则其杂化方式为sp3,由于P只形成了3个σ键,还有1个孤电子对,故其分子空间构型为三角锥形.
(5)X是原子序数比B大1的元素的最高价氧化物,则X为Al2O3;Y是元素E的最高价氧化物对应的水化物,则Y为KOH.X与Y发生反应的离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O.
15.短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大.已知:
X的最外层电子数是次外层的2倍,在地壳中Z的含量最大,W是短周期元素中原子半径最大的主族元素,Q的最外层比次外层少2个电子.请回答下列问题:
(1)X的价层电子排布式是___,Q的原子结构示意图是____.
(2)Y、Z两种元素中,第一电离能较大的是(填元素符号)_____,原因是______.
(3)Z、W、Q三种元素的简单离子的半径从小到大排列的是________.
(4)关于Y、Z、Q三种元素的下列有关说法,正确有是_______;
A.Y的轨道表示式是:
B.Z、Q两种元素的简单氢化物的稳定性较强的是Z
C.Z、Q两种元素简单氢化物的沸点较高的是Q
D.Y常见单质中σ键与π键的数目之比是1:
2
(5)Q与Z形成的化合物QZ2,中心原子Q的杂化类型是_____,QZ2易溶于水的原因是________.
【答案】2s22p2
NN原子的2p轨道为半充满结构,能量低稳定r(Na+ )<r(O2-)<r(S2-)BDsp2杂化SO2是极性分子,H2O是极性溶剂,相似相溶;SO2与H2O反应生成易溶于水的H2SO3
【解析】
(1)X为C元素,核外电子排布为1s22s22p2,价层电子排布式为2s22p2;Q为S元素,16号元素,原子结构示意图为
;
(2)Y为N元素,Z为O元素,第一电离能大的是N元素,原因是N原子的2p轨道为半充满结构,能量低稳定;
(3)Z、W、Q形成的离子分别为O2-、Na+、S2-.O2-和Na+具有相同的核外电子排布,核电荷数越大,半径越小,则有r(Na+)<r(O2-).O和S同主族,同主族元素形成的简单离子半径从上到小依次增大,有r(O2-)<r(S2-),则排序为r(Na+)<r(O2-)<r(S2-);
(4)Y为N,Z为O,Q为S;
A.Y的2p轨道上有3个电子,根据洪特原则,电子排布在能量相同的各个轨道时,电子总是尽可能分占不同的原子轨道,且自旋状态相同,2p轨道上的3个电子,应该分别在3个不同的轨道;A项错误;
B.O的氢化物H2O的稳定性比S的氢化物H2S的稳定性强,因为O非金属性比S的强;B项正确;
C.O的氢化物H2O的沸点比S的氢化物H2S的沸点高,原因是水分子间存在氢键;C项错误;
D.Y的单质为N2,N和N原子之间有3对共用电子对,其中σ键有1个,π键有2个,比例为1:
2,D项正确;
本题答案选BD;
(5)QZ2为SO2,中心原子S的价电子有6个,配位原子O不提供电子,对于SO2,VP=BP+LP=2+
=3,中心S原子为sp2杂化;根据相似相溶的原理,SO2易溶于水是由于SO2是极性分子,H2O是极性溶剂,相似相溶;另外SO2与H2O反应生成易溶于水的H2SO3.
16.A、B、C、D、E为元素周期表中前四周期元素,原子序数依次增大,A元素原子核外有3个未成对电子,B元素原子核外电子占用3个能级,其中最高能级上的电子数是其所在能层数的2倍,D元素与B元素同族,C元素与A元素同族,E元素原子的价电子数是其余电子数的一半.
(1)A、C、D的第一电离能由大到小的顺序为___________________(用元素符号表示),E2+的基态电子排布式为__________________________________.
(2)B和D的氢化物中,B的氢化物沸点较高的原因是____________________________.
(3)C形成的最高价氧化物的结构如图所示,该结构中C-B键的键长有两类,键长较短的键为__________(填“a”或“b”).
(4)E可与CO形成羰基配合物E2(CO)8,是有机合成的重要催化剂,不溶于水,溶于乙醇、乙醚、苯,熔点50~51℃,45℃(1.33kPa)时升华.
①E2(CO)8为_________晶体.(填晶体类型)
②E2(CO)8晶体中存在的作用力有______________________________.
【答案】N>P>S[Ar]3d7水分子间形成氢键a分子共价键、配位键、范德华力
【解析】根据上述分析,A为N元素,B为O元素,C为P元素,D为S元素,E为Co元素.
(1)同主族自上而下第一电离能减小,同周期随原子序数增大第一电离能呈增大趋势,P元素原子3p能级为半充满稳定状态,第一电离能高于硫,故第一电离能由大到小的顺序为:
N>P>S,E为Co元素,价电子排布式为3d74s2,E2+的基态电子排布式为[Ar]3d7,故答案为:
N>P>S;[Ar]3d7;
(2)水分子间能够形成氢键,而硫化氢分子间不能形成氢键,使得水的沸点高于硫化氢,故答案为:
水分子间能够形成氢键;
(3)结构中黑色球与白色球数目分别为4、10,故该物质为P4O10,结合O原子形成8电子结构,可知a键为P=O、b键为P-O单键,双键中电子云重叠更大,故键长较短的键为a,故答案为:
a;
(4)①Co2(CO)8熔点低、易升华,溶于乙醇、乙醚、苯,说明Co2(CO)8属于分子晶体,故答案为:
分子;
②Co2(CO)8中Co与CO之间形成配位键,CO中含有极性键,分子之间存在范德华力,故答案为:
配位键、极性共价键、范德华力.
17.钛及其化合物在化工、医药、材料等领域有
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