第2讲分子结构与性质

第2讲分子结构与性质课时训练练知能、提成绩限时测评(时间:40分钟)测控导航表考点易中共价键1分子构型与性质2,3,68,9综合应用4,5,710一、选择题1.(2014甘肃张掖二中月考)下列说法正确的是(C)A.π键是由两个p轨道“头碰头”重叠形成的B.σ键是镜像对称的,而π键是轴对称的C.乙烷分子中的键全为σ键,而乙烯分子中含σ键和π键D.H2分子中含σ键,而Cl2分子中含π键解析:π键是由两个p轨道“肩并肩”重叠形成的,A项错误;σ键是轴对称的,而π键是镜像对称的,B项错误;乙烷分子中全部是单键,所以都是σ键,乙烯分子中含有一个碳碳双键,双键是一个σ键和一个π键,C项正确;H2和Cl2都只含有单键,所以都是σ键,D项错误。2.下列推论正确的是(B)A.SiH4的沸点高于CH4,可推测PH3的沸点高于NH3B.N为正四面体结构,可推测P也为正四面体结构C.CO2晶体是分子晶体,可推测SiO2晶体也是分子晶体D.C2H6是碳链为直线形的非极性分子,可推测C3H8也是碳链为直线形的非极性分子解析:NH3分子间存在氢键,沸点反常偏高,大于PH3,A项错误。N、P是同主族元素,形成的离子:N和P结构类似,都是正四面体构型,B项正确。CO2是分子晶体,而SiO2是原子晶体,C项错误。C2H6中两个—CH3对称,是非极性分子,而C3H8是锯齿形结构,是极性分子,D项错误。3.下列关于粒子结构的描述不正确的是(C)A.H2S和NH3均是价电子总数为8的极性分子B.HS-和HCl均是含一个极性键的18电子粒子C.CH2Cl2和CCl4均是四面体构型的非极性分子D.1molD216O中含中子、质子、电子各10NA个(NA代表阿伏加德罗常数)解析:A项中H2S和NH3都是价电子总数为8的极性分子,正确;B项中HS-和HCl都只含一个极性键,且都具有18个电子,正确;C项中CH2Cl2是极性分子,四面体构型,CCl4是非极性分子,正四面体构型,不正确;D项中1个氘原子DH)中含1个质子、1个电子、1个中子,故1molD216O中含中子、质子、电子各10NA个,正确。4.下列描述中正确的是(C)①CS2为V形的极性分子②Cl的空间构型为平面三角形③SF6中有6对完全相同的成键电子对④SiF4和S的中心原子均为sp3杂化A.①②B.②③C.③④D.②④解析:CS2与CO2结构类似,为直线形非极性分子,①错误;由价层电子对互斥理论可知Cl中中心原子的价层电子数=3+(7+1-2×3)=4,孤电子对数为1,所以Cl是三角锥形,②错误;硫原子最外层有6个电子,和氟原子之间有6对完全相同的成键电子对,③正确;SiF4和S的空间构型分别为正四面体和三角锥形,但中心原子均采用的是sp3杂化,④正确。5.(2014山西沂州实验中学模拟)下列判断正确的是(D)A.元素周期表中查得的相对原子质量为同位素的相对原子质量B.化学键的变化一定会引起化学反应的变化C.只含有共价键的物质一定是共价化合物D.全部由极性键构成的分子不一定是极性分子解析:元素周期表中查得的相对原子质量为元素的相对原子质量,A项错误;化学键的变化不一定生成新物质,所以不一定是化学反应的变化,B项错误;只含有共价键的物质还有可能是单质,C项错误。6.(2013山东潍坊模拟)在以下的分子或离子中,空间结构的几何形状不是三角锥形的是(C)A.NF3B.CC.BF3D.H3O+解析:中心原子的价层电子对数目,NF3、C、H3O+均为4,σ键电子对均为3,孤电子对均为1,所以分子构型为三角锥形;只有BF3中的价层电子对数=σ键电子对数=3,无孤电子对,所以形成平面正三角形分子。二、非选择题7.(2014河北唐山一中调研)已知A、B、C、D和E5种分子所含原子的数目依次为1、2、3、4和6,且都含有18个电子。又知B、C和D是由两种元素的原子组成。请回答:(1)组成A分子的原子的核外电子排布式是。(2)B和C的分子式分别是和;C分子中心原子的杂化轨道类型是,C分子的立体结构呈形,该分子属于分子(填“极性”或“非极性”)。(3)若向D的稀溶液中加入少量二氧化锰,有无色气体生成。则D的分子式是,该反应的化学方程式是。(4)若将1molE在氧气中完全燃烧,只生成1molCO2和2molH2O,则E的分子式是。解析:A是一个原子分子,且有18个电子,是Ar;B是两种元素双原子18电子分子,是HCl;C是两种元素3原子18电子分子,是H2S;D是两种元素4原子18电子分子,是H2O2或PH3,E不是由两种元素组成,燃烧只生成CO2、H2O,则是由C、H、O组成,且n(E)∶n(C)∶n(H)=1∶1∶4,则E是CH4O。(1)Ar核外电子排布1s22s22p63s23p6。(2)B、C分别是HCl、H2S,S价层电子对为4,故采取了sp3杂化,两个杂化轨道分别容有一对孤电子对,两个杂化轨道与H成键,是V形极性分子。(3)D是H2O2,2H2O22H2O+O2↑。答案:(1)1s22s22p63s23p6(2)HClH2Ssp3V(或“角”)极性(3)H2O22H2O22H2O+O2↑(4)CH4O8.(2013武汉二中模拟)试依次回答下列相关问题:(1)写出磷原子M能层的电子排布式:。(2)磷有两种氧化物P4O6和P4O10,其球棍模型结构如图所示。其中磷元素的杂化类型分别是。(3)磷有三种含氧酸H3PO2、H3PO3、H3PO4,其中磷元素均以sp3杂化与相邻原子形成四个σ键,则H3PO3的结构式是,写出H3PO2与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式:。磷的三种含氧酸H3PO2、H3PO3、H3PO4的酸性强弱顺序为H3PO2H3PO3H3PO4,其原因是。(4)磷化硼是一种受到高度关注的耐磨涂料,它可用作金属的表面保护层。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。①写出合成磷化硼的化学反应方程式:。②三溴化硼分子和三溴化磷分子的立体构型分别是、。解析:(1)是3s23p3。(2)P4O6中每个P与其周围三个O形成三角锥形,故P采取sp3杂化,P4O10中每个P与其周围4个O形成正四面体形,故P也采取sp3杂化。(3)4个sp3杂化轨道全部参与成键,说明有4个原子直接与P相连,有两种情况:、(不稳定),只能是,同理可知H3PO2为,只有1个羟基氢显酸性,可被NaOH中和。(4)②三溴化硼中硼原子采取sp2杂化,是平面三角形,而三溴化磷中磷原子是sp3杂化,有一个杂化轨道被孤电子对占据,是三角锥形。答案:(1)3s23p3(2)sp3、sp3(3)NaOH+H3PO2NaH2PO2+H2OH3PO2、H3PO3、H3PO4中磷元素的化合价依次为+1、+3和+5价,中心磷原子的正电荷依次升高,导致P—O—H中氧原子的电子更易向P原子偏移,因而H3PO2—H3PO3—H3PO4越易电离出氢离子,酸性越来越强(4)①BBr3+PBr3+3H2BP+6HBr②平面三角形三角锥形9.(2012年福建理综)(1)元素的第一电离能:AlSi(填“”或“”)。(2)基态Mn2+的核外电子排布式为。(3)硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示,呈现这种变化关系的原因是。(4)硼砂是含结晶水的四硼酸钠,其阴离子Xm-(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图所示:①在Xm-中,硼原子轨道的杂化类型有;配位键存在于原子之间(填原子的数字标号);m=(填数字)。②硼砂晶体由Na+、Xm-和H2O构成,它们之间存在的作用力有(填序号)。A.离子键B.共价键C.金属键D.范德华力E.氢键解析:(1)同一周期元素自左向右第一电离能有增大趋势,故第一电离能AlSi。(2)Mn是25号元素,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,故Mn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。(3)硅烷形成的晶体是分子晶体,相对分子质量越大,分子间范德华力越强,沸点越高。(4)①由球棍模型可以看出,大黑球为B原子,灰球为O原子,小黑球为H原子。2号B原子形成3个键,采取sp2杂化,4号B原子形成4个键,采取sp3杂化;4号B原子三个sp3杂化轨道与除5号O原子外的三个O原子形成σ键后还有一个空轨道,而5号O原子能提供孤电子对而形成配位键;由图示可以看出该结构可以表示为[B4H4O9]m-,其中B为+3价,O为-2价,H为+1价,可知m=2。②在晶体中Na+与Xm-之间为离子键,H2O分子间存在范德华力,而该阴离子能与水分子形成氢键。答案:(1)(2)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)(3)硅烷的相对分子质量越大,分子间范德华力越强(或其他合理答案)(4)①sp2、sp34,5(或5,4)2②ADE10.(2013年新课标全国理综Ⅰ)硅是重要的半导体材料,构成了现代电子工业的基础。回答下列问题:(1)基态Si原子中,电子占据的最高能层符号为,该能层具有的原子轨道数为、电子数为。(2)硅主要以硅酸盐、等化合物的形式存在于地壳中。(3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以相结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置贡献个原子。(4)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备。工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4,该反应的化学方程式为。(5)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:化学键C—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O键能/(kJ/mol)356413336226318452①硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是。②SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是。(6)在硅酸盐中,Si四面体[如下图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根;其中Si原子的杂化形式为,Si与O的原子数之比为,化学式为。解析:(1)基态硅原子有三个电子层,最外层能量最高,其符号为M,3s轨道数为1,3p为3,3d为5,合计轨道数为9,电子数为4。(2)硅主要以SiO2、硅酸盐形式存在于地壳中。(3)在硅晶体中,硅原子间以共价键结合,晶胞的6个面中各有一个硅原子,依据均摊法知,面心位置贡献了3个硅原子。(4)由题干信息知:Mg2Si与NH4Cl反应,其产物应有SiH4、MgCl2,再结合原子守恒分析知还有NH3,则其反应式为:Mg2Si+4NH4Cl4NH3+2MgCl2+SiH4。(5)①物质内化学键的强弱影响物质的稳定性,进而影响物质构成种类数。②Si—H键的键能小,稳定性差,SiH4易生成稳定性强的氧化物。(6)因Si与O形成四面体结构,则其杂化形式为sp3杂化,图(b)中每个四面体中有两个氧原子是与其他四面体共用的,则每个四面体占有该氧原子的,所以每个四面体共占有这两个氧原子为:2×=1,另1个氧原子为该四面体所有,还含有1个Si—O键属于该四面体,综上所述,一个四面体中,含1个Si原子,氧原子:1+1+1=3,所以,硅与氧原子数之比为1∶3,其化学式为Si或[SiO3。答案:(1)M94(2)二氧化硅(3)共价键3(4)Mg2Si+4NH4ClSiH4+4NH3+2MgCl2(5)①C—C键和C—H键较强,所形成的烷烃稳定,而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成②C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定,而Si—H键的键能却远小于Si—O键,所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键(6)sp31∶3[SiO3(或Si)