2020-2021魯科化學(xué)性2課時(shí)2.2.1分子空間結(jié)構(gòu)的理論分析含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年新教材魯科化學(xué)選修性必修2課時(shí)分層作業(yè)：2.2.1分子空間結(jié)構(gòu)的理論分析含解析課時(shí)分層作業(yè)（七)分子空間結(jié)構(gòu)的理論分析（建議用時(shí):40分鐘）［合格過關(guān)練］1．下列對sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角的比較，得出結(jié)論正確的是()A．sp雜化軌道的夾角最大B．sp2雜化軌道的夾角最大C．sp3雜化軌道的夾角最大D．sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角相等[答案]A2．在中，中間的碳原子和兩邊的碳原子分別采用的雜化方式是（)A．sp2sp2 B．sp3sp3C．sp2sp3 D．spsp3C［中碳原子形成了3個(gè)σ鍵，無孤電子對，需要形成3個(gè)雜化軌道，采用的雜化方式是sp2。兩邊的碳原子各自形成了4個(gè)σ鍵，無孤電子對，需要形成4個(gè)雜化軌道，采用的是sp3雜化.]3．下列分子的空間結(jié)構(gòu)模型正確的是（)A．CO2B．NH3C．H2SD．CH4D[CO2的空間結(jié)構(gòu)為直線形，A項(xiàng)錯(cuò)誤；NH3的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，B項(xiàng)錯(cuò)誤；H2S與H2O的空間結(jié)構(gòu)相似，均為角形，C項(xiàng)錯(cuò)誤；CH4的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形,D項(xiàng)正確。]4．PCl3分子的空間結(jié)構(gòu)是（)A．平面三角形，鍵角小于120°B．平面三角形，鍵角為120°C．三角錐形，鍵角小于109.5°D．三角錐形，鍵角為109。5°C[PCl3中P原子采取sp3雜化，P原子含有1對孤電子對,PCl3的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形,鍵角小于109。5°。］5．乙炔分子中的碳原子采取的雜化方式是(）A．sp雜化 B．sp2雜化C．sp3雜化 D．無法確定A[乙炔的結(jié)構(gòu)式為H—C≡C-H，其空間結(jié)構(gòu)為直線形，碳原子采取sp雜化.］6．下列關(guān)于苯分子的性質(zhì)描述錯(cuò)誤的是(）A．苯分子呈平面正六邊形,六個(gè)碳碳鍵完全相同,鍵角皆為120°B．苯分子中的碳原子采取sp2雜化，6個(gè)碳原子中未參與雜化的2p軌道以“肩并肩”形式形成一個(gè)大π鍵C．苯分子中的碳碳鍵是介于單鍵和雙鍵之間的一種特殊類型的鍵D．苯能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色D［苯分子中的碳原子采取sp2雜化,六個(gè)碳碳鍵完全相同，呈平面正六邊形結(jié)構(gòu)，鍵角皆為120°；在苯分子中形成一個(gè)較穩(wěn)定的六電子大π鍵，因此苯分子中的碳碳鍵并不是單、雙鍵交替結(jié)構(gòu)，不能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。]7．下列關(guān)于價(jià)電子對互斥模型（VSEPR模型）的敘述中不正確的是（)A．VSEPR模型可用來預(yù)測分子的空間結(jié)構(gòu)B．分子中價(jià)電子對相互排斥決定了分子的空間結(jié)構(gòu)C．中心原子上的孤電子對也要占據(jù)中心原子周圍的空間并參與互相排斥D．分子中鍵角越大，價(jià)電子對相互排斥力越大,分子越穩(wěn)定D［VSEPR模型可用來預(yù)測分子的空間結(jié)構(gòu)，A正確；空間結(jié)構(gòu)與價(jià)電子對相互排斥有關(guān)，所以分子中價(jià)電子對相互排斥決定了分子的空間結(jié)構(gòu)，B正確；中心原子上的孤電子對也要占據(jù)中心原子周圍的空間并參與互相排斥，且孤電子對間的排斥力〉孤電子對和成鍵電子對間的排斥力,C正確；分子的穩(wěn)定性與鍵角沒有關(guān)系,D錯(cuò)誤。]8．下列常見分子的空間結(jié)構(gòu)最相近的是（）A．CO2和SO2 B．CH4和NH3C．CH2O和BBr3 D．H2O和BeCl2C[CO2和SO2的空間結(jié)構(gòu)分別為直線形和角形,A項(xiàng)錯(cuò)誤；CH4和NH3的空間結(jié)構(gòu)分別為正四面體形和三角錐形，B項(xiàng)錯(cuò)誤;CH2O和BBr3的空間結(jié)構(gòu)均為平面三角形，其中后者為正三角形，C項(xiàng)正確;H2O和BeCl2的空間結(jié)構(gòu)分別為角形和直線形,D項(xiàng)錯(cuò)誤。］9．下列分子或離子之間互為等電子體的是（）A．CH4和H3O＋ B．NOeq\o\al(－，3)和SO2C．O3和CO2 D．N2和Ceq\o\al（2－，2)D［由短周期元素組成的微粒，其原子總數(shù)相同,價(jià)電子總數(shù)相同，即互為等電子體。CH4和H3O＋的原子總數(shù)不同，A錯(cuò)誤；NOeq\o\al（－，3）和SO2的原子總數(shù)不同，B錯(cuò)誤;O3和CO2的價(jià)電子總數(shù)不同，C錯(cuò)誤;N2和Ceq\o\al（2－,2)的原子總數(shù)相同,價(jià)電子總數(shù)也相同,D正確。］10．下列微粒的中心原子的價(jià)電子對數(shù)正確的是(）A．CH44 B．CO21C．BF32 D．SO32A[根據(jù)價(jià)電子對互斥理論可知，分子中的中心原子的價(jià)電子對數(shù)＝與中心原子結(jié)合的原子數(shù)＋中心原子孤電子對數(shù)。CH4中中心原子的價(jià)電子對數(shù)＝4＋eq\f（1,2）×（4－4×1）＝4；CO2中中心原子的價(jià)電子對數(shù)＝2＋eq\f（1，2)×(4－2×2）＝2；BF3中中心原子的價(jià)電子對數(shù)＝3＋eq\f（1，2)×（3－3×1)＝3;SO3中中心原子的價(jià)電子對數(shù)＝3＋eq\f（1，2)×（6－3×2）＝3。］11．若ABn的中心A原子上沒有未用于形成共價(jià)鍵的孤電子對，運(yùn)用價(jià)層電子對互斥理論，下列說法正確的是（)A．若n＝2，則分子的空間結(jié)構(gòu)為角形B．若n＝3，則分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形C．若n＝4，則分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形D．以上說法都不正確C[若ABn中中心A原子上沒有未用于成鍵的孤電子對,則根據(jù)斥力最小的原則，當(dāng)n＝2時(shí)，分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形,A錯(cuò)誤;n＝3時(shí),分子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，B錯(cuò)誤;n＝4時(shí)，分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，C正確，D錯(cuò)誤。］12．B3N3H6與苯是等電子體，則下列說法不正確的是（)A．B3N3H6能發(fā)生加成反應(yīng)和取代反應(yīng)B．B3N3H6具有堿性C．B3N3H6各原子在同一平面上D．B3N3H6不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色B[苯分子中所有原子都在同一平面上，能發(fā)生加成反應(yīng)和取代反應(yīng)，不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，不具有堿性，而B3N3H6與苯是等電子體，具有與苯相似的結(jié)構(gòu)，則B3N3H6分子中含有大π鍵，無雙鍵結(jié)構(gòu)，不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，所有原子均在同一平面上，能發(fā)生加成反應(yīng)和取代反應(yīng),B項(xiàng)錯(cuò)誤.］13．(素養(yǎng)題)2001年是偉大的化學(xué)家、1954年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主、著名的化學(xué)結(jié)構(gòu)大師、20世紀(jì)的科學(xué)怪杰鮑林(L.Pauling)教授的100周年誕辰。這位老人謝世后，人們打開他的辦公室，發(fā)現(xiàn)里面有一塊黑板,畫得滿滿的，其中一個(gè)結(jié)構(gòu)式如圖所示。老人為什么畫這個(gè)結(jié)構(gòu)式？它能合成嗎？它有什么性質(zhì)？不得而知。這是鮑林留給世人的一個(gè)謎，也許這是永遠(yuǎn)無法解開的謎，也許有朝一日你就能解開它.不管結(jié)果如何，讓我們先對這個(gè)結(jié)構(gòu)做一番了解：(1)它的分子式是______________________________________________.(2）它的所有原子是否可能處于同一個(gè)平面上？______（填“可能”或“不可能”).(3)它是否帶有電荷？________________.(4）該分子中sp雜化的氮原子有________個(gè);sp2雜化的氮原子有______個(gè)；sp3雜化的氮原子有______個(gè)。(5）為什么人們推測它是炸藥？______________________________________________________________________________________________________。[解析](1)根據(jù)有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)簡式的書寫規(guī)則,不難確定，每個(gè)環(huán)上除3個(gè)氮原子外還有3個(gè)碳原子，由此可以確定其分子式。(2）碳原子和氮原子均相當(dāng)于有3個(gè)價(jià)電子對，根據(jù)價(jià)電子對互斥理論，可知它們?yōu)槠矫嫒切谓Y(jié)構(gòu)，由此推出由碳原子和氮原子構(gòu)成的環(huán)為平面結(jié)構(gòu),氧原子有4對電子對,它們的排列方式為四面體形結(jié)構(gòu)，故與氧原子連接的氫原子可能在平面內(nèi),與環(huán)不直接連接的2個(gè)氮原子也在平面內(nèi)。（3）由電子數(shù)可以確定，該分子不帶電荷。（4）根據(jù)氮原子的成鍵特征和結(jié)構(gòu)(或價(jià)電子對互斥理論)可以確定，采用sp2雜化方式的氮原子數(shù)為9個(gè),采用sp雜化方式的氮原子數(shù)為1個(gè)，無sp3雜化方式。（5）物質(zhì)越穩(wěn)定，能量越低，反應(yīng)放出的能量越多。［答案]（1）C6H2O2N10(2）可能(3）否（4)190（5)它分解能放出大量的熱并生成大量穩(wěn)定氣體—-N214．（1)在形成氨氣分子時(shí)，氮原子中的原子軌道發(fā)生sp3雜化形成4個(gè)________________，形成的4個(gè)雜化軌道中，只有________個(gè)含有未成對電子，所以只能與________個(gè)氫原子形成共價(jià)鍵，又因?yàn)?個(gè)sp3雜化軌道有一對________,所以氨氣分子中的鍵角與甲烷不同.（2)H＋可與H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采用______________雜化.H3O＋中H-O—H鍵角比H2O中H—O—H鍵角大，原因?yàn)開___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析]（1)在形成NH3分子時(shí)，氮原子的2p軌道和2s軌道發(fā)生sp3雜化，形成4個(gè)雜化軌道:，含有一對孤電子對，3個(gè)未成鍵的單電子，可以與3個(gè)氫原子形成3個(gè)σ鍵.(2）H3O＋中雜化方式為sp3雜化；H3O＋中只有一對孤電子對，H2O中有兩對孤電子對，對所成共價(jià)鍵的排斥力H2O大于H3O＋，使得H3O＋中H—O-H鍵角比H2O中H—O-H鍵角大。[答案](1)sp3雜化軌道33孤電子對（2）sp3H3O＋分子中有一對孤電子對，H2O分子中有兩對孤電子對，對形成的H—O的排斥力H2O大于H3O＋，造成H3O＋中H-O-H鍵角比H2O中H—O—H鍵角大15．X、Y、Z均為短周期元素，可形成X2Z和YZ2兩種化合物。X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，X原子的K層的電子數(shù)目只有一個(gè)，Y位于X的下一周期,它的最外層電子數(shù)比K層多2個(gè)，而Z原子核外的最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)少2個(gè)。(1)它們的元素符號(hào)分別為X________；Y________；Z________。（2）用價(jià)電子對互斥理論判斷:物質(zhì)價(jià)電子對數(shù)軌道雜化形式分子的形狀成鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)X2ZYZ2［解析]X原子的K層的電子數(shù)只有一個(gè),可知X為氫原子；Y位于X的下一周期,即為第2周期元素，它的最外層電子數(shù)比K層多2個(gè)，則其原子結(jié)構(gòu)示意圖為，故Y為C元素；Z原子核外的最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)少2個(gè)，且原子序數(shù):Z>Y,則Z為S元素.從而推知X2Z為H2S，YZ2為CS2。[答案](1）HCS（2）物質(zhì)價(jià)電子對數(shù)軌道雜化形式分子的形狀成鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)X2Z22sp3角形YZ220sp直線形［素養(yǎng)培優(yōu)練]16．氯化亞砜（SOCl2）是一種很重要的化學(xué)試劑，可以作為氯化劑和脫水劑。下列關(guān)于氯化亞砜分子的空間結(jié)構(gòu)和中心原子(S）采取雜化方式的說法正確的是()A．三角錐形、sp3 B．角形、sp2C．平面三角形、sp2 D．三角錐形、sp2A[根據(jù)價(jià)電子對互斥理論確定微粒的空間結(jié)構(gòu),價(jià)電子對數(shù)＝成鍵電子對數(shù)＋孤電子對數(shù)，成鍵電子對數(shù)＝與中心原子成鍵的原子數(shù)，孤電子對數(shù)＝eq\f（1，2)（中心原子的價(jià)電子數(shù)－其他原子的未成對電子數(shù)之和），SOCl2中與S原子成鍵的原子數(shù)為3，孤電子對數(shù)＝eq\f（1,2）×(6－1×2－2×1）＝1,所以S原子采取sp3雜化,分子空間結(jié)構(gòu)為三角錐形.］17．據(jù)報(bào)道,大氣中存在一種潛在的溫室氣體SF5—CF3，下列關(guān)于SF5—CF3的說法正確的是（)A．分子中既有σ鍵又有π鍵B．所有原子在同一平面內(nèi)C．C的雜化方式為sp3雜化D．0。1molSF5-CF3分子中含8mol電子C［分子中只有σ鍵,沒有π鍵，A錯(cuò);碳原子為sp3雜化，則所有原子不可能在同一平面，B錯(cuò),C對；1molSF5－CF3中含94mol電子,故0.1molSF5－CF3分子中含9。4mol電子,D錯(cuò).］18．據(jù)報(bào)道，近來發(fā)現(xiàn)了一種新的星際分子氰基辛炔,其結(jié)構(gòu)簡式為。對該物質(zhì)的判斷不正確的是(）A．其分子中的原子都在一條直線上B．能使酸性高錳酸鉀溶液褪色C．能發(fā)生加成反應(yīng)D．分子中碳原子采用sp2雜化方式D［分子中C原子全部以sp雜化，所以分子中的原子全部在同一直線上，A正確；根據(jù)碳碳三鍵的性質(zhì)可知,B、C正確。］19．下列幾組微粒互為等電子體的是()①N2和CO②NO＋和CN－③CO2和CS2④N2O和CO2⑤BF3和SO3A．①②③ B．④⑤C．①③④ D．①②③④⑤D[①N2和CO中，原子總數(shù)都為2，價(jià)電子總數(shù)都為10，二者互為等電子體；②NO＋和CN－中,原子總數(shù)都為2,價(jià)電子總數(shù)分別為5＋6－1＝10和4＋5＋1＝10,二者互為等電子體；③CO2和CS2中均含3個(gè)原子,O和S同主族，價(jià)電子數(shù)相等，二者互為等電子體;④N2O和CO2均含3個(gè)原子，價(jià)電子總數(shù)分別為5×2＋6＝16和4＋6×2＝16，二者互為等電子體；⑤BF3和SO3均含4個(gè)原子，價(jià)電子總數(shù)分別為3＋7×3＝24和6×4＝24，二者互為等電子體。故①②③④⑤都符合題意，D正確.]20．元素X和Y屬于同一主族。負(fù)二價(jià)的元素X和氫的化合物在通常狀況下是一種液體，其中X的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88.9%；元素X和元素Y可以形成兩種化合物，在這兩種化合物中，X的質(zhì)量分