届人教版 分子的立体构型 单元测试.docx
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届人教版分子的立体构型单元测试
2019年高三年级化学一轮复习同步训练(选修三)
第二章第一节分子的立体构型
一、单选题
1.以下有关杂化轨道的说法中错误的是( )
A.IA族元素成键时不可能有杂化轨道
B.杂化轨道既可以形成σ键,也可能形成π键
C.孤对电子有可能参加杂化
D.s轨道和p轨道杂化不可能有sp4出现
2.关于化学式[TiCl(H2O)5]Cl2•H2O的配合物的下列说法中正确的是( )
A.配位体是Cl-和H2O,配位数是8
B.中心离子是Ti4+,配离子是[TiCl(H2O)5]2+
C.内界和外界中的Cl-的数目比是1:
2
D.在1mol该配合物中加入足量AgNO3溶液,可以得到3molAgCl沉淀
3.向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水,首先形成难溶物,继续添加氨水,难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液.下列对此现象说法正确的是( )
A.在[Cu(NH3)4]2+离子中,Cu2+给出孤对电子,NH3提供空轨道
B.沉淀溶解后,将生成深蓝色的配合离子[Cu(NH3)4]2+
C.反应后溶液中不存在任何沉淀,所以反应前后Cu2+的浓度不变
D.向反应后的溶液加入乙醇,溶液没有发生变化
4.氮的最高价氧化物为无色晶体,它可看做由含氮元素的阴、阳两种离子构成,已知其阴离子构型为平面三角形,则其阳离子的构型和阳离子中氮的杂化方式为
A.直线 sp杂化B.V型 sp2杂化
C.三角锥形 sp3杂化D.平面三角形 sp2杂化
5.下列分子或离子的中心原子杂化轨道的类型相同的是( )
A.SO32-与SO3B.CH4与H2OC.NCl3与BF3D.SO32-与CO32-
6.CH3COOH分子中-CH3及-COOH中碳原子的杂化类型分别是( )
A.sp3、sp2B.sp3、spC.sp2、spD.sp2、sp3
7.关于原子轨道的说法正确的是( )
A.凡中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体
B.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
C.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
D.sp3杂化轨道是由同一原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相等的新轨道
8.下列对分子及其性质的解释中,不正确的是( )
A.碘易溶于四氯化碳,甲烷难溶于水都可用相似相溶原理解释
B.乳酸[CH3CH(OH)COOH]中存在一个手性碳原子
C.许多过渡金属离子对多种配体具有很强的结合力,因而,只有过渡金属才能形成配合物
D.已知酸性:
H3PO4>HClO,是因为H3PO4分子中有1个非羟基氧原子而HClO为0
9.下列关于杂化轨道的叙述中,不正确的是( )
A.分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时,该分子不一定为正四面体结构
B.杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤对电子
C.杂化轨道理论与价层电子互斥理论都可以分析分子的空间构型
D.[Cu(NH3)4]2+和CH4两个微粒中中心原子Cu和C都是通过sp3杂化轨道成键
10.如图,图1表示白磷(P4)的分子结构,图2表示三氧化二磷(P4O6)的分子结构,图3表示五氧化二磷(P4O10)的分子结构,下列说法中正确的是( )
A.P4O6中的磷原子采用sp2方式杂化
B.三氧化二磷、五氧化二磷这两个名称都表示分子的实际组成
C.P4、P4O6和P4O10分子中同一P原子上两个化学键之间的夹角都是60°
D.P4O6分子中4个P原子构成正四面体,6个O原子构成正八面体
二、填空题
11.四种常见元素的性质或结构信息如F表所示,请问答下列问题.
元素
A
B
R
D
相关信息
基态原子核外电子占据3个能级且最高能级上有3个电子
B的单质是最常见半导体材料
位于第四周期ⅠB族
是非金属元素,其形成的某种单质是电的良导体,有的分子形状似足球
(1)R的基态原子价层电子排布式为______,这四种元素的第一电离能由大到小的顺序为______(写元素符号).
(2)A、B,D均可形成多种氢化物,在最常见的三种氢化物中,分子构型为三角锥的氢化物分子式为______,任意写出一种中心原子存在sp2、sp3两种杂化类型的物质的结构简式______,与A的常见单质互为等电子体的上述元素的氧化物是______.
(3)B、D均可形成氧化物,等物质的量的B、D的最高价氧化物中σ键之比为______,已知有下列两种数据:
键能(kJ/mol)
熔点(K)
沸点(K)
BO2
B-O:
452
1923
2503
DO2
D=O:
615,D-O:
348
216
195
请解释键能大小与两种氧化物熔点、沸点高低差异过大的原因______
(4)在一定条件下,Cl-与R2+可形成一种无限长链离子
,研究表明•
该离子中每个氯原子最外层均达到8电子稳定结构,有些氧与R之间存在配位键,若该长链离子中含有n个R,则该离子的化学式为______.
(5)A元素能形成组成为Pt(AH3)2Cl2 的配合物,该配合物存在两种同分异构体:
一种为淡黄色(Q),不 具有抗癌作用,在水中的溶解度小;另一种为黄绿色(P),具有抗癌作用,在水中的溶解度较大.
①Q是______(填“极性”或“非极性”)分子,
②P的结构简式为______( AH3配体作为一个整体写).
12.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的最外层只有一个电子,但次外层有18个电子.回答下列问题:
(1)b、c、d中第一电离能最大的是______(填元素符号),e的价层电子轨道示意图为______.
(2)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).
(3)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)
(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1,则e离子的电荷为______.
(5)这5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2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______.
锗(Ge)是典型的半导体元素,在电子、材料等领域应用广泛.回答下列问题:
(1)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]______,有______个未成对电子.
(2)Ge与C是同族元素,C原子之间可以形成双键、叁键,但Ge原子之间难以形成双键或叁键.从原子结构角度分析,原因是______.
(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因______.
GeCl4
GeBr4
GeI4
熔点/℃
-49.5
26
146
沸点/℃
83.1
186
约400
(4)光催化还原CO2制备CH4反应中,带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂.Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是______.
(5)Ge单晶具有金刚石型结构,其中Ge原子的杂化方式为______微粒之间存在的作用力是______.
(6)晶胞有两个基本要素:
①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置,如图(1、2)为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为(,0,);C为(,,0).则D原子的坐标参数为______.
②晶胞参数,描述晶胞的大小和形状,已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76pm,其密度为______g•cm-3(列出计算式即可).
13.科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键,又含有氢键,其结构示意图可简单表示如下,其中配位键和氢键均采用虚线表示.
(1)写出基态Cu原子的电子排布式______;
(2)Cu2+还能与NH3、Cl-等形成配位数为4的配合物.
①[Cu(NH3)4]2+中存在的化学键类型有______(填序号).
A.配位键 B.离子键 C.极性共价键 D.非极性共价键
②已知[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间构型,[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个
Cl-取代,能得到两种不同结构的产物,则[Cu(NH3)4]2+的空间构型为______.
(3)实验证明,用蒸汽密度法测得的H2O的相对分子质量比用化学式计算出来的相对分子质量要大,其原因是______
(4)向硫酸铜水溶液中逐滴加入氨水直至过量,反应的离子方程式为______.
答案和解析
【答案】
1.B2.C3.B4.A5.B6.A7.D
8.C9.D10.D
11.3d104s1;N>C>Si>Cu;NH3;CH2=CH-CH3;CO;2:
1;CO2是分子晶体,熔点、沸点高低是由比较微弱的范德华力决定的,而与化学键强弱无关,SiO2属原子晶体,其熔点、沸点高低是由强大的共价键决定的;
;非极性;
12.N;
;sp3;H2O2、N2H4;HNO2、HNO3;H2SO3;+1;SO42-;共价键和配位键;H2O;H2O和Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的弱
13.3d104s24p2;2;锗的原子半径大,原子之间形成的σ单键较长,p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成π键;GeCl4、GeBr4、GeI4熔、沸点依次增高;原因是分子结构相似,相对分子质量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强;O>Ge>Zn;sp3;共价键;(,,);
14.1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1;AC;平面正方形;在接近水沸点的水蒸气中存在一定数量的水分子因氢键而相互“缔合”形成的缔合分子的相对分子质量是水的数倍;Cu2++2NH3•H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+;Cu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42++2OH-
【解析】
1.解:
A.ⅠA族元素原子最外层只有1个电子,与其它原子形成共价键时,只形成1个σ键,不可能有杂化轨道,故A正确;
B.电子云以不同形式重叠,形成不同的共价键,如CH2=CH2中C原子为sp2杂化,C原子形成3个σ键,但杂化轨道不形成π键,故B错误;
C.杂化轨道的电子不一定全部成键,如NH3为sp3杂化,但只形成3个σ键,故C正确;
D.p轨道只有3个方向不同的轨道,与1个s轨道最多形成sp3杂化,不可能有sp4出现,故D正确.
故选B.
A.ⅠA族元素原子最外层只有1个电子,与其它原子形成共价键时,只形成1个σ键;
C.电子云以不同形式重叠,形成不同的共价键,杂化轨道不形成π键;
D.杂化轨道的电子不一定全部成键;
B.p轨道只有3个方向不同的轨道.
本题考查原子的轨道的杂化,题目难度不大,注意把握杂化轨道的形成,学习中注意相关基础知识的积累.
2.解:
A.配合物[TiCl(H2O)5]Cl2•H2O,配位体是Cl和H2O,Ti3+的配位数为6,故A错误;
B.配离子是[TiCl(H2O)5]2+,但中心离子是Ti3+,故B错误;
C.配合物[TiCl(H2O)5]Cl2•H2O,内界配体Cl-为1,外界Cl-为2,内界和外界中的Cl-的数目比是1:
2,故C正确;
D.内界配体Cl-不与Ag+反应,外界Cl-离子与Ag+反应,在1mol该配合物中加入足量AgNO3溶液,可以得到2molAgCl沉淀,故D错误;
故选C.
A.配体含有孤对电子,中心原子或离子含有空轨道,Ti3+的配位数为6;
B.由化合价代数和为0可知,中心离子是Ti3+;
C.内界和外界中的Cl-的数目分别为1、2;
D.内界配体Cl-不与Ag+反应,外界Cl-离子与Ag+反应.
本题考查配合物,注意配合物形成:
配体含有孤对电子,中心原子或离子含有空轨道,配体和外界离子性质不同,题目难度中等.
3.解:
A.在[Cu(NH3)4]2+离子中,Cu2+提供空轨道,NH3提供孤电子对,故A错误;
B.硫酸铜和氨水反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,继续加氨水时,氢氧化铜和氨水继续反应生成络合物离子[Cu(NH3)4]2+而使溶液澄清,故B正确;
C.硫酸铜和氨水反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,继续加氨水时,氢氧化铜和氨水继续反应生成络合物而使溶液澄清,所以溶液中铜离子浓度减小,故C错误;
D.[Cu(NH3)4]SO4在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度,向溶液中加入乙醇后会析出蓝色晶体,故D错误;
故选B.
A.配合物中,配位体提供孤电子对,中心原子提供空轨道形成配位键;
B.氢氧化铜和氨水反应生成配合物而使溶液澄清;
C.硫酸铜先和氨水反应生成氢氧化铜,氢氧化铜和氨水反应生成络合物;
D.络合物在乙醇中溶解度较小,所以会析出.
本题考查了配合物、配位键的形成等知识,题目难度中等,明确形成配合物的条件为解答关键,注意有提供空轨道的中心原子,有提供孤电子对的配位体,试题培养了学生的灵活应用能力.
4.【分析】
本题考查了杂化类型的判断和微粒的空间构型,题目难度不大,根据价层电子对互斥理论分析。
【解答】
氮的最高价氧化物为N2O5,由两种离子构成,其中阴离子构型为平面正三角形,化学式应为NO3-,则其阳离子的化学式为:
NO2+,其中心N原子价电子对数为2+1/2(5-1-2×2)=2,所以其中的氮原子按sp方式杂化,阳离子的构型为直线型,故A正确。
故选A。
5.解:
SO32-中S原子价层电子对个数=3+
=4、SO3中S原子价层电子对个数=3+
=3,所以SO32-与SO3中S原子杂化类型分别是sp3、sp2,杂化类型不同,故A错误;
B.CH4中C原子价层电子对个数=4+
=4、H2O中O原子价层电子对个数=2+
=4,所以两种分子中价层电子对个数相等,C、O原子杂化类型都是sp3,杂化类型相同,故B正确;
C.NCl3中N原子价层电子对个数=3+
=4、BF3中B原子价层电子对个数=3+
=3,NCl3中N原子杂化方式为sp3、BF3中B原子杂化方式为sp2,杂化类型不同,故C错误;
D.SO32-中S原子价层电子对个数=3+
=4,则S原子杂化类型是sp3,CO32-中C原子价层电子对个数=3+
=3,C原子杂化方式为sp2,杂化类型不同,故D错误;
故选B.
先计算微粒中中心原子价层电子对个数,再根据价层电子对互斥理论确定中心原子杂化类型,据此分析解答.
本题考查原子杂化方式判断,为高频考点,侧重考查学生分析判断能力,明确价层电子对个数计算方法是解本题关键,题目难度不大.
6.解:
甲基(-CH3)中原子形成4个单键,杂化轨道数目为4,采用的是sp3杂化;
羧基(-COOH)中碳原子形成3个σ键,杂化轨道数目为3,采用的是sp2杂化,
故选A.
甲基(-CH3)中原子形成4个单键,杂化轨道数目为4,羧基(-COOH)中碳原子形成3个σ键,杂化轨道数目为3,据此判断碳原子的杂化方式.
本题考查了原子轨道杂化方式的判断,题目难度不大,正确判断杂化轨道数目为解答关键,试题侧重基础知识的考查,培养了学生的分析能力及灵活应用能力.
7.解:
A.中心原子采取sp3杂化的分子,VSEPR模型是正四面体,但其立体构形不一定是正四面体,如:
水和氨气分子中中心原子采取sp3杂化,但H2O是V型,NH3是三角锥型,故A错误;
B.BF3中B原子的价层电子对数为3,B原子的杂化类型为:
sp2杂化,故B错误;
C.CH4中sp3杂化轨道是由中心碳原子的能量相近一个2s轨道和3个2p轨道杂化形成,1s轨道和2p轨道的能量差别较大,不能形成杂化轨道,故C错误;
D.同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道通过杂化可形成混合起来形成的一组能量相同的新轨道,杂化轨道数=孤电子对数+与之相连的原子数,故D正确.
故选D.
A.中心原子采取sp3杂化的分子,VSEPR模型是正四面体,但其立体构形不一定是正四面体;
B.BF3采用sp2杂化;
C.CH4中sp3杂化轨道是由中心碳原子的能量相近一个2s轨道和3个2p轨道杂化形成;
D.sp3杂化轨道,中心原子含有4个价层电子对,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新轨道.
本题考查杂化轨道和杂化理解,侧重分子结构与性质的考查,注意杂化轨道理论的理解应用,把握常见分子中原子的杂化及空间构型为解答的关键,题目难度中等.
8.解:
A.碘是非极性分子易溶于非极性溶剂四氯化碳,甲烷属于非极性分子难溶于极性溶剂水,所以都可用相似相溶原理解释,故A正确;
B.碳原子连接四个不同的原子或原子团时,该碳原子为手性碳原子,所以乳酸
中第二个C为手性碳原子,导致该物质存在互为镜像的两个手性异构体;生产中可利用“手性合成”法主要得到其中一种手性分子,故B正确;
C.含有孤电子对的微粒与含有空轨道的微粒易形成配合物,因而,不仅是过渡金属才能形成配合物,故C错误;
D.H3PO4的非羟基氧原子数大于次氯酸的非羟基氧原子数,所以磷酸的酸性大于次氯酸,故D正确;
故选:
C.
A.极性分子易溶于极性分子组成的溶剂,非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂;
B.根据手性异构体分子的概念、结构和性质分析;
C.含有孤电子对的微粒与含有空轨道的微粒易形成配合物;
D.酸性强弱的一条经验规律是:
含氧酸分子的结构中含非羟基(羟基为-OH)氧原子数越多,该含氧酸的酸性越强.
本题考查了氢键、手性碳原子、分子稳定性的判断等知识点,题目难度不大,注意手性碳原子的判断方法:
碳原子连接四个不同的原子或原子团时,该碳原子为手性碳原子.
9.解:
A、分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时,该分子不一定为正四面体结构,可能是三角锥形或V形,如NH3是三角锥形、H2O是V形,故A正确;
B、杂化轨道用来形成σ键或容纳孤对电子,未杂化的轨道与杂化轨道所在平面垂直,可用来形成π键,故B正确;
C、杂化轨道理论与价层电子互斥理论均用于分析判断分子的空间构型,且两种理论相互补充,故C正确;
D、在[Cu(NH3)4]2+中Cu原子提供提供空轨道接受孤对电子形成配位键,不是sp3杂化,故D错误.
故选:
D.
A、分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时,该分子不一定为正四面体结构,可能是三角锥形或V形;
B、杂化轨道不能用于形成π键,只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤对电子;
C、杂化轨道理论与价层电子互斥理论均用于分析判断分子的空间构型,且两种理论相互补充;
D、在[Cu(NH3)4]2+中Cu原子提供提供空轨道接受孤对电子形成配位键.
本题考查杂化轨道和杂化理解,侧重分子结构与性质的考查,注意杂化轨道理论的理解,把握常见分子中原子的杂化及空间构型为解答的关键,题目难度中等.
10.解:
A.P4O6中的磷原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=3+1=4,所以采取sp3杂化;故A错误;
B.三氧化二磷、五氧化二磷只表示原子个数比,这两个名称都未表示分子的实际组成,应为P4O6、P4O10,故B错误;
C.P4为正四面体结构,四个磷处在正四面体的顶点,同一P原子上两个化学键之间的夹角是60°,两个磷之间插入一个氧原子,得到P4O6,P4O6四个磷再插入一个氧原子得到P4O10,P4O6和P4O10分子中同一P原子上化学键之间的夹角近似等于109°28′,故C错误;
D.P4为正四面体结构,四个磷处在正四面体的顶点,两个磷之间插入一个氧原子,得到P4O6,在P4O6分子中,4个P原子构成正四面体,6个O原子构成正八面体,故D正确;
故选D.
A.根据价层电子对互斥理论确定原子杂化类型,价层电子对=σ键个数+孤电子对个数;
B.三氧化二磷、五氧化二磷只表示原子个数比,应为六氧化四磷、十氧化四磷;
C.P4同一P原子上两个化学键之间的夹角是60°,P4O6和P4O10分子化学键之间的夹角近似等于109°28′;
D.P4为正四面体结构,两个磷之间插入一个氧原子,得到P4O6.
本题考查P4、P4O6和P4O10的结构,为高频考点,把握空间结构为解答的关键,注意选项C为解答的易错点,题目难度中等.
11.解:
(1)Cu是29号元素,原子核外电子数为29,铜的基态原子价电子电子排布式3d104s1,元素的非金属性越强,其第一电离能越大,由于非金属性N>C>Si>Cu,故答案为:
3d104s1; N>C>Si>Cu;
(2)N、Si、C的常见氢化物中,氨气属于三角锥形,甲烷构型的为sp3杂化,含有碳碳双键的为sp2杂化,最简单的此类有机物是丙烯,氮气分子含有2个原子,价电子数是5×2=10,CO中原子个数是2,价电子数是4+6=10,故答案为:
NH3;CH2=CH-CH3;CO;
(3)SiO2中每个硅原子形成4个σ键,是sp2杂化;CO2中碳原子形成2个σ键并且无孤电子对,等物质的量的SiO2、CO2中σ键的数目之比为2:
1;因CO2属于分子晶体而SiO2属于原子晶体,前者熔点、沸点由比较微弱的范德华力(与化学键强弱无关)决定的而后者是强大的共价键决定的,故答案为:
2:
1;CO2是分子晶体,熔点、沸点高低是由比较微弱的范德华力决定的而与化学键强弱无关,SiO2属原子晶体,其熔点、沸点高低是由强大的共价键决定的;
(4)由图知,每个Cu2+单独结合两个Cl-,又与另外一个Cu2+共用两个Cl-,故长链中n(Cu2+):
n(Cl-)=1:
3,化学式为
,故答案为:
;
(5)①Pt(YH3)2Z2为PtCl2(NH3)2,根据相似相溶原理,因为淡黄色固体Q,较难溶于极性溶剂水,则Q为非金属性分子,故答案为:
非极性分子;
②通过相似相溶原理可知两种固体一种为极性分子,另一种为非极性分子,若PtCl2(NH3)2为四面体结构,只能为极性分子,故只能为平面正方形结构,黄绿色(P)在水中的溶解度较大,则P为极性分子,其结构简式为
,故答案为:
.
A基态原子核外电子占据3个能级且最高能级上有3个电子,那么A为氮元素;B的单质是最常见半导体材料,故B是硅元素;R位于第四周期ⅠB族,故R为铜元素;是非金属元素,其形成的某种单质是电的良导体,有的分子形状似足球,那么D为碳元素,能导电的是石墨,形状像足球的是足球烯,即C60,据此解答即可;
(1)Cu是29号元素,原子核外电子数为29,根据核外电子排布规律书写铜的基态原子价电子电子排布式,元素的非金属性越强,其第一电离能越大;
(2)N、Si、C的常见氢化物中,氨气属于三角锥形,甲烷构型的为sp3杂化,含有碳碳双键的为sp2杂化,依据等电子体的概念解答即可;
(3)σ键为单键,依据分子式确定比例关系;依据晶体类型回答即可;
(4)依据
该结构分析解答